JP2008174239A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、詳しくは、電動モータやギヤボックス等と他の装置との干渉防止やステアリングホイールの操作性向上等を図る技術に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to a technique for preventing interference between an electric motor, a gear box, and the like with another apparatus and improving operability of a steering wheel.
自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて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。
従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい(最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度)ため、小排気量の軽自動車等への採用が難く、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。そこで、これらの問題を解決するものとして、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近年注目されている。電動パワーステアリング装置では、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下(オルタネータに係るエンジンの駆動損失)も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。
In a steering system for an automobile, a so-called power steering device that performs steering assist using an external power source is widely adopted.
Conventionally, a vane type hydraulic pump is generally used as a power source for a power steering apparatus, and many of these hydraulic pumps are driven by an engine. However, this type of power steering device has a large engine drive loss due to the constant drive of the hydraulic pump (several horsepower to about 10 horsepower at the maximum load), so it can be used in light vehicles with small displacement. It is difficult, and it has been unavoidable that the fuel consumption of a car with a relatively large displacement is reduced so much that it cannot be ignored. Therefore, in order to solve these problems, an electric power steering apparatus using an electric motor as a power source has attracted attention in recent years. In the electric power steering device, since the on-board battery is used as the power source of the electric motor, there is no direct engine drive loss, and the electric motor is started only at the steering assist, so that the driving fuel consumption is reduced (the engine related to the alternator In addition to being able to suppress drive loss, it has features such as extremely easy electronic control.
一方、自動車のステアリング装置は、不特定多数の運転者により使用(操舵)されるため、個人の体格や運転姿勢等に対応してステアリングホイールの位置を調整できることが望ましい。このような要望に答えるべく、乗用車に限らず貨物車等においても、チルト機構を採用するものが多くなっている。チルト機構は、ステアリングホイールの位置を上下方向に調整するための機構であり、ステアリングコラムを揺動自在に支持するチルトピボットと、所望の位置(揺動角度)でステアリングコラムを固定するチルトレバー部等からなっている。尚、チルト機構には、ステアリングコラムとインタミネートジョイントとの連結部近傍にチルトピボットを配置したもの(腰振りチルト方式)や、ステアリングホイールとステアリングコラムとの間に配置したもの(首振りチルト方式)が公知である。 On the other hand, since an automobile steering device is used (steered) by an unspecified number of drivers, it is desirable that the position of the steering wheel can be adjusted in accordance with an individual's physique and driving posture. In order to respond to such demands, not only passenger cars but also freight cars and the like are increasingly adopting a tilt mechanism. The tilt mechanism is a mechanism for adjusting the position of the steering wheel in the vertical direction, a tilt pivot for swingably supporting the steering column, and a tilt lever portion for fixing the steering column at a desired position (swing angle). Etc. The tilt mechanism has a tilt pivot in the vicinity of the connection between the steering column and the intermediate joint (waist swing tilt method), or a mechanism between the steering wheel and the steering column (swing tilt method). ) Is known.
電動パワーステアリング装置にチルト機構を組み込むにあたり、腰振りチルト方式あるいは首振りチルト方式を採用した場合、それぞれ以下に述べるような問題があった。例えば、ステアリングコラムに取り付けられる電動モータやそのギヤボックス等は比較的大きくかつ縦横方向に突出するが、腰振りチルト方式では、これがステアリングコラムと一体に揺動することになる。これにより、装置密度の比較的高いダッシュボード周辺に電動モータ等の揺動空間を確保する必要が生じ、他の装置(アクセルペダルやブレーキペダル等)の設計自由度が減少すると共に、電動モータや他の電気部品に結線される電気配線の固定等にも細心の注意を払う必要が生じる。また、首振りチルト方式では、電動モータ等の移動に係る問題はないが、位置調整の際にステアリングホイールの傾斜が大きく変化するため、運転者の体格によっては操舵性が悪くなる不具合があった。
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、電動モータ等と他の装置との干渉防止やステアリングホイールの操作性向上等を図った電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
When incorporating the tilt mechanism into the electric power steering apparatus, when the hip swing tilt method or the head tilt tilt method is employed, there are problems as described below. For example, an electric motor attached to a steering column, its gear box, and the like are relatively large and protrude in the vertical and horizontal directions. In the hip swing tilt method, this swings integrally with the steering column. As a result, it is necessary to secure a swinging space for an electric motor or the like around a dashboard having a relatively high device density, reducing the degree of freedom in designing other devices (accelerator pedal, brake pedal, etc.) It is necessary to pay close attention to fixing electric wiring connected to other electric parts. In addition, the swing tilt method has no problem related to the movement of the electric motor or the like, but the tilt of the steering wheel changes greatly at the time of position adjustment, so that there is a problem that the steering performance is deteriorated depending on the physique of the driver. .
