JP5609677B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングにアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するための減速機構と、ステアリングの回転をロックするロック装置とを備える電動パワーステアリング装置に関する。

上記ロック装置として、特許文献１に記載のものが知られている。
この種のロック装置は、車両の盗難防止のため、イグニッションキーをロック位置に回して鍵穴から引き抜くと、ステアリングが回らないようにロックする。

このようなロック装置は、ステアリングシャフトの外周部分に圧入されたキーリングにロックバーを挿入することにより、キーリングの回転を禁止して、その圧入部分の摩擦力に基づきステアリングシャフトの回転を規制する。そして、その摩擦力を超える操舵トルクがステアリングシャフトに入力されたときには、キーリングがステアリングシャフトに対して相対回転することによりロック装置が損傷することを抑制している。

特開２００６−３３５１６５号公報

ところで、一般的に、ステアリングシャフトのキーリングが圧入される圧入部分は、同シャフトの他の部分よりも剛性が高く形成されている。ステアリングシャフトの剛性を高める方法としては、ステアリングシャフトの圧入部分に特殊な焼入れ加工を施すこと、および同圧入部分の径がステアリングシャフトの他の部分の径よりも大きく形成されることが挙げられる。

しかし、上述の方法を用いることにより次のような問題が生じる。すなわち、ステアリングシャフトの圧入部分に特殊な焼入れ加工を施した場合には、ステアリングシャフトの製造工程が増加する。このため、ステアリングシャフトの製造コストが増大してしまう。また、ステアリングシャフトの圧入部分の径を同シャフトのその他の部分の径よりも大きくすることにより、ステアリングシャフトが大型化してしまう。

また、上記装置とは別の構成のロック装置として、転舵シャフトの外周部分にロックバーを挿入することにより、ステアリングシャフトの回転をロックするものが考えられる。このロック装置についても上述のロック装置の上記課題が概ね共通したものとなる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステアリングシャフトの回転をロックするためにステアリングシャフトに専用の加工を施すことを省略することの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。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
（１）電動パワーステアリング装置の一例は、ステアリングにアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するための減速機構と、前記ステアリングの回転をロックするロック装置とを備える電動パワーステアリング装置において、前記ロック装置には、前記電動モータの出力軸に設けられた第１摩擦体と、この第１摩擦体に対する移動が可能な第２摩擦体と、この第２摩擦体を前記第１摩擦体に対して移動させる移動機構とが設けられていること、前記第１摩擦体に対する前記第２摩擦体の接触状態が前記移動機構により変更されること、前記移動機構には、前記第２摩擦体が設けられた回転部材と、この回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動部とが設けられていること、前記回転部材には、前記支持部材に取り付けられる支持受部と、前記駆動部が接触する入力部と、前記第２摩擦体が設けられた出力部とが設けられていること、前記入力部および前記出力部が個別に前記支持受部に接続されていること、前記駆動部により前記入力部が押されたとき、前記入力部および前記支持受部および前記出力部が一体となり前記支持部材まわりを回転すること、前記回転部材の出力部において前記回転部材の回転中心から前記出力部の先端部側にある前記第２摩擦体の端部までの長さを出力側長さとし、前記回転部材の入力部において前記回転部材の回転中心から前記駆動部が接触する部分までの長さを入力側長さとして、前記出力側長さが前記入力側長さよりも小さいことを要旨とする。

上記発明によれば、移動機構により第２摩擦体が第１摩擦体に押し付けられているとき、第１摩擦体と第２摩擦体との摩擦力により電動モータの出力軸の回転が妨げられる。また、出力軸に入力されるトルクよりも第１摩擦体と第２摩擦体との摩擦力による回転方向の抵抗が大きいときには、出力軸の回転がロックされる。

一方、上記電動モータを備える電動パワーステアリング装置においては、電動モータが転舵シャフトに連結されるとともに同シャフトがステアリングシャフトに連結される構造、または電動モータがステアリングシャフトに連結されるとともに同シャフトが転舵シャフトに連結される構造が採用される。このため、電動モータの出力軸の回転が上記のとおりロック装置によりロックされたとき、ステアリングシャフトの回転もロックされる。

他方、ステアリングシャフトに大きなトルクが入力されたとき、このトルクは電動モータに伝達される。そして、ステアリングシャフトに入力されたトルクが大きいことにより、電動モータの出力軸のトルクが上記摩擦力による回転方向の抵抗を上回るときには、ロック装置による出力軸の回転のロックが解除される。このため、ステアリングシャフトの回転が許容される。

そして上記発明においては、ステアリングシャフトの回転をロックするための役割、ならびにステアリングシャフトの回転を許容するための役割の双方を第１摩擦体および第２摩擦体が担うため、ステアリングシャフトに特殊な焼入れ加工を施すことを省略することができる。また、ステアリングシャフトの径が大型化することを抑制することができる。したがって、ステアリングシャフトの回転をロックするために同シャフトに専用の加工を施すことを省略することができる。

上記発明において、駆動部が回転部材を押す力を力Ａとし、第２摩擦体を第１摩擦体に押し付ける力を力Ｂとしたとき、出力側長さが入力側長さよりも小さいため、てこの原理により力Ｂが力Ａよりも大きくなる。

