(57)【要約】【課題】偏心ピン機構の有無に係わらずに構成要素の共通化を図ることができる操舵装置を提供すること。【解決手段】本発明による操舵装置１は、ハンドルに入力される操舵力を伝達する入力軸３と、タイヤを転舵する転舵力を伝達する出力軸９とを備え、出力軸９を入力軸３の径方向にオフセットされた位置に配置し、入力軸３に偏心ピン機構を構成する偏心カム６又はアダプティングプレート８のいずれか一方を結合し、偏心カム６又はアダプティングプレート８の他方に出力軸９を結合するとともに、出力軸９の偏心ピン機構に対する結合部分９ａが、入力軸３の偏心ピン機構に対する被結合部分３ａに対して結合可能であることを特徴とする。【選択図】図２
2009143428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルに入力される操舵力を伝達する入力軸と、タイヤを転舵する転舵力を伝達する出力軸とを備え、
前記出力軸を前記入力軸の径方向にオフセットされた位置に配置し、
前記入力軸に偏心ピン機構を構成する偏心カム又はアダプティングプレートのいずれか一方を結合し、前記偏心カム又はアダプティングプレートの他方に前記出力軸を結合するとともに、
前記出力軸の前記偏心ピン機構に対する結合部分が、前記入力軸の前記偏心ピン機構に対する被結合部分に対して結合可能であることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記偏心カムが第一凸部を備え、
前記入力軸は前記第一凸部が結合可能な第一凹部を備えて、当該第一凹部が前記被結合部分を構成し、
前記アダプティングプレートが第二凹部を備え、
前記出力軸が第二凹部に結合可能な第二凸部を備えて、当該第二凸部が前記結合部分を構成することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記第一凸部及び前記第二凸部をともに円柱状に構成し、前記第一凸部の外径を前記第二凸部の外径と等しくすることを特徴とする請求項２に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記偏心ピン機構を収納する収納部材を、前記入力軸を収納する入力側収納部材と前記出力軸を収納する出力側収納部材と別体に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項５】
前記出力軸にトルク検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項６】
前記トルク検出手段により検出したトルクに基づいてアシスト力を発生するアシスト力発生手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適な操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に適用される操舵装置は、例えばハンドルとコラムシャフトとトルクセンサインプットシャフトとインタミシャフトとラックアンドピニオン機構とを有して構成され、コラムシャフトはコラムチューブにより回転自在に支持される。このような操舵装置において、ハンドルに入力される操舵角と、トルクセンサインプットシャフトの転舵角との比率を可変とする機構として、例えば特許文献１に記載されたような偏心ピン機構がある。
【特許文献１】特開平３−２２７７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような偏心ピン機構を操舵装置に適用するにあたっては、コラムシャフトに偏心ピン機構を構成する偏心カム又はアダプティングプレートの一方を結合し、偏心カム又はアダプティングプレートの他方にトルクセンサインプットシャフトを結合するための構成を、コラムシャフト及びトルクセンサインプットシャフトの双方が備える必要があり、偏心ピン機構を具備しない操舵装置と、偏心ピン機構を具備する操舵装置との相互間において、コラムシャフトとトルクセンサインプットシャフトを始めとした構成要素の共通化を図ることができないという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、偏心ピン機構の有無に係わらずに構成要素の共通化を図ることができる操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するため、
本発明による操舵装置は、
ハンドルに入力される操舵力を伝達する入力軸と、タイヤを転舵する転舵力を伝達する出力軸とを備え、
