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JP4111073B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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JP4111073B2
JP4111073B2 JP2003169908A JP2003169908A JP4111073B2 JP 4111073 B2 JP4111073 B2 JP 4111073B2 JP 2003169908 A JP2003169908 A JP 2003169908A JP 2003169908 A JP2003169908 A JP 2003169908A JP 4111073 B2 JP4111073 B2 JP 4111073B2
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康晴 寺田
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Toyota Motor Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において動力源を利用して車輪を転舵してその車両を操舵する車両用操舵装置に関するものであり、特に、車輪にそれを転舵させる力を付与する構造の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両において動力源を利用して車輪を転舵してその車両を操舵する車両用操舵装置が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この特許文献1に記載の車両用操舵装置は、(a)車輪を転舵させるために直線運動させられるラック軸と、(b)そのラック軸と交差する支軸と、(c)ラック軸に対して平行な回転体と、(d)支軸を回転させる動力源としての電動モータと、(e)支軸の回転運動を回転体に伝達する傘歯車対と、(f)回転体の回転運動をラック軸の直線運動に変換するボールねじとを含むように構成される。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−274397号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この種の車両用操舵装置は、例えば、操舵のために運転者によって操作されるステアリング操作部材から機械的に絶縁される一方、そのステアリング操作部材と電気的に接続される形式、いわゆるステア・バイ・ワイヤ方式を採用することが可能である。この方式を採用する場合には、原則として、動力源(例えば、電動モータ、圧力源)のみを利用して車輪が転舵される。
【0006】
この種の車両用操舵装置は、さらに、ステアリング操作部材と常時機械的に連携させられ、それにより、そのステアリング操作部材の操作時には、その操作力が車輪に転舵力として伝達されるとともに、その操作をアシストするために動力源からの動力が車輪に転舵力として付加されるパワーステアリング方式を採用することも可能である。
【0007】
すなわち、このパワーステアリング方式においては、運転者によるマニュアル転舵力を車輪に伝達する系統と、動力源によるアシスト転舵力を車輪に伝達する系統とが併存させられるのである。
【0008】
このパワーステアリング方式を採用する場合には、動力源が万一失陥しても、運転者によるマニュアル操舵が確保される。これに対し、前述のステア・バイ・ワイヤ方式を採用する場合にも、動力源が万一失陥しても、運転者によるマニュアル操舵が確保されるようにバックアップ機構を採用することが望ましい。
【0009】
そのため、ステア・バイ・ワイヤ方式を採用する場合も、動力源の正常時に、その動力源による転舵力を車輪に伝達する系統と、動力源の異常時に、運転者によるマニュアル転舵力を車輪に伝達する系統とが併存させられるべきである。
【0010】
そうすると、いずれの方式を採用する場合であっても、動力源による転舵力を車輪に伝達する系統と、運転者によるマニュアル転舵力を車輪に伝達する系統とを併存させることが望ましい。
【0011】
しかし、この要望を実現しようとすると、車両用操舵装置の構造が複雑化し易い。この問題は特にステア・バイ・ワイヤ方式を採用する場合に重大である。パワーステアリング方式を採用する場合には、マニュアル転舵力と動力源による転舵力とを互いに直列的に同じ車輪に付加することが可能であり、それぞれを互いに独立した系統で同じ車輪に付加することが不可欠ではないのに対し、ステア・バイヤ・ワイヤ方式を採用する場合には、それが不可欠であるからである。
【0012】
以上説明した事情を背景として、本発明は、車両において動力源を利用して車輪を転舵してその車両を操舵する車両用操舵装置において、車輪にそれを転舵させる力を付与する構造のコンパクト化を容易にすることを課題としてなされたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
(1) 車両において動力源を利用して車輪を転舵してその車両を操舵する車両用操舵装置であって、
前記車輪を転舵させるために直線運動させられる直線運動部材と、
その直線運動部材と交差する第1の回転軸と、
その第1の回転軸のステアリングホイールの操作力又はワイヤを経た操作力による回転運動を前記直線運動部材の直線運動に変換する第1の運動変換機構と、
前記直線運動部材を直線運動させるために、前記第1の回転軸と同軸で、かつ、それと直径方向においてオーバラップするように配置された第1の動力源と、
前記直線運動部材に対して平行な第2の回転軸と、
前記第2の回転軸の前記第1の動力源、又は、前記第1の動力源及び該第1の動力源と異なる第2の動力源のいずれか一方による回転運動を前記直線運動部材の直線運動に変換する第2の運動変換機構と、
を含む車両用操舵装置。
【0014】
この装置においては、車輪の転舵力が、第1の回転軸と第1の運動変換機構と直線運動部材とを経た第1の伝達経路と、第1の動力源と直線運動部材とを経た第2の伝達経路とを利用して発生させられる。
【0015】
ここに、第2の伝達経路においては、第1の動力源と直線運動部材とを互いに、第2の回転軸および第2の運動変換機構を経て互いに連携させる態様を採用したり、第1の運動変換機構を経て互いに連携させる態様を採用することが可能である。いずれにしても、第1の動力源は、結果的に、すなわち、利用する経路の如何を問わず、直線運動部材を直線運動させることとなる。
【0016】
そして、本項に係る装置においては、それら第1および第2の伝達経路が存在するにもかかわらず、第1の回転軸と第1の動力源とが、互いに同軸に、かつ、互いに直径方向においてオーバラップするように配置される。すなわち、第1の動力源を配置するために、第1の回転軸とは同軸でない別の回転軸線を当該車両用操舵装置に設定することは不可欠ではないのである。
【0017】
したがって、この装置によれば、それら第1の回転軸と第1の動力源とが、互いに同軸に配置されない場合、および、互いに同軸に配置されるが、互いに直径方向においてオーバラップするようには配置されない場合と比較し、車輪に転舵力を付与する構造のコンパクト化が容易となる。
【0018】
本項における「第1の動力源」は、例えば、第1の回転軸と同軸のモータを主体として構成したり、第1の回転軸と同軸の回転部材であって圧力によって回転させられるものを含む圧力源を主体として構成することが可能である。
【0019】
さらに、本項に係る装置は、前述のステア・バイ・ワイヤ方式を採用したり、前述のパワーステアリング方式を採用することが可能である。
(2) 前記第1の動力源が、前記第1の回転軸と同軸で、かつ、それと直径方向においてオーバラップするように配置された回転部材を含み、かつ、その回転部材を回転させるものである(1)項に記載の車両用操舵装置。
【0020】
この装置によれば、第1の回転軸と第1の動力源における回転部材とをコンパクトに配置することが容易となる。
(3) 前記回転部材が、中空であり、前記第1の回転軸が、その回転部材を同軸に貫通して前記直線運動部材に延びている(2)項に記載の車両用操舵装置。
【0021】
この装置によれば、前記(2)項における第1の回転軸と回転部材とをコンパクトに配置することが容易となる。
(4) 前記第1の回転軸と回転部材とが、相対的に回転可能に支持されてい(3)項に記載の車両用操舵装置。
【0022】
この装置によれば、第1の回転軸を経た車輪転舵力伝達経路と、回転部材を経た車輪転舵力伝達経路とをそれぞれ伝達経路として互いに独立して機能させることが可能となる。
(5) さらに、前記回転部材の回転運動を前記第2の回転軸に伝達する運動伝達機構を含む(2)ないし(4)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0023】
この装置によれば、第1の動力源による転舵力が、回転部材、運動伝達機構、第2の回転軸および第2の運動変換機構を経て直線運動部材に伝達される。
