JP5828559B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
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る。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
従来の電動パワーステアリング装置として、特許文献1の図1には、ステアリング装置本体を車体に対して支持するためのコイルスプリングが固定ブラケットに取り付けられるものが開示されている。 As a conventional electric power steering apparatus, FIG. 1 of Patent Document 1 discloses an apparatus in which a coil spring for supporting a steering apparatus body with respect to a vehicle body is attached to a fixed bracket.
特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置では、固定ブラケットにコイルスプリングを取り付けるための取付座が必要になるため、構造が複雑になる。 The electric power steering device described in Patent Document 1 requires a mounting seat for mounting a coil spring to the fixed bracket, and thus the structure is complicated.
また、コイルスプリングは固定ブラケットとステアリング装置本体に亘って設けられるため、他の部品と干渉するおそれがあり、他の部品のレイアウトが制限されてしまう。 Further, since the coil spring is provided across the fixing bracket and the steering device main body, there is a possibility of interference with other parts, and the layout of the other parts is limited.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置の構造を簡素化し、かつ他の部品のレイアウトの自由度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to simplify the structure of an electric power steering apparatus and to improve the degree of freedom of layout of other components.
本発明は、ドライバーがステアリングホイールに加える操舵力を電動モータの回転トルクにて補助する電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、車体に固定され、支持軸を介して前記ステアリングコラムを支持する固定ブラケットと、前記電動モータの回転トルクが伝達されるウォームホイールが収容されるギヤケースと、前記ステアリングホイールが上下方向に移動するように前記ステアリングコラムを前記支持軸を中心に揺動可能とするチルト機構と、前記ステアリングコラムの揺動の規制とその規制の解除とを切り換え可能な解除機構と、前記支持軸の外周に設けられ、前記解除機構にて前記ステアリングコラムの揺動の規制が解除された際に、電動パワーステアリング装置の重量に抗して付勢力を付与するスプリングと、を備え、前記スプリングは、両端部がそれぞれ前記固定ブラケットと前記ギヤケースに常に当接して設けられ、前記解除機構にて前記ステアリングコラムの揺動の規制が解除された際に、前記固定ブラケットと前記ギヤケースの間でねじり反力を発生するトーションスプリングであり、かつ前記スプリングは、前記ステアリングホイール周りの電装系のアース経路として機能することを特徴とする。 The present invention is an electric power steering device that assists a steering force applied to a steering wheel by a driver with the rotational torque of an electric motor, and supports a steering shaft to which the steering wheel is coupled and the steering shaft rotatably. A steering column, a fixed bracket that is fixed to the vehicle body and supports the steering column via a support shaft, a gear case that houses a worm wheel that transmits the rotational torque of the electric motor, and the steering wheel that extends in the vertical direction A tilt mechanism that allows the steering column to swing about the support shaft so as to move; a release mechanism that can switch between swing control of the steering column and release of the control; and an outer periphery of the support shaft Provided by the release mechanism. When regulation of the swinging ring column is released, includes a spring for applying a biasing force against the weight of the electric power steering device, the said spring, said end portions and each of the fixed bracket gear case A torsion spring that is always in contact and generates a torsional reaction force between the fixed bracket and the gear case when the restriction of the swing of the steering column is released by the release mechanism; and the spring Functions as a ground path for the electrical system around the steering wheel .
本発明によれば、スプリングはステアリングホイールのチルト調整時のステアリングコラムの揺動中心である支持軸の外周に設けられるため、他の部品と干渉することがなく、かつスプリングを取り付けるための取付座が不要となる。したがって、電動パワーステアリング装置の構造を簡素化することができ、かつ他の部品のレイアウトの自由度を向上させることができる。 According to the present invention, since the spring is provided on the outer periphery of the support shaft, which is the swing center of the steering column when adjusting the tilt of the steering wheel, there is no interference with other parts, and the mounting seat for mounting the spring Is no longer necessary. Therefore, the structure of the electric power steering device can be simplified, and the degree of freedom in layout of other components can be improved.
