運動変換装置及び車両の操舵装置
【課題】互いに係合する各部材の摩耗を抑制しつつ温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑えることが可能な運動変換装置を提供する。
【解決手段】モータ１６にて軸線Ａｘ回りに回転駆動されるナット１８と、ナット１８と係合するように設けられて回転運動を直線運動に変換するロッド１１とを備えた運動変換装置において、ロッド１１が鉄で構成され、ナット１８は、本体１９と本体１９に一体に設けられてロッド１１と係合する歯部２０とを備え、本体１９はロッド１１と同じ鉄で構成され、歯部２０は銅で構成されている。
【解決手段】モータ１６にて軸線Ａｘ回りに回転駆動されるナット１８と、ナット１８と係合するように設けられて回転運動を直線運動に変換するロッド１１とを備えた運動変換装置において、ロッド１１が鉄で構成され、ナット１８は、本体１９と本体１９に一体に設けられてロッド１１と係合する歯部２０とを備え、本体１９はロッド１１と同じ鉄で構成され、歯部２０は銅で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材及びその回転部材と係合する運動変換部材を備え、回転部材の回転運動を運動変換部材で直線運動に変換する運動変換装置、及びその運動変換装置を備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプボディがセラミック等の熱膨張率が小さい材料で構成され、内部に設けられる歯車が鉄系材料等のポンプボディよりも熱膨張率が大きい材料で構成されている歯車ポンプ装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２２３４８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１７７４号公報
【特許文献３】特開平７−３１４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車輪を操舵する操舵装置として、車両の左右方向に伸びるロッド部材に歯部を設け、その歯部と噛み合うギアを回転させてロッド部材を左右方向に直線運動させることにより車輪を操舵するものが知られている。また、このような操舵装置において、ギア及びロッド部材の摩耗を抑制すべく例えばギアを銅系材料で、ロッド部材を鉄系材料でそれぞれ構成したものが知られている。周知のように銅系材料と鉄系材料とでは熱膨張率が異なるので、この操舵装置では温度変化に伴う変形量（以下、熱変形量と称することがある。）がギアとロッド部材とで異なる。このような場合、高温時や低温時等にこれらの間のギャップが大きく変化してガタが大きくなったり噛み合いがきつくなったりするおそれがある。例えば、低温時にギャップが小さくなって噛み合いがきつくなるおそれがある。また、このように噛み合いがきつくなると、ギアを回転させるために必要な力が大きくなる。一方、高温時にはギャップが大きくなってガタが大きくなるおそれがある。これらの課題は操舵装置に限らず、互いに係合する一対の部材にて回転運動を直線運動に変換する運動変換装置において生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、互いに係合する各部材の摩耗を抑制しつつ温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑えることが可能な運動変換装置、及び車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の運動変換装置は、駆動手段にて軸線回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材と係合するように設けられて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換する運動変換部材と、を備えた運動変換装置において、前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの一方の部材は、本体と、前記本体に一体に設けられて前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの他方の部材と係合する係合部と、を備え、前記本体は、熱膨張率が前記他方の部材を構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成され、前記係合部は、前記本体を構成する材料及び前記他方の部材を構成する材料のそれぞれと異なる材料で構成されている（請求項１）。
【０００７】
本発明の運動変換装置によれば、一方の部材の本体を構成する材料及び他方の部材を構成する材料のそれぞれの熱膨張率が所定範囲内にあるので、熱膨張率がこの所定範囲の外にある材料で係合部を構成したとしても、一方の部材の熱変形量と他方の部材の熱変形量との差を小さくすることができる。そのため、温度変化が回転部材と運動変換部材との間のギャップに与える影響を抑えることができる。また、本発明の運動変換装置によれば、他方の部材を構成する材料とは異なる材料で係合部を構成したので、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。
