JP2003054431A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2003054431A
JP2003054431A JP2001249046A JP2001249046A JP2003054431A JP 2003054431 A JP2003054431 A JP 2003054431A JP 2001249046 A JP2001249046 A JP 2001249046A JP 2001249046 A JP2001249046 A JP 2001249046A JP 2003054431 A JP2003054431 A JP 2003054431A
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JP
Japan
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hourglass
steering
electric motor
torque
worm wheel
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JP2001249046A
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Yasuo Shimizu
康夫 清水
Katsuji Watanabe
勝治 渡辺
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/22Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears

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  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助操舵トルクとして寄与し得る駆動トルク
を電動モータが発生しない領域での操舵フィーリングの
悪化を招かずに済むように改良された電動パワーステア
リング装置を提供する。 【解決手段】 鼓形ウォームホイール(24)と鼓形ウ
ォーム(26)とからなる減速機(10)と、電動モー
タ(9)とを有する電動パワーステアリング装置(1
2)を、鼓形ウォームホイールのピッチ円直径(d)
が、鼓形ウォームのピッチ円直径(D)よりも小さいこ
とを特徴とするものとする。これにより、鼓形ウォーム
ホイールから鼓形ウォームへの伝達トルクが小さい領域
では、鼓形ウォームに対する鼓形ウォームホイールの噛
合歯数が1〜2枚と少なくなる。そのために噛合剛性が
低くなって噛合部が弾性変形し易くなるので、その分、
電動モータが逆駆動され難くなり、電動モータの回転抵
抗が運転者の操舵力に加わらなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーステアリン
グ装置に関し、特にウォーム減速機と電動モータとを用
いた車両用のパワーステアリング装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ウォーム減速機と電動モータとを用いた
車両用パワーステアリング装置が、特開平9−1321
54号公報に開示されている。この従来の電動パワース
テアリング装置の基本動作は、ステアリングホイールに
作用する運転者の操舵トルクをトルクセンサが感知し、
この値がある範囲を超えて大きくなると、制御装置が出
力するPWM駆動信号などによって電動モータが駆動さ
れ、その駆動トルクがウォーム減速機の減速比で倍力さ
れてステアリングシャフトに補助操舵力として作用し、
これをもって運転者の操舵トルクが軽減されるようにな
っている。
【0003】このウォーム減速機は、ステアリングホイ
ールの戻り動作を良好にすると共に、制御装置が万一故
障した際にも操舵が可能なように、ステアリングシャフ
ト側から電動モータの回転子を逆駆動できるようなリー
ド角に設定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ステアリング
ホイールを操舵した際のトルクセンサが感知する操舵ト
ルクが比較的大きい場合は、制御装置がそのトルクに対
応した比較的大きな駆動信号を出力し、ステアリングシ
ャフトに補助操舵トルクを加えてステアリングホイール
の操舵力を軽減する。しかしトルクセンサが感知する操
舵トルクが比較的小さい場合は、制御装置が出力する駆
動信号も相対的に小さくなるので、補助操舵トルクとし
て寄与し得る駆動力を電動モータが発生せず、むしろス
