WO2004035369A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

　ステアリングシャフト（３）に連結された第１のピニオン（２５）に噛み合う第１のラック（２７）と、電動アシスト機構に駆動される第２のピニオン（４１）に噛み合う第２のラック（４３）とがラックシャフト（２１）に形成された電動パワーステアリング装置であって、電動アシスト機構が、電動モータ（３１）と、当該電動モータの駆動力を第２のピニオン（４１）に伝達する動力伝達手段とを有し、電動モータがラックシャフト（２１）と略平行に配置されている。

Description

明 細 書 電動パワーステアリング装置 技術分野

本発明は、 デュアルピニオン式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装 置に係り、 詳しくはそのコンパクト化等を図る技術に関する。 背景技術

近年、 自動車用操舵系では、 電動モータを動力源とする電動パワーステアリン グ装置 （以下、 EP S ： Electric Power Steering system と記す） の開発が進 められている。 EPSでは、 電動モー夕の電源に車載バッテリを用いるために直 接的なエンジンの駆動損失 （油圧ポンプに係るエンジンの駆動損失） が無く、 か つ、 電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑 えら^ Iる。

乗用車用のステアリングギヤとしては、 高剛性かつ軽量であること等から、 現 在ではラックピニォン式が主流となっている。 そして、 ラック &ピニオン式ステ ァリングギヤ用の EP Sとしては、 ステアリングシャフトを駆動するコラムァシ スト型の他、 ラックシャフトに嚙み合うピニオンを駆動するピニオンアシスト型 