JP2001151125A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料強度を低く設定でき小型軽量化を図り、
材質の選択範囲も広く静粛性に富んだものなどを使用で
きる応答性に優れた電動パワーステアリング装置を供す
る。 【解決手段】 ステアリング側に連結された操舵ピニオ
ンと噛み合うラック軸の摺動により操舵輪を転舵させる
とともにステアリング側の操舵トルクに応じて制御され
る電動機出力をウオーム減速機構を介して前記操舵ピニ
オンと離間して前記ラック軸と噛み合う補助ピニオンに
伝達し操舵を補助する電動パワーステアリング装置にお
いて、前記ウオーム減速機構は、複数のモータ35，36の
出力軸にそれぞれ連結された各ウオーム24，25が前記補
助ピニオン20側に一体に連結されたウオームホイール23
に同時に噛み合う構造である電動パワーステアリング装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両における人力
による操舵をモータが補助する電動パワーステアリング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリング側に連結された操舵ピニオ
ンと噛み合うラック軸の摺動により操舵輪を転舵させる
とともに電動機の出力を該ラック軸に伝達し操舵を補助
する電動パワーステアリング装置において、電動機の出
力を該ラック軸に噛み合う補助ピニオンを介して伝達す
る例は知られており、そのうち特開平８−２８２５０８
号公報に記載されたものには、電動機と補助ピニオンと
の間にウオーム減速機構を介在させたものがある。

【０００３】すなわちモータの駆動軸に嵌着されたウオ
ームにウオームホイールが噛み合い、ウオームホイール
の回転軸に嵌着されたピニオンがラック軸に噛み合う構
造であり、モータの出力がウオームとウオームホイール
の噛み合いにより減速されてピニオンに伝達され、ピニ
オンの回転がラック軸を摺動させ、別に操舵ピニオンよ
りラック軸に伝達される人力による操舵を補助してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるにウオーム減速
機構の噛み合うウオームはモータの駆動軸に嵌着された
ウオーム１個である。したがって噛み合い部の応力は１
ヶ所に集中し、ウオーム及びウオームホイールに高い材
料強度が要求され、大型化して重量も増し材質も限定さ
れる。

【０００５】なおステアリングシャフトに操舵補助用の
２つのモータの駆動力がウオーム減速機構を介して伝達
される例（特開平６−３４４９２７号公報）があるが、
ステアリングシャフトに補助力が作用するので、実際に
転舵輪に作用して転舵されるまでにピニオンラック機構
等の伝達部材が介在し応答性が悪い。またステアリング
シャフトの軸方向にモータ軸心が直交し突出するため配
置空間が限定され、実車搭載性が悪い。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑みなされたもので、
その目的とする処は、材料強度を低く設定でき小型軽量
化を図り、材質の選択範囲も広く静粛性に富んだものな
どを使用できる応答性に優れた電動パワーステアリング
装置を供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本請求項１記載の発明は、ステアリン
グ側に連結された操舵ピニオンと噛み合うラック軸の摺
動により操舵輪を転舵させるとともにステアリング側の
操舵トルクに応じて制御される電動機出力をウオーム減
速機構を介して前記操舵ピニオンと離間して前記ラック
軸と噛み合う補助ピニオンに伝達し操舵を補助する電動
パワーステアリング装置において、前記ウオーム減速機
構は、複数のモータの出力軸にそれぞれ連結された各ウ
オームが前記補助ピニオン側に一体に連結されたウオー
ムホイールに同時に噛み合う構造である電動パワーステ
アリング装置とした。

【０００８】複数のモータの出力軸にそれぞれ連結され
たウオームが、１個のウオームホイールに複数の噛合い
部で同時に噛み合う構造であるので、１つの噛合い部の
応力を低下させることができ、耐久性を向上できる。

【０００９】同じ材料強度であればウオーム減速機構を
小型軽量化することができる。材料強度を低く設定でき
るので、比較的低強度であるが静粛性に優れた樹脂ギヤ
や焼結ギヤ等を採用でき材質の選択範囲が広い。

【００１０】１個当たりのモータ負荷を低く設定できる
ので、小型モータを複数採用して応答性を向上すること
ができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
動パワーステアリング装置において、前記複数のモータ
のうち少なくとも２つのモータは、その長尺方向が前記
ラック軸と平行又は略平行になる姿勢で配置されたこと
を特徴とする。

【００１２】モータは、ラック軸に沿って平行又は略平
行に配置されるので、モータの突出を最小にして電動パ
ワーステアリング装置１の占有スペースを小さく抑え、
実車配置自由度を向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図３に基づき説明する。本実施の形態
の電動パワーステアリング装置１の概略全体を示す後面
図を図１に、その要部拡大図を図２に示し、図２におけ
るIII−III線で切断した断面図を図３に示す。

【００１４】電動パワーステアリング装置１は、車両の
左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略
円筒状のラックハウジング２を有しており、そのラック
ハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に
収容されている（図３参照）。

【００１５】ラックハウジング２の両端開口から突出し
たラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタ
イロッド４，４が連結され、ジョイント部を覆うブーツ
５，５からタイロッド４，４が側方に突出しており、ラ
ック軸３の移動によりタイロッド４，４が動かされ、さ
らに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。

