JP2016117447A - Vehicle steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
フォークリフト等の荷役車両用操舵装置では、ステアリング(操舵部品)の操舵に応じて、転舵輪としての後輪を転舵している。フォークリフトは、操舵部品の操作機構と転舵輪の転舵機構との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が採用される場合がある。 In a steering device for a cargo handling vehicle such as a forklift, a rear wheel as a steered wheel is steered in accordance with steering of a steering (steering component). The forklift may employ a so-called steer-by-wire vehicle steering device in which the mechanical connection between the steering mechanism operating mechanism and the steered wheel steering mechanism is broken.
操作機構は、操舵部品に連結しているステアリングシャフトと、操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構とを有する。転舵機構は、操舵部品の回転操作量に応じて制御される転舵用アクチュエータと、転舵用アクチュエータによって操作され、これを転舵輪に伝える転舵軸とを有する。 The operation mechanism includes a steering shaft coupled to the steering component, and a rotation limiting mechanism that limits a rotation operation amount of the steering component to a predetermined angle or less. The steered mechanism includes a steered actuator that is controlled according to the rotational operation amount of the steering component, and a steered shaft that is operated by the steered actuator and transmits the steered wheel to the steered wheels.
また、操舵部品の回転操作量の操舵角を検出するための操舵角センサと、操舵部品に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサとが設けられ、操舵角センサにより検出される操舵角及び/又は操舵トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて転舵用アクチュエータが駆動制御されることになる。この車両用操舵装置では、操舵部品を回転すると、回転操作量に応じて転舵用アクチュエータによって制御された回転を、例えばボールねじを介して、転舵軸の軸方向に変化させて転舵軸により転舵輪を転舵させる。 In addition, a steering angle sensor for detecting the steering angle of the rotational operation amount of the steering component and a steering torque sensor for detecting the steering torque applied to the steering component are provided, and the steering angle detected by the steering angle sensor and / or Alternatively, the steering actuator is driven and controlled based on the steering torque detected by the steering torque sensor. In this vehicle steering device, when the steering component is rotated, the rotation controlled by the steering actuator in accordance with the amount of rotation operation is changed in the axial direction of the steering shaft via, for example, a ball screw to change the steering shaft. To steer the steered wheels.
特許文献1に示す車両用操舵装置においては、回転制限機構が、回転円板と、静止円板と、回転円板および静止円板の間に設ける複数の板要素と、複数の板要素のうち回転円板側の板要素および回転円板間の相対回転を規制するように板要素および回転円板の一方に設ける第1案内溝並びに他方に設ける第1突起で構成される第1連結要素と、隣接する要素間の相対回転量を規制するように隣接する要素の一方に設ける第2案内溝並びに他方に設ける第2突起で構成される複数の第2連結要素と、複数の板要素のうち回転円板側の板要素および回転円板間の相対回転に摩擦抵抗を付与する第1摩擦板と、隣接する要素間の相対回転に摩擦抵抗を付与する第2摩擦板と、複数の板要素のうち静止円板側の板要素および静止円板間の相対回転を規制するように板要素および静止円板の一方に設ける第3案内溝並びに他方に設ける第3突起で構成される第3連結要素と、第1摩擦板および第2摩擦板を押圧または解放する切り替え機構とを備え、切り替え機構により第1摩擦板および第2摩擦板を押圧するときは、回転円板および静止円板間は、第3連結要素を介して相対回転を規制し、切り替え機構により第1摩擦板および第2摩擦板を解放するときは、回転円板および静止円板間は、第1連結要素、第2連結要素および第3連結要素を介して相対回転を規制している。
In the vehicle steering apparatus shown in
また、特許文献2に、別の回転制限機構の一例が、示されている。図18に示すように回転制限機構6は、ステアリングシャフトに嵌合された回転円板60と、ハウジングに固定された静止円板61と、ガイド球63bを一体形成したスライダ63とを備える。回転円板60に保持溝60bを半径方向に形成し、静止円板61に案内溝61bを螺旋形状に形成し、回転円板60と静止円板61を、軸方向に重ね合わせ、保持溝60bにスライダ63を半径方向に移動可能に嵌合保持させ、案内溝61bにガイド球63bを係合させている。
操舵部品と共に回転円板60が、非回転に拘束された静止円板61に対して回転すると、ガイド球63bが案内溝61bに沿って螺旋状に移動し、スライダ63が保持溝60bに沿って半径方向に移動する。ガイド球63bが螺旋形状の案内溝61bのストロークエンドに当接することによって、操舵部品の回転操作量を制限することができる。
When the rotating
特許文献1では、操舵部品の回転操作量を複数の所定角度以下に制限するため、複数の板要素、摩擦板および複数の連結要素などを必要とするため、構造が複雑になるとともに、軸方向長さが大きくなり、コスト高となる。特許文献2では、操舵部品の回転操作量を固定した所定角度以下に制限する回転制限機構として、軸方向の長さが小さくなるが、回転可能要素および回転不能要素の相対回転時に摩擦トルクを発生させることができない。
In
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、構造が簡単になるとともに、軸方向の長さが小さくなり、安価となり、摩擦トルクを発生させることができる車両用操舵装置を提供する。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to simplify the structure, reduce the axial length, reduce the cost, and generate friction torque. Provided is a vehicle steering apparatus that can be operated.