図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100について説明する。
An electric
まず、図1〜図3を参照して、電動パワーステアリング装置100の全体構成について説明する。
First, the overall configuration of the electric
電動パワーステアリング装置100は、ドライバーがステアリングホイール8に加える操舵力を電動モータ13の回転トルクにて補助する装置である。
The electric
電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール8が連結されるステアリングシャフト1と、内部を挿通するステアリングシャフト1を回転自在に支持するステアリングコラム2と、トーションバー3を介してステアリングシャフト1と連結される出力シャフト4と、を備える。
The electric
出力シャフト4は、ユニバーサルジョイント5,6、中間軸7、ピニオン、ラック等を介して車輪に連結される。ドライバーがステアリングホイール8を操舵することによって、ラックが軸方向に移動して車輪の向きが変化する。なお、以下では、ステアリングホイール8側を上方、車輪側を下方として説明する。
The output shaft 4 is connected to the wheels via
電動パワーステアリング装置100は、ドライバーがステアリングホイール8に加える操舵力を補助するアシスト機構を備える。アシスト機構は、出力シャフト4に連結されるウォームホイール9と、ウォームホイール9と噛合するウォームシャフト10と、ウォームシャフト10を回転駆動する電動モータ13と、トーションバー3に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ14と、トルクセンサ14の検出結果を基に電動モータ13の駆動を制御するコントローラと、を備える。電動モータ13が出力する回転トルクは、ウォームシャフト10からウォームホイール9に伝達されて出力シャフト4に補助トルクとして付与される。電動モータ13が出力する回転トルクは、トルクセンサ14にて検出された操舵トルクに基づいて演算される。
The electric
トルクセンサ14はセンサケース31に収容され、ウォームホイール9及びウォームシャフト10はギヤケース32に収容される。センサケース31とギヤケース32はボルト39によって締結される。
The
ステアリングシャフト1は、上端部11aにステアリングホイール8が連結される略円筒状のアッパシャフト11と、アッパシャフト11と同軸的に接続され、下端部にトーションバー3が連結される略円筒状のロアシャフト12と、からなる。ロアシャフト12の上部側はアッパシャフト11の中空部に挿入され、両者はセレーション結合される。アッパシャフト11とロアシャフト12は、セレーション結合によって、一体回転可能でかつ軸方向に相対移動可能である。ロアシャフト12の下部側とセンサケース31の内周面との間には、軸受24が介装される。
The steering shaft 1 has a substantially cylindrical
ステアリングコラム2は、アッパシャフト11を軸受23を介して回転自在に支持する略円筒状のアッパコラムチューブ21と、アッパコラムチューブ21と同軸的に配置され、下端部がセンサケース31に固定される略円筒状のロアコラムチューブ22と、からなる。アッパコラムチューブ21の下部側にはロアコラムチューブ22の上部側が挿入され、両者は軸方向に相対移動可能である。アッパシャフト11とアッパコラムチューブ21は、軸受23によって軸方向の相対移動が規制されている。センサケース31の上端部には、他の部位よりも小径な筒状の小径部31aが形成され、小径部31aの外周面にロアコラムチューブ22の下端部の内周面が圧入される。
The
出力シャフト4は、センサケース31及びギヤケース32にそれぞれ軸受15,16を介して回転自在に支持される。出力シャフト4は円筒状であり、中空部にトーションバー3が挿入される。
The output shaft 4 is rotatably supported by the
トーションバー3の上端部は、出力シャフト4の上端開口部より突出しており、ロアシャフト12の下端部に圧入されて連結される。トーションバー3の下端部は、ピン28を介して出力シャフト4の下端部に連結される。ロアシャフト12と出力シャフト4は、トーションバー3を介して同軸状に連結される。トーションバー3は、ステアリングホイール8を介してステアリングシャフト1に入力される操舵トルクを出力シャフト4に伝達し、その操舵トルクに応じて軸中心にねじれ変形する。
