JP2005247080A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ラックバーに設けたラックの左右方向に離間した位置を第1、第2ピニオンで駆動する電動パワーステアリング装置において、ラックバーの振動を防止して操舵フィーリングを高める。
【解決手段】 ラックバーに設けたラックの左右方向に離間した二つの位置に噛合する第1ピニオンおよび第2ピニオンをそれぞれ第1アシストモータMAおよび第2アシストモータMBで駆動すると、第1、第2アシストモータMA,MBの駆動力の大きさや方向によってラックバーに振動が発生するが、ラックバーの第1ピニオンおよび第2ピニオンに挟まれた位置に支持部を設けることで、前記振動の発生を防止して操舵フィーリングを高めることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、左右両端が車輪に接続されたラックバーに設けたラックの左右方向に離間した二つの位置にそれぞれ第1ピニオンおよび第2ピニオンを噛合させ、第1ピニオンおよび第2ピニオンをそれぞれ第1アシストモータおよび第2アシストモータで駆動してドライバーのステアリング操作をアシスト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の回転をピニオンおよびラックを介してラックバーに伝達するとともに、ラックバーをボールねじ機構を介してモータで駆動することでドライバーのステアリング操作を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。
この電動パワーステアリング装置は、ピニオンおよびラックの噛合部と、ボールねじ機構と、それらの中間位置に設けられた平軸受との3点でラックバーを支持することにより、操舵時におけるラックバーの振動を防止している。
特許第2966818号公報
ところで、電動パワーステアリング装置に2個のアシストモータを設ければ、その一方が故障しても機能を維持することが可能となって信頼性が高められる。この場合、ラックバーに設けたラックに第1、第2ピニオンを噛合させ、第1、第2ピニオンをそれぞれ第1、第2アシストモータで駆動すると、本明細書の発明の実施の形態の欄で詳述する独特の原因により、ラックバーに振動が発生して操舵フィーリングを低下させる問題がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ラックバーに設けたラックの左右方向に離間した位置を第1、第2ピニオンで駆動する電動パワーステアリング装置において、ラックバーの振動を防止して操舵フィーリングを高め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、左右両端が車輪に接続されたラックバーに設けたラックの左右方向に離間した二つの位置にそれぞれ第1ピニオンおよび第2ピニオンを噛合させ、第1ピニオンおよび第2ピニオンをそれぞれ第1アシストモータおよび第2アシストモータで駆動してドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、第1ピニオンおよび第2ピニオンに挟まれた位置に、ラックバーの撓みを抑制する支持部を設け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。
尚、実施例のプレーンベアリング39は本発明の支持部に対応する。
請求項1の構成によれば、ラックバーに設けたラックの左右方向に離間した二つの位置に噛合する第1ピニオンおよび第2ピニオンをそれぞれ第1アシストモータおよび第2アシストモータで駆動すると、第1、第2アシストモータの駆動力の大きさや方向によってラックバーに振動が発生するが、ラックバーの第1ピニオンおよび第2ピニオンに挟まれた位置に支持部を設けることで、前記振動の発生を防止して操舵フィーリングを高めることができる。
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8は本発明の一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は図1の4−4線拡大断面図、図5は図1の5−5線拡大断面図、図6の図5の6−6線断面図、図7および図8はラックバーが振動を起こす理由の説明図である。
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、第1減速機16Aから上方に突出する第1ピニオンシャフト17Aに接続される。第1減速機16A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。第1減速機16Aには第1アシストモータMAが支持されており、この第1アシストモータMAの作動が、第1減速機16A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。またステアリングギヤボックス18に第2減速機16Bが設けられており、この第2減速機16Bに支持された第2アシストモータMBも電子制御ユニットUにより制御される。
図2および図3に示すように、第1減速機16A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とを備えており、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で前記第1ピニオンシャフト17Aが回転自在に支持される。第1ピニオンシャフト17Aの下端に設けられた第1ピニオン28A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に設けられらラック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を第1ピニオン28Aに正しく噛合させることができる。
第1減速機16Aの内部に延びる第1アシストモータMA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る。第1アシストモータMAの回転軸34に設けられたウオーム37は、第1ピニオンシャフト17Aに固定されたウオームホイール38に噛合する。
図4に示すように、第2減速機16Bの構造は第1減速機16Aの構造と類似しているが、第2減速機16Bは上部ケース25を備えておらず、ステアリングギヤボックス18および中間ケース23にボールベアリング26,27を介して第2ピニオンシャフト17Bが支持される。そして第2ピニオンシャフト17Bの下端に設けた第2ピニオン28Bが、ラックバー29のラック30に噛合する。
