JP5556754B2

JP5556754B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5556754B2
Application number: JP2011150539A
Authority: JP
Inventors: 新助成田; 誠治林; 英司小椋; 正明江崎
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: JP2013018296A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

自動車を操舵するためのパワーステアリング装置には、運転手のステアリング操作に要する操舵力を、油圧シリンダの駆動力によって補助する油圧式のもの（油圧ＰＳ）と、電動モータの駆動力によって補助する電動式のもの（ＥＰＳ）とがある。近年、パワーステアリング装置においては、前記ＥＰＳを採用した装置が増加傾向にある。

特開２００９−２７４６９２号公報（例えば、明細書の段落［００１４］−［００１７］、［図１］，［図２］など参照）

しかしながら、上述したＥＰＳを採用した装置、いわゆる電動パワーステアリング装置では、最大操舵時（ロック時）、すなわち、ステアリングホイールの操舵により往復動作するラック軸の往復動作の末端（ストロークエンド）においては、ラック軸の端部のボールジョイントと、ラック軸を回転可能に保持するステアリングギヤハウジングとが強く接触し、そのときの衝撃入力が上述した油圧ＰＳを採用した装置と比べて大きくなっている。このような衝撃入力がステアリングホイールとラック軸の間の操舵力伝達系の各部材（例えば、中間シャフトやセレーション部（フック式の継ぎ手）および締結ボルトなど）に作用するため、前記各部材を大型化してその強度を高めたり、前記各部材の材質を高強度のものに変更したりするなどの対策を講じる必要があった。

上記特許文献１には、ラック軸が操舵限界に達するときに、ボールジョイントの内側端面に設けられた緩衝部材と、ギヤハウジングの内周面に設けられたストッパ部材とを当接するようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、前記緩衝部材の組付け位置がステアリングラックブーツで覆われるボールジョイントの内側端面であり、前記ストッパ部材の組付け位置がギヤハウジングの内周面であるため、前記緩衝部材および前記ストッパ部材の組付け作業が煩雑であった。

以上のことから、本発明は、上述したような問題を解決するために為されたものであって、最大操舵時におけるステアリングギヤハウジングへの衝撃入力を緩和しつつ、組付け作業を簡易化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している。

上述した課題を解決する本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されたピニオン軸と、前記ピニオン軸に連結され、規制される範囲内にてステアリングギヤハウジング内で往復動作自在なラック軸と、前記ラック軸に設けられたボールジョイントと、前記ボールジョイントに接続されるタイロッドと、前記ボールジョイントを覆うブーツとを備える電動パワーステアリング装置であって、前記ブーツは、一方の端部側に設けられた第一衝撃吸収部と、他方の端部側に設けられた第二衝撃吸収部とを備え、前記ラック軸のストロークエンド近傍にて、前記第一衝撃吸収部と前記第二衝撃吸収部とを接触するようにするとともに、前記ブーツは、蛇腹状に形成された筒状で、前記第一衝撃吸収部が、中心に前記タイロッドが挿通する穴部が形成された筒状で、小径部と、前記小径部に接続し、前記小径部よりも大径をなす大径部とを備え、前記第二衝撃吸収部が、前記ボールジョイントが挿通可能な穴部が中心に形成された筒状で、当該穴部の端部側内周に前記ステアリングギヤハウジングの端部に嵌め込む段差部を有する、ことを特徴とする。

上述した課題を解決する本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前述した発明に係る電動パワーステアリング装置であって、前記第二衝撃吸収部が、前記第一衝撃吸収部に対向する端部側に設けられたテーパ部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、最大操舵時におけるステアリングギヤハウジングへの衝撃入力を緩和しつつ、組付け作業を簡易化可能な電動パワーステアリング装置を実現することができる。

本発明の第１の実施例に係る電動パワーステアリング装置が備えるステアリングギヤハウジングの一方の端部近傍の断面図である。本発明の第１の実施例に係る電動パワーステアリング装置が備えるステアリングギヤハウジングの他方の端部近傍の断面図である。本発明の第１の実施例に係る電動パワーステアリング装置の概要を示した斜視図である。本発明の第１の実施例に係る電動パワーステアリング装置の説明図であって、図４（ａ）にステアリングホイール右操舵時の状態を示し、図４（ｂ）にステアリングホイール右最大操舵時の状態を示す。

以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置を実施するための一形態について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。

図３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は、運転者が操作するステアリングホイール２１と、ステアリングホイール２１に連結され、前記操作による操舵力が伝達されるステアリングシャフト２２とを備える。ステアリングシャフト２２は、ステアリングコラム２３に回動可能に保持される。ステアリングシャフト２２は、フック式の継ぎ手（以下、第一継手という）３により中間シャフト２４と連結される。中間シャフト２４は、フック式の継ぎ手（以下、第二継手という）４によりピニオンシャフト２５と連結される。ピニオンシャフト２５は、ピニオン２６に回転可能に保持される。ピニオンシャフト２５の下端部にはステアリングギヤハウジング（ステアリングラックハウジング）２９に回転可能に保持されるラック軸２８が噛合している。つまり、ラック軸２８は、規制された範囲内にてステアリングギヤハウジング２９内で往復動作自在になっている。これにより、ピニオンシャフト２５に伝達された回転運動は、ラック軸２８で直進運動に変換される。