一方、ロック装置により電動モータの出力軸の回転をロックするためには、第１摩擦体と第２摩擦体との摩擦力により生じる回転方向の抵抗を所定の抵抗よりも大きくする必要がある。また、同回転方向の抵抗を所定の抵抗よりも大きくするためには、力Ｂの大きさを所定の力よりも大きくする必要がある。

上記発明によれば、上述のとおり力Ｂが力Ａよりも大きくなるため、出力側長さが入力側長さと同じ構造または出力側長さが入力側長さよりも短い構造と比較して、力Ｂの大きさを所定の力よりも大きくするために必要となる力Ａの大きさが小さくなる。これにより、例えば駆動部の体格を小さくすることが可能になる。

（２）電動パワーステアリング装置の一例は、ステアリングにアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するための減速機構と、前記ステアリングの回転をロックするロック装置とを備える電動パワーステアリング装置において、前記ロック装置には、前記電動モータの出力軸に設けられた第１摩擦体と、この第１摩擦体に対する移動が可能な第２摩擦体と、この第２摩擦体を前記第１摩擦体に対して移動させる移動機構とが設けられていること、前記第１摩擦体に対する前記第２摩擦体の接触状態が前記移動機構により変更されること、前記移動機構には、前記第２摩擦体が設けられた回転部材と、この回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動部とが設けられていること、前記移動機構には、前記第２摩擦体を前記第１摩擦体から離間させる方向の力を前記回転部材に付与する弾性部材が設けられていること、ならびに、前記駆動部には、前記回転部材に接触して前記回転部材を回転させる入力ピンと、この入力ピンを移動させるアクチュエータとが設けられていることを要旨とする。

（３）前記電動パワーステイリング装置の一例は、前記電動モータへの通電が停止されているとき、前記移動機構により前記第２摩擦体が前記第１摩擦体に押し付けられることを要旨とする。

（４）前記電動パワーステイリング装置の一例は、前記電動モータの出力軸が転舵シャフトに平行した状態で設けられていること、ならびに、前記転舵シャフトの径方向において、前記電動モータの出力軸と前記転舵シャフトとの間に前記移動機構が設けられていることを要旨とする。

電動パワーステアリング装置において、電動モータの出力軸が転舵シャフトに平行した状態で設けられている場合には、電動モータと転舵シャフトとの間に空間が形成される。上記発明においては、移動機構が同空間に設けられているため、同空間の全部がデッドスペースとなることが抑制される。

（５）前記電動パワーステイリング装置の一例は、前記電動モータの回転を前記転舵シャフトの往復運動に変換するボールねじ装置が設けられていること、前記電動モータの出力軸に駆動プーリまたは駆動スプロケットが設けられていること、前記ボールねじ装置に従動プーリまたは従動スプロケットが設けられていること、前記駆動プーリまたは前記駆動スプロケットと前記従動プーリまたは前記従動スプロケットとがベルトまたはチェーンにより互いに連結されていること、ならびに、前記ベルトまたは前記チェーンにより囲まれた空間に前記移動機構の少なくとも一部が設けられていることを要旨とする。

電動パワーステアリング装置において、電動モータの回転をベルトまたはチェーンを介して転舵シャフトに伝達する構造が採用されている場合には、駆動プーリまたは駆動スプロケットと従動プーリまたは従動スプロケットとの間にベルトまたはチェーンにより囲まれた空間が形成される。上記発明によれば、移動機構の一部が同空間に設けられているため、同空間の全部がデッドスペースとなることが抑制される。

本発明によれば、ステアリングシャフトの回転をロックするためにステアリングシャフトに専用の加工を施すことを省略することのできる電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態について、同装置の全体構成を示す正面図。 同実施形態の電動パワーステアリング装置について、（ａ）はその断面構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の移動機構の一部を拡大した拡大図。 同実施形態の電動パワーステアリング装置について、減速機構とロック装置との関係を模式的に示す模式図。 同実施形態の電動パワーステアリング装置について、ロック装置の断面構造を示す断面図。 本発明の電動パワーステアリング装置のその他の実施形態について、ロック装置の斜視構造を示す斜視図。 本発明の電動パワーステアリング装置のその他の実施形態について、アクチュエータの断面構造を示す断面図。 比較例としての電動パワーステアリング装置のロック装置について、（ａ）は正面構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面構造を示す断面図。

図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、電動パワーステアリング装置１には、ステアリングの回転を転舵輪に伝達する操舵角伝達機構１０と、ステアリングの操作を補助する力（以下、「アシスト力」）を転舵シャフト１３に付与するアシスト装置２０と、ステアリングの回転をロックするロック装置３０と、アルミニウム製のハウジング４０とが設けられている。ハウジング４０内には、転舵シャフト１３の中間部分およびアシスト装置２０の一部およびロック装置３０が収容されている。

以下では、転舵シャフト１３において左端部１３Ａから右端部１３Ｂに向かう方向を「右方」とし、転舵シャフト１３において右端部１３Ｂから左端部１３Ａに向かう方向を「左方」とする。

操舵角伝達機構１０には、ステアリングとともに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の回転を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構１２と、ラックアンドピニオン機構１２の動作にともない軸方向に移動する転舵シャフト１３とが設けられている。

アシスト装置２０には、駆動源としての電動モータ２１と、この電動モータ２１の回転を転舵シャフト１３の軸方向の移動に変換するボールねじ装置２２と、電動モータ２１の回転を減速してステアリングシャフト１１に伝達するための減速機構５０と、電動モータ２１およびロック装置３０を制御する電子制御装置２３が設けられている。

