JPH0930432A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電動機４で操舵トルクに応じた補助トル
クを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構４０を
介してステアリング系に伝達する電動パワーステアリン
グ装置において、電動機の軸とウォームギヤ機構のウォ
ーム軸とを一体に形成して出力軸４４とし、この出力軸
の両端部を回転可能に支持したことを特徴とする電動パ
ワーステアリング装置。 【効果】 従来技術のように電動機の軸にウォームギヤ
機構のウォーム軸を嵌合連結する必要がないので隙間が
発生せず、この隙間によるステアリングハンドルの回転
に余分な遊びがなくなり、操舵フィーリングが高くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動パワーステアリ
ング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングハンドルの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステ
アリング装置が多用されてきた。この種の電動パワース
テアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助ト
ルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構及び
摩擦係合伝達手段を介してステアリング系に伝達するも
のであって、例えば実開昭６０−１８８０６４号「モー
タ駆動型ステアリング装置のロック解除装置」の技術が
ある。

【０００３】この技術は、その公報の図１〜図３によれ
ば、電動モータ２１（番号は公報に記載されたものを引
用した。以下同じ。）の出力軸の先端にウォームギヤ機
構のウォームシャフト２７を嵌合し、このウォームシャ
フト２７にフリーホイールクラッチを介してウォームギ
ヤ２２を連結し、このウォームギヤ２２にウォームホイ
ール２３を噛み合わせ、このウォームホイール２３にピ
ニオンシャフト２４を連結したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電動モータ２
１の出力軸の先端にウォームシャフト２７を嵌合した構
成であり、両軸同士の嵌合には必然的に隙間が発生し、
この隙間によってステアリングハンドルの回転に余分な
遊びがでるので、操舵フィーリングは悪くなる。また、
ウォームシャフト２７の両端を支持するので軸受間距離
が短く、このため、ウォームシャフト２７は撓みにく
い。ウォームホイール２３が熱膨張してウォームギヤ２
２を押圧した際に、ウォームシャフト２７の撓み量が少
ないので歯圧が大きくなり、摩擦抵抗が大きく操舵フィ
ーリングが悪くなる恐れがある。更に、出力軸の両端と
ウォームシャフト２７の両端とを支持するために４個の
軸受を必要とし、軸受の数量が多くなる。このため、電
動機とウォームギヤ機構の組立工数がかかり生産性を高
めることが容易でなく、また、コストダウンを図りにく
い。

【０００５】本発明の目的は、操舵フィーリングの向
上した電動パワーステアリング装置を提供すること、
電動機並びにウォームギヤ機構の軸受の数量を減らし
て、電動機とウォームギヤ機構の生産性を高めるととも
に、コストダウンを図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、電動機で操舵トルクに応じ
た補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ
機構を介してステアリング系に伝達する電動パワーステ
アリング装置において、前記電動機の軸と前記ウォーム
ギヤ機構のウォーム軸とを一体に形成して出力軸とし、
この出力軸の両端部を回転可能に支持したことを特徴と
する。

【０００７】このため、請求項１記載の発明は、従来技
術のように電動機の軸にウォームギヤ機構のウォーム軸
を嵌合連結する必要がないので隙間が発生せず、この隙
間によるステアリングハンドルの回転に余分な遊びがな
くなり、操舵フィーリングが高くなる。また、出力軸は
軸受間距離が長いので従来技術よりも撓み易い。このた
め、ホイールが熱膨張してウォームを押圧した際に出力
軸が撓むので、歯圧が過大にならず摩擦抵抗を軽減で
き、操舵フィーリングが高まる。更に、軸受の数量を２
個に減少できるので部品数が少なくなり、電動機とウォ
ームギヤ機構の組立工数が減るので生産性が向上し、ま
た、コストダウンを図り易くなる。更にまた、電動機の
ロータとウォームとを備えた出力軸を両端部の２点だけ
で支持する構成なので、出力軸の組付け精度が高く、組
付性も良くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を添付図面に基づ
いて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るも
のとする。先ず、図１〜図４に基づき第１実施例を説明
する。図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置
の全体構成図であり、電動パワーステアリング装置１
は、ステアリングハンドル２で発生されたステアリング
系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段３と、ス
テアリング系に補助トルクを付加する電動機４と、電動
機４を制御するための制御装置５と、前記電動機４の発
生する補助トルクをステアリング系に伝達する摩擦係合
伝達手段３０及びトルク伝達手段４０とを有し、ピニオ
ン６，ラック７を介して車輪８，８を転舵するものであ
る。