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device that prevents interference between an electric motor or the like and another device, improves the operability of a steering wheel, and the like.
本発明では、上記課題を解決するべく、上端部にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフトと、このステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、このステアリングコラムに取り付けられ、前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動モータと、前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングコラムを上方部分と下方部分とに分割すると共に、当該上方部分の揺動支点となるチルトピボットとを有する電動パワーステアリング装置において、前記チルトピボットが、前記ステアリングホイールと前記電動モータとの間で、かつ当該電動モータの近傍に設けられたものを提案する。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a steering shaft on which a steering wheel is mounted at an upper end portion, a steering column that rotatably supports the steering shaft, and a steering column attached to the steering column, In the electric power steering apparatus comprising: an electric motor provided for force assistance; and a tilt pivot that divides the steering shaft and the steering column into an upper portion and a lower portion and serves as a swing fulcrum of the upper portion. A tilt pivot provided between the steering wheel and the electric motor and in the vicinity of the electric motor is proposed.
本発明によれば、チルトピボットが電動モータの直上に存在するため、ステアリングホイールの位置調整時においても、電動モータと周辺装置との相対移動が生じない一方、ステアリングホイールとチルトピボットとの距離が大きくなるため、ステアリングホイールの傾斜が変化しにくくなる。 According to the present invention, since the tilt pivot exists directly above the electric motor, relative movement between the electric motor and the peripheral device does not occur even when adjusting the position of the steering wheel, while the distance between the steering wheel and the tilt pivot is small. Since it becomes large, the inclination of the steering wheel becomes difficult to change.
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、ステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号1はステアリングコラムを示す。ステアリングコラム1は、アジャスティングブラケット2を介して車体側メンバ3に固定されたアッパステアリングコラム(以下、アッパコラムと略称する)4と、車体側メンバ3に直に固定されたロアステアリングコラム(以下、ロアコラムと略称する)5とから構成されている。尚、本実施形態のステアリング装置には衝撃吸収機構が組み込まれており、二次衝突時等に図示しないカプセルが破断してアッパコラム4が脱落するが、煩雑になるためその詳細は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a vehicle compartment side portion of the steering device, and reference numeral 1 in the drawing denotes a steering column. The steering column 1 includes an upper steering column (hereinafter abbreviated as “upper column”) 4 fixed to the vehicle body side member 3 via an adjusting
アッパコラム4にはアッパステアリングシャフト6が回動自在に支持され、ロアコラム5にはセンサアウトプットシャフト7が回動自在に支持されている。また、アッパステアリングシャフト6の上端にはステアリングホイール8が装着される一方、センサアウトプットシャフト7の下端にはユニバーサルジョイント9を介してロアステアリングシャフト10が連結されている。図1中の符号11は電動モータ12や後述するトルクセンサ等を保持・収納するモータハウジング、13はアジャスティングブラケット2に取り付けられたチルトレバー、14はアッパコラム4の下部を覆うエネルギー吸収用の鋼製ベローズをそれぞれ示す。また、15はアッパコラム4を覆うコラムカバー、16は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボードをそれぞれ示す。
An upper steering shaft 6 is rotatably supported on the
