JP4565298B2

JP4565298B2 - 電動式動力舵取り装置

Info

Publication number: JP4565298B2
Application number: JP2000356422A
Authority: JP
Inventors: 正典小林; 晃二小串; 剛史出山; 悦郎喜多見; 裕昭村上; 照夫筒井; 高志筒井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2001219855A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵に要する力を電動モータの回転力により補助する電動式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来の油圧式の動力舵取装置では、入力軸と出力軸との間にバルブ機構が形成されるが、入力軸と出力軸の相対回転を所定の角度に規制する、いわゆるバルブストッパなるものが提供されている。このバルブストッパはエンジンルーム内であって油中に配置されるため、バルブストッパの衝突音は車室内の運転者にはほとんど聞こえない。
【０００３】
一方、コラムに設けた電動モータによって操舵補助力を発生する電動式動力舵取装置の場合、入力軸と出力軸の相対回転を規制するストッパは車室内に配置される。したがって、例えば据え切り時等で、ステアリングホイールを最大に切ったときに、ストッパの打音が運転者に対して耳障りな音として伝わることになる。
そこで、入力軸と出力軸の間のストッパ部分にゴム等の緩衝材を介在させることも考えられるが、スペースが狭く、実際上、レイアウトが困難である。また、仮に緩衝材を配置するにしても、衝撃吸収容量の小さな緩衝材しか配置できず、耐久性が悪くなる。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は据えきり時の打撃音の発生を大幅に緩和することができる電動式動力舵取装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、トーションバーを介して連結された入力軸と出力軸の相対変位に応じて、舵取り機構を駆動するための操舵補助力を発生させる電動式動力舵取り装置において、上記入力軸と出力軸の間に介在し互いに当接して両軸の相対回転を所定範囲内に規制する一対の当接部を含む第１のストッパ機構と、舵取り機構に含まれる摺動軸が移動端にある状態で互いに当接する一対の当接部材を有し摺動軸の移動範囲を規制する第２のストッパ機構とを備え、少なくとも一方の当接部材は、環状の合成樹脂からなるホルダに嵌合した状態で所定の突出量だけホルダの端面から突出した弾性部材を含み、摺動軸が移動端に移動する際に第２のストッパ機構が第１のストッパ機構よりも先に働くようにしてあり、摺動軸が移動端に移動する場合に、上記ホルダの上記端面からの弾性部材の所定の突出量に相当する、弾性部材の実質的な弾性ストロークの範囲内で、第１のストッパ機構の一対の当接部が互いに当接することにより、入力軸と出力軸の相対回転を上記所定範囲内に規制するようにしてあることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明では、据え切り時等でステアリングホイールが最大に切られた場合、第１のストッパ機構が働く前に、弾性部材を含む第２のストッパ機構が先に働き、弾性部材を含む当接部材が互いに当接して衝撃を十分に緩和する。これにより、第１のストッパ機構の当接部同士が当接するときの打撃スピードを軽減したり、場合によっては当接を回避したりすることができる。したがって、第１のストッパ機構の打撃音に起因する不快な騒音の発生を防止することができる。また、上記第２のストッパ機構に含まれる弾性部材の実質的な弾性ストローク範囲内で第１のストッパ機構が働くことにより、上記の打撃音を防止した状態で両ストッパ機構に本来的な機能を発揮させることができる。
第１のストッパ機構は車室内に配置されるとともに、第２のストッパ機構は車室外に配置されている場合がある。据え切り時等でステアリングホイールが最大に切られた場合、車室内に配置される第１のストッパ機構が働く前に、車室外にある弾性部材を含む第２のストッパ機構が先に働き、弾性部材を含む当接部材が互いに当接して衝撃を十分に緩和する。これにより、第１のストッパ機構の当接部同士が当接するときの打撃スピードを軽減したり、場合によっては当接を回避したりすることができる。したがって、第１のストッパ機構の打撃音に起因する車室内での不快な騒音の発生を防止することができる。
