JP2016007985A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームホイールのグリースがセンサケース内のギアのグリースに混入することを防止可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置１００は、ピニオン軸２２に装着され電動モータ２１によって転舵力が入力されるウォームホイール２６と、ピニオン軸２２の回転角度を検出する回転角度検出部３２と、を備える。回転角度検出部３２は、ピニオン軸２２に装着され外周にギア部４１ａを有するセンターギア４１と、ギア部４１ａと噛み合うアウターギア４２、４３と、アウターギア４２、４３の回転に基づいてピニオン軸２２の回転角度を演算する演算部４４と、センターギア４１及びアウターギア４２、４３を収容する収容部４６ｂを有するとともにピニオン軸２２が貫通する貫通孔４７を有するセンサケース４６と、を有する。センサケース４６の収容部４６ｂの内面であって貫通孔４７の周囲には溝５０が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１には、電動モータによって操舵アシスト力を付与する電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの回転に応じて回転するとともに当該回転をラック軸に伝達するピニオン軸と、ピニオン軸に装着され操舵アシスト用の電動モータの回転をピニオン軸に伝達するウォームホイールと、ピニオン軸とステアリングホイールとの間に連結される操舵軸の操舵角を検出する舵角センサと、を備える。

舵角センサは、操舵軸に装着される第１歯車と第１歯車に噛み合う第２歯車と第１歯車及び第２歯車を収容するセンサケースとを有し、操舵軸の回転に伴って回転する第２歯車の回転に基づいて操舵軸の操舵角を検出する。

特開２０１３−１７４５１７号公報

上記従来の技術では、センサケースの下方に配置されたウォームホイールに塗布されたグリースが、操舵軸が貫通するセンサケースの貫通孔と操舵軸との隙間からセンサケース内に侵入して第１歯車及び第２歯車に塗布されたグリースと混ざり合い、第１歯車及び第２歯車の噛み合い特性が変化する可能性がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、ウォームホイールのグリースがセンサケース内に設けられるギアのグリースに混入することを防止可能な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。

本発明は、ピニオン軸に電動モータによって転舵力が入力され、ピニオン軸と噛み合うラック軸をラック軸の軸方向に移動させて車輪を転舵させる電動パワーステアリング装置であって、ピニオン軸と一体回転可能に装着され電動モータによって転舵力が入力されるウォームホイールと、ウォームホイールに隣接して配置されピニオン軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、を備え、回転角度検出部は、ピニオン軸の外周にピニオン軸と一体回転可能に装着され外周にギア部を有するセンターギアと、センターギアのギア部と噛み合うアウターギアと、アウターギアの回転に基づいてピニオン軸の回転角度を演算する演算部と、センターギア及びアウターギアを収容する収容部を有するとともにピニオン軸が貫通する貫通孔を有するセンサケースと、を有し、センサケースの収容部の内面であって貫通孔の周囲には溝が形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、センサケースの収容部の内面であって貫通孔の周囲に溝が形成されるので、ウォームホイールに塗布されたグリースが貫通孔とピニオン軸との隙間からセンサケース内に侵入した場合にグリースを溝によってトラップすることができる。よって、ウォームホイールのグリースがセンサケース内のセンターギア及びアウターギアに用いられているグリースに混入して噛み合い特性が変化することを防止することができる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の部分断面図である。 ピニオン軸の上部付近の拡大図である。 センサケースにセンターギア及びアウターギアを配置した状態を示す斜視図である。 センサケースのみを示す斜視図である。

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における電動パワーステアリング装置１００の構成図である。

電動パワーステアリング装置１００は、ドライバによる操舵力と電動モータ２１によるアシスト駆動力とをそれぞれ独立してラック軸１２に入力するデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置１００である。

電動パワーステアリング装置１００は、ドライバによって操舵力が入力されるステアリングホイール１の回転に応じて車両の車輪としての転舵輪２を転舵させる転舵機構１０と、ドライバの操舵力をアシストするアシスト機構２０と、操舵力のアシスト量を制御する制御機構３０と、を備える。

転舵機構１０は、ステアリングホイール１に連結されステアリングホイール１の回転に応じて回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて車両の転舵輪２を転舵させるラック軸１２と、を有する。

ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１に連結される入力シャフト１３と、入力シャフト１３にトーションバー１４を介して連結された中間シャフト１５と、中間シャフト１５のトーションバー１４とは反対側の端部に連結された出力シャフト１６と、出力シャフト１６の中間シャフト１５とは反対側の端部に設けられラック軸１２と噛み合う第１ピニオン１７と、を有する。

アシスト機構２０は、アシスト力の発生源である電動モータ２１と、電動モータ２１の出力軸に連結され電動モータ２１の駆動力をラック軸１２に伝達するピニオン軸２２と、ピニオン軸２２の電動モータ２１とは反対側の端部に設けられラック軸１２と噛み合う第２ピニオン２３と、ピニオン軸２２と一体回転可能なようにピニオン軸２２の外周にセレーション結合され電動モータ２１の駆動力が減速機構３９（図１）を介して入力されるウォームホイール２６（図２）と、を有する。

制御機構３０は、入力シャフト１３と出力シャフト１６との相対回転に基づいてトーションバー１４に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ３１と、ピニオン軸２２の回転角度を検出する回転角度検出部としての回転角度センサ３２と、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角度を検出する操舵角度センサ３４と、レゾルバによって構成され電動モータ２１の回転角度を検出するモータ回転角度センサ３５と、電動モータ２１の作動を制御するコントローラ３３と、を備える。

コントローラ３３は、トルクセンサ３１によって検出される操舵トルクと、モータ回転角度センサ３５によって検出される回転角度と、に基づいて電動モータ２１を制御する。なお、コントローラ３３は、操舵トルク及び電動モータ２１の回転角度に加えて、操舵角度センサ３４によって検出される操舵角度や回転角度センサ３２によって検出されるピニオン軸２２の回転角度を考慮して電動モータ２１を制御してもよい。操舵角度センサ３４によって検出される操舵角度及び回転角度センサ３２によって検出されるピニオン軸２２の回転角度は、電動モータ２１の制御の他、車両の横滑り等を抑制するＶＤＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の制御において用いられる。また、本実施形態では操舵角度センサ３４を設けているが、操舵角度センサ３４は設けていなくてもよい。

図２は、電動パワーステアリング装置１００のピニオン軸２２を主に示す部分断面図である。図３は、ピニオン軸２２の頭部付近を拡大して示す拡大図である。

電動パワーステアリング装置１００はさらに、ラック軸１２及びピニオン軸２２のラック軸１２側の一部を収納するとともにピニオン軸２２を回転可能に軸支するベアリング２４、２９が設けられる下部ハウジング２５と、ウォームホイール２６を収容する上部ハウジング２７と、上部ハウジング２７の開口部に固定されピニオン軸２２の頭部２２ａを覆うカバー２８と、を備える。カバー２８内には、ウォームホイール２６に隣接するように回転角度センサ３２が配置される。

ピニオン軸２２は、第２ピニオン２３が設けられる部分とは反対側の端部に円筒状に形成される頭部２２ａと、頭部２２ａの内周面に周方向に沿って複数形成され径方向外側に窪んだ溝部２２ｂと、を有する。また、ピニオン軸２２の外周面であって後述するセンサケース４６が装着される箇所のウォームホイール２６側には、周方向に亘って環状溝２２ｃが形成される。

回転角度センサ３２は、ピニオン軸２２の頭部２２ａに装着され外周にギア部４１ａを有するセンターギア４１と、センターギア４１と噛み合う２つのアウターギア４２、４３（図４）と、各アウターギア４２、４３の回転角度を検出して信号をコントローラ３３へ送信する演算部としての基板部４４と、センターギア４１、アウターギア４２、４３及び基板部４４を収容する収容部４６ｂを有するとともにピニオン軸２２が貫通する貫通孔４７を有するセンサケース４６と、を有する。

センターギア４１は、ピニオン軸２２の頭部２２ａの外周面及び端面を覆う円筒状のスリーブ４１ｂと、スリーブ４１ｂの内周側に延設されピニオン軸２２の溝部２２ｂに嵌合することでセンターギア４１を頭部２２ａに固定して周方向及び径方向への移動を規制する複数の固定部４５と、を有する。

