(57)【要約】【課題】操舵軸の軸回りの回転を、該操舵軸の軸長方向の移動を阻害することなく確実に抑制する。【解決手段】ハウジングＨ１  の内部に支持され、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸１１の外周の一部に平坦面１５を設け、この平坦面１５に対応するハウジングＨ１  の中途部に、回転抑制部材としてのローラ４０を、操舵軸１１と略直交する軸回りに回転自在に支持する。このローラ４０を平坦面１５に転接させて操舵軸１１の軸回りの回転を抑制し、また操舵軸１１の軸長方向の移動を、平坦面１５上でのローラ４０の転動により許容する。【選択図】        図２
2004189038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に支持され、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸と、該操舵軸の軸回りの回転を抑制する回転抑制手段とを備える車両用操舵装置において、
前記回転抑制手段は、前記操舵軸の周面に設けた平坦面に転接し、該操舵軸の移動を前記平坦面上での転動により許容する回転抑制部材を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記回転抑制部材を前記平坦面に押し付ける付勢手段を備える請求項１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軸長方向に移動する操舵軸を備え、該操舵軸の移動を操舵用の車輪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、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、舵取機構の動作により操舵用の車輪に伝えて行われる。前記舵取機構は、車体の左右方向に延設された筒形のハウジングの内部に軸長方向への移動自在に支持された操舵軸を備え、該操舵軸の前記ハウジングの外部への突出端を操舵用の車輪に連絡してなり、該操舵軸を操舵部材の操作に応じて移動させ、操舵用の車輪を押し引きして操舵を行わせる構成となっている。
【０００３】
操舵部材から操舵軸への伝動は、一般には機械的になされるが、近年においては、４輪操舵装置、ステアバイワイヤ式の操舵装置等、操舵部材から機械的に分離された舵取機構を備え、該舵取機構に操舵アクチュエータを付設して、操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて駆動される前記操舵アクチュエータの動作を舵取機構に伝えて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置が開発されている。なお、４輪操舵装置においては、従たる操舵用の車輪（一般的には左右の後輪）の舵取機構が、またステアバイワイヤ式の操舵装置においては、主たる操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）の舵取機構が、夫々操舵部材から機械的に分離して配されている。
【０００４】
この種の車両用操舵装置においては、操舵アクチュエータとして、操舵特性の変更制御の容易性を考慮して電動モータが広く用いられており、該モータの回転をボールねじ機構等の運動変換機構を介して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るようにしてある。
【０００５】
ところが、このような伝動に際しては、操舵部材との機械的連結部を有していない操舵軸が前記モータからの伝動に伴って軸回りに回転する虞れがあり、この回転、所謂、連れ回りの発生を抑制すべく、従来から種々の回転抑制手段が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１９９２４７号公報
【特許文献２】
特開平８−９１２４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された回転抑制手段は、操舵軸の中途に移動ストロークに対応する長さを有する２面幅の平坦部を設け、これらの平坦部を外側から挾持する挾持部を一体に備える回り止め部材をハウジングの対応位置に装着し、前記平坦部に面接触する前記挾持部の作用により操舵軸の回転を抑制する構成となっている。
【０００８】