また、上記入力軸と出力軸の相対変位に応じて舵取り機構を駆動するための操舵補助力を発生するモータを備える場合がある。
また、上記摺動軸が移動端に移動する際に、第２のストッパ機構の上記一対の当接部材は、第１のストッパ機構の一対の当接部の当接よりも先に、互いに当接する場合がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸２と、舵取り機構３が取り付けられている出力軸４とがトーションバー５を介して同軸的に連結されている。入力軸２および出力軸４は車体（図示せず）に取り付けてあるアルミニウム合金製の筒状のハウジング６に軸受７，８を介してそれぞれ回転自在に支持されている。ハウジング６は上部ハウジング６ａと下部ハウジング６ｂを組み合わせてなる。軸受９は出力軸２の下部を下部ハウジング６ｂに回転自在に支持している。
【０００９】
出力軸４の下端は自在継手１０を介して例えばラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構３に連結されている。舵取り機構３は出力軸４と自在継手１０を介して一体回転可能に連結されたピニオン軸１２と、このピニオン軸１２と噛み合う摺動軸としてのラック軸１３とを備えている。
摺動軸としてのラック軸１３は車体の左右方向に延設されたラックハウジング１４の内部に軸長方向への摺動自在に支持されている。ラック軸１３の両端はラックハウジング１４の両側に突出し、それぞれタイロッド１６，１６を介して操行車輪１５，１５に連結されている。ラックハウジング１４の長手方向の中間部には、これと交差する態様にて、上記ピニオン軸１２を回転自在に支持するギヤハウジング１７が固定されている。
【００１０】
入力軸２の外周には非磁性材料からなるスリーブ１８を介して磁性材料からなる第１の円筒１９が固定されている。また、出力軸４の上部外周には磁性材料からなる第２の円筒２０が固定されている。両円筒１９，２０の相対向する端面には、周方向に等ピッチで多数の矩形の歯部２１，２２がそれぞれ形成されている。歯部２１，２２同士の間には所定の間隔が保たれている。
一方、ハウジングの内側には磁性体である焼結金属からなる断面コ字型をなすコイル用の筒体２３，２４が固定されている。筒体２４は第１の円筒１９と第２の円筒２０との対向部分に跨がらせて配置されている。筒体２３，２４内には温度補償コイル２５とトルクセンサとしてのトルク検出コイル２６が収納されており、筒体２３は第１の円筒１９と、また筒体２４は第１の円筒１９及び第２の円筒２０とそれぞれ磁気回路を構成するようになっている。
【００１１】
トルク検出コイル２６および温度補償コイル２５から信号はセンサ回路２７を介して制御部２８に与えられており、制御部２８はこの信号によりステアリングホイール１に加えられた操舵トルクの方向および大きさを認識し、該制御部２８の出力側に駆動回路２９を介して接続された操舵補助用のモータ３０をステアリングホイール１の操作方向に対応する方向に回転させる。
モータ３０の回転軸（図示せず）には、下ハウジング６ｂを貫通して回転自在に支持されるウォーム軸３１が駆動連結されており、このウォーム軸３１により駆動されるウォームホイール３２が、出力軸４の軸長方向の中間部に一体回転可能に取り付けられている。
【００１２】
また、入力軸２の端部には縮径部３３が設けられており、この縮径部３３は出力軸４に設けられた孔３４に収容されている。縮径部３３の外周面と孔３４の内周面とが相当接する当接部をそれぞれ構成し、これらによって第１のストッパ機構３５が形成されている。この第１のストッパ機構３５では、例えば図２に示すように縮径部３３および孔３４を二面幅をとった断面形状とすることにより、入力軸２と出力軸４の相対回転を所定の範囲に規制する。
【００１３】
一方、３６はラックハウジング１４のシリンダチューブ３７の端部３８に挿入されたラックブッシュであり、３９はシリンダチューブ３７の端部３８をラック軸１３の出入りを許容した状態で覆うラックストッパである。ラック軸１３の端部４０にはタイロッド１６に接続するためのジョイント４１がねじ４２により取り付けられている。
