JP2010018065A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングコラムからステアリングホイールに伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングコラム２を車体側メンバ３にチルトヒンジ部Ｈを介して上下揺動自在に支持させ、ステアリングコラム２に設けたギアケース４に電動モータＭのモーターケース５を連結し、電動モータＭで操舵力をアシストする電動式パワーステアリング装置であって、チルトヒンジ部Ｈを車体側メンバ３とモーターケース５との間に設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、
ステアリングコラムを車体側メンバにチルトヒンジ部を介して上下揺動自在に支持させ、前記ステアリングコラムに設けたギアケースに電動モータのモーターケースを連結し、前記電動モータで操舵力をアシストする電動式パワーステアリング装置に関する。

電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）は、ステアリングコラムに設けた電動モータにより操舵力をアシストする装置であり、省燃費に効果がある等の理由で、近年、油圧式パワーステアリング装置に換えて自動車に多く装備されるようになっている。
また、ステアリングコラムを車体側メンバにチルトヒンジ部を介して上下揺動自在に支持させたチルト式ステアリングコラム構造は、乗員の体格に合わせてステアリングホイールを上下位置変更調節可能にした構造であり、乗員ごとに最適の運転姿勢をとることができるようにするために開発されている。

従来、チルト式ステアリングコラムを備えた電動式パワーステアリング装置では、特許文献１に開示されているように、電動モータが連動連結する減速ギアボックスと車体側メンバとの間にチルトヒンジ部を設けて、電動モータがステアリングコラムの減速ギアボックスから突出した状態にし、前記電動モータをステアリングコラムと一体にチルトヒンジ部のヒンジ軸芯周りに上下揺動させていた。
特許第３７０７２５２号公報

しかしながら、電動モータは重量物であり、電動モータがステアリングコラムの減速ギアボックスから突出している従来の構造では、自動車の走行に伴ってステアリングコラムに振動が発生しやすかった。そして、この振動がステアリングコラムからステアリングホイールに伝わって運転者に違和感を与え、自動車の商品性を低下させるという問題があった。

本発明は上記実状に鑑みて成されたもので、その目的は、ステアリングコラムからステアリングホイールに伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる電動式パワーステアリング装置を提供する点にある。

本発明の特徴は、
ステアリングコラムを車体側メンバにチルトヒンジ部を介して上下揺動自在に支持させ、前記ステアリングコラムに設けたギアケースに電動モータのモーターケースを連結し、前記電動モータで操舵力をアシストする電動式パワーステアリング装置であって、
前記チルトヒンジ部を前記車体側メンバと前記モーターケースとの間に設けてある点にある。（請求項１）

この構成によれば、チルトヒンジ部を車体側メンバとモーターケースとの間に設けてあるから、車体側メンバでモーターケースを直接支持することができて、自動車の走行中にモーターケースを起震源とする振動が生じにくくすることができる。これにより、ステアリングホイールに伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる。また、重量物である電動モータがチルトヒンジ部側に位置したことで、モータ重量の大部分がチルトヒンジ部にて支持され、チルト操作を行いやすくすることができ、チルト操作の操作性を向上させることができる。（請求項１）

本発明において、
車両前後方向から見て前記電動モータの回転軸が前記ステアリングコラムと直交するとともに水平又はほぼ水平になるように前記電動モータを配置し、
前記車体側メンバと、前記回転軸の軸芯方向における前記モーターケースの前記ギアケースとは反対側の端部との間に前記チルトヒンジ部を設けてあると、チルトによる前記電動モータの移動範囲を狭い範囲とすることができて、上下揺動するステアリングコラムと車体側メンバとの干渉を容易に回避することができる。（請求項２）

本発明において、
前記車体側メンバに設けた車体側第１ブラケットと、前記回転軸の軸芯方向における前記モーターケースの前記ギアケースとは反対側の端部との間、及び、前記車体側メンバに設けた車体側第２ブラケットと、前記回転軸の軸芯方向における前記ギアケースの前記モーターケースとは反対側の端部との間に前記チルトヒンジ部をそれぞれ設けて、前記ステアリングコラムを前記車体側メンバに両持ち支持させてあると、次の作用を奏することができる。（請求項３）

