JP2005075274A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保しながら、電動パワーステアリング装置のギヤの歯打ち音を低減する。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクをピニオンシャフト１７、ピニオン２８、ラック３０およびラックバー２９を介して車輪に伝達するトルク伝達経路上に、前記操舵トルクをアシストするアシストトルク入力手段４０を備える。アシストトルク入力手段４０は、モータＭにより回転するウオーム３７でピニオンシャフト１７に設けたウオームホイール３８を駆動する。ピニオン２８およびラック３０の少なくとも一方と、ウオーム３７およびウオームホイール３８の少なくとも一方とを着磁することで噛合部を吸着させ、スムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保しながら、特に微小トルクの伝達時に歯打ち音を低減して騒音を小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクをステアリングギヤボックスを介して車輪に伝達する操舵トルク伝達経路にモータおよび減速機を有するアシストトルク入力手段を配置し、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて制御手段が前記モータの作動を制御する電動パワーステアリング装置に関する。

ステアリングハンドルにステアリングシャフトを介して接続されたピニオンシャフトに設けたピニオンを、ステアリングギヤボックスに摺動自在に支持されたラックバーに設けたラックに噛合させるとともに、前記ピニオンシャフトに設けたウオームホイールにモータの回転軸に設けたウオームを噛合させることで、ドライバーがステアリングハンドルに加える操舵トルクをモータが発生するアシストトルクでアシストする電動パワーステアリング装置が、下記特許文献１により公知である。
特開２００１−１０６１０１号公報

ところで、ステアリングギヤボックスのラックおよびピニオンの噛合部や、アシストトルク発生手段の減速機のウオームホイールおよびウオームの噛合部には、多少のバックラッシュが発生することが避けられない。それらの噛合部が大きなトルクを伝達しているときには、噛合部が密着するためにバックラッシュによる歯打ち音は比較的に小さくなるが、小さなトルクを伝達するときに歯打ち音が大きくなる傾向がある。

この歯打ち音を低減すべく、スプリングでラックをピニオンに付勢してバックラッシュを減少させたり、あるいはスプリングでウオームをウオームホイールに付勢してバックラッシュを減少させたりすることが行われている。しかしながら、歯打ち音を充分に低減するにはスプリングの弾発力を強くする必要があり、その結果として噛合部の摩擦力が増加し、スムーズなトルク伝達が阻害されたり操舵フィーリングが低下したりする問題があった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、スムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保しながら、電動パワーステアリング装置のギヤの歯打ち音を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを車輪に伝達する操舵トルク伝達経路にモータおよび減速機を有するアシストトルク入力手段を配置し、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて制御手段が前記モータの作動を制御する電動パワーステアリング装置において、前記ステアリングギヤボックスはラックおよびピニオンを備え、それらのラックおよびピニオンを磁力で相互に吸着させて歯打ち音を低減したことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ラックおよびピニオンの少なくとも一方を着磁したことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ラックおよびピニオンの少なくとも一方に永久磁石を埋め込んだことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを車輪に伝達する操舵トルク伝達経路にモータおよび減速機を有するアシストトルク入力手段を配置し、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて制御手段が前記モータの作動を制御する電動パワーステアリング装置において、前記減速機はウオームホイールおよびウオームを備え、それらのウオームホイールおよびウオームを磁力で相互に吸着させて歯打ち音を低減したことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記ウオームホイールおよびウオームの少なくとも一方を着磁したことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記ウオームホイールおよびウオームの少なくとも一方に永久磁石を埋め込んだことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスに設けられたラックおよびピニオンを磁力で相互に吸着させたので、スムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保しながら、特に微小トルクの伝達時にラックおよびピニオンの歯打ち音を低減してステアリングギヤボックスの騒音を小さくすることができる。

請求項２の構成によれば、ラックおよびピニオンの少なくとも一方を着磁したことで、ラックおよびピニオンを磁力で相互に吸着させることができる。

請求項３の構成によれば、ラックおよびピニオンの少なくとも一方に永久磁石を埋め込んだことで、ラックおよびピニオンを磁力で相互に吸着させることができる。

請求項４の構成によれば、電動パワーステアリング装置のアシストトルク入力手段に設けられた減速機のウオームホイールおよびウオームを磁力で相互に吸着させたので、スムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保しながら、特に微小トルクの伝達時にウオームホイールおよびウオームの歯打ち音を低減して減速機の騒音を小さくすることができる。