請求項1の車両用操舵装置は、操舵部品と一体に回転するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに接続されて前記操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構と、転舵輪を転舵させるための転舵用アクチュエータと、前記操舵部品の操舵角を検出するための操舵角検出手段と、前記操舵部品を一方向に操作しているときは、前記転舵輪を一方向に旋回させ、前記操舵部品を他方向に操作しているときは、前記転舵輪を他方向に旋回させるように、前記操舵角検出手段により検出される信号に基づいて前記転舵用アクチュエータを駆動制御する制御装置とを備え、操舵部品と転舵輪との間の機械的な連結が断たれた車両用操舵装置において、回転制限機構は、前記ステアリングシャフトと一体に回転する回転可能要素と、前記ステアリングシャフトの軸方向において前記回転可能要素と対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素の前記軸方向の間に配置された第1係合部材とを有し、前記回転可能要素および前記回転不能要素の一方に径方向に直線形状の第1の溝が形成され、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に、前記ステアリングシャフトの周方向において前記操舵部品の回転操作量である前記所定角度に渡って螺旋形状の第2の溝が形成され、前記第1の溝および前記第2の溝の交差する箇所に前記第1係合部材を有し、前記回転可能要素および前記回転不能要素の一方に円環状の第3の環状溝が形成され、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に、前記第3の環状溝に係合する第2係合部材を設け、前記第2係合部材の少なくとも一部が、前記第3の環状溝と接する第1摩擦部であり、前記第1摩擦部を前記第3の環状溝と接する方向に押圧する押圧装置を前記第2係合部材内に備え、前記押圧装置で前記第1摩擦部を前記第3の環状溝に押圧することによって、前記回転可能要素および前記回転不能要素の一方と前記第2係合部材との相対回転時に摩擦トルクを発生させ、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方と前記第2係合部材間に、相対回転を規制する方向の力を発生させる運動制限機構を備えたことを要旨としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle steering apparatus comprising: a steering shaft that rotates integrally with a steering component; a rotation limiting mechanism that is connected to the steering shaft and limits a rotational operation amount of the steering component to a predetermined angle or less; A steering actuator for turning, a steering angle detecting means for detecting the steering angle of the steering component, and turning the steered wheel in one direction when the steering component is operated in one direction When the steering component is operated in the other direction, the steering actuator is driven and controlled based on a signal detected by the steering angle detection means so that the steered wheel is turned in the other direction. In the vehicle steering system including the control device and the mechanical connection between the steering component and the steered wheels is cut off, the rotation limiting mechanism is rotatable to rotate integrally with the steering shaft. An element, a non-rotatable element facing the rotatable element in the axial direction of the steering shaft, and a first engagement member disposed between the rotatable element and the axial direction of the non-rotatable element A first radial groove is formed in one of the rotatable element and the non-rotatable element in the radial direction, and the steering component in the circumferential direction of the steering shaft is formed on the other of the rotatable element and the non-rotatable element. A second groove having a spiral shape is formed over the predetermined angle that is the rotational operation amount of the first groove, and the first engagement member is provided at a location where the first groove and the second groove intersect, An annular third annular groove is formed in one of the rotatable element and the non-rotatable element, and the second engagement is engaged with the other of the rotatable element and the non-rotatable element in the third annular groove. Element And a pressing device that presses the first friction part in a direction in contact with the third annular groove, wherein at least a part of the second engagement member is a first friction part in contact with the third annular groove. One of the rotatable element and the non-rotatable element and the second engaging member are provided in the second engaging member, and the first friction portion is pressed against the third annular groove by the pressing device. A motion limiting mechanism that generates a friction torque at the time of relative rotation with the second engagement member and generates a force in a direction that restricts relative rotation between the other of the rotatable element and the non-rotatable element and the second engagement member. Is the gist.