重量物である電動モータの重心が両チルトヒンジ部の間に位置することから、電動モータを備えたステアリングコラムの車体側メンバに対する取り付け剛性を高くすることができ、共振周波数を高くすることができる。これにより、ステアリングホイールに伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる。また、前記電動モータがチルトヒンジ部側に位置したことでチルト操作を行いやすくすることができ、チルト操作の操作性を向上させることができる。そして、両チルトヒンジ部間の間隔を広く取ることができて、モーターアシストトルクに対してのステアリングコラムおよび電動モータの車体への取り付け剛性を強くすることができ、操舵フィーリングのあいまいさを軽減することができる。（請求項３）

本発明において、
前記モーターケースの端部壁にモーターケースブラケットを取り付け、
前記回転軸の軸芯方向に沿うように前記モーターケースブラケットに形成した嵌合穴に第１軸部材を回転自在に内嵌させ、
前記モーターケースブラケットから突出する前記第１軸部材の突出端部に前記車体側第１ブラケットを固定して一方のチルトヒンジ部を構成し、
前記ギアケースの端部壁にギアケースブラケットを取り付け、
前記回転軸の軸芯方向に沿うように前記ギアケースブラケットに形成した嵌合穴に第２軸部材を回転自在に内嵌させ、
前記ギアケースブラケットから突出する前記第２軸部材の突出端部に前記車体側第２ブラケットを固定して他方のチルトヒンジ部を構成してあると、次の作用を奏することができる。（請求項４）

つまり、各チルトヒンジ部の強度を強くすることができるとともに、円滑に作動させることができ、さらに、チルトヒンジ部を簡素な構造に構成することができる。（請求項４）

本発明において、
前記第１軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の溝を前記車体側第１ブラケットに形成し、
前記第２軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の溝を前記車体側第２ブラケットに形成してあると、次の作用を奏することができる。（請求項５）

ステアリングコラムを車体側メンバに組み付けるときに、第１軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて、車体側第１ブラケットの切り欠き状の溝に入り込ませるとともに、第２軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて、車体側第２ブラケットの切り欠き状の溝に入り込ませることができる。
従って、ステアリングコラムを車体側メンバに仮置きすることができて（つまりステアリングコラムを車体側メンバに仮支持させることができて）、車体側メンバに対するステアリングコラムの組付け作業の作業性を向上させることができる。（請求項５）

本発明において、
前記第１軸部材は前記突出端部に第１雄ねじ部が形成されたボルトであり、
前記第１雄ねじ部に第１ナットを螺合させて前記車体側第１ブラケットを前記第１軸部材に固定し、
前記第２軸部材は前記突出端部に第２雄ねじ部が形成されたボルトであり、
前記第２雄ねじ部に第２ナットを螺合させて前記車体側第２ブラケットを前記第２軸部材に固定してあると、次の作用を奏することができる。（請求項６）

チルトヒンジ部を形成するための専用の部品を少なくすることができて、製作コストを低廉化することができる。（請求項６）

本発明において、
前記チルトヒンジ部のヒンジ軸芯と前記電動モータの回転軸の軸芯とを同芯又はほぼ同芯にしてあると、電動モータの回転軸の回転によるステアリングコラムの振動を効果的に抑制することができ、モーターアシストトルクに対しての剛性をより強くすることができて、操舵フィーリングのあいまいさを軽減することができる。（請求項７）

本発明によれば、
ステアリングコラムからステアリングホイールに伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる電動式パワーステアリング装置を提供することができた。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、電動モータＭで操舵力をアシストする自動車の電動式パワーステアリング装置を示してある。この電動式パワーステアリング装置は、後ろ上がりに傾斜するステアリングコラム２を車体側メンバ３（一例としてインパネリンフォース）に左右一対のチルトヒンジ部Ｈを介して上下揺動自在に支持させ、ステアリングコラム２に設けたギアケース４に電動モータＭの円筒状のモーターケース５を連結し、車両前後方向から見て電動モータＭの回転軸がステアリングコラム２と直交するとともに、水平（ほぼ水平であってもよい）になるように前記電動モータＭを配置して構成してある。

