JP4304444B2

JP4304444B2 - ステアバイワイヤ装置

Info

Publication number: JP4304444B2
Application number: JP2003288539A
Authority: JP
Inventors: 進穂永; 義治稲熊; 恒小林
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: JP2005053416A

Description

本発明は、ステアバイワイヤ装置において、駆動力伝達機構の改良に関するものである。

従来一般に、ステアバイワイヤ装置では、電動モータの回転出力軸の往復回転が軸線方向の往復運動として変換される舵取用伝動軸によりステアリングリンク装置が駆動され、コントローラが各種センサからの検出信号に基づきステアリングを電気的に制御する。各種センサとしては、ハンドル軸の中立位置に対するハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角センサや、電動モータの回転出力軸の回転量を検出するモータ回転角センサや、舵取用伝動軸の往復運動位置を検出する車両操舵角センサなどが設けられている。すなわち、コントローラは、このハンドル操舵角センサやモータ回転角センサや車両操舵角センサなどからの検出信号に基づき、電動モータをハンドル操舵角に応じて駆動制御するとともに、ハンドル軸に連動する反力アクチュエータを駆動制御してハンドル軸に対しハンドル操舵角に応じた操舵反力を与える。このようなステアバイワイヤ装置は周知であり、下記特許文献１及び特許文献２で開示された装置もその一種である。
特開２００２−３７１１２号公報特開２００１−１９１９３７号公報

かかる従来のステアバイワイヤ装置においては、モータ回転角センサが電動モータの回転出力軸の周辺部に設けられ、また、舵取用伝動軸の位置を直接検出し得るように車両操舵角センサがその舵取用伝動軸の周辺部に設けられるなど、それぞれ専用のセンサを個別に設けていた。そのため、必要なセンサ数が増加してコスト高となり、またセンサ設置スペースの制約を受け、さらにセンサ相互の関連調整も必要となってその設定が難しくなるなどの問題があった。

この発明は、ステアバイワイヤ装置において、特に電動モータの回転出力軸と舵取用伝動軸との間の伝動機構に減速機構を設けるとともに、その減速機構に改良を加え、一つの回転角検出手段によりモータ回転角と車両操舵角とを検出可能にして、回転角検出手段を低コストで且つ省スペースで簡単に設けることを目的としている。

後記実施形態の図面（図１〜３）の符号を援用して本発明を説明する。
請求項１の発明にかかるステアバイワイヤ装置は下記のように構成されている。
このステアバイワイヤ装置においては、一つまたは二つ以上の電動モータ（１，１４）の回転出力軸（４，２１）の往復回転を伝動機構（１３，１７）により舵取用伝動軸（８）の軸線方向の往復運動として変換する。少なくとも一つの特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）と舵取用伝動軸（８）との間の伝動機構（１７）は、この特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）の往復回転を舵取用伝動軸（８）に伝達する第一減速機構（２２）のほかに、この特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）の往復回転を回転角検出手段（３４）に伝達する第二減速機構（２３）を備えている。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）と舵取用伝動軸（８）との間の伝動機構（１７）は、前記第一減速機構（２２）と舵取用伝動軸（８）との間で、この第一減速機構（２２）の回転出力軸（２８ａ）の往復回転を舵取用伝動軸（８）の軸線方向の往復運動として変換する運動変換機構（例えばラックアンドピニオン機構１１などの歯車機構）を備えている。

請求項１〜２の発明では、第一減速機構（２２）のほかに第二減速機構（２３）を設けたので、第二減速機構（２３）により回転角検出手段（３４）として必要な減速比を容易に設定し且つ所定の回転数まで容易に減速することができる。

請求項１または請求項２の発明を前提とする請求項３の発明において、前記回転角検出手段（３４）は、前記特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）の往復回転が第二減速機構（２３）により所定減速比で減速されて伝達される回転体（３５）と、この回転体（３５）の回転角を検出するモータ回転角センサ（３６）とを備え、この所定減速比は、前記特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）の往復回転に対し常に回転体（３５）が中立位置（ハンドル軸１９の中立位置に対応する位置）から一回転以内の往復回転状態になるように減速する値である。請求項３の発明では、モータ回転角センサ（３６）が回転体（３５）を絶対角の範囲で容易に検出できるので、モータ回転角センサ（３６）を両操舵角センサとして機能させることができる。