前記出力軸を前記入力軸の径方向にオフセットされた位置に配置し、
前記入力軸に偏心ピン機構を構成する偏心カム又はアダプティングプレートのいずれか一方を結合し、前記偏心カム又はアダプティングプレートの他方に前記出力軸を結合するとともに、
前記出力軸の前記偏心ピン機構に対する結合部分が、前記入力軸の前記偏心ピン機構に対する被結合部分に対して結合可能であることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記操舵装置において、
前記偏心カムが第一凸部を備え、
前記入力軸は前記第一凸部が結合可能な第一凹部を備えて、当該第一凹部が前記被結合部分を構成し、
前記アダプティングプレートが第二凹部を備え、
前記出力軸が第二凹部に結合可能な第二凸部を備えて、当該第二凸部が前記結合部分を構成することが好ましい。
【０００７】
これによれば、前記結合部分を前記被結合部分に対して結合可能とすることを、より簡易な構成により実現することができる。
【０００８】
加えて、前記操舵装置において、
前記第一凸部及び前記第二凸部をともに円柱状に構成し、前記第一凸部の外径を前記第二凸部の外径と等しくすることが好ましい。
【０００９】
これによれば、前記結合部分をより簡易な構成により実現することができる。以上のように、前記結合部分を前記被結合部分に対して結合可能とすることにより、前記操舵装置を構成する、前記入力軸や前記出力軸を主とした構成要素を、前記偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。このことにより、前記入力軸からハンドル側の構成と、前記出力軸からタイヤ側の構成を、大幅に変更することなく、前記偏心ピン機構を含む前記操舵装置を構成することができる。
【００１０】
さらに、前記操舵装置において、
前記偏心ピン機構を収納する収納部材を、前記入力軸を収納する入力側収納部材と前記出力軸を収納する出力側収納部材と別体に備えることを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
これによれば、前記入力側収納部材と、前記出力側収納部材を、前記操舵装置が前記偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。
【００１２】
加えて、前記操舵装置において、
前記出力軸にトルク検出手段を備えることが好ましい。
【００１３】
これによれば、電動増力装置（ＥＰＳ：Electronic  Power  Steering）を備える前記操舵装置において、前記操舵装置を構成する、前記入力軸や前記出力軸を主とした構成要素を、前記偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。
【００１４】
さらに、前記操舵装置において、
前記トルク検出手段により検出したトルクに基づいてアシスト力を発生するアシスト力発生手段を備えることが好ましい。
【００１５】
これによっても、前記アシスト力発生手段すなわち電動増力装置（ＥＰＳ：Electronic  Power  Steering）を備える前記操舵装置において、前記操舵装置を構成する、前記入力軸や前記出力軸を主とした構成要素を、前記偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、偏心ピン機構の有無に係わらずに構成要素の共通化を図ることができる操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明に係る操舵装置を従来技術との比較のもとに示す模式図であり、図２は、本発明に係る操舵装置を従来技術との比較のもとに示す模式図であり、なお、図２は、図１中の破線内部分を拡大して示す模式図であって、図１及び図２とも上側は、偏心ピン機構を除去して構成される従来の操舵装置を示す。さらに、図３は、図２中のＡＡ、ＢＢ、ＣＣ断面を示す模式断面図である。図４は、図２中のＡＡ、ＢＢ断面の他の形態を示す模式断面図である。
【００１９】
図１及び図２下側に示すように、本実施例の操舵装置１は、図示しないハンドルと、コラムシャフト２と、コラムシャフト３と、コラムアッパチューブ４と、コラムロアチューブ５と、偏心カム６と、偏心ピン７と、アダプティングプレート８と、トルクセンサインプットシャフト９と、トーションバー１０と、トルクセンサ１１と、トルクセンサハウジング１２と、ウォームホイール１３と、図示しないＥＰＳＥＣＵ（Electronic  Power  Steering  Electronic  Control  Unit）及びモータと、ロアシャフト１４と、ウォームハウジング１５とから構成される。
