JP2000016313A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車を用いた減速機構にはバックラッシュが
存在するので、歯のすきま部より打音が発生し車輌の乗
員に不快感を与えるという問題があった。 【解決手段】 舵輪からの回転を伝達する入力軸と、該
入力軸と同心に一体構成された出力軸と、該入力軸及び
該出力軸が挿入された回転自在のロータを有する電動モ
ータと、該電動モータの回転を減速するために該ロータ
に接する複数の中間ローラと前記中間ローラを包囲し、
該出力軸に固定されたアウターリングを備える減速機構
から成り、該ロータは、該出力軸に対して偏心してお
り、前記中間ローラ各々の外周面は該ロータの外周面及
び該アウターリングの内周面に接し、又は前記中間ロー
ラの少なくとも一つはウエッジローラであるピニオン・
アシスト式電動パワーステアリング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌用の操舵力を補助
する電動パワーステアリング装置に関し、特に、ピニオ
ン・アシスト式電動パワーステアリング装置において、
電動モータの出力を出力軸（ピニオン軸）に伝達する減
速機構の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】舵輪に加えられたトルクを検出し、この
トルクに応じて電動モータから補助力を得るピニオン・
アシスト式電動パワーステアリング装置において、電動
モータを入力軸及び出力軸と同心で配置したものが特開
平９−１３２１５３で開示されている。

【０００３】図４に示されるように、従来のピニオン・
アシスト式電動パワーステアリング装置では、不図示の
舵輪は入力軸５１の上端に連結され、入力軸５１と一体
回転する。この入力軸５１は中空軸で構成され、この中
空軸内を貫通するトーションバー５３の一端が入力軸５
１とピンにより一体結合されている。一方、トーション
バー５３の他端には、出力軸５２が連結されている。ト
ーションバー５３を介して相対回転可能に入力軸５１に
連結された出力軸５２は、入力軸５１および出力軸５２
と同心に配置された駆動モータにより駆動される。

【０００４】ハウジング７０内に、操舵力を補助するた
めの駆動力源となる電動モータ６１、減速機構６５、ト
ルクセンサ６２等を具備し、電動モータ６１は入力軸５
１及び出力軸５２と同心で配置されている。

【０００５】舵輪に加えられたトルクはトルクセンサ６
２で検出され、その検出されたトルクに応じて電動モー
タ６１を回転させる。電動モータ６１の回転は減速機構
６５により減速され、操舵力の補助として出力軸５２に
伝達され、運転者が舵輪を操作するために要する力はそ
の補助動力分だけ少なくてすむ。この従来例では、減速
機構として遊星歯車によるものが採用されている。一般
にこの種の減速機構では、歯車が円滑に作動するように
歯の接触部に寸法的すきまを設けてある。

【０００６】また、ウォームとウォームホイールとの組
み合わせを減速機構に用いたものが知られているが、遊
星歯車機構と同様に、ウォームとウォームホイールの回
転が円滑となるように歯の接触部に寸法的すきまを設け
てある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとく従来の歯
車を用いた減速機構においては、バックラッシュが存在
するので、車輌走行時において、主に路面の凹凸で生じ
るタイヤからの振動により、又は舵輪の操作を左右に繰
り返すことにより、歯のすきま部より打音等の異音が発
生し車輌の乗員に不快感を与えるという問題があった。
しかし、バックラッシュを小さくするためには、歯車寸
法の精度を上げるという必要性が生じ、製造コストが上
昇してしまうという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は歯車を利用した減速機構
に内在する前述の問題点を解消し、ピニオン・アシスト
式電動パワーステアリング装置の用途を拡大することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のピニオン・アシスト式電動パワーステアリ
ング装置は、舵輪からの回転トルクを伝達する入力軸
と、該入力軸と同心にトーションバーを介して相対回転
可能に該入力軸に連結された出力軸と、該入力軸及び該
出力軸が挿入された回転自在のロータを有する電動モー
タと、該電動モータの回転を減速するために該ロータに
接する複数の中間ローラと前記中間ローラを包囲し、該
出力軸に固定されたアウターリングを備える減速機構
と、から成り、該ロータは、該出力軸に対して偏心して
おり、前記中間ローラ各々の外周面は該ロータの外周面
及び該アウターリングの内周面に接していることを特徴
とする。