請求項1によれば、回転可能要素および回転不能要素の一方に第1の溝が径方向に直線形状に形成され、回転可能要素および回転不能要素の他方に第2の溝が螺旋形状に形成され、第1の溝および第2の溝に第1係合部材が係合されているため、操舵部品の回転操作量を固定した所定角度以下に制限することができ、回転可能要素および回転不能要素の一方に円環状の第3の環状溝が形成され、回転可能要素および回転不能要素の一方に、第3の環状溝に係合し摩擦部を有する第2係合部材を設け、回転可能要素および回転不能要素の他方と第2係合部材間に相対回転を規制する方向の力を発生させる運動制限機構を備えたため、回転可能要素および前記回転不能要素の相対回転時に大きな摩擦トルクを安定して発生させることができ、これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを小さくでき、安価になる。
According to
請求項2の車両用操舵装置は、前記第2係合部材が円環状に形成され、前記運動制限機構は、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に前記第3の環状溝と互いに向かい合う位置に第4の環状溝が形成され、前記第2係合部材の少なくとも一部に、前記第4の環状溝と接する第2摩擦部が形成され、前記押圧装置により、前記第2摩擦部を前記第4の環状溝と接する方向に押圧することで、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方と前記第2係合部材間の相対回転を規制する方向の力を発生させるものであることを要旨としている。
The vehicle steering apparatus according to
請求項2によれば、第1の溝が径方向に直線形状に形成され、第2の溝が螺旋形状に形成され、第1係合部材が第1の溝および第2の溝に係合されているため、操舵部品の回転操作量を固定した所定角度以下に制限することができ、回転可能要素あるいは回転不能要素の他方と第2係合部材の少なくとも一部とが接触面積の大きな摩擦部を有しているため、相対回転を規制する方向の力を発生させることができ、これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを小さくでき、安価になる。
According to
請求項3の車両用操舵装置は、前記第2係合部材が円弧状に形成され、前記運動制限機構は、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に前記第3の環状溝と互いに向かい合う位置に、同一円周上の複数の位置に円弧状で複数の収納溝が形成され、前記第2係合部材が収納溝に収納されることで円周方向の移動を制限され、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方と前記第2係合部材間の相対回転を規制する方向の力を発生させるものであることを要旨としている。
The vehicle steering apparatus according to
請求項3によれば、第1の溝が径方向に直線形状に形成され、第2の溝が螺旋形状に形成され、第1の溝および第2の溝に係合されているため、操舵部品の回転操作量を固定した所定角度以下に制限することができ、回転可能要素あるいは回転不能要素の他方に形成された収納溝に第2係合部材の一部が収容されているため、円周方向の移動を制限され、それほど精度を必要とせず相対回転時に相対回転を規制する方向の力を発生させることができ、これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを小さくでき、安価になる。 According to the third aspect, the first groove is formed in a linear shape in the radial direction, the second groove is formed in a spiral shape, and is engaged with the first groove and the second groove. The rotational operation amount of the component can be limited to a fixed angle or less, and a part of the second engagement member is accommodated in the accommodation groove formed on the other of the rotatable element or the non-rotatable element. The movement in the circumferential direction is limited, and it is possible to generate a force in the direction that restricts the relative rotation at the time of relative rotation without requiring much accuracy, thereby simplifying the structure and reducing the axial length, It will be cheaper.
請求項4の車両用操舵装置は、前記運動制限機構は、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に前記第3の環状溝と向かい合う位置に、同一円周上の複数の位置に複数の前記第2係合部材が固定部材を介して取り付けられ、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方と前記第2係合部材間の相対回転を規制する方向の力を発生させるものであることを要旨としている。
The vehicle steering apparatus according to
請求項4によれば、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを短くでき、安価になる。さらに、前記回転可能要素または前記回転不能要素のどちらかに第2係合部材を固定部材を介して固定しているためそれほど精度を必要とせず簡単に取り付けることが可能となり、より安定して相対回転を規制する方向の力を発生させることができるとともに、構造が簡単になり安価となる。 According to the fourth aspect, the structure is simplified, the axial length can be shortened, and the cost is reduced. Furthermore, since the second engagement member is fixed to either the rotatable element or the non-rotatable element via a fixing member, it can be easily attached without requiring much accuracy, and the relative engagement can be performed more stably. A force in the direction of restricting rotation can be generated, and the structure becomes simple and inexpensive.
本発明によれば、構造が簡単になるとともに、軸方向の長さが小さくなり、安価となり、摩擦トルクを発生させることができる車両用操舵装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle steering apparatus that has a simple structure, has a reduced axial length, is inexpensive, and can generate a friction torque.