【００２０】
コラムシャフト２の入力側は図示しないハンドルに連結され、コラムシャフト２の出力側は中空円筒状に構成されて、コラムシャフト２の出力側の中空円筒状部分の内周側には、中実円柱形状のコラムシャフト３が軸方向に相対変位可能にセレーション嵌合されて、コラムシャフト２及びコラムシャフト３により軸方向の変位を吸収する構造を構成する。
【００２１】
コラムシャフト２は図示しないハンドルから入力される運転者の操舵力を、コラムシャフト３に伝達し、コラムシャフト３はコラムシャフト２から入力された操舵力を偏心カム６に伝達しており、コラムシャフト３は、偏心カム６と、偏心ピン７と、アダプティングプレート８とから構成される偏心ピン機構に対する入力軸を構成する。
【００２２】
コラムアッパチューブ４はコラムシャフト２を外包して収納し回転自在に支持するものであり、コラムロアチューブ５はコラムシャフト３を外包して収納し回転自在に支持するものであって、コラムロアチューブ５は入力側収納部材を構成する。
【００２３】
偏心カム６と、偏心ピン７及びアダプティングプレート８は相互に組み合わされて周知の偏心ピン機構を構成する。偏心カム６は入力側に突出する円柱形状の第一凸部６ａを備え、コラムシャフト３の出力側には第一凸部６ａが嵌合されて結合可能な有底円筒形状の第一凹部３ａを備えて、この第一凹部３ａはコラムシャフト３の偏心ピン機構に対する被結合部分を構成する。この第一凹部３ａ及び第一凸部６ａには図示しないセレーション又は図４に示すようなキーが設けられ、第一凹部３ａに第一凸部６ａを嵌合して結合することにより、コラムシャフト３の出力側には偏心カム６が同軸上に結合される。
【００２４】
アダプティングプレート８の出力側には出力側から入力側に凹む円筒形状の第二凹部８ａを備え、出力軸であるトルクセンサインプットシャフト９の入力側には、第二凹部８ａに嵌合されて結合可能な入力側に突出する円柱形状の第二凸部９ａを備えて、この第二凸部９ａは、トルクセンサインプットシャフト９の偏心ピン機構に対する結合部分を構成する。
【００２５】
加えて、図３に示すように第一凸部６ａの外径すなわち直径を、第二凸部９ａの外径すなわち直径と同一寸法としている。この第二凹部８ａ及び第二凸部９ａは図示しないセレーション又は図４に示すようなキーが設けられ、第二凹部８ａに第二凸部９ａを嵌合して結合することにより、アダプティングプレート８に、出力軸であるトルクセンサインプットシャフト９を同軸上に結合する。
【００２６】
以上のように、第二凸部９ａと第一凹部３ａを構成することにより、トルクセンサインプットシャフト９の偏心ピン機構を構成するアダプティングプレート８に対する結合部分である第二凸部９ａが、入力軸であるコラムシャフト３の偏心ピン機構を構成する偏心カム６に対する被結合部分である第一凹部３ａに対して結合可能としている。
【００２７】
円板状の偏心カム６の外周面はベアリングを介して、コラムロアチューブ５及びトルクセンサハウジング１２に回転自在に支持される。偏心カム６のアダプティングプレート８に対向する面には、偏心カム６の中心軸線から径方向外側に延びる偏心カム溝６ｂが形成されており、この偏心カム溝６ｂにはアダプティングプレート８に備えられる偏心ピン７が摺動自在に嵌合される。偏心カム６の中心軸は、アダプティングプレート８の中心軸に対して、第一の偏心量ｂだけ偏心して設けられる。
【００２８】
偏心ピン７は、アダプティングプレート８の偏心カム６に対向する面に、アダプティングプレート８の中心軸から第一の偏心量ｂよりも大きい第二の偏心量ａだけ偏心させた位置に、回動自在に設けられており、この偏心ピン７と偏心カム６の偏心カム溝６ｂにより、偏心ピン機構が構成され、これにより、入力軸であるコラムシャフト３の操舵角と、出力軸であるトルクセンサインプットシャフト９の転舵角との比を可変とする操舵角可変機構が構成される。なお詳細な構造は特許文献１に記載されたものと同様であるため、ここでは詳細な説明は割愛する。
【００２９】
トルクセンサインプットシャフト９は中空円筒状に構成されており、その入力側の内周面にはトーションバー１０の入力側がセレーション又はキー結合により駆動結合され、トーションバー１０の出力側はこれも中空円筒状のロアシャフト１４の内周側にセレーション又はキー結合又はピン結合により駆動結合される。
【００３０】