【0024】
ここに、例えば、運動伝達機構に関し、車輪から第1の動力源に向かう向きの伝達効率、すなわち、逆効率が低く設計される場合には、車輪への路面入力に対抗してその車輪の転舵角を維持するための回り止めを積極的に設けることが不可欠ではなくなる。
(6) 前記運動伝達機構が、食い違い軸間に運動を伝達する一対の傘状歯車がかみ合わされて構成されるハイポイドギヤを含み、かつ、それら一対の傘状歯車の一方は前記回転部材と同軸に一体的に回転させられ、他方は前記第2の回転軸と同軸に一体的に回転させられる(5)項に記載の車両用操舵装置。
【0025】
この装置によれば、回転部材および第2の回転軸という2本の食い違い軸間に運動を伝達する構造をコンパクト化することが容易となる。
(7) 前記第1の回転軸の中心線が、前記直線運動部材の中心線に対して立体交差させられている(1)ないし(6)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0026】
この装置によれば、第1の回転軸を局部的にオフセットさせることなく直線運動部材に対して交差させることが可能となる。
(8) さらに、前記第2の動力源は、前記第2の回転軸を回転させるために、その第2の回転軸と同軸に配置されたものである(1)ないし(7)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0027】
この装置によれば、前記(1)ないし(7)項のいずれかに記載の第1の動力源と、第2の動力源との双方を利用することにより、車輪に転舵力を付与することが可能となる。
【0028】
それら第1および第2の動力源は、それらが双方とも故障しない限り、動力源を利用して車両に転舵力が付与される状態が確保されるように、同じ目的のために冗長的に機能させることが可能である。すなわち、それら第1および第2の動力源が互いに共同して冗長設計を実現し得るのである。
(9) 前記第2の動力源が、互いに独立して前記第2の回転軸を回転させる複数の回転部を前記第2の回転軸と同軸に含む(8)項に記載の車両用操舵装置。
【0029】
この装置によれば、第2の動力源を複数の回転部を含むように構成することにより、その第2の動力源単独で冗長設計を実現し得る。
(10) 前記車両が、それの運転者によって操作されるステアリング操作部材を含み、当該車両用操舵装置が、さらに、そのステアリング操作部材の操作力を前記第1の回転軸に回転力として少なくとも選択的に伝達する操作力伝達装置を含む(1)ないし(9)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0030】
この装置によれば、運転者によるマニュアル操作力によって車輪を転舵する状態が確保される。この装置における操作力伝達装置は、当該車両用操舵装置が前述のパワーステアリング方式を採用する場合には、そのマニュアル操作力を常時車輪に伝達可能に設計されるのに対し、前述のステア・バイ・ワイヤ方式を採用する場合には、そのマニュアル操作力を動力源が万一失陥したときに車輪に伝達するように設計される。
(11) 前記第1の動力源が、前記第1の回転軸によって同軸に貫通させられる中空の回転部材を含み、かつ、その回転部材が前記第1の回転軸によって支持されており、その第1の回転軸が、前記直線運動部材を通過して延びるとともに、その直線運動部材を隔てた両側において回転可能に支持されている(1)ないし(10)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0031】
この装置によれば、第1の回転軸と直線運動部材との交点すなわち力の作用点を隔てた両側において第1の回転軸が回転可能に支持されるため、片側においてしか支持されない場合に比較し、第1の回転軸の支持剛性が向上し、その作動中にそれの中心線が予定外にずれてしまうことを回避することが容易となる。さらに、そのような予定外のずれに起因した伝達効率の低下および異音の発生を回避することも容易となる。
(12) さらに、前記第1の回転軸の絶対回転角を検出する絶対角センサを含む(1)ないし(11)項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【0032】
一般に、ある回転軸の絶対回転角を検出する技術は、その回転軸が2回以上回転する場合における方が1回転を超えては回転しない場合におけるより高度である。そのため、例えば、その回転軸の回転速度を減速する減速機構が絶対角センサに付加されることがある。そうすると、その絶対回転角を検出するための構造が大形化するという問題や、装置コストが上昇するという問題が生ずる。
【0033】
これに対し、本項に係る装置においては、絶対回転角を検出すべき第1の回転軸が、運動伝達機構と第2の運動変換機構との直列構造を経由するのではなく、第1の運動変換機構を経由して直線運動部材に連携させられている。すなわち、第1の回転軸は、簡単に説明すれば、一般に減速機能を有する機構が直列化された構造を経由することなく直線運動部材に連携させられているのである。
【0034】
したがって、この装置によれば、車輪の転舵角が同じ量で変化することに対応する第1の回転軸の絶対回転角の変化量が、第1の回転軸が運動伝達機構と第2の運動変換機構との直列構造を経由して直線運動部材に連携させられる場合に比較し、少なくて済む。
【0035】
よって、この装置によれば、第1の回転軸の絶対角を検出する絶対角センサの構造のコンパクト化およびコストダウンが容易となる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【0037】
図1には、本発明の第1実施形態に従う車両用操舵装置が断面図で系統的に表されている。この操舵装置は、左右の前輪(図示しない)と左右の後輪(図示しない)とを備えた車両において、転舵車輪である左右の前輪をステア・バイ・ワイヤ方式によって電気的に転舵させる。
【0038】
図1に示すように、この車両は、左右の転舵車輪を転舵させるために運転者によって回転操作されるステアリングホイール10(これが前記ステアリング操作部材の一例である。)を備えている。一方、前記操舵装置は、操作制御部20と、転舵制御部22とを含むように構成されている。
【0039】
操作制御部20は、図1に示すように、ステアリングホイール10に同軸に接続されたステアリング軸30を有している。一方、転舵制御部22は、図1に示すように、車両において左右方向に延びてそれの長さ方向に移動させられるラックバー(ラック軸ともいい、これが前記直線運動部材の一例である。)32を有しており、このラックバー32によって左右の転舵車輪が転舵させられる。
【0040】
この操舵装置においては、それが正常である限り、ステアリングホイール10と転舵制御部22とが機械的に互いに絶縁される。そのため、従来からのマニュアル方式の操舵装置と同等の操作フィーリングを再現すべく、操作制御部20が、ステアリングホイール10に操舵反力を擬似的に付与する。
【0041】
具体的には、操作制御部20においては、図1に示すように、ステアリング軸モータ40が設けられている。ステアリング軸モータ40は、図示しないが、ロータとステータとを含むように構成される。この構成は、下記の他のモータについても共通する。
【0042】
これに対し、転舵制御部22においては、図1に示すように、ラックバー32に形成されたラック52にピニオン54がかみ合わされている。すなわち、この操舵装置においては、それらラック52とピニオン54とが互いに共同してラック・アンド・ピニオン方式の運動変換機構55(これが前記第1の運動変換機構の一例である。)を構成しているのである。ピニオン54から延びるピニオン軸56(これが前記第1の回転軸の一例である。)はラックバー32に対して直角に立体交差させられている。
【0043】
ラックバー32に直線運動を付与するために、転舵制御部22は、第1および第2のラック軸モータ58,59(以下、単に「モータAおよびB」という。)と、それらの回転運動をラックバー32の直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ60(これが前記第2の運動変換機構の一例である。)を備えている。
【0044】
このボールねじ60は、一般に、ラック・アンド・ピニオン方式の運動変換機構55より高い減速比(高い減速効果)を有するように設計される。したがって、このボールねじ60は、逆効率の点で運動変換機構55より高く、よって、転舵車輪への路面入力に対抗して転舵車輪の回転を阻止する回り止めとして効果的に利用することが可能であるのが一般的である。
【0045】
なお付言すれば、同じラックバー32に関してラック軸モータ58,59が2個用いられているのは、このラックバー32の電気的駆動系についての冗長性を高めてフォールト・トレランスを向上させるためである。この種の冗長設計は、本実施形態において他の箇所にも見られる。
【0046】