本発明の第一実施形態を図1を参照しつつ説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は本発明の第一実施形態に係る回転制限機構が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、車両用操舵装置1の構成について説明する。
車両用操舵装置1は、操作機構10と、転舵機構50と、制御装置70とを有する。車両用操舵装置1は、操作機構10および転舵機構50の機械的な連結が解除されたステアバイワイヤとしての構成を有する。車両用操舵装置1は、操舵部品2の回転操作による操作機構10の動作に基づいて制御装置70により転舵機構50を動作させる構造になっている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus to which a rotation limiting mechanism according to a first embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the structure of the
The
操作機構10は、ステアリングシャフト11と、反力アクチュエータ12と、舵角センサ13と、トルクセンサ14と、回転制限機構20とを有する。操作機構10は、操舵部品2の回転操作による操舵部品2の回転角度(以下、「操舵角」)の情報を舵角センサ13より制御装置70に伝達し、操舵部品2の回転操作によるステアリングシャフト11に付与されたトルク(以下、「操舵トルク」)の情報をトルクセンサ14より制御装置70に伝達する構造になっている。
The
ステアリングシャフト11は、その先端部において操舵部品2に接続され、操舵部品2と一体に回転するようになっている。
反力アクチュエータ12は、電動モータを有する。反力アクチュエータ12は、ステアリングシャフト11において操舵部品2側とは反対側の端部に接続されている。反力アクチュエータ12は、電動モータの出力軸の回転トルクをステアリングシャフト11に付与する役目を持っている。反力アクチュエータ12は、路面等から転舵輪3に伝達される反力を操舵反力として発生させ、ステアリングシャフト11を介して操舵部品2に付与する機能を持っている。
The steering
The
舵角センサ13は、ステアリングシャフト11の操舵角を検出し、制御装置70に出力するようになっている。
The
トルクセンサ14は、舵角センサ13よりも操舵部品2とは反対側に位置している。トルクセンサ14は、操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じた信号(以下、「トルク信号」)を制御装置70に出力するようになっている。
The
回転制限機構20は、トルクセンサ14と反力アクチュエータ12との間に位置している。回転制限機構20は、操舵部品2の回転操作による回転操作量が所定角度以下となるように機械的に制限するようになっている。第一実施形態の回転制限機構20は、操舵部品2の回転操作による回転操作量が1620°(4.5回転)以下となるように制限するものである。
The
転舵機構50は、ラックシャフト51と、2個のタイロッド52と、転舵アクチュエータ53と、転舵角センサ54とを有する。転舵機構50は、操舵部品2の回転操作に基づいて車両の転舵輪3の転舵角を変更するものである。
The
ラックシャフト51は、一対の転舵輪3の間に位置している。ラックシャフト51は、ラックシャフト51の軸方向において往復動することによりタイロッド52を介して転舵輪3の転舵角を変更するようになっている。タイロッド52は、ラックシャフト51の軸方向においてラックシャフト51の両端部に連結されている。転舵アクチュエータ53は、転舵モータ55およびボールねじ機構57を有する。転舵アクチュエータ53は、ラックシャフト51に取り付けられている。転舵アクチュエータ53は、転舵モータ55によりボールねじ機構57のガイド軸ナットを回転させることによりラックシャフト51をラックシャフト51の軸方向に往復動させるようになっている。転舵角センサ54は、転舵輪3の転舵角を検出する。転舵角センサ54は、転舵輪3の転舵角の信号(以下、「転舵角信号」)を制御装置70に出力するようになっている。
The
制御装置70は、車速センサ4の車両の走行速度の信号(以下、「車速信号」)およびトルクセンサ14の操舵トルクに応じた信号(以下、「トルク信号」)が入力され、車速信号およびトルク信号に基づいて目標転舵角を算出するようになっている。制御装置70は、転舵角信号と目標転舵角との偏差に基づいて転舵アクチュエータ53の駆動をフィードバック制御するようになっている。
The
また、制御装置70は、車速信号、舵角信号、トルク信号、および転舵角信号に基づいて操舵部品2が回転操作された方向とは逆方向となる操舵反力が操舵部品2に付与されるように反力アクチュエータ12の駆動を制御するようになっている。
In addition, the
図2〜図5を参照して、本発明の第一実施形態に係る回転制限機構20の詳細な構成について説明する。
図2に示すように、回転制限機構20は、回転可能要素としての第1プレート30と、回転不能要素としての第2プレート40と、第1係合部材21および第2係合部材22とを有する。ステアリングシャフト11の軸方向において第1プレート30および第2プレート40が互いに対向し、第1係合部材21および第2係合部材22が第1プレート30と第2プレート40との間に位置する。回転制限機構20は、第1プレート30がステアリングシャフト11と一体に回転し、第2プレート40がステアリングシャフト11の回転に対して回転しない構成を有する。なお、第1係合部材21は球形状、第2係合部材22は円環形状に形成されている。
With reference to FIGS. 2-5, the detailed structure of the