トルクセンサインプットシャフト９は、コラムシャフト３の径方向に第一の偏心量ｂだけオフセットされた位置に配置され、トーションバー１０によりロアシャフト１４に対して周方向に相対変位可能に駆動結合されており、ロアシャフト１４はウォームホイール１３が駆動結合されていて、ロアシャフト１４のウォームホイール１３の入力側はベアリングを介してウォームハウジング１５に回転自在に支持されており、ロアシャフト１４のウォームホイール１３の出力側は、ベアリングを介してウォームハウジング１５に回転自在に支持されている。
【００３１】
トルクセンサ１１はトルクセンサインプットシャフト９のロアシャフト１４に対する相対変位に応じた、ハンドルから入力される運転者の操舵力を検出して、ＥＰＳＥＣＵにその検出結果を出力する、トルク検出手段を構成する。トルクセンサハウジング１２は中空円筒状に構成され、その入力側がコラムロアチューブ５に結合され、偏心カム６、アダプティングプレート８、トルクセンサインプットシャフト９及びトルクセンサ１１を収納する出力側収納部材を構成する。
【００３２】
ＥＰＳＥＣＵは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる処理を行うものである。
【００３３】
ＥＰＳＥＣＵはトルクセンサ１１による操舵力の検出結果に基づいて、アシスト力発生用のモータを駆動制御して、このモータの発生する駆動力はウォームホイール１３を介してロアシャフト１４に駆動伝達される。すなわち、ＥＰＳＥＣＵとモータ及びウォームホイール１３は、トルクセンサ１１により検出したトルクすなわち操舵力に基づいてアシスト力を発生するアシスト力発生手段を構成する。
【００３４】
ここでは図示しないが、ロアシャフト１４の出力側は、ラックアンドピニオン機構のピニオンにインタミシャフトを介して駆動結合され、ハンドルに運転者により操舵力が入力されると、その操舵力に比例したアシスト力がＥＰＳＥＣＵの制御によりモータに発生して、そのアシスト力がウォームホイール１３を介して、ロアシャフト１４、インタミシャフト、ラックアンドピニオン機構のピニオンに伝達され、ラックバーが車幅方向に移動させられて、ラックバーの車幅方向外側に連結されたタイロッドにより図示しない車輪が転舵される。
【００３５】
以上述べた本実施例の操舵装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、円柱形状の第二凸部９ａをトルクセンサインプットシャフト９の入力側に構成し、円筒形状の第一凹部３ａをコラムシャフト３の出力側に構成して、偏心カム６の備える円柱形状の第一凸部６ａの外径と円柱形状の第二凸部９ａの外径を同一とすることにより、結合部分である第二凸部９ａを被結合部分である第一凹部３ａに対して結合可能とすることを、より簡易な構成により実現することができる。また、結合部分である第二凸部９ａをより簡易な構成により実現することができる。
【００３６】
これによれば、図１及び図２の上側に示すように、偏心ピン機構を除去した操舵装置５１とした場合において、コラムシャフト３に対してトルクセンサインプットシャフト９を変更することなく結合することが可能となる。
【００３７】
このように、結合部分である第二凸部９ａを被結合部分である第一凹部３ａに対して結合可能とすることにより、操舵装置１を構成する、コラムシャフト３及びコラムシャフト２やトルクセンサインプットシャフト９を、偏心カム６、偏心ピン７、アダプティングプレート８から構成される偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。
【００３８】
このことにより、偏心ピン機構を有しない操舵装置５１において、コラムシャフト３からハンドル側の構成と、トルクセンサインプットシャフト９からタイヤ側の構成を、大幅に変更することなく、偏心ピン機構を含む操舵装置１を構成することができる。
【００３９】
なお、偏心ピン機構を構成する偏心カム６、偏心ピン７、アダプティングプレート８を除去して、偏心ピン機構を有しない操舵装置５１を構成するにあたり、図２上側に示すようにコラムロアチューブ５５の出力側は、操舵装置１のコラムロアチューブ５に比して、偏心カム６を外包するためのフランジ状の径方向突出部が廃された構成に変更し、トルクセンサハウジング５２の入力側もフランジ状の径方向突出部が廃された構成に変更して、コラムロアチューブ５５とトルクセンサハウジング５２と相互に直接的に連結可能な構造を有するように変更する必要は生じるがそれ以外の構成要素は、操舵装置１と操舵装置５１との間において共通化することができる。