それらモータAおよびBは、それらに共通の筒状のハウジング61を備えている。そのハウジング61にラックバー32が同軸に貫通させられるとともに、そのラックバー32の両端部がハウジング61の両端部から露出させられている。そのラックバー32の両端部のうちの一方にラック52が形成されるととも、そのラック52にピニオン54がかみ合わされている。そのハウジング61内にボールねじ60も収容されている。ボールねじ60は、めねじ62とおねじ64とが螺合されて構成されている。
【0047】
めねじ62は、回転可能かつ軸方向移動不能に支持される。このめねじ62は、モータAおよびBに共通のロータ70として機能し、その結果、このめねじ62はそれらモータAおよびBによって回転させられる。
【0048】
ロータ70にはそれの外周面においてマグネット72が装着されており、このマグネット72においてロータ70は、モータAおよびモータBの各ステータ74と対面する。ロータ70は、適数個の軸受78を介してハウジング61に相対回転可能に支持されている。
【0049】
これに対し、おねじ64は、回転不能かつ軸方向移動可能に支持される。このおねじ64は、めねじ62の回転に伴って直線変位させられ、これにより、ラックバー32をそれの長さ方向に変位させる。このおねじ64をラック軸とも称する。
【0050】
同じロータ70の回転角を検出するために2個の回転角センサ82,82が設けられている。いずれの回転角センサ82,82もレゾルバであり、ロータ70と共に回転するレゾルバロータ84と、ハウジング61に固定されたレゾルバステータ86とを互いに同軸に備えている。
【0051】
転舵制御部22においては、さらに、図1に示すように、ピニオン軸56と同軸に同軸モータ90(以下、単に「モータC」という。)を備えている。このモータCは、ロータ70に回転力を付与するために設けられている。このモータCは、ロータ70を回転させる動力源としてモータAおよびBに対して冗長的であるように設けられている。これにより、この操舵装置のフォールト・トレランスが向上させられている。
【0052】
モータCは、筒状のハウジング94を備えている。そのハウジング94にピニオン軸56が同軸に貫通させられており、そのピニオン軸56の両端部がハウジング94の両端部から露出させられている。
【0053】
モータCは、外周側にマグネット98が装着された中空のロータ100(これが前記回転部材の一例である。)とそれの外周側に配置されたステータ102とを同軸に備えている。本実施形態においては、ロータ100が中空構造とされたうえで、そのロータ100にピニオン軸56が同軸に貫通させられている。ピニオン軸56は適数個の軸受104を介してロータ100に相対回転可能に支持され、ロータ100は適数個の軸受106を介してハウジング94に相対回転可能に支持されている。ピニオン軸56の一端部は、ハウジング94の一端部から突出してラックバー32を通過させられているが、そのラックバー32を隔てた両側の一方においては、上述のように軸受104を介して支持されるとともに、他方においても、軸受108を介して支持されている。すなわち、ピニオン軸56は、ラックバー32を隔てた両側においてそれぞれ軸受104,108を介して回転可能に支持されているのである。
【0054】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ピニオン軸56とモータCとが、互いに同軸に、かつ、それらの直径方向において互いにオーバラップする状態で配置されている。さらに、ハウジング94には、回転角センサ112が設けられている。この回転角センサ112もレゾルバであり、ロータ100と共に回転するレゾルバロータ114と、ハウジング94に固定されたレゾルバステータ116とを互いに同軸に備えている。
【0055】
転舵制御部22は、さらに、図1に示すように、ロータ100の回転運動をそのロータ100の軸線と食い違う軸線を有するロータ70に伝達するために運動伝達機構120を備えている。この運動伝達機構120は、本実施形態においては、ハイポイドギヤとして構成されている。ハイポイドギヤは、食い違い軸間に運動を伝達する一対の傘状歯車122,124によって構成されている。一方の傘状歯車122はロータ100、他方の傘状歯車124はロータ70とそれぞれ同軸に一体的に回転させられる。
【0056】
図2に示すように、それら一対の傘状歯車122,124においては、それらの軸線が互いに立体交差させられている。したがって、本実施形態においては、ラックバー32を局部的にオフセットさせることなく、そのラックバー32に、それの中心線から偏心した側面に形成されたラック52にピニオン54がかみ合わされている。
【0057】
図1に示すように、ピニオン軸56には、それの絶対角を検出する絶対角センサ130が装着されている。
【0058】
この操舵装置は、図1に示すように、転舵制御部22の電気系統が万一故障した場合には、運転者がステアリングホイール10を操作することによって左右の前輪を機械的に転舵させるために、バックアップ制御部140を備えている。
【0059】
バックアップ制御部140は、図1に示すように、ステアリング軸30に係合したプーリ142と、ピニオン軸56に係合したプーリ144とを備えている。本実施形態においては、いずれのプーリ142,144も、ステアリング軸30とピニオン軸56とのうち対応するものに同軸に固定されている。それら2個のプーリ142,144にはワイヤ146が巻き掛けられている。
【0060】
ただし、ステアリング軸30とピニオン軸56との間、具体的には、ワイヤ146の途中にクラッチ150が設けられており、このクラッチ150により、常には、それら2者が機械的に互いに絶縁されているが、操舵装置の異常時には、それら2者が機械的に互いに連携させられる。
【0061】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、2個のプーリ142,プーリ144と、ワイヤ146と、クラッチ150とが互いに共同して前記操作力伝達装置を構成しているのである。
【0062】
図1に示すように、操作制御部20においては、ステアリングホイール10の回転角である操舵角を絶対角として検出する絶対角センサ152が設けられている。
【0063】
以上、この操舵装置の構造を説明したが、次に、それの作動を説明する。
【0064】
この操舵装置の電気系統が正常である場合には、クラッチ150が解除状態にあり、そのため、ステアリングホイール10の操作力はピニオン軸56に伝達されない。その代わり、ステアリングホイール10の操作状態に基づき、モータAないしCのうち異常ではないものが駆動される。
【0065】
モータAおよびBが駆動されると、ロータ70の回転運動がボールねじ60によって直線運動に変換されてラックバー32に伝達される。ラックバー32は、その結果、直線変位させられ、それに基づき、転舵車輪が転舵させられる。
【0066】
これに対し、モータCが駆動されると、ロータ100の回転運動が運動伝達機構120を介してロータ70に伝達される。その後、上記の場合と同様にして、ラックバー32が直線変位させられて転舵車輪が転舵させられる。
【0067】
一方、この操舵装置の電気系統が異常である場合には、クラッチ150が接続状態にあり、そのため、ステアリングホイール10の操作力がプーリ142、ワイヤ146およびプーリ144を経てピニオン軸56に伝達される。その操作力によってピニオン軸56が回転させられると、その回転運動がラック・アンド・ピニオン方式の運動変換機構55によってラックバー32の直線運動に変換させられる。その後、上記の場合と同様にして、ラックバー32の直線変位に基づいて転舵車輪が転舵させられる。
【0068】
次に、本発明の第2実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態に対してピニオン軸56とラックバー32との相対位置関係、ラックバー32の形状および運動伝達機構120の形式が異なるのみで、他の要素については共通するため、共通する要素については同一の名称または符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。
【0069】
第1実施形態においては、図2に示すように、ピニオン軸56の中心線とラックバー32の中心線とが互いに立体交差させられ、そのため、運動伝達機構120としてハイポイドギヤが採用されたうえで、ラックバー32を局部的にオフセットさせることが省略されている。
【0070】
これに対し、本実施形態においては、図3ないし図5に示すように、ピニオン軸56の中心線とラックバー32の中心線とが互いに直交させられている。そのため、運動伝達機構170が、それら直交軸間に運動を伝達する一対の傘状歯車172,174を主体として構成されている。
【0071】
本実施形態においては、さらに、図4に示すように、ラックバー32が局部的にオフセットさせられ、そのオフセット部176にラック52が形成されている。これにより、ラックバー32の中心線とピニオン軸56の中心線とが互いに直交するにもかかわらず、ラック・アンド・ピニオン方式の運動変換機構55が実現されている。
【0072】