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、第1プレート30は、プレート本体31と、貫通孔32と、第1の溝33とを有する。プレート本体31は、平板状の円盤として形成されて、中央部分に板厚方向に貫通孔32が形成され、この貫通孔32においてステアリングシャフト11を圧入固定している。第1の溝33は、プレート本体31にステアリングシャフト11の径方向に直線形状に形成されている。第1の溝33は、第2プレート40と対向する対向面31aからステアリングシャフト11の軸方向に凹む断面半円形状を有している。なお、内径側端部34および外径側端部35は、第1の溝33の端部に相当する。
As shown in FIG. 3, the
さらに、プレート本体31に第1の溝33の外径側に円環状に第3の環状溝38が形成されている。第3の環状溝38は、第2プレート40と対向する対向面31aからステアリングシャフト11の軸方向に凹む断面半円形状を有している。
Furthermore, a third
図4に示すように、第2プレート40は、プレート本体41と、貫通孔42と、第2の溝43とを有する。プレート本体41は、第1プレート30のプレート本体31の外径と等しい平板状の円盤として形成されている。プレート本体41の中央部分に板厚方向に貫通孔42が形成され、貫通孔42の内径は、ステアリングシャフト11の外径よりも僅かに大きく、この貫通孔42にステアリングシャフト11が挿入されている。プレート本体41に螺旋形状に第2の溝43が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
第2の溝43は、ステアリングシャフト11の径方向の断面形状として、第1プレート30と対向する対向面41aから凹む半円形状を有している(図5参照)。その第2の溝43は、ステアリングシャフト11の径方向において貫通孔42を同心に周囲を4.5回巻き回された形状を有している。すなわち、第2の溝43の内周側端部44から第2の溝43の外周側端部45までの第2の溝43の長さは、操舵部品2の回転操作量の1620°分に相当する。なお、内周側端部44および外周側端部45は、第2の溝43の端部に相当する。
The
さらに、プレート本体41に第2の溝43の外径側の第3の環状溝と向かい合う位置に円環状の第4の環状溝48が形成されている。第4の環状溝48は、第1プレート30と対向する対向面41aからステアリングシャフト11の軸方向に凹む断面半円形状を有している。
Further, an annular fourth
図5に示すように、第1プレート30および第2プレート40を重ね合わせた状態において、第1プレート30の第1の溝33と第2プレート40の第2の溝43とは、ステアリングシャフト11の軸方向に対向している。詳しくは、第1の溝33の内径側端部34は、第2の溝43の最も内周側の端部44とステアリングシャフト11の軸方向に対向している。また、第1の溝33の外径側端部35は、第2の溝43の最も外周側の端部45とステアリングシャフト11の軸方向に対向している。
As shown in FIG. 5, in a state where the
そして、第1の溝33の外径側および第2の溝34の外径側に、第3の環状溝38および第4の環状溝48がステアリングシャフト11の軸方向に対向して位置し、第3の環状溝38および第4の環状溝48に円環状の第2係合部材22が係合している。
Then, on the outer diameter side of the
また、第1係合部材21の一部は、第2プレート40の第2の溝43に移動可能な状態で収容され、第1係合部材21の残りの部分は、第1プレート30の第1の溝33に移動可能な状態で収容されている。第1係合部材21は、第1の溝33の底面に接触している。このように第1係合部材21は、ステアリングシャフト11の軸方向において第1の溝33と、第2の溝43に、挟み込まれている。第1係合部材21は、第2プレート40に対する第1プレート30の回転にともない、第1の溝33内と第2の溝43内を移動し、そして第2係合部材22は第1の溝33内と第2の溝43内で摺動する構造になっている。
In addition, a part of the
次に、図6および図7を使用して、第2係合部材22について詳細に説明する。
第2係合部材22は円環状に形成され、第1摩擦部としての第1摺動部材23と、第2摩擦部としての第2摺動部材24と、第1摺動部材23および第2摺動部材24間に配置され第1摺動部材23を第1の溝33に押圧し第2摺動部材24を第2の溝43に押圧する圧縮ばね25とを有している。
Next, the
The second engaging
第1摺動部材23は断面半円形状で円環状に形成され、円周方向等配に軸方向に、穴23bが形成され、穴23bの中央から第2摺動部材24側へ延びた凸軸23cを有している。凸軸23cは、案内穴を有している。第2摺動部材24は断面半円形状で円環状に形成され、円周方向等配に軸方向に、穴24bが形成され、穴24bの中央から第1摺動部材23側へ延びた凸軸24cを有している。そして、凸軸23cの案内穴に凸軸24cが摺動可能に嵌合されている。凸軸23cおよび凸軸24cの外周側に圧縮ばね25が配置され、圧縮ばね25により第1摺動部材23および第2摺動部材24を互いに離間する方向に押圧している。
The first sliding
第1摺動部材23および第2摺動部材24間に圧縮ばね25が配置されて、第1摺動部材23の外周が第1の溝33に接触し、第2摺動部材24の外周が第2の溝48に接触している。そのため、第1摺動部材23および第1の溝33間、第2摺動部材24および第2の溝43間に圧縮ばね25の押圧による摩擦力が発生するように構成されている。
A
図4、図8、図9を参照して、回転制限機構20の動作について説明する。
