JP2018138421A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵輪の舵角を変化させるステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device that changes a steering angle of a steered wheel.
特許文献１は車両に設けられるステアリング装置の一例を開示している。
このステアリング装置は、車体下部の前側部分に固定される筒状ハウジングを有している。このハウジングは車体の幅方向である左右方向に延びており、その両端部はともに開口している。
Patent Document 1 discloses an example of a steering device provided in a vehicle.
This steering device has a cylindrical housing that is fixed to a front portion of the lower part of the vehicle body. The housing extends in the left-right direction, which is the width direction of the vehicle body, and both ends thereof are open.
ハウジングにはラック軸が左右方向に移動可能且つ自身の軸線まわりに回転不能に挿入されている。ラック軸の左右両端部は、左右の前輪にタイロッドを介して連結されている。ラック軸の外周面の一部にはラック歯部が形成されている。 A rack shaft is inserted into the housing so as to be movable in the left-right direction and not rotatable about its own axis. The left and right ends of the rack shaft are connected to the left and right front wheels via tie rods. A rack tooth portion is formed on a part of the outer peripheral surface of the rack shaft.
さらにステアリング装置は、ラック軸のラック歯部に噛合するピニオンシャフトと、下端においてピニオンシャフトに接続され且つ上端においてステアリングホイールが固定されたステアリングシャフトと、を備えている。 Further, the steering device includes a pinion shaft that meshes with a rack tooth portion of the rack shaft, and a steering shaft that is connected to the pinion shaft at the lower end and has a steering wheel fixed at the upper end.
ラック軸は、ラック歯部を有する棒状の本体部と、本体部の左右両端部に固定された左右一対のラックエンドと、を備えている。
ラックエンドのラック軸の軸線に対して直交する断面は、ラック軸の断面より大きい。換言すると、ラックエンドの本体部側の端面の外周縁部は、本体部の外周面より外周側に位置する。
The rack shaft includes a rod-like main body having rack teeth and a pair of left and right rack ends fixed to both left and right ends of the main body.
The cross section orthogonal to the axis of the rack shaft at the rack end is larger than the cross section of the rack shaft. In other words, the outer peripheral edge portion of the end surface on the main body portion side of the rack end is located on the outer peripheral side from the outer peripheral surface of the main body portion.
さらにハウジングの内周面とラック軸の本体部の外周面との間に形成された環状クリアランスには、左右一対のストッパが配設されている。左右のストッパは、左右のラックエンドの間に位置し且つハウジングの内周面に固定されている。 Further, a pair of left and right stoppers are disposed in an annular clearance formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the main body portion of the rack shaft. The left and right stoppers are positioned between the left and right rack ends and are fixed to the inner peripheral surface of the housing.
また、左右のラックエンドには弾性材料からなる衝撃吸収部材がそれぞれ固定されている。
左側の衝撃吸収部材は、左側のストッパに対して左側から対向している。一方、右側の衝撃吸収部材は、右側のストッパに対して右側から対向している。
In addition, shock absorbing members made of an elastic material are fixed to the left and right rack ends, respectively.
The left shock absorbing member faces the left stopper from the left side. On the other hand, the right shock absorbing member faces the right stopper from the right side.
ドライバーがステアリングホイールを回転操作すると、ステアリングシャフト及びピニオンシャフトが一緒に回転する。するとピニオンシャフトと噛み合っているラック軸がハウジングに対して左右方向の一方向に相対スライドするので、左右の前輪の舵角が変化する。 When the driver rotates the steering wheel, the steering shaft and the pinion shaft rotate together. Then, the rack shaft engaged with the pinion shaft slides relative to the housing in one direction in the left-right direction, so that the rudder angles of the left and right front wheels change.
左右の前輪の舵角がゼロのとき（即ち、車両が直進走行するとき）、左側の衝撃吸収部材は左側のストッパから左側に離間し且つ右側の衝撃吸収部材は右側のストッパから右側に離間する。 When the steering angle of the left and right front wheels is zero (that is, when the vehicle travels straight), the left shock absorbing member is separated from the left stopper to the left and the right shock absorbing member is separated from the right stopper to the right. .
一方、左右の前輪の舵角が大きくなると、一方の衝撃吸収部材が対応するストッパに衝突する。従って、左右の前輪の舵角が過剰に大きくなることが機械的に防止される。 On the other hand, when the rudder angle of the left and right front wheels increases, one impact absorbing member collides with the corresponding stopper. Therefore, it is mechanically prevented that the steering angle of the left and right front wheels becomes excessively large.
さらに一方の衝撃吸収部材が対応するストッパに衝突すると、ストッパと衝撃吸収部材との衝突によって発生した衝撃荷重によって一方の衝撃吸収部材が弾性変形する。そのため、一方の衝撃吸収部材によってこの衝撃荷重が吸収される。 Further, when one impact absorbing member collides with the corresponding stopper, the one impact absorbing member is elastically deformed by the impact load generated by the collision between the stopper and the impact absorbing member. Therefore, this impact load is absorbed by one impact absorbing member.
