JP2014061754A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラック軸ハウジングを分割して車両に合わせて容易に搭載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】ラック軸１２が挿通されるハウジングは、ラック軸１２のほぼ全体が収容される略円筒状の第１のラックハウジング２９と、ラック軸１２の一部が収容される略円筒状の第２のラックハウジング３０と、減速機構および変換機構が収容される減速機部３３とに分割され形成されている。第１、第２のラックハウジング２９，３０は、それぞれ外周に設けたフランジ面を通して減速機部３３の両側面にボルト締結により固定されている。減速機部３３の第１のラックハウジング２９側の側面に、ＭＣＵ４２が電動モータ１９の回転軸１８を挿通されて、ＭＣＵ外周に設けられたフランジ面を通してボルト締結により固定されている。このとき、減速機部３３は、ラック軸１２に対して所定の軸方向位置および軸回転方向角度に取り付け固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、ラックアンドピニオン方式の操舵機構のラック軸に、大きな減速比を設定して高いラック軸力を発生させることができるボールねじ機構を組み込むとともに、このラック軸にボールねじ機構を介して直接にステアリング操作を補助するためのアシスト力として、電動モータからの出力回転を伝えるラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。この種の電動パワーステアリング装置として、電動モータの回転軸をラック軸と平行に配設するとともに、回転軸と、ラック軸に組み込んだボールねじ機構とを、ベルト式伝達機構によって繋いだ、いわゆるラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置（ＲＰ−ＥＰＳ）がある（例えば、特許文献１参照）。

上記ラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置は、装置全体をコンパクトにまとめて、高いスペース効率を得ることができる。特許文献１の電動パワーステアリング装置において、ラック軸が収容されたハウジングには、電動モータがエンドハウジングを介して固定され、電動モータの駆動により発生する動力は、ベルト式伝達機構を介してラック軸に伝達されるようになっている。このベルト式伝達機構は、電動モータの回転軸に連結された入力プーリと、ラック軸にボールねじ機構を介して連結された出力プーリと、入力プーリおよび出力プーリ間に掛け渡されたベルトとから構成されている。

特開２００５−３４３４３４号公報

上記のようなラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置では、電動モータは、搭載車両に合わせて、ラック軸方向およびラック軸回転方向の２方向の任意の位置に配置取り付けが可能になっている。しかしながら、ラック軸が収容されたハウジングは、伝達機構としての減速機部と車両本体に固定する車両取付部を含むラック軸収容部とが一体の構造となっており、ハウジングのラック軸収容部の長さや減速機部のラック軸方向位置および取付角度は、車両毎に変更が必要となる。このため、減速機構およびハウジング形状は、搭載車両毎にその都度個別の設計および部品構造の決定が必要となり、製品コストが増大する。また、ハウジングの減速機部に合わせた複雑な製造設備の変更やハウジングの型費の発生にともない設備コストが増大する場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ラック軸ハウジングを分割して車両に合わせて容易に搭載できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生する電動モータと、軸方向に往復移動可能に設けられたラック軸と、前記電動モータの出力回転を、前記ラック軸の往復移動に変換して伝達する伝達機構と、前記ラック軸および前記伝達機構を収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記ラック軸を挿通支持する第１のハウジングと、前記電動モータを固定するとともに、前記伝達機構を収容支持する第２のハウジングと、に分割して形成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、ラック軸および伝達機構を収容するハウジングは、ラック軸を挿通支持する第１のハウジングと電動モータを固定し、伝達機構を収容支持する第２のハウジングとに分割して形成される。これにより、各種搭載車両によって一部の部品の共通化が可能となり、特に、第２のハウジングのラック軸方向位置や取付角度を変更するだけで車両への搭載設計が容易にできる。その結果、設計工数や製品コスト、さらには製造設備コストの低減を図ることができるので、電動パワーステアリング装置（操舵補助装置）を安価に製造するとともに、搭載車両に合わせて容易に搭載、組み付けることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記伝達機構は、一対の入、出力プーリと、前記一対の入、出力プーリ間を連結するベルトと、からなる減速機構を含むことを要旨とする。上記構成によれば、伝達機構は、一対の入、出力プーリと、入、出力プーリ間に掛け渡されたベルトとからなる減速機構部と、変換機構部と、を一体に構成されているので、電動モータの発生する動力をラック軸へ伝達可能な状態でユニット化することができる。その結果、小型で車両への搭載性のよい電動パワーステアリング装置を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記第１のハウジングは、車両本体に固定される車両取付部を有するとともに、前記第２のハウジングの前記ラック軸方向両側に分割して形成されていることを要旨とする。上記構成によれば、車両本体に固定される第１のハウジングは、搭載車両に対してラック軸収容部の長さを変更するだけで車両への搭載設計が容易にできる。その結果、電動パワーステアリング装置を搭載車両に合わせて容易に搭載、組み付けることができる。