図2(図1中のA部拡大断面図)および図3(図2中のB−B断面図)に示したように、アッパステアリングシャフト6は、ジョイントピン21を介して、合成樹脂製のボールハブ22と揺動自在に連結している。また、ボールハブ22は、ジョイントピンに対して90゜位相がずれた位置に嵌入された一対のショートピン23を介して、トルクセンサ24のセンサインプットシャフト25に揺動自在に連結している。これにより、アッパステアリングシャフト6は、センサインプットシャフト25に対してジョイントピン21とショートピン23との交点を揺動ポイントSPとして揺動することになり、所定範囲内のジョイント角をもった状態でもセンサインプットシャフト25に対して回転力を伝達することができる。
As shown in FIG. 2 (enlarged cross-sectional view of part A in FIG. 1) and FIG. 3 (cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2), the upper steering shaft 6 is made of synthetic resin via a joint pin 21. The
トルクセンサ24は、上述したセンサインプットシャフト25の他に、センサインプットシャフト25とセンサアウトプットシャフト7との相対回転に伴って前後方向(図2中左右方向)に移動するスライダ26、スライダ26を後方に付勢するコイルスプリング27、センサアウトプットシャフト7とスライダ26との間に介装されたガイドボール28、スライダ26の移動を検出する図示しない位置センサ等から構成されている。また、センサインプットシャフト25は、トーションバー29を介して、センサアウトプットシャフト7と相対回転可能に連結されている。したがって、運転者がアッパステアリングシャフト6を操舵すると、トーションバー29が捻れてセンサインプットシャフト25とセンサアウトプットシャフト7とが相対回転し、スライダ26の移動量に基づいて操舵トルクが検出される。
In addition to the
センサアウトプットシャフト7には、トルクセンサ24の近傍にウォームホイール31が外嵌・固着されている。ウォームホイール31は、電動モータ12の図示しない回転軸に接続されたウォームギヤ32と噛み合っており、電動モータ12の回転が減速されてセンサアウトプットシャフト7に伝達される。図2中、33はセンサアウトプットシャフト7をロアコラム5に回動自在に支持させるボールベアリングである。
A worm wheel 31 is fitted and fixed to the sensor output shaft 7 in the vicinity of the torque sensor 24. The worm wheel 31 meshes with a worm gear 32 connected to a rotation shaft (not shown) of the
アッパステアリングシャフト6は、センサアウトプットシャフト7側のインナシャフト35と、ステアリングホイール8側のアウタシャフト36とからなっている。これにより、自動車の衝突時に運転者がステアリングホイール8に二次衝突した際、アッパステアリングシャフト6は、所定値以上の軸方向加重が作用すると、インナシャフト35がアウタシャフト36内に進入することによりコラプス(短縮)して衝突エネルギーを吸収する。同様に、アッパコラム4も、センサアウトプットシャフト7側のインナチューブ37と、ステアリングホイール8側のアウタチューブ38とからなっており、アッパステアリングシャフト6と同時にコラプスする。尚、前述した鋼製ベローズ14は、その先端がインナチューブ37に固定され、後端がアウタチューブ38に固定されている。
The upper steering shaft 6 includes an inner shaft 35 on the sensor output shaft 7 side and an outer shaft 36 on the steering wheel 8 side. As a result, when the driver has a secondary collision with the steering wheel 8 at the time of the collision of the automobile, the upper steering shaft 6 causes the inner shaft 35 to enter the outer shaft 36 when an axial load exceeding a predetermined value is applied. Collapse (absorb) to absorb collision energy. Similarly, the
図4(図1中のA部拡大図)および図5(図4中のC矢視図)に示したように、モータハウジング11の後部には鋼板プレス成形品で逆L字形状のハウジング側カプラ41がボルト締めされている。図6に示したように、ハウジング側カプラ41には、モータハウジング11の後端面に当接する部位にトルクセンサ24のセンサインプットシャフト25が遊嵌する貫通穴42が形成されると共に、後面の左右端から一対のブラケット43が後方に向けて延設されている。これらブラケット43には、側方視で前述したアッパステアリングシャフト6の揺動ポイントSPに対応する位置に、それぞれピン孔44が穿設されている。
As shown in FIG. 4 (enlarged view of portion A in FIG. 1) and FIG. 5 (viewed in the direction of arrow C in FIG. 4), the rear portion of the
また、アッパコラム4のインナチューブ37には、その先端に鋼板プレス成形品で円板状のコラム側カプラ51が溶接により固着・一体化されている。コラム側カプラ51には、その左右端から一対のアーム52が平行するかたちで前方に向けて延設されると共に、これらアーム52にはハウジング側カプラ41のブラケット43に設けられたピン孔44と同径のピン孔53がそれぞれ穿設されている。尚、コラム側カプラ51のアーム52は、ハウジング側カプラ41のブラケット43の内側に嵌まり込むべく、その左右幅が小さく設定されている。
Further, a disc-shaped column-
本実施形態の場合、ハウジング側カプラ41とコラム側カプラ51とは、ピン孔44,53を貫通する左右2本のリベット61により連結されている。リベット61は、ハウジング側カプラ41のピン孔44から挿入され、コラム側カプラ51のピン孔53を貫通した後、加締められている。尚、この際の加締めは、ハウジング側カプラ41とコラム側カプラ51とが容易に相対回動できるように、両カプラ41,51のブラケット43,アーム52間に若干の間隙を残すようになされている。これにより、コラム側カプラ51は、リベット61の軸心をチルトピボットTPとして、ハウジング側カプラ41に対して上下にチルト(揺動)可能となる。
In the case of this embodiment, the