【００４０】
すなわち、コラムシャフト３及びトルクセンサインプットシャフト９以外の構成要素である、図示しないハンドルと、コラムシャフト２と、コラムシャフト３と、コラムアッパチューブ４と、と、偏心カム６と、偏心ピン７と、アダプティングプレート８と、トルクセンサインプットシャフト９と、トーションバー１０と、トルクセンサ１１と、ウォームホイール１３と、図示しないＥＰＳＥＣＵ及びモータと、ロアシャフト１４と、ウォームハウジング１５についても、偏心ピン機構を備える操舵装置１と、偏心ピン機構を具備しない操舵装置５１との間において共通化することができる。
【００４１】
加えて、トルクセンサインプットシャフト９にトルクセンサ１１を備えることにより、アシスト力発生手段である電動増力装置を備える操舵装置１において、操舵装置１を構成する、コラムシャフト３やトルクセンサインプットシャフト９を主とした構成要素を、偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、共通化することができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００４３】
例えば、上述した操舵装置１において、偏心ピン機構を収納する収納部材であるハウジングを、コラムシャフト３を収納するコラムロアチューブ５とトルクセンサインプットシャフト９を収納するトルクセンサハウジング１２と別体に備えてもよい。これによれば、コラムロアチューブ５と、トルクセンサハウジング１２についても、偏心ピン機構を具備するか否かにかかわらず、偏心ピン機構を有する操舵装置１と、偏心ピン機構を有しない操舵装置５１との間において、共通化することができる。
【００４４】
さらに本発明に係わる操舵装置は、実施例としてはコラムアシスト式のコラムＥＰＳを示したが、ピニオンアシスト式、ラックアシスト式のいずれの方式にも適用可能であり、油圧式の増力装置を備えた方式にも適用可能である。
【００４５】
なお上述した実施例において、第一凸部６ａの外径及び第二凸部９ａの外径とは、セレーションを有する形態においては、最外周面の直径であり、キーを有する形態においては、キーを除いた部分の最外周面の直径である。また、セレーションやキーに換えて、第一凸部６ａ及び第二凸部９ａを六角形状や四角形状とし、第一凹部３ａ及び第二凹部８ａもそれらに対応した六角形状又は四角形状とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、車両の操舵装置に関するものであり、比較的簡易な構成と軽微な変更により、製造コストの増大を招くことなく、偏心ピン機構の有無に係わらずに構成要素の共通化を図ることができる操舵装置を提供することができるので、通常の乗用車、トラック、バス等の様々な車両の操舵装置及び車両への組付けに適用して有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係わる操舵装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる操舵装置の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる操舵装置の一実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる操舵装置の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      操舵装置
２      コラムシャフト
３      コラムシャフト
３ａ    第一凹部
４      コラムアッパチューブ
５      コラムロアチューブ
６      偏心カム
６ａ    第一凸部
７      偏心ピン
８      アダプティングプレート
８ａ    第二凹部
９      トルクセンサインプットシャフト
９ａ    第二凸部
１０      トーションバー
１１      トルクセンサ
１２      トルクセンサハウジング
１３      ウォームホイール
１４      ロアシャフト
１５      ウォームハウジング
５１      操舵装置
５２      トルクセンサハウジング
５５      コラムロアチューブ
【図１】
2009143428.tif 000003
【図２】
2009143428.tif 000004
【図３】
2009143428.tif 000005
【図４】
2009143428.tif 000006