JP2004359210A - 独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本ステアリングアクチュエータは、車体に固定されるハウジングと;ハウジングの内側に固定された固定子と電流印加時にこの固定子に対して回転する回転子とを備えた超音波モータと;超音波モータの中央部を貫通してハウジングの外部に延長された端部がタイロッドに連結されるステアリングロッドと;超音波モータの回転運動をステアリングロッドの直線運動に変換する運動変換手段と;を含んで構成される。
【選択図】図2
Description
ステアバイワイヤシステムは、既存の電動パワーステアリングシステムからステアリングコラム部分を取り除き、ステアリングホイールにトルクと操向角を測定するセンサを設けて運転者の操向意図を感知し、これに従って別に設けられたモータなどのアクチュエータを作動させて操向力を発生させるようにしたものである。
従って、両側操向部が分離した独立型ステアバイワイヤシステムを開発するとエンジンルーム内により広い空間を確保しうる。
エンジンルームを横切る従来のラックバーやその他のリンクが存在しないので、エンジンルーム内に広い空間を確保することができる。(符号3はステアリングホイール、4はトルクセンサ、操向角センサを含んでなる操向制御信号発生部である。)
実施例1によるステアリングアクチュエータ10は、車体に固定されるハウジングと、ハウジングの内側に固定された固定子と電流印加時にこの固定子に対して回転する回転子とを備えた超音波モータと、超音波モータの中央部を貫通してハウジングの外部に延長された端部がタイロッドに連結されるステアリングロッドと、超音波モータの回転運動をステアリングロッドの直線運動に変換する運動変換手段とを含んで構成される。
ハウジング11は、独立した一側操向部のタイロッド2に連結されることが容易な周辺車体(またはフレーム)の適正な位置に装着される。ハウジング11の内周面にはリングギヤ12と超音波モータ13の一構成部である固定子13aとが一体に結合されて、回転が不可能な状態に構成される。固定子13aの側面にこれと共に超音波モータ13を構成する回転子13bが位置され、この回転子13bにはピン14を介して遊星ギヤ15が回転可能に装着される。
遊星ギヤ15は、リングギヤ12の内周面に形成されたギヤ歯と、これらの内側部に位置するサンギヤ16の外周面に形成されたギヤ歯とに同時に歯合される。
サンギヤ16の内周面にはウォームギア16aが形成され、このウォームギア16aには、サンギヤ16の内側に位置されるステアリングロッド17の上部面に形成されたラック17aが歯合される。ステアリングロッド17の端部はハウジング11の外部に延長されて、操向部の入力端になるタイロッド2に相互回動可能な状態で連結される。
このように、実施例1での運動変換手段は、リングギヤ12、遊星ギヤ15、サンギヤ16及びステアリングロッドに形成されたラック17aから構成されて、超音波モータの回転運動をステアリングロッドの直線運動に変換させるものである。
超音波モータ(USM:ultrasonic motor)は、すでに公知の技術であり、圧電セラミックによって押された状態で付いている固定子と回転子とからなり、圧電セラミックに電気信号を加えれば固定子は楕円形に振動(20kHz以上の超音波振動)するようになって、この振動は固定子に圧着されている回転子を押し出す効果をもたらす。
このような原理によって、回転子が駆動されて、圧電セラミックに加えられる電気信号によって、回転の方向を希望通りに変えることができるため、ステアリングアクチュエータとして使用することができる。
(1)低速&低トルク(一般モータが高速&低トルク特性を有するのに比べて超音波モータはその反対の特性を有し、自ら10〜100rpmの低回転数で作動が可能であるため、別の減速器具が不要)である。
(2)自体固定(超音波モータは電気信号が加えられない場合、回転子が強力な固定状態を維持する)であり、自体としてブレーキ役割をするため特別のブレーキを必要としない。
(3)高反応性と高調整性(モータ自体の慣性が小さく、制動力が大きいため非常に高い反応性を有し、1/1000秒未満の極めて短い時間遅延で、操縦性が非常に優秀で、高精密な位置制御及び速度制御が可能)である。
(4)無磁場(磁性部品を使用しないため磁場が発生せず、また磁場の影響も受けない)である。
(5)小型、軽量、無騒音(コイルが存在しないため構造が簡単で軽くて小型製作が可能で、さらに駆動騒音も小さい)である。
