JP4020028B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置に組み込み、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図るものである。
【0002】
【従来の技術】
操舵輪(フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪)に舵角を付与する際に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ(トルク)の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。図11は、この様な電動式パワーステアリング装置の、従来から知られている基本構成を略示している。
【0003】
ステアリングホイール1の操作に基づいて回転するステアリングシャフト2の中間部には、このステアリングホイール1からこのステアリングシャフト2に加えられるトルクの方向と大きさとを検出するトルクセンサ3と、減速機4とを設けている。この減速機4の出力側は上記ステアリングシャフト2の中間部に結合し、同じく入力側は電動モータ5の出力軸に結合している。又、上記トルクセンサ3の検出信号は、車速を表す信号と共に、上記電動モータ5への通電を制御する為の制御器6に入力している。上記減速機4として従来一般的には、大きなリード角を有し、動力の伝達方向に関して可逆性を有するウォーム減速機を使用していた。即ち、回転力受取部材であるウォームホイールを上記ステアリングシャフト2の中間部に固定すると共に、回転力付与部材であり上記電動モータ5の出力軸に結合固定したウォームを、上記ウォームホイールと係合させていた。
【0004】
操舵輪に舵角を付与する為、上記ステアリングホイール1を操作し、上記ステアリングシャフト2が回転すると、上記トルクセンサ3がこのステアリングシャフト2の回転方向とトルクとを検出し、その検出値を表す信号を上記制御器6に送る。するとこの制御器6は、上記電動モータ5に通電して、上記減速機4を介して上記ステアリングシャフト2を、上記ステアリングホイール1に基づく回転方向と同方向に回転させる。この結果、上記ステアリングシャフト2の先端部(図11の下端部)は、上記ステアリングホイール1から付与された力に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。
【0005】
この様なステアリングシャフト2の先端部の回転は、自在継手7、7及び中間シャフト8を介してステアリングギヤ9の入力軸10に伝達される。この入力軸10は、上記ステアリングギヤ9を構成するピニオン11を回転させ、ラック12を介してタイロッド13を押し引きし、操舵輪14に所望の舵角を付与する。上述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフト2の先端部から自在継手7を介して中間シャフト8に伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール1から上記ステアリングシャフト2の基端部(図11の上端部)に加えられるトルクよりも、上記電動モータ5から減速機4を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従って、上記操舵輪14に舵角を付与する為に運転者が上記ステアリングホイール1を操作する為に要する力は、上記補助動力分だけ小さくて済む様になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ステアリングシャフト2を回転自在に支持する為のステアリングコラムに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める、衝撃吸収機能を持たせる事により、二次衝突の際にステアリングホイール1にぶつかった運転者の身体に加わる衝撃を緩和する電動式パワーステアリング装置を実現するものである。
0007
0008
0009
0010
0011
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、車体側に固定されるハウジングと、このハウジングの内側に回転自在に設けられ、ステアリングホイールの操作に基づいて回転方向の力を付与され、操舵輪に対して回転量に応じた舵角を付与する主回転軸と、この主回転軸の配設方向と交差する方向に配置されて電動モータにより回転駆動される補助回転軸と、この補助回転軸の回転を上記主回転軸に伝達する為の減速機とを備える。
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、上記減速機を収納した上記ハウジングに一体に設けたアウターコラムの後端部にインナーコラムの 前端部を内嵌して、ステアリングシャフトを回転自在に支持する為のステアリングコラムに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める衝撃吸収機能を持たせている。