ストッパと衝撃吸収部材との衝突によって発生する衝撃荷重が大きくなると、この衝撃荷重の一部によって、一方の衝撃吸収部材が弾性限度まで弾性変形することがある。
すると一方の衝撃吸収部材が衝撃荷重の残部を吸収できなくなる。そのため、この衝撃荷重の残部（の一部）が、一方の衝撃吸収部材から対応するストッパに伝わり、さらにこのストッパからハウジングに伝わる。
そして、ストッパからハウジングに強い力が掛かるとハウジングが変形するおそれがある。
When the impact load generated by the collision between the stopper and the impact absorbing member is increased, one of the impact absorbing members may be elastically deformed to the elastic limit by a part of the impact load.
Then, one impact absorbing member cannot absorb the remainder of the impact load. Therefore, the remaining portion of the impact load is transmitted from one impact absorbing member to the corresponding stopper, and further transmitted from the stopper to the housing.
And if a strong force is applied to the housing from the stopper, the housing may be deformed.
本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、操舵輪の舵角が大きくなることによりラックエンドによって衝撃吸収部材が弾性変形させられたときに、ラック軸を収納するハウジングが変形するおそれを低減できるステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is a steering system that can reduce the risk of deformation of the housing that houses the rack shaft when the shock absorbing member is elastically deformed by the rack end due to the increased steering angle of the steered wheels. To provide an apparatus.
本発明のステアリング装置は、
車体の幅方向である左右方向に延びる筒状ハウジング（２１）と、
前記ハウジング内に前記ハウジングの軸線まわりに回転不能に挿入され、前記軸線方向にスライドすることにより操舵輪（１５Ｌ、１５Ｒ）の舵角を変化させ、且つ左右両端部が左右一対のラックエンド（２５）によってそれぞれ構成されたラック軸（２３）と、
ステアリングホイール（４０）の回転力を前記ラック軸に伝えることにより、前記ラック軸をスライドさせるピニオンシャフト（３７）と、
前記ハウジングに支持され且つ前記ラック軸に対して回転駆動力を付与することにより前記ラック軸をスライドさせる電動モータ（３２）と、
前記ハウジングの内周面と前記ラック軸の外周面との間に形成された環状クリアランスに左右の前記ラックエンドの間に位置するように配設され、且つ前記ハウジングに左右方向に移動不能に支持された左右一対のエンドダンパゴム（５２）と、
左側の前記エンドダンパゴムの左端面及び右側の前記エンドダンパゴムの右端面にそれぞれ固定された左右一対の被押圧部材（５３、６１）と、
左側の前記被押圧部材と左側の前記ラックエンドとの間及び右側の前記被押圧部材と右側の前記ラックエンドとの間にそれぞれ位置し、且つ、前記ハウジングに対して前記軸線方向にスライド可能な左右一対の金属製のスライド部材（５５、６２）と、
を備え、
前記スライド部材が、
前記ラック軸がスライドしたときに前記ラックエンドと衝突して衝撃荷重を発生したときに、対応する前記被押圧部材を対応する前記エンドダンパゴム側に押圧することにより、対応する前記エンドダンパゴムを前記ラック軸の軸線方向及び前記ラック軸の径方向に弾性変形させ、
前記衝撃荷重によって前記エンドダンパゴムが弾性限度まで弾性変形したときに、対応する前記被押圧部材に圧接することにより塑性変形させられるように構成される。
The steering device of the present invention is
A cylindrical housing (21) extending in the left-right direction, which is the width direction of the vehicle body,
It is inserted into the housing in a non-rotatable manner around the axis of the housing, and the rudder angle of the steered wheels (15L, 15R) is changed by sliding in the axial direction, and the left and right ends are a pair of left and right rack ends (25 Rack shafts (23) respectively configured by
A pinion shaft (37) for sliding the rack shaft by transmitting the rotational force of the steering wheel (40) to the rack shaft;
An electric motor (32) that is supported by the housing and slides the rack shaft by applying a rotational driving force to the rack shaft;
An annular clearance formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the rack shaft is disposed so as to be positioned between the left and right rack ends, and is supported by the housing so as not to move in the left-right direction. A pair of left and right end damper rubbers (52),
A pair of left and right pressed members (53, 61) fixed respectively to the left end surface of the left end damper rubber and the right end surface of the right end damper rubber;
Positioned between the pressed member on the left side and the left rack end, and between the pressed member on the right side and the rack end on the right side, and slidable in the axial direction with respect to the housing. A pair of left and right metal slide members (55, 62);
With
The slide member is
When the rack shaft slides and collides with the rack end to generate an impact load, the corresponding end damper rubber is pressed by pressing the corresponding pressed member toward the corresponding end damper rubber. Elastically deforming in the axial direction of the rack shaft and the radial direction of the rack shaft;
When the end damper rubber is elastically deformed to an elastic limit due to the impact load, it is configured to be plastically deformed by being pressed against the corresponding pressed member.