２つのアウターギア４２、４３は、互いに歯数が異なり、センターギア４１の回転に応じて増速回転する。また、各アウターギア４２、４３には、アウターギア４２、４３とともに回転する磁石（図示せず）が固定される。

基板部４４は、２つのアウターギア４２、４３に近接して配置され、アウターギア４２、４３の磁石に対して非接触で対向する２つのセンサＩＣ（図示せず）を有する。基板部４４は、２つのアウターギア４２、４３の回転に伴う磁束の変化に基づいてセンターギア４１の回転角度、すなわちピニオン軸２２の回転角度を演算し、演算結果をコントローラ３３に送信する。

図４は、センサケース４６にセンターギア４１及びアウターギア４２、４３を配置した状態を示す斜視図である。図５は、センサケース４６のみを示す斜視図である。

センサケース４６は、有底筒状に形成され、収容部４６ｂの中央にピニオン軸２２が貫通する貫通孔４７を有する。すなわち、センサケース４６は円環状の底部４６ａを有する。円環状の底部４６ａには、２つのアウターギア４２、４３を回転可能に軸支する取付部４８と、センサケース４６をカバー２８に装着する際にカバー２８の位置決めピン２８ａ（図２）が挿通される位置決め穴４９と、が設けられる。

センサケース４６にピニオン軸２２が貫設されピニオン軸２２の頭部にセンターギア４１が装着されると、センターギア４１のギア部４１ａはセンサケース４６の底部４６ａに位置する。アウターギア４２、４３を取付部４８に取り付けると、センターギア４１とアウターギア４２、４３とが噛み合い状態に保持され、センターギア４１の回転に応じてアウターギア４２、４３が回転することでセンターギア４１の回転角度が検出される。

センサケース４６の底部４６ａにはさらに、貫通孔４７の周囲に円環状の溝５０が形成される。溝５０は、貫通孔を囲む円環状に形成され、溝５０の内径はセンターギア４１のギア部４１ａの外径より小さくなるように設定される。また、センサケース４６の底部４６ａは、センターギア４１のギア部４１ａの下端よりも上方に位置するように設定される。

ここで、センターギア４１とアウターギア４２、４３とには互いの噛み合いのためにグリースが塗布される。このグリースは、使用温度全域においてセンターギア４１からアウターギア４２、４３への回転の伝達を補助することを目的とする。

また、ウォームホイール２６には、電動モータ２１の出力軸と連動して回転するウォーム（図示せず）との噛み合いのためにグリースが塗布される。このグリースは、ウォームからウォームホイール２６への力の伝達用であり、特に低温時には粘度が高くなる。

このように、ウォームホイール２６に塗布されるグリースとセンターギア４１及びアウターギア４２、４３に塗布されるグリースとは特性が異なるので、両者が混ざり合うことは好ましくない。特に、ウォームホイール２６に塗布されるグリースがセンターギア４１及びアウターギア４２、４３に塗布されるグリースに混入した場合、センターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合い特性が変化して、回転角度センサ３２によるピニオン軸２２の回転角度の検出精度がヒステリシス等に起因して低下する可能性がある。

しかし、本実施形態では、センサケース４６の底面４６ａであって貫通孔４７の周囲に円環状の溝５０が形成されるので、図３に示すように、ウォームホイール２６に塗布されるグリースが貫通孔４７とピニオン軸２２との隙間からセンサケース４６内に侵入しても、当該溝５０によってグリースをトラップすることができるので、侵入してきたグリースがセンサケース４６内のセンターギア４１及びアウターギア４２、４３の噛み合い部まで侵入することが防止される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

センサケース４６の収容部４６ｂの内面であって貫通孔４７の周囲に溝５０が形成されるので、ウォームホイール２６に塗布されたグリースが貫通孔４７とピニオン軸２２との隙間からセンサケース４６内に侵入した場合にグリースを溝５０によってトラップすることができる。よって、ウォームホイール２６のグリースがセンサケース４６内のセンターギア４１及びアウターギア４２、４３の噛み合いに用いられているグリースに混入して噛み合い特性が変化することを防止することができる。よって、センターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合い特性の変化による回転角度センサ３２の検出精度の低下を防止することができる。

