JP2006168414A

JP2006168414A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2006168414A
Application number: JP2004360140A
Authority: JP
Inventors: Koji Nagano; 浩司永野; Toshinobu Maeda; 敏伸前田
Original assignee: Favess Co Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Favess Co Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】盗難防止用のロック手段に邪魔されることなくチルト・テレスコピック機構を取着することができ、さらに、ウォームホイールを利用して操舵軸の回転をロックするものにおいて、ウォームホイールの大きさに影響されることなく操舵軸の回転をロックすることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータの出力軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合して操舵軸に繋がるウォームホイール４２と、係合凹部４５ａを複数の周方向位置に有し、前記ウォームホイール４２の側面に取着された被ロック体４５と、前記係合凹部４５ａに係合することにより被ロック体４５及びウォームホイール４２を介して操舵軸の回転をロックするロック手段５とを備える構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる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、操作部材としてのステアリングホイールの操作に応じて回転する操舵軸と、該操舵軸を収容支持し、車体に取着される筒形のハウジングと、該ハウジングに取着され、前記ステアリングホイールの操作に応じて前記操舵軸に操舵補助用の回転力を伝動する電動モータと、前記ハウジングに取着され、前記操舵軸の回転をロックする盗難防止用のキーロック機構とを備えており、車室内に配置される（例えば、特許文献１）。

前記電動モータは前記ハウジングの下端部に取着されており、前記キーロック機構は前記ハウジングの上端部に取着され、車室内の運転者が手動で容易にキーロック操作を行うことができるように構成されている。

また、ステアリングホイールの運転席に対する上下位置及び前後位置を電動で調節するチルト・テレスコピック機構を備える電動パワーステアリング装置にあっては、前記ハウジングの前記電動モータより上方となる位置に、前記キーロック機構の他、前記チルト・テレスコピック機構が取着されることになる。

以上のようにハウジングの電動モータより上方となる位置に、キーロック機構、チルト・テレスコピック機構が取着される電動パワーステアリング装置にあっては、電動モータの回転力を操舵軸に伝動する減速歯車機構、ステアリングホイールの操作に応じて前記操舵軸に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ、キーロック機構及びチルト・テレスコピック機構がハウジングの軸長方向に配置されることになるため、電動モータより上方側のスペースが不足することになり、チルト・テレスコピック機構のためのスペースを確保することが難しくなりつつある。

また、電動モータの回転力を操舵軸に伝動する減速歯車機構を利用して操舵軸の回転をロックするように構成された電動パワーステアリング装置も知られている（例えば、特許文献２）。この電動パワーステアリング装置は、減速歯車機構におけるウォームホイールの側面に複数の係合凹部が周方向へ離隔して設けられており、この係合凹部の一つと係合可能なロックピンを有するロック手段が、前記従動歯車を収容支持するハウジングに取着されている。
特開２００２−３０８１２２号公報特開２００３−３２７０８２号公報

ところが、特許文献２の電動パワーステアリング装置にあっては、減速歯車機構のウォームホイール自体に係合凹部が設けられているため、減速比が比較的小さく、ウォームホイールが比較的小径の場合、ウォームホイールが嵌合された操舵軸とか、操舵軸をハウジングに支持する転がり軸受とかに前記ロック手段が干渉することになり、ロック手段を配設することが困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は盗難防止用のロック手段に邪魔されることなくチルト・テレスコピック機構を取着することができ、さらに、ウォームホイールを利用して舵取手段の回転をロックするものにおいて、ウォームホイールの大きさに影響されることなく舵取手段の回転をロックすることができる電動パワーステアリング装置を提供する点にある。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合して舵取手段に繋がるウォームホイールと、前記舵取手段の回転をロックするロック手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ロック手段に係合することが可能な係合凹部を複数の周方向位置に有し、前記ウォームホイールの側面に取着された被ロック体を備えることを特徴とする。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において、前記ウォームホイールは外周部に歯を有する合成樹脂製の環状歯体、及び該環状歯体の内側に結合された金属製の芯部材とを備えており、前記被ロック体は前記芯部材に取着してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、ウォームホイールと別個に形成された被ロック体がウォームホイールの側面に取着されているため、ウォームホイールが比較的小径であっても、ウォームホイールを支持する舵取手段、及び舵取手段を支持する軸受等に邪魔されない位置にロック手段を配設することができ、ウォームホイールの大きさに影響されることなくウォームホイールの回転をロックすることができる。しかも、被ロック体はウォームホイールの歯切り加工に影響されることなく係合凹部の位置を任意に設定することができるため、ロック手段の取着方向を、ウォームホイールの回転中心線と平行となる方向、ほぼ直交する方向、傾斜する方向に任意に設定することができ、ロック手段の配設位置を車種に応じて簡易に設定することが可能である。また、被ロック体はウォームホイールの舵取手段との繋がり部よりラジアル方向外方へ偏倚した位置に取着することができるため、舵取手段の長さが長くなることを回避できる。