本発明では、ラック軸がスライドしたときにラックエンドと衝突して衝撃荷重を発生したときに、スライド部材が対応する被押圧部材を対応するエンドダンパゴム側に押圧する。そのため、対応するエンドダンパゴムが、ラック軸の軸線方向及びラック軸の径方向に弾性変形する。そのため、ラックエンドと被押圧部材との衝突によって発生した衝撃荷重の一部がエンドダンパゴムによって吸収される。 In the present invention, when the rack shaft slides and collides with the rack end to generate an impact load, the slide member presses the corresponding pressed member toward the corresponding end damper rubber. Therefore, the corresponding end damper rubber is elastically deformed in the axial direction of the rack shaft and the radial direction of the rack shaft. Therefore, a part of the impact load generated by the collision between the rack end and the pressed member is absorbed by the end damper rubber.
さらに、衝撃荷重によってエンドダンパゴムが弾性限度まで弾性変形したときに、スライド部材が対応する被押圧部材に圧接することにより塑性変形させられる。そのため、エンドダンパゴムが吸収できなかった衝撃荷重の一部がスライド部材によって吸収される。
従って、エンドダンパゴムが吸収できなかった衝撃荷重によって、ハウジングが変形するおそれを小さくできる。
Further, when the end damper rubber is elastically deformed to the elastic limit due to the impact load, the slide member is plastically deformed by being pressed against the corresponding pressed member. Therefore, a part of the impact load that could not be absorbed by the end damper rubber is absorbed by the slide member.
Therefore, it is possible to reduce the possibility that the housing is deformed by an impact load that the end damper rubber cannot absorb.
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 In the above description, in order to help understanding of the present invention, names and / or symbols used in the embodiment are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiment described later in parentheses. However, each component of the present invention is not limited to the embodiment defined by the reference numerals. Other objects, other features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of the embodiments of the present invention described with reference to the following drawings.
以下、図１乃至図５を参照しながら本発明の一実施形態に係るステアリング装置２０について説明する。
Hereinafter, a
まずはステアリング装置２０を備える車両１０の全体構造を図１を参照しながら簡単に説明する。
車両１０の車体１１の前部にはサスペンション（図示略）が設けられている。
周知のようにサスペンションは主な構成要素として、サスペンションメンバ、アッパーアーム、ロアアーム、キャリア、コイルスプリング及びショックアブゾーバ等を備えている。
左右のアッパーアームとロアアームとの先端部間には、それぞれキャリア（ナックルアーム）がキングピン軸まわりに回転可能として支持されている。左右のキャリアは前輪１５Ｌ、１５Ｒをそれぞれ水平軸まわりに回転可能に支持している。
First, the overall structure of the
A suspension (not shown) is provided at the front portion of the
As is well known, the suspension includes a suspension member, an upper arm, a lower arm, a carrier, a coil spring, a shock absorber, and the like as main components.
Carriers (knuckle arms) are supported between the tip portions of the left and right upper arms and the lower arms so as to be rotatable about the kingpin axis. The left and right carriers respectively support the
車両１０の車体１１の後部にもサスペンション（図示略）が設けられており、このサスペンションが左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒをそれぞれ水平軸まわりに回転可能に支持している。
