JP4571444B2 - 車両用電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は車両用電動パワーステアリング装置に関する。
車両用電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構のピニオン軸に伝えるとともに、前記操舵トルクに応じて電動モータが発生する補助トルクをウォームギヤ式減速機構を介して前記ピニオン軸に伝え、前記ラックアンドピニオン機構によって操舵輪を操舵するようにしたものがある。
特許文献１の車両用電動パワーステアリング装置では、路面からの反力がラックアンドピニオン機構を介してウォームギヤ式減速機構に伝わり、ウォームギヤ式減速機構を構成するウォームホイールとウォームの間のがたに起因して発生する振動（叩き音）を低減するため、ウォームギヤ式減速機構とラックアンドピニオン機構の補助トルク伝達経路に弾性体を介在させるものを提案している。
特開2001-278077
図８（Ａ）は従来の右ハンドル仕様車両のための電動パワーステアリング装置を示し、１はピニオン軸、２はピニオン軸１のはすばピニオン１Ａに噛合うラック、３はピニオン軸１に固定されるウォームホイール、４はウォームホイール３に噛合うウォームであり、ピニオン軸１に設けられるはすばピニオン１Ａのねじれ角βの方向と、ウォームホイール３の進み角γの方向を逆方向にしている。図８（Ａ）では、車両の直進中にラック２に作用する路面反力Ａを原因とし、ピニオン軸１及びウォームホイール３はＢ方向に変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム４はＤ方向に変位せしめられる。このとき、ＢとＤは反対方向となり、ウォームホイール３とウォーム４はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられるものとなり、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構の振動は増幅されない。
他方、図８（Ｂ）は従来の左ハンドル仕様車両のための電動パワーステアリング装置を示し、１はピニオン軸、２はピニオン軸１のはすばピニオン１Ａに噛合うラック、３はピニオン軸１に固定されるウォームホイール、４はウォームホイール３に噛合うウォームであり、ピニオン軸１に設けられるはすばピニオン１Ａのねじれ角βの方向と、ウォームホイール３の進み角γの方向を同方向にしている。図８（Ａ）では、車両の直進中にラック２に作用する路面反力Ａを原因とし、ピニオン軸１及びウォームホイール３はＢ方向に変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム４はＤ方向に変位せしめられる。このとき、ＢとＤは同方向となり、ウォームホイール３とウォーム４はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに増す方向に変位せしめられるものとなり、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構の振動は増幅されてしまう。
尚、図８（Ｂ）の左ハンドル仕様車両に特許文献１の弾性体を用いるとしても、部品点数が増す上に、弾性体は経時的に変質劣化して安定した防振性能を維持できない。
本発明の課題は、車両用電動パワーステアリング装置において、左ハンドル仕様車両でも、簡易な構成により、路面反力に対し安定した防振性能を確保することにある。
請求項１の発明は、ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構のピニオン軸に伝えるとともに、前記操舵トルクに応じて電動モータが発生する補助トルクをウォームギヤ式減速機構を介して前記ピニオン軸に伝え、前記ラックアンドピニオン機構によって操舵輪を操舵するに際し、前記ピニオン軸に前記ウォームギヤ式減速機構のウォームホイールを固定した車両用電動パワーステアリング装置において、車両の左席側にステアリングホイールを配置した左ハンドル仕様車両の車両正面視で、前記ピニオン軸に設けられるはすばピニオンのねじれ角の方向と、前記ウォームホイールの進み角の方向を逆方向にしたものである。
（請求項１）
(a)左ハンドル仕様車両で、車両の直進中に、ラック軸に作用する路面反力により、ピニオン軸及びこれに固定のウォームホイールは一方向（Ｂ）に変位せしめられ、ウォームは反対方向（Ｄ）に変位せしめられる。即ち、ウォームホイールとウォームは、それらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構の振動は増幅されない。
図１は右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置を示す正面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の要部を取り出してラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図、図４は左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリングを示す正面図、図５は図４の要部拡大図、図６は図５の要部を取り出してラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図、図７はウォームギヤ式減速機構の振動状態を模式的に示す線図、図８は従来例のラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図である。
図１、図４は、車両の前方から視た正面視の電動パワーステアリング装置１０を示すものであり、図１の１０Ａは車両の右席側にステアリングホイールを配置した右ハンドル仕様車両を示し、図４の１０Ｂは車両の左席側にステアリングホイールを配置した左ハンドル仕様車両を示す。