ラック軸２８の両端部には、ボールジョイント３１，３２がそれぞれ設けられている。ボールジョイント３１，３２には、タイロッド３３，３４の球状端部３３ａ，３４ａが枢動自在に設けられている。よって、ステアリングホイール２１の回転は、ステアリングシャフト２２、中間シャフト２４、ピニオンシャフト２５、ラック軸２８、タイロッド３３，３４、タイロッドエンド（図示省略）、ナックルアーム（図示省略）に伝達されて、左右の操舵輪（図示省略）が操舵される。

なお、電動パワーステアリング装置は、ステアリングコラム２３の中央近傍に設けられた支持部１と、ステアリングコラム２３の下端部近傍に設けられた支持部２により、車体骨格（図示省略）にボルト締めにより固定されることで支持されている。ステアリングコラム２３の下端部近傍の支持部２には、ステアリングシャフト２２にトルクを入力することで運転者の操舵をアシストするための電動モータ２０が設置されている。

上述したボールジョイント３１，３２の周囲には、ステアリングラックブーツ１０がそれぞれ取り付けられている。ステアリングラックブーツ１０は、クリップ４２によりタイロッド３３，３４に固定され、クランプ４１によりラック軸２８に固定されている。

ステアリングラックブーツ１０は、筒部１１と、筒部１１の一方の端部１１ａ側に設けられた第一衝撃吸収部１２と、筒部１１の他方の端部１１ｂ側に設けられた第二衝撃吸収部１６とを備える。筒部１１は軸心方向にて蛇腹状に形成されている。

第一衝撃吸収部１２は、タイロッド３３，３４と同径をなす穴部１３が中心に形成された円筒状をなしている。第一衝撃吸収部１２は、一方の端部側に設けられた小径部１４と、小径部１４に接続し、他方の端部側に設けられ、小径部１４よりも大径をなす大径部１５とを備える。大径部１５は、ラック軸２８の往復動作の末端にて、後述する第二衝撃吸収部１６の端部１６ａと接触可能な大きさに形成されている。第一衝撃吸収部１２における第二衝撃吸収部１６に対向する端部１２ａは、平らに形成されている。

第二衝撃吸収部１６は、ボールジョイント３１，３２が挿通可能な穴部１９が中心に形成された円筒状をなしている。第二衝撃吸収部１６の一方の端部側には、ステアリングギヤハウジング２９の端部２９ａ，２９ｂに嵌め込み可能な段差部１７が設けられている。第二衝撃吸収部１６の他方の端部１６ａ側の外周部側には、その中央部側に向けて拡径するテーパ部１８が形成されている。第二衝撃吸収部１６における第一衝撃吸収部１２に対向する端部１６ａは、平らに形成されている。

第一衝撃吸収部１２および第二衝撃吸収部１６としては、例えば、弾性変形可能な材料であってステアリングラックブーツ１０と同じ材料などで作製したものが挙げられる。

ここで、上述した構成の電動パワーステアリング装置において、ステアリングホイール２１を右操舵した場合について、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。

まず、運転者がステアリングホイールを右に操舵すると、ステアリングシャフト２２、第一継手３、中間シャフト２４、第二継手４、ピニオンシャフト２５を介してラック軸２８に操舵力が伝達される。このとき、ラック軸２８は、中立状態の位置（図１参照）から左側（図１では右側）に移動することになり、ステアリングギヤハウジング２９の右端部側では、ボールジョイント３１がステアリングギヤハウジング２９の一方の端部２９ａに設けられた穴部２９ｃ内へ移動することになる。

右操舵限界近傍においては、図４（ａ）に示すように、第一衝撃吸収部１２の一方の端部１２ａと第二衝撃吸収部１６の一方の端部１６ａが接触することになる。

さらに、右に操舵し右最大操舵限界になると、図４（ｂ）に示すように、第一衝撃吸収部１２の一方の端部１２ａが第二衝撃吸収部１６の一方の端部１６ａに接触しさらに第二衝撃吸収部１６に圧力が作用することになる。第二衝撃吸収部１６が中央部側に向けて拡径するテーパ部１８を備えているため、第二衝撃吸収部１６の一方の端部１６ａ側から力を受けると、最初は弾性変形し易いが徐々に弾性変形し難くなっている。つまり、ボールジョイント３１の内側端部３１ａがステアリングギヤハウジング２９の穴部２９ｃに接触する箇所近傍にて、第二衝撃吸収部１６による衝撃吸収力が最も大きくなっている。これにより、右最大操舵限界においては、ボールジョイント３１によるステアリングギヤハウジング２９への衝撃入力を最も緩和することになる。

また、左操舵時にあっても、右操舵時と同様に、第二衝撃吸収部１６がテーパ部１８を備えているため、第二衝撃吸収部１６の一端部１６ａ側から力を受けると、最初は弾性変形し易いが徐々に弾性変形し難くなっている。これにより、左最大操舵限界においても、ボールジョイント３２によるステアリングギヤハウジング２９への衝撃入力を最も緩和することになる。