また特許文献２に開示された回転抑制手段は、円形の一部を平坦化してなる欠円断面部を、操舵軸の端部近傍に移動ストロークに対応する長さを有して設け、この部分を対応する断面形状を有する回り止め部材に挿通支持させてなり、該回り止め部材が、操舵軸の支持ブッシュを兼ね、操舵軸の軸長方向の移動案内と共に回転抑制作用をなすように構成されている。
【０００９】
しかしながらこれらの構成においては、回り止め部材が操舵軸に設けた平坦面に面接触しており、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸に前記面接触部における大なる摺動抵抗が加わることが避けられず、操舵軸の滑らかな移動が阻害されるという問題があった。
【００１０】
特許文献１に記載された回り止め部材は、ハウジングの周壁に操舵軸の軸心と直交するように設けた装着孔に嵌合保持させ、該装着孔の開口端に設けたねじ部材の操作により圧縮変形させることにより、前記挾持部による挾持圧力を調整可能としてあるが、構成の複雑化を招来する上、この構成によっても前記摺動抵抗を十分に低減することは難しい。
【００１１】
特許文献２に記載された回り止め部材は、操舵軸を軸長方向に移動自在に支持するために本来必要な支持ブッシュを兼ねており、回り止め部材の追加による摺動抵抗の増大分は小さい。しかしながら、前述の如く欠円形の内周面を有する支持ブッシュを高精度に加工することは難しく、操舵軸の滑らかな移動と確実な回り止めとを併せて実現することは困難である。
【００１２】
なお以上の如き回転抑制手段は、操舵部材に機械的に連結された舵取機構を備える操舵装置においても、操舵のための操舵軸の軸長方向の移動を安定して行わせるために必要である。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵軸の軸回りの回転を、該操舵軸の軸長方向の移動を阻害することなく確実に抑制することができる回転抑制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。
【００１４】
【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、ハウジングの内部に支持され、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸と、該操舵軸の軸回りの回転を抑制する回転抑制手段とを備える車両用操舵装置において、前記回転抑制手段は、前記操舵軸の周面に設けた平坦面に転接し、該操舵軸の移動を前記平坦面上での転動により許容する回転抑制部材を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、操舵軸の周面の一部を平坦化してなる平坦面に回転抑制部材を押し付け、該操舵軸の軸回りの回転を抑制し、操舵のための操舵軸の軸長方向の移動は、前記平坦面上での回転抑制部材の転動に伴う転がり抵抗下にて滑らかに行わせる。
【００１６】
本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における回転抑制部材を前記平坦面に押し付ける付勢手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、ばね、ゴム等の弾性体の付勢手段により回転抑制部材を付勢し、操舵軸の平坦面に押し付けて、操舵に伴って加わる種々の外力の作用による操舵軸の撓み変位を、前記付勢手段の付勢に抗した回転抑制部材の変位により、転接状態を保ったまま吸収し、操舵のための操舵軸の軸長方向の移動を滑らかに行わせる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図示の車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の操舵用の車輪１０，１０に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配され、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２とを備えるステアバイワイヤ式の操舵装置として構成されており、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく舵取機構１に付設された操舵モータＭ１  、舵取機構１に実際に加わる操舵反力を加えるべくステアリングホイール２に付設された反力モータＭ２  、並びに、操舵モータＭ１  及び反力モータＭ２  を後述の如く制御する操舵制御部３を備えている。
【００２０】