テアリングシャフトの回転はウォーム減速機を介して電
動モータの回転子を増速回転することになり、電動モー
タの回転子のフリクショントルク、粘性トルク、及び慣
性トルクが回転抵抗として運転者の操舵トルクに加わる
ことになる。
【0005】そのため、特に直進走行からの車線変更な
どの際には、電動モータの回転子部分の角速度や角加速
度の影響が加味されるため、操縦性の低下や操舵の円滑
性の低下が引き起こされることがあった。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、電
動モータの駆動トルクが小さい領域での操縦性の低下や
操舵の円滑性の低下、即ち操舵フィーリングの悪化を招
かずに済むように改良された電動パワーステアリング装
置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、鼓形ウォームホイール(2
4)と鼓形ウォーム(26)とからなる減速機(10)
と、電動モータ(9)とを有する電動パワーステアリン
グ装置(12)であって、前記鼓形ウォームホイールの
ピッチ円直径(d)が、前記鼓形ウォームのピッチ円直
径(D)よりも小さいことを特徴とする電動パワーステ
アリング装置を提供することとした。特に、前記鼓形ウ
ォームホイールの歯厚(b)が前記鼓形ウォームの歯厚
(B)より大きいことを特徴とするものとすると良い。
【0008】このようにすれば、鼓形ウォームホイール
から鼓形ウォームへの伝達トルクが小さい領域では、鼓
形ウォームに対する鼓形ウォームホイールの完全噛合歯
数が1〜2枚と少なくなる。そのために噛合剛性が低く
なって噛合部が弾性変形し易くなるので、その分、電動
モータの回転子が逆駆動され難くなり、電動モータの回
転抵抗が運転者の操舵力に加わらなくなる。
【0009】また、鼓形ウォームと鼓形ウォームホイー
ルの歯厚の設定によって噛合部の剛性を更に低下させる
ことにより、上記の作用をより一層助長することができ
る。
【0010】そして伝達トルクの増大に応じて噛合歯数
が順次増え、最終的には全ての歯が完全に噛み合うの
で、通常操舵時には全く支障を生ぜずに済む。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明による電動パワーステアリ
ング装置が適用された車両用操舵装置を示している。こ
の操舵装置1は、ステアリングホイール2に連結される
ステアリングシャフト3と、タイロッド4を介してタイ
ヤ5に連結されるラック軸6と、ステアリングホイール
2の回転変位をラック軸6の軸方向変位に変換するラッ
ク&ピニオン機構7と、ステアリングシャフト3に加わ
る操舵トルクを検出する磁歪式のトルクセンサ8と、ス
テアリングシャフト3に補助操舵力を加えるための電動
モータ9と、電動モータ9の回転トルクを倍力するウォ
ーム減速機10と、少なくともトルクセンサ8の出力に
基づいて電動モータ9の駆動力を制御する制御装置11
とからなり、運転者の操舵トルクをトルクセンサ8で検
出し、この検出値に応じて所定の操舵特性が得られるよ
うに、電動モータ9への入力電流を制御装置11がPW
M制御するようになっている。
【0013】電動パワーステアリング装置12は、図2
及び図3に示したように、ラック&ピニオン機構7と、
磁歪式トルクセンサ8と、電動モータ9と、ウォーム減
速機10とを、1つのケーシング13内に集約配置して
なっている。
【0014】ケーシング13には、ステアリングシャフ
ト3に一体結合される入力軸21と、これと一体をなす
ラック&ピニオン機構7のピニオン軸22とが、球軸受
23をもって支持されると共に、トルクセンサ8並びに
鼓形ウォームホイール24が、入力軸21とピニオン軸
22との間に軸方向について連設されている。また球軸
受25をもってケーシング13にその両端を支持された
鼓形ウォーム26が、電動モータ9の出力軸に一体的に
結合している。
【0015】これにより、鼓形ウォームホイール24と
鼓形ウォーム26との間の減速比で電動モータ9のトル
クが倍力されてピニオン軸22と一体をなすピニオン2
7に伝達され、ラック軸6に形成されたラック28に軸
力として入力される。そして入力軸21とピニオン軸2
2との間に生ずるねじり変位が操舵トルクとしてトルク
センサ8に検出される。
【0016】なお、この電動パワーステアリング装置1
2の基本的な制御要領は公知技術と同等なので、ここで
はこれ以上の説明は省略する。
【0017】ここで鼓形ウォームホイール24のピッチ
円径dと、鼓形ウォーム26のピッチ円径Dとの関係
は、通常は等しくされるのに対し、本発明においては、
d<Dと定められている。また鼓形ウォームホイール2