The upper end portion of the torsion bar 3 protrudes from the upper end opening portion of the output shaft 4 and is press-fitted and connected to the lower end portion of the
トルクセンサ14は、トーションバー3のねじれ変形の大きさに伴って変化する磁束密度を検出する磁気センサ41を有し、磁気センサ41の出力に基づいてトーションバー3に作用する操舵トルクを検出する。
The
電動パワーステアリング装置100は、車体に固定されたアッパ固定ブラケット33及びロア固定ブラケット34を介して車体に取り付けられる。ロア固定ブラケット34は、図1及び図2では、電動パワーステアリング装置100の構成部材として図示されているが、車体に固定されたロア固定ブラケット34に対して電動パワーステアリング装置100を取り付けるようにしてもよい。
The electric
次に、主に図4及び図5を参照して、ロア固定ブラケット34の周辺について説明する。図4及び図5は、電動パワーステアリング装置100のギヤケース32周辺の斜視図であり、出力シャフト4の図示を省略している。また、図4と図5は電動パワーステアリング装置100を別の方向から見た図である。
Next, the periphery of the
ロア固定ブラケット34は、箱状部材であり、取付座34aを介して車体に固定される。ロア固定ブラケット34には、両側壁34bを貫通するピボットピン35が設けられる。ピボットピン35は、その頭部35aと先端に螺合するナット36とによってロア固定ブラケット34の両側壁34bを挟むことによって、ロア固定ブラケット34に固定される。ピボットピン35は、両側壁34bの間に配置される筒状のスリーブ37を挿通している。ピボットピン35が、請求項1の「支持軸」に該当する。
The
ギヤケース32には一対のアーム38a,38bが立設して結合されている。一対のアーム38a,38bはスリーブ37に回動自在に支持される。このように、ロア固定ブラケット34は、ピボットピン35を介してステアリングコラム2を支持している。
A pair of
図1及び図2に示すように、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール8がドライバーから見て上下方向(図2に示す矢印の方向)に移動するようにステアリングコラム2をピボットピン35を中心に揺動可能とするチルト機構50と、ステアリングコラム2の揺動の規制とその規制の解除とを切り換え可能な解除機構60と、を備える。以下では、チルト機構50及び解除機構60について説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric
チルト機構50は、アッパコラムチューブ21の外周を囲むようにアッパコラムチューブ21に固定された断面矩形のコラムブラケット51と、アッパ固定ブラケット33に固定されコラムブラケット51を支持する支持ブラケット52と、支持ブラケット52に対してコラムブラケット51が移動可能なように両者を連結するガイドピン53と、を備える。
The
支持ブラケット52は、コラムブラケット51の両側壁51aを挟むように延びる一対の側壁52aを有する。ガイドピン53は、支持ブラケット52の両側壁52aとコラムブラケット51の両側壁51aとを貫通して設けられる。支持ブラケット52の両側壁52aには、ガイドピン53の移動をガイドするガイド穴52bが形成される。ガイド穴52bはステアリングコラム2の軸方向に対して略直交する方向に形成される。ガイドピン53がガイド穴52bに沿って移動することによって、コラムブラケット51が支持ブラケット52の両側壁52aの内周面に沿って移動する。これにより、ステアリングコラム2がピボットピン35を中心に揺動し、ステアリングホイール8は上下方向に移動する。
The
また、コラムブラケット51の両側壁51aには、ガイドピン53の移動をガイドするガイド穴51b(図3参照)がステアリングコラム2の軸方向に沿って形成されている。ガイドピン53がガイド穴51bに沿って移動することによって、コラムブラケット51が支持ブラケット52の両側壁52aの内周面に沿って移動する。これにより、アッパコラムチューブ21がアッパシャフト11と共に軸方向へ移動し、ステアリングホイール8はドライバーから見て前後方向に移動する。このように、電動パワーステアリング装置100は、チルト機構50と共に、ステアリングホイール8を前後方向に移動可能とする機構も備えている。