【０００８】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記運動変換部材は、前記軸線の方向に直線運動するように設けられていてもよい（請求項２）。この場合、運動変換部材と回転部材とを平行に配置することができる。
【０００９】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記回転部材は、前記運動変換部材の外周に設けられ、前記回転部材を前記運動変換部材に押し付けるように前記回転部材の径方向外側に配置され、温度が高くなるほど前記回転部材を前記運動変換部材に押し付ける押し付け力が大きくなるように伸びる高膨張部材をさらに備えていてもよい（請求項３）。この場合、例えば温度が高くなって回転部材が外側に膨張したとしても高膨張部材によって回転部材を運動変換部材に十分に押し付けることができるので、回転部材と運動変換部材とが離間することを防止できる。そのため、回転部材の回転運動を運動変換部材に適切に伝達することができる。一方、温度が低いときは押し付け力が小さくなるので、回転部材が運動変換部材に無駄に押し付けられることを防止できる。これにより、低温時に回転部材を回転させるために必要なトルクを小さくすることができる。
【００１０】
本発明の運動変換装置の一形態においては、前記本体の表面のうち前記係合部が設けられる部分には凹凸が設けられ、前記係合部は、その一部が前記凹凸と噛み合うように前記本体に設けられていてもよい（請求項４）。このように係合部の一部を本体に噛み合わせることにより、本体と係合部の間の結合力を高めることができる。
【００１１】
本発明の運動変換装置の一形態においては、前記他方の部材及び前記本体が、それぞれ鉄系材料で構成され、前記係合部が、銅系材料で構成されていてもよい（請求項５）。この場合、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制できる。
【００１２】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記回転部材は、内周面に歯が設けられた円筒状のナット部材であり、前記運動変換部材は、前記回転部材内を貫通するように配置され、外周面に前記ナットの歯と噛み合う歯が設けられた棒状のロッド部材であってもよい（請求項６）。このようにナット部材及びロッド部材を設けることにより、ナット部材の回転運動をロッド部材にて容易に直線運動に変換することができる。
【００１３】
本発明の車両の操舵装置は、上述した運動変換装置を備え、前記運動変換部材の直線運動にて車輪を操舵する（請求項７）。
【００１４】
本発明の操舵装置によれば、上述した運動変換装置を備えているので、温度変化が回転部材と運動変換部材との間のギャップに与える影響を抑えることができる。また、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。
【００１５】
本発明の車両の操舵装置の一形態において、前記車両には、車輪として前輪及び後輪が設けられ、前記操舵装置は、前記後輪を操舵してもよい（請求項８）。本発明の操舵装置は、駆動手段にて回転部材を回転駆動するので、後輪の操舵に適している。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明の運動変換装置によれば、一方の部材の本体を構成する材料及び他方の部材を構成する材料のそれぞれの熱膨張率が所定範囲内にあるので、回転部材の熱変形量と運動変換部材の熱変形量との差を小さくできる。そのため、温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑制することができる。また、係合部は、他方の部材を構成する材料とは異なる材料で構成されているので、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。また、本発明の操舵装置においても同様に温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑制できる。また、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一形態に係る操舵装置が組み込まれた車両の要部を示す図。
【図２】図１の範囲Ａを拡大して示す図。
【図３】操舵装置に設けられているスペーサの高温時及び低温時における形状を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一形態に係る操舵装置が組み込まれた車両の要部を示している。車両１は、不図示の前輪及び後輪２、２を備えている。また、車両１には、後輪２、２を操舵するための操舵装置１０が設けられている。この図では、操舵装置１０の一部を断面図で示している。
【００１９】
操舵装置１０は、ロッド部材としてのロッド１１と、ロッド１１を駆動するための駆動機構１２とを備えている。ロッド１１は、鉄で構成されている。ロッド１１は、車両１の左右方向（図１の左右方向）に向かって延びるように設けられている。また、ロッド１１は車両１の左右方向、すなわち軸線Ａｘ方向に移動可能なようにケーシング１３に支持されている。ロッド１１の両端には、ジョイント１４及びナックルアーム１５を介して後輪２がそれぞれ取り付けられている。なお、ジョイント１４及びナックルアーム１５は、公知のものと同じであるため詳細な説明は省略する。ロッド１１の外周面の一部には、ギア歯１１ａ（図２参照）が設けられている。