本発明によれば、ラック軸ハウジングを分割して車両に合わせて容易に搭載できる電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。 操舵補助機構の要部拡大図。 本発明の第１の実施形態に係る操舵補助機構の構成を示す（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図。 本発明の第２の実施形態に係る操舵補助機構の構成を示す（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図。

次に、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１は、いわゆるラックアシスト型の電動パワーステアリング装置であり、ラックアンドピニオン機構を含むステアリング機構２と、ステアリング機構２に操舵補助力（アシストトルク）を与えるための操舵補助機構３とを備えている。操舵補助機構３は、後述する電動モータ１９の回転軸１８（図２参照）をラック軸（ラックバー）１２とほぼ平行となるように配設するとともに、回転軸１８と、ラック軸１２に組み込んだボールねじ機構とを、ベルト式伝達機構によって繋いだ、いわゆるラックパラレルタイプの電動パワーステアリング装置（ＲＰ−ＥＰＳ）を構成している。

ステアリング機構２は、操舵部材としてのステアリングホイール４に連結されたステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５に自在継手６を介して連結された中間軸７と、中間軸７に自在継手８を介して連結されたピニオン軸９と、ピニオン軸９の先端部に設けられたピニオン１０に噛み合うラック１１を有して車両の左右方向に延びる操舵軸としてのラック軸１２とを有している。

ラック軸１２の両端部にはそれぞれタイロッド１３が結合されており、各タイロッド１３は図示しないナックルアームを介して転舵輪１４に連結されている。ステアリングホイール４が操作されてステアリングシャフト５が回転すると、この回転がピニオン１０およびラック１１によって、車両の左右方向に沿うラック軸１２の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪１４の転舵が達成される。

また、ピニオン軸９は、入力軸１５と、出力軸１６とに分割されている。これら入、出力軸１５，１６はトーションバー１７を介して同一の軸線上で互いに連結されている。操舵補助機構３は、回転軸１８を有する電動モータ１９と、回転軸１８の回転をラック軸１２の軸方向移動に変換するための変換機構２０と、回転軸１８の回転を減速して変換機構２０に伝達するための伝達機構としての減速機構２１とを備えている。

電動モータ１９は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、電子制御ユニット）２２によって制御されるようになっている。電動モータ１９は、例えば、３相のブラシレスモータが使用され、ＥＣＵ一体型モータであるＭＣＵ４２として構成されている。また、電動モータ１９の回転軸１８の回転速度は、電動モータ１９に内蔵されたレゾレルバ等の回転角度センサ２３によって検出されるようになっている。

さらに、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール４の操舵角度を検出する操舵角センサ２４と、トーションバー１７を介する入、出力軸１５，１６間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ２５と、車両の速度を検出する車速センサ２６とを備えている。操舵角センサ２４およびトルクセンサ２５は、ピニオン軸９の周囲に配置されている。上記回転角度センサ２３を含むこれらのセンサ２４，２５，２６が検出した値は、ＥＣＵ２２に入力され演算処理されるようになっている。

ＥＣＵ２２は、入力された操舵トルクや車速等に基づいてステアリング機構２に付与するアシストトルクを決定し、このアシストトルクに基づいて電動モータ１９を駆動制御する。また、ＥＣＵ２２は、入力された各種の値に基づいて車両の異常を判定し、ＥＣＵ２２に接続された異常検知部２７によって運転者に異常を報知させる。異常検知部２７は、例えば、ブザーや異常報知ランプの点灯により上記異常を運転者に報知することができるようになっている。

次に、図２は、図１の操舵補助機構３の要部拡大図である。図２に示すように、ＭＣＵ４２は、電動モータ１９とＥＣＵ２２とから構成されている。電動モータ１９は、回転軸１８および回転角度センサ２３（図示せず、図１参照）と、モータハウジング２８とを有しており、回転軸１８がラック軸１２にほぼ平行になるように配置されている。モータハウジング２８は、筒状の第１の減速機ハウジング（第２のハウジング）３１を介して、ラック軸１２を収容する筒状の第２の減速機ハウジング（第２のハウジング）３２に固定されている。