【００１０】より、具体的には、該減速機構の前記中間
ローラの少なくとも一つはウエッジローラであることを
特徴とする請求項１に記載のピニオン・アシスト式電動
パワーステアリング装置である。

【００１１】

【発明の実施の態様】本発明による電動パワーステアリ
ング装置において、減速機構にウェッジローラ式減速機
を用い、動力伝達用のロータ内に入力軸及び出力軸が配
置され、動力伝達経路のローラ及びロータ等の摺擦面に
すきまが無いので打音等の異音が発生せず、運転者を含
む乗員に不快感を与えない。

【００１２】更に、ロータが出力軸に対して偏心したウ
エッジローラ式減速機構では出力トルクの伝達効率が向
上する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符
号で示してある。

【００１４】図１は、本発明の実施例のピニオン・アシ
スト式電動パワーステアリング装置４０の全体外観図で
ある。図において、不図示の舵輪は入力軸１にユニバー
サルジョイント（不図示）等を介して連結され、入力軸
１は、上部ケース２５内の底部方向へとラック軸１４に
対し斜めに延在する。水平に延在するハウジング１１は
中空の円筒状であり、ラック軸１４がハウジング１１内
にその長手方向に摺動可能に延在している。ハウジング
１１は不図示のブラケット等により不図示の車体に固定
されている。

【００１５】入力軸１と同軸の出力軸２（図２参照）は
上部ケース２５及び下部ケース２６内に収納されてい
る。出力軸２の端部に設けられたピニオン軸１７（図２
参照）がラック軸１４と噛合することにより、出力軸２
の回転運動がラック軸１４の直線運動に変換される。

【００１６】ハウジング１１を貫通するラック軸１４の
両端は、それぞれタイロッド１８と他のタイロッド（不
図示）を介して不図示の車輪の転舵機構に取り付けられ
ており、ラック軸１４が軸方向に移動することにより車
輪の転舵が行われる。

【００１７】図２は、図１に示すピニオン・アシスト式
電動パワーステアリング装置４０の線II−IIに沿った断
面図である。入力軸１は上部ケース２５に軸受２１を介
して軸承され、出力軸２は下部ケース２６内に軸受２
２、２３を介して軸承されている。上部ケース２５内の
下方には操舵力を補助するための駆動源が内設されてい
る。

【００１８】本実施例では、駆動源として電動モータの
一種であるブラシレスモータ１６を使用している。ブラ
シレスモータ１６は、軸受３４、３５により回転可能に
支承されているほぼ円筒形のロータ１６ａと、ブラシレ
スモータ１６の上端に配置されているロータ１６ａの回
転を検知するための制御マグネット１６ｄ及びホール素
子１６ｅと、さらに、ロータ１６ａの外周面に嵌合して
いるマグネット１６ｃと、半径方向でマグネット１６ｃ
に対向するように配置されているモータコイル１６ｂと
を備えている。ここで、ロータ１６ａは出力軸２の外径
より大きい内径を有し、出力軸２を囲むように並置さ
れ、軸心は互いにδだけ偏心している。

【００１９】下部ケース２６内には、上部ウエッジロー
ラハウジング２７と下部ウエッジローラハウジング２８
が不図示のボルト等により接合された状態で嵌合してい
る。上部ウエッジローラハウジング２７と下部ウエッジ
ローラハウジング２８が画成する空間には、減速機構１
５が内設されており、ロータ１６ａの回転を減速する。

【００２０】減速機構１５の一構成要素であるほぼ円筒
形のアウタリング２９の下部開口は、軸受２２近傍で出
力軸２に圧入され固定され、アウタリング２９と出力軸
２とは同心一体に回転する。

【００２１】更に、下部ケース２６の下部であるハウジ
ング１１内部において、出力軸２の先端部であり、ピニ
オン歯１７ａが形成されたピニオン軸１７に、ピニオン
歯１７ａを介して操向機能を有するラック軸１４が噛合
している。尚、スプリング７により押圧されるプレッシ
ャーパッド５によりピニオン軸１７は所定の押圧力でラ
ック軸１４との噛合方向に押圧され、所望の噛合状態を
維持している。

【００２２】次に、減速機構１５について図３を参照し
つつ詳述する。図３は、図２のピニオン・アシスト式電
動パワーステアリング装置４０の線III−IIIに沿った半
径方向の断面図である。但し、下部ケース２６は割愛さ
れている。従って、円周方向の最も外側に図示されてい
る円筒形のものは、アウターリング２９である。