また、ラック軸１３の端部４０にはジョイント４１の端面４３に受けられる状態で環状の合成樹脂からなるホルダ４４が固定されている。このホルダ４４はラックストッパ３９側に縮径部４５をジョイント４１側に大径部４６を有し、縮径部４５に例えばゴム等の環状の弾性部材４７が外嵌固定されている。ホルダ４４に用いる合成樹脂としては、例えばナイロン６やナイロン６．６等のポリアミド樹脂を用いることができる。また、弾性部材４７に用いるゴムとしては、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）やＣＲ（クロロプレンゴム）を例示することができる。
【００１４】
弾性部材４７の一端は、大径部４６と縮径部４５との間の環状段部４８に当接し、他端は縮径部４５の端面４９から所定長さｄだけラックストッパ３９側にせりだしている。ラックストッパ３９と弾性部材４７とが、互いに当接する当接部材をそれぞれ構成し、これらによって第２のストッパ機構５０が構成されている。
第２のストッパ機構５０では、ラック軸１３がストロークエンドまで摺動すると、弾性部材４７がラックストッパ３９に当接し、上記の所定長さｄに相当する、弾性部材４７の実質的な弾性ストローク分だけ縮められ、この変形時に衝撃を吸収する。弾性部材４７を合成樹脂からなるホルダ４４にて受けているので、緩衝性が高い。また、弾性部材４７の実質的な弾性ストロークの範囲内で上記の第１のストッパ機構３５の縮径部３３が孔３４の内周面に当接するように設定されている。
【００１５】
そして、第２のストッパ機構５０が緩衝した後、第１のストッパ機構３５が働くように、各ストッパ機構３５，５０の構成部品の位置関係が設定されている。
本実施の形態では、据え切り時等でステアリングホイール１が最大に切られた場合、車室内に配置される第１のストッパ機構３５の縮径部３３と孔３４の内周面が当接する前に、車室外にあって緩衝力の高い第２のストッパ機構５０の弾性部材４７とラックストッパ３９が先に当接し、当接時の衝撃を緩和する。これにより、例えば、第１のストッパ機構３５の縮径部３３と孔３４の内周面が当接するときの打撃スピードを軽減したり、場合によっては当接を回避したりすることができる。したがって、第１のストッパ機構３５の打撃音による不快な騒音が車室で発生することを防止することができる。
【００１６】
次いで、図４は本発明の別の実施形態の舵取り機構の要部の断面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは、図３の実施の形態の第２のストッパ機構５０では環状の弾性部材４７をホルダ４４に外嵌固定して用いたが、本実施の形態の第２のストッパ機構５０Ａでは、ホルダ５１に弾性部材５３が一体成形されていることである。ホルダ５１は、ラックストッパ３９側に位置される環状溝５６と、ジョイント４１側に位置され、かつ円周方向に等間隔に配置された複数の（例えば４つの）Ｄ字状の孔５２とを有する。複数のＤ字状の孔５２は、環状溝５６に連通される。すなわち、Ｄ字状の孔５２は環状溝５６の底部で開口される。
【００１７】
ホルダ５１をポリアミド樹脂（ナイロン６やナイロン６６）等の合成樹脂、または同様の比較的硬質な材料で成形した後に、弾性部材５３を、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、高衝撃吸収特性を有する同様の比較的軟質な材料のゴムで、ホルダ５１上に成形する。弾性部材５３の一部は、環状溝５６に配置されて、所定の長さｄ（本実施の形態では、長さｄは約２ｍｍに設定される）ホルダ５１の端面から突出し、弾性部材５３の残りは、複数のＤ字状の孔５２を埋める。この実施の形態では、Ｄ字状の孔５２に段部５５が形成されて、弾性部材５３の段部５４が当接することで、弾性部材５３をホルダ５１に積極的に保持する。
【００１８】
本実施の形態によれば、弾性部材５３がホルダ５１に一体的に成形されるが、弾性部材５３はホルダ５１とは別に成形されて、ホルダ５１に加硫接着されても良い。図４の実施の形態において、図３と同様の構成には同一符号を付して、その説明を省略した。
本実施の形態によれば、図３の実施の形態と同様にして、第１のストッパ機構３５の打撃音による不快な騒音が車室で発生することを防止することができる。
【００１９】