次に、本発明の第3実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態に対して操舵制御方式およびラックバー32の駆動方式が異なるのみで、他の要素については共通するため、共通する要素については同一の名称または符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。
【0073】
第1実施形態においては、前述のように、操舵制御方式としてステア・バイ・ワイヤ方式が採用されているが、本実施形態においては、パワーステアリング方式の一例である電動ステアリング方式が採用されている。
【0074】
具体的には、図6に示すように、ステアリング軸30とピニオン軸56とがジョイント190によって常時互いに機械的に連携させられている。したがって、本実施形態においては、操舵装置の電気系統の異常の有無を問わず、ステアリングホイール10の操作力がピニオン軸56およびラックバー32に伝達され、その結果、車輪がマニュアル操作力によって転舵させられる。
【0075】
さらに、本実施形態においては、運転者によってステアリングホイール10に加えられた操舵トルクを検出するためにトルクセンサ192が設けられている。
【0076】
第1実施形態においては、図1に示すように、ロータ70がモータAおよびBのみならずモータCによっても回転させられるようになっているが、本実施形態においては、モータCのみによって回転させられるようになっている。
【0077】
本実施形態においては、電気系統が正常である場合には、モータCが駆動されることにより、ステアリングホイール10の操作力が電気的にアシストされる。具体的には、モータCによってロータ100および傘状歯車122が回転させられ、その回転運動が運動伝達機構170によって傘状歯車124およびロータ70に伝達され、そのロータ70の回転運動がボールねじ60によってラックバー32の直線運動に変換される。その結果、車輪が転舵させられる。
【0078】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[課題を解決するための手段および発明の効果]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に従う車両用操舵装置を系統的に示す正面断面図である。
【図2】図1における運動伝達機構120を示す部分側面断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に従う車両用操舵装置における要部を示す正面断面図である。
【図4】図3の車両用操舵装置における要部を示す平面断面図である。
【図5】図3の車両用操舵装置における要部を示す側面断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に従う車両用操舵装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
32 ラックバー
52 ラック
54 ピニオン
55 運動変換機構
56 ピニオン軸
58 モータA
59 モータB
60 ボールねじ
70 ロータ
90 同軸モータ
100 ロータ
120,170 運動伝達機構
130 絶対角センサ
140 バックアップ制御部
142,144 プーリ
146 ワイヤ
150 クラッチ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus that steers a wheel by using a power source in a vehicle and, more particularly, to an improved structure for imparting a force to the wheel to steer it. It is.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A vehicle steering apparatus that steers a wheel by using a power source in a vehicle to steer the vehicle is already known (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
The vehicle steering apparatus described in Patent Document 1 includes (a) a rack shaft that is linearly moved to steer wheels, (b) a support shaft that intersects with the rack shaft, and (c) a rack shaft. A rotating body parallel to the rotating body; (d) an electric motor as a power source for rotating the support shaft; (e) a bevel gear pair that transmits the rotational motion of the supporting shaft to the rotating body; and (f) rotation of the rotating body. And a ball screw for converting the movement into a linear movement of the rack shaft.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-27497A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
This type of vehicle steering apparatus is, for example, a type that is mechanically insulated from a steering operation member operated by a driver for steering and is electrically connected to the steering operation member, so-called steer-by-steer. -It is possible to adopt a wire system. When this method is adopted, in principle, the wheels are steered using only a power source (for example, an electric motor or a pressure source).
[0006]
This type of vehicle steering apparatus is further mechanically linked to the steering operation member at all times, so that when the steering operation member is operated, the operation force is transmitted to the wheels as a steering force, and In order to assist the operation, it is also possible to adopt a power steering system in which power from a power source is added to the wheels as a steering force.
[0007]
That is, in this power steering system, a system that transmits the manual turning force by the driver to the wheels and a system that transmits the assist turning force by the power source to the wheels coexist.
[0008]
When this power steering system is adopted, even if the power source is lost, manual steering by the driver is ensured. On the other hand, even when the steer-by-wire method described above is employed, it is desirable to employ a backup mechanism so that manual steering by the driver is ensured even if the power source is lost.
