(57)【要約】【課題】操舵用のアクチュエータから操舵軸への伝動を、簡素な構成により確実に行わせ得る新規な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供する。【解決手段】操舵軸としてのラック軸１の一部に、軸長方向に対して適宜の傾斜を有するテーパ面５１，５２を設ける。これらのテーパ面５１，５２に内周面を当接させた伝動リング５３，５４をラック軸１の軸心と略直交する面内に位置させ、各別のアクチュエータ３，４に連結ブラケット５５，５７によって連結する。操舵に応じて生じるアクチュエータ３又は４の縮短動作により、伝動リング５３又は５４に引き力を加え、テーパ面５１又は５２の傾斜に沿った分力の作用によりラック軸１を軸長方向に移動させる。【選択図】        図２
2004182116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じた操舵用のアクチュエータの動作を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、
前記操舵軸の一部に軸長方向に対して適宜の傾斜を有して設けられたテーパ面と、
前記アクチュエータからの伝動により、前記テーパ面に前記操舵軸と略直交する向きの力を加える伝動手段と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記伝動手段は、内周面の一部を前記テーパ面に当接させ、また内周面の他部を前記アクチュエータに係合させて、前記操舵軸と略直交する面内に配された伝動リングを備える請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記伝動リングは、前記テーパ面への当接部に、該テーパ面に転接するローラを備える請求項２記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて動作する操舵用のアクチュエータを備え、このアクチュエータの動作を舵取機構中の操舵軸に伝えて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を、操向車輪（一般的には左右の前輪）の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、近年、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動される操舵補助用のモータを備え、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する構成とした操舵装置（電動パワーステアリング装置）が広く実用化されている。また、操舵部材の操作の方向、操作量の検出結果に基づいて回転駆動される操舵用のモータを備え、該モータの回転力を操舵部材から機械的に分離された舵取機構に伝えて操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置も一部において実用化されている。
【０００４】
この種の操舵装置は、操舵用のアクチュエータとしての前記モータの回転運動を直線運動に変換して舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の軸長方向の移動を左右の操向車輪に伝えて操舵を行わせる構成となっている。モータの回転から操舵軸の移動への運動変換は、操舵軸の外周面に形成されたねじ溝と、該ねじ溝に螺合するボールナットとを備え、前記モータからの伝動によるボールナットの回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させるボールねじ機構が広く採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。なお前記操舵軸は、例えば、ラックピニオン式舵取装置におけるラック軸である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２７８８１３号公報
【特許文献２】
特公平４−２８５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、特許文献１、２に開示された操舵装置は、操舵軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転をボールナットに伝える伝動手段の構成が相違しており、特許文献１においては、前記モータの出力軸に取り付けた駆動歯車の回転を、中間歯車を介してボールナットの外周に周設された従動歯車に伝え、該ボールナットを回転せしめる歯車伝動が採用されている。
【０００７】
また特許文献２においては、前記モータの出力軸に取り付けた駆動プーリとボールナットの外周に周設された従動プーリとの間に伝動ベルトを張架し、前記出力軸の回転を伝動ベルトを介してボールナットに伝え、該ボールナットを回転せしめるベルト伝動が採用されている。
【０００８】
