JP2005067283A

JP2005067283A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2005067283A
Application number: JP2003296836A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; 裕志藤田; Yoshikazu Takahashi; 良和高橋; Katsutomo Takakura; 克友高倉
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、電動モータの異常時にもステアリングホイールの操作性を確保可能にするためのクラッチを、小型化するとともに、信頼性を向上すること。
【解決手段】電動モータ３０の回転軸３２に、クラッチ４０を介して、操舵装置のアシスト軸２１を接続した電動パワーステアリング装置１０において、通常時に、摺動ハブ４１を回転軸３２とアシスト軸２１の双方に噛合いさせる接続位置に位置付けるスプリング４７と、異常時に、摺動ハブ４１を回転軸３２とアシスト軸２１の一方にだけ噛合いさせる切離し位置に位置付ける電磁ソレノイド４６とを有して構成されるもの。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転軸に操舵装置のアシスト軸を接続し、電動モータの回転力を操舵装置に伝えることにより、運転者がステアリングホイールに付与する操舵力をアシストする。

電動パワーステアリング装置では、電動モータや制御回路の異常時に、電動モータの回転軸に操舵装置のアシスト軸と接続状態のままであると、操舵装置がロックされてしまい、運転者がステアリングホイールを自由に操作できなくなるおそれがある。

そこで、特許文献１、特許文献２の電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転軸と操舵装置のアシスト軸の間に電磁クラッチを介装している。電磁クラッチは、回転軸側の摩擦板とアシスト軸側の摩擦板を電磁コイルのオン／オフにより接続・切離させる。通常時は、電磁コイルをオン（通電）して両摩擦板を圧接し、異常時は、電磁コイルをオフして両摩擦板を切離すものである。
特開平4-191550 特開昭60-25854

特許文献１、２の電動パワーステアリング装置には以下の問題点がある。
(1)電磁クラッチによる回転軸とアシスト軸の接続トルクは、電磁コイルの励磁力（両摩擦板の圧接力）と、両摩擦板の圧接部がそれらの中心軸に対してなす距離とに依存する。このため、大きな接続トルクの確保には、電磁コイルの大型化、両摩擦板の半径方向サイズの大型化が必要になる。

(2)通常時に、電磁コイルを常時通電して両摩擦板を圧接し続ける必要があり、信頼性の確保に困難がある。

本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、電動モータの異常時にもステアリングホイールの操作性を確保可能にするためのクラッチを、小型化するとともに、信頼性を向上することにある。

請求項１の発明は、電動モータの回転軸に、クラッチを介して、操舵装置のアシスト軸を接続した電動パワーステアリング装置において、前記クラッチが、同軸配置された回転軸とアシスト軸にそれらの回転方向で凹凸噛合可能で、かつそれらの軸方向に摺動可能な摺動ハブと、通常時に、摺動ハブを回転軸とアシスト軸の双方に噛合いさせる接続位置に位置付けるスプリングと、異常時に、摺動ハブを回転軸とアシスト軸の一方にだけ噛合いさせる切離し位置に位置付ける電磁ソレノイドとを有して構成されるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記摺動ハブを回転軸とアシスト軸の軸方向に移動させる駆動アームを有し、該駆動アームにスプリングと電磁ソレノイドのそれぞれを連結し、電磁ソレノイドが駆動アームを介して摺動ハブに付与する移動力を、スプリングが駆動アームを介して摺動ハブに付与する移動力より大とするようにしたものである。

ａクラッチにおいて、摺動ハブを回転軸とアシスト軸の双方にそれらの回転方向で凹凸噛合可能に嵌合することで、半径方向サイズを大型化することなく、大きな接続トルクを確保できる。

ｂ通常時の摺動ハブによる回転軸とアシスト軸の接続はスプリングにより行ない、異常時にのみ摺動ハブによる回転軸とアシスト軸の切離しを電磁ソレノイドで行なう。通常時に、電磁ソレノイドの通電を行なうものでないから、信頼性及び耐久性を向上できる。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４はクラッチの接続状態を示す断面図、図５はクラッチの切離し状態を示す断面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１に操舵装置を有する。操舵装置は、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６をギヤハウジング１１に左右動可能に支持する。ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸１６は、一端をラックガイド１８Ａに、他端を軸受１８Ｂに摺動自在に支持される。そして、ラック軸１６の中間部には左右のタイロッド１９Ａ、１９Ｂが連結される。

ギヤハウジング１１には、図３に示す如く、電動モータ３０のモータケース３１が固定され、電動モータ３０の回転軸３２にはクラッチ４０を介して操舵装置のためのアシスト軸２１が結合され、アシスト軸２１はボールベアリング等の軸受２１Ａ、２１Ｂによりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸２１の中間部にウォームギヤ２２を一体に備え、このウォームギヤ２２に噛合うウォームホイール２３をピニオン軸１４の中間部に固定してある。電動モータ３０の発生トルクは、ウォームギヤ２２とウォームホイール２３の噛合い、ピニオン１５とラック１６Ａの噛合いを介してラック軸１６に操舵アシスト力となって付与され、運転者がステアリング軸１２に付与する操舵力をアシストする。

クラッチ４０は、図４、図５に示す如く、同軸配置された前述のアシスト軸２１と回転軸３２のそれぞれに設けたセレーション（又はスプライン）１０１Ａ、１０２Ａに、それらの回転方向で凹凸噛合可能で、かつそれらの軸方向に摺動可能な摺動ハブ４１を有する。摺動ハブ４１は筒状体の内周にセレーション（又はスプライン）４１Ａを備え、筒状体の一端にフランジ部４１Ｂを設けるとともに、筒状体の他端外周に設けた環状溝にワッシャ４２を係着し、筒状体のフランジ部４１Ｂとワッシャ４２に挟まれる外周にスラストベアリング４３（必ずしも必要としない）と駆動アーム４４の先端の作動子４４Ａを装填してある。