操舵部品2(図1参照)が回転操作されると、第1プレート30(図2参照)がステアリングシャフト11と一体回転するとともに、第2プレート40に対して回転する。第1係合部材21は、第1プレート30の回転にともない第1の溝33で押され、第2の溝43に沿って移動するとともに第1の溝33に沿ってステアリングシャフト11の径方向に移動する。
The operation of the
When the steering component 2 (see FIG. 1) is rotated, the first plate 30 (see FIG. 2) rotates integrally with the steering
第1係合部材21が第1の溝33および第2の溝43に沿って移動するときに、同時に、第2係合部材22の圧縮ばね25により第3の環状溝38および第1摺動部材23間に押圧力が発生して摩擦力が発生する。また、第4の環状溝48および第2摺動部材24間に押圧力が発生して摩擦力が発生する。これらの摩擦力により、第1プレート30に摩擦トルクを与えることができ、運転手は操舵部品2がフラフラではなく、手応え感を感じることができる。
When the
図4に示すように、操舵部品2が中立位置すなわち操舵部品2の回転操作量が「0」のとき、第1係合部材21は、第2プレート40の径方向の中間位置に位置している。
As shown in FIG. 4, when the
図8に示すように、操舵部品2が中立位置から左旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品2が反時計回り方向に回転操作されるとき、第1係合部材21は、第1プレート30および第2プレート40の外周側に向けて移動する。同時に、第2係合部材22は、第1摺動部材23が第3の環状溝38に接しながら押圧し、第2摺動部材24が第4の環状溝48に接し押圧しながら、摺動する。そして、図中の破線により示されるように、第1係合部材21が第2の溝43の外周側端部45と接触することにより第1係合部材21の移動が制限される。これにより、第1プレート30が第2プレート40に対して反時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品2の反時計回り方向への回転が制限される。
As shown in FIG. 8, when the
図9に示すように、操舵部品2が中立位置から右旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品2が時計回り方向に回転操作されるとき、第1係合部材21は、第1プレート30および第2プレート40の内周側に向けて移動する。同時に、第2係合部材22は、第1摺動部材23が第3の環状溝38に接しながら押圧し、第2摺動部材24が第4の環状溝48に接し押圧しながら、摺動する。そして、図中の破線により示されるように、第1係合部材21が第2の溝43の内周側端部44と接触することにより第1係合部材21の移動が制限される。これにより、第1プレート30が第2プレート40に対して時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品2の時計回り方向への回転が制限される。
As shown in FIG. 9, when the
このように、回転制限機構20は、操舵部品2が中立位置から左旋回方向に2.25回転したとき、すなわち操舵部品2の回転操作量が左旋回方向に810度回転したとき、操舵部品2の左旋回方向への回転操作を制限する。また、回転制限機構20は、操舵部品2が中立位置から右旋回方向に2.25回転したとき、すなわち操舵部品2の回転操作量が右旋回方向に810度回転したとき、操舵部品2の右旋回方向への回転操作を制限する。
As described above, when the
上記構成によれば、第1の溝33が径方向に直線形状に形成され、第2の溝43が螺旋形状に形成され、第1の溝33および第2の溝43に第1係合部材21が係合されているので、第1プレート30および第2プレート40間の相対回転を所定角度以下に制限できる。さらに、第2係合部材22を使用して、圧縮ばね25により第3の環状溝38および第4の環状溝48との間で摩擦力を発生させることで、第1プレート30および第2プレート40間の相対回転時に安定して大きな摩擦トルクを発生させることができ、手ごたえ感を感じることができる。これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを短くでき、安価になる。
According to the above configuration, the
次に、第二実施形態について説明する。車両用操舵装置1は、第一実施形態と同様であるので、同一番号を使用して説明を割愛する。回転制限機構20は、第一実施形態とほぼ同様であり、同一番号を使用して説明を割愛する。回転制限機構20の運動制限機構が、第一実施形態と第二実施形態とで異なっており、図2、図10〜図13を参照して説明する。
第一実施形態では、回転不能要素としての第2プレート40に、第3の環状溝38と向かい合う位置に円環状の第4の環状溝48が形成され、第4の環状溝48に円環状の第2係合部材22が係合し、圧縮ばね25により第2摺動部材24を第4の環状溝48に押圧して第2摺動部材24と第4の環状溝48との間で摩擦力を発生させることで円周方向の移動を制限する運動制限機構について説明した。
第二実施形態では、回転不能要素としての第2プレート40に、第3の環状溝と互いに向かい合う位置の同一円周上に複数の円弧状の収納溝78が形成され、そこに円弧状の第2係合部材71が収納され、収納溝78と第2係合部材71とが円周方向に係合することで円周方向の移動を制限する運動制限機構について説明する。
Next, a second embodiment will be described. Since the