【００１６】ラックハウジング２の右端部にステアリン
グギヤボックス２ａが設けられている。ステアリングギ
ヤボックス２ａには、ステアリングホイールが一体的に
取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連
結される入力軸６が軸受を介して回動自在に軸支されて
おり、入力軸６はステアリングギヤボックス２ａ内でト
ーションバーを介して相対的なねじり可能に出力軸と連
結されている。

【００１７】この出力軸の下端に形成された操舵ピニオ
ンがラック軸３のラック歯と噛合している。したがって
ステアリングホイールの回動操作により入力軸６に伝達
された操舵力は、トーションバーを介して出力軸を回動
して操舵ピニオンとラック歯の噛合によりラック軸３を
左右軸方向に摺動させる。

【００１８】ラックハウジング２の左端部には、図３を
参照してギヤハウジング10が形成されており、ギヤハウ
ジング10は、ラックハウジング２に前後方向に直交する
ようにピニオン円筒部10ａが形成されるとともに上下方
向に直行するようにラックガイド円筒部10ｂが形成され
ている。

【００１９】ピニオン円筒部10ａの内部にラック軸３に
噛合して補助ピニオン20が収容され、ラックガイド円筒
部10ｂに摺動自在にラックガイド11が嵌挿され、ラック
ガイド円筒部10ｂの開口に螺着されロックナット13で固
定されたラックガイドスクリュー12との間に介装された
ラックガイドスプリング14によりラックガイド11が付勢
されて補助ピニオン20に噛合するラック軸３の背後を押
圧している。

【００２０】ピニオン円筒部10ａに収容される補助ピニ
オン20は、前端（図３において左端）がピニオン円筒部
10ａの一方の開口部にベアリング15を介して軸支され、
その前方を栓部材16により閉塞されており、補助ピニオ
ン20の後端はピニオン円筒部10ａの後方の開口部から突
出している。

【００２１】ピニオン円筒部10ａの補助ピニオン20が突
出する後側には、径方向に延出して矩形に展開した側壁
10ｃが形成されており、対向した矩形の側壁21ａとその
４辺の周壁からなる扁平な矩形箱状のウオームギヤケー
ス21が側壁10ｃに取り付けられてギヤボックスが形成さ
れている。

【００２２】ピニオン円筒部10ａから突出した補助ピニ
オン20の後端部は、ウオームギヤケース21の側壁21ａの
中央の凹部に嵌入されたベアリング22により回転自在に
軸支され、補助ピニオン20の突出部にはウオームギヤケ
ース21内でウオームホイール23が一体に嵌着されてい
る。

【００２３】すなわち補助ピニオン20は、前端をベアリ
ング15を介してギヤハウジング10に後端をベアリング22
を介してウオームギヤケース21に回転自在に軸支され、
一体に回転するウオームホイール23をウオームギヤケー
ス21内に有している。

【００２４】ウオームギヤケース21の４辺の周壁のう
ち、上辺と下辺は半円筒状をなし、各辺の半円筒状周壁
21ｂ，21ｃの内部にウオーム24，25がベアリング27，28
を介して回転自在に軸支され、各ウオーム24，25はウオ
ームホイール23に同時に噛み合ってウオーム減速機構19
がウオームギヤケース21内に構成されている。

【００２５】ウオームギヤケース21の上辺の円筒状周壁
21ｂと下辺の円筒状周壁21ｃの各右端は大きく開口しモ
ータ取付部21ｄ，21ｅを形成しており、同モータ取付部
21ｄ，21ｅにそれぞれモータ35，36が左右方向に指向し
て上下対称に取り付けられている。

【００２６】モータ35の左方へ突出した駆動軸35ａが上
辺のウオーム24の回転軸に同軸に連結され、モータ36の
左方へ突出した駆動軸36ａが下辺のウオーム25の回転軸
に同軸に連結されている。

【００２７】モータ35，36の駆動により上下辺のウオー
ム24，25が同時に逆回転すると、各ウオーム24，25と同
時に噛み合った１個のウオームホイール23を回転させ
る。ウオームホイール23の回転は、補助ピニオン20を一
体に回動し、補助ピニオン20が噛み合うラック軸３を左
右軸方向に摺動するように作用する。

【００２８】モータ35，36は、前記トーションバーによ
り検出したステアリングホイールの操舵トルクに応じて
制御され、人力による操舵力が操舵ピニオンを介してラ
ック軸３に伝達される一方で、その操舵トルクに応じて
制御されるモータ35，36による駆動力がウオーム減速機
構19，補助ピニオン20を介して同じラック軸３に作用
し、人力を補助して転舵が行われる。ラック軸３には左
右の補助ピニオン20と操舵ピニオンにより左右バランス
良く力が作用する。

【００２９】２個のモータ35，36の駆動力は、ウオーム
減速機構19を介して減速されて伝達されるが、このウオ
ーム減速機構19は２個のウオーム24，25が１個のウオー
ムホイール23に２箇所で同時に噛み合う構造であるの
で、１つの噛合い部の応力を低下させることができ、ウ
オーム減速機構19の耐久性を向上させることができる。