ハウジング４０は、第１ハウジング４１および第２ハウジング４４により構成されている。転舵シャフト１３の左端部１３Ａおよび右端部１３Ｂはハウジング４０から突出している。

第１ハウジング４１には、円筒形状の第１本体部４２が設けられている。第１本体部４２の右端部には、第１拡径部４３が設けられている。第１拡径部４３の外径は、第１本体部４２の外径よりも大きい。第１拡径部４３には、ボルトにより電動モータ２１が取り付けられている。第１本体部４２の左端部には、ラックアンドピニオン機構１２が設けられている。

第２ハウジング４４には、円筒形状の第２本体部４５が設けられている。第２本体部４５の左方には、第２拡径部４６が設けられている。第２本体部４５の右方には、第２縮径部４７が設けられている。第２拡径部４６の外径は、第２本体部４５の外径よりも大きい。第２縮径部４７の外径は、第２本体部４５の外径よりも小さい。

電動モータ２１は、転舵シャフト１３の径方向において第１本体部４２から離間して設けられている。すなわち、転舵シャフト１３の径方向において電動モータ２１と第１本体部４２との間には空間が形成されている。電動モータ２１の出力軸２１Ａは、第１拡径部４３内において転舵シャフト１３に対して平行に設けられている。

電動パワーステアリング装置１の動作について説明する。
運転者がステアリングを回転させたとき、ステアリングとともにステアリングシャフト１１が回転する。ステアリングシャフト１１の回転は、ラックアンドピニオン機構１２により直線運動に変換される。ラックアンドピニオン機構１２から転舵シャフト１３に伝達された力により同シャフト１３が軸方向に移動する。そして、転舵シャフト１３の軸方向への移動にともない転舵輪の舵角が変更される。このとき、電動モータ２１の出力軸２１Ａのトルクがアシスト力としてボールねじ装置２２を介して転舵シャフト１３に付与される。

図２を参照して、減速機構５０およびロック装置３０の構成について説明する。
減速機構５０には、電動モータ２１と一体に回転する駆動プーリ５１と、ボールねじ装置２２と一体に回転する従動プーリ５２と、駆動プーリ５１の回転を従動プーリ５２に伝達するベルト５３とが設けられている。駆動プーリ５１および従動プーリ５２としては歯付きプーリが用いられている。また、ベルト５３としては、駆動プーリ５１および従動プーリ５２の歯に噛み合う歯付きベルトが用いられている。

ロック装置３０には、電動モータ２１の出力軸２１Ａの右端部に固定された第１摩擦板３１と、第１摩擦板３１に対する移動が可能な第２摩擦板３２と、第２摩擦板３２が取り付けられた単一部材の回転部材３３と、回転部材３３を回転可能に支持するピン形状の支持部材３４と、回転部材３３を回転させる駆動部３５とが設けられている。また、ロック装置３０には、回転部材３３を駆動部３５とは反対方向に回転させるコイルばね３６が設けられている。

以下では、支持部材３４まわりの回転部材３３の回転方向について、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１から離間する回転方向を「離間回転方向」とする。また、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に接近する回転方向を「接近回転方向」とする。駆動部３５は、接近回転方向に回転部材３３を回転させている。コイルばね３６は、離間回転方向に回転部材３３を回転させている。

駆動部３５には、電力が供給されることにより磁場を生成するコイル３５Ａと、磁性体の入力ピン３５Ｂと、コイル３５Ａを収容するハウジング３５Ｃとが設けられている。ハウジング３５Ｃは、第１拡径部４３に固定されている。入力ピン３５Ｂは、コイル３５Ａ内に挿入されている。コイル３５Ａは、ハーネス３７を介して電子制御装置２３と電気的に接続されている。ハーネス３７は、転舵シャフト１３の径方向において電動モータ２１と第１ハウジング４１の第１本体部４２との間に配線されている。なお、コイル３５Ａは、「アクチュエータ」に相当する。

第１摩擦板３１には、出力軸２１Ａの凹部の形状に対応した十字状の突起部が設けられている。出力軸２１Ａの右端面には、十字状の凹部が設けられている。第１摩擦板３１の突起部が出力軸２１Ａの凹部に嵌め合わされている。これにより、第１摩擦板３１が出力軸２１Ａに固定されている。

回転部材３３には、第２摩擦板３２が取り付けられる出力部３３Ａと、支持部材３４が挿入される支持受部３３Ｂと、駆動部３５の入力ピン３５Ｂが接触する入力部３３Ｃと、出力部３３Ａの先端部と入力部３３Ｃとを連結するリブ３３Ｅとが設けられている。

入力部３３Ｃの先端部には、湾曲形状の接触部３３Ｄが設けられている。接触部３３Ｄには、入力ピン３５Ｂが接触している。
回転部材３３の回転中心から出力部３３Ａの先端部側にある第２摩擦板３２の端部までの長さ（以下、「出力側長さＬ１」）は、回転部材３３の回転中心から接触部３３Ｄまでの長さ（以下、「入力側長さＬ２」）よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ２）。