【００２０】
駆動機構１２は、駆動手段としてのモータ１６、プラネタリギア１７、及びナット部材としてのナット１８を備えている。この図に示したように駆動機構１２は、ケーシング１３の内部に設けられている。モータ１６は、ステータ１６ａ及びモータシャフト１６ｂを備えている。ステータ１６ａは、ケーシング１３に回転不能に固定されている。モータシャフト１６ｂは、円筒状に構成されている。また、モータシャフト１６ｂは、その内部を貫通するロッド１１によって軸線Ａｘ回りに回転可能に支持されている。ステータ１６ａには、ケーブル１６ｃを介して電気が供給される。プラネタリギア１７は、外歯歯車であるサンギアＳと、サンギアＳに噛み合うピニオンギアＰとを備えている。サンギアＳは、モータシャフト１６ｂの一端に形成されている。ピニオンギアＰは、自転可能、かつサンギアＳの周囲を公転可能なようにナット１８に保持されている。そのため、ナット１８が、プラネタリギアのキャリアとして機能する。
【００２１】
図２は、図１の範囲Ａを拡大して示している。この図に示したようにナット１８は、本体１９と、係合部としての歯部２０とを備えている。そのため、ナット１８が本発明の一方の部材に相当し、ロッド１１が本発明の他方の部材に相当する。本体１９は、ロッド１１と同様に鉄で構成されている。歯部２０は、銅で構成されている。本体１９の内周面には複数の凹凸１９ａが設けられている。複数の凹凸１９ａは、波目又は鉤形状に設けられる。歯部２０は、その外周面が本体１９の凹凸１９ａに噛み合うようにして本体１９に設けられている。このようなナット１８は、例えばまず本体１９の内周面に複数の凹凸１９ａを加工し、その後本体１９の内周面に対して銅を遠心鋳造で鋳込むことにより製造すればよい。このように製造することにより、歯部２０を本体１９に一体に設けることができる。
【００２２】
ナット１８は、円筒状に構成され、その内周面にはギア歯１８ａが設けられている。ナット１８は、このギア歯１８ａがロッド１１のギア歯１１ａと噛み合うようにロッド１１の外周に設けられている。この図に示したようにナット１８の外周には軸受２１が設けられている。そして、ナット１８は、軸線Ａｘ回りに回転可能なように軸受２１を介してケーシング１３に支持されている。また、ナット１８は、車両１の左右方向（軸線Ａｘ方向）には移動不可能なようにケーシング１３に支持されている。
【００２３】
ケーシング１３には、ナット１８をロッド１１に押し付けるためのボルト２２が設けられている。ボルト２２は、高膨張部材としてのスペーサ２３及びガイド２４を介して軸受２１を図１の下側に押すように設けられている。このようにボルト２２を設けることにより、軸受２１を介してナット１８をロッド１１に押し付けることができる。スペーサ２３には、ケーシング１３との間の隙間を埋めるためのＯリング２５が設けられている。スペーサ２３は、銅で構成されている。そのため、スペーサ２３は図３に矢印Ｅで示したように高温時に大きくなり、低温時に小さくなる。
【００２４】
図１及び図２を参照してこの操舵装置１０による後輪２の操舵方法について説明する。この操舵装置１０では、モータ１６のモータシャフト１６ｂが回転駆動されるとその回転運動が図２に矢印Ｒ１で示したようにプラネタリギア１７を介してナット１８に伝達され、ナット１８が軸線Ａｘ回りに回転する（図２矢印Ｒ２参照）。上述したようにナット１８のギア歯１８ａはロッド１１のギア歯１１ａと噛み合っており、かつナット１８は車両１の左右方向に移動不能に支持されている。そのため、ナット１８が回転するとロッド１１が図２に矢印Ｆで示したように軸線Ａｘ方向に直線駆動される。そして、このようにロッド１１が軸線Ａｘ方向、すなわち図１の左右方向に直線駆動されることにより、後輪２、２をキングピン軸Ｋ回りに回転させることができる。
【００２５】
このようにナット１８及びロッド１１にて回転運動を直線運動に変換することにより、ナット１８が本発明の回転部材として機能し、ロッド１１が本発明の運動変換部材として機能する。また、これらナット１８及びロッド１１が本発明の運動変換装置に相当する。
【００２６】
この操舵装置１０では、ナット１８の本体１９及びロッド１１がそれぞれ鉄で構成されているので、例えばナット１８の全体を銅で構成した場合と比較してナット１８の熱変形量とロッド１１の熱変形量との差を小さくすることができる。そのため、温度変化がこれらの間のギャップに与える影響を抑えることができる。言い換えると、操舵装置１０の温度が変化してもこれらの間のギャップを適切な状態に維持することができる。これにより、低温時にこれらのギア歯１１ａ、１８ａの噛み合いがきつくなったり、高温時にギア歯１１ａ、１８ａの噛み合いのガタが大きくなったりすることを十分に抑制できる。一方、ナット１８の歯部２０は銅で構成されているので、ロッド１１及び歯部２０の摩耗をそれぞれ抑制することができる。
【００２７】