減速機構２１は、プーリ・ベルト機構からなる減速機構であり、例えば、回転軸１８に連結された歯付の入力プーリ（駆動プーリ）３５と、ラック軸１２にボールねじ機構を介して連結された、入力プーリ３５よりも大径である歯付の出力プーリ（従動プーリ）３６と、入、出力プーリ３５，３６間に掛け渡された歯付のベルト３７とを備えている。入力プーリ３５は、電動モータ１９の回転軸１８の軸方向中間部に一体回転可能に連結されている。出力プーリ３６は、操舵軸としてのラック軸１２の周囲を取り囲んで配置されている。

変換機構２０は、ボールねじ機構からなる変換機構であり、ラック軸１２の周囲を取り囲む回転筒としてのボールナット３８を備えている。ボールナット３８は、ラック軸１２の外周に形成されたボールねじ溝３９にボール４０を介して螺合している。ボールナット３８は、軸受３４を介して第２の減速機ハウジング３２に回転自在に支持されている。また、ボールナット３８の外周には上記出力プーリ３６が一体回転可能に嵌め合わされている。具体的には、ボールナット３８の外周に形成された段部と、軸受３４とによって出力プーリ３６が挟持され、ボールナット３８に固定されている。

電動モータ１９の回転軸１８が回転すると、これにともなって、入力プーリ３５が回転する。そして、入力プーリ３５の回転はベルト３７を介して出力プーリ３６に伝達され、出力プーリ３６およびボールナット３８が入力プーリ３５の回転よりも低速で回転する。ボールナット３８の回転は、ボール４０を介してラック軸１２の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪１４（図１参照）の転舵が補助される。

次に、図３は、本発明の第１の実施形態に係る操舵補助機構３の構成を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、ラック軸１２が挿通されるハウジングは、ラック軸１２のほぼ全体が収容される略円筒状の第１のラックハウジング（第１のハウジング）２９と、ラック軸１２の一部が収容される略円筒状の第２のラックハウジング（第１のハウジング）３０と、図２を参照して減速機構２１および変換機構２０が収容される減速機部３３とに分割されて形成されている。そして、第１および第２のラックハウジング２９，３０は、それぞれラック軸１２外周に設けたフランジ面を通して減速機部３３の両側面にボルト締結により固定されている。

また、減速機部３３の第１のラックハウジング２９側の側面（図中、右側）に、ＭＣＵ４２が電動モータ１９の回転軸１８を挿通されて、ＭＣＵ４２外周に設けられたフランジ面を通してボルト締結により固定されている。このとき、ＭＣＵ４２は、ラック軸１２の下方に配置されている。減速機部３３は、ラック軸１２に対して所定の軸方向位置および軸回転方向角度に取り付け固定されることができる。また、第１のラックハウジング２９は、ラック軸１２のラック１１（図１参照）を形成した領域を取り囲みピニオン軸９（図１参照）を支持するとともに、トルクセンサ２５を収容して支持している。さらに、第１のラックハウジング２９には、操舵補助機構３を車両本体に固定するための車両取付部４１が設けられている。

次に、図４は、本発明の第２の実施形態に係る操舵補助機構３の構成を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、ラック軸１２が挿通されるハウジングは、ラック軸１２のほぼ半分（図中、右側）が収容される略円筒状の第１のラックハウジング２９と、ラック軸１２の反対側のほぼ半分が収容される略円筒状の第２のラックハウジング３０と、減速機構２１および変換機構２０（図２参照）が収容され軸方向中央付近に配置される減速機部３３とに分割されて形成されている。そして、第１および第２のラックハウジング２９，３０は、それぞれラック軸１２外周に設けたフランジ面を通して減速機部３３の両側面にボルト締結により固定されている。

また、減速機部３３の第２のラックハウジング３０側の側面（図中、左側）に、ＭＣＵ４２が電動モータ１９の回転軸１８を挿通されて、ＭＣＵ４２外周に設けられたフランジ面を通してボルト締結により固定されている。このとき、ＭＣＵ４２は、ラック軸１２に対し、わずかに下方に配置されている。減速機部３３は、ラック軸１２に対して所定の軸方向位置および軸回転方向角度に取り付け固定されることができる。また、第１のラックハウジング２９は、ラック軸１２のラック１１（図１参照）を形成した領域を取り囲みピニオン軸９（図１参照）を支持するとともに、トルクセンサ２５を収容して支持している。さらに、第１および第２のラックハウジング２９，３０には、操舵補助機構３を車両本体に固定するための車両取付部４１がそれぞれ設けられている。