【0013】
【作用】
上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、衝突事故に伴って運転者の身体がステアリングホイールにぶつかり、インナーコラムが前方に向け強く押されると、このインナーコラムが衝撃エネルギを吸収する事で運転者の身体に加わる衝撃を緩和しつつ前方に変位して、運転者の保護を図る。
0014
0015
0016
【0017】
【発明の実施の形態】
図1〜2は、本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第1例を示している。ステアリングホイール1(図11参照。図1〜2には省略。)の操作に基づいて回転するステアリングシャフト2(図11参照)は、アウターシャフト15とインナーシャフト16とを結合して成る。この様なステアリングシャフト2は、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が加わった場合に全長を縮め、上記ステアリングホイール1に衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。又、上記アウターシャフト15は、深溝型の玉軸受等の軸受17により、ステアリングコラム18の後端部(図1の右端部)に、回転のみ自在に支持している。このステアリングコラム18も、アウターコラム19とインナーコラム20とを結合して成り、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が加わった場合に全長を縮める様にしている。そして、自動車への組み付け時には、上記アウターコラム19に固定した取付ブラケット21を車体に対して、上記衝撃荷重により脱落自在に支持固定する。
【0018】
一方、上記ステアリングシャフト2の前端部(図1の左端部)は、トーションバー22を介して主回転軸23に結合している。即ち、このトーションバー22の後端部(図1の右端部)を上記インナーシャフト16の前端部(図1の左端部)に圧入嵌合し、同じく前端部(図1の左端部)を、上記主回転軸23の中間部に、ピン27を介して結合している。そして、この主回転軸23をハウジング24に、シール付の深溝型の玉軸受等、密封手段付の軸受25により、回転自在に支持している。尚、この軸受25を構成する内輪26は上記主回転軸23に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌している。従って、上記主回転軸23は上記ハウジング24に対し、回転及び軸方向(図1の左右方向)に亙る変位自在に支持されている。尚、上記主回転軸23の外周面と上記内輪26の内周面との間にはシールリングを設けて、上記ハウジング24内に封入した潤滑油(トラクションオイル)の漏洩防止を図っている。
【0019】
又、上記ハウジング24の側方(図1の上方)には電動モータ5を設け、この電動モータ5の回転駆動力を、次述する減速機28により減速してから、上記主回転軸23に伝達する様に構成している。この主回転軸23の回転は、自在継手7、7及び中間シャフト8を介してステアリングギヤ9の入力軸10に伝達し、操舵輪14(図11参照)に対して回転量に応じた舵角を付与する。
【0020】
上記減速機28は、上記主回転軸23の中間部で上記ハウジング24の内側部分に設けている。上記減速機28を構成する為に上記ハウジング24の側方には、補助回転軸29を、それぞれが深溝型の玉軸受である1対の転がり軸受30、30により、回転自在に支持している。上記補助回転軸29は、これら両転がり軸受30、30を構成する内輪31、31に、軸方向(図1の上下方向)に亙る摺動自在に嵌装している。そして、上記補助回転軸29を上記ハウジング24の側面部分に設けた取付孔32の内側に、回転及び軸方向に亙る移動自在に支持している。この様に上記補助回転軸29と上記主回転軸23とを上記ハウジング24に支持した状態で、これら補助回転軸29の中心軸αと主回転軸23の中心軸βとは、この主回転軸23の中心軸β上の点O部分で交差する。
【0021】
上記補助回転軸29の基端部(図1の上端部)にはスプライン部33を設け、このスプライン部33と上記電動モータ5の出力軸34とを係合させて、この電動モータ5により、上記補助回転軸29を回転駆動自在としている。又、上記補助回転軸29の中間部外周面には、外向フランジ状の係止鍔部35を形成し、この係止鍔部35の片側面(図1の上面)と、外側(図1の上側)の転がり軸受30を構成する内輪31の内端面(図1の下端面)との間に皿板ばね36を設けている。この構成により、上記補助回転軸29に、上記ハウジング24の内方に向く弾力を付与している。
【0022】