請求項１または請求項２または請求項３の発明を前提とする請求項４の発明において、前記第一減速機構（２２）及び第二減速機構（２３）は、それぞれ、差動歯車機構（例えば遊星歯車機構）である。請求項４の発明では、第一減速機構（２２）及び第二減速機構（２３）において必要な減速比の設定を容易に行うことができる。

本発明は、特定電動モータ（１４）の回転出力軸（２１）と舵取用伝動軸（８）との間の伝動機構（１７）に設けた回転角検出手段（３４）において、モータ回転角センサ（３６）を車両操舵角センサとして兼用することができ、しかも、本来的なモータ回転角センサ（３６）として必要な減速比に加えて、車両操舵角センサとして必要な減速比をも容易に設定することができる。また、一つの回転角検出手段（３４）によりモータ回転角と車両操舵角とを検出可能にして、回転角検出手段（３４）を低コストで且つ省スペースで簡単に設けることができる。

以下、本発明の一実施形態にかかるステアバイワイヤ装置について図１〜３を参照して説明する。
電動モータ１においては、ステーター２がモータハウジング３内に設けられ、このステーター２の内側に挿嵌された円筒状の回転出力軸４がモータハウジング３に対し左右両ころがり軸受５により回転可能に支持されている。このモータハウジング３の左右両側には左右両サイドハウジング６，７が取り付けられている。この回転出力軸４内には舵取用伝動軸８（ラックシャフト）が挿嵌され、この舵取用伝動軸８の左右両側が左右両サイドハウジング６，７内に延出されて左右両サイドハウジング６，７に対しラックガイド９（概略的に二点鎖線で図示）とすべり軸受１０とにより支持されている。この舵取用伝動軸８の回転中心線８ａ（軸心）はこの回転出力軸４の回転中心線４ａに一致している。このラックガイド９では、ラックアンドピニオン機構１１（運動変換機構）においてラック１１ａをピニオン１１ｂに対しばねにより圧接する従来周知の構造になっている。この舵取用伝動軸８の左右両端部は、概略的に示す従来周知のステアリングリンク装置１２において、ボールジョイント１２ａを介してタイロッド１２ｂに連結されている。前記回転出力軸４と舵取用伝動軸８との間には、ねじ軸部１３ａとナット部１３ｂとの間に多数の球１３ｃを挿入したボールねじ機構１３（運動変換機構である伝動機構）が設けられている。このボールねじ機構１３により、回転出力軸４の往復回転運動を舵取用伝動軸８の軸線方向（回転中心線８ａの方向）の往復直線運動に変換する。前記サイドハウジング６内には電動モータ１４（特定電動モータ）により減速機構１５を介して往復回転する入力軸１６が挿入され、この入力軸１６には前記ラックアンドピニオン機構１１のピニオン１１ｂが支持されている。このラックアンドピニオン機構１１により、入力軸１６の往復回転運動を舵取用伝動軸８の軸線方向（回転中心線８ａの方向）の往復直線運動に変換する。ちなみに、前記減速機構１５と入力軸１６とラックアンドピニオン機構１１とにより伝動機構１７が構成されている。操舵角センサ１８はハンドル軸１９の中立位置（操舵角が零である直進操舵位置）に対する操舵角を検出する。

前記電動モータ１４と入力軸１６との間の減速機構１５は、電動モータ１４の回転出力軸２１から分岐された遊星歯車機構である差動歯車機構としての第一歯車減速機構２２と第二歯車減速機構２３とからなる。

この第一歯車減速機構２２は太陽歯車２４と入力腕２５と一組の遊星歯車２６と一組の遊星歯車２７と出力歯車２８とからなる。太陽歯車２４は回転不能に固定され、入力腕２５はこの太陽歯車２４の中心を通る回転出力軸２１と一体回転する。一組の遊星歯車２６は入力腕２５に対し回転可能に支持されて太陽歯車２４の外周に噛合される。一組の遊星歯車２７は、入力腕２５に対し回転可能に支持されて出力歯車２８の外周に噛合され、一組の遊星歯車２６と一体回転する。出力歯車２８の回転出力軸２８ａは入力軸１６と一体回転する。この第一歯車減速機構２２においては太陽歯車２４に対して出力歯車２８の歯数が多くなるように歯数比が設定されているため、電動モータ１４の回転出力軸２１の往復回転はこの第一歯車減速機構２２により所定減速比で減速されて入力軸１６に伝達される。