Further, guide
図2に示すように、解除機構60は、ガイドピン53に回転自在に取り付けられドライバーが運転席にて操作可能な操作レバー61を有する。操作レバー61を操作することによって、支持ブラケット52の両側壁52aによるコラムブラケット51の両側壁51aの締め付けとその解除が行われる。具体的には、操作レバー61の操作に伴って回転するカムの作用によって締め付けとその解除が行われる。
As shown in FIG. 2, the
操作レバー61が締め付け位置にある場合には、コラムブラケット51の両側壁51aが支持ブラケット52の両側壁52aによって締め付けられた状態となり、支持ブラケット52に対するコラムブラケット51の移動が規制されるため、ステアリングコラム2の揺動が規制される。一方、操作レバー61が開放位置にある場合には、支持ブラケット52の両側壁52aによるコラムブラケット51の両側壁51aの締め付けが解除された状態となり、支持ブラケット52に対するコラムブラケット51の移動が可能となるため、ステアリングコラム2の揺動の規制が解除され、ステアリングコラム2は揺動可能な状態となる。
When the
ここで、操作レバー61が締め付け位置から開放位置に操作されると、ステアリングホイール8は、電動パワーステアリング装置100の自重によって、ガイドピン53がガイド穴52bの端部に当接するまで、つまりステアリングコラム2の揺動範囲の下端位置まで落下してしまい衝撃と打音が発生する。
Here, when the
これを防止するために、電動パワーステアリング装置100の重量補償用に図6に示すトーションスプリング56がピボットピン35の外周に設けられる。
In order to prevent this, a
図4〜図6に示すように、トーションスプリング56はピボットピン35外周のスリーブ37外周に巻き付けられたコイル部56aを有し、コイル部56aの一端部56bはギヤケース32に当接し、他端部56cはロア固定ブラケット34に当接している。トーションスプリング56は、コイル部56aを2つ有し、互いの他端部56cが連結されてロア固定ブラケット34に当接している。
4 to 6, the
トーションスプリング56は、コイル部56aの両端部56b,56cがそれぞれギヤケース32とロア固定ブラケット34に当接して設けられるため、解除機構60にてステアリングコラム2の揺動の規制が解除された際には、ギヤケース32とロア固定ブラケット34の間で圧縮されてねじり反力を発生する。これにより、トーションスプリング56は、電動パワーステアリング装置100の重量に抗して付勢力を付与して電動パワーステアリング装置100の重量を支える。したがって、操作レバー61を締め付け位置から開放位置に操作したとしても、衝撃の発生が防止される。
The
トーションスプリング56は、コイル部56aを2つ有し、コイル部56a間にロア固定ブラケット34に当接する他端部56cが形成されるため、ばね定数を大きくでき、付勢力をバランス良く電動パワーステアリング装置100に付与させることができる。
The
トーションスプリング56のねじり反力は、操作レバー61が開放位置である場合に、電動パワーステアリング装置100の重量と釣り合うように設定するのが望ましい。このように設定することによって、ドライバーは小さい力でステアリングホイール8を上方向及び下方向に動かすことができる。しかし、トーションスプリング56のねじり反力は、このような設定に限定されるものではなく、車体の設計思想に応じて自由に設定される。
The torsional reaction force of the
トーションスプリング56は、その両端部がそれぞれギヤケース32とロア固定ブラケット34に当接して設けられるため、ギヤケース32とロア固定ブラケット34はトーションスプリング56を介して電気的に導通する。これにより、車両のステアリングホイール8周りの電装系がステアリングシャフト1とトーションスプリング56を通じて車体へ確実に導通することになる。このように、トーションスプリング56は電装系のアース経路としても機能する。トーションスプリング56が電装系のアース経路として機能することによって、電装系の作動の信頼性が向上する。電装系としては、ステアリングホイール8に設けられる操作用のスイッチやクラクション等である。
Since both ends of the
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, there exists an effect shown below.