超音波モータのこのような特性は、独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータとして備えなければならない前記条件、すなわち小型&軽量であること、逆転が防止されること、高精密な制御が可能であることのすべてを満足する。
図4及び図5に示すように、ステアリングアクチュエータ10は、車体に固定されるハウジング31と、ハウジングの内側に固定された固定子32aと電流印加時にこの固定子に対して回転する回転子32bとを備えた超音波モータ32と、回転子32bに一体に形成された回転子リングギヤ32cに歯合されて回転しその回転軸はハウジング31に固定された複数のピニオン33と、ピニオン33にそれぞれ一体に連結されて形成されたウォームギア34と、複数のウォームギア34にそれぞれ歯合される複数のラック35aとが備えられ、ハウジング31の外部に延長された端部がタイロッドに連結されるステアリングロッド35とを含んで構成されている。
ピニオン33とウォームギア34とは、回転子32bの円周方向内側に3個以上が同一の間隔を置いて設けられており、ステアリングロッド35の周りを囲むようになっている。
すなわち、超音波モータ32の固定子32aに制御電流が印加されれば、回転子32bが回転し、回転子32bの回転力は回転子リングギヤ32cとピニオン33とを介してウォームギア34を回転させる。ウォームギア34の回転力は、ステアリングロッド35のラック35aを直線運動させるので、これによって、ステアリングロッド35に連結されたタイロッドの操作ができる。
2 タイロッド
3 ステアリングホイール
4 操向制御信号発生部
10 ステアリングアクチュエータ
11 ハウジング
12 リングギヤ
13 超音波モータ
13a 固定子
13b 回転子
14 ピン
15 遊星ギヤ
16 サンギヤ
16a ウォームギア
17 ステアリングロッド
17a ラック
Claims (5)
- 車体に固定されるハウジングと;
前記ハウジングの内側に固定された固定子と電流印加時にこの固定子に対して回転する回転子とを備えた超音波モータと;
前記超音波モータの中央部を貫通して前記ハウジングの外部に延長された端部がタイロッドに連結されるステアリングロッドと;
前記超音波モータの回転運動を前記ステアリングロッドの直線運動に変換する運動変換手段と;
を含んでなることを特徴とする独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ。 - 前記運動変換手段は、前記ハウジングの内側に固定されるリングギヤと;
前記超音波モータの回転子にピンを介して設けられて前記リングギヤの内周面に歯合される遊星ギヤと;
外周面に前記遊星ギヤが歯合され、内周面にウォームギアが形成されたサンギヤと;
前記サンギヤのウォームギアに歯合されるように前記ステアリングロッドに形成されたラックと;
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ。 - 前記運動変換手段は、前記超音波モータの回転子内側に一体に形成された回転子リングギヤと;
前記回転子リングギヤに歯合されて回転し、その回転軸は前記ハウジングに固定された複数のピニオンと;
前記ピニオンにそれぞれ一体に連結されて形成されたウォームギアと;
前記複数のウォームギアにそれぞれ歯合されるように前記ステアリングロッドに形成された複数のラックと;
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ。 - 前記ピニオンとウォームギアとは前記回転子の円周方向内側に3個以上が同一の間隔を置いて設けられることを特徴とする請求項3に記載の独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ。
- 前記ピニオンとウォームギアとは前記回転子の円周方向内側に3個が120゜ずつ同一の間隔を置いて設けられ;
前記ステアリングロッドのラックが形成された部分は6角断面の形状を有し、前記6角断面の120゜間隔で配置された3個の面に前記ラックがそれぞれ形成されることを特徴とする請求項4に記載の独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ。
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