請求項５の構成によれば、ウオームホイールおよびウオームの少なくとも一方を着磁したことで、ウオームホイールおよびウオームを磁力で相互に吸着させることができる。

請求項６の構成によれば、ウオームホイールおよびウオームの少なくとも一方に永久磁石を埋め込んだことで、ウオームホイールおよびウオームを磁力で相互に吸着させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４はモータの制御系のブロック図である。

図１に示すように、ステアリングハンドル１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、減速機ケース１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。減速機ケース１６の下端に接続されたステアリングギヤボックス１８の左右両端から突出するタイロッド１９，１９が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。減速機ケース１６にはモータＭが支持されており、このモータＭの作動が、減速機ケース１６の内部に収納した操舵トルクセンサＳｔからの信号が入力される電子制御ユニットＵにより制御される。

図２および図３に示すように、減速機ケース１６はステアリングギヤボックス１８と一体の下部ケース２１と、その上面にボルト２２…で結合された中間ケース２３と、その上面にボルト２４…で結合された上部ケース２５とで構成されており、ステアリングギヤボックス１８および上部ケース２５にボールベアリング２６，２７で前記ピニオンシャフト１７が回転自在に支持される。ピニオンシャフト１７の下端に設けられたピニオン２８が、ステアリングギヤボックス１８の内部に左右移動自在に支持したラックバー２９に設けられたラック３０に噛合する。ステアリングギヤボックス１８に形成した貫通孔１８ａに押圧部材３１が摺動自在に収納されており、貫通孔１８ａを閉塞するナット部材３２との間に配置したスプリング３３で押圧部材３１をラックバー２９の背面に向けて付勢することで、ラックバー２９の撓みを抑制してラック３０をピニオン２８に正しく噛合させることができる。

減速機ケース１６の内部に延びるモータＭの回転軸３４は一対のボールベアリング３５，３６で下部ケース２１に回転自在に支持されており、回転軸３４に設けられたウオーム３７はピニオンシャフト１７に固定されたウオームホイール３８に噛合する。ウオーム３７およびウオームホイール３８は減速機３９を構成する。またモータＭおよび減速機３９はアシストトルク入力手段４０を構成する。

相互に噛合するピニオン２８およびラック３０の少なくとも一方、つまりピニオン２８だけ、あるいはラック３０だけ、あるいはピニオン２８およびラック３０の両方を着磁して永久磁石にすることにより、ピニオン２８およびラック３０の噛合部を磁力で吸着させる。また相互に噛合するウオーム３７およびウオームホイール３８の少なくとも一方、つまりウオーム３７だけ、あるいはウオームホイール３８だけ、あるいはウオーム３７およびウオームホイール３８の両方を着磁して永久磁石にすることにより、ウオーム３７およびウオームホイール３８の噛合部を磁力で吸着させる。

図４に示すように、電子制御ユニットＵは目標モータ駆動電流算出手段４１と、この目標モータ駆動電流算出手段４１で算出した目標モータ駆動電流ＩＴでモータＭを駆動するモータ駆動手段４２とを備える。目標モータ駆動電流算出手段４１は操舵トルクセンサＳｔで検出した操舵トルクＴをパラメータとし、マップ検索により目標モータ駆動電流ＩＴを算出する。モータ駆動手段４２はモータＭに供給される電流が前記目標モータ駆動電流ＩＴに一致するようにフィードバック制御を行う。

このようにしてモータＭが駆動されると、その回転軸３４に設けたウオーム３７に噛合するウオームホイール３８にモータＭからのアシストトルクが伝達されることで、ドライバーがステアリングハンドル１１に加える操舵トルクがアシストされる。

ドライバーがステアリングハンドル１１に加える操舵トルクあるいはモータＭが発生するアシストトルクで車輪ＷＬ，ＷＲが転舵されるとき、ラック３０およびピニオン２８の噛合部が磁力で吸着することで、ギヤのピッチ誤差を吸収するための適正なバックラッシュを確保しながらガタの発生を消滅させ、ラック３０およびピニオン２８間のスムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保するとともに、歯打ち音を低減してステアリングギヤボックス１８の騒音を小さくすることができる。特に、バックラッシュによるガタが発生し易い微小トルクの伝達時に悪路走行に伴う振動等が入力しても、振動に伴う歯打ち音を効果的に低減することができる。また磁力によりラック３０およびピニオン２８の噛合面圧が増加するため、その分だけ押圧部材３１をラックバー２９の背面に付勢するスプリング３３の弾発力を弱めることで、押圧部材３１およびラックバー２９の摺動部の摩擦抵抗を減少させることができる。