また、この操舵装置１０では、高温時に銅製のスペーサ２３が伸びるので、ナット１８が熱変形によって径方向外側に膨張してもナット１８をロッド１１に適切に押し付けることができる。これにより、ロッド１１のガタを小さくすることができるので、走行時に車両１がふらつくことを十分に抑制できる。また、このスペーサ２３は低温時には縮むため、ナット１８がロッド１１に無駄に押し付けられることを防止できる。そのため、低温時にナット１８を回転駆動させるために必要なトルクを低減できる。これによりモータ１６の最大トルクを低減できるので、モータ１６の大型化を抑制できる。そして、このように銅製のスペーサ２３を設けることにより、温度に応じて自動でギャップの調整を行うことができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の操舵装置は、車両の後輪の操舵に限定されず、車両の前輪を操舵するために使用してもよい。本発明の操舵装置において、ナットの本体とロッドとは同じ材料で構成されていなくてもよい。例えば、本体は、熱膨張率がロッドを構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成してもよい。なお、所定範囲は、ナットとロッドの熱変形量がほぼ同じになるように設定すればよい。一方の部材に設ける歯部は、銅製に限定されない。銅合金等の銅系材料を適宜に使用してよい。また、この部材が噛み合わされる部材の材料に応じてそれぞれの部材の摩耗を抑制することが可能な種々の材料を使用してよい。また、他方の部材の材料及び本体の材料も鉄に限定されない。鋼や鋳鉄等の鉄系材料を適宜に使用すればよい。
【００２９】
上述した形態では、ナットに銅製の歯部を設けたが、ロッドに銅製の歯部を設け、ナットを鉄のみで構成してもよい。
【００３０】
本発明の運動変換装置は、車両の操舵装置以外に適用してもよい。例えば、工作機械など回転運動を直線運動に変換する機構が設けられる種々の装置に適用してよい。本発明における運動変換部材は、回転部材と係合してその回転部材の回転運動を直線運動に変換するものであればよい。より詳しくは、回転部材から与えられた正逆の回転運動を正負の直線運動に変換可能なものであればよい。上述した形態では、運動変換部材として歯部が設けられたロッドを示したが、これはボルトやナットのように締結を目的としているわけではなくナットの回転運動を直線運動に変換することを目的に設けられている。そのため、本発明の運動変換装置は、ナットの回転運動をロッドで直線運動に変換するものに限定されない。例えば、ピニオンの回転運動をラックで直線運動に変換する運動変換装置でもよい。この場合、ピニオンが本発明の回転部材に相当し、ラックが本発明の運動変換部材に相当する。
【符号の説明】
【００３１】
１ 車両
２ 後輪（車輪）
１０ 操舵装置
１１ ロッド（ロッド部材、運動変換部材、他方の部材）
１６ モータ（駆動手段）
１８ ナット（ナット部材、回転部材、一方の部材）
１９ 本体
１９ａ 凹凸
２０ 歯部（係合部）
２３ スペーサ（高膨張部材）
Ａｘ 軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材及びその回転部材と係合する運動変換部材を備え、回転部材の回転運動を運動変換部材で直線運動に変換する運動変換装置、及びその運動変換装置を備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプボディがセラミック等の熱膨張率が小さい材料で構成され、内部に設けられる歯車が鉄系材料等のポンプボディよりも熱膨張率が大きい材料で構成されている歯車ポンプ装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２２３４８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１７７４号公報
【特許文献３】特開平７−３１４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車輪を操舵する操舵装置として、車両の左右方向に伸びるロッド部材に歯部を設け、その歯部と噛み合うギアを回転させてロッド部材を左右方向に直線運動させることにより車輪を操舵するものが知られている。また、このような操舵装置において、ギア及びロッド部材の摩耗を抑制すべく例えばギアを銅系材料で、ロッド部材を鉄系材料でそれぞれ構成したものが知られている。周知のように銅系材料と鉄系材料とでは熱膨張率が異なるので、この操舵装置では温度変化に伴う変形量（以下、熱変形量と称することがある。）がギアとロッド部材とで異なる。このような場合、高温時や低温時等にこれらの間のギャップが大きく変化してガタが大きくなったり噛み合いがきつくなったりするおそれがある。例えば、低温時にギャップが小さくなって噛み合いがきつくなるおそれがある。また、このように噛み合いがきつくなると、ギアを回転させるために必要な力が大きくなる。一方、高温時にはギャップが大きくなってガタが大きくなるおそれがある。