支持部材３４の両端は、第２ハウジング４４の第２拡径部４６にそれぞれ固定されている。
コイルばね３６は、入力部３３Ｃおよび第２拡径部４６との間に設けられている。コイルばね３６の左端部は、接触部３３Ｄに固定されている。コイルばね３６の右端部は、第２ハウジング４４に固定されている。なお、回転部材３３、支持部材３４、駆動部３５およびコイルばね３６により「移動機構」が構成されている。

図３を参照して、ロック装置３０と減速機構５０との関係について説明する。
減速機構５０において、駆動プーリ５１および従動プーリ５２が径方向において互いに対向する部分には、駆動プーリ５１と従動プーリ５２とベルト５３とにより囲まれた空間（以下、「ベルト領域ＢＲ」）が形成されている。

ロック装置３０の駆動部３５は、転舵シャフト１３および電動モータ２１の出力軸２１Ａの径方向において、ボールねじ装置２２と出力軸２１Ａとの間に設けられている。また、駆動部３５の一部すなわち入力ピン３５Ｂは、転舵シャフト１３の軸方向においてベルト領域ＢＲを跨いで設けられている。

図４を参照して、ロック装置３０の動作について説明する。なお以下では、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に接触していない状態を「ロック装置３０の非ロック状態」とする。また、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に接触している状態を「ロック装置３０のロック状態」とする。また、駆動部３５のコイル３５Ａに電力が供給されていない状態を「駆動部３５の非通電状態」とする。また、駆動部３５のコイル３５Ａに電力が供給されている状態を「駆動部３５の通電状態」とする。また、駆動部３５の通電状態においてコイル３５Ａにより入力ピン３５Ｂに付与されて軸方向の右方に作用する力を「突出力」とする。また、コイルばね３６により回転部材３３の接触部３３Ｄに付与されて軸方向の左方に作用する力を「ばね力」とする。

ロック装置３０においては、駆動部３５の非通電状態および通電状態に応じてハウジング３５Ｃに対する入力ピン３５Ｂの位置が変更される。また、ハウジング３５Ｃに対する入力ピン３５Ｂの位置に応じてロック装置３０の非ロック状態およびロック状態が変更される。入力ピン３５Ｂの位置が収容位置のとき、ロック装置３０が非ロック状態となる。また、入力ピン３５Ｂの位置が突出位置のとき、ロック装置３０がロック状態となる。

入力ピン３５Ｂの収容位置は、入力ピン３５Ｂがハウジング３５Ｃに対して最大限に軸方向の左方に移動した位置に相当する。入力ピン３５Ｂの突出位置は、入力ピン３５Ｂがハウジング３５Ｃに対してハウジング３５Ｃに対して最大限に軸方向の右方に突出した位置、および同位置の近傍まで軸方向の右方に突出した位置を含む。

入力ピン３５Ｂの詳細な動作について説明する。
図４（ａ）に示されるように、駆動部３５が非通電状態のとき、ばね力が突出力よりも大きくなる。このため、ばね力により入力ピン３５Ｂが収容位置に保持される。また、このときのコイルばね３６の長さは自然長となる。

駆動部３５の動作状態が非通電状態から通電状態に変更されたとき、突出力がばね力よりも大きくなる。このため、入力ピン３５Ｂが収容位置から突出位置に向けて軸方向に移動する。また、入力ピン３５Ｂの位置が収容位置から突出位置に変更される過程において、回転部材３３の接触部３３Ｄが入力ピン３５Ｂにより押されるため、回転部材３３が支持部材３４を回転中心として接近回転方向に回転する。これにより、第２摩擦板３２が次第に第１摩擦板３１に接近する。

図４（ｂ）に示されるように、入力ピン３５Ｂが突出位置まで移動したとき、第２摩擦板３２の接触面の全体が第１摩擦板３１の接触面に押し付けられた状態となる。すなわち、ロック装置３０の動作状態がロック状態となる。

第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に押し付けられているとき、第１摩擦板３１と第２摩擦板３２との摩擦力ＦＭにより電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転が妨げられる。また、出力軸２１Ａに入力されるトルクよりも摩擦力ＦＭによる回転方向の抵抗（以下、「回転抵抗力ＲＦ」）が大きいときには、出力軸２１Ａの回転がロックされる。

電動パワーステアリング装置１においては、電動モータ２１がボールねじ装置２２を介して転舵シャフト１３に連結されるとともに、同シャフト１３がラックアンドピニオン機構１２を介してステアリングシャフト１１に連結されている。このため、電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転が上記のとおりロック装置３０によりロックされたときには、ステアリングシャフト１１の回転もロックされる。

他方、ステアリングシャフト１１に大きなトルクが入力された場合において、このトルクは、ラックアンドピニオン機構１２、ボールねじ装置２２、および減速機構５０を経て電動モータ２１の出力軸２１Ａに伝達される。このときの電動モータ２１の出力軸２１Ａに作用するトルクが回転抵抗力ＲＦよりも大きいときには、ロック装置３０による出力軸２１Ａの回転のロックが解除される。このため、ステアリングシャフト１１の回転が許容される。

ロック装置３０には、車両の停車状態、すなわち電動モータ２１への通電が停止された状態においてステアリングに所定範囲内のトルク（以下、「停車時入力トルク」）が入力されたときに、このトルクによるステアリングシャフト１１の回転を生じさせないことが求められる。

このため、停車時入力トルクに基づいて出力軸２１Ａに入力されるトルクを「停車時モータトルク」としたとき、回転抵抗力ＲＦがこの停車時モータトルクよりも大きくなるように突出力の大きさが設定されている。

