JP2007039032A

JP2007039032A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2007039032A
Application number: JP2006309960A
Authority: JP
Inventors: Shinya Amada; 慎也天田; Kazuo Chikaraishi; 一穂力石
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】ステアリングホイールの位置に関わらず、干渉の問題を極力回避しつつ、低コストで電動式パワーステアリング装置を車両に搭載できる電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ、及びその組み合わせ方法を提供する。
【解決手段】シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の電動モータ２３と、デファレンシャルギヤのギヤケースＤＣとの間で干渉が生ずる恐れがあるような場合、これに代えてデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせれば、電動モータ２３の位置が変わり、それによりデファレンシャルギヤのギヤケースＤＣとの干渉が回避されることとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ、及びその組み合わせ方法に関する。

自動車用の操舵系においては、動力源からの動力に基づき操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。近年は、燃費軽減等の理由により、特に小排気量の自動車において、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置が注目されるようになってきている。

ここで、世界各国の交通法規が様々であるため、右側通行の国と左側通行の国とが混在する。一般的には、右側通行の国では、車両の左側にステアリングホイールがある（いわゆる左ハンドルである）と好ましく、左側通行の国では、車両の右側にステアリングホイールがある（いわゆる右ハンドルである）と好ましい。従って、同一のプラットフォームを用いた車両でも、仕向地に応じてステアリングホイールの位置を変更するようにしている。

ところで、旧来から用いられている油圧式パワーステアリング装置は、動力源である油圧ポンプがエンジン側に搭載されているため、かかる油圧ポンプが発生する油圧により駆動されるステアリング系には、一般的には嵩張らないアクチュエータを設ければ足り、比較的設計の自由度が高いという利点がある。従って、仕向地に応じてステアリングホイールの位置を変更するような場合でも、油圧配管の取り回しなどは変える必要あるものの、部品同士の干渉を防止することは比較的容易である。

これに対し、電動式パワーステアリング装置は、動力源としてのモータと、トルクを増大させるための減速器とをステアリング系に設ける必要がある。特に、車両に通常搭載されている１２Ｖのバッテリからの電力でモータを駆動する場合には、供給する電流には上限があることから、１５〜２５という大きな減速比の減速器が必要となり、それによりステアリング系が大型化するという問題がある。

更に、フロントエンジン・フロント駆動の車両においては、エンジンルーム内に、エンジンと共に、駆動系を構成するトランスミッションや、デファレンシャルギヤを含むギヤケースが配置されるため、かかるギヤケースなどが配置される側に、ステアリングホイールを設けなければならない場合、ギヤケースなどに干渉しないように、適切に電動式パワーステアリング装置を設ける必要がある。

一方、エンジンと、駆動系を構成するトランスミッションや、デファレンシャルギヤを含むギヤケースとは、車両から見て左右非対称であることから、エンジンルームにはスペース的に左右格差が生じている。従って、例えば右ハンドルの仕向地の仕様としては、電動式パワーステアリング装置とエンジン及び駆動系とを適切に組み合わせることによって、相互の干渉を防止することは可能である。

ところが、これを左ハンドルの仕向地に適用しようとした場合、電動式パワーステアリング装置のレイアウトを左右逆にするだけでは、エンジンや駆動系との干渉が生ずる恐れがあるが、エンジンや駆動系のレイアウトまでを一体的に変更して、相互の干渉を防止しようとすると莫大なコストがかかってしまうという問題が生ずる。

これに対し、エンジンや駆動系のレイアウトを変更することなく、電動式パワーステアリング装置のレイアウトを左右逆にするためには、より小型で高出力のモータ及び高トルク対応型減速器などを用いることが考えられるが、それにしてもコストが大幅に増大してしまう。

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ステアリングホイールの位置に関わらず、干渉の問題を極力回避しつつ、低コストで電動式パワーステアリング装置を車両に搭載できる電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ、及びその組み合わせ方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせは、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるものである。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせは、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるものである。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ方法は、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両に対して、ステアリングホイールの位置に応じて、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、もしくはデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるものである。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせによれば、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるので、例えばシングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の電動モータと、デファレンシャルギヤのギヤケースとの間で干渉が生ずる恐れがあるような場合、これに代えてデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせれば、電動モータの位置が変わり、それにより例えば小型で高出力のモータ及び高トルク対応型減速器などを採用することなく駆動系の一例であるデファレンシャルギヤのギヤケースなどとの干渉が回避され、より低コストな構成が提供されることとなる。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせによれば、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるので、例えばシングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の電動モータと、デファレンシャルギヤのギヤケースとの間で干渉が生ずる恐れがあるような場合、これに代えてデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせれば、電動モータの位置が変わり、それにより例えば小型で高出力のモータ及び高トルク対応型減速器などを採用することなく駆動系の一例であるデファレンシャルギヤのギヤケースなどとの干渉が回避され、より低コストな構成が提供されることとなる。