しかしながらこれらにおいては、モータから操舵軸までの間に夫々２種の伝動機構（歯車機構又はベルト機構とボールねじ機構）が存在しており、伝動系の構成が複雑であるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵用のアクチュエータから操舵軸への伝動を、簡素な構成により確実に行わせ得る新規な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じた操舵用のアクチュエータの動作を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、前記操舵軸の一部に軸長方向に対して適宜の傾斜を有して設けられたテーパ面と、前記アクチュエータからの伝動により、前記テーパ面に前記操舵軸と略直交する向きの力を加える伝動手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、操舵用のアクチュエータの動作により、操舵軸の一部に設けたテーパ面に操舵軸と直交する向きの力を加え、該テーパ面の傾斜に沿った分力の作用により操舵軸を軸長方向に移動させる。アクチュエータから操舵軸への伝動は、前記テーパ面に力を加えるための伝動部材のみを介してなされ、簡素な構成により操舵軸を軸長方向に移動させることができる。
【００１２】
本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における伝動手段が、内周面の一部を前記テーパ面に当接させ、また内周面の他部を前記アクチュエータに係合させて、前記操舵軸と略直交する面内に配された伝動リングを備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明においては、操舵軸のテーパ面に内周面を当接させた伝動リングをアクチュエータに係合させ、前記テーパ面に所望の力を加える伝動手段を簡素に構成する。
【００１４】
更に本発明の第３発明に係る車両用操舵装置は、第２発明における伝動リングが、前記テーパ面への当接部に、該テーパ面に転接するローラを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明においては、伝動リングのテーパ面への当接部にローラを備え、アクチュエータの動作によりテーパ面に沿って生じる伝動リングの位置変化をローラの転動により滑らかに生ぜしめ、アクチュエータから操舵軸への伝動を高効率にて行わせる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す車両用操舵装置は、操舵補助用のアクチュエータ３，４の動作を操舵軸としてのラック軸１に伝え、該ラック軸１を軸長方向に移動させて操舵を補助するラックピニオン式のパワーステアリング装置として構成されている。
【００１７】
ラック軸１は、円筒形をなすラックハウジングＨ１  の内部に軸長方向への移動自在に支持され、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジングＨ１  の両側に突出するラック軸１の両端は、操向車輪としての左右の前輪１０，１０のナックルアーム１１，１１に各別のタイロッド１２，１２を介して連結されており、ラック軸１の左右両方向の移動によりタイロッド１２，１２を介してナックルアーム１１，１１を押し引きし、左右の前輪１０，１０を転舵せしめる構成となっている。
【００１８】
ラックハウジングＨ１  の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ２  が連設されており、該ピニオンハウジングＨ２  の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２は、ピニオンハウジングＨ２  の上方への突出端のみが図示してあり、この突出端は、コラム軸２０を介して操舵部材としてのステアリングホイール２１に連結されている。
【００１９】
ピニオンハウジングＨ２  の内部に延設されたピニオン軸２の下半部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングＨ１  の内部に支持されたラック軸１には、図示しないラック歯が、ピニオンハウジングＨ２  との交叉位置を含めた適長に亘って形成されており、このラック歯が、ピニオン軸２の下半部に設けられた前記ピニオンに噛合させてある。
【００２０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２１が回転操作された場合、該ステアリングホイール２１にコラム軸２０を介して連結されたピニオン軸２が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて左右の前輪１０，１０が転舵されて、ステアリングホイール２１の操作に応じた左右両方向への操舵が行われる。
【００２１】
操舵補助用のアクチュエータ３，４は、以上の如く行われる左右両方向の操舵を各別に補助すべく備えられており、ラックハウジングＨ１  の中途部に径方向外向きに張り出すように設けられた伝動ハウジング５０の外側に取り付けられ、該伝動ハウジング５０及びラックハウジングＨ１  の内部に以下の如く配された伝動手段５（図２及び図３参照）によりラック軸１に伝動構成されている。
【００２２】