回転抵抗力ＲＦの大きさは、第１摩擦板３１および第２摩擦板３２の表面粗さ、および第１摩擦板３１に対する第２摩擦板３２の接触圧力の少なくとも一方に応じて変化する。第２摩擦板３２の接触圧力については、入力ピン３５Ｂに付与される突出力の大きさに応じて変更することができる。このため、駆動部３５に対する電力の供給量を制御することにより、回転抵抗力ＲＦの大きさを調節することができる。

電子制御装置２３によるロック装置３０の制御態様について説明する。
イグニッションスイッチの操作によりエンジンの運転が停止されたとき、駆動部３５の状態が非通電状態から通電状態に変更する。これにより、車両が停車した状態においては、ロック装置３０がロック状態に保持される。

イグニッションスイッチの操作によりエンジンの運転が開始されたとき、駆動部３５の状態が通電状態から非通電状態に変更される。これにより、エンジンが運転している状態においては、ロック装置３０が非ロック状態に保持される。

（実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）電動パワーステアリング装置１には、第１摩擦板３１および第２摩擦板３２を含むロック装置３０が設けられている。

上記構成によれば、第１摩擦板３１および第２摩擦板３２の摩擦力ＦＭによりステアリングシャフト１１の回転がロックされる。また、ステアリングシャフト１１の回転がロックされた状態において同シャフト１１に大きなトルクが入力された場合、このときの出力軸２１Ａのトルクが回転抵抗力ＲＦよりも大きいときには、ロック装置３０による出力軸２１Ａの回転のロックが解除される。このため、ステアリングシャフト１１の回転が許容される。

このようにロック装置３０においては、ステアリングシャフト１１をロックするための役割、ならびにステアリングシャフト１１の回転を許容するための役割の双方を第１摩擦板３１および第２摩擦板３２が担うため、ステアリングシャフト１１に特殊な焼入れ加工を施すことを省略することができる。また、ステアリングシャフト１１の径が大型化することを抑制することができる。したがって、ステアリングシャフト１１の回転をロックするために同シャフト１１に専用の加工を施すことを省略することができる。

（２）上記実施形態のロック装置とは別のロック装置として、例えば、第１摩擦板３１に相当する摩擦板をステアリングシャフト１１に設け、第２摩擦板３２に相当する摩擦板を第１摩擦板３１に対して接触および離間が可能な状態で設けるとともに、これらの摩擦板の接触によりステアリングシャフト１１の回転をロックする構造（以下、「比較構造」）が考えられる。

この比較構造においては、ステアリングを操作するトルクとステアリングシャフト１１に入力されるトルクとが実質的に同じ大きさとなるため、ステアリングシャフト１１の回転をロックするためには、ステアリングシャフト１１に入力されるトルクよりも大きい回転抵抗力が得られるように上記各摩擦板を接触させる必要が生じる。

一方、電動パワーステアリング装置１においては、ステアリングを操作するトルクがステアリングシャフト１１、転舵シャフト１３、ボールねじ装置２２および減速機構５０を介して出力軸２１Ａに伝達されるため、出力軸２１Ａのトルクがステアリングを操作するトルクの（１／減速比）倍となる。ここで減速比とは、ステアリングシャフト１１の回転速度に対する出力軸２１Ａの回転速度の比である。

本実施形態のロック装置３０においては、電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転を規制する構造が用いられているため、上記比較構造と比較して、ステアリングの回転をロックさせるために必要な力が（１／減速比）倍となる。このため、入力ピン３５Ｂの小型化を図ることができる。

（３）電動パワーステアリング装置１においては、ステアリングに衝突エネルギが加えられたときに、この衝突エネルギを吸収するための入れ子構造がステアリングシャフト１１に設けられている。

他方、従来のロック装置として、ステアリングシャフト１１に凹部を設け、この凹部にロックピンを挿入することによりステアリングシャフト１１の回転をロックするものがある。このロック装置においては、ステアリングシャフト１１にロックピンを挿入する構造のため、ロックピンが挿入される部分までしかステアリングシャフトの入れ子構造を形成することができない。このため、ステアリングシャフト１１の入れ子構造の部分の長さを大きくすることが難しい。

これに対して、本実施形態のロック装置３０においては、出力軸２１Ａの回転を規制する構造が用いられているため、上記従来のロック装置と比較して、ステアリングシャフト１１の入れ子構造の部分の長さを大きくすることができる。

（４）電動モータの回転を規制することによりステアリングの回転をロックするロック装置として、上記実施形態で説明したものとは別に、例えば図７に示される構造のロック装置１００が考えられる。

ロック装置１００は、電動モータ１１０の出力軸１１１に取り付けられた回転板１２０と、回転板１２０の回転をロックするためのロック装置１３０とを備えている。出力軸１１１の径方向において回転板１２０の外周部分には、同径方向に突出する４つの突起部１２１が設けられている。各突起部１２１は、出力軸１１１の周方向において互いに離間して設けられている。

ロック装置１３０には、ロックピン１３１と、ロックピン１３１を出力軸１１１の軸方向に往復運動させるための駆動部１３２とが設けられている。ロック装置１３０は、ロックピン１３１を周方向において突起部１２１と接触させることにより、回転板１２０の回転をロックする。