すなわち、前記デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置は、前記ステアリングホイールとデファレンシャルギヤとが同じ側に配置されている車両と組み合わせると好ましい。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ方法によれば、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両に対して、ステアリングホイールの位置に応じて、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、もしくはデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるので、例えばシングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の電動モータと、デファレンシャルギヤのギヤケースとの間で干渉が生ずる恐れがあるような場合、これに代えてデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせれば、電動モータの位置が変わり、それにより例えば小型で高出力のモータ及び高トルク対応型減速器などを採用することなく駆動系の一例であるデファレンシャルギヤのギヤケースなどとの干渉が回避され、より低コストな構成が提供されることとなる。ここで、「ステアリングホイールの位置」とは、いわゆる左ハンドルと称される位置又は右ハンドルと称される位置のいずれかをいうものとする。

尚、本明細書中、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置とは、ステアリングホイールからの操舵力と、電動モータの補助操舵力とが、同一のピニオンを介して操舵機構のラック軸に伝達されるものをいい、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置とは、ステアリングホイールからの操舵力と、電動モータの補助操舵力とが、異なるピニオンを介して操舵機構のラック軸に伝達されるものをいうものとする。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を示す概略構成図である。図２は、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置周辺の軸線方向部分断面図である。図１において、ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の上部を構成する入力軸２ａに連結されている。入力軸２ａの下端は、ユニバ―サルジョイント４を介してロアシャフト２ｂの上端に連結され、さらに、ロアシャフト２ｂの下端は、ユニバーサルジョイント５を介してピニオンシャフト７の上端に連結されている。

ピニオンシャフト７は、上方シャフト７ａと下方シャフト７ｂとから構成され、上方シャフト７ａと下方シャフト７ｂとは、トルクセンサ３を介して連結されている。

トルクセンサ３は、ピニオンシャフト７に伝達された操舵トルクを検出するものであり、例えば、繰舵トルクを上方シャフト７ａ及び下方シャフト７ｂ間に介挿したトーションバー（不図示）のネジレ角変位に変換し、このネジレ角変位を、磁気的又は機械的に検出するように構成され、操作者がステアリングホイール１を操舵操作することによって、ピニオンシャフト７に生じるネジレの大きさと方向とに応じたアナログ電圧からなるトルク検出信号Ｔｖを、コントローラ１３に出力するようになっている。

かかるトルクセンサ３は、例えば、ステアリングホイール１が中立状態にある場合には、所定の中立電圧をトルク検出信号Ｔｖとして出力し、これよりステアリングホイール１を右旋した場合には、そのときの操舵トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左旋した場合には、そのときの操舵トルクに応じて中立電圧より減少する電圧を出力するようになされている。

ピニオンシャフト７の下端には、不図示のピニオンが連結されており、かかるピニオンは、ラック軸２２（図２）のラック歯に噛合している。ピニオンシャフト７は、例えばウォームギヤ機構を介してモータ２３の回転軸に連結されている。

モータ２３を駆動制御し、操舵系への操舵補助力の制御を行うため、コントローラ１３が設けられている。コントローラ１３は、車載のバッテリ１６から電源供給されることによって作動するようになされている。バッテリ１６の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ１４及びヒューズ１５ａを介してコントロ―ラ１３に接続されると共に、ヒューズ１５ｂを介してコントローラ１３に直接接続されており、このヒューズ１５ｂを介して供給される電源は例えば、メモリバックアップ用に使用される。コントローラ１３は、トルクセンサ３からのトルク検出信号Ｔｖと、例えば、図示しない変速機の出力軸に配設された車速センサ１７からの車速検出信号Ｖｐとに基づき電動モータ２３を駆動制御することができる。

図３は、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置周辺の軸線方向部分断面図である。ラックハウジング８’内にはラック軸（不図示）が挿通され、ラック軸はその両端において、タイロッド９，１０に連結されている。タイロッド９，１０は、図示しない操向機構に連結されている。

ラック軸は、その右側において、ステアリングホイール１に連結された第１ピニオンシャフト７に噛合しており、又その左側において、電動モータ２３の回転軸から操舵補助力を受ける第２ピニオンシャフト７’に噛合している。

次に、図面を参照して本実施の形態の動作を説明する。図１において、車両が直進状態にあり、ステアリングホイール１からラック軸２２へ操舵力が入力されていない場合、トルクセンサ３から出力されるトルク検出信号Ｔｖは、所定の中立電圧もしくはその近傍値であるため、コントローラ１３は電動モータ２３を回転駆動しない。従って、この電動式パワーステアリング装置は補助操舵力を出力しない状態にある。