一方、アッパコラム4のアウタチューブ38には、図7(図4中のD−D断面図)に示したように、アジャスティングブラケット2の内側面に摺接するかたちで、断面コ字形状のステー71が溶接により一体化されている。ステー71の下部には貫通孔72が穿設され、アジャスティングブラケット2とその左側面に固着された固定側ストッパプレート73とにはそれぞれ円弧孔74,75が穿設されている。これら貫通孔72と円弧孔74,75とには、チルト調整機構を構成するチルトボルト76が右側から貫通している。
On the other hand, as shown in FIG. 7 (DD sectional view in FIG. 4), the
チルトボルト76は、チルトレバー13の基部に一体化されたナット77と螺合しており、チルトレバー13が反時計方向に回動されると、スペーサ78および移動側ストッパプレート79とを介して、アジャスティングブラケット2を左右から締め付ける。両ストッパプレート73,79には、相対向する面にそれぞれ滑り止めのセレーションが形成されており、チルトボルト76によってアジャスティングブラケット2が締め付けられた状態では、アジャスティングブラケット2とアッパコラム4との相対動が阻止される。図4中の符号81はチルトレバー13を上限位置で係止するストッパ、82はアッパコラム4を上方に牽引するアシストスプリングをそれぞれ示す。
The tilt bolt 76 is screwed with a
以下、本実施形態の作用を述べる。
運転者がステアリングホイール8を回転させると、アッパステアリングシャフト6およびセンサアウトプットシャフト7,ロアステアリングシャフト10を介して、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されており、タイロッドを介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。この際、モータハウジング21内のトルクセンサ24の検出信号や車速等に基づき電動モータ12が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転が減速ギヤを介してセンサアウトプットシャフト7に伝達され、これにより操舵アシストが実現される。
The operation of this embodiment will be described below.
When the driver rotates the steering wheel 8, the rotational force is transmitted to a steering gear (not shown) via the upper steering shaft 6, the sensor output shaft 7, and the lower steering shaft 10. The steering gear incorporates a rack and pinion mechanism or the like that converts rotational input into linear motion, and steering is performed by changing the steering angle of the wheel via a tie rod. At this time, the
一方、運転者の交代等によりステアリングホイール8の上下位置を調整する必要が生じた場合、運転者は先ず、チルトレバー13を時計方向(下方)に回動させる。すると、チルトボルト76による締め付けが解除され、両ストッパプレート73,79のセレーションの係合が外れることにより、アッパコラム4がチルトピボットTPを中心として上下に揺動する。運転者は、ステアリングホイール8を上下させて所望の位置に調整すると、チルトレバー13を反時計方向に回動させる。すると、チルトボルト76が再び締め付けられ、両ストッパプレート73,79のセレーションが係合することにより、アッパコラム4がアジャスティングブラケット2に固定される。この際、アッパコラム4がアシストスプリング82により上方に牽引されいるため、非力な運転者であっても、ステアリングホイール8の上下が容易に行える。また、チルトピボットTPがアッパステアリングシャフト6とセンサインプットシャフト25との揺動ポイントSPを含んでいるため、ステアリングホイール8の上下位置調整を行った場合にも、各ステアリングシャフト6,7の回動を阻害することがない。
On the other hand, when it becomes necessary to adjust the vertical position of the steering wheel 8 due to the change of the driver, the driver first rotates the
さて、本実施形態では、チルトピボットTPが、ステアリングホイール8と電動モータ12との間で、かつ電動モータ12の近傍(モータハウジング11の直後)に設けられており、これにより以下のような効果を得られた。すなわち、ステアリングホイール8の位置調整時に電動モータ12やモータハウジング11が移動しないため、装置密度の比較的高いダッシュボード周辺に電動モータ等の揺動空間を確保する必要が無くなり、アクセルペダルやブレーキペダル等の設計自由度が向上すると共に、電動モータ12やトルクセンサ24等への電気配線も容易になった。また、チルトピボットTPとステアリングホイール8との間の距離が比較的大きくとれるため、ステアリングホイール8の上下移動量を十分に確保しながら、上下位置調整時におけるステアリングホイール8の傾斜変化を許容可能な範囲(本実施形態では、中立位置から±4゜程度)に収めることができた。
In the present embodiment, the tilt pivot TP is provided between the steering wheel 8 and the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記各実施形態では、鋼板プレス成形品のコラム側カプラを用いたが、図8に示したように、アルミ合金や鋳鉄を素材とする円筒形状のコラム側カプラ91を用い、これをアッパコラム4のインナチューブ37に外嵌・固着させるようにしてもよいし、インナチューブとコラム側カプラとをプレス成形あるいは鋳造によって一体に形成するようにしてもよい、更に、電動アシスト機構やチルト機構の具体的構成やステアリングシャフトやステアリングコラム等の具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