右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ａは、図１、図２に示す如く、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を有する。電動パワーステアリング装置１０Ａは、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してラックアンドピニオン機構２０のピニオン軸２１を連結し、このピニオン軸２１にはすばピニオン２１Ａを設け、このピニオン２１Ａに噛合うラック２２Ａを備えたラック軸２２をギヤハウジング１１に左右動可能に支持し、ラック軸２２には左右のタイロッド１４Ａ、１４Ｂを介して左右の操舵輪が連結される。ステアリング軸１２とピニオン軸２１の間には、操舵トルク検出装置１５を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸２１は軸受を介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸２２は、一端をラックガイドに、他端を軸受に摺動自在に支持される。
また、ギヤハウジング１１には、電動モータ１６が固定され、電動モータ１６の回転軸にはアシスト軸がスプライン嵌合部より接続され、アシスト軸はボールベアリング等の両側軸受によりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸の両側軸受で挟まれる中間部にウォームギヤ式減速機構３０のウォーム３１が接続され、このウォーム３１に噛合うウォームホイール３２をピニオン軸２１の中間部に固定してある。
ピニオン軸２１、ピニオン２１Ａとラック軸２２、ラック２２Ａによりラックアンドピニオン機構２０を構成し、ウォーム３１とウォームホイール３２によりウォームギヤ式減速機構３０を構成するものである。
従って、右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ａは、ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構２０のピニオン軸２１に伝えるとともに、操舵トルクに応じて電動モータ１６が発生する補助トルクをウォームギヤ式減速機構３０を介してピニオン軸２１に伝え、ラックアンドピニオン機構２０によって操舵輪を操舵するに際し、ピニオン軸２１にウォームギヤ式減速機構３０のウォームホイール３２を固定したものである。
左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ｂも、図４、図５に示す如く、右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ａと同様に、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を有する。電動パワーステアリング装置１０Ａは、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してラックアンドピニオン機構２０のピニオン軸２１を連結し、このピニオン軸２１にはすばピニオン２１Ａを設け、このピニオン２１Ａに噛合うラック２２Ａを備えたラック軸２２をギヤハウジング１１に左右動可能に支持し、ラック軸２２には左右のタイロッド１４Ａ、１４Ｂを介して左右の操舵輪が連結される。ステアリング軸１２とピニオン軸２１の間には、操舵トルク検出装置１５を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸２１は軸受を介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸２２は、一端をラックガイドに、他端を軸受に摺動自在に支持される。
また、ギヤハウジング１１には、電動モータ１６が固定され、電動モータ１６の回転軸にはアシスト軸がスプライン嵌合部より接続され、アシスト軸はボールベアリング等の両側軸受によりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸の両側軸受で挟まれる中間部にウォームギヤ式減速機構３０のウォーム３１が接続され、このウォーム３１に噛合うウォームホイール３２をピニオン軸２１の中間部に固定してある。
従って、左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ｂも、ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構２０のピニオン軸２１に伝えるとともに、操舵トルクに応じて電動モータ１６が発生する補助トルクをウォームギヤ式減速機構３０を介してピニオン軸２１に伝え、ラックアンドピニオン機構２０によって操舵輪を操舵するに際し、ピニオン軸２１にウォームギヤ式減速機構３０のウォームホイール３２を固定したものである。
しかるに、右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ａと左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ｂは、それらのラックアンドピニオン機構２０とウォームギヤ式減速機構３０を以下の如くに構成している。
(A)右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ａのラックアンドピニオン機構２０とウォームギヤ式減速機構３０（図３）
図１〜図３の車両正面視で、ピニオン軸２１に設けられるはすばピニオン２１Ａのねじれ角βの方向と、ウォームホイール３２の進み角γの方向を逆方向にしている。尚、ラック軸２２のはすばラック２２Ａのねじれ角βの方向は、図１〜図３の車両正面視では、ウォームホイール３２の進み角γの方向と同方向をなすように描かれる。