舵取機構１は、図示しない車体の左右方向に延設された筒形をなすハウジングＨ１  の内部に支持され軸長方向に移動する操舵軸１１を備え、ハウジングＨ１  の両側に突出する操舵軸１１の両端部を各別のタイロッド１３，１３を介して操舵用の車輪１０，１０のナックルアーム１２，１２に連結し、操舵軸１１の両方向への移動によりタイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、前記車輪１０，１０を左右に操舵する構成となっている。
【００２１】
この操舵を行わせるための操舵モータＭ１  は、ハウジングＨ１  の一側半部に設けた大径部１４に、該大径部１４の内周面に固設されたステータと、該ステータの内側に面して操舵軸１１と同軸上にて回転自在に支持された筒形のロータとを備える３相ブラシレスモータとして構成されており、前記ロータの一側に連設されたボールねじ機構等の運動変換機構を介して操舵軸１１の中途に伝動構成されている。このような操舵モータＭ１  及び運動変換機構の構成は、本願出願人による特開平１０−１９４１５０号公報、特開平１０−２１１８８５号公報等に開示されている。なお、操舵モータＭ１  はハウジングＨ１  の外部に取り付け、ギヤ、ベルト等の伝動手段を介してハウジングＨ１  の内部の運動変換機構に伝動構成してもよい。
【００２２】
操舵モータＭ１  は、操舵制御部３から図示しない駆動回路に与えられる制御指令に従って回転駆動される。操舵制御部３は、前記ステアリングホイール２の回転操作に応じた操舵を行わせるべく前記制御指令を発し、操舵モータＭ１  を駆動せしめる操舵制御動作を行う。
【００２３】
このように駆動される操舵モータＭ１  の回転は、前記運動変換機構により直線運動に変換されて操舵軸１１に伝えられ、この伝動に応じた操舵軸１１の軸長方向の移動により前述した操舵がなされる。この操舵により変化する操舵用の車輪１０，１０の実舵角は、操舵軸１１と一側のタイロッド１３との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ１７により検出され、操舵制御部３に与えられている。また、一側のタイロッド１３には、軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ１８が付設されており、この検出結果は、操舵に伴って舵取機構１に実際に加わる実反力を示す信号として、操舵制御部３に与えられている。
【００２４】
このような舵取機構１から分離して配されたステアリングホイール２は、その回転軸となるコラム軸２０を回転自在に支持するコラムハウジングＨ２  を介して、図示しない車体の適宜部位に支持されている。該ステアリングホイール２に操舵反力を加える反力モータＭ２  は、コラムハウジングＨ２  の外側に取り付けられ、ウォームギヤ機構等の減速機構（図示せず）を介してコラム軸２０の中途部に伝動構成されており、反力モータＭ２  が回転駆動された場合、この回転力が前記減速機構により減速されてコラム軸２０に付加されるようになしてある。
【００２５】
反力モータＭ２  は、操舵制御部３から図示しない駆動回路に与えられる制御指令に従って駆動される。操舵制御部３は、舵取機構１に実際に加わる操舵反力に対応する反力をステアリングホイール２に付与すべく前記制御指令を発し、反力モータＭ２  を駆動せしめる反力制御動作を行う。
【００２６】
この操舵反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角は、コラムハウジングＨ２  の中途部に付設された操舵角センサ２１により検出され、操舵制御部３に与えられている。更に、操舵制御部３には、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が、車両の各部に設置された走行状態センサ２２から与えられている。
【００２７】
操舵モータＭ１  を対象とする操舵制御部３の操舵制御動作は、例えば、前記操舵角センサ２１により検出されるステアリングホイール２の操作角度に基づいて目標舵角を求め、この目標舵角と、前記実舵角センサ１７により検出される操舵用の車輪１０，１０の実舵角との偏差に基づくフィードバック制御により行われる。このとき走行状態センサ２２により検出される走行状態は、前記目標舵角の補正に用いられる。この補正は、例えば、車速の増大に伴って目標舵角を減じ、またヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に伴って目標舵角を減じるようになされる。
【００２８】