4の歯厚bと、鼓形ウォーム26の歯厚Bとの関係は、
B<bと定められている(図4参照)。
【0018】この本発明装置によると、鼓形ウォームホ
イール24と鼓形ウォーム26との間の伝達トルクが小
さい領域では、鼓形ウォーム26に対する鼓形ウォーム
ホイール24の完全噛合歯数が1〜2枚となり、噛合剛
性が低くなるために噛合部が変形し易くなる。この噛合
部の変形により、鼓形ウォームホイール24から鼓形ウ
ォーム26にトルクが伝達され難くなる。これは逆に言
うと、電動モータ9の反力トルクがステアリングシャフ
ト3に伝達され難くなることを意味している。すなわ
ち、鼓形ウォームホイール24と鼓形ウォーム26との
噛合部の変形により、電動モータ9の回転抵抗がステア
リングシャフト3に加わることが抑制されることとな
る。
【0019】鼓形ウォームホイール24から鼓形ウォー
ム26への伝達トルクの増大に連れて噛合部の変形量が
増大して完全噛合歯数が増大し、最終的には全てが完全
に噛み合うという噛み合い動作が自動的に行われるの
で、通常時のトルク伝達にはなんら支障を生ずることは
ない。
【0020】また、鼓形ウォーム26と鼓形ウォームホ
イール24との歯厚の関係をB<bと設定することによ
り、鼓形ウォーム26側の歯の剛性が更に低下するの
で、上記の作用がより一層助長される。従って、操舵の
円滑性が損なわれずに済むのみならず、路面からのキッ
クバックトルクをも低減することができる。
【0021】更に鼓形ウォーム26の材質を金属とし、
鼓形ウォームホイール24の材質を合成樹脂とすること
により、製造誤差や組み付け誤差に起因する歯の変形ま
でも許容されるようにすることが可能である。
【0022】
【発明の効果】このように本発明によれば、操舵トルク
が小さい領域では、鼓形ウォームホイールと鼓形ウォー
ムとの噛合部で歯が弾性変形することにより、電動モー
タの回転軸へのトルク伝達が少なくなる。従って、車両
において特に直進走行からの車線変更時にも、フリクシ
ョントルク、粘性トルク、及び慣性トルクによる電動モ
ータの回転抵抗の影響が抑制され、その結果、操縦性や
操舵の円滑性の向上に大きな効果を奏することができ
る。
【0023】特に鼓形ウォームホイール及び鼓形ウォー
ムの歯厚の設定あるいは材質の設定によって鼓形ウォー
ムの歯の剛性を更に低下させることにより、この回転抵
抗抑制作用をより一層助長することができる。
【0024】またトルクセンサの検知する操舵トルクが
増大すると制御装置の駆動信号によって電動モータが補
助操舵トルクを発生するが、このときは、伝達トルクの
増大に応じて鼓形ウォームホイールと鼓形ウオームとの
間の完全噛合歯数が自動的に増大するので、通常使用時
の耐荷重や接触面圧に問題を生ずることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される操舵装置の概略全体構成図
【図2】本発明による電動パワーステアリング装置のス
テアリングシャフトの軸線に沿う断面図
【図3】図2中のIII−III線に沿う断面図
【図4】ウォームとウォームホイールとの噛合部の要部
拡大断面図
【符号の説明】
9 電動モータ 10 ウォーム減速機 12 電動パワーステアリング装置 24 鼓形ウォームホイール 26 鼓形ウォーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D033 CA02 CA04 CA16 CA21 CA28 3J009 DA02 EA06 EA19 EA23 EB01 FA08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鼓形ウォームホイールと鼓形ウォームと
    からなる減速機と、電動モータとを有する電動パワース
    テアリング装置であって、 前記鼓形ウォームホイールのピッチ円直径が、前記鼓形
    ウォームのピッチ円直径よりも小さいことを特徴とする
    電動パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 前記鼓形ウォームホイールの歯厚を前記
    鼓形ウォームの歯厚よりも大きくしたことを特徴とする
    請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
JP2001249046A 2001-08-20 2001-08-20 電動パワーステアリング装置 Pending JP2003054431A (ja)

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