【０００９】図２は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置（第１実施例）の要部拡大図であり、前記ステア
リングハンドル２で回動される入力軸１１と、この入力
軸１１にピン１２を介して結合され下方へ延設されたト
ーションバー１３と、このトーションバー１３の下部の
スプライン１４に上部が嵌合され、下部に前記ピニオン
６が刻設された出力軸１５とで主たるステアリング系を
構成したものである。トーションバー１３は文字通りト
ルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであっ
て、入力軸１１と出力軸１５との間での相対ねじり変位
を発生する。

【００１０】図１に示す操舵トルク検出手段３は、トー
ションバー１３、スライダ２３及び可変インダクタンス
式センサ２４で構成する。すなわち、操舵トルク検出手
段３は、傾斜溝２１とストレート溝２２とを備えた円筒
形状のスライダ２３を、前記入力軸１１と出力軸１５と
の間に掛け渡すことで、相対ねじり変位に応じてスライ
ダ２３を軸方向へ変位させるものである。スライダ２３
の軸方向への変位量はトルクに比例し、センサ２４は変
位量を電気信号に変換する。

【００１１】更に、前記摩擦係合伝達手段５０は、出力
軸１５の基部外周にリン青銅や鋳鉄などの金属製ホイー
ル２６を遊嵌し、このホイール２６と兼ねた入力部材３
１に断面略テーパー状である円錐台形の凹部の摩擦面３
１ａを形成し、また、出力軸１５の外周に軸方向移動可
能に断面略テーパー状である円錐台形の凸部の摩擦面３
２ａを有する出力部材３２を嵌合し、この出力部材３２
を押圧手段としての圧縮ばね３３で前記入力部材３１に
押圧することで構成した。図中、３５はキー、３６，３
６は軸受、３７はウォームギヤ機構を収納するハウジン
グである。

【００１２】図３は図２の３−３線断面図であり、電動
機４とトルク伝達手段４０の断面構造を示す。電動機４
はケース４１と、ステータ４２と、ロータ４３と、この
ロータ４３を取付けた金属製の出力軸４４とからなる。
前記トルク伝達手段４０は、電動機４の発生した補助ト
ルクをステアリング系へ伝達するものであり、前記ハウ
ジング３７と、ウォーム４５とホイール２６とからなる
ウォームギヤ機構で構成する。なお、電動機４のケース
４１はハウジング３７にボルト結合されている。

【００１３】ところで、電動機４の出力軸４４はハウジ
ング３７内に延びる長い軸であり、この軸にウォーム４
５を一体に形成している。すなわち、長い出力軸４４は
電動機４の軸とトルク伝達手段（ウォームギヤ機構）４
０のウォーム軸とを一体に形成したものである。このよ
うに、電動機４の軸にウォームギヤ機構４０のウォーム
軸を嵌合連結する必要がないので隙間が発生せず、この
隙間によるステアリングハンドル２の回転に余分な遊び
がなくなる。

【００１４】また、出力軸４４の両端部は細い径とさ
れ、且つ２個の軸受（第１軸受４６と第２軸受４７）で
回転可能に支持されている。すなわち、出力軸４４は後
端部を第１軸受４６で支持され、先端部を第２軸受４７
で支持される。第２軸受４７はハウジング３７内に軸方
向移動可能に嵌合され、板ばね４８を介して調整ボルト
４９でロータ４３側に押圧されている。従って第１・第
２軸受４６，４７は、調整ボルト４９と板ばね４８の押
圧力により予荷重を与えられて、軸方向の遊びがないよ
うに調整（ガタ取り）される。また出力軸４４は、板ば
ね４８の弾性力により軸方向の熱膨張等を吸収される。
このように、出力軸４４は第１・第２軸受４６，４７間
距離が長いので撓み易い。このため、ホイール２６が径
方向に熱膨張してウォーム４５を押圧した際に出力軸４
４の曲げ剛性が小さいので、歯圧が過大にならず摩擦抵
抗を軽減できる。

【００１５】以上の構成からなる電動パワーステアリン
グ装置１において、摩擦係合伝達手段５０の作用を図４
に基づき説明する。図４は本発明に係る摩擦係合伝達手
段（第１実施例）の作用説明図である。電動機４の補助
トルクは、出力軸４４に形成されたウォーム４５に伝わ
り、ホイール２６を回動する。そして、ステアリング系
（図２に示す入力軸１１→トーションバー１３→出力軸
１５）の操舵トルクに、電動機４からの補助トルクが付
加されたところの複合トルクでピニオン６を介してラッ
ク７を駆動する。すなわち、ステアリング系の操舵トル
クをＴ１、電動機４からの補助トルクをＴ２とすれば、
複合トルクは「Ｔ１＋Ｔ２」となる。一方、所定以上の
トルクに対しては、摩擦面３１ａと摩擦面３２ａとの間
がスリップし、過大トルクを伝達しない。