In the first embodiment, an annular fourth
In the second embodiment, a plurality of arc-shaped
第二実施形態の運動制限機構は、第2プレートに形成された収納溝78と、の収容溝78に収納され円周方向の移動を制限する第2係合部材71で構成されている。
The motion limiting mechanism of the second embodiment includes a
収容溝78は、図10に示すように、第3の環状溝と向かい合う位置に同一円周上の複数の位置に円弧状に形成されている。収容溝78は、第1プレート30と対向する対向面41aからステアリングシャフト11の軸方向に凹む断面半円形状を有している。
As shown in FIG. 10, the
図11に示すように、第1プレート30および第2プレート40を重ね合わせた状態において、第1の溝33の外径側および第2の溝34の外径側に、第3の環状溝38および収納溝78がステアリングシャフト11の軸方向に対向して位置し、第3の環状溝38および円弧状の収納溝78間に第2係合部材71が係合している。
As shown in FIG. 11, the third
第2係合部材71は、図12および図13に示すように、断面円形状で円弧状に形成され、第2係合部材71の一方が、第3の溝38に係合し、第2係合部材71の他方が、収納溝78に係合するように構成されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
ガイド軸本体72は、円弧状の円弧部と、円弧部の両端に半球形状のガイド部72aとを有している。円弧部には、第1の溝33の溝深さ方向に収納穴72eが形成され、この収納穴72eに第1摺動部材73aが摺動可能に嵌合されている。円弧部および第1摺動部材73a間に第2圧縮ばね73cが配置されて、第1摺動部材73aおよび第3の溝38間に第2圧縮ばね73cの押圧による摩擦力が発生する機能を有している。
The guide shaft
第1摺動部材73aは、中央から収納穴72e底部へ延びた凸軸73dを有し、収納穴72e底部は、中央から第1摺動部材73a側へ延びた凸軸73eを有している。凸軸73dは、案内穴を有し、案内穴に凸軸73eが摺動可能に嵌合されている。凸軸73dおよび凸軸73eの外周側に圧縮ばね73cが配置され、圧縮ばね73cにより第1摺動部材73aを第3の溝38方向に押圧している。
The first sliding
ガイド部72aは第3の環状溝38に接触して、第1摺動部材73aおよび第3の溝38間に圧縮ばね73cの押圧による摩擦力を発生しながら第1摺動部材73aは第3の溝38に対し摺動し、ガイド部72aは収納溝78に当接して移動を阻止する運動制限機構の機能を有している。
The
上記構成によれば、回転制限機構20の運動制限機構は、第2係合部材71を使用して、第2係合部材71を収納溝78に当接して移動を阻止して、円周方向に移動を規制しているので、第1プレート30に大きな摩擦トルクを与えることができ、運転手は操舵品2がフラフラではなく、確実に手応え感を感じることができる。これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを短くでき、安価になる。
According to the above configuration, the motion limiting mechanism of the
次に、第三実施形態について説明する。車両用操舵装置1は、第一実施形態と同様であるので、同一番号を使用して説明を割愛する。回転制限機構20は、第一実施形態とほぼ同様であり、同一番号を使用して説明を割愛する。第三実施形態の回転制限機構20の運動制限機構が、第一実施形態、第二実施形態と異なっており、運動制限機構図2、図14〜図17を参照して説明する。
Next, a third embodiment will be described. Since the
第三実施形態の運動制限機構は、第2係合部材81と第2プレート40に第2係合部材81を固定して円周方向の移動を制限する固定装置で構成されている。
The motion restriction mechanism of the third embodiment is configured by a fixing device that fixes the
第2プレート40には、図14に示すように、第3の環状溝38と向かい合う位置で同一円周上に複数の円柱状穴88が形成され、円柱状穴88は第1プレート30と対向する対向面41aからステアリングシャフト11の軸方向に凹んで形成されている。円柱状穴88に第2係合部材81が圧入固定されている。円柱状穴88に第2係合部材81を圧入することで第2係合部材81を第2プレート40に固定する固定装置が構成されている。
As shown in FIG. 14, the
図15に示すように、第1プレート30および第2プレート40を重ね合わせた状態において、第1の溝33の外径側および第2の溝34の外径側に、第3の環状溝38および第2係合部材81がステアリングシャフト11の軸方向に対向して配置されている。
As shown in FIG. 15, the third
次に、図16および図17を使用して、第2係合部材81について説明する。
第2係合部材81は、ガイド軸本体82と、第1摩擦部としての第1摺動部材83aと、第1摺動部材83aを第3の環状溝38に押圧する圧縮ばね83cとを有している。
Next, the 2nd engaging
The
ガイド軸本体82は、円柱状に形成されており、一端に半球形状の第1ガイド部82aを有し、他端第2プレートに圧入固定される円柱端部83bを有している。
The guide shaft
