(57)【要約】【課題】部品の種類の増大を招くことを防止す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１１とを備え、出力軸１１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１１を結合するとともに、偏心ピン機構を収納する収納部材１０を、入力軸３を収納する入力側収納部材５と出力軸１１を収納する出力側収納部材１４と別体に備えることを特徴とする。【選択図】図１
2009143429.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、トルクセンサインプットシャフトはトルクセンサハウジング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間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、トルクセンサインプットシャフトとコラムシャフトとの第一の偏心量ｂと、トルクセンサインプットシャフトと偏心ピンとの第二の偏心量ａの比率すなわち偏心率ｅ＝ｂ／ａを調整して角度伝達ギヤ比を各車両に求められる操作性や車両安定性に適した値に調整する目的で、第一の偏心量ｂを調整しようとした場合において、コラムチューブの出力側部分とトルクセンサハウジングの入力側部分の形状をその適用する車両毎に変更する必要が生じて、部品の種類の増大を招いてしまうと言う問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、部品の種類の増大を招くことを防止す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。
【０００６】
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、車両毎に変更することなく、前記収納部材のみを変更すればよいため、車両毎に部品の種類が増大することを防止することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、部品の種類の増大を招くことを防止す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】
【０００８】
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】
【０００９】
図１は、本発明に係る操舵装置を示す模式図であり、図２は、本発明に係る操舵装置を偏心ピン機構から出力側を拡大して示す模式図であり、図３は、図２中のＡＡ断面を示す模式断面図である。さらに、図４は、本発明に係る操舵装置を偏心ピン機構から出力側を拡大して示す模式図であり、図５は、図４中のＢＢ断面を示す模式断面図である。
【００１０】
図１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、コラムチューブハウジング９と、中間ハウジング１０と、トルクセンサインプットシャフト１１と、トーションバー１２と、トルクセンサ１３と、トルクセンサハウジング１４と、ウォームホイール１５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１６と、ウォームハウジング１７と、とから構成される。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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、コラムシャフト３は入力軸を構成する。
【００１３】
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る。
【００１４】
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を備え、コラムシャフト３の出力側には第一凸部が嵌合されて結合可能な有底円筒形状の第一凹部を備える。この第一凹部及び第一凸部には図示しないセレーション又はキーが設けられ、第一凹部に第一凸部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。
【００１５】
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を備え、出力軸であるトルクセンサインプットシャフト１１の入力側には、第二凹部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を備える。
【００１６】
この第二凹部及び第二凸部は図示しないセレーション又はキーが設けられ、第二凹部に第二凸部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１１を同軸上に結合する。
【００１７】
円板状の偏心カム６の外周面はベアリングを介して、コラムチューブハウジング９及び中間ハウジング１０に回転自在に支持される。コラムチューブハウジング９の図１中右側の入力側は入力側に突出する円筒部が設けられ、この円筒部の外周面にコラムロアチューブ５がカシメにより結合される。
【００１８】
コラムチューブハウジング９の出力側の、トルクセンサインプットシャフト１１に対してコラムシャフト３が第二の偏心量ｂだけ変身する側の外周面には、中間ハウジング１０に穿設された雌ネジにボルトを螺合して、中間ハウジング１０をコラムチューブハウジング９に結合する座面部が設けられる。コラムチューブハウジング９及びコラムロアチューブ５は一体となって、コラムシャフト３を収納する入力側収納部材を構成する。
【００１９】
さらに、中間ハウジング１０のトルクセンサハウジング１４に軸方向に対向する部分には、トルクセンサハウジング１４に複数個設けられた雌ネジにボルトを螺合して、中間ハウジング１０をトルクセンサハウジング１４に結合する固定部が設けられる。この中間ハウジング１０は偏心ピン機構を構成する偏心カム６と偏心ピン７及びアダプティングプレート８を収納する収納部材を構成する。
【００２０】
トルクセンサハウジング１４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１１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。
【００２１】
トルクセンサインプットシャフト１１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１２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１２の出力側はこれも中空円筒状のロアシャフト１６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。
【００２２】
トルクセンサインプットシャフト１１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１２によりロアシャフト１６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１６はウォームホイール１５が駆動結合されていて、ロアシャフト１６のウォームホイール１５の入力側はベアリングを介してウォームハウジング１４に回転自在に支持されており、ロアシャフト１６のウォームホイール１５の出力側は、ベアリングを介してウォームハウジング１４に回転自在に支持されている。
【００２３】
トルクセンサ１３はトルクセンサインプットシャフト１１のロアシャフト１６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。
【００２４】
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。
【００２５】