A suspension (not shown) is also provided at the rear portion of the
続いてステアリング装置２０の詳しい構造について説明する。
サスペンションメンバの上面には、車体１１の幅方向、即ち左右方向に延びる筒状のハウジング２１が固定されている。本実施形態のハウジング２１はアルミダイカスト製品である。但し、アルミニウムとは別の材料によってハウジング２１を構成してもよい。図２乃至図５に示すように、ハウジング２１の内周面の左右両端近傍部には環状フランジ２１ａが一体的に設けられている。
Next, the detailed structure of the
A
ハウジング２１の内部には、左右方向に延びる金属製の棒状部材であるラック軸２３が同軸的に挿入されている。
ラック軸２３は、棒状の本体部２４と、本体部２４の左右両端部に固定されたラックエンド２５と、を備えている。
A
The
ラック軸２３はハウジング２１に対して左右方向にスライド可能且つ自身の軸線まわりに回転不能である。ラック軸２３の左右両端部は、ハウジング２１の左右両端の開口を通ってハウジング２１の左右両側にそれぞれに位置している。
The
図２に示すようにラック軸２３の本体部２４の右端近傍部は、円柱の一部をラック軸２３の軸線と平行な平面により切断した形状であり、その平面により切断された部位にはラック歯部２６が形成されている。本体部２４のラック歯部２６が形成された部分を除く部位の断面形状は円形である。本体部２４の左半部の外周面にはねじ溝２７が螺旋状に形成されている。
図２乃至図５に示すように、本体部２４の外周面と左右の環状フランジ２１ａの内周面との間にはクリアランスが形成されている。
As shown in FIG. 2, the portion near the right end of the
As shown in FIGS. 2 to 5, a clearance is formed between the outer peripheral surface of the
図２乃至図５に示すように、左右のラックエンド２５の本体部２４側の端面は、本体部２４のラック軸２３の軸線に対して直交する断面より大きい。換言すると、ラックエンド２５の本体部２４側の端面の外周縁部は、本体部２４の外周面より外周側に位置する。そしてラックエンド２５の本体部２４側の端面の中で本体部２４より外周側に位置する環状形状の部位は衝突面２５ａを構成している。
ラックエンド２５の本体部２４と反対側の端面には軸受用凹部（図示略）が形成されている。左右のラックエンド２５の軸受用凹部には、左右一対のタイロッド１８の内側端部に形成された略球状の被支持部（図示略）が回転可能に支持されている。即ち、左右のタイロッド１８の内側端部は対応するラックエンド２５にボールジョイント機構を介して回転可能に支持されている。さらに左右のタイロッド１８の外側端部は左右のキャリアに対してそれぞれ接続されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the end surfaces of the left and right rack ends 25 on the
A bearing recess (not shown) is formed on the end surface of the
さらに図２に示すように、ハウジング２１の左右両端部の外周面には筒状のブーツ２２の内側端部が固定されている。ブーツ２２は可撓性を有している。左右のラックエンド２５は対応するブーツ２２の内部に位置する。さらに左右のタイロッド１８のラックエンド２５と反対側の端部は、対応するブーツ２２を通り抜けてブーツ２２の外側へ延びている。
Further, as shown in FIG. 2, the inner end portion of the
さらに図２に示すようにハウジング２１の内部には、周知のボールねじナット３０が設けられている。
ボールねじナット３０は、ラック軸２３のねじ溝２７の外周側に位置する回転ナットと、回転ナットの外周部に固定された従動プーリと、複数のボールと、を具備している。各ボールは、回転ナットの内周面に形成されたねじ溝とラック軸２３のねじ溝２７との間に形成された螺旋状通路、及び、回転ナットの内部に形成された内部通路、に挿入されている。回転ナットがラック軸２３に対して相対回転すると、各ボールが自転しながら上記螺旋状通路及び内部通路の内部を循環し、ラック軸２３がハウジング２１及び回転ナットに対して左右方向にスライドする。
Further, as shown in FIG. 2, a known ball screw
The ball screw
さらにハウジング２１の外周面には、電動モータ３２が固定されている（図１、図２参照）。電動モータ３２は、その本体部から突出する回転出力軸３３を備えている。回転出力軸３３には駆動プーリ３４が同軸的に固定されている。さらに図１に示すように、電動モータ３２は制御装置４５に接続されている。
Further, an
ハウジング２１には第一貫通孔（図示略）が形成されている。
電動モータ３２の駆動プーリ３４及び従動プーリには、環状をなし且つ内周面に歯部を有するベルト３５が掛け回されており、ベルト３５の歯部が駆動プーリ３４及び従動プーリと噛み合っている。このベルト３５は、その一部が第一貫通孔を通してハウジング２１内に位置しており、ハウジング２１内において従動プーリと噛み合っている。
電動モータ３２の駆動プーリ３４が回転すると、この回転力がベルト３５を介して従動プーリに伝わり、従動プーリ及び回転ナットが回転出力軸３３よりも遅い速度で回転する。
A first through hole (not shown) is formed in the
The
When the
ハウジング２１の右端部近傍にはハウジング２１の上下二箇所を貫通する一対の第二貫通孔（図示略）が形成されている。そして上側の第二貫通孔を介して、直線的に延びるピニオンシャフト３７の下端近傍部がハウジング２１の内部に挿入されており、ピニオンシャフト３７の下端は下側の第二貫通孔を通ってハウジング２１の下方に突出している。ピニオンシャフト３７はハウジング２１に設けられた軸受（図示略）によって、自身の軸線方向に相対移動不能且つ自身の軸線まわりに回転可能に支持されている。
ピニオンシャフト３７の外周面には、ねじ溝３７ａが形成されている。ねじ溝３７ａはハウジング２１の内部においてラック軸２３のラック歯部２６と噛み合っている。
A pair of second through holes (not shown) are formed in the vicinity of the right end of the