したがって、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置によれば、上述した構成を備えることで、ラック軸２８の往復動作の末端（ストロークエンド）近傍において、第一衝撃吸収部１２と第二衝撃吸収部１６とが接触することになり、最大操舵時におけるステアリングギヤハウジング２９への衝撃入力を緩和することができる。これにより、第一衝撃吸収部および第二衝撃吸収部が無い従来の電動パワーステアリング装置と比べて、ラック軸２８の往復動作の末端での衝撃入力、いわゆるステアリングロック時の衝撃入力が緩和されることになり、ステアリングロック時の操作感覚も良好になる。ステアリングラックブーツ１０が、ボールジョイント３１，３２を覆う筒部１１と、第一衝撃吸収部１２および第二衝撃吸収部１６とを一体で構成していることで、部品点数を削減することができるとともに、製造コスト増を抑制することができる。さらに、第一衝撃吸収部１２および第二衝撃吸収部１６を個別に組み付ける必要がなく、組付け作業性が向上する。

ステアリングラックブーツ１０は、蛇腹状に形成された筒状で、第一衝撃吸収部１２が、中心にタイロッド３３，３４が挿通する穴部１３が形成された筒状で、小径部１４と、小径部１４に接続し、小径部１４よりも大径をなす大径部１５とを備え、第二衝撃吸収部１６が、ボールジョイント３１，３２が挿通可能な穴部１９が中心に形成された筒状で、ステアリングギヤハウジング２９の端部２９ａ，２９ｂに取り付けられる段差部１７を備えることにより、最大操舵時に、第一衝撃吸収部１２と第二衝撃吸収部１６とが確実に接触し、それぞれが弾性変形することで衝撃入力を緩和することができる。また、ステアリングラックブーツ１０をステアリングギヤハウジング２９およびタイロッド３３，３４に容易に取り付けることができる。

第二衝撃吸収部１６が、第一衝撃吸収部１２に対向する端部１６ａ側に設けられたテーパ部１８を備えることで、最大操舵時において、ボールジョイント３１，３２によるステアリングギヤハウジング２９への衝撃入力を最も緩和することができる。また、ボールジョイント３１，３２とステアリングギヤハウジング２９の穴部２９ｃ，２９ｄとの近接距離に応じて衝撃入力を緩和する力を調整することができる。

なお、本実施例では、第一衝撃吸収部１２および第二衝撃吸収部１６がともに円筒形状である電動パワーステアリング装置について説明したが、ラック軸を挿通可能な穴部が中心に形成されると共に、互いに面接触することができる形状に形成された第一衝撃吸収部および第二衝撃吸収部を備える電動パワーステアリング装置とすることも可能である。このような電動パワーステアリング装置であっても、上述した電動パワーステアリング装置と同様な作用効果を奏する。

なお、本実施例では、ステアリングコラム２３の下端部近傍の支持部２に設けられた電動モータ２０を備える電動パワーステアリング装置について説明したが、ピニオンに設けられた電動モータを備える電動パワーステアリング装置に適用することも可能である。

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り、ラック軸の往復動作の末端での衝撃入力を緩和することができ、部品点数を削減することができると共に、製造コスト増を抑制することができ、さらに、組付け性を向上させることができるため、自動車産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。

１，２支持部
３，４継ぎ手
１０ステアリングラックブーツ
１１筒部
１２第一衝撃吸収部
１３穴部
１４小径部
１５大径部
１６第二衝撃吸収部
１７段差部
１８テーパ部
１９穴部
２０電動モータ
２１ステアリングホイール
２２ステアリングシャフト
２３ステアリングコラム
２４中間シャフト
２５ピニオンシャフト
２６ピニオン
２８ラック軸
２９ステアリングギヤハウジング
３１，３２ボールジョイント
３３，３４タイロッド
４１クランプ
４２クリップ

Claims

ステアリングホイールに連結されたピニオン軸と、前記ピニオン軸に連結され、規制される範囲内にてステアリングギヤハウジング内で往復動作自在なラック軸と、前記ラック軸に設けられたボールジョイントと、前記ボールジョイントに接続されるタイロッドと、前記ボールジョイントを覆うブーツとを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記ブーツは、一方の端部側に設けられた第一衝撃吸収部と、
他方の端部側に設けられた第二衝撃吸収部と
を備え、
前記ラック軸のストロークエンド近傍にて、前記第一衝撃吸収部と前記第二衝撃吸収部とを接触するようにするとともに、
前記ブーツは、蛇腹状に形成された筒状で、
前記第一衝撃吸収部が、中心に前記タイロッドが挿通する穴部が形成された筒状で、小径部と、前記小径部に接続し、前記小径部よりも大径をなす大径部とを備え、
前記第二衝撃吸収部が、前記ボールジョイントが挿通可能な穴部が中心に形成された筒状で、当該穴部の端部側内周に前記ステアリングギヤハウジングの端部に嵌め込む段差部を有する、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１に記載された電動パワーステアリング装置であって、
前記第二衝撃吸収部が、前記第一衝撃吸収部に対向する端部側に設けられたテーパ部を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。