[0009]
For this reason, even when the steer-by-wire method is adopted, a system that transmits the steering force from the power source to the wheels when the power source is normal and a manual steering force by the driver when the power source is abnormal Should be co-located with the transmission system.
[0010]
If it does so, it is desirable to coexist the system which transmits steering power by a power source to a wheel, and the system which transmits manual steering power by a driver to a wheel, even if it is a case where any system is adopted.
[0011]
However, if this request is to be realized, the structure of the vehicle steering device is likely to be complicated. This problem is particularly serious when the steer-by-wire method is adopted. When adopting the power steering method, it is possible to add the manual turning force and the turning force by the power source to the same wheel in series with each other, and add them to the same wheel in an independent system. This is because it is indispensable when the steer-byer wire method is adopted.
[0012]
Against the background described above, the present invention is a vehicle steering apparatus that steers a wheel by using a power source in the vehicle to steer the vehicle, and has a structure that applies a force to the wheel to steer it. It has been made with the task of facilitating downsizing.
[0013]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
  The following aspects are obtained by the present invention. Each mode is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features described herein and some of the combinations thereof. The technical features and combinations of the technical features described herein are It should not be construed as limited.
(1) A vehicle steering apparatus that steers a vehicle by turning a wheel using a power source in the vehicle,
  A linear motion member that is linearly moved to steer the wheels;
  A first axis of rotation intersecting the linear motion member;
  Of the first axis of rotationBy steering wheel operation force or wire operation forceA first motion conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion of the linear motion member;
  A first power source arranged to be coaxial with the first rotating shaft and to overlap in a diametrical direction for linearly moving the linear motion member;
  A second axis of rotation parallel to the linear motion member;
  SaidOf the second axis of rotationBy one of the first power source or the second power source different from the first power source and the first power sourceA second motion conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion of the linear motion member;
  A vehicle steering apparatus including:
[0014]
In this device, the turning force of the wheels passes through the first transmission path through the first rotating shaft, the first motion conversion mechanism, and the linear motion member, the first power source, and the linear motion member. It is generated using the second transmission path.
[0015]
Here, in the second transmission path, a mode in which the first power source and the linear motion member are linked with each other via the second rotation shaft and the second motion conversion mechanism, It is possible to adopt a mode in which they are linked with each other via a motion conversion mechanism. In any case, as a result, the first power source causes the linear motion member to linearly move regardless of the route to be used.
[0016]
In the apparatus according to this aspect, the first rotating shaft and the first power source are coaxial with each other and diametrically with respect to each other even though the first and second transmission paths exist. Are arranged to overlap. That is, in order to arrange the first power source, it is not indispensable to set another rotation axis that is not coaxial with the first rotation shaft in the vehicle steering apparatus.
[0017]
Therefore, according to this apparatus, when the first rotating shaft and the first power source are not arranged coaxially with each other, and arranged coaxially with each other, they overlap with each other in the diametrical direction. Compared to the case where the wheels are not arranged, the structure for imparting the steering force to the wheels can be made compact.
[0018]
The “first power source” in this section includes, for example, a motor that is coaxial with the first rotating shaft or a rotating member that is coaxial with the first rotating shaft and is rotated by pressure. It is possible to configure the pressure source as a main component.
[0019]
Furthermore, the apparatus according to this section can employ the above-described steer-by-wire system or the above-described power steering system.
(2) The first power source includes a rotating member that is coaxial with the first rotating shaft and is arranged so as to overlap with the first rotating shaft in the diameter direction, and rotates the rotating member. The vehicle steering device according to (1).
[0020]
According to this apparatus, it becomes easy to arrange the first rotating shaft and the rotating member in the first power source in a compact manner.
(3) The vehicle steering apparatus according to (2), wherein the rotating member is hollow, and the first rotating shaft extends coaxially through the rotating member and extends to the linear motion member.
[0021]
According to this apparatus, it becomes easy to arrange the first rotating shaft and the rotating member in the item (2) in a compact manner.
(4) The vehicle steering apparatus according to (3), wherein the first rotating shaft and the rotating member are supported so as to be relatively rotatable.
[0022]
According to this device, it is possible to cause the wheel turning force transmission path that has passed through the first rotation shaft and the wheel turning force transmission path that has passed through the rotating member to function independently of each other as transmission paths.
(5) The vehicle steering apparatus according to any one of (2) to (4), further including a motion transmission mechanism that transmits a rotational motion of the rotating member to the second rotating shaft.
[0023]
According to this apparatus, the turning force by the first power source is transmitted to the linear motion member via the rotation member, the motion transmission mechanism, the second rotation shaft, and the second motion conversion mechanism.
[0024]
Here, for example, when the transmission efficiency in the direction from the wheel to the first power source, that is, the reverse efficiency is designed to be low with respect to the motion transmission mechanism, the wheel is switched against the road surface input to the wheel. It is not indispensable to actively provide a detent for maintaining the rudder angle.
(6) The motion transmission mechanism includes a hypoid gear configured by meshing a pair of bevel gears that transmit motion between staggered shafts, and one of the pair of bevel gears is coaxial with the rotating member. The vehicle steering device according to (5), wherein the vehicle is rotated integrally, and the other is rotated integrally coaxially with the second rotation shaft.
[0025]
According to this device, it is easy to make the structure for transmitting motion between the two staggered shafts of the rotating member and the second rotating shaft compact.
(7) The vehicle steering apparatus according to any one of (1) to (6), wherein a center line of the first rotation shaft is three-dimensionally intersected with a center line of the linear motion member.
[0026]
  According to this apparatus, it is possible to cross the linear motion member without locally offsetting the first rotation axis.
(8) Furthermore,The second power source isIn order to rotate the second rotating shaft, it is arranged coaxially with the second rotating shaft.Is a thing(1) The steering apparatus for vehicles according to any one of (7).
[0027]
According to this apparatus, the steering force is applied to the wheel by using both the first power source and the second power source according to any one of the items (1) to (7). It becomes possible.
[0028]
  These first and second power sources are redundant for the same purpose so as to ensure that the power source is used to impart a steering force unless both of them fail. It is possible to make it work. That is, the first and second power sources can cooperate with each other to realize a redundant design.
(9) The second power source includes a plurality of rotating units that rotate the second rotating shaft independently of each other.Said second rotating shaftThe vehicle steering apparatus according to item (8), which is included coaxially with the vehicle.
[0029]
According to this apparatus, by configuring the second power source to include a plurality of rotating units, a redundant design can be realized by the second power source alone.
(10) The vehicle includes a steering operation member operated by a driver of the vehicle, and the vehicle steering apparatus further selects at least an operation force of the steering operation member as a rotation force on the first rotation shaft. The vehicle steering device according to any one of (1) to (9), including an operation force transmission device that transmits the operation force.