第２発明にあっては、金属製の芯部材に被ロック体が取着されているため、被ロック体によるウォームホイールの強度低下を防ぐことができ、耐久性を得ることができる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の構成を示す断面図、図２は要部の拡大断面図、図３は図２の被ロック体部分を断面した拡大図、図４は減速歯車機構部分の構成を示す断面図である。

電動パワーステアリング装置は、操作部材としてのステアリングホイールＡに連なり、舵取手段としての操舵軸１と、該操舵軸１を回転自在に収容支持する筒形のハウジング２と、該ハウジング２の下端部に取着される操舵補助用の電動モータ３と、該電動モータ３の回転力を操舵軸１に加える減速歯車機構４と、操舵軸１の回転をロックする盗難防止用のロック手段５と、ステアリングホイールＡの操作に応じて操舵軸１に加わるトルクを検出するトルクセンサ６とを備え、該トルクセンサ６の検出結果に基づいて電動モータ３が駆動され、該電動モータ３の回転力が減速歯車機構４を介して操舵軸１に伝動されるように構成されている。

操舵軸１は、その上端部がステアリングホイールＡに繋がる第１軸体１１と、該第１軸体１１の下端部に相対移動可能に嵌合された第２軸体１２と、該第２軸体１２の下端部に連結されたトーションバー１３と、該トーションバー１３の下端部に連結され、自在軸継手を介して例えばラックピニオン式の転舵機構（不図示）に繋がる第３軸体１４とを有しており、ステアリングホイールＡの操作に応じてトーションバー１３が捩じれ、第１軸体１１及び第２軸体１２に操舵トルクが加わるように構成されている。

ハウジング２は転がり軸受７を介して第１軸体１１を支持する第１筒体２１と、該第１筒体２１の下端部に相対移動可能に嵌合された第２筒体２２と、該第２筒体２２に連結され、第１及び第２の転がり軸受８ａ，８ｂを介して第３軸体１４を支持する第３筒体２３とを有しており、該第３筒体２３に電動モータ３が取着され、第３筒体２３内にウォーム４１及び該ウォーム４１に噛合するウォームホイール４２を有する減速歯車機構４とトルクセンサ６とが収容されている。また、第１筒体２１及び第２筒体２２の間と、第１軸体１１及び第２軸体１２の間には運転者からステアリングホイールＡに加わる二次衝撃エネルギを吸収するための衝撃エネルギ吸収機構（図示せず）がそれぞれ設けられている。また、第１筒体２１及び第３筒体２３には車体に取着されるブラケット（図示せず）が設けられている。

第３筒体２３はウォームホイール４２を収容する第１収容部２３ｄを有する大径筒部２３ａと、該大径筒部２３ａの一端に結合される環状の鍔部２３ｅ及び該鍔部２３ｅに連なり、円筒形のトルクセンサを収容する第２収容部２３ｆを有する中径筒部２３ｂと、大径筒部２３ａの一側部で第１収容部２３ｄに連通し、ウォーム４１を収容する第３収容部２３ｇを有する有底の小径筒部２３ｃとを備える。

第１収容部２３ｄには第１及び第２の転がり軸受８ａ，８ｂにより第３軸体１４が回転自在に支持されており、第３収容部２３ｇには二つの転がり軸受９ａ，９ｂによりウォーム４１が回転自在に支持されている。

中径筒部２３ｂの鍔部２３ｅには第１収容部２３ｄに臨む窓孔２３ｈが設けられており、また、小径筒部２３ｃの開放部に電動モータ３が取着されている。尚、大径筒部２３ａと中径筒部２３ｂとは別体であり、大径筒部２３ａの一端及び鍔部２３ｅに穿設された複数の孔に挿入するボルト２４により結合されている。