駆動部１３２は、ロックピン１３１が突起部１２１に接触する状態（ロック状態）とロックピン１３１が突起部１２１から離間した状態（非ロック状態）とを切り替える。
このようなロック装置１００では、ロックピン１３１に突起部１２１を接触させるため、回転板１２０の体格が径方向において大きくなる。このため、電動モータ１１０の駆動開始時および駆動停止時において回転板１２０の慣性力が出力軸１１１に加わる。その結果、電動モータ１１０の回転が目標回転速度に到達するまでの時間が長くなってしまう問題および駆動停止時において電動モータ１１０の回転速度が「０」となるまでの時間が長くなってしまう問題が生じる。この電動モータ１１０の応答性の低下によりステアリングの操舵フィーリングが悪化してしまう問題が生じる。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１においては、第１摩擦板３１と第２摩擦板３２との摩擦力ＦＭにより電動モータ２１の回転をロックする構造が用いられるため、ロック装置１００の回転板１２０と比較して第１摩擦板３１の径を小さくすることができる。このため、ロック装置１００を備える電動パワーステアリング装置と比較して、操舵フィーリングが向上する。

（５）ロック装置３０においては、回転部材３３の出力側長さＬ１が入力側長さＬ２よりも小さい。このため、てこの原理により入力ピン３５Ｂが回転部材３３を押す力Ａよりも第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に押し付ける力Ｂが大きくなる。

一方、ロック装置３０により電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転をロックするためには、回転抵抗力ＲＦを所定の抵抗力よりも大きくする必要がある。また、所定の抵抗力よりも大きくするためには、力Ｂの大きさを所定の大きさよりも大きくする必要がある。

本実施形態のロック装置３０によれば、上述のとおり力Ｂが力Ａよりも大きくなるため、出力側長さＬ１が入力側長さＬ２と同じ構造または出力側長さＬ１が入力側長さＬ２よりも短い構造と比較して、力Ｂの大きさを所定の力よりも大きくするために必要となる力Ａの大きさが小さくなる。

その結果、コイル３５Ａの巻き数を同じとした場合、出力側長さＬ１が入力側長さＬ２以上の場合と比較して、力Ａを得るために必要なコイル３５Ａの電力を小さくすることができる。したがって、電動パワーステアリング装置１の省電力化を図ることができる。

また、コイル３５Ａに供給される電力を同じとした場合、出力側長さＬ１が入力側長さＬ２以上の場合と比較して、コイル３５Ａの巻き数を少なくすることができる。したがって、コイル３５Ａの小型化を図ることができるため、駆動部３５の体格を小さくすることが可能になる。

（６）コイル３５Ａが通電状態から非通電状態に変更されるときには、ばね力により回転部材３３を離間回転方向に回転させるため、ロック装置３０の動作状態がロック状態から非ロック状態に変更される。したがって、非ロック状態においてコイル３５Ａに電力が供給されることがないため、電動パワーステアリング装置１の省電力化を図ることができる。

（７）電動パワーステアリング装置１において電動モータ２１の出力軸２１Ａと転舵シャフト１３とを平行に配置したとき、電動モータ２１と転舵シャフト１３との間には空間が形成される。この空間に駆動部３５が設けられているため、同空間の全部がデッドスペースとなることが抑制される。

（８）駆動部３５の一部、すなわち入力ピン３５Ｂがベルト領域ＢＲを跨いで設けられるため、ベルト領域ＢＲ外に駆動部３５の全部が設けられる場合と比較して、同領域ＢＲの全部がデッドスペースとなることが抑制される。

（９）径方向において、電動モータ２１と第１ハウジング４１の第１本体部４２との間の空間にハーネス３７が配線されている。したがって、出力軸２１Ａの径方向において電動モータ２１を中心として、電動モータ２１の転舵シャフト１３とは反対側の空間にハーネス３７を配線する場合と比較して、電動パワーステアリング装置１の小型化を図ることができる。

（その他の実施形態）
本発明の電動パワーステアリング装置の具体的な構成は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、例えば以下のように変更することができる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態において、電子制御装置２３により入力ピン３５Ｂの右方への移動させる力の大きさを制御することにより、摩擦力ＦＭの大きさを制御することもできる。
・上記実施形態において、ロック装置３０の駆動部３５をベルト領域ＢＲ外に設けることもできる。

・上記実施形態において、ロック装置３０の駆動部３５を電動モータ２１の転舵シャフト１３に対して径方向の反対側に設けることもできる。
・上記実施形態において、弾性部材としてコイルばね３６に代えて、板ばねまたはゴム等を用いることもできる。要するに、弾性変形したときの復元力（ばね力）により入力部３３Ｃを押すことのできる弾性部材であればコイルばね３６以外でも同じ機能が維持される。

・上記実施形態において、ロック装置３０のコイルばね３６を省略することもできる。
・上記実施形態において、回転部材３３の出力側長さＬ１を入力側長さＬ２以上にすることもできる。

・上記実施形態では、電動モータ２１の出力軸２１Ａの右端部に第１摩擦板３１を設けているが、出力軸２１Ａの左端部に第１摩擦板３１を設けることもできる。この場合、ロック装置３０のその他の部材は、電動モータ２１の左端部において、電動モータ２１と第１ハウジング４１との径方向の間に設けられる。また、駆動部３５が第１ハウジング４１に固定される。