電動パワーステアリング装置100の重量補償用のトーションスプリング56は、ステアリングホイール8のチルト調整時のステアリングコラム2の揺動中心であるピボットピン35の外周に設けられるため、他の部品と干渉することがない。したがって、他の部品のレイアウトの自由度が向上すると共に、電動パワーステアリング装置100の車両への取付レイアウトも制限されることがなく、車両への取り付けの作業性が良好となる。
Since the
また、トーションスプリング56は、電動パワーステアリング装置100の基本構成部品であるピボットピン35の外周に設けられるため、トーションスプリング56を設けるにあたって、取付座等の追加が不要となる。したがって、電動パワーステアリング装置100の構造を簡素化することができ、コスト低減が図られる。
Further, since the
また、トーションスプリング56は、その両端部がそれぞれギヤケース32とロア固定ブラケット34に当接して設けられ、ステアリングホイール8周りの電装系のアース経路としても機能するため、電装系の作動の信頼性が向上する。
In addition, the
また、電動パワーステアリング装置100は、車両衝突時にステアリングホイール8を通じてステアリングシャフト1に過大な荷重が作用した場合に、支持ブラケット52がアッパ固定ブラケット33に対して移動するように構成されており、支持ブラケット52の移動に伴って車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収機構を備える。仮に、重量補償用のスプリングがアッパ固定ブラケット33とギヤケース32の間に亘って設けられる場合には、衝撃吸収機構の作動時に支持ブラケット52がスプリングに接触して、衝撃吸収機構が所望の作動特性を発揮しないおそれがある。しかし、本実施形態では、重量補償用のトーションスプリング56がピボットピン35の外周に設けられるため、トーションスプリング56が衝撃吸収機構の作動に悪影響を及ぼすことがなく、衝撃吸収機構の安定した作動を担保することができる。
The electric
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、上記実施形態では、トーションスプリング56はその両端部がそれぞれギヤケース32とロア固定ブラケット34に当接して設けられると説明した。しかし、トーションスプリング56の両端部がギヤケース32とロア固定ブラケット34に常に当接している必要はなく、操作レバー61が締め付け位置から開放位置に操作されて電動パワーステアリング装置100が自重によって落下する途中で、トーションスプリング56の両端部がヤケース32とロア固定ブラケット34に当接するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, it has been described that the
100 電動パワーステアリング装置
1 ステアリングシャフト
2 ステアリングコラム
8 ステアリングホイール
11 アッパシャフト
12 ロアシャフト
13 電動モータ
21 アッパコラムチューブ
22 ロアコラムチューブ
32 ギヤケース
33 アッパ固定ブラケット
34 ロア固定ブラケット
35 ピボットピン(支持軸)
38a,38b アーム
50 チルト機構
51 コラムブラケット
52 支持ブラケット
52b ガイド穴
53 ガイドピン
56 トーションスプリング
56a コイル部
56b コイル部の一端部
56c コイル部の他端部
60 解除機構
61 操作レバー
DESCRIPTION OF
38a,
Claims (1)
前記ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、
車体に固定され、支持軸を介して前記ステアリングコラムを支持する固定ブラケットと、
前記電動モータの回転トルクが伝達されるウォームホイールが収容されるギヤケースと、
前記ステアリングホイールが上下方向に移動するように前記ステアリングコラムを前記支持軸を中心に揺動可能とするチルト機構と、
前記ステアリングコラムの揺動の規制とその規制の解除とを切り換え可能な解除機構と、
前記支持軸の外周に設けられ、前記解除機構にて前記ステアリングコラムの揺動の規制が解除された際に、電動パワーステアリング装置の重量に抗して付勢力を付与するスプリングと、を備え、
前記スプリングは、両端部がそれぞれ前記固定ブラケットと前記ギヤケースに常に当接して設けられ、前記解除機構にて前記ステアリングコラムの揺動の規制が解除された際に、前記固定ブラケットと前記ギヤケースの間でねじり反力を発生するトーションスプリングであり、かつ前記スプリングは、前記ステアリングホイール周りの電装系のアース経路として機能する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that assists the steering force applied by the driver to the steering wheel with the rotational torque of the electric motor,
A steering shaft to which the steering wheel is coupled;
A steering column that rotatably supports the steering shaft;
A fixed bracket fixed to the vehicle body and supporting the steering column via a support shaft;
A gear case that houses a worm wheel to which the rotational torque of the electric motor is transmitted;
A tilt mechanism capable of swinging the steering column about the support shaft so that the steering wheel moves in the vertical direction;
A release mechanism capable of switching between regulation of the swing of the steering column and release of the regulation;
A spring that is provided on the outer periphery of the support shaft and that applies a biasing force against the weight of the electric power steering device when the restriction of the swing of the steering column is released by the release mechanism ,
Both ends of the spring are always provided in contact with the fixed bracket and the gear case, respectively, and when the restriction of the swing of the steering column is released by the release mechanism, the spring is interposed between the fixed bracket and the gear case. An electric power steering apparatus , wherein the torsion spring generates a torsional reaction force, and the spring functions as a ground path for an electrical system around the steering wheel .
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