以上の操舵制御動作により操舵軸１１は、前記運動変換機構を介して伝達される操舵モータＭ１  からの伝動により、ステアリングホイール２の操作角度に対応する目標舵角を得るべく軸長方向に移動せしめられ、この移動によりステアリングホイール２の操作に応じた操舵がなされる。また、走行状態に基づく前記目標舵角の補正により、ステアリングホイール２の操作角度と操舵軸１１の移動量との対応関係が変わり、走行状態に応じた操舵特性が得られる。
【００２９】
また反力モータＭ２  を対象とする操舵制御部３の反力制御動作は、例えば、前記タイロッド軸力センサ１８により検出される舵取機構１の実反力に基づいて目標反力を求め、この目標反力に対応する駆動電流を反力モータＭ２  に給電せしめて行われる。このとき走行状態センサ２２により検出される走行状態は、前記目標反力の補正に用いられる。この補正は、例えば、車速及び旋回程度の増大に伴って目標反力を増し、また、前後加速度により定まる車両の減速程度の増大に伴って目標反力を増すように行われる。
【００３０】
以上の反力制御動作によりステアリングホイール２には、コラム軸２０に加わる反力モータＭ２  の回転力が操舵反力として付加される。この操舵反力は、舵取機構１に加わる実反力を走行状態に応じて補正したものであり、操舵のためにステアリングホイール２を回転操作する運転者に良好な操舵感を体感させることができる。
【００３１】
以上の動作をなす本発明に係る車両用操舵装置は、操舵モータＭ１  から運動変換機構を介してなされる伝動に伴う操舵軸１１の軸回りの回転、所謂、連れ回りの発生を抑制する回転抑制手段４を、操舵軸１１を支持するハウジングＨ１  の他側半部に備えている。
【００３２】
図２は、回転抑制手段４の概略構成を示す縦断面図である。本図に示す如く回転抑制手段４は、ハウジングＨ１  の内部に、操舵軸１１と略直交するように架設された円形断面のローラ４０を、回転抑制部材として備えている。このローラ４０は、両端部に突設された支軸４１，４１を介してハウジングＨ１  の一部に嵌着された軸受４２，４２により両持ち支持され、軸回りでの回転自在としてある。
【００３３】
図３は、図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による横断面図であり、以上の如く支持されたローラ４０は、操舵軸１１との交叉部において、該操舵軸１１の周面を適幅に切欠いて形成された平坦面１５に転接されている。該平坦面１５は、図２に示す如く、操舵軸１１の軸長方向に、操舵のための移動ストロークに相当する長さに亘って延設されており、前記ローラ４０は、このように延設された平坦面１５を横切るように転接している。
【００３４】
以上の構成によりローラ４０は、操舵モータＭ１  からの前述した伝動に応じて操舵軸１１が軸長方向に移動した場合、これに伴う平坦面１５の延設方向の移動に応じて、該平坦面１５の面上にて転動、即ち、転がり接触しつつ回転することとなり、操舵軸１１は、ローラ４０の転がり抵抗下にて滑らかに移動することができる。
【００３５】
一方操舵軸１１には、操舵モータＭ１  からの伝動に伴って、図３中に矢符により示す如く軸回りの回転力が加わるが、この回転力による操舵軸１１の軸回りの回転は、平坦面１５の全幅に転接するローラ４０により確実に抑制され、操舵モータＭ１  からの伝動による操舵軸１１の軸長方向の移動を高効率に行わせることができる。
【００３６】
以上の動作をなす回転抑制手段４は、操舵軸１１の周面に設けた平坦面１５に転接するローラ（回転抑制部材）４０を備えるだけの簡素な構成により実現することができ、操舵軸１１の軸回りの回転を、操舵のための操舵軸１１の軸長方向の移動を阻害することなく確実に抑制することが可能である。
【００３７】
図４は、回転抑制手段４の第２の実施の形態を示す横断面図である。本図に示す回転抑制手段４は、操舵軸１１の周面に設けた平坦面１５に転接するローラ４０と、該ローラ４０を軸回りでの回転自在に保持するキャリア４３とを備えてなる。キャリア４３は、ハウジングＨ１  の対応部位にこれと略直交する軸心を有して形成された保持孔４４に軸長方向への摺動自在に内嵌されており、前記保持孔４４の開口部に螺嵌されたストッパ４５との間に介装された押しばね４６により、操舵軸１１の軸心に向けて付勢されている。
【００３８】
この実施の形態において回転抑制部材としてのローラ４０は、押しばね４６の弾性力によりキャリア４３を介して前記平坦面１５に押し付けられており、この状態で生じる操舵軸１１の軸回りの回転を抑制する一方、操舵軸１１の軸長方向の移動を平坦面１５の面上での転動により許容する作用をなし、操舵モータＭ１  からの伝動に伴う操舵軸１１の軸回りの回転を、操舵のための操舵軸１１の軸長方向の移動を阻害することなく確実に抑制することが可能である。なお、ローラ４０の平坦面１５への押し付け強さは、ストッパ４５の螺合長さの増減によりハウジングＨ１  の外部から調節可能である。