ウォーム４１は両端の軸部４１ａ，４１ｂに外嵌される転がり軸受９ｃ，９ｄを介して第３収容部２３ｇに回転自在に支持されており、一方の軸部４１ａが円筒形の軸継手３０を介して電動モータ３の出力軸３ａに連動連結されている。

ウォームホイール４２は外周部に歯を有する合成樹脂製の環状歯体４２ａと、該環状歯体４２ａの内側に結合され、その中心部に貫通孔を有する金属製の芯部材４２ｂとからなり、この芯部材４２ｂが第３軸体１４の途中に嵌合固定されている。また、芯部材４２ｂの側面には複数の周方向位置にねじ孔４３が等配されており、該ねじ孔４３に緊締される雄ねじ４４により被ロック体４５が芯部材４２ｂに取着されている。尚、合成樹脂製の環状歯体４２ａにより、ウォーム４１との噛合による音鳴りを低減するようにしてある。

被ロック体４５は中心部に第１の転がり軸受８ａより大径の貫通孔を有し、環状歯体４２ａとほぼ等径の円板形をなす金属製であり、外周部の一側に、ロック手段５に係合することが可能な複数の係合凹部４５ａが周方向に離隔して等配されており、内周部の一側に、挿通孔４５ｂを有する複数の凹所４５ｃが周方向に離隔して等配されており、該凹所４５ｃの挿通孔４５ｂに雄ねじ４４を挿通し、雄ねじ４４をねじ孔４３に緊締することにより芯部材４２ｂの側面に固定されるように構成されている。

ロック手段５は可動鉄心を有するソレノイド５ａを用いてなり、可動鉄心が係合凹部４５ａと係合するロック体５ｂを構成している。ソレノイド５ａは第３筒体２３における中径筒部２３ｂの外側であり、且つ、窓孔２３ｈに臨む位置にロック体５ｂがウォームホイール４２の回転中心線方向へ移動することが可能となるように取着されている。また、ソレノイド５ａはリモートコントローラの操作によりオン、オフ制御される制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０が出力するオン信号により通電され、ロック体５ｂを係合凹部４５ａと離隔する方向へ後退移動させ、また、制御部５０が出力するオフ信号により通電が停止され、ロック体５ｂを係合凹部４５ａに係合する方向へ進出移動させ、係合凹部４５ａに係合することにより操舵軸１の回転をロックするように構成されている。尚、制御部５０はロック手段５用のリモートコントローラの操作で制御するが、その他、例えば車両のエンジンキーのキー孔への挿脱、車両のドアオートロック用のワイヤレスのオートロック器の釦操作により自動的に制御する構成としてもよい。

トルクセンサ６は、トーションバー１３の捩れに応じた第２軸体１２及び第３軸体１４の相対回転変位量によってステアリングホイールＡに加わる操舵トルクを検出するものであり、該トルクセンサ６が検出したトルク等に基づいて電動モータ３が駆動制御されるように構成されている。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置には、ウォームホイール４２の側面に被ロック体４５が取着されているため、ウォームホイール４２が比較的小径であっても、ウォームホイール４２を支持する操舵軸１、及び該操舵軸１を支持する転がり軸受８ａに邪魔されない位置にロック手段５を配設することができ、ウォームホイール４２の大きさに影響されることなくウォームホイール４２の回転をロックすることができる。

実施の形態２
図５は本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の拡大断面図、図６は図５の被ロック体部分を断面した拡大図である。
実施の形態２の電動パワーステアリング装置は、ロック体５ｂがウォームホイール４２の回転中心線方向へ移動可能となるようにソレノイド５ａを配設する代わりに、ロック体５ｂがウォームホイール４２のラジアル方向へ移動することが可能となるようにソレノイド５ａを配設したものである。

この実施の形態において、係合凹部４５ａは被ロック体４５の外周面に等配されており、ラジアル方向外方へ開放されている。第３筒体２３における大径筒部２３ａには、係合凹部４５ａに臨む位置にラジアル方向へ貫通する窓孔２３ｉが設けられている。

ロック手段５のソレノイド５ａは第３筒体２３における大径筒部２３の外側であり、且つ、窓孔２３ｉに臨む位置にロック体５ｂがウォームホイール４２のラジアル方向へ移動可能となるように取着されている。その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。

尚、以上説明した実施の形態では、ロック手段５としてソレノイド５ａを備える構成としたが、その他、ロック手段５は例えば図７、図８に示すように電動モータ等の駆動機器を備える構成としてもよいのであり、ロック手段５の構成は特に制限されない。図７は本発明に係る電動パワーステアリング装置のさらに他の例を示す要部の拡大断面図、図８は図７のVIII−VIII線の断面図である。