一方、車両がカーブを曲がろうとする場合には、ステアリングホイール１が操舵されて操舵力がラック軸２２へ伝達されるため、トルクセンサ３からは、操舵トルクに応じたトルク検出信号Ｔｖが出力され、速度センサ１７からの検出信号Ｖｐを考慮して、コントローラ１３は、適切なトルクで電動モータ２３の回転軸（不図示）を回転させる。回転軸が回転するとボールスクリューナット２９も回転し、図２に示すシングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の場合には、ピニオンシャフト７を介して、或いは図３に示すデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の場合には、第２ピニオンシャフト７’を介して、ラック軸２２に補助操舵力を伝達し、ラック軸２２を左もしくは右方向に移動させるようになっている。

図４は、右ハンドルでありかつフロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内に、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置した状態を示す図である。図４において、エンジンルームの前方（図４の下方側）に、エンジンＥが配置され、エンジンＥの車両から見て左側（図４で右）には、トランスミッションＴが配置され、更にトランスミッションＴからの動力を左右の車輪に分配するデファレンシャルギヤのギヤケースＤＣが、トランスミッションＴの後方に配置されている。

図４に示す如く、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置は、エンジンＥと車室との間に挟まれるようにして配置されている。フロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内は、このように多くの装置が配置されているため、スペース上余裕が少ないが、図４から明らかなように、ギヤケースＤＣと反対側においては、比較的空いたスペースが存在するため、嵩張る電動モータ２３をここに配置することによって、周囲部品との干渉を回避できる。

ところが、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を、左ハンドルでありかつフロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内に配置しようとすると、ギヤケースＤＣの周囲にスペース上の余裕がないため、干渉を回避しつつ電動モータ２３を配置することが困難となる。そこで、かかる車両に対しては、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるものである。

図５は、左ハンドルでありかつ図４に示すものに対し実質的に同一なプラットフォームを有し、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系（トランスミッションデファレンシャルギヤ）が配置された、フロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内に、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置した状態を示す図である。図５に示す如く、ステアリングシャフト７は、ギヤケースＤＣの近傍に配置されるものの、第１のピニオンシャフト７自体は、そのケースを含めて嵩張るものではないため、ギヤケースＤＣとの干渉を回避しつつ、かかる位置に配置することが出来る。

一方、電動モータ２３は、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置であることから、第１のピニオンシャフトシャフト７と異なる位置、すなわち車両から見て右側に配置されることとなる。従って、比較的空いたスペースに、嵩張る電動モータ２３をここに配置することによって、周囲部品との干渉を回避できる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態においては、右ハンドルである車両のエンジンルーム内に、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置したが、これはエンジンや駆動系のレイアウトによって変わりうるものであるため、左ハンドルである車両のエンジンルーム内に、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置しても良いことは勿論である。又、ギヤケースと異なる位置に電動モータが配置されるように、電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせを決定しているが、例えば過給器と異なる位置に電動モータが配置されるように、電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせを決定してもよい。

本発明の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ方法によれば、実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両に対して、ステアリングホイールの位置に応じて、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、もしくはデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせるので、例えばシングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置の電動モータと、デファレンシャルギヤのギヤケースとの間で干渉が生ずる恐れがあるような場合、これに代えてデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせれば、電動モータの位置が変わり、それにより例えば小型で高出力のモータ及び高トルク対応型減速器などを採用することなく駆動系の一例であるデファレンシャルギヤのギヤケースなどとの干渉が回避され、より低コストな構成が提供されることとなる。

シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を示す概略構成図である。シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置周辺の軸線方向部分断面図である。デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を示す概略構成図である。右ハンドルでありかつフロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内に、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置した状態を示す図である。左ハンドルでありかつフロントエンジン・フロント駆動の車両のエンジンルーム内に、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を配置した状態を示す図である。

符号の説明

１ステアリングホイール
７（第１の）ピニオンシャフト
７’ 第２のピニオンシャフト
２３電動モータ
Ｅエンジン
Ｔトランスミッション
ＤＣデファレンシャルギヤのギヤケース

Claims

実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせる電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ。
実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両が、車両の右側にステアリングホイールを有している場合には、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせ、車両の左側にステアリングホイールを有している場合には、デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせる電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ。
前記デュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置は、前記ステアリングホイールと前記駆動系のデファレンシャルギヤとが同じ側に配置されている車両と組み合わせる請求項１又は２に記載の電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ。
実質的に同一なフロントエンジン・フロント駆動用のプラットフォームに、実質的に同一なレイアウトでエンジン及び駆動系を設けた車両に対して、ステアリングホイールの位置に応じて、シングルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、もしくはデュアルピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置を組み合わせる電動式パワーステアリング装置と車両との組み合わせ方法。