図３（Ｂ）に示す如く、車両の直進中に、ラック軸２２に右方向からの路面反力Ａが作用すると、この反力Ａを原因として、ピニオン軸２１及びウォームホイール３２はＢ方向にΔＢだけ変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム３１はＤ方向にΔＤだけ変位せしめられる。このとき、ＢとＤは反対方向となり、ウォーム３１とウォームホイール３２はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、換言すればウォーム３１とウォームホイール３２はそれらのΔＢ、ΔＤを互いに相殺し合い（図７）、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構３０の振動は増幅されず、減衰せしめられる。
図３（Ｃ）に示す如く、車両の直進中に、ラック軸２２に左方向からの路面反力Ａが作用すると、この反力Ａを原因として、ピニオン軸２１及びウォームホイール３２はＢ方向にΔＢだけ変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム３１はＤ方向にΔＤだけ変位せしめられる。このとき、ＢとＤは反対方向となり、ウォーム３１とウォームホイール３２はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、換言すればウォーム３１とウォームホイール３２はそれらのΔＢ、ΔＤを互いに相殺し合い（図７）、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構３０の振動は増幅されず、減衰せしめられる。
(B)左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置１０Ｂのラックアンドピニオン機構２０とウォームギヤ式減速機構３０（図６）
図４〜図６の車両正面視で、ピニオン軸２１に設けられるはすばピニオン２１Ａのねじれ角βの方向と、ウォームホイール３２の進み角γの方向を逆方向にしている。尚、ラック軸２２のはすばラック２２Ａのねじれ角βの方向は、図１〜図３の車両正面視では、ウォームホイール３２の進み角γの方向と同方向をなすように描かれる。
図６（Ｂ）に示す如く、車両の直進中に、ラック軸２２に右方向からの路面反力Ａが作用すると、この反力Ａを原因として、ピニオン軸２１及びウォームホイール３２はＢ方向にΔＢだけ変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム３１はＤ方向にΔＤだけ変位せしめられる。このとき、ＢとＤは反対方向となり、ウォーム３１とウォームホイール３２はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、換言すればウォーム３１とウォームホイール３２はそれらのΔＢ、ΔＤを互いに相殺し合い（図７）、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構３０の振動は増幅されず、減衰せしめられる。
図６（Ｃ）に示す如く、車両の直進中に、ラック軸２２に左方向からの路面反力Ａが作用すると、この反力Ａを原因として、ピニオン軸２１及びウォームホイール３２はＢ方向にΔＢだけ変位せしめられるとともにＣ方向に回転され、ウォーム３１はＤ方向にΔＤだけ変位せしめられる。このとき、ＢとＤは反対方向となり、ウォーム３１とウォームホイール３２はそれらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、換言すればウォーム３１とウォームホイール３２はそれらのΔＢ、ΔＤを互いに相殺し合い（図７）、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構３０の振動は増幅されず、減衰せしめられる。
本実施例によれば、左ハンドル仕様車両と右ハンドル仕様車両の双方で、車両の直進中に、ラック軸２２に作用する路面反力により、ピニオン軸２１及びこれに固定のウォームホイール３２は一方向（Ｂ）に変位せしめられ、ウォーム３１は反対方向（Ｄ）に変位せしめられる。即ち、ウォームホイール３２とウォーム３１は、それらの変位前にそれらの間に存在していたがたを互いに減ずる方向に変位せしめられ、路面からの反力に原因するウォームギヤ式減速機構３０の振動は増幅されない。
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
図１は右ハンドル仕様車両用電動パワーステアリング装置を示す正面図である。 図２は図１の要部拡大図である。 図３は図２の要部を取り出してラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図である。 図４は左ハンドル仕様車両用電動パワーステアリングを示す正面図である。 図５は図４の要部拡大図である。 図６は図５の要部を取り出してラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図である。 図７はウォームギヤ式減速機構の振動状態を模式的に示す線図である。 図８は従来例のラックアンドピニオン機構とウォームギヤ式減速機構を示す模式図である。
符号の説明
１０、１０Ａ、１０Ｂ 車両用電動パワーステアリング装置
１６ 電動モータ
２０ ラックアンドピニオン機構
２１ ピニオン軸
２１Ａ ピニオン
２２ ラック軸
２２Ａ ラック
３０ ウォームギヤ式減速機構
３１ ウォーム
３２ ウォームホイール

Claims (1)

  1. ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構のピニオン軸に伝えるとともに、前記操舵トルクに応じて電動モータが発生する補助トルクをウォームギヤ式減速機構を介して前記ピニオン軸に伝え、前記ラックアンドピニオン機構によって操舵輪を操舵するに際し、前記ピニオン軸に前記ウォームギヤ式減速機構のウォームホイールを固定した車両用電動パワーステアリング装置において、
    車両の左席側にステアリングホイールを配置した左ハンドル仕様車両の車両正面視で、前記ピニオン軸に設けられるはすばピニオンのねじれ角の方向と、前記ウォームホイールの進み角の方向を逆方向にしたことを特徴とする車両用電動パワーステアリング装置。
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