この実施の形態のロック手段５は、ハウジング２に設けられた案内孔２３ｊに相対移動可能に収容されたロック体５１と、該ロック体５１に相対移動可能に支持された筒形のナット部材５２と、該ナット部材５２及びロック体５１の間に介在された弾性体５３と、ナット部材５２に相対回転可能に螺合されたねじ軸５４と、該ねじ軸５４を減速歯車機構５５を介して回転させる電動モータ５６とを備えており、該電動モータ５６がリモートコントローラの操作によりオン、オフ制御される制御部５０に電気的に接続されている。

ロック体５１の周面と案内孔２３ｊの周面との間には互いに係合する溝及び凸条が設けられており、ロック体５１の回転を禁止し、ロック体５１を係合凹部４５ａに対して接離する方向へ移動可能になっている。

ロック体５１は移動方向と交差する方向へ貫通する非円形孔５１ａと、該非円形孔５１ａから移動方向一側へ貫通する貫通孔５１ｂと、非円形孔５１ａから移動方向他側へ凹となる凹所５１ｃとを有しており、該凹所５１ｃにコイルばねからなる弾性体５３の一部が収容されている。

ナット部材５２は貫通孔５１ｂに移動可能に挿通される筒形をなしており、長手方向一側に、非円形孔５１ａに係合する一対の係合凸部５２ａ，５２ａを有し、長手方向他側に位置検出用の凸部５２ｂを有する。

減速歯車機構５５は、電動モータ５６の出力軸５６ａに連動連結されたウォーム５５ａと、該ウォーム５５ａに噛合し、ねじ軸５４に結合されたウォームホイール５５ｂとを備えており、出力軸５６ａの回転力をねじ軸５４に与え、該ねじ軸５４とナット部材５２との相対回転によりナット部材５２をロック体５１と同方向へ移動させるように構成されている。

また、ナット部材５２の凸部５２ｂと対応する二つの位置には、ナット部材５２の移動位置、ひいてはロック体５１の移動位置を検出する二つのセンサ５７，５８が設けられており、一方のセンサ５７又は５８が凸部５２ｂを検出することによりロック体５１がロック位置にあるか、非ロック位置にあるかを検出することができるように構成されている。

図７、図８の実施の形態にあっては、出力軸５６ａが一方向へ回転することにより減速歯車機構５５を介してねじ軸５４が正回転し、該ねじ軸５４に対してナット部材５２がロック位置側へ移動するとともに弾性体５３を介してロック体５１がロック位置へ進出移動し、該ロック体５１が係合凹部４５ａに結合する。

また、出力軸５６ａが他方向へ回転することにより減速歯車機構５５を介してねじ軸５４が逆回転し、該ねじ軸５４に対してナット部材５２が非ロック位置側へ移動するとともに係合凸部５２ａ，５２ａを介してロック体５１が非ロック位置へ後退移動し、該ロック体５１の係合凹部４５ａとの結合が離脱する。
図７、図８の実施の形態において、その他の構成及び作用は実施の形態１、２と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。

また、以上説明した実施の形態のウォームホイール４２は、環状歯体４２ａ及び芯部材４２ｂを有する構成としたが、その他、ウォームホイール４２は全体が金属製又は合成樹脂製であってもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の構成を示す断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。図２の被ロック体部分を断面した拡大図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の拡大断面図である。図５の被ロック体部分を断面した拡大図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置のさらに他の例を示す要部の拡大断面図である。図７のVIII−VIII線の断面図である。

符号の説明

１操舵軸（舵取手段）
２ハウジング
３電動モータ
３２出力軸
４１ウォーム
４２ウォームホイール
４２ａ環状歯体
４２ｂ芯部材
４５被ロック体
４５ａ係合凹部
５ロック手段

Claims

電動モータの出力軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合して舵取手段に繋がるウォームホイールと、前記舵取手段の回転をロックするロック手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ロック手段に係合することが可能な係合凹部を複数の周方向位置に有し、前記ウォームホイールの側面に取着された被ロック体を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ウォームホイールは外周部に歯を有する合成樹脂製の環状歯体、及び該環状歯体の内側に結合された金属製の芯部材とを備えており、前記被ロック体は前記芯部材に取着してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。