尚、図示の例の場合、上記皿板ばね36は、軸方向に同形状のばね板を2枚重ね合わせて構成しているが、これら各ばね板の自由状態に於ける軸方向に亙る高さHと、これら各ばね板を構成する金属板の厚さTとの比(H/T)は、好ましくは1.3〜1.7の範囲に規制する(1.3≦H/T≦1.7)。この理由は、上記補助回転軸29の変位に拘らず、上記皿板ばね36からこの補助回転軸29に付与される弾力の値が大きく変化しない様にする為である。即ち、上記高さHと厚さTとの比が上記範囲にある皿板ばね36の特性は、線形ではなく、特定の撓み量に対して荷重が極大値を持つ様になる。この為、上記皿板ばね36の組み付け状態を、この極大値付近に設定すれば、上記補助回転軸29の変位に拘らず、上記皿板ばね36からこの補助回転軸29に付与される弾力の値が大きく変化しない様にできる。従って、上記皿板ばね36を1枚のばね板により、或は3枚以上のばね板を軸方向に重ね合わせる事により構成する場合も、これら各ばね板に就いて、上記寸法規制を行なうのが好ましい。
【0023】
又、上記補助回転軸29の先端部(図1の下端部)で上記ハウジング24の内面側に露出した部分には、駆動ディスク37を、上記補助回転軸29と一体に結合固定している。この駆動ディスク37は、先端部に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状に形成したもので、上記補助回転軸29と同心に設けられて、この補助回転軸29と共に回転する。そして、この様な駆動ディスク37の外周面を構成する、上記補助回転軸29と同心の円すい状凸面を、駆動摩擦面38としている。尚、この駆動摩擦面38の母線の延長線は、上記主回転軸23の中心軸β上の点O部分で交差する。
【0024】
一方、前記主回転軸23の中間部で上記ハウジング24内に位置する部分の周囲には、円筒状のスリーブ39を、締り嵌めにより外嵌固定している。そして、このスリーブ39を上記ハウジング24の中間部内周面に、シール付の深溝型の玉軸受等、密封手段付の軸受40により、回転自在に支持している。尚、この軸受40を構成する内輪41は上記スリーブ39の後端部(図1の右端部)に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌している。従って、このスリーブ39は上記主回転軸23と共に、上記ハウジング24に対し、回転及び軸方向(図1の左右方向)に亙る変位自在に支持されている。尚、上記スリーブ39の外周面と上記内輪41の内周面との間にはシールリングを設けて、上記ハウジング24内に封入した潤滑油(トラクションオイル)が、トルクセンサ42の側に漏洩する事を防止している。
【0025】
上述の様なスリーブ39の外周面には、従動ディスク43を一体に設けると共に、従動側アイドラディスク44を回転自在に支持している。上記従動ディスク43の軸方向両面のうち、この従動側アイドラディスク44と対向する面(図1の左面)の外径寄り部分には、従動摩擦面45を形成している。この従動摩擦面45は、前記駆動摩擦面38との当接部がこの駆動摩擦面と平行な円すい凸面とし、これら両摩擦面45、38の母線同士が、これら母線のほぼ全長に亙り、互いに均一に当接する様にしている。尚、上記両摩擦面45、38のうち、一方の母線形状を直線とし、他方の母線形状を、当該摩擦面の中央部が凸となる方向に僅かに湾曲した、大きな曲率半径を有する曲線とすれば、上記両摩擦面45、38同士の当接部にエッジロ−ドを生じさせる事なく、安定した当接状態を実現できる為、好ましい。
【0026】
又、上記従動側アイドラディスク44は上記スリーブ39の周囲に、アンギュラ型の玉軸受、テーパころ軸受、ラジアル、スラスト両転がり軸受を組み合わせた軸受ユニット等、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な転がり軸受46により、上記スリーブ39と同心に、且つ、このスリーブ39に対する相対回転を自在に支持している。そして、上記従動側アイドラディスク44の軸方向両面のうち、上記従動ディスク43と対向する面(図1の右面)の外径寄り半部に、従動側アイドラ摩擦面47を形成している。この従動側アイドラ摩擦面47は、前記駆動摩擦面38との当接部をこの駆動摩擦面38と平行な円すい凸面とし、上記従動摩擦面45と反対側部分でこの駆動摩擦面38の母線と、これら母線のほぼ全長に亙り均一に当接する様にしている。尚、上記従動側アイドラ摩擦面47と駆動摩擦面38とのうちの一方の母線形状も、エッジロードが発生しない様に、大きな曲率半径を有する曲線とする事が好ましい。従って、好ましくは、駆動摩擦面38の母線形状を、上記曲線とする。尚、上記従動側アイドラディスク44の軸方向両面のうち、従動側アイドラ摩擦面47を形成した面と反対面には、直径方向に亙る補強リブ48、48を形成している。
【0027】
更に、前記ハウジング24の一部で、前記補助回転軸29を設けた取付孔32に対し、上記従動ディスク43及び従動側アイドラディスク44の直径方向に関して反対位置には、第二の取付孔49を設けている。そして、この第二の取付孔49の内側にアイドラシャフト50を、それぞれが深溝型の玉軸受である1対の転がり軸受51、51により、回転自在に支持している。上記アイドラシャフト50は、これら両転がり軸受51、51を構成する内輪52、52に、軸方向(図1の上下方向)に亙る摺動自在に嵌装している。そして、上記アイドラシャフト50を上記ハウジング24の側面部分に設けた第二の取付孔49の内側に、回転及び軸方向に亙る移動自在に支持している。