【００２３】ブラシレスモータ１６の回転力を伝達する
ロータ１６ａは、出力軸２とδだけ偏心し軸承されてい
る。ロータ１６ａの内径は出力軸２の外径より大きい。
一方、アウターリング２９の上部円筒部２９ａの内周面
が、ロータ１６ａの外周面を囲んでいる。この構成によ
り、アウターリング２９の内周面及びロータ１６ａの外
周面が環状空間を画成する。環状空間には、ロータ１６
ａの軸方向と平行に配置された３本の枢軸４１ａ、４２
ａ、４３ａと、各枢軸により回転自在に支持される３個
の中間ローラ４１、４２、４３とを備える。

【００２４】ロータ１６ａの外周面には中間ローラ４１
ａの外周面が摺擦している。さらに、中間ローラ４１の
ロータ１６ａとの当接面に対向する部分にはアウターリ
ング２９の内周面が摺擦する。このロータ１６ａ、中間
ローラ４１、４２、４３、アウターリング２９との構成
によりブラシレスモータ１６の回転が出力軸２に伝達さ
れる。

【００２５】なお、中間ローラ４１はアイドルローラで
あり、その枢軸４１ａは、環状空間の広い部分で中間ロ
ーラ４１の外周面がロータ１６ａの外周面及びアウター
リング２９の内周面に摺擦するように、枢軸４１ａが下
部ウエッジローラハウジング２８の所定位置に固定され
ている。従って、中間ローラ４１がローラの円周方向あ
るいは半径方向に変位することはない。

【００２６】一方、残りの中間ローラ４２、４３は、ウ
エッジローラであり、回転可能に各々枢軸４２ａ、４３
ａに軸支されている。枢軸４２ａ、４３ａ、は各々アー
ム４２ｂ、４３ｂの一端に固定され、アーム他端はコイ
ルばね４２ｃ、４３ｃ等の弾性部材に当接している。

【００２７】上部ウエッジハウジング２７には、出力軸
２の軸方向に沿って突出部５１、５２を有し、下部ウエ
ッジハウジング２８と一体結合されることにより、おの
おの中間ローラ４２、４３を収容する３つの室を環状空
間に画成する。各突出部５１、５２は、アウターリング
２９の内周面に面し、その内周面の曲率とほぼ等しい外
周面、その外周面と対向し、ロータ１６ａの外周面の曲
率とほぼ等しい内周面、及び対向する中間ローラの外周
面の曲率にほぼ等しい側面５１ａ、５１ｂ、５２ａとを
有する。

【００２８】中間ローラ４２、４３の間に延在する上部
ウエッジハウジング２７の突出部５２に、コイルばねを
収容するシリンダ孔が設けられている。シリンダ孔は、
出力軸２、ロータ１６ａ、枢軸４１ａの中心を通る線に
対して互いに対称に設けられている。中間ローラ４２、
４３は、各々コイルばね４２ｃ、４３ｃの伸縮する方
向、即ち、アーム４２ｂ、４３ｂの軸線方向（図３の矢
印方向）に移動可能となる。

【００２９】また、側面５１ａは中間ローラ４１の外周
面に対向し、側面５１ｂ、５２ａは中間ローラ４２、４
３の外周面に対向している。

【００３０】前述したように、ロータ１６ａとアウター
リング２９は偏心している。ロータ１６ａと中間ローラ
４１の摺擦部において円周方向（回転方向）への力が発
生し、その摺擦部において所定の接圧が得られない場合
が発生する。そこで、ウエッジローラである中間ローラ
４２、４３各々の外周面がロータ１６ａの外周面に摺接
し、ロータ１６ａおよびアウターリング２９との当接を
保持するような構成とした。

【００３１】即ち、中間ローラ４２、４３の外周面がア
ウターリング２９の内周面及びロータ１６ａの外周面に
摺擦するように中間ローラ４２、４３の枢軸４２ａ、４
３ａが環状空間に配置されている。本実施例において
は、枢軸４２ａと４３ａは、出力軸２の中心、ロータ１
６ａの中心、及び中間ローラの枢軸４１ａの中心を結ぶ
線に対してほぼ等距離に配置される。また、中間ローラ
４２、４３は中間ローラ４１より小さい外径を有する。