さらに、センサケース４６内でセンターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合いによって摩耗粉等のコンタミが発生しても、溝５０にコンタミを留めることができるので、コンタミがウォームホイール２６側に移動してウォームホイール２６に噛み込まれて転舵力の伝達が妨げられることを防止することができる。

さらに、溝５０は、貫通孔４７を囲む円環状に形成されるので、ウォームホイール２６に塗布されたグリースが貫通孔４７における周方向のどの位置からセンサケース４６内に侵入しても溝５０によってトラップすることができる。よって、センターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合い特性の変化による回転角度センサ３２の検出精度の低下をより確実に防止することができる。

さらに、溝５０の内径はセンターギア４１のギア部４１ａの外径より小さくなるように設定されるので、ウォームホイール２６側からセンサケース４６内に侵入してくるグリースを、センターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合い部に到達する前にトラップすることができる。よって、ウォームホイール２６のグリースがセンサケース４６内のセンターギア４１及びアウターギア４２、４３の噛み合いに用いられているグリースに混入することをより確実に防止して回転角度センサ３２の検出精度の低下をさらに確実に防止することができる。

さらに、ピニオン軸２２の外周面に環状溝２２ｃが形成されるので、ウォームホイール２６に塗布されたグリースが貫通孔４７とピニオン軸２２との隙間に侵入する前にグリースをトラップすることができる。よって、ウォームホイール２６のグリースがセンサケース４６内のグリースに混入することをより確実に防止することができる。

さらに、センサケース４６の底部４６ａは、センターギア４１のギア部４１ａの下端よりも上方に位置するように設定されるので、溝５０の高さ（深さ）を大きくすることができる。よって、貫通孔４７とピニオン軸２２との隙間に侵入したグリースをより確実にトラップすることができ、センターギア４１及びアウターギア４２、４３の噛み合いに用いられているグリースに混入して噛み合い特性が変化することを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置１００を例に挙げたが、シングルピニオン式の電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤ方式の電動パワーステアリング装置にも適用可能である。

さらに、上記実施形態では、溝５０が貫通孔４７を囲む円環状に形成される場合について例示したが、溝５０が環状に繋がっておらず、センターギア４１とアウターギア４２、４３との噛み合い部付近にのみ溝が設けられていてもよいし、貫通孔４７の周囲に点在するように設けられていてもよい。

さらに、上記実施形態では、溝５０の内径がセンターギア４１のギア部４１ａの外径より小さくなるように設定されているが、溝５０の内径がセンターギア４１のギア部４１ａの外径以上となるように設定されていてもよい。

１ ステアリングホイール
２ 転蛇輪（車輪）
１２ ラック軸
２１ 電動モータ
２２ ピニオン軸
２６ ウォームホイール
３２ 回転角度センサ（回転角度検出部）
４１ センターギア
４１ａ ギア部
４２ アウターギア
４３ アウターギア
４４ 基板部（演算部）
４６ センサケース
４６ｂ 収容部
４７ 貫通孔
５０ 溝
１００ 電動パワーステアリング装置

Claims (3)

1. ピニオン軸に電動モータによって転舵力が入力され、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸を前記ラック軸の軸方向に移動させて車輪を転舵させる電動パワーステアリング装置であって、
   前記ピニオン軸の外周に前記ピニオン軸と一体回転可能に装着され前記電動モータによって転舵力が入力されるウォームホイールと、
   前記ウォームホイールに隣接して配置され前記ピニオン軸の回転角度を検出する回転角度検出部と、
   を備え、
   前記回転角度検出部は、前記ピニオン軸と一体回転可能に装着され外周にギア部を有するセンターギアと、前記センターギアの前記ギア部と噛み合うアウターギアと、前記アウターギアの回転に基づいて前記ピニオン軸の回転角度を演算する演算部と、前記センターギア及び前記アウターギアを収容する収容部を有するとともに前記ピニオン軸が貫通する貫通孔を有するセンサケースと、を有し、
   前記センサケースの前記収容部の内面であって前記貫通孔の周囲には溝が形成される、
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記溝は、前記貫通孔を囲む円環状に形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記溝の内径は、前記センターギアの前記ギア部の外径より小さくなるように設定される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

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