尚、第2減速機16Bの構成要素の符号には、第1、第2ピニオンシャフト17A,17Bおよび第1、第2ピニオン28A,28Bを除いて、対応する第1減速機16Aの構成要素の符号と同じものが使用されている。
しかして、第1アシストモータMA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を介して第1減速機16Aの第1ピニオンシャフト17Aが回転し、第1ピニオン28Aに噛合するラック30が駆動されることで、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。
また第2アシストモータMB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を介して第2減速機16Bの第2ピニオンシャフト17Bが回転し、第2ピニオン28Bに噛合するラック30が駆動されることで、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。
図5および図6に示すように、第1減速機16Aおよび第2減速機16Bの中間に位置するステアリングギヤボックス18の内周面に環状のプレーンベアリング39が装着されており、このプレーンベアリング39の内周面にラックバー29の外周面が摺動自在に案内される。従って、ラックバー29は第1ピニオン28Aおよびラック30の噛合部と、第2ピニオン28Bおよびラック30の噛合部と、プレーンベアリング39との3点でステアリングギヤボックス18に支持される。
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。
ドライバーがステアリングハンドル11に入力した操舵トルクを操舵トルクセンサStが検出すると、電子制御ユニットUは第1、第2アシストモータMA,MBに前記操舵トルクに応じたアシストトルクを発生させる。このとき第1、第2アシストモータMA,MBの一方が主モータとして優先的に駆動され、主モータが最大のアシストトルクを発生してもトルクが不足する場合に、そのトルクの不足分を補うように第1、第2アシストモータMA,MBの他方が副モータとして同方向に駆動される。
このように、第1、第2アシストモータMA,MBを、優先的に駆動される主モータと、補助的に駆動される副モータとに使い分けると、駆動される頻度の高い主モータと駆動される頻度の低い副モータとの劣化の度合いがアンバランスになる問題がある。そこで、主モータおよび副モータの関係を逐次入れ替えることで、第1、第2アシストモータMA,MBの耐久性を均一化する制御が行われる。
上述した理由で第1アシストモータMAが大きなトルクを発生し、第2アシストモータMBが小さなトルクを発生すると、第1ピニオン28Aに噛合するラック30を有するラックバー29を車体前後方向に押圧する大きな荷重Faが作用し、第2ピニオン28Bに噛合するラック30を有するラックバー29を車体前後方向に押圧する小さな荷重Fbが作用する(図7(A)参照)。
逆に第1アシストモータMAが小さなトルクを発生し、第2アシストモータMBが大きなトルクを発生すると、第1ピニオン28Aの位置でラックバー29を車体前後方向に押圧する小さな荷重Faが作用し、第2ピニオン28Bの位置でラックバー29を車体前後方向に押圧する大きな荷重Fbが作用する(図7(B)参照)。
従って、図7(A)の状態と図7(B)の状態とが切り替わると、図7(C)に示すようにラックバー29が振動を起こし、ラック30および第1、第2ピニオン28A,28B間の噛合精度が低下して操舵フィーリングが悪くなる場合がある。
また第1、第2アシストモータMA,MBが同方向に駆動されるとき(図8(A)参照)、つまりアシストトルクが大きいとき、第1、第2ピニオン28A,28Bとラック30との噛合部に大きな操舵反力が作用するため、ラック30がバックラッシュによりガタつくことはない。しかしながら、アシストトルクが小さいときはラック30がバックラッシュによりガタつく可能性があるため、副モータおよび主モータを相互に逆方向に駆動してラック30のバックラッシュを抑制する制御が行われる(図8(B)および図8(C)参照)。
従って、図8(A)の状態と図8(B)の状態とが切り替わったり、図8(A)の状態と図8(C)の状態とが切り替わったりすると、図8(D)に示すようにラックバー29が振動を起こし、ラック30および第1、第2ピニオン28A,28B間の噛合精度が低下して操舵フィーリングが悪くなる場合がある。
このように、ラック30を第1、第2ピニオン28A,28Bで駆動する電動パワーステアリング装置では、それに特有の原因でラックバー29が振動を起こしてラック30および第1、第2ピニオン28A,28B間の噛合精度が低下する問題があるが、本実施例では第1、第2ピニオン28A,28Bに挟まれたラックバー29の中間部をプレーンベアリング39で支持することにより、ラックバー29の左右方向の摺動のみを許容して他の方向への撓みを規制しているので、上述したラックバー29の振動を確実に防止して操舵フィーリングの低下を回避することができる。
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、本発明の支持部は実施例のプレーンベアリング39に限定されず、ラックバー29の左右方向の摺動を許容しながら、それと直交する方向の変位を規制できるものであれば、任意の構造のものを採用することができる。
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 図1の4−4線拡大断面図 図1の5−5線拡大断面図 図5の6−6線断面図 ラックバーが振動を起こす理由の説明図 ラックバーが振動を起こす理由の説明図
符号の説明
28A 第1ピニオン
28B 第2ピニオン
29 ラックバー
30 ラック
39 プレーンベアリング(支持部)
MA 第1アシストモータ
MB 第2アシストモータ
WL 車輪
WR 車輪

Claims (1)

  1. 左右両端が車輪(WL,WR)に接続されたラックバー(29)に設けたラック(30)の左右方向に離間した二つの位置にそれぞれ第1ピニオン(28A)および第2ピニオン(28B)を噛合させ、第1ピニオン(28A)および第2ピニオン(28B)をそれぞれ第1アシストモータ(MA)および第2アシストモータ(MB)で駆動してドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置において、
    第1ピニオン(28A)および第2ピニオン(28A)に挟まれた位置に、ラックバー(29)の撓みを抑制する支持部(39)を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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