[0030]
According to this apparatus, the state which steers a wheel with the manual operation force by a driver | operator is ensured. The operating force transmission device in this device is designed so that the manual operating force can be transmitted to the wheels at all times when the vehicle steering device adopts the power steering system described above, whereas the steering-by device described above. -When adopting the wire system, it is designed to transmit the manual operation force to the wheels when the power source should be lost.
(11) The first power source includes a hollow rotating member that is coaxially penetrated by the first rotating shaft, and the rotating member is supported by the first rotating shaft. The vehicle steering system according to any one of (1) to (10), wherein one rotation shaft extends through the linear motion member and is rotatably supported on both sides of the linear motion member. apparatus.
[0031]
According to this apparatus, since the first rotating shaft is rotatably supported on both sides of the intersection of the first rotating shaft and the linear motion member, that is, the point of action of the force, it is compared with the case where it is supported only on one side. In addition, the support rigidity of the first rotating shaft is improved, and it is easy to avoid the center line of the first rotating shaft from being shifted unexpectedly during its operation. Furthermore, it is easy to avoid a decrease in transmission efficiency and abnormal noise caused by such an unscheduled shift.
(12) The vehicle steering apparatus according to any one of (1) to (11), further including an absolute angle sensor that detects an absolute rotation angle of the first rotation shaft.
[0032]
In general, the technique for detecting the absolute rotation angle of a certain rotating shaft is more advanced when the rotating shaft rotates twice or more than when it does not rotate more than one rotation. Therefore, for example, a speed reduction mechanism that reduces the rotational speed of the rotation shaft may be added to the absolute angle sensor. Then, there arises a problem that the structure for detecting the absolute rotation angle is increased in size and a problem that the apparatus cost is increased.
[0033]
On the other hand, in the apparatus according to this section, the first rotation shaft whose absolute rotation angle is to be detected does not go through the series structure of the motion transmission mechanism and the second motion conversion mechanism, It is linked to a linear motion member via a motion conversion mechanism. In other words, the first rotating shaft is generally linked to the linear motion member without going through a structure in which a mechanism having a deceleration function is serialized.
[0034]
Therefore, according to this device, the change amount of the absolute rotation angle of the first rotation shaft corresponding to the change of the turning angle of the wheel by the same amount is the same as that of the motion transmission mechanism and the second rotation shaft. Compared to the case where the linear motion member is linked via a series structure with the motion conversion mechanism, the number of the motions can be reduced.
[0035]
Therefore, according to this apparatus, the structure of the absolute angle sensor that detects the absolute angle of the first rotating shaft can be made compact and the cost can be easily reduced.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, some of more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 1 systematically shows a steering apparatus for a vehicle according to the first embodiment of the present invention in a sectional view. This steering device electrically steers left and right front wheels as steered wheels in a steer-by-wire system in a vehicle having left and right front wheels (not shown) and left and right rear wheels (not shown). .
[0038]
As shown in FIG. 1, this vehicle includes a steering wheel 10 (this is an example of the steering operation member) that is rotated by a driver to steer left and right steered wheels. On the other hand, the steering device is configured to include an operation control unit 20 and a steering control unit 22.
[0039]
As shown in FIG. 1, the operation control unit 20 includes a steering shaft 30 that is coaxially connected to the steering wheel 10. On the other hand, as shown in FIG. 1, the steering control unit 22 is a rack bar (also called a rack shaft) that extends in the left-right direction and is moved in the length direction of the vehicle. This is an example of the linear motion member. ) 32, and the left and right steered wheels are steered by the rack bar 32.
[0040]
In this steering apparatus, as long as it is normal, the steering wheel 10 and the steering control unit 22 are mechanically insulated from each other. Therefore, the operation control unit 20 artificially applies a steering reaction force to the steering wheel 10 in order to reproduce an operation feeling equivalent to that of a conventional manual steering device.
[0041]
Specifically, as shown in FIG. 1, the operation control unit 20 is provided with a steering shaft motor 40. Although not shown, the steering shaft motor 40 is configured to include a rotor and a stator. This configuration is common to the following other motors.
[0042]
On the other hand, in the steering control unit 22, as shown in FIG. 1, a pinion 54 is engaged with a rack 52 formed on the rack bar 32. That is, in this steering apparatus, the rack 52 and the pinion 54 cooperate with each other to form a rack-and-pinion-type motion conversion mechanism 55 (this is an example of the first motion conversion mechanism). It is. A pinion shaft 56 extending from the pinion 54 (this is an example of the first rotating shaft) is three-dimensionally intersected with the rack bar 32 at a right angle.
[0043]
In order to impart linear motion to the rack bar 32, the steering control unit 22 includes first and second rack shaft motors 58 and 59 (hereinafter simply referred to as “motors A and B”) and their rotational motion. Is provided with a ball screw 60 (which is an example of the second motion conversion mechanism) as a motion conversion mechanism for converting the motion to the linear motion of the rack bar 32.
[0044]
The ball screw 60 is generally designed to have a higher reduction ratio (higher reduction effect) than the rack-and-pinion type motion conversion mechanism 55. Therefore, the ball screw 60 is higher than the motion conversion mechanism 55 in terms of reverse efficiency, and therefore effectively used as a detent that prevents rotation of the steered wheels against the road surface input to the steered wheels. Is generally possible.
[0045]
In addition, the reason why the two rack shaft motors 58 and 59 are used for the same rack bar 32 is to increase the redundancy of the electrical drive system of the rack bar 32 and improve the fault tolerance. is there. This type of redundant design is also found elsewhere in this embodiment.
[0046]
The motors A and B are provided with a cylindrical housing 61 common to them. The rack bar 32 is coaxially penetrated through the housing 61, and both end portions of the rack bar 32 are exposed from both end portions of the housing 61. A rack 52 is formed at one of both end portions of the rack bar 32, and a pinion 54 is engaged with the rack 52. A ball screw 60 is also accommodated in the housing 61. The ball screw 60 is configured by screwing a female screw 62 and a male screw 64.
[0047]
The female screw 62 is supported so as to be rotatable and immovable in the axial direction. The female screw 62 functions as a rotor 70 common to the motors A and B. As a result, the female screw 62 is rotated by the motors A and B.
[0048]
A magnet 72 is attached to the outer surface of the rotor 70, and the rotor 70 faces the stators 74 of the motor A and the motor B in the magnet 72. The rotor 70 is supported by the housing 61 through a suitable number of bearings 78 so as to be relatively rotatable.
[0049]
On the other hand, the male screw 64 is supported so as not to rotate but to move in the axial direction. The male screw 64 is linearly displaced in accordance with the rotation of the female screw 62, thereby displacing the rack bar 32 in the length direction thereof. This male screw 64 is also referred to as a rack shaft.