A
図１に示すように、ピニオンシャフト３７には、棒状部材であるステアリングシャフト３８の一端（下端）がユニバーサルジョイント３９を介して接続されている。さらにステアリングシャフト３８の他端（上端）にはステアリングホイール４０が固定されている。
従って、車両１０に乗車しているドライバーがステアリングホイール４０を回転させると、この回転力がステアリングシャフト３８及びユニバーサルジョイント３９を介してピニオンシャフト３７に伝わり、ピニオンシャフト３７が自身の軸線まわりに回転する。するとピニオンシャフト３７とねじ溝３７ａ及びラック歯部２６を介して噛み合っているラック軸２３がハウジング２１に対して左右方向に相対スライドするので、タイロッド１８及びキャリアを介してラック軸２３と連係している前輪１５Ｌ、１５Ｒの舵角が変化する。
As shown in FIG. 1, one end (lower end) of a steering
Therefore, when a driver on the
さらに図１に示すようにハウジング２１には、ピニオンシャフト３７の操舵トルク（回転トルク）を検出するための操舵トルクセンサ４１が設けられている。
図１に示すように操舵トルクセンサ４１は制御装置４５に接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, the
さらにステアリング装置２０は、図３乃至図５に示す左右一対の舵角制限機構５０を備えている。なお、図３乃至図５では、左側の舵角制限機構５０を示し且つ右側の舵角制限機構５０の図示は省略してある。右側の舵角制限機構５０は左側の舵角制限機構５０と左右対称である。
各舵角制限機構５０は、ラックエンド２５、ゴム固定部材５１、エンドダンパゴム５２、被押圧部材５３、及びスライド部材５５を備えている。
Further, the
Each rudder
左右一対のゴム固定部材５１は、本体部２４の軸線を中心とする環状形状の金属板である。
左側のゴム固定部材５１は左側の環状フランジ２１ａの左側面に固定されており、且つ、右側のゴム固定部材５１は右側の環状フランジ２１ａの右側面に固定されている。
左右のゴム固定部材５１の外周面はハウジング２１に固定されており、且つ、左右のゴム固定部材５１の内周面は本体部２４の外周面から外周側に離間している。
The pair of left and right
The left
The outer peripheral surfaces of the left and right
左右一対のエンドダンパゴム５２は、本体部２４の軸線を中心とする環状形状である。
左側のエンドダンパゴム５２は左側のゴム固定部材５１の左側面に固定されており、且つ、右側のエンドダンパゴム５２は右側のゴム固定部材５１の右側面に固定されている。
図３に示すようにエンドダンパゴム５２が自由状態にあるとき、エンドダンパゴム５２の外周面はハウジング２１の内周面から内周側に離間しており、且つ、エンドダンパゴム５２の内周面は本体部２４の外周面から外周側に離間している。
The pair of left and right end damper rubbers 52 has an annular shape centered on the axis of the
The left
As shown in FIG. 3, when the
左右一対の被押圧部材５３は、本体部２４の軸線を中心とする環状形状の金属板である。
左側の被押圧部材５３は左側のエンドダンパゴム５２の左側面に固定されており、且つ、右側の被押圧部材５３は右側のエンドダンパゴム５２の右側面に固定されている。
左右の被押圧部材５３の外周面はハウジング２１に固定されておらず、且つ、左右の被押圧部材５３の内周面は本体部２４の外周面から外周側に離間している。
さらに左右の被押圧部材５３の周方向に１８０°離間した２か所には、それぞれテーパ孔５４が貫通孔として設けられている。左側の被押圧部材５３のテーパ孔５４の径は、左側から右側に向かうにつれて徐々に小さくなる。一方、右側の被押圧部材５３のテーパ孔５４の径は、右側から左側に向かうにつれて徐々に小さくなる。
The pair of left and right pressed
The left pressed
The outer peripheral surfaces of the left and right pressed
Further, tapered
ハウジング２１の内周面と本体部２４の外周面との間には、左右一対且つ金属製のスライド部材５５が設けられている。左側のスライド部材５５は、左側の被押圧部材５３と左側のラックエンド２５との間に位置している。一方、右側のスライド部材５５は、右側の被押圧部材５３と右側のラックエンド２５との間に位置している。
左右のスライド部材５５は、本体部２４の軸線を中心とする環状部材である本体板部５６と、テーパ状突起５７と、を一体的に備えている。
各スライド部材５５の本体板部５６の外周面はハウジング２１の内周面に摺動可能に接触している。
さらに左右のスライド部材５５の本体板部５６の内周縁部は、対応するラックエンド２５の衝突面２５ａとラック軸２３の軸線方向に対向している。
Between the inner peripheral surface of the
The left and right slide members 55 are integrally provided with a main
The outer peripheral surface of the main
Further, the inner peripheral edge portions of the main
さらに左側の本体板部５６の右側面及び右側の本体板部５６の左側面の周方向に１８０°離間した２か所には、それぞれテーパ状突起５７が固定されている。
左側の本体板部５６に固定された２本のテーパ状突起５７の外周面は、左側の被押圧部材５３に形成されたテーパ孔５４と対応する形状である。一方、右側の本体板部５６に固定された２本のテーパ状突起５７の外周面は、右側の被押圧部材５３に形成されたテーパ孔５４と対応する形状である。
左右のテーパ状突起５７は、その先端部がテーパ孔５４内に位置する態様で対応するテーパ孔５４に対して実質的に隙間がない状態で圧入されている。換言すると、各テーパ状突起５７と対応するテーパ孔５４とは互いに実質的に固定されている。
Further, tapered
The outer peripheral surface of the two tapered