・上記実施形態では、円盤形状の第１摩擦板３１を設けているが、例えば、図５に示されるように、電動モータ２１の出力軸２１Ａの外周面に円筒形状の第１摩擦体６０を固定することもできる。この場合、第１摩擦体６０の外周面と接触する円弧形状の内周面６１Ａが第２摩擦体６１に形成される。また、第２摩擦体６１が駆動部６２に直接取り付けられる。

具体的には、駆動部６２には、径方向に延びる入力ピン６３と、入力ピン６３の先端部に固定された第２摩擦体６１と、入力ピン６３を径方向に移動させるコイルとが設けられている。この構成においては、コイルが通電状態となることにより入力ピン６３が出力軸２１Ａに向けて移動する。これにより、第２摩擦体６１が第１摩擦体６０に押し付けられる。

・上記実施形態では、回転部材３３が支持部材３４を中心に回転することにより第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に接触する構造を採用しているが、第２摩擦板３２を第１摩擦板３１に接触させるための構造はこれに限られない。

例えば、入力ピン３５Ｂを軸方向に移動可能とする駆動部３５を電動モータ２１の出力軸２１Ａと径方向に同じ位置かつ出力軸２１Ａよりも右方に設け、かつ第２摩擦板３２を入力ピン３５Ｂの先端部に取り付ける構造とすることもできる。この構成においては、入力ピン３５Ｂを出力軸２１Ａに向けて移動させることにより、第２摩擦板３２を第１摩擦板３１に押し付ける。

・上記実施形態では、コイル３５Ａにより入力ピン３５Ｂを移動させているが、電動モータを用いて入力ピン３５Ｂを移動させることもできる。具体的には、入力ピン３５Ｂにラック歯を設けるとともに、電動モータの出力軸にラック歯と噛み合う歯車を取り付ける。これにより、電動モータの回転にともない入力ピン３５Ｂが移動する。

・また、コイル３５Ａに代えて、入力ピン３５Ｂを軸方向に移動させる油圧シリンダと、油圧シリンダにオイルを供給するオイルポンプとを設けることもできる。この構成においては、オイルポンプにより油圧シリンダにオイルが供給されたとき、入力ピン３５Ｂが回転部材３３を接近回転方向に回転させる。一方、油圧シリンダからオイルが排出されたとき、コイルばね３６により回転部材３３が離間回転方向に回転する。

・上記実施形態では、電動モータ２１の出力軸２１Ａと転舵シャフト１３とが平行に配置され、かつボールねじ装置２２により転舵シャフト１３が軸方向に移動する電動パワーステアリング装置１に本発明を適用したが、他の電動パワーステアリング装置に本発明を適用することもできる。

図６に、上記他の電動パワーステアリング装置の一例を示す。以下、同図に示される電装パワーステアリング装置の構成のうち、上記実施形態の電動パワーステアリング装置１からの変更点を主に説明する。なお、同実施形態の装置と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。

電動パワーステアリング装置には、減速機構７０と、この減速機構７０を収容するハウジング８０とが設けられている。減速機構７０には、電動モータ２１の出力軸２１Ａに連結されたウォーム軸７１と、ステアリングシャフト１１に固定されるウォームホイール７２と、ウォーム軸７１と出力軸２１Ａとを連結するカップリング７３とが設けられている。ウォーム軸７１およびウォームホイール７２は互いに噛み合わされた状態でハウジング８０内に収容される。

ハウジング８０には、個別に形成された第１ハウジング８０Ａと第２ハウジング８０Ｂとが設けられている。第１ハウジング８０Ａには、ウォーム軸７１を収容するウォーム軸収容部８１と、ウォームホイール７２を収容するウォームホイール収容部８２とが設けられている。第２ハウジング８０Ｂには、ロック装置３０を収容するロック装置収容部８３が設けられている。

ウォーム軸収容部８１には、ウォーム軸７１を第１ハウジング８０Ａの外部から挿入するための開口部８４が設けられている。この開口部８４には、電動モータ２１が取り付けられている。電動モータ２１の出力軸２１Ａは、ウォーム軸収容部８１に収容されている。出力軸２１Ａとウォーム軸７１の基端部７１Ａとは、カップリング７３により互いに連結されている。

第１ハウジング８０Ａにおいて、ウォーム軸７１の基端部７１Ａとは反対側の先端部７１Ｂに対応する部分には、ウォーム軸収容部８１とロック装置収容部８３とを互いに連通するための開口部８５が設けられている。ウォーム軸７１の先端部７１Ｂは、この開口部８５に配置されている。また、先端部７１Ｂの先端面にはロック装置３０の第１摩擦板３１が固定されている。

ロック装置３０は次のように動作する。
駆動部３５の通電状態のとき、回転部材３３が支持部材３４周りで回転する。これにより、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に押し付けられる。このとき、第１摩擦板３１と第２摩擦板３２との摩擦によりウォーム軸７１の回転がロックされる。また、ウォーム軸７１の回転がロックされることにともないウォームホイール７２およびステアリングシャフト１１の回転もロックされる。

・上記実施形態では、第２摩擦板３２が第１摩擦板３１に接触していない状態を非ロック状態としたが、第２摩擦板３２の一部が第１摩擦板３１に接触している状態を非ロック状態とすることもできる。ただし、この場合には、アシスト力を付与する電動モータ２１としての機能が損なわれない範囲内において、第２摩擦板３２の一部を第１摩擦板３１に接触させた状態を非ロック状態とすることが好ましい。