【００１６】次に、図５〜図９に基づき第２実施例を説
明する。なお、上記第１実施例と同じ構成については同
一符号を付し、その説明を省略する。図５は本発明に係
る電動パワーステアリング装置（第２実施例）の要部拡
大断面図であり、第２実施例の構成は摩擦係合伝達手段
５０が摩擦係合式クラッチ機構からなることを特徴とす
る。ホイール２６の内周部に環状の入力部材５２が固定
され、一方、出力軸１５の外周部に筒状の出力部材５３
が固定されている。出力部材５３の外周部には軸受５４
を介して入力部材５２が遊嵌される。

【００１７】図６は図５の６−６線断面図であり、トル
ク伝達手段４０と摩擦係合伝達手段５０とを組合わせた
構成を示す。この実施例のトルク伝達手段４０は、ウォ
ーム４５の中心に対するホイール２６の配置を、上記図
３に示す第１実施例と反対側としている。そして、ホイ
ール２６の中心上に且つホイール２６と同一面上に摩擦
係合伝達手段５０が配置される。

【００１８】図７は本発明に係る摩擦係合伝達手段（第
２実施例）の拡大断面図であり、上記図６に示す摩擦係
合伝達手段５０を拡大して示す。摩擦係合伝達手段５０
は同一円上に配置された６組の摩擦係合式クラッチ機構
５１…（…は複数を示す。以下同じ。）からなる。な
お、各クラッチ機構５１…を互いに区別して説明する場
合には、便宜的にクラッチ機構５１Ａ，５１Ｂ，……，
５１Ｆのように説明する。

【００１９】これらのクラッチ機構５１…は、入力部材
５２と、出力部材５３と、これら入力・出力部材５２，
５３間で形成したテーパ状空間部５５…と、このテーパ
状空間部５５…に介在した係合部材５６…と、この係合
部材５６…の位置決めをなす位置制御部材５８…と、こ
の位置制御部材５８…に向って係合部材５６…を付勢す
る圧縮ばね５９…とからなる。そして、摩擦係合伝達手
段５０は位置制御部材５８…の移動にともなって、係合
部材５６…で入力部材５２と出力部材５３とを係合・非
係合に選択的に切換えるものである。

【００２０】詳述すると、円筒断面を呈する入力部材５
２の内壁面と、概ねおむすび形断面（略正三角形断面の
３つの辺を円弧状とした形状）を呈する出力部材５３の
３つの辺との間で、各辺毎に左右１対で計３対のテーパ
状空間部５５…が形成され、これらのテーパ状空間部５
５…は周方向端部がテーパ状に形成される。各テーパ状
空間部５５…には円柱状の係合部材５６…が周方向端部
に１つずつ移動可能に配置され、互いに対向する２つの
係合部材５６，５６間に圧縮ばね５９が介在される。

【００２１】入力部材５２の内壁面と出力部材５３の頂
部との間に、３つの位置制御部材５８…が回動可能に介
在され、各位置制御部材５８…は隣接するテーパ状空間
部５５…内に突出して係合部材５６…と当接される。こ
のように、３つの位置制御部材５８…は、互いに等間隔
で離間しつつ同一円上に配置される。

【００２２】このように構成された摩擦係合伝達手段５
０は、第１・第３・第５クラッチ機構５１Ａ，５１Ｃ，
５１Ｅが入力部材５２の矢印Ｘ方向（この図の反時計回
り方向）に係合し、第２・第４・第６クラッチ機構５１
Ｂ，５１Ｄ，５１Ｆが矢印Ｘと反対方向に係合する。

【００２３】図８は本発明に係る摩擦係合伝達手段（第
２実施例）の要部分解斜視図であり、入力軸１１は下端
外周に環状の位置制御部５７を固定しており、この位置
制御部５７は下部に前記３つの位置制御部材５８…を備
えている。

【００２４】次に上記構成の摩擦係合伝達手段の作用を
図７及び図９に基づき説明する。図９は本発明に摩擦係
合伝達手段（第２実施例）の作用図である。ステアリン
グハンドル２が操舵されていない場合、図７に示すよう
に各クラッチ機構５１…は全て解除されている。