The left and right
続いて、以上構成のステアリング装置２０の動作及びこの動作に伴う車両１０の動作について説明する。
車両１０に乗車しているドライバーがステアリングホイール４０を一方向に回転操作すると、ピニオンシャフト３７が回転しラック軸２３がハウジング２１に対して左右方向の一方向に相対スライドする。すると、タイロッド１８及びキャリアを介してラック軸２３と連係している前輪１５Ｌ、１５Ｒの舵角が変化する。
Next, the operation of the
When a driver on the
さらにピニオンシャフト３７が回転すると、操舵トルクセンサ４１がピニオンシャフト３７の回転操作トルク（操舵トルク）を検出し、検出値を制御装置４５へ送信する。すると、制御装置４５が送信された回転操作トルクに応じた目標操舵アシストトルクを演算し、さらに目標操舵アシストトルクが得られるように電動モータ３２を作動させる。
When the
すると、電動モータ３２の回転出力軸３３が回転し、この回転力が駆動プーリ３４、ベルト３５、従動プーリ、回転ナット、及びボールを介してラック軸２３に伝達される。即ち、電動モータ３２の回転力が、ステアリングホイール４０によって一方向にスライドさせられたラック軸２３を当該一方向にスライドさせるためのアシスト力としてラック軸２３に伝達される。従って、ドライバーは大きな力をステアリングホイール４０に付与することなく且つ前輪１５Ｌ、１５Ｒが所望の舵角となるように、ラック軸２３をスライドさせることが可能である。
Then, the
ステアリングホイール４０の回転方向位置がニュートラル位置（初期位置）にあるとき、舵角制限機構５０は図３に示す状態となる。換言すると、左右の前輪１５Ｌ、１５Ｒの舵角がゼロのとき、左右のラックエンド２５の衝突面２５ａは対応するスライド部材５５から外側にそれぞれ離間する。そのため、このとき左右のエンドダンパゴム５２は自由状態となる。
When the rotational direction position of the
例えば、ドライバーがステアリングホイール４０をニュートラル位置から時計方向に操舵すると、左右の前輪１５Ｌ、１５Ｒの舵角が時計方向に大きくなる。するとラック軸２３が右側へスライドし、時計方向の舵角が所定の閾値舵角Thang以上になったときに、左側のラックエンド２５の衝突面２５ａが対応するスライド部材５５の本体板部５６の左側面に対して左側から衝突する。
すると、図４に示すように、左側のスライド部材５５がハウジング２１に対して右側へスライドするので、左側の被押圧部材５３が左側のスライド部材５５と一緒に右側へ移動する。そのため、左側のゴム固定部材５１と左側の被押圧部材５３とによって挟まれた左側のエンドダンパゴム５２が弾性変形する。即ち、左側のエンドダンパゴム５２がラック軸２３の軸線方向及びラック軸２３の径方向にそれぞれ弾性変形する。さらに、被押圧部材５３及びテーパ状突起５７が弾性変形する。
For example, when the driver steers the
Then, as shown in FIG. 4, the left slide member 55 slides to the right with respect to the
このとき左側のエンドダンパゴム５２の外周面がハウジング２１の内周面に接触することがある。
しかし、ラックエンド２５の衝突面２５ａが被押圧部材５２に衝突することにより発生する衝撃荷重が小さい場合は、エンドダンパゴム５２の弾性変形量は小さい。そのため、衝撃荷重が小さい場合は、エンドダンパゴム５２からハウジング２１へ及ぶ力は小さい。そのため、エンドダンパゴム５２から受ける力によってハウジング２１が変形するおそれは小さい。
このように左側のスライド部材５５の右側への移動に伴って左側のエンドダンパゴム５２が弾性変形すると、左側のラックエンド２５と左側のスライド部材５５との衝突によって発生した衝撃荷重の一部が左側のエンドダンパゴム５２によって吸収される。
At this time, the outer peripheral surface of the left
However, when the impact load generated by the
When the left
一方、衝撃荷重が大きくなると、左側のエンドダンパゴム５２は弾性限度（又は弾性限度近傍）まで弾性変形するので、左側の被押圧部材５３はそれ以上は右側へ移動できなくなる。
しかし、衝撃荷重が大きくなると、図５に示すように、被押圧部材５３（テーパ孔５４）及びテーパ状突起５７を互いに圧接させて両者を塑性変形させながら、スライド部材５５がさらに右側へ移動する。そのため、左側のエンドダンパゴム５２が吸収できなかった上記衝撃荷重の一部が左側の被押圧部材５３及びスライド部材５５によって吸収される。
従って、左側のエンドダンパゴム５２が吸収できなかった衝撃荷重が、例えば左側のエンドダンパゴム５２からハウジング２１に伝わってハウジング２１が変形するおそれを小さくできる。
On the other hand, when the impact load increases, the left
However, when the impact load increases, as shown in FIG. 5, the slide member 55 moves further to the right while the pressed member 53 (tapered hole 54) and the tapered
Therefore, it is possible to reduce the possibility that the impact load that the left
さらに電動モータ３２の内部には回転角センサが設けられている。この回転角センサは、電動モータ３２の回転子の回転角度位置（以下、回転角と称する）を検出し、且つ、検出した回転角を制御装置４５へ出力する。
従って、制御装置４５は電動モータ３２の回転角情報に基づいて、ラック軸２３のハウジング２１に対する左右方向の相対位置を認識できる。換言すると、制御装置４５は前輪１５Ｌ、１５Ｒの時計方向及び反時計方向の舵角を検出可能である。
そして制御装置４５は、例えば前輪１５Ｌ、１５Ｒの時計方向の舵角が閾値舵角Thangより所定角以上大きいと判定したとき、制御装置４５は「被押圧部材５３（テーパ孔５４）及びテーパ状突起５７は塑性変形した」と判定する。換言すると、制御装置４５は「左側の舵角制限機構５０が故障した」と判定する。そして制御装置４５は、車両１０に設けられた警告手段（例えば、インストルメンタルパネルに設けられた液晶ディスプレイ）によりその旨をドライバーに報知する。