ステアリングコラム２にはステアリングシャフト６を同芯状に収容して回転自在に支持させ、ステアリングシャフト６の上端部にステアリングホイール７の中心部を連結し、ステアリングシャフト６の下端部にユニバーサルジョイント８を介してロアーステアリングシャフトの上端部を連結してある。

電動モータＭはステアリングシャフト６に設けたトルクセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて駆動し、電動モータＭの回転軸の回転力がギアケース４のギアを介してステアリングシャフト６に伝えられる。これにより電動モータＭが操舵力をアシストする。次に、チルトヒンジ部Ｈの構造について説明する。

［チルトヒンジ部Ｈの構造］
前記車体側メンバ３に設けた車体側第１ブラケット１１と、前記回転軸の軸芯方向におけるモーターケース５のギアケース４とは反対側の端部５Ａとの間、及び、車体側メンバ３に設けた車体側第２ブラケット１２と、前記回転軸の軸芯方向におけるギアケース４のモーターケース５とは反対側の端部４Ａとの間にチルトヒンジ部Ｈをそれぞれ設けて、ステアリングコラム２の車幅方向に突出する両端を車体側メンバ３に両持ち支持させてある。ステアリングコラム２を揺動（チルト）させるときの揺動中心となるチルトヒンジ部Ｈのヒンジ軸芯Ｏ１と電動モータＭの回転軸の軸芯Ｏ２とは同芯である（ほぼ同芯であってもよい）。

詳しくは図２に示すように、モーターケース５の端部壁１３に段付きの円板状のモーターケースブラケット１４を前記軸芯方向外方側から重ね合わせ、モーターケース５の周方向に並ぶ複数の取り付けボルト１９で取り付け固定してある。モーターケースブラケット１４の中央部には、電動モータＭの回転軸の軸芯方向に沿うように嵌合穴１５を形成してあり、この嵌合穴１５に第１軸部材１６を一対のベアリングＢを介して回転自在に挿通・内嵌させてある。

すなわち、前記嵌合穴１５を段付き穴に形成し、軸芯方向中央の小径の穴を挟んで位置する軸芯方向両側の一対の大径の嵌合穴１５に前記一対のベアリングＢを各別に内嵌し、一対のベアリングＢに第１軸部材１６を内嵌してある。そして、モーターケースブラケット１４から突出する前記第１軸部材１６の突出端部１６Ａに車体側第１ブラケット１１を固定して一方のチルトヒンジ部Ｈを構成してある。

第１軸部材１６は前記突出端部１６Ａに第１雄ねじ部Ｓ１が形成された頭部付きのボルトである。前記軸芯方向で車体側第１ブラケット１１側の一方のベアリングＢと車体側第１ブラケット１１との間にはリング状の第１スペーサ１７を介在させてある。そして、第１雄ねじ部Ｓ１に第１ナットＮ１を螺合させて、第１軸部材１６の頭部と第１ナットＮ１で一対のベアリングＢと第１スペーサ１７と車体側第１ブラケット１１とを挟持して、車体側第１ブラケット１１を第１軸部材１６に固定してある。

また、図３に示すように、ギアケース４の端部壁２３に段付きの板状のギアケースブラケット２４を前記軸芯方向外方側から重ね合わせ、複数の取り付けボルト１９で取り付け固定してある。ギアケースブラケット２４の中央部には、電動モータＭの回転軸の軸芯方向に沿うように嵌合穴２５を形成してあり、この嵌合穴２５に第２軸部材２６を一対のベアリングＢを介して回転自在に挿通・内嵌させてある。