また、前記第二歯車減速機構２３は、冠歯車２９と入力腕３０と一組の遊星歯車３１と一組の遊星歯車３２と出力歯車３３とからなる。冠歯車２９は回転不能に固定され、入力腕３０はこの冠歯車２９の中心を通る回転出力軸２１と一体回転する。一組の遊星歯車３１は入力腕３０に対し回転可能に支持されて冠歯車２９の内周に噛合される。一組の遊星歯車３２は、入力腕３０に対し回転可能に支持されて出力歯車３３の内周に噛合され、一組の遊星歯車３１と一体回転する。モータ回転角検出手段３４は、この出力歯車３３と一体回転する回転体３５と、この回転体３５の回転角を検出するモータ回転角センサ３６（ロータリーエンコーダ等）とを備えている。この第二歯車減速機構２３においては冠歯車２９に対して出力歯車３３の歯数が多くなるように歯数比が設定されているため、電動モータ１４の回転出力軸２１の往復回転は第二歯車減速機構２３により所定減速比で減速されて回転体３５に伝達される。この第二歯車減速機構２３における所定減速比は、電動モータ１４の回転出力軸２１が往復回転した際、常に回転体３５が中立位置（ハンドル軸１９の中立位置に対応する位置）から一回転以内の往復回転状態になるように減速する値である。

コントローラＣは、この操舵角センサ１８や、車両操舵角センサを兼用するモータ回転角センサ３６などからの検出信号に基づき、これらの電動モータ１，１４を操舵角に応じて駆動制御するとともに、ハンドル軸１９に連動する反力アクチュエータ２０を駆動制御してハンドル軸１９に対し操舵角に応じた操舵反力を与える。

なお、前述した実施形態では、駆動源として二つの電動モータ１，１４を採用したが、電動モータ１を省略して、一つの電動モータ１４のみを採用したり、複数の電動モータ１４を採用したりしてもよい。また、駆動手段として複数の電動モータを採用した場合、一部の電動モータを補助動力として利用する電動パワーステアリング装置としてもよい。

本実施形態にかかるステアバイワイヤ装置を概略的に示すシステム図である。図１の部分拡大図である。図１の減速機構の説明図である。

符号の説明

１…電動モータ、４…回転出力軸、８…舵取用伝動軸、１１…ラックアンドピニオン機構（運動変換機構）、１３…ボールねじ機構（伝動機構）、１４…電動モータ（特定電動モータ）、１７…伝動機構、２１…回転出力軸、２２…第一歯車減速機構、２３…第二歯車減速機構、３４…モータ回転角検出手段、３５…回転体、３６…モータ回転角センサ。

Claims

一つまたは二つ以上の電動モータの回転出力軸の往復回転を伝動機構により舵取用伝動軸の軸線方向の往復運動として変換するステアバイワイヤ装置において、少なくとも一つの特定電動モータの回転出力軸と舵取用伝動軸との間の伝動機構は、この特定電動モータの回転出力軸の往復回転を舵取用伝動軸に伝達する第一減速機構のほかに、この特定電動モータの回転出力軸の往復回転を回転角検出手段に伝達する第二減速機構を備え、該第二減速機構は前記回転出力軸において前記第一減速機構よりも前記特定電動モータ側に設けられていることを特徴とするステアバイワイヤ装置。
前記特定電動モータの回転出力軸と舵取用伝動軸との間の伝動機構は、前記第一減速機構と舵取用伝動軸との間で、この第一減速機構の回転出力軸の往復回転を舵取用伝動軸の軸線方向の往復運動として変換する運動変換機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤ装置。
前記回転角検出手段は、前記特定電動モータの回転出力軸の往復回転が第二減速機構により所定減速比で減速されて伝達される回転体と、この回転体の回転角を検出するモータ回転角センサとを備え、この所定減速比は、前記特定電動モータの回転出力軸の往復回転に対し常に回転体が中立位置から一回転以内の往復回転状態になるように減速する値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアバイワイヤ装置。
前記第一減速機構及び第二減速機構は、それぞれ、差動歯車機構であることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のステアバイワイヤ装置。