【0028】
上記アイドラシャフト50の中間部外周面には、外向フランジ状の係止鍔部53を形成し、この係止鍔部53の片側面(図1の下面)と、外側(図1の下側)の転がり軸受51を構成する内輪52の内端面(図1の上端面)との間に皿板ばね54を設けている。この構成により、上記アイドラシャフト50に、上記ハウジング24の内方に向く弾力を付与している。この様なアイドラシャフト50の先端部(図1の上端部)で上記ハウジング24の内面側に露出した部分には、駆動側アイドラディスク55を、上記アイドラシャフト50と一体に結合固定している。この駆動側アイドラディスク55は、先端部に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状に形成したもので、上記アイドラシャフト50と同心に設けられて、このアイドラシャフト50と共に回転する。そして、この様な駆動側アイドラディスク55の外周面を構成する、上記アイドラシャフト50と同心の円すい状凸面を、駆動側アイドラ摩擦面56としている。尚、この駆動側アイドラ摩擦面56の母線の延長線も、前記主回転軸23の中心軸β上の点O部分で交差する。
【0029】
上述の様に構成する本例の電動式パワーステアリング装置を構成する減速機28は、次の様な機能により、前記補助回転軸29から主回転軸23に回転力を伝達する。運転者がステアリングホイール1を操作する事によりステアリングシャフト2を構成する前記インナーシャフト16を回転させると、このインナーシャフト16から前記トーションバー22を介して前記主回転軸23に回転力が付与される。この際、このトーションバー22の弾性変形に基づき上記インナーシャフト16と主回転軸23との回転方向に亙る位相がずれる。そして、このずれに基づく、前記非接触式のトルクセンサ42の検出値により、前記電動モータ5の出力軸34が、上記ステアリングホイール1により主回転軸23に加えられた回転力及び回転方向に応じた大きさ及び方向で回転する。
【0030】
この様な電動モータ5の出力軸34により、補助回転軸29及び駆動ディスク37が回転すると、前記駆動摩擦面38と従動摩擦面45との摩擦係合に基づき、前記従動ディスク43が回転する。そして、この従動ディスク43の回転が、前記スリーブ39を介して上記主回転軸23に伝わる。そして、この主回転軸23の回転が、前記自在継手7、7及び中間シャフト8を介してステアリングギヤ9の入力軸10に伝達され、操舵輪14(図11参照)に対して回転量に応じた舵角を付与する。上記駆動摩擦面38と従動摩擦面45とは、前記皿板ばね38の弾力に基づき、始めから或る程度の当接圧で当接している。従って、上記補助回転軸29から主回転軸23への回転力の伝達は、始めから滑る事なく、効率良く行なえる。
【0031】
尚、前述した様に、上記駆動ディスク37の外周面に設けた駆動摩擦面38の一部で、上記従動摩擦面45との当接部に対して直径方向反対部分を、前記従動側アイドラディスク44の従動側アイドラ摩擦面47に当接させている。従って、上述の様に上記補助回転軸29から主回転軸23に回転力を伝達する際、上記皿板ばね36が上記駆動ディスク37を上記従動ディスク43に押し付けた場合に、この駆動ディスク37が従動ディスク43から退避する事はない。この為、上記皿板ばね36による上記駆動摩擦面38と従動摩擦面45との当接圧の確保を確実に行なえる。又、上記従動側アイドラディスク44は、減速機28の運転中、上記従動ディスク43と反対方向に、この従動ディスク43と同速で回転し、前記駆動側アイドラディスク55を回転させる。そして、この駆動側アイドラディスク55の回転が、上記従動ディスク43に伝わる。即ち、本例の電動式パワーステアリング装置に組み込む減速機28の場合、上記駆動ディスク37から上記従動ディスク43へのトルク伝達を、2系統に分けて行なう。従って、各系統毎に伝達するトルクを、上記駆動ディスク37から上記従動ディスク43に伝達すべき全トルクの1/2に抑えて、各摩擦面同士の当接部での滑りを抑えると共に、各摩擦面の転がり疲れ寿命の延長を図れる。又、前述の様に、上記駆動摩擦面38の母線の延長線を、上記主回転軸23の中心軸β上の点O部分で交差させる為、上記駆動摩擦面38と従動摩擦面45との当接部で滑りを生じさせる事なく、効率の良い回転力伝達を行なえる。
【0032】