・上記実施形態においては、駆動プーリ５１、従動プーリ５２およびベルト５３により構成される減速機構５０を用いたが、この減速機構５０に代えて、駆動スプロケット、従動スプロケットおよびチェーンにより構成される減速機構を用いることもできる。

・上記実施形態では、電動モータ２１により転舵シャフト１３に対してアシスト力を付与する構造の電動パワーステアリング装置１に対して本発明を適用したが、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与する電動モータを備える電動パワーステアリング装置に対して本発明を適用することもできる。

１…電動パワーステアリング装置、１０…操舵角伝達機構、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックアンドピニオン機構、１３…転舵シャフト、１３Ａ…左端部、１３Ｂ…右端部、２０…アシスト装置、２１…電動モータ、２１Ａ…出力軸、２２…ボールねじ装置、２３…電子制御装置、３０…ロック装置、３１…第１摩擦板（第１摩擦体）、３２…第２摩擦板（第２摩擦体）、３３…回転部材、３３Ａ…出力部、３３Ｂ…支持受部、３３Ｃ…入力部、３３Ｄ…接触部、３３Ｅ…リブ、３４…支持部材、３５…駆動部、３５Ａ…コイル（ソレノイド）、３５Ｂ…入力ピン、３５Ｃ…ハウジング、３６…コイルばね（弾性部材）、３７…ハーネス、４０…ハウジング、４１…第１ハウジング、４２…第１本体部、４３…第１拡径部、４４…第２ハウジング、４５…第２本体部、４６…第２拡径部、４７…縮径部、５０…減速機構、５１…駆動プーリ、５２…従動プーリ、５３…ベルト、６０…第１摩擦体、６１…第２摩擦体、６１Ａ…内周面、６２…駆動部、６３…入力ピン、６４…ソレノイド、７０…減速機構、７１…ウォーム軸、７１Ａ…基端部、７１Ｂ…先端部、７２…ウォームホイール、７３…カップリング、８０…ハウジング、８０Ａ…第１ハウジング、８０Ｂ…第２ハウジング、８１…ウォーム軸収容部、８２…ウォームホイール収容部、８３…ロック装置収容部、８４…開口部、８５…開口部。

Claims (5)

1. ステアリングにアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するための減速機構と、前記ステアリングの回転をロックするロック装置とを備える電動パワーステアリング装置において、
   前記ロック装置には、前記電動モータの出力軸に設けられた第１摩擦体と、この第１摩擦体に対する移動が可能な第２摩擦体と、この第２摩擦体を前記第１摩擦体に対して移動させる移動機構とが設けられていること、
   前記第１摩擦体に対する前記第２摩擦体の接触状態が前記移動機構により変更されること、
   前記移動機構には、前記第２摩擦体が設けられた回転部材と、この回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動部とが設けられていること、
   前記回転部材には、前記支持部材に取り付けられる支持受部と、前記駆動部が接触する入力部と、前記第２摩擦体が設けられた出力部とが設けられていること、
   前記入力部および前記出力部が個別に前記支持受部に接続されていること、
   前記駆動部により前記入力部が押されたとき、前記入力部および前記支持受部および前記出力部が一体となり前記支持部材まわりを回転すること、
   前記回転部材の出力部において前記回転部材の回転中心から前記出力部の先端部側にある前記第２摩擦体の端部までの長さを出力側長さとし、前記回転部材の入力部において前記回転部材の回転中心から前記駆動部が接触する部分までの長さを入力側長さとして、前記出力側長さが前記入力側長さよりも小さいこと
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. ステアリングにアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するための減速機構と、前記ステアリングの回転をロックするロック装置とを備える電動パワーステアリング装置において、
   前記ロック装置には、前記電動モータの出力軸に設けられた第１摩擦体と、この第１摩擦体に対する移動が可能な第２摩擦体と、この第２摩擦体を前記第１摩擦体に対して移動させる移動機構とが設けられていること、
   前記第１摩擦体に対する前記第２摩擦体の接触状態が前記移動機構により変更されること、
   前記移動機構には、前記第２摩擦体が設けられた回転部材と、この回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動部とが設けられていること、
   前記移動機構には、前記第２摩擦体を前記第１摩擦体から離間させる方向の力を前記回転部材に付与する弾性部材が設けられていること、
   前記駆動部には、前記回転部材に接触して前記回転部材を回転させる入力ピンと、この入力ピンを移動させるアクチュエータとが設けられていること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータへの通電が停止されているとき、前記移動機構により前記第２摩擦体が前記第１摩擦体に押し付けられること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータの出力軸が転舵シャフトに平行した状態で設けられていること、
   ならびに、前記電動モータの出力軸と前記転舵シャフトとの間に前記移動機構が設けられていること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータの回転を前記転舵シャフトの往復運動に変換するボールねじ装置が設けられていること、
   前記電動モータの出力軸に駆動プーリまたは駆動スプロケットが設けられていること、
   前記ボールねじ装置に従動プーリまたは従動スプロケットが設けられていること、
   前記駆動プーリまたは前記駆動スプロケットと前記従動プーリまたは前記従動スプロケットとがベルトまたはチェーンにより互いに連結されていること、
   ならびに、前記ベルトまたは前記チェーンにより囲まれた空間に前記移動機構の少なくとも一部が設けられていること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。

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