これらの課題は操舵装置に限らず、互いに係合する一対の部材にて回転運動を直線運動に変換する運動変換装置において生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、互いに係合する各部材の摩耗を抑制しつつ温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑えることが可能な運動変換装置、及び車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の運動変換装置は、駆動手段にて軸線回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材と係合するように設けられて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換する運動変換部材と、を備えた運動変換装置において、前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの一方の部材は、本体と、前記本体に一体に設けられて前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの他方の部材と係合する係合部と、を備え、前記本体は、熱膨張率が前記他方の部材を構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成され、前記係合部は、前記本体を構成する材料及び前記他方の部材を構成する材料のそれぞれと異なる材料で構成されている（請求項１）。
【０００７】
本発明の運動変換装置によれば、一方の部材の本体を構成する材料及び他方の部材を構成する材料のそれぞれの熱膨張率が所定範囲内にあるので、熱膨張率がこの所定範囲の外にある材料で係合部を構成したとしても、一方の部材の熱変形量と他方の部材の熱変形量との差を小さくすることができる。そのため、温度変化が回転部材と運動変換部材との間のギャップに与える影響を抑えることができる。また、本発明の運動変換装置によれば、他方の部材を構成する材料とは異なる材料で係合部を構成したので、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。
【０００８】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記運動変換部材は、前記軸線の方向に直線運動するように設けられていてもよい（請求項２）。この場合、運動変換部材と回転部材とを平行に配置することができる。
【０００９】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記回転部材は、前記運動変換部材の外周に設けられ、前記回転部材を前記運動変換部材に押し付けるように前記回転部材の径方向外側に配置され、温度が高くなるほど前記回転部材を前記運動変換部材に押し付ける押し付け力が大きくなるように伸びる高膨張部材をさらに備えていてもよい（請求項３）。この場合、例えば温度が高くなって回転部材が外側に膨張したとしても高膨張部材によって回転部材を運動変換部材に十分に押し付けることができるので、回転部材と運動変換部材とが離間することを防止できる。そのため、回転部材の回転運動を運動変換部材に適切に伝達することができる。一方、温度が低いときは押し付け力が小さくなるので、回転部材が運動変換部材に無駄に押し付けられることを防止できる。これにより、低温時に回転部材を回転させるために必要なトルクを小さくすることができる。
【００１０】
本発明の運動変換装置の一形態においては、前記本体の表面のうち前記係合部が設けられる部分には凹凸が設けられ、前記係合部は、その一部が前記凹凸と噛み合うように前記本体に設けられていてもよい（請求項４）。このように係合部の一部を本体に噛み合わせることにより、本体と係合部の間の結合力を高めることができる。
【００１１】
本発明の運動変換装置の一形態においては、前記他方の部材及び前記本体が、それぞれ鉄系材料で構成され、前記係合部が、銅系材料で構成されていてもよい（請求項５）。この場合、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制できる。
【００１２】
本発明の運動変換装置の一形態において、前記回転部材は、内周面に歯が設けられた円筒状のナット部材であり、前記運動変換部材は、前記回転部材内を貫通するように配置され、外周面に前記ナットの歯と噛み合う歯が設けられた棒状のロッド部材であってもよい（請求項６）。このようにナット部材及びロッド部材を設けることにより、ナット部材の回転運動をロッド部材にて容易に直線運動に変換することができる。
【００１３】
本発明の車両の操舵装置は、上述した運動変換装置を備え、前記運動変換部材の直線運動にて車輪を操舵する（請求項７）。
【００１４】
本発明の操舵装置によれば、上述した運動変換装置を備えているので、温度変化が回転部材と運動変換部材との間のギャップに与える影響を抑えることができる。また、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。
【００１５】