ＥＰＳＥＣＵはトルクセンサ１３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１５を介してロアシャフト１６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１５は、トルクセンサ１３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。
【００２６】
ここでは図示しないが、ロアシャフト１６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１５を介して、ロアシャフト１６、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。
【００２７】
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、直径方向に延びる偏心カム溝６ａが形成されており、この偏心カム溝６ａ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６ａ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１１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】
このように構成される偏心ピン機構は、第二の偏心量ｂを調節して、偏心率ｅ＝ｂ／ａを調整することにより、ハンドルに入力される操舵角に対して、ロアシャフト１６又はトルクセンサインプットシャフト１１の転舵角がどのように変化するかを表す角度伝達ギヤ比を調整することができる。以下それについて図を用いて説明する。図６及び図７は、本発明に係わる操舵装置の入出力特性を示す模式図である。
【００３０】
例えば、図２及び図３に示すように、第二の偏心量ｂをｂ１とした場合と、図４及び図５に示すように第二の偏心量ｂをｂ２（ｂ２＞ｂ１）とした場合では、前者においては偏心率はｅ１＝ｂ１／ａとなり、後者においては偏心率はｅ２＝ｂ２／ａとなり、ｅ２＞ｅ１となる。このように偏心率を変化させることにより、角度伝達ギヤ比の特性を図６に示すように変化させることができる。なお角度伝達ギヤ比とは、図７にしめす、入力側（ＩＮ）の操舵角＝ハンドル入力角に対する出力側（ＯＵＴ）の転舵角の関係を微分して求められる。
【００３１】
ところが、角度伝達ギヤ比の特性を変化させる目的で、図２及び図４に示したように、第二の偏心量ｂつまりは、トルクセンサインプットシャフト１１の回転中心と、コラムシャフト３の回転中心の距離を変化させるためには、円板状の偏心カム６のトルクセンサインプットシャフト１１の径方向の移動を伴うため、この偏心カム６を従来技術のように、コラムチューブハウジング９の出力側部分とトルクセンサハウジング１４の入力側部分の形状をその適用する車両毎に変更していたのでは、コラムチューブハウジング９やトルクセンサハウジング１４の種類の増大を招いてしまうと言う問題が生じる。
【００３２】
そこで、以上述べた本実施例の操舵装置１のように、偏心カム機構の部分を外包して収納する中間ハウジング１０をコラムチューブハウジング９やトルクセンサハウジング１４に対して別体として設けることにより、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、入力側収納部材であるコラムチューブハウジング９及びコラムロアチューブ５と、出力側収納部材であるトルクセンサハウジング１４を、第二の偏心量ｂの変更に合わせて車両毎に変更することなく、収納部材である中間ハウジング１０のみを変更すればよいため、車両毎に部品の種類が増大することを防止することができる。
【００３３】
つまり、図２に示すように、第二の偏心量がｂ１である場合には、中間ハウジング１０−１を、トルクセンサインプットシャフト１１に対して第二の偏心量ｂ１だけ径方向にオフセットした偏心カム６を外包できる形態とし、図４に示すように、第二の偏心量がｂ２である場合には、中間ハウジング１０−２を、トルクセンサインプットシャフト１１に対して第二の偏心量ｂ２だけ径方向にオフセットした偏心カム６を外包できる形態とすればよい。
【００３４】
このように、操舵装置１を構成することによって、車両毎において偏心ピン機構の角度伝達ギヤ比を変更する場合においても、中間ハウジング１０のみを変更すればよく、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１１を、異なる車両間において共通化することができる。
【００３５】
さらに、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１１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１１と、トーションバー１２と、トルクセンサ１３と、ウォームホイール１５と、図示しないＥＰＳＥＣＵ及びモータと、ロアシャフト１６と、ウォームハウジング１７についても、異なる車両間において共通化することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、上述した操舵装置１においては、コラムチューブハウジング９を介して中間ハウジング１０をコラムシャフト３を収納するコラムロアチューブ５に結合しているが、コラムロアチューブ５に直接フランジ状部分を構成して、このフランジ状部分に中間ハウジング１０を直接結合する形態のものとしても良い。
【００３８】
さらに本発明に係わる操舵装置は、コラムアシスト式、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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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、部品の種類の増大を招くことを防止することができる操舵装置を提供す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】
【００４０】
【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。
【図５】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６】本発明に係わる操舵装置の一実施形態の特性を示す模式図である。
【図７】本発明に係わる操舵装置の一実施形態の特性を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      操舵装置
２      コラムシャフト
３      コラムシャフト
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
７      偏心ピン
８      アダプティングプレート
９      コラムチューブハウジング
１０      中間ハウジング
１１      トルクセンサインプットシャフト
１２      トーションバー
１３      トルクセンサ
１４      トルクセンサハウジング
１５      ウォームホイール
１６      ロアシャフト
１７      ウォームハウジング
【図１】
2009143429.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009143429.tif 000005
【図４】
2009143429.tif 000006
【図５】
2009143429.tif 000007
【図６】
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【図７】
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