Although description of specific embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in each of the above embodiments, the column side coupler of a steel plate press-formed product is used. However, as shown in FIG. 8, a cylindrical
[発明の効果]
以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、上端部にステアリングホイールが装着されるステアリングシャフトと、このステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、このステアリングコラムに取り付けられ、前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動モータと、前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングコラムを上方部分と下方部分とに分割すると共に、当該上方部分の揺動支点となるチルトピボットとを有する電動パワーステアリング装置において、前記チルトピボットが、前記ステアリングホイールと前記電動モータとの間で、かつ当該電動モータの近傍に設けられたものとしたため、ステアリングホイールの位置調整時に電動モータ等が移動しなくなり、アクセルペダルやブレーキペダル等の設計自由度が向上すると共に、ステアリングホイールの上下移動量を十分に確保しながら、上下位置調整時におけるステアリングホイールの傾斜変化を少なくすることが可能となる。
[The invention's effect]
As described above, according to the electric power steering apparatus of the present invention, the steering shaft having the steering wheel mounted on the upper end portion, the steering column that rotatably supports the steering shaft, and the steering column attached to the steering column. And an electric motor for assisting the steering force of the steering wheel, and a tilt pivot that divides the steering shaft and the steering column into an upper portion and a lower portion and serves as a swing fulcrum of the upper portion. In the electric power steering apparatus, since the tilt pivot is provided between the steering wheel and the electric motor and in the vicinity of the electric motor, the electric motor or the like does not move when the position of the steering wheel is adjusted. , With design flexibility such Rupedaru and the brake pedal is improved, while securing a sufficient vertical movement of the steering wheel, it is possible to reduce the inclination change of the steering wheel at the time of vertical position adjustment.
1‥‥ステアリングコラム
2‥‥アジャスティングブラケット
4‥‥アッパコラム
5‥‥ロアコラム
6‥‥アッパステアリングシャフト
7‥‥センサアウトプットシャフト
8‥‥ステアリングホイール
11‥‥モータハウジング
12‥‥電動モータ
13‥‥チルトレバー
35‥‥インナシャフト
37‥‥インナコラム
41‥‥ハウジング側カプラ
43‥‥ブラケット
51‥‥コラム側カプラ
52‥‥アーム
61‥‥リベット
SP‥‥揺動ポイント
TP‥‥チルトピボット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
このステアリングシャフトを回動自在に支持するステアリングコラムと、
このステアリングコラムに取り付けられ、前記ステアリングホイールの操舵力補助に供される電動モータと、
前記ステアリングシャフトおよび前記ステアリングコラムを上方部分と下方部分とに分割すると共に、当該上方部分の揺動支点となるチルトピボットと
を有する電動パワーステアリング装置において、
前記チルトピボットが、前記ステアリングホイールと前記電動モータとの間で、かつ当該電動モータの近傍に設けられたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering shaft with a steering wheel mounted on the upper end, and
A steering column that rotatably supports the steering shaft;
An electric motor attached to the steering column and used for assisting the steering force of the steering wheel;
In the electric power steering apparatus, the steering shaft and the steering column are divided into an upper portion and a lower portion, and a tilt pivot serving as a swing fulcrum of the upper portion is provided.
An electric power steering apparatus, wherein the tilt pivot is provided between the steering wheel and the electric motor and in the vicinity of the electric motor.
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