また、弾性部材５３をホルダ５１に一体成形することにより、弾性部材５３のホルダ５１に対する固定が確実となる。その結果、弾性部材５３がラックストッパ３９に衝突しても、弾性部材５３がホルダ５１から脱落したり、或いは破損したりすることを確実に防止することができる。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記の各実施の形態では弾性部材がラック軸１３と一体移動するものとしたが、これに限らず、弾性部材をラックストッパ３９に固定しても良い。また、弾性部材をラックストッパ３９およびホルダ４４（５１）の双方に配置しても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００２０】
【実施例および比較例】
図１〜図３の電動式動力舵取り装置に相当する実施例と、この実施例から弾性部材４７を除去した比較例とを対象として、据え切りテストを実施し、そのときのステアリングホイール１の回転角（ｄｅｇ）と、トーションバー５の捩れ角（ｄｅｇ）とをセンサを用いて実測したところ、図６に示す結果を得た。
図６を参照して、実線で示される実施例では、第２のストッパ機構が働くポイントＡから第１のストッパ機構が働くポイントＢまでの間で、トーションバーの捩れ角の勾配が、一点鎖線で示される比較例と比較して格段に小さくなっている。このことから、実施例では、第１のストッパ機構の当接時の衝撃エネルギが小さく、大きな打音の発生を防止できることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取り装置の模式的断面図である。
【図２】図１において、入力軸の縮径部を横断するように切った断面図である。
【図３】舵取り機構の要部の断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態の電動式動力舵取り装置の要部の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】ステアリングホイールの回転角とトーションバーの捩れ角との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
２入力軸
３舵取り機構
４出力軸
５トーションバー（捩じり部材）
１２ピニオン軸
１３ラック軸（摺動軸）
３０モータ
３５第１のストッパ機構
３３縮径部
３４孔
３９ラックストッパ（当接部材）
４４ホルダ
４７弾性部材（当接部材）
５０，５０Ａ第２のストッパ機構
５１ホルダ
５３弾性部材（当接部材）

Claims

トーションバーを介して連結された入力軸と出力軸の相対変位に応じて、舵取り機構を駆動するための操舵補助力を発生させる電動式動力舵取り装置において、
上記入力軸と出力軸の間に介在し互いに当接して両軸の相対回転を所定範囲内に規制する一対の当接部を含む第１のストッパ機構と、
舵取り機構に含まれる摺動軸が移動端にある状態で互いに当接する一対の当接部材を有し摺動軸の移動範囲を規制する第２のストッパ機構とを備え、
少なくとも一方の当接部材は、環状の合成樹脂からなるホルダに嵌合した状態で所定の突出量だけホルダの端面から突出した弾性部材を含み、
摺動軸が移動端に移動する際に第２のストッパ機構が第１のストッパ機構よりも先に働くようにしてあり、
摺動軸が移動端に移動する場合に、上記ホルダの上記端面からの弾性部材の所定の突出量に相当する、弾性部材の実質的な弾性ストロークの範囲内で、第１のストッパ機構の一対の当接部が互いに当接することにより、入力軸と出力軸の相対回転を上記所定範囲内に規制するようにしてあることを特徴とする電動式動力舵取り装置。
第１のストッパ機構は車室内に配置されるとともに、第２のストッパ機構は車室外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式動力舵取装置。
上記入力軸と出力軸の相対変位に応じて舵取り機構を駆動するための操舵補助力を発生するモータを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式動力舵取装置。
上記摺動軸が移動端に移動する際に、第２のストッパ機構の上記一対の当接部材は、第１のストッパ機構の一対の当接部の当接よりも先に、互いに当接することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の電動式動力舵取装置。