すなわち、前記嵌合穴２５を段付き穴に形成し、軸芯方向中央の小径の穴を挟んで位置する軸芯方向両側の一対の大径の嵌合穴２５に前記一対のベアリングＢを各別に内嵌し、一対のベアリングＢに第２軸部材２６を内嵌してある。そして、ギアケースブラケット２４から突出する前記第２軸部材２６の突出端部２６Ａに車体側第２ブラケット１２を固定して他方のチルトヒンジ部Ｈを構成してある。

第２軸部材２６は前記突出端部２６Ａに第２雄ねじ部Ｓ２が形成された頭部付きのボルトである。前記軸芯方向で車体側第２ブラケット１２側の一方のベアリングＢと車体側第２ブラケット１２との間にはリング状の第２スペーサ２７を介在させてある。そして、第２雄ねじ部Ｓ２に第２ナットＮ２を螺合させて、第２軸部材２６の頭部と第２ナットＮ２で一対のベアリングＢと第２スペーサ２７と車体側第２ブラケット１２とを挟持して、車体側第２ブラケット１２を第２軸部材２６に固定してある。

車体側第１ブラケット１１には、第１軸部材１６の突出端部１６Ａを径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の細長い溝３１を形成し、車体側第２ブラケット１２には、第２軸部材２６の突出端部２６Ａを径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の細長い溝４１を形成してある。詳細には、細長い溝３１、４１は後ろ上がりに開放された切り欠き状で、略平行に形成されている。

これにより、ステアリングコラム２を車体側メンバ３に組み付けるときに、第１軸部材１６の突出端部１６Ａを径方向外方側に移動させて、車体側第１ブラケット１１の切り欠き状の細長い溝３１に入り込ませるとともに、第２軸部材２６の突出端部２６Ａを径方向外方側に移動させて、車体側第２ブラケット１２の切り欠き状の細長い溝４１に入り込ませることができる。つまり、ステアリングコラム２を車体側メンバ３に仮置きすることができて、車体側メンバ３に対するステアリングコラム２の組付け作業の作業性を向上させることができる。

図１に示すように、電動モータＭ及びギアケース４よりも上方のステアリングコラム部分に車体側メンバに対する固定部３４を設けるとともに、前記固定部３４を車体側メンバに固定した状態と固定解除した状態とに切り換える切り換え機構３５を設けてある。そして、この切り換え機構３５にチルトレバー３６を設け、運転者がチルトレバー３６を操作することで、前記固定した状態と固定解除した状態とに切り換えができるようにしてある。

すなわち、運転者がチルトレバー３６を操作して車体側メンバに対する固定部３４の固定を解除した後、ステアリングコラム２を車体側メンバに対して前記ヒンジ軸芯Ｏ１周りに上下揺動させることで、ステアリングホイール７の上下方向の位置を変更調節するようになっている。

上記の構造により、車体側メンバでモーターケース及びギアケースを支持することができて、自動車の走行中に振動が生じにくくすることができる。これにより、ステアリングホイール７に伝わる振動を抑制して、自動車の商品性を向上させることができる。また、重量物である電動モータＭがチルトヒンジ部Ｈ側に位置したことでチルト操作を行いやすくすることができ、チルト操作の操作性を向上させることができる。

［別実施形態］
上記の実施形態では、チルトヒンジ部Ｈのヒンジ軸芯Ｏ１と電動モータＭの回転軸の軸芯Ｏ２とを同芯（又はほぼ同芯）になるように配置したが、これらの軸芯Ｏ１，Ｏ２が同芯に位置していない構造にも本発明を適用することができる。また、電動モータＭのモーターケースにチルトヒンジ部Ｈを形成すれば、電動モータＭの重量を効果的に支持することが出来る。