【００２５】ステアリングハンドル２の操舵トルクが小
さい場合、入力軸１１の各位置制御部材５８…と出力部
材５３との間の位相がほとんど変化しない。この場合に
は、各位置制御部材５８…がこの図の反時計回り方向に
若干移動するものの、各クラッチ機構５１…が係合する
には致らない。このため、出力部材５３は電動機４から
の補助トルクを受けず、入力軸１１に作用する操舵力は
トーションバー１３を介して出力部材５３へ伝達され
る。

【００２６】次に、ステアリングハンドル２の操舵トル
クが大きい場合、入力軸１１の各位置制御部材５８…と
出力部材５３との間の位相が大きく変化する。この場合
には図９に示すように、各位置制御部材５８…が矢印Ｘ
方向に大きく移動する。このため、第１・第３・第５ク
ラッチ機構５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｅは係合状態になる。
（係合部材５６…が圧縮ばね５９…に押されて移動し、
摩擦力にて入力部材５２と出力部材５３とを係合す
る）。

【００２７】電動機４が回転することで入力部材５２が
矢印Ｘ方向に回転し、電動機４からの補助トルクは、第
１・第３・第５クラッチ機構５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｅを
介して出力部材５３（ステアリング系）に伝達される。
従って、出力部材５３は図５におけるステアリング系
（入力軸１１→トーションバー１３→出力軸１５）の操
舵トルクに、電動機４からの補助トルクが付加されたと
ころの複合トルクで、矢印Ｘ方向に駆動される。

【００２８】一方、電動機４による補助トルクの伝達が
継続している状態で、ステアリングハンドル２を逆方向
に操舵すると、各位置制御部材５８…は入力部材５２と
反対方向（矢印Ｘと反対方向）に回る。このため、第１
・第３・第５クラッチ機構５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｅは解
除状態になる。（係合部材５６…が位置制御部材５８…
に押されて移動し、入力部材５２と出力部材５３との間
の摩擦係合を解除する。）

【００２９】なお、逆回転方向に係合する３組のクラッ
チ機構５１Ｂ，５１Ｄ，５１Ｆは、上記他の３組のクラ
ッチ機構５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｅと逆作動をするもので
あり、ステアリングハンドル２を反対方向に操舵した場
合に係合・非係合に切換えられる。

【００３０】なお、上記第１・第２実施例ではホイール
２６を金属製として説明したが、これをナイロン等の樹
脂製としても、各実施例と同様の効果を奏することがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１記載の発明は、操舵トルクに応じた補助
トルクを発生するための電動機の軸と、補助トルクをス
テアリング系に伝達するためのウォームギヤ機構のウォ
ーム軸とを、一体に形成して出力軸とし、この出力軸の
両端部を回転可能に支持したことにより、従来技術のよ
うに電動機の軸にウォームギヤ機構のウォーム軸を嵌合
連結する必要がないので隙間が発生せず、この隙間によ
るステアリングハンドルの回転に余分な遊びがなくな
り、操舵フィーリングが高くなる。

【００３２】また、出力軸は軸受間距離が長いので従来
技術よりも撓み易い。このため、ホイールが熱膨張して
ウォームを押圧した際に出力軸が撓むので、歯圧が過大
にならず摩擦抵抗を軽減でき、操舵フィーリングが高ま
る。更に、軸受の数量を２個に減少できるので部品数が
少なくなり、電動機とウォームギヤ機構の組立工数が減
るので生産性が向上し、また、コストダウンを図れる。
更にまた、電動機のロータとウォームとを備えた出力軸
を両端部の２点だけで支持する構成なので、出力軸の組
付け精度が高く、組付性も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
１実施例）の要部拡大図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】本発明に係る摩擦係合伝達手段（第１実施例）
の作用説明図

【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
２実施例）の要部拡大断面図

【図６】図５の６−６線断面図

【図７】本発明に係る摩擦係合伝達手段（第２実施例）
の拡大断面図

【図８】本発明に係る摩擦係合伝達手段（第２実施例）
の要部分解斜視図

【図９】本発明に摩擦係合伝達手段（第２実施例）の作
用図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングハ
ンドル、４…電動機、６…ピニオン、７…ラック、１１
…入力軸、１３…トーションバー、１５…出力軸、２６
…ホイール、３０…摩擦係合伝達手段、３７…ハウジン
グ、４０…トルク伝達手段（ウォームギヤ機構）、４４
…出力軸、４５…ウォーム、４６…軸受、５０…摩擦係
合伝達手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機で操舵トルクに応じた補助トルク
   を発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構を介して
   ステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置
   において、前記電動機の軸と前記ウォームギヤ機構のウ
   ォーム軸とを一体に形成して出力軸とし、この出力軸の
   両端部を回転可能に支持したことを特徴とする電動パワ
   ーステアリング装置。