本発明の車両の操舵装置の一形態において、前記車両には、車輪として前輪及び後輪が設けられ、前記操舵装置は、前記後輪を操舵してもよい（請求項８）。本発明の操舵装置は、駆動手段にて回転部材を回転駆動するので、後輪の操舵に適している。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明の運動変換装置によれば、一方の部材の本体を構成する材料及び他方の部材を構成する材料のそれぞれの熱膨張率が所定範囲内にあるので、回転部材の熱変形量と運動変換部材の熱変形量との差を小さくできる。そのため、温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑制することができる。また、係合部は、他方の部材を構成する材料とは異なる材料で構成されているので、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制することができる。また、本発明の操舵装置においても同様に温度変化が部材間のギャップに与える影響を抑制できる。また、係合部及び他方の部材のそれぞれの摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一形態に係る操舵装置が組み込まれた車両の要部を示す図。
【図２】図１の範囲Ａを拡大して示す図。
【図３】操舵装置に設けられているスペーサの高温時及び低温時における形状を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一形態に係る操舵装置が組み込まれた車両の要部を示している。車両１は、不図示の前輪及び後輪２、２を備えている。また、車両１には、後輪２、２を操舵するための操舵装置１０が設けられている。この図では、操舵装置１０の一部を断面図で示している。
【００１９】
操舵装置１０は、ロッド部材としてのロッド１１と、ロッド１１を駆動するための駆動機構１２とを備えている。ロッド１１は、鉄で構成されている。ロッド１１は、車両１の左右方向（図１の左右方向）に向かって延びるように設けられている。また、ロッド１１は車両１の左右方向、すなわち軸線Ａｘ方向に移動可能なようにケーシング１３に支持されている。ロッド１１の両端には、ジョイント１４及びナックルアーム１５を介して後輪２がそれぞれ取り付けられている。なお、ジョイント１４及びナックルアーム１５は、公知のものと同じであるため詳細な説明は省略する。ロッド１１の外周面の一部には、ギア歯１１ａ（図２参照）が設けられている。
【００２０】
駆動機構１２は、駆動手段としてのモータ１６、プラネタリギア１７、及びナット部材としてのナット１８を備えている。この図に示したように駆動機構１２は、ケーシング１３の内部に設けられている。モータ１６は、ステータ１６ａ及びモータシャフト１６ｂを備えている。ステータ１６ａは、ケーシング１３に回転不能に固定されている。モータシャフト１６ｂは、円筒状に構成されている。また、モータシャフト１６ｂは、その内部を貫通するロッド１１によって軸線Ａｘ回りに回転可能に支持されている。ステータ１６ａには、ケーブル１６ｃを介して電気が供給される。プラネタリギア１７は、外歯歯車であるサンギアＳと、サンギアＳに噛み合うピニオンギアＰとを備えている。サンギアＳは、モータシャフト１６ｂの一端に形成されている。ピニオンギアＰは、自転可能、かつサンギアＳの周囲を公転可能なようにナット１８に保持されている。そのため、ナット１８が、プラネタリギアのキャリアとして機能する。
【００２１】
図２は、図１の範囲Ａを拡大して示している。この図に示したようにナット１８は、本体１９と、係合部としての歯部２０とを備えている。そのため、ナット１８が本発明の一方の部材に相当し、ロッド１１が本発明の他方の部材に相当する。本体１９は、ロッド１１と同様に鉄で構成されている。歯部２０は、銅で構成されている。本体１９の内周面には複数の凹凸１９ａが設けられている。複数の凹凸１９ａは、波目又は鉤形状に設けられる。歯部２０は、その外周面が本体１９の凹凸１９ａに噛み合うようにして本体１９に設けられている。このようなナット１８は、例えばまず本体１９の内周面に複数の凹凸１９ａを加工し、その後本体１９の内周面に対して銅を遠心鋳造で鋳込むことにより製造すればよい。このように製造することにより、歯部２０を本体１９に一体に設けることができる。
【００２２】
ナット１８は、円筒状に構成され、その内周面にはギア歯１８ａが設けられている。ナット１８は、このギア歯１８ａがロッド１１のギア歯１１ａと噛み合うようにロッド１１の外周に設けられている。この図に示したようにナット１８の外周には軸受２１が設けられている。そして、ナット１８は、軸線Ａｘ回りに回転可能なように軸受２１を介してケーシング１３に支持されている。また、ナット１８は、車両１の左右方向（軸線Ａｘ方向）には移動不可能なようにケーシング１３に支持されている。
【００２３】
ケーシング１３には、ナット１８をロッド１１に押し付けるためのボルト２２が設けられている。ボルト２２は、高膨張部材としてのスペーサ２３及びガイド２４を介して軸受２１を図１の下側に押すように設けられている。このようにボルト２２を設けることにより、軸受２１を介してナット１８をロッド１１に押し付けることができる。スペーサ２３には、ケーシング１３との間の隙間を埋めるためのＯリング２５が設けられている。スペーサ２３は、銅で構成されている。そのため、スペーサ２３は図３に矢印Ｅで示したように高温時に大きくなり、低温時に小さくなる。
【００２４】