電動式パワーステアリング装置の斜視図 一方のチルトヒンジ部の断面図 他方のチルトヒンジ部の断面図

符号の説明

２ ステアリングコラム
３ 車体側メンバ
４ ギアケース
４Ａ 回転軸の軸芯方向におけるギアケースのモーターケースとは反対側の端部
５ モーターケース
５Ａ 回転軸の軸芯方向におけるモーターケースのギアケースとは反対側の端部
１１ 車体側第１ブラケット
１２ 車体側第２ブラケット
１３ モーターケースの端部壁
１４ モーターケースブラケット
１５，２５ 嵌合穴
１６ 第１軸部材
１６Ａ 第１軸部材の突出端部
２３ ギアケースの端部壁
２４ ギアケースブラケット
２６ 第２軸部材
２６Ａ 第２軸部材の突出端部
３１，４１ 切り欠き状の溝
Ｈ チルトヒンジ部
Ｍ 電動モータ
Ｎ１ 第１ナット
Ｎ２ 第２ナット
Ｏ１ ヒンジ軸芯
Ｏ２ 電動モータの回転軸の軸芯
Ｓ１ 第１雄ねじ部
Ｓ２ 第２雄ねじ部

Claims (7)

1. ステアリングコラムを車体側メンバにチルトヒンジ部を介して上下揺動自在に支持させ、前記ステアリングコラムに設けたギアケースに電動モータのモーターケースを連結し、前記電動モータで操舵力をアシストする電動式パワーステアリング装置であって、
   前記チルトヒンジ部を前記車体側メンバと前記モーターケースとの間に設けてある電動式パワーステアリング装置。
2. 車両前後方向から見て前記電動モータの回転軸が前記ステアリングコラムと直交するとともに水平又はほぼ水平になるように前記電動モータを配置し、
   前記車体側メンバと、前記回転軸の軸芯方向における前記モーターケースの前記ギアケースとは反対側の端部との間に前記チルトヒンジ部を設けてある請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記車体側メンバに設けた車体側第１ブラケットと、前記回転軸の軸芯方向における前記モーターケースの前記ギアケースとは反対側の端部との間、及び、前記車体側メンバに設けた車体側第２ブラケットと、前記回転軸の軸芯方向における前記ギアケースの前記モーターケースとは反対側の端部との間に前記チルトヒンジ部をそれぞれ設けて、前記ステアリングコラムを前記車体側メンバに両持ち支持させてある請求項２記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 前記モーターケースの端部壁にモーターケースブラケットを取り付け、
   前記回転軸の軸芯方向に沿うように前記モーターケースブラケットに形成した嵌合穴に第１軸部材を回転自在に内嵌させ、
   前記モーターケースブラケットから突出する前記第１軸部材の突出端部に前記車体側第１ブラケットを固定して一方のチルトヒンジ部を構成し、
   前記ギアケースの端部壁にギアケースブラケットを取り付け、
   前記回転軸の軸芯方向に沿うように前記ギアケースブラケットに形成した嵌合穴に第２軸部材を回転自在に内嵌させ、
   前記ギアケースブラケットから突出する前記第２軸部材の突出端部に前記車体側第２ブラケットを固定して他方のチルトヒンジ部を構成してある請求項３記載の電動式パワーステアリング装置。
5. 前記第１軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の溝を前記車体側第１ブラケットに形成し、
   前記第２軸部材の突出端部を径方向外方側に移動させて入り込ませる切り欠き状の溝を前記車体側第２ブラケットに形成してある請求項４記載の電動式パワーステアリング装置。
6. 前記第１軸部材は前記突出端部に第１雄ねじ部が形成されたボルトであり、
   前記第１雄ねじ部に第１ナットを螺合させて前記車体側第１ブラケットを前記第１軸部材に固定し、
   前記第２軸部材は前記突出端部に第２雄ねじ部が形成されたボルトであり、
   前記第２雄ねじ部に第２ナットを螺合させて前記車体側第２ブラケットを前記第２軸部材に固定してある請求項４又は５記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 前記チルトヒンジ部のヒンジ軸芯と前記電動モータの回転軸の軸芯とを同芯又はほぼ同芯にしてある請求項１〜６のいずれか一つに記載の電動式パワーステアリング装置。

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