クラッチ４０は、駆動アーム４４を支軸４５によりギヤハウジング１１に揺動可能に支持する。駆動アーム４４の先端の作動子４４Ａは、スラストベアリング４３とともに、摺動ハブ４１のフランジ部４１Ｂとワッシャ４２に挟まれる状態で、摺動ハブ４１の外周に相対回転可能に装填される。駆動アーム４４の基端に設けた連結孔４４Ｂには、電磁ソレノイド４６のプランジャ４６Ａがピン４６Ｂにより連結される。電磁ソレノイド４６はギヤハウジング１１に支持される。駆動アーム４４の基端の外面には、スプリングシート４７Ａを介してスプリング４７が着座する。スプリング４７は電磁ソレノイド４６のプランジャ４６Ａまわりに装填され、電磁ソレノイド４６の本体の前端面とスプリングシート４７Ａに挟圧される。

クラッチ４０は、電磁ソレノイド４６とスプリング４７のそれぞれにより、駆動アーム４４を介して、摺動ハブ４１を回転軸３２とアシスト軸２１の軸方向に移動させる。電磁ソレノイド４６が駆動アーム４４を介して摺動ハブ４１に付与する移動力を、スプリング４７が駆動アーム４４を介して摺動ハブ４１に付与する移動力より大とする。

スプリング４７は、駆動アーム４４を図４、図５の時計まわり方向に揺動させるばね力を該駆動アーム４４に付与する。このばね力により、作動子４４Ａは、電磁ソレノイド４６を通電させない通常時に、摺動ハブ４１のフランジ部４１Ｂをアシスト軸２１の鍔状ストッパ１０１Ｂに衝合せしめるように該摺動ハブ４１を移動させ、結果として摺動ハブ４１を回転軸３２とアシスト軸２１の双方に噛合いさせる接続位置（図４）に位置付ける。

電磁ソレノイド４６は、通電によるプランジャ４６Ａの引込み力（励磁力）を駆動アーム４４に付与する。この励磁力により、電磁ソレノイド４６は、異常時に、スプリング４７のばね力に抗して駆動アーム４４を図４、図５の反時計まわり方向に揺動させ、摺動ハブ４１をアシスト軸２１から離脱させて回転軸３２にだけ噛合いさせる切離し位置（図５）に位置付ける。

従って、電動パワーステアリング装置１０にあっては、以下の如く動作する。
(1)通常時
電動モータ３０や制御回路が故障していない通常時には、電磁ソレノイド４６は非通電状態に設定される。クラッチ４０は、スプリング４７のばね力により摺動ハブ４１を接続位置に位置付け、電動モータ３０の回転軸３２をアシスト軸２１に接続する。これにより、電動モータ３０の発生トルクを操舵アシスト力として利用可能にする。

(2)異常時
電動モータ３０や制御回路が故障した異常時には、電磁ソレノイド４６を通電状態に設定する。クラッチ４０は、電磁ソレノイド４６の励磁力により摺動ハブ４１を切離し位置に位置付け、電動モータ３０の回転軸３２をアシスト軸２１から切離す。これにより、電動モータ３０の抵抗がアシスト軸２１を介して操舵装置を構成するピニオン軸１４等の側に及んで該操舵装置がロックすること、また、電動モータ３０が負荷となることを回避し、運転者によるステアリングホイールの自由な操作性を確保する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
ａクラッチ４０において、摺動ハブ４１を回転軸３２とアシスト軸２１の双方にそれらの回転方向で凹凸噛合可能に嵌合することで、半径方向サイズを大型化することなく、大きな接続トルクを確保できる。

ｂ通常時の摺動ハブ４１による回転軸３２とアシスト軸２１の接続はスプリング４７により行ない、異常時にのみ摺動ハブ４１による回転軸３２とアシスト軸２１の切離しを電磁ソレノイド４６で行なう。通常時に、電磁ソレノイド４６の通電を行なうものでないから、信頼性及び耐久性を向上できる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、クラッチは、異常時に、摺動ハブを電動モータの回転軸から切離して操舵装置の側のアシスト軸にだけ噛合いさせるものでも良い。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。図２は図１のII−II線に沿う断面図である。図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。図４はクラッチの接続状態を示す断面図である。図５はクラッチの切離し状態を示す断面図である。

符号の説明

１０電動パワーステアリング装置
２１アシスト軸
３０電動モータ
３２回転軸
４０クラッチ
４１摺動ハブ
４４駆動アーム
４６電磁ソレノイド
４７スプリング

Claims

電動モータの回転軸に、クラッチを介して、操舵装置のアシスト軸を接続した電動パワーステアリング装置において、
前記クラッチが、
同軸配置された回転軸とアシスト軸にそれらの回転方向で凹凸噛合可能で、かつそれらの軸方向に摺動可能な摺動ハブと、
通常時に、摺動ハブを回転軸とアシスト軸の双方に噛合いさせる接続位置に位置付けるスプリングと、
異常時に、摺動ハブを回転軸とアシスト軸の一方にだけ噛合いさせる切離し位置に位置付ける電磁ソレノイドとを有して構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記摺動ハブを回転軸とアシスト軸の軸方向に移動させる駆動アームを有し、該駆動アームにスプリングと電磁ソレノイドのそれぞれを連結し、電磁ソレノイドが駆動アームを介して摺動ハブに付与する移動力を、スプリングが駆動アームを介して摺動ハブに付与する移動力より大とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。