ガイド軸本体82には、第1ガイド部82aから、ガイド軸本体82の軸方向に収容穴82cが形成され、この収容穴82cに第1摺動部材83aが摺動可能に嵌め込まれている。第1摺動部材83aおよび円柱端部83b間に圧縮ばね83cが配置されている。第1ガイド部82aとともに第1摺動部材83aは、半球形状の外周を形成し、第3の環状溝38に接触している。
A
第1摺動部材83aは、中央から円柱端部83b側へ延びた凸軸83dを有し、円柱端部83bは、中央から第1摺動部材83a側へ延びた凸軸83eを有している。凸軸83dは、案内穴を有し、案内穴に凸軸83eが摺動可能に嵌合されている。凸軸83dおよび凸軸83eの外周側に圧縮ばね83cが配置され、圧縮ばね83cにより第1摺動部材83aおよび円柱端部83bを互いに離間する方向に押圧している。
The first sliding
第1摺動部材83aは、圧縮ばね83cの押圧による摩擦力を発生しながら第3の溝38に対し摺動している。運動制限機構によって、第2プレート40に対する第2係合部材81の円周方向移動を阻止することができる。
The first sliding
本構成によると、第1プレート30に第1の溝33が径方向に直線形状に形成され、第2プレート40に第2の溝43が螺旋形状に形成され、第1の溝33および第2の溝43に第1係合部材21が係合されているので、第1プレート30および第2プレート40間の相対回転を所定角度以下に制限することができる。さらに、第3の環状溝38および第2係合部材81間に摩擦力を発生させ、運動制限機構によって、第2プレート40に対する第2係合部材81の円周方向移動を阻止することができるので、第1プレート30に大きな摩擦トルクを与えることができ、運転手は操舵品2がフラフラではなく、確実に手応え感を感じることができる。これらによって、構造が簡単になるとともに軸方向の長さを小さくでき、安価となる。
According to this configuration, the
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 The present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
今回、第一実施形態および第二実施形態では、第2の溝43は、操舵部品2の回転操作量として1620度(4.5回転)にわたり形成されている。しかし、第2の溝43の長さは各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態として第2の溝43は、操舵部品2の回転操作量として1440度(4回転)にわたり形成されてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the
第一実施形態および第二実施形態の第2プレート40では、第2の溝43は、ステアリングシャフト11の軸方向の断面視において半円形状に形成されている。ただし、第2の溝43の形状は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態として、第2の溝43は、ステアリングシャフト11の軸方向の断面視においてV字形状に形成されてもよい。
In the
第一実施形態および第二実施形態では、回転制限機構20は、第1プレート30がステアリングシャフト11と一体に回転し、第2プレート40がステアリングシャフト11の回転に対して回転しない構造になっている。他の実施形態として、回転制限機構20は、第2プレート40がステアリングシャフト11と一体に回転し、第1プレート30がステアリングシャフト11の回転に対して回転しない構造になっている。この場合、第1プレート30が「回転不能要素」に相当し、第2プレート40が「回転可能要素」に相当する。
In the first embodiment and the second embodiment, the
第一実施形態および第二実施形態では、回転制限機構20は、第1プレート30に第1の溝33が形成され、第2プレート40に第2の溝43が形成された構成を有する。他の実施形態として、回転制限機構20は、第1プレート30に第2の溝43が形成され、第2プレート40に第1の溝33が形成された構成でもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the
第一実施形態では圧縮ばね25を用い、第二実施形態では圧縮ばね73cを用い、第三実施形態では圧縮ばね83cを用いた。圧縮ばねに代えて、圧縮ガスによって押圧力を発生させるガススプリングでもよい。
In the first embodiment, the
1…車両用操舵装置、 2…操舵部品、 3…転舵輪、 10…操作機構、 11…ステアリングシャフト、 12…反力アクチュエータ、 13…操舵角センサ、 20…回転制限機構、 21…第1係合部材、 22…第2係合部材、 23…第1摺動部材(第1摩擦部)、 24…第2摺動部材(第2摩擦部)、 25…圧縮ばね(押圧装置)、 30…第1プレート(回転可能要素)、 33…第1の溝、38…第3の環状溝、 40…第2プレート(回転不能要素)、 43…第2の溝、 44…内径側の他端、 45…外径側の一端、48…第4の環状溝、 50…操舵機構、 70…制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11584426B2 (en) * | 2019-04-24 | 2023-02-21 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Rotational centering device for steering column |
-
2014
- 2014-12-23 JP JP2014259549A patent/JP2016117447A/en active Pending
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