図１及び図２を参照してこの操舵装置１０による後輪２の操舵方法について説明する。この操舵装置１０では、モータ１６のモータシャフト１６ｂが回転駆動されるとその回転運動が図２に矢印Ｒ１で示したようにプラネタリギア１７を介してナット１８に伝達され、ナット１８が軸線Ａｘ回りに回転する（図２矢印Ｒ２参照）。上述したようにナット１８のギア歯１８ａはロッド１１のギア歯１１ａと噛み合っており、かつナット１８は車両１の左右方向に移動不能に支持されている。そのため、ナット１８が回転するとロッド１１が図２に矢印Ｆで示したように軸線Ａｘ方向に直線駆動される。そして、このようにロッド１１が軸線Ａｘ方向、すなわち図１の左右方向に直線駆動されることにより、後輪２、２をキングピン軸Ｋ回りに回転させることができる。
【００２５】
このようにナット１８及びロッド１１にて回転運動を直線運動に変換することにより、ナット１８が本発明の回転部材として機能し、ロッド１１が本発明の運動変換部材として機能する。また、これらナット１８及びロッド１１が本発明の運動変換装置に相当する。
【００２６】
この操舵装置１０では、ナット１８の本体１９及びロッド１１がそれぞれ鉄で構成されているので、例えばナット１８の全体を銅で構成した場合と比較してナット１８の熱変形量とロッド１１の熱変形量との差を小さくすることができる。そのため、温度変化がこれらの間のギャップに与える影響を抑えることができる。言い換えると、操舵装置１０の温度が変化してもこれらの間のギャップを適切な状態に維持することができる。これにより、低温時にこれらのギア歯１１ａ、１８ａの噛み合いがきつくなったり、高温時にギア歯１１ａ、１８ａの噛み合いのガタが大きくなったりすることを十分に抑制できる。一方、ナット１８の歯部２０は銅で構成されているので、ロッド１１及び歯部２０の摩耗をそれぞれ抑制することができる。
【００２７】
また、この操舵装置１０では、高温時に銅製のスペーサ２３が伸びるので、ナット１８が熱変形によって径方向外側に膨張してもナット１８をロッド１１に適切に押し付けることができる。これにより、ロッド１１のガタを小さくすることができるので、走行時に車両１がふらつくことを十分に抑制できる。また、このスペーサ２３は低温時には縮むため、ナット１８がロッド１１に無駄に押し付けられることを防止できる。そのため、低温時にナット１８を回転駆動させるために必要なトルクを低減できる。これによりモータ１６の最大トルクを低減できるので、モータ１６の大型化を抑制できる。そして、このように銅製のスペーサ２３を設けることにより、温度に応じて自動でギャップの調整を行うことができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の操舵装置は、車両の後輪の操舵に限定されず、車両の前輪を操舵するために使用してもよい。本発明の操舵装置において、ナットの本体とロッドとは同じ材料で構成されていなくてもよい。例えば、本体は、熱膨張率がロッドを構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成してもよい。なお、所定範囲は、ナットとロッドの熱変形量がほぼ同じになるように設定すればよい。一方の部材に設ける歯部は、銅製に限定されない。銅合金等の銅系材料を適宜に使用してよい。また、この部材が噛み合わされる部材の材料に応じてそれぞれの部材の摩耗を抑制することが可能な種々の材料を使用してよい。また、他方の部材の材料及び本体の材料も鉄に限定されない。鋼や鋳鉄等の鉄系材料を適宜に使用すればよい。
【００２９】
上述した形態では、ナットに銅製の歯部を設けたが、ロッドに銅製の歯部を設け、ナットを鉄のみで構成してもよい。
【００３０】
本発明の運動変換装置は、車両の操舵装置以外に適用してもよい。例えば、工作機械など回転運動を直線運動に変換する機構が設けられる種々の装置に適用してよい。本発明における運動変換部材は、回転部材と係合してその回転部材の回転運動を直線運動に変換するものであればよい。より詳しくは、回転部材から与えられた正逆の回転運動を正負の直線運動に変換可能なものであればよい。上述した形態では、運動変換部材として歯部が設けられたロッドを示したが、これはボルトやナットのように締結を目的としているわけではなくナットの回転運動を直線運動に変換することを目的に設けられている。そのため、本発明の運動変換装置は、ナットの回転運動をロッドで直線運動に変換するものに限定されない。例えば、ピニオンの回転運動をラックで直線運動に変換する運動変換装置でもよい。この場合、ピニオンが本発明の回転部材に相当し、ラックが本発明の運動変換部材に相当する。
【符号の説明】
【００３１】
１ 車両
２ 後輪（車輪）
１０ 操舵装置
１１ ロッド（ロッド部材、運動変換部材、他方の部材）
１６ モータ（駆動手段）
１８ ナット（ナット部材、回転部材、一方の部材）
１９ 本体
１９ａ 凹凸
２０ 歯部（係合部）
２３ スペーサ（高膨張部材）
Ａｘ 軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段にて軸線回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材と係合するように設けられて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換する運動変換部材と、を備えた運動変換装置において、