【００３９】
また、操舵のために移動する操舵軸１１には、操舵用の車輪１０，１０に加わる路面反力等の外力が作用しており、この外力の作用により操舵軸１１は、径方向に撓み変位することがある。図４に示すローラ４０は、押しばね４６の付勢に抗してキャリア４３と共に変位し、この変位により平坦面１５への転接状態を保ちつつ操舵軸１１の撓みを吸収することができ、操舵軸１１の回転抑制作用を継続することができる。
【００４０】
図５は、回転抑制手段４の第３の実施の形態を示す横断面図である。本図に示す回転抑制手段４は、ハウジングＨ１  の内周面に、軸心に向けて内向きに突設された支軸４７の先端に嵌着された転がり軸受４８を回転抑制部材として備えており、該転がり軸受４８は、操舵軸１１の周面に移動ストロークに対応する長さを有して形成された凹溝１６に嵌め込まれている。この凹溝１６の幅は、転がり軸受４８の外径よりもわずかに大となるように設定してあり、転がり軸受４８は、凹溝１６の一側の壁面（平坦面）に転接させてある。
【００４１】
以上の構成により回転抑制部材たる転がり軸受４８は、操舵軸１１の軸回りの回転を凹溝１６の一方の側壁面との当接により抑制し、またこの状態にて生じる操舵軸１１の軸長方向への移動を、当接下にある凹溝１６の一側面上での転動により許容する作用をなす。これにより操舵モータＭ１  からの伝動に伴う操舵軸１１の軸回りの回転を、操舵のための操舵軸１１の軸長方向の移動を阻害することなく確実に抑制することが可能である。
【００４２】
この実施の形態においては、回転抑制手段４が、ハウジングＨ１  に突設された支軸４７と、該支軸４７の先端に取り付けた転がり軸受４８とを備える簡素な構成により実現することができる。
【００４３】
なお、以上の実施の形態においては、主たる操舵用の車輪１０，１０の舵取機構１が操舵部材としてのステアリングホイール２から機械的に分離して配されたステアバイワイヤ式の操舵装置への適用例について述べたが、本発明は、従たる操舵用の車輪（一般的には左右の後輪）の舵取機構が操舵部材から機械的に分離して配された４輪操舵装置にも適用可能であり、更には、操舵部材に機械的に連結された舵取機構を備える一般的な操舵装置においても、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸の軸回りの回転を抑制する手段として適用可能であることは言うまでもない。
【００４４】
また以上の実施の形態においては、回転抑制部材が転接する平坦面を操舵軸の周方向の一箇所に設けているが、操舵軸の軸心を挾んで対向する２箇所等、操舵軸の周方向の複数箇所に平坦面を設け、これらの平坦面に夫々に転接する回転抑制部材を備える構成としてもよい。
【００４５】
【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、操舵軸に設けた平坦面上にて転動する回転抑制部材を備える簡素な構成により、操舵軸の軸回りの回転を、操舵のために必要な軸長方向移動を阻害することなく確実に抑制することができ、モータ等の回転駆動源からの伝動による操舵軸の移動、及びこの移動に伴う操舵を高効率に行わせることができる等、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】回転抑制手段の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線による横断面図である。
【図４】回転抑制手段の第２の実施の形態を示す横断面図である。
【図５】回転抑制手段の第３の実施の形態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１    舵取機構
２    ステアリングホイール（操舵部材）
４    回転抑制手段
１５    平坦面
１６    凹溝
４０    ローラ（回転抑制部材）
４６    押しばね（付勢手段）
４８    転がり軸受（回転抑制部材）
Ｈ１    ハウジング
【図１】
2004189038.tif 000003
【図２】
2004189038.tif 000004
【図３】
2004189038.tif 000005
【図４】
2004189038.tif 000006
【図５】
2004189038.tif 000007