Further, a rotation angle sensor is provided inside the
Therefore, the
For example, when the
以上、本発明を上記各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said each embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the objective of this invention.
例えば、本発明は図６及び図７に示す変形例の態様で実施可能である。
本変形例の舵角制限機構６０はラックエンド２５、ゴム固定部材５１、エンドダンパゴム５２、被押圧部材６１、及びスライド部材６２を備えている。
左右一対の金属製の被押圧部材６１は、テーパ孔５４を具備しない点を除いて被押圧部材５３と同じ構造である。
左右一対の金属製のスライド部材６２は本体部２４の軸線を中心とする環状部材である。各スライド部材６２の外周面はハウジング２１の内周面に摺動可能に接触している。スライド部材６２は、本体部２４の軸線を中心とする円筒部である押圧部６３と、押圧部６３から内周側に延びる環状フランジである被押圧部６４と、を有している。左右のスライド部材６２の被押圧部６４の内周縁部は、対応するラックエンド２５の衝突面２５ａとラック軸２３の軸線方向に対向している。
For example, the present invention can be implemented in the form of the modification shown in FIGS.
The steering
The pair of left and right metal pressed
The pair of left and right
図示は省略してあるが、ステアリングホイール４０の回転方向位置がニュートラル位置にあるとき、左右のラックエンド２５の衝突面２５ａは対応するスライド部材６２の被押圧部６４から外側にそれぞれ離間する。そのため、このとき左右のエンドダンパゴム５２は自由状態となる。
Although not shown, when the rotational direction position of the
例えば、ドライバーがステアリングホイール４０をニュートラル位置から時計方向に操舵すると、ラック軸２３が右側へスライドし、左側のラックエンド２５の衝突面２５ａが対応するスライド部材６２の被押圧部６４の左側面に対して左側から衝突する。すると、左側のスライド部材６２が右側へスライドし、押圧部６３が左側の被押圧部材６１を右側へ押圧するので、左側のゴム固定部材５１と左側の被押圧部材６１とによって挟まれた左側のエンドダンパゴム５２が弾性変形する。即ち、左側のエンドダンパゴム５２がラック軸２３の軸線方向及びラック軸２３の径方向にそれぞれ弾性変形する。さらに、被押圧部材６１及びスライド部材６２が弾性変形する。
For example, when the driver steers the
そしてラックエンド２５の衝突面２５ａが被押圧部材５２に衝突することにより発生する衝撃荷重が大きくなると、左側のエンドダンパゴム５２は弾性限度（又は弾性限度近傍）まで弾性変形するので、左側の被押圧部材６１はそれ以上は右側へ移動できなくなる。
しかし、衝撃荷重が大きくなると、図７に示すように、押圧部６３が被押圧部材６１に圧接し且つスライド部材６２の被押圧部６４が右側に塑性変形する。
そのため、左側のエンドダンパゴム５２が吸収できなかった上記衝撃荷重の一部が左側のスライド部材６２（被押圧部６４）によって吸収される。
従って、左側のエンドダンパゴム５２が吸収できなかった衝撃荷重が、例えば左側のエンドダンパゴム５２からハウジング２１に伝わってハウジング２１が変形するおそれを小さくできる。
When the impact load generated by the
However, when the impact load increases, as shown in FIG. 7, the
Therefore, a part of the impact load that could not be absorbed by the left
Therefore, it is possible to reduce the possibility that the impact load that the left
なお、上記実施形態において被押圧部材５３に設けるテーパ孔５４の数、及び、スライド部材５５に設けるテーパ状突起５７の数を、１つ又は３つ以上にしてもよい。
In the above embodiment, the number of tapered
２０・・・ステアリング装置、２１・・・ハウジング、２５・・・ラックエンド、２５ａ・・・衝突面、３２・・・電動モータ、５０・・・舵角制限機構、５１・・・ゴム固定部材、５２・・・エンドダンパゴム、５３・・・被押圧部材、５４・・・テーパ孔、５５・・・スライド部材、５６・・・本体板部、５７・・・テーパ状突起、６０・・・舵角制限機構、６１・・・被押圧部材、６２・・・スライド部材、６３・・・押圧部、６４・・・被押圧部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ハウジング内に前記ハウジングの軸線まわりに回転不能に挿入され、前記軸線方向にスライドすることにより操舵輪の舵角を変化させ、且つ左右両端部が左右一対のラックエンドによってそれぞれ構成されたラック軸と、
ステアリングホイールの回転力を前記ラック軸に伝えることにより、前記ラック軸をスライドさせるピニオンシャフトと、
前記ハウジングに支持され且つ前記ラック軸に対して回転駆動力を付与することにより前記ラック軸をスライドさせる電動モータと、
前記ハウジングの内周面と前記ラック軸の外周面との間に形成された環状クリアランスに左右の前記ラックエンドの間に位置するように配設され、且つ前記ハウジングに左右方向に移動不能に支持された左右一対のエンドダンパゴムと、
左側の前記エンドダンパゴムの左端面及び右側の前記エンドダンパゴムの右端面にそれぞれ固定された左右一対の被押圧部材と、
左側の前記被押圧部材と左側の前記ラックエンドとの間及び右側の前記被押圧部材と右側の前記ラックエンドとの間にそれぞれ位置し、且つ、前記ハウジングに対して前記軸線方向にスライド可能な左右一対の金属製のスライド部材と、