[0050]
In order to detect the rotation angle of the same rotor 70, two rotation angle sensors 82, 82 are provided. Each of the rotation angle sensors 82 and 82 is a resolver, and includes a resolver rotor 84 that rotates together with the rotor 70 and a resolver stator 86 that is fixed to the housing 61.
[0051]
As shown in FIG. 1, the steering control unit 22 further includes a coaxial motor 90 (hereinafter simply referred to as “motor C”) coaxially with the pinion shaft 56. The motor C is provided to apply a rotational force to the rotor 70. The motor C is provided to be redundant with respect to the motors A and B as a power source for rotating the rotor 70. Thereby, the fault tolerance of this steering device is improved.
[0052]
The motor C includes a cylindrical housing 94. The pinion shaft 56 is penetrated coaxially through the housing 94, and both end portions of the pinion shaft 56 are exposed from both end portions of the housing 94.
[0053]
The motor C includes a hollow rotor 100 (which is an example of the rotating member) having a magnet 98 mounted on the outer peripheral side and a stator 102 disposed on the outer peripheral side thereof. In the present embodiment, the rotor 100 has a hollow structure, and the pinion shaft 56 is coaxially penetrated through the rotor 100. The pinion shaft 56 is supported by the rotor 100 via an appropriate number of bearings 104 so as to be relatively rotatable, and the rotor 100 is supported by the housing 94 via an appropriate number of bearings 106. One end portion of the pinion shaft 56 protrudes from one end portion of the housing 94 and passes through the rack bar 32, but is supported via the bearing 104 as described above on one side of the rack bar 32. In addition, the other side is also supported via a bearing 108. That is, the pinion shaft 56 is rotatably supported on both sides of the rack bar 32 via the bearings 104 and 108, respectively.
[0054]
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the pinion shaft 56 and the motor C are arranged coaxially with each other and overlapping each other in the diameter direction thereof. Further, the housing 94 is provided with a rotation angle sensor 112. The rotation angle sensor 112 is also a resolver, and includes a resolver rotor 114 that rotates together with the rotor 100 and a resolver stator 116 that is fixed to the housing 94.
[0055]
As shown in FIG. 1, the steering control unit 22 further includes a motion transmission mechanism 120 for transmitting the rotational motion of the rotor 100 to the rotor 70 having an axis that is different from the axis of the rotor 100. In this embodiment, the motion transmission mechanism 120 is configured as a hypoid gear. The hypoid gear is composed of a pair of bevel gears 122 and 124 that transmit motion between staggered axes. One bevel gear 122 is rotated integrally with the rotor 100, and the other bevel gear 124 is rotated coaxially with the rotor 70.
[0056]
As shown in FIG. 2, the pair of bevel gears 122 and 124 have their axes intersecting with each other. Therefore, in this embodiment, the pinion 54 is meshed with the rack 52 formed on the side surface eccentric from the center line of the rack bar 32 without locally offsetting the rack bar 32.
[0057]
As shown in FIG. 1, the pinion shaft 56 is equipped with an absolute angle sensor 130 that detects the absolute angle thereof.
[0058]
As shown in FIG. 1, the steering device mechanically steers the left and right front wheels by operating the steering wheel 10 when the electrical system of the steering control unit 22 breaks down. Therefore, a backup control unit 140 is provided.
[0059]
As shown in FIG. 1, the backup control unit 140 includes a pulley 142 engaged with the steering shaft 30 and a pulley 144 engaged with the pinion shaft 56. In this embodiment, both pulleys 142 and 144 are coaxially fixed to the corresponding ones of the steering shaft 30 and the pinion shaft 56. A wire 146 is wound around the two pulleys 142 and 144.
[0060]
However, a clutch 150 is provided between the steering shaft 30 and the pinion shaft 56, specifically, in the middle of the wire 146. The clutch 150 always mechanically insulates the two from each other. However, when the steering device is abnormal, the two are mechanically linked to each other.
[0061]
As is clear from the above description, in this embodiment, the two pulleys 142, the pulley 144, the wire 146, and the clutch 150 together constitute the operating force transmission device.
[0062]
As shown in FIG. 1, the operation control unit 20 is provided with an absolute angle sensor 152 that detects a steering angle that is a rotation angle of the steering wheel 10 as an absolute angle.
[0063]
The structure of this steering apparatus has been described above. Next, the operation thereof will be described.
[0064]
When the electrical system of the steering apparatus is normal, the clutch 150 is in a released state, and therefore the operating force of the steering wheel 10 is not transmitted to the pinion shaft 56. Instead, the motor A to C that is not abnormal is driven based on the operating state of the steering wheel 10.
[0065]
When the motors A and B are driven, the rotational motion of the rotor 70 is converted into linear motion by the ball screw 60 and transmitted to the rack bar 32. As a result, the rack bar 32 is linearly displaced, and based on this, the steered wheels are steered.
[0066]
On the other hand, when the motor C is driven, the rotational motion of the rotor 100 is transmitted to the rotor 70 via the motion transmission mechanism 120. Thereafter, similarly to the above case, the rack bar 32 is linearly displaced and the steered wheels are steered.
[0067]
On the other hand, when the electric system of the steering device is abnormal, the clutch 150 is in a connected state, and therefore, the operating force of the steering wheel 10 is transmitted to the pinion shaft 56 through the pulley 142, the wire 146, and the pulley 144. . When the pinion shaft 56 is rotated by the operating force, the rotational motion is converted into a linear motion of the rack bar 32 by a rack-and-pinion motion conversion mechanism 55. Thereafter, the steered wheels are steered based on the linear displacement of the rack bar 32 in the same manner as described above.
[0068]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, the present embodiment differs from the first embodiment only in the relative positional relationship between the pinion shaft 56 and the rack bar 32, the shape of the rack bar 32, and the type of the motion transmission mechanism 120, and the other elements are common. For this reason, common elements will be referred to using the same names or symbols, and detailed description thereof will be omitted, and only different elements will be described in detail.
[0069]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the center line of the pinion shaft 56 and the center line of the rack bar 32 are three-dimensionally crossed with each other, and therefore a hypoid gear is employed as the motion transmission mechanism 120. The local offset of the rack bar 32 is omitted.
[0070]
In contrast, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the center line of the pinion shaft 56 and the center line of the rack bar 32 are orthogonal to each other. Therefore, the motion transmission mechanism 170 is mainly composed of a pair of bevel gears 172 and 174 that transmit motion between these orthogonal axes.
[0071]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the rack bar 32 is locally offset, and a rack 52 is formed at the offset portion 176. As a result, the rack-and-pinion type motion conversion mechanism 55 is realized even though the center line of the rack bar 32 and the center line of the pinion shaft 56 are orthogonal to each other.
[0072]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, the present embodiment is different from the first embodiment only in the steering control method and the driving method of the rack bar 32, and is common to the other elements, so the same name or symbol is used for the common elements. Therefore, the detailed description will be omitted by citing and only different elements will be described in detail.