次に、電動パワーステアリング装置１の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、ラック軸１２、伝達機構２０、および減速機構２１を収容支持するハウジングは、減速機部３３と、車両本体に固定される車両取付部４１が設けられ、ラック軸１２を収容する第１および第２のラックハウジング２９，３０とに分割して形成されている。また、減速機部３３は、各搭載車両に対して共通部品化され形成されている。減速機部３３は、一対の入、出力プーリ３５，３６と、この一対の入、出力プーリ３５，３６間に掛け渡されたベルト３７とからなる減速機構２１と、ボールねじ溝３９にボール４０を介して螺合したボールナット３８を備え、ラック軸１２に装着されたボールねじ機構からなる変換機構２０とを一体に構成されている。

これにより、第１および第２のラックハウジング２９，３０の長さや減速機部３３のラック軸方向位置、または取付角度等を変更するだけで、上下左右どの方向においても車両への搭載設計が容易にできる。その結果、操舵補助装置３を搭載車両に合わせて容易に搭載、組み付けることができる。また、電動モータ１９の発生する動力をラック軸１２へ伝達可能な状態で減速機部３３を共通部品化することができるので、電動モータ１９を減速機部３３の左右両方向から取り付ける設計が可能になる。その結果、小型で車両への搭載性のよい操舵補助装置３を得ることができる。さらに、電動モータ１９をＥＣＵ２２と一体化構造（ＭＣＵ４２）とすることにより、操舵補助装置３を小型・軽量化し、車両への搭載性も向上することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ラック軸と伝達機構としての減速機構が収容されたハウジングを分割して車両に合わせて容易に搭載できる電動パワーステアリング装置を提供できる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、減速機構２１として回転軸１８に連結された入力プーリ３５と、ラック軸１２に連結された出力プーリ３６とにベルト３７を掛け渡して動力伝達可能にしたが、これに限らず、例えば、互いに噛み合う一対の歯車を含む減速機構を用いてもよい。また、回転軸１８に連結されたスプロケットと、ラック軸１２に連結されたスプロケットとをチェーンで連結して動力伝達可能にしてもよい。

上記第１および第２の実施形態では、ＭＣＵ４２の取付位置を、いずれもラック軸１２に対して下側に平行に配置したが、これに限らず、搭載車両に合わせてラック軸１２の外周のいずれ（例えば、上側）に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、減速機部３３のラック軸方向の形状を一定の厚さとしたが、これに限らず、任意の形状（例えば、図２参照）であってもよい。

上記実施形態では、パラレルタイプのラックアシスト型電動パワーステアリング装置１のラック軸１２を収容するハウジングを分割して構成する場合について説明したが、これに限らず、電動モータ１９がラック軸１２と同軸上に配置されたいわゆるラック同軸タイプ、あるいは、電動モータ１９の軸線がラック軸１２に対して斜交するように配置されたいわゆるラッククロスタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング機構、３：操舵補助機構、４：ステアリングホイール、５：ステアリングシャフト、６，８：自在継手、７：中間軸、９：ピニオン軸、１０：ピニオン、１１：ラック、１２：ラック軸（操舵軸）、１３：タイロッド、１４：転舵輪、１５，１６：入、出力軸、１７：トーションバー、１８：回転軸、１９：電動モータ、２０：変換機構、２１：減速機構（伝達機構）、２２：ＥＣＵ、２３：回転角度センサ、２４：操舵角センサ、２５：トルクセンサ、２６：車速センサ、２７：異常検知部、２８：モータハウジング、２９，３０：第１，第２のラックハウジング（第１のハウジング）、３１，３２：第１，第２の減速機ハウジング（第２のハウジング）、３３：減速機部、３４：軸受、３５：入力プーリ、３６：出力プーリ、３７：ベルト、３８：ボールナット、３９：ボールねじ溝、４０：ボール、４１：車両取付部、
４２：ＭＣＵ

Claims (3)

1. 操舵補助力を発生する電動モータと、
   軸方向に往復移動可能に設けられたラック軸と、
   前記電動モータの出力回転を、前記ラック軸の往復移動に変換して伝達する伝達機構と、
   前記ラック軸および前記伝達機構を収容するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、前記ラック軸を挿通支持する第１のハウジングと、前記電動モータを固定するとともに、前記伝達機構を収容支持する第２のハウジングと、に分割して形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記伝達機構は、一対の入、出力プーリと、前記一対の入、出力プーリ間を連結するベルトと、からなる減速機構を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記第１のハウジングは、車両本体に固定される車両取付部を有するとともに、前記第２のハウジングの前記ラック軸方向両側に分割して形成されている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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