上述の様な本例の電動式パワーステアリング装置に組み込む減速機28により実現できる減速比は、駆動摩擦面38の径と従動摩擦面45の径との比となる。上記減速機28の場合には、補助回転軸29及びアイドラシャフト50と主回転軸23とを、これら各部材29、50、23の中心軸同士を交差させる方向に配置しているので、上記駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56の径並びに従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47の径を自由に設定できる。特に、例えば図示の様に、駆動摩擦面38及び従動側アイドラ摩擦面56の径を相当に小さくする事も可能である。この為、上記駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56の径と、従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47の径との比を大きくして、小型でしかも大きな変速比を得られる摩擦式減速機を実現できる。従って、前記電動モータ5のエネルギ効率を高めるべく、この電動モータ5の回転速度を速くした場合でも、構造を大型化せず、しかも優れた応答性を有する電動式パワーステアリング装置を実現できる。
【0033】
又、押圧手段を構成する前記各皿板ばね36、54は、前記駆動ディスク37と従動ディスク43との間でトルク伝達を行なわない状態でも、上記各摩擦面38、45、47、56同士の当接圧を確保する。従って、前記主回転軸23の回転方向が変化する瞬間にも、上記各摩擦面38、45、47、56同士の当接圧が低下若しくは喪失する事がない。この為、上記主回転軸23の回転方向が変わる瞬間にも、上記駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56と、従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47とが滑る事がなく、トルク伝達が連続して行なわれる。この為、ステアリングホイール1の回転方向を変える際にも、電動モータ5による補助動力を切れ目なく得られ、このステアリングホイール1を回転させる為に要する操作力の低減を図れる。又、このステアリングホイール1を操作する運転者に違和感を与える事もなくなる。
【0034】
又、上記主回転軸23は、前記2個の転がり軸受25、40により、前記ハウジング24の内側に、軸方向に亙る変位自在に支持している。又、電動式パワーステアリング装置を組み立てた状態で上記主回転軸23は、前記ステアリングシャフト2を前記ステアリングコラム18の内側に支持する為の軸受17の内部隙間、上記主回転軸23の前端部に中間シャフト8を連結する為の自在継手7(図11)のがたつき等により、僅かに(1mm以下。例えば0.1mm程度。)軸方向に変位自在である。この為、上記駆動ディスク37及び駆動側アイドラディスク55と、上記従動ディスク43及び従動側アイドラディスク44との軸方向に亙る相対位置を、組み付け誤差等に拘らず正規位置に規制できる。即ち、この組み付け誤差等が存在しても、上記主回転軸23が軸方向に変位してこの誤差を吸収し、上記各摩擦面38、45、47、56同士を均等に当接させる。この為、ボールスプライン等の面倒な機構が不要になり、特にコストを高くしたり大型化したりする事なく、上記各ディスク37、55、43、44同士の間の伝達効率を十分に確保できる。
【0035】
更に、前記各皿板ばね36、54の弾性に基づく上記各摩擦面38、45、47、56同士の当接圧は、前記電動モータ5が焼き付き等によりロックした場合にも、一定値以上に上昇する事はない。従って、ローディングカム装置を組み込んだ摩擦式変速機の場合の様に、電動モータ5がロックして上記駆動ディスク37が回転不能になった状態でも、前記ステアリングホイール1により上記主回転軸23にトルクを加えた場合に、上記駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56と従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47との当接圧が著しく上昇する事がない。この結果、上記ステアリングホイール1により前記ステアリングシャフト2を回転させる為に要する力(操舵力)が著しく高くなる事はない。従って、故障時にもステアリングホイール1の操作を可能にする、フェールセーフを図り易い。
【0036】
次に、図3は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第2例を示している。本例の場合、主回転軸23の中間部に支持する従動ディスク43と従動側アイドラディスク44との配置を、この主回転軸23の軸方向に関して、上述した第1例の場合とは逆にしている。又、上記主回転軸23をハウジング24の内側に回転自在に支持する為の軸受25は、このハウジング24の一部内周面と、上記主回転軸23の中間部に外嵌固定したスリーブ39の前端部外周面との間に設けている。本例の場合も上記軸受25を構成する内輪26は、上記スリーブ39の前端部外周面に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌している。その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複する説明は省略する。
【0037】