を備え、
前記スライド部材が、
前記ラック軸がスライドしたときに前記ラックエンドと衝突して衝撃荷重を発生したときに、対応する前記被押圧部材を対応する前記エンドダンパゴム側に押圧することにより、対応する前記エンドダンパゴムを前記ラック軸の軸線方向及び前記ラック軸の径方向に弾性変形させ、
前記衝撃荷重によって前記エンドダンパゴムが弾性限度まで弾性変形したときに、対応する前記被押圧部材に圧接することにより塑性変形させられるように構成された、
ステアリング装置。 A cylindrical housing extending in the left-right direction, which is the width direction of the vehicle body,
A rack shaft that is inserted into the housing in a non-rotatable manner around the axis of the housing, changes the rudder angle of the steered wheels by sliding in the axial direction, and the left and right ends are respectively constituted by a pair of left and right rack ends When,
A pinion shaft that slides the rack shaft by transmitting the rotational force of the steering wheel to the rack shaft;
An electric motor that is supported by the housing and slides the rack shaft by applying a rotational driving force to the rack shaft;
An annular clearance formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the rack shaft is disposed so as to be positioned between the left and right rack ends, and is supported by the housing so as not to move in the left-right direction A pair of left and right end damper rubbers,
A pair of left and right pressed members respectively fixed to the left end surface of the left end damper rubber and the right end surface of the right end damper rubber;
Positioned between the pressed member on the left side and the left rack end, and between the pressed member on the right side and the rack end on the right side, and slidable in the axial direction with respect to the housing. A pair of left and right metal slide members;
With
The slide member is
When the rack shaft slides and collides with the rack end to generate an impact load, the corresponding end damper rubber is pressed by pressing the corresponding pressed member toward the corresponding end damper rubber. Elastically deforming in the axial direction of the rack shaft and the radial direction of the rack shaft;
When the end damper rubber is elastically deformed to an elastic limit due to the impact load, it is configured to be plastically deformed by being pressed against the corresponding pressed member.
Steering device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017033514A JP2018138421A (en) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Steering device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020199901A (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 日本精工株式会社 | Steering device |
| CN112638747A (en) * | 2020-07-24 | 2021-04-09 | 华为技术有限公司 | Steer-by-wire system and steering control method |
| JP2021154891A (en) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | Nok株式会社 | Shock absorbing member and damping device |
-
2017
- 2017-02-24 JP JP2017033514A patent/JP2018138421A/en active Pending
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