【００３２】上述した構成である減速機構１５におい
て、ロータ１６ａの出力は、中間ローラ４１、４２、４
３を介してアウターリング２９に伝達され、更に、出力
軸２へと伝達される。この伝達経路を介すると、ロータ
１６ａの外径とアウターリング２９の内径が異なるた
め、ブラシレスモータ１６の出力はロータ１６ａの外径
とアウタリング２９の内径の比に応じて減速される。ま
た、従来のように歯車同士の噛合がないので打音等の異
音を発生することがない。

【００３３】本実施例では、ロータ１６ａ、中間ローラ
４１、４２、４３、アウターリング２９は、トルク伝達
のため所定の接圧で接する必要があるが、中間ローラ４
１は環状空間の狭い部分の方向へ移動する傾向があるた
め、中間ローラ４１、４２、４３、ロータ１６ａ、アウ
ターリング２９との間の接圧が大きくなり、必要な接圧
が得られる。

【００３４】また、従来の遊星ローラを用いた減速機構
１５においては、ロータとローラ間の接圧は、あらかじ
め最大伝達トルクに耐えうる接圧を設定し、組み立て時
等にこれをセットした以後は一定となる。従って、最大
トルクに満たない低トルクを伝達する状況においては接
圧は必要以上となり、中間ローラ等の転動体の転がり抵
抗が増大し、伝達効率が低下する恐れがある。

【００３５】しかしながら、本実施例の中間ローラ４
２、４３をウエッジローラとするウェッジローラ式減速
機構では、伝達される駆動トルクに応じて接圧が変化
し、ローラ及びロータ間に必要な接圧が得られる。尚、
この接圧は力学的関係により駆動トルクに比例する。従
って、低負荷時におけるローラの接圧は小さくなり、ト
ルク伝達効率を高く維持することができる。

【００３６】上述したように、アウタリング２９、アイ
ドルローラ４１、及びウエッジローラ４２、４３からな
る減速機構１５は、ブラシレスモータ１６の回転を減速
するウェッジローラ式減速機構を構成し、入力軸及び出
力軸と同軸的に配置されている。尚、アイドルローラ及
びウエッジローラの数は各々１個と２個に限られるもの
ではなく、必要なローラ間の接圧と伝達効率を得られる
限り個数は任意に選択可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によるピニオン・アシスト式電動
パワーステアリング装置は、減速機構としてロータが出
力軸に対して偏心したウエッジローラ式減速機構を採用
したことにより、回転力の伝達効率が向上する。さら
に、歯車を用いるタイプの減速装置に不可避のバックラ
ッシュを原因とする打音等の異音の発生を防止できるた
め、舵輪操舵感が悪くなるといった問題を取り除くこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるピニオン・アシスト式電
動パワーステアリング装置の全体外観図である。

【図２】図１の要部の線II−IIに沿った断面図である。

【図３】図２の要部の線III−IIIに沿った断面図であ
る。

【図４】従来のピニオン・アシスト式電動パワーステア
リング装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ トーションバー １１ ハウジング １４ ラック軸 １５ 減速機構 １６ ブラシレスモータ １７ ピニオン軸 １８ タイロッド ２５ 上部ハウジング ２６ 下部ハウジング ２９ アウターリング ４０ ピニオン・アシスト式電動パワー
ステアリング装置 ４１、４２、４３ 中間ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピニオン・アシスト式電動パワーステア
   リング装置において、 舵輪からの回転トルクを伝達する入力軸と、 該入力軸と同心にトーションバーを介して相対回転可能
   に該入力軸に連結された出力軸と、 該入力軸及び該出力軸が挿入された回転自在のロータを
   有する電動モータと、 該電動モータの回転を減速するために該ロータに接する
   複数の中間ローラと前記中間ローラを包囲し、該出力軸
   に固定されたアウターリングを備える減速機構と、から
   成り、 該ロータは、該出力軸に対して偏心しており、前記中間
   ローラ各々の外周面は該ロータの外周面及び該アウター
   リングの内周面に接していることを特徴とするピニオン
   ・アシスト式電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のピニオン・アシスト式
   電動パワーステアリング装置において、該減速機構の前
   記中間ローラの少なくとも一つはウエッジローラである
   ことを特徴とするピニオン・アシスト式電動パワーステ
   アリング装置。