またアシストトルク入力手段４０の減速機３９のウオーム３７およびウオームホイール３８の噛合部が磁力で吸着することで、ラック３０およびピニオン２８の噛合部と同様に、バックラッシュによるガタを消滅させて噛打ち音を低減することができる。その結果、ウオーム３７をスプリングでウオームホイール３８に押し付ける必要をなくし、その噛合部における摩擦抵抗の増加を防止してスムーズなトルク伝達および良好な操舵フィーリングを確保することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第１実施例ではラック３０およびピニオン２８の少なくとも一方を着磁して噛合部に吸着力を発生させているが、図５に示すように、第２実施例ではピニオン２８の上端部に環状の永久磁石４３を埋め込むことで、ピニオン２８を磁化してラック３０に対する吸着力を発生させている。また第１実施例ではウオーム３７およびウオームホイール３８の少なくとも一方を着磁して噛合部に吸着力を発生させているが、第２実施例ではウオームホイール３８の下面外周部に環状の永久磁石４４を埋め込むことで、ウオームホイール３８を磁化してウオーム３７に対する吸着力を発生させている。

このように、ピニオン２８およびウオームホイール３８に永久磁石４３，４４を埋め込んで磁化することで、ピニオン２８およびウオームホイール３８を着磁した場合と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、ピニオン２８に永久磁石４３を埋め込む代わりにラック３０、あるいはラック３０およびピニオン２８の両方に永久磁石を埋め込んでも良い。またウオームホイール３８に永久磁石４４を埋め込む代わりにウオーム３７、あるいはウオームホイール３８およびウオーム３７の両方に永久磁石を埋め込んでも良い。

第１実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体斜視図 図１の２−２線拡大断面図 図２の３−３線断面図 モータの制御系のブロック図 第２実施例に係る、前記図２に対応する図

符号の説明

１１ ステアリングハンドル
１８ ステアリングギヤボックス
２８ ピニオン
３０ ラック
３７ ウオーム
３８ ウオームホイール
３９ 減速機
４０ アシストトルク入力手段
４３ 永久磁石
４４ 永久磁石
Ｍ モータ
Ｓｔ 操舵トルクセンサ
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
ＷＬ 車輪
ＷＲ 車輪

Claims (6)

1. ステアリングハンドル（１１）に入力される操舵トルクをステアリングギヤボックス（１８）を介して車輪（ＷＬ，ＷＲ）に伝達する操舵トルク伝達経路にモータ（Ｍ）および減速機（３９）を有するアシストトルク入力手段（４０）を配置し、操舵トルクセンサ（Ｓｔ）で検出した操舵トルクに基づいて制御手段（Ｕ）が前記モータ（Ｍ）の作動を制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記ステアリングギヤボックス（１８）はラック（３０）およびピニオン（２８）を備え、それらのラック（３０）およびピニオン（２８）を磁力で相互に吸着させて歯打ち音を低減したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ラック（３０）およびピニオン（２８）の少なくとも一方を着磁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。
3. 前記ラック（３０）およびピニオン（２８）の少なくとも一方に永久磁石（４３）を埋め込んだことを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. ステアリングハンドル（１１）に入力される操舵トルクをステアリングギヤボックス（１８）を介して車輪（ＷＬ，ＷＲ）に伝達する操舵トルク伝達経路にモータ（Ｍ）および減速機（３９）を有するアシストトルク入力手段（４０）を配置し、操舵トルクセンサ（Ｓｔ）で検出した操舵トルクに基づいて制御手段（Ｕ）が前記モータ（Ｍ）の作動を制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記減速機（３９）はウオームホイール（３８）およびウオーム（３７）を備え、それらのウオームホイール（３８）およびウオーム（３７）を磁力で相互に吸着させて歯打ち音を低減したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 前記ウオームホイール（３８）およびウオーム（３７）の少なくとも一方を着磁したことを特徴とする、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記ウオームホイール（３８）およびウオーム（３７）の少なくとも一方に永久磁石（４４）を埋め込んだことを特徴とする、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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