図２は、伝動手段５の概略構成を示す縦断面図、図３は、図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による拡大断面図である。図示の如く伝動ハウジング５０の内部は、ラックハウジングＨ１  の内部に連通しており、連通部を臨む伝動ハウジング５０の天面には、アクチュエータ３，４の固定座３０，４０が、ラックハウジングＨ１  内部のラック軸１の軸長方向に適長離隔して設けられている。
【００２３】
図示のアクチュエータ３，４は、外部から与えられる動作指令に応じて縮短する出力ロッド３１，４１を備える公知の電磁シリンダであり、これらは、夫々の出力ロッド３１，４１を、伝動ハウジング５０の内部にラックハウジングＨ１  との連通部に向けて突出させ、前記固定座３０，４０に固定支持されている。
【００２４】
一方、ラックハウジングＨ１  の内部に支持されたラック軸１には、アクチュエータ３，４の取り付け位置と夫々対応するように、軸長方向に互いに逆向きの傾斜を有するテーパ面５１，５２が設けられている。図示のテーパ面５１，５２は、ラック軸１の中途部から軸長方向の両端部に向けて一定の変化率にて拡径加工された円錐面として構成されているが、逆に、ラック軸１の中途に設けた大径部から軸長方向の両端部に向けて縮径加工された円錐面としてもよく、更には、ラック軸１の周面の一部のみをテーパ状に加工して構成することも可能である。
【００２５】
伝動手段５は、以上の如きテーパ面５１，５２と、これらに対応するアクチュエータ３，４の出力軸３１，４１との間を各別の伝動リング５３，５４により連絡して構成されている。図３には、一方のアクチュエータ３及びテーパ面５１と、これらを連絡する伝動リング５３とが示されている。
【００２６】
伝動リング５３は、円形断面を有する棒材を矩形のリング形に成形して構成されており、一側短辺には、同軸回りでの回転自在に転動ローラ  ５３ａが取り付けてある。このような伝動リング５３は、内側に挿通されたラック軸１のテーパ面５１に転動ローラ  ５３ａを当接させると共に、伝動ハウジング５０の内部に延設された他側短辺の略中央部を同位置に突出するアクチュエータ３の出力ロッド３１の先端に連結ブラケット５５を介して連結せしめて、ラック軸１に設けたテーパ面５１とアクチュエータ３の出力ロッド３１を連絡している。なお伝動リング５３の両長辺は、ラック軸１の軸長方向の両側から転接する一対のガイドローラ５６，５６により挾持されており、伝動リング５３によるテーパ面５１と出力ロッド３１との連絡は、ラック軸１の軸心と略直交する面内での拘束下にて実現されている。
【００２７】
他方のアクチュエータ４と他方のテーパ面５２との伝動リング５４による連絡も全く同様に実現されている。図２中の５７は、アクチュエータ４の出力ロッド４１と伝動リング５４とを連結する連結ブラケットであり、同じく５８，５８は、ラック軸１の軸心と略直交する面内に伝動リング５４を拘束するガイドローラである。
【００２８】
図４は、伝動手段５の動作説明図である。アクチュエータ３，４は、操舵部材としてのステアリングホイール２１の操作の方向に応じていずれか一方が縮短動作せしめられる。アクチュエータ３が縮短動作した場合、該アクチュエータ３の出力ロッド３１に連結された伝動リング５３は、図４（ａ）中に矢符により示す如く、ラック軸１と略直交する面内にて引かれ、この引き力が転動ローラ  ５３ａを介して当接するテーパ面５１に加わり、該テーパ面５１に傾斜に沿った分力Ｆが加わる。この分力Ｆの作用により伝動リング５３は、テーパ面５１の傾斜に沿って縮径側に変位し、この変位に応じてテーパ面５１が形成されたラック軸１は、図中に白抜矢符にて示す如く軸長方向の一側に向けて移動する。
【００２９】
他方のアクチュエータ４が縮短動作した場合、該アクチュエータ４の出力ロッド４１に連結された伝動リング５４は、図４（ｂ）中に矢符により示す如く引かれ、この引き力の分力Ｆの作用によりテーパ面５２の縮径側に変位し、該テーパ面５２が形成されたラック軸１は、図中に白抜矢符にて示す如く軸長方向の他側に向けて移動する。
【００３０】
このようにラック軸１は、アクチュエータ３，４の選択的な動作により軸長方向の両向きに移動せしめられ、この移動により前述の如く行われる操舵が補助される。なおこのとき、非動作状態にあるアクチュエータ４，３は、ラック軸１の移動に伴ってテーパ面５２，５１の拡径側に向かう伝動リング５４，５３の変位に対し、図４（ａ），（ｂ）中に破線の矢符により示す如く出力ロッド４１，３１を伸長させて追随し、ラック軸１の移動を阻害することがない。また以上の動作中、テーパ面５１，５２の傾斜に沿った伝動リング５３，５４の変位は、転動ローラ  ５３ａ，５４ａの転動を伴ってなされるから、滑らかな動作が可能となる。
【００３１】
このときラック軸１に加えられる移動力（操舵補助力）は、操舵補助用のアクチュエータ３，４の制御により変更される。前述の如く電磁シリンダとして構成されたアクチュエータ３，４の制御は、例えば、ステアリングホイール２１の回転操作に応じてコラム軸２０に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて制御目標値を定め、この目標値を、車速、ヨーレート、横加速度等の走行状態の検出結果に基づいて補正し、この補正値に基づいてアクチュエータ３，４の励磁電流を制御する手順によってなされる。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がラック軸１に加えられることとなり、ステアリングホイール２１を操作する運転者の操舵負担を軽減し、良好な操舵感を体感させることができる。