前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの一方の部材は、本体と、前記本体に一体に設けられて前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの他方の部材と係合する係合部と、を備え、
前記本体は、熱膨張率が前記他方の部材を構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成され、
前記係合部は、前記本体を構成する材料及び前記他方の部材を構成する材料のそれぞれと異なる材料で構成されている運動変換装置。
【請求項２】
前記運動変換部材は、前記軸線の方向に直線運動するように設けられている請求項１に記載の運動変換装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記運動変換部材の外周に設けられ、
前記回転部材を前記運動変換部材に押し付けるように前記回転部材の径方向外側に配置され、温度が高くなるほど前記回転部材を前記運動変換部材に押し付ける押し付け力が大きくなるように伸びる高膨張部材をさらに備えている請求項１又は２に記載の運動変換装置。
【請求項４】
前記本体の表面のうち前記係合部が設けられる部分には凹凸が設けられ、
前記係合部は、その一部が前記凹凸と噛み合うように前記本体に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項５】
前記他方の部材及び前記本体が、それぞれ鉄系材料で構成され、
前記係合部が、銅系材料で構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項６】
前記回転部材は、内周面に歯が設けられた円筒状のナット部材であり、
前記運動変換部材は、前記回転部材内を貫通するように配置され、外周面に前記ナットの歯と噛み合う歯が設けられた棒状のロッド部材である請求項１〜５のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の運動変換装置を備え、
前記運動変換部材の直線運動にて車輪を操舵する車両の操舵装置。
【請求項８】
前記車両には、車輪として前輪及び後輪が設けられ、
前記操舵装置は、前記後輪を操舵する請求項７に記載の車両の操舵装置。
【請求項１】
駆動手段にて軸線回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材と係合するように設けられて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換する運動変換部材と、を備えた運動変換装置において、
前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの一方の部材は、本体と、前記本体に一体に設けられて前記回転部材及び前記運動変換部材のうちの他方の部材と係合する係合部と、を備え、
前記本体は、熱膨張率が前記他方の部材を構成する材料の熱膨張率を含む所定範囲内にある材料で構成され、
前記係合部は、前記本体を構成する材料及び前記他方の部材を構成する材料のそれぞれと異なる材料で構成されている運動変換装置。
【請求項２】
前記運動変換部材は、前記軸線の方向に直線運動するように設けられている請求項１に記載の運動変換装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記運動変換部材の外周に設けられ、
前記回転部材を前記運動変換部材に押し付けるように前記回転部材の径方向外側に配置され、温度が高くなるほど前記回転部材を前記運動変換部材に押し付ける押し付け力が大きくなるように伸びる高膨張部材をさらに備えている請求項１又は２に記載の運動変換装置。
【請求項４】
前記本体の表面のうち前記係合部が設けられる部分には凹凸が設けられ、
前記係合部は、その一部が前記凹凸と噛み合うように前記本体に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項５】
前記他方の部材及び前記本体が、それぞれ鉄系材料で構成され、
前記係合部が、銅系材料で構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項６】
前記回転部材は、内周面に歯が設けられた円筒状のナット部材であり、
前記運動変換部材は、前記回転部材内を貫通するように配置され、外周面に前記ナットの歯と噛み合う歯が設けられた棒状のロッド部材である請求項１〜５のいずれか一項に記載の運動変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の運動変換装置を備え、
前記運動変換部材の直線運動にて車輪を操舵する車両の操舵装置。
【請求項８】
前記車両には、車輪として前輪及び後輪が設けられ、
前記操舵装置は、前記後輪を操舵する請求項７に記載の車両の操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２８１４１７（Ｐ２０１０−２８１４１７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６５４６（Ｐ２００９−１３６５４６）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]