【００３０】同じ材料強度であればウオームホイール23
の径を小さくし、ウオーム24，25も小さく設計してウオ
ーム減速機構19を小型軽量化することができる。材料強
度を低く設定できるので、比較的低強度であるが静粛性
に優れた樹脂ギヤや焼結ギヤ等をウオーム及びウオーム
ホイールに採用でき材質の選択範囲が広い。

【００３１】２個のモータ35，36を用いているので、応
答性の向上を図れるとともに、１個当たりのモータ負荷
を低く設定でき、低トルクの小型モータを採用すること
ができる。しかもモータ35，36の駆動力は補助ピニオン
20を介してラック軸３に作用するので、益々応答性が良
い。

【００３２】モータ35，36は、ラックハウジング２の近
傍で、ラックハウジング２に沿って平行に配置されるの
で、電動パワーステアリング装置１の占有スペースを小
さく抑え、実車配置自由度を向上させることができる。

【００３３】ウオームホイール23の回転中心に対して対
称位置に配置されたウオーム24，25の噛合いによるウオ
ームホイール23に作用する互いの回転中心方向の力は相
殺される。したがってウオームホイール23の回転軸心の
ズレは防止でき、ウオームホイール23と一体の補助ピニ
オン20が噛み合うラック軸３の歯との適正バックラッシ
ュを容易に維持でき、安定した回転により作動性を向上
させることができる。

【００３４】以上の実施の形態では、ウオーム減速機構
19のウオームギヤケース21に２個のモータ35，36が同じ
方向を向いて上下に線対称に設けられているが、次の図
４及び図５に示す実施の形態の電動パワーステアリング
装置50のウオーム減速機構54は２個のモータ51，52がウ
オームギヤケース53に互いに逆方向を向いて上下に点対
称に配置されたものである。

【００３５】すなわち本ウオーム減速機構54の上辺のウ
オーム55を回転するモータ51が、前記上側のモータ35を
左右逆向きにしたものであり、その他は前記実施の形態
と同じであり、同じ部材は同じ符号を用いる。

【００３６】上下のモータ51，52は、ウオームホイール
23の回転中心軸を中心に上下に点対称に配置され、モー
タ51，52はラックハウジング２の近傍でラックハウジン
グ２に沿って長尺な回転軸方向を平行に指向させている
ので、電動パワーステアリング装置50の占有スペースを
小さく抑え、実車配置自由度を向上させることができ
る。

【００３７】ウオームホイール23の回転中心に対して対
称位置に配置されたウオーム55，56の噛合いによるウオ
ームホイール23に作用する互いの回転中心方向の力は相
殺され、ウオームホイール23の回転軸心のズレは防止で
き、ウオームホイール23と一体の補助ピニオン20が噛み
合うラック軸３の歯との適正バックラッシュを容易に維
持でき、安定した回転により作動性を向上させることが
できる。この場合、モータ51，52の各単体の回転方向は
同方向に設定できるので、モータの共用化が容易であ
る。

【００３８】その他前記実施の形態と同様の効果を得る
ことができる。なおモータの長尺方向をラックハウジン
グ（ラック軸）に平行に配置したが、多少角度をなして
も略平行ならば、電動パワーステアリング装置の占有ス
ペースを小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電動パワーステア
リング装置の概略全体を示す後面図である。

【図２】同要部拡大図である。

【図３】図２におけるIII−III線で切断した断面図であ
る。

【図４】別の実施の形態に係る電動パワーステアリング
装置の概略全体を示す後面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線で切断した断面図であ
る。

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジン
グ、３…ラック軸、４…タイロッド、５…ブーツ、６…
入力軸、10…ギヤハウジング、11…ラックガイド、12…
ラックガイドスクリュー、13…ロックナット、14…ラッ
クガイドスプリング、15…ベアリング、16…栓部材、19
…ウオーム減速機構、20…補助ピニオン、21…ウオーム
ギヤケース、22…ベアリング、23…ウオームホイール、
24，25…ウオーム、27，28…ベアリング、35，36…モー
タ、50…電動パワーステアリング装置、51，52…モー
タ、53…ウオームギヤケース、55，56…ウオーム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング側に連結された操舵ピニオ
   ンと噛み合うラック軸の摺動により操舵輪を転舵させる
   とともにステアリング側の操舵トルクに応じて制御され
   る電動機出力をウオーム減速機構を介して前記操舵ピニ
   オンと離間して前記ラック軸と噛み合う補助ピニオンに
   伝達し操舵を補助する電動パワーステアリング装置にお
   いて、 前記ウオーム減速機構は、複数のモータの出力軸にそれ
   ぞれ連結された各ウオームが前記補助ピニオン側に一体
   に連結されたウオームホイールに同時に噛み合う構造で
   あることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記複数のモータのうち少なくとも２つ
   のモータは、その長尺方向が前記ラック軸と平行又は略
   平行になる姿勢で配置されたことを特徴とする請求項１
   記載の電動パワーステアリング装置。