【００３２】
本発明に係る車両用操舵装置においては、以上の如く制御される操舵補助用のアクチュエータ３，４からラック軸１への伝動が、ラック軸１の中途に設けたテーパ面５１，５２と、これらとアクチュエータ３，４との間に架設された伝動リング５３，５４とを備える簡素な構成の伝動手段５により実現される。
【００３３】
操舵補助用のアクチュエータ３，４は、前述した電磁シリンダに限らず、他のアクチュエータを用いることもできる。図５は、伝動手段５の他の実施の形態を示す縦断面図、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線による拡大断面図である。
【００３４】
この実施の形態においては、操舵補助用のアクチュエータ３，４として、伝動ハウジング５０の両側面にラック軸１と略平行をなして取り付けられた電動モータが用いられている。これらのアクチュエータ３，４の出力軸（モータ軸）３２，４２は、伝動ハウジング５０の内部に突出させてあり、両突出端には、夫々の回転に応じて揺動する揺動アーム３３，４３が取り付けられている。揺動アーム３３，４３の先端には、出力軸３２，４２に対して偏心して係合ピン３４，４４が突設され、対応する伝動リング５３，５４の同側の内面に当接させてある。他の部分の構成は、図２及び図３に示す実施の形態と同じであり、対応する構成部材に同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３５】
この構成においては、アクチュエータ３としての電動モータが所定の角度範囲にて回転駆動された場合、該アクチュエータ３の出力軸３２に取り付けた揺動アーム３３が図６中に矢符にて示す向きに揺動し、該揺動アーム３３先端の係合ピン３４に係合する伝動リング５３が、図６中に白抜矢符にて示す向きに引かれ、この引き力が、転動ローラ  ５３ａを介して当接するテーパ面５１に加わり、ラック軸１は、一側（テーパ面５１の拡径側）に向けて移動する。
【００３６】
他方のアクチュエータ４が回転駆動された場合、同様の引き力が伝動リング５４を介してテーパ面５２に加わり、ラック軸１は、他側（テーパ面５２の拡径側）に向けて移動する。
【００３７】
なお以上の実施の形態においては、操舵軸としてのラック軸１を備えるラックピニオン式のパワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動をアクチュエータの動作により補助する構成とした如何なる形式のパワーステアリング装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００３８】
更に本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材を舵取機構から機械的に分離して備え、該操舵部材の操作に応じて動作するアクチュエータの発生力のみよって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用も可能であり、操舵用のアクチュエータから舵取機構中の操舵軸への伝動手段の構成を簡素化し得るという全く同様の効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵部材の操作に応じて動作するアクチュエータから、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成の伝動手段により実現することができ、車両用操舵装置の構造の簡素化、小型化、及び製品コストの低減に有用である等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】伝動手段の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による拡大断面図である。
【図４】伝動手段の動作説明図である。
【図５】伝動手段の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線による拡大断面図である。
【符号の説明】
１    ラック軸（操舵軸）
２    ピニオン軸
３    アクチュエータ
４    アクチュエータ
５    伝動手段
２１    ステアリングホイール（操舵部材）
３１    出力ロッド
５１，５２    テーパ面
５３，５４    伝動リング（伝動部材）
５３ａ，５４ａ      転動ローラ
Ｈ１    ラックハウジング
Ｈ２    ピニオンハウジング
【図１】
2004182116.tif 000003
【図２】
2004182116.tif 000004
【図３】
2004182116.tif 000005
【図４】
2004182116.tif 000006
【図５】
2004182116.tif 000007
【図６】
2004182116.tif 000008