[0073]
In the first embodiment, as described above, the steer-by-wire method is adopted as the steering control method, but in this embodiment, an electric steering method that is an example of a power steering method is adopted. .
[0074]
Specifically, as shown in FIG. 6, the steering shaft 30 and the pinion shaft 56 are always mechanically linked to each other by a joint 190. Therefore, in the present embodiment, the operation force of the steering wheel 10 is transmitted to the pinion shaft 56 and the rack bar 32 regardless of whether or not the electric system of the steering device is abnormal, and as a result, the wheels are steered by the manual operation force. Be made.
[0075]
Further, in the present embodiment, a torque sensor 192 is provided to detect the steering torque applied to the steering wheel 10 by the driver.
[0076]
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the rotor 70 is rotated not only by the motors A and B but also by the motor C. However, in the present embodiment, the rotor 70 is rotated only by the motor C. It is supposed to be.
[0077]
In the present embodiment, when the electrical system is normal, the motor C is driven to electrically assist the operating force of the steering wheel 10. Specifically, the rotor 100 and the bevel gear 122 are rotated by the motor C, and the rotational motion thereof is transmitted to the bevel-shaped gear 124 and the rotor 70 by the motion transmission mechanism 170, and the rotational motion of the rotor 70 is the ball screw 60. Is converted into a linear motion of the rack bar 32. As a result, the wheels are steered.
[0078]
As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are only examples, and include the aspects described in the section of [Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]. As described above, the present invention can be implemented in other forms in which various modifications and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view systematically showing a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a partial side cross-sectional view showing a motion transmission mechanism 120 in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a front cross-sectional view showing a main part of a vehicle steering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a plan sectional view showing a main part of the vehicle steering system of FIG. 3; FIG.
5 is a side cross-sectional view showing a main part of the vehicle steering device of FIG. 3; FIG.
FIG. 6 is a front sectional view showing a vehicle steering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
32 rack bars
52 racks
54 Pinion
55 Motion conversion mechanism
56 pinion shaft
58 Motor A
59 Motor B
60 Ball screw
70 rotor
90 Coaxial motor
100 rotor
120,170 Motion transmission mechanism
130 Absolute angle sensor
140 Backup control unit
142,144 pulley
146 wire
150 clutch

Claims (9)

車両において動力源を利用して車輪を転舵してその車両を操舵する車両用操舵装置であって、
前記車輪を転舵させるために直線運動させられる直線運動部材と、
その直線運動部材と交差する第1の回転軸と、
その第1の回転軸のステアリングホイールの操作力又はワイヤを経た操作力による回転運動を前記直線運動部材の直線運動に変換する第1の運動変換機構と、
前記直線運動部材を直線運動させるために、前記第1の回転軸と同軸で、かつ、それと直径方向においてオーバラップするように配置された第1の動力源と、
前記直線運動部材に対して平行な第2の回転軸と、
前記第2の回転軸の前記第1の動力源、又は、前記第1の動力源及び該第1の動力源と異なる第2の動力源のいずれか一方による回転運動を前記直線運動部材の直線運動に変換する第2の運動変換機構と、
を含む車両用操舵装置。
A vehicle steering apparatus that steers a wheel by using a power source in a vehicle to steer the vehicle,
A linear motion member that is linearly moved to steer the wheels;
A first axis of rotation intersecting the linear motion member;
A first motion conversion mechanism that converts a rotational motion by an operation force of the steering wheel of the first rotation shaft or an operation force through a wire into a linear motion of the linear motion member;
A first power source arranged to be coaxial with the first rotating shaft and to overlap in a diametrical direction for linearly moving the linear motion member;
A second axis of rotation parallel to the linear motion member;
It said second of said first power source of the rotary shaft, or a straight line of the first power source and the linear motion member rotational movement by one of the first power source is different from the second power source A second motion conversion mechanism that converts motion,
A vehicle steering apparatus including:
前記第1の動力源が、前記第1の回転軸と同軸で、かつ、それと直径方向においてオーバラップするように配置された回転部材を含み、かつ、その回転部材を回転させるものである請求項1に記載の車両用操舵装置。  The first power source includes a rotating member that is coaxial with the first rotating shaft and is arranged to overlap with the first rotating shaft in a diametrical direction, and rotates the rotating member. The vehicle steering device according to claim 1. 前記回転部材が、中空であり、前記第1の回転軸が、その回転部材を同軸に貫通して前記直線運動部材に延びている請求項2に記載の車両用操舵装置。  The vehicle steering apparatus according to claim 2, wherein the rotating member is hollow, and the first rotating shaft extends coaxially through the rotating member and extends to the linear motion member. さらに、前記回転部材の回転運動を前記第2の回転軸に伝達する運動伝達機構を含む請求項2または3に記載の車両用操舵装置。  The vehicle steering apparatus according to claim 2, further comprising a motion transmission mechanism that transmits a rotational motion of the rotating member to the second rotating shaft. 前記第2の動力源は、前記第2の回転軸を回転させるために、その第2の回転軸と同軸に配置されたものである請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用操舵装置。 It said second power source, said to rotate the second rotary shaft, the vehicle steering apparatus according to any one of the second rotary shaft and the claims 1 to 4 in which is arranged coaxially . 前記第2の動力源が、互いに独立して前記第2の回転軸を回転させる複数の回転部を前記第2の回転軸と同軸に含む請求項5に記載の車両用操舵装置。The vehicle steering apparatus according to claim 5, wherein the second power source includes a plurality of rotating portions that rotate the second rotating shaft independently of each other coaxially with the second rotating shaft . 前記車両が、それの運転者によって操作されるステアリング操作部材を含み、当該車両用操舵装置が、さらに、そのステアリング操作部材の操作力を前記第1の回転軸に回転力として少なくとも選択的に伝達する操作力伝達装置を含む請求項1ないし6のいずれかに記載の車両用操舵装置。  The vehicle includes a steering operation member operated by a driver of the vehicle, and the vehicle steering device further transmits at least selectively the operation force of the steering operation member to the first rotation shaft as a rotation force. The vehicle steering device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an operating force transmission device. 前記第1の動力源が、前記第1の回転軸によって同軸に貫通させられる中空の回転部材を含み、かつ、その回転部材が前記第1の回転軸によって支持されており、その第1の回転軸が、前記直線運動部材を通過して延びるとともに、その直線運動部材を隔てた両側において回転可能に支持されている請求項1ないし7のいずれかに記載の車両用操舵装置。  The first power source includes a hollow rotating member that is coaxially penetrated by the first rotating shaft, and the rotating member is supported by the first rotating shaft. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein a shaft extends through the linear motion member and is rotatably supported on both sides of the linear motion member. さらに、前記第1の回転軸の絶対回転角を検出する絶対角センサを含む請求項1ないし8のいずれかに記載の車両用操舵装置。  The vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising an absolute angle sensor that detects an absolute rotation angle of the first rotation shaft.
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