次に、図4は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第3例を示している。本例の場合には、電動モータ5の出力軸34と、減速機28の補助回転軸29と、駆動ディスク37とを一体に形成している。又、この駆動ディスク37を従動ディスク43の直径方向内方に向け、弾性的に押圧する為の皿板ばね36を、上記電動モータ5の側に設けている。又、ハウジング24に設けた取付孔32aの内周面と上記補助回転軸29の外周面との間にシールリング57を設けて、上記ハウジング24内に封入した潤滑油(トラクションオイル)が、上記電動モータ5側に入り込む事を防止している。更に、上記ハウジング24の一部で、アイドラシャフト50を収納した空間59の底部とこのハウジング24の底部との間には、戻し流路58を設けて、この空間59内に入り込んだ潤滑油を、上記ハウジング24内に戻せる様にしている。その他の構成及び作用は、前述した第1例或は上述した第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【0038】
次に、図5は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第4例を示している。本例の場合には、押圧手段を構成する皿板ばね36aを、従動ディスク43及び従動側アイドラディスク44の側に設けている。即ち、本例の場合には、駆動ディスク37及び駆動側アイドラディスク55をハウジング24に対して、回転のみ自在に(軸方向に亙る変位を不能に)支持している。その代わりに、本例の場合には、上記従動側アイドラディスク44を回転自在に支持する為の転がり軸受46の内輪60を、上記従動ディスク43を固設したスリーブ39に、軸方向(図5の左右方向)に亙る摺動自在に外嵌している。そして、上記内輪60の一端面(図5の左端面)と、上記スリーブ39に係止した止め輪61との間に、上記皿板ばね36aを設けている。従って、上記従動側アイドラディスク44には、上記従動ディスク43に近づく方向の弾力が付与されて、駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56と従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47との当接圧を確保する。その他の構成及び作用は、前述した第1例と同様であるから、同等部分には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複する説明は省略する。
【0039】
次に、図6は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第5例を示している。本例の場合には、押圧手段として、圧電式の電動アクチュエータ62、62を使用している。即ち、前述した第1〜2例或は第3例から皿板ばね36、54を省略し、ハウジング24に対し固定の部分と、補助回転軸29或はアイドラシャフト50と共に軸方向移動する転がり軸受30、51との間に、上記各電動アクチュエータ62、62を設置している。これら各電動アクチュエータ62、62はそれぞれ、ピエゾ素子を積層して成るもので、ハーネス63、63を通じての直流電圧の印加に基づき、印加電圧に応じた量だけ伸長し、駆動ディスク37及び駆動側アイドラディスク55を、従動ディスク43の直径方向内方に、上記各転がり軸受30、51及び係止鍔部35、53を介して、弾性的に押圧する。
【0040】
上記各電動アクチュエータ62、62に印加すべき電圧を調節する、図示しない制御器は、トルクセンサ42(図1参照)が検出する、ステアリングホイール1(図11参照)からステアリングシャフト2(図1参照)に加えられるトルクに応じて、電動モータ5への通電量を制御すると同時に、上記電圧を調節する。即ち、ステアリングシャフト2に加えられるトルクが大きく、上記電動モータ5への通電量を多くして、この電動モータ5による補助動力を多くする場合には、上記電圧を高くして、上記各電動アクチュエータ62、62を伸長傾向にする。この結果、上記駆動ディスク37及び駆動側アイドラディスク55に設けた、駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56と、従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47(図1〜2参照)との当接圧が高くなる。反対に、ステアリングシャフト2に加えられるトルクが小さく、上記電動モータ5への通電量を少なくして、この電動モータ5による補助動力を少なくする場合には、上記電圧を低くして、上記各電動アクチュエータ62、62を収縮傾向にする。この結果、上記駆動摩擦面38及び駆動側アイドラ摩擦面56と、上記従動摩擦面45及び従動側アイドラ摩擦面47との当接圧が低くなる。
【0041】
この様に本例の場合には、減速機28を介して主回転軸23に付加すべき補助動力が大きい場合には当接圧を高くし、小さい場合には低くするので、補助動力の大小に拘らず、上記減速機28の伝達効率を高く維持できる。即ち、摩擦減速機の場合、伝達すべきトルクが小さい場合には、各摩擦面同士の当接圧が低くても、摩擦面同士の間で滑りを生じる事なく、動力伝達を行なえる。これに対して、伝達すべきトルクが大きい場合には、各摩擦面同士の当接圧を高くしないと、摩擦面同士の間で滑りを生じて、動力伝達を行なえなくなる。従って、前述した各例の様に、弾性を調節できない皿板ばね等の弾性材により上記当接圧を得る構造の場合には、使用状態で最も大きなトルク伝達を行なう場合を考慮して、上記弾性材の弾力を決定しなければならない。
【0042】
これに対して、この弾力に基づく当接圧が必要以上に高いと、動力の伝達ロスが発生する。従って、上記弾性材を使用する構造の場合には、補助動力が小さい場合に於ける上記減速機の伝達効率が必ずしも良くなく、エネルギ効率が悪い。これに対して本例の場合には、補助動力の大小に拘らず、上記減速機28の効率を最良にして、エネルギ効率を高くできる。尚、前記各電動アクチュエータ62、62により上記当接圧を最も高くした場合でも、電動モータ5がロックした状態でステアリングホイール1(図11参照)を操作できる様に、上記各電動アクチュエータ62、62の性能を規制する。その他の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【0043】
次に、図7は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第6例を示している。本例の場合には、駆動側アイドラディスク55(図1、3、4、5、6)を廃止する代わりに、電動モータ5、5と、補助回転軸29、29と、駆動ディスク37、37とを、従動ディスク43の直径方向反対側2個所位置に設けている。そして、上記各電動モータ5、5により上記各駆動ディスク37、37を、上記従動ディスク43の回転方向に関して、互いに同方向に同速で回転駆動自在としている。
【0044】
上述の様に構成する本例の構造の場合、電動モータ5、5を2個設ける為、ここの電動モータ5、5を小型化しても、全体として十分な補助動力を得られる。又、何れか一方の電動モータ5がロックした場合でも、他方の電動モータ5が補助動力を発生するので、1個の電動モータ5のみを設けた構造の場合に比べて、故障時にステアリングホイール1(図11参照)を回転させる為に要する力が大きくなる程度を抑える事ができる。その他の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。尚、本例の構造と上述した第4例の構造とを組み合わせる(当接圧確保の為に電動アクチュエータ62、62を使用する)事もできる。
【0045】
次に、図8は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第7例を示している。本例の場合には、スリーブ39の周囲に従動側アイドラディスク44を回転自在に支持する為の転がり軸受46aの構成部品を低減して、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化を図っている。即ち、本例の場合には、上記転がり軸受46aを構成する内輪軌道64を上記スリーブ39の外周面に、同じく外輪軌道65を上記従動側アイドラディスク44の内周面に、それぞれ直接形成している。その他の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【0046】
次に、図9は、やはり本発明の技術的範囲からは外れる、参考例の第8例を示している。本例の場合には、ハウジング24の内側にスリーブ39を回転及び軸方向に亙る変位自在に支持する為の軸受40aとして、密封手段を持たない深溝型の玉軸受を使用する事により、この軸受40aの軸方向寸法を小さくし、電動式パワーステアリング装置の小型・軽量化を図っている。その代わりに、上記ハウジング24の一部内面に形成したシールリング66の先端縁を、従動ディスク43の背面(従動摩擦面45と反対側の面で、図9の右面)に全周に亙り摺接させて、上記ハウジング24内に封入した潤滑油(トラクションオイル)が、トルクセンサ42側に入り込む事を防止している。その他の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複する説明は省略する。
【0047】
次に、図10は、本発明の実施の形態の1例を示している。本例の場合には、ステアリングシャフト2を回転自在に支持する為のステアリングコラム18aに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める、衝撃吸収機能を持たせる事により、二次衝突の際にステアリングホイール1(図11)にぶつかった運転者の身体に加わる衝撃を緩和する様にしている。この為に本例の場合には、減速機28を収納したハウジング24とアウターコラム19aとを、アルミニウム合金等、比較的塑性変形し易い金属材料により一体に造っている。そして、上記ステアリングシャフト2を構成するアウターシャフト15を、軸受17により回転のみ自在に支持したインナーコラム20aの前端部を、上記アウターコラム19aの後端部に内嵌している。このアウターコラム19aの内周面には、前方に向かう程高さが大きくなる突条67、67を形成し、上記インナーコラム19aの前端部を、これら各突条67、67の内側に内嵌している。
【0048】
衝突事故に伴って、運転者の身体が上記ステアリングホイール1にぶつかり、上記インナーコラム20aが前方に向け強く押されると、このインナーコラム20aが、上記各突条67、67との係合に基づき、塑性変形しつつ前方に変位する。この様に、インナーコラム20aが塑性変形する事により、上記運転者の身体からステアリングホイール1(図11)に加えられた衝撃エネルギを吸収し、この運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の保護を図る。その他の構成及び作用は、前述した参考例の第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【0049】
【発明の効果】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、衝突事故の際に運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の保護を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関する参考例の第1例を示す部分横断平面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】本発明に関する参考例の第2例を示す、図1の左部に相当する図。
【図4】第3例を示す、図1のB−B断面に相当する図。
【図5】同第4例を示す、図3と同様の図。
【図6】同第5例を示す、図4と同様の図。
【図7】同第6例を示す、図4と同様の図。
【図8】同第7例を示す、図3と同様の図。
【図9】同第8例を示す、図3と同様の図。
【図10】本発明の実施の形態の1例を示す、部分横断平面図。
【図11】本発明の対象となる電動式パワーステアリング装置の全体構造を示す略図。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 トルクセンサ
4 減速機
5 電動モータ
6 制御器
7 自在継手
8 中間シャフト
9 ステアリングギヤ
10 入力軸
11 ピニオン
12 ラック
13 タイロッド
14 操舵輪
15 アウターシャフト
16 インナーシャフト
17 軸受
18、18a ステアリングコラム
19、19a アウターコラム
20、20a インナーコラム
21 取付ブラケット
22 トーションバー
23 主回転軸
24 ハウジング
25 軸受
26 内輪
27 ピン
28 減速機
29 補助回転軸
30 転がり軸受
31 内輪
32、32a 取付孔
33 スプライン部
34 出力軸
35 係止鍔部
36、36a 皿板ばね
37 駆動ディスク
38 駆動摩擦面
39 スリーブ
40、40a 軸受
41 内輪
42 トルクセンサ
43 従動ディスク
44 従動側アイドラディスク
45 従動摩擦面
46、46a 転がり軸受
47 従動側アイドラ摩擦面
48 補強リブ
49 第二の取付孔
50 アイドラシャフト
51 転がり軸受
52 内輪
53 係止鍔部
54 皿板ばね
55 駆動側アイドラディスク
56 駆動側アイドラ摩擦面
57 シールリング
58 戻し流路
59 空間
60 内輪
61 止め輪
62 電動アクチュエータ
63 ハーネス
64 内輪軌道
65 外輪軌道
66 シールリング
67 突条

Claims (2)

  1. 車体側に固定されるハウジングと、このハウジングの内側に回転自在に設けられ、ステアリングホイールの操作に基づいて回転方向の力を付与され、操舵輪に対して回転量に応じた舵角を付与する主回転軸と、この主回転軸の配設方向と交差する方向に配置されて電動モータにより回転駆動される補助回転軸と、この補助回転軸の回転を上記主回転軸に伝達する為の減速機とを備えた電動式パワーステアリング装置に於いて、この減速機を収納した上記ハウジングに一体に設けたアウターコラムの後端部にインナーコラムの前端部を内嵌して、ステアリングシャフトを回転自在に支持する為のステアリングコラムに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める衝撃吸収機能を持たせた事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
  2. アウターコラムの内周面に前方に向かう程高さが大きくなる突条を形成し、インナーコラムの前端部をこれら各突条の内側に内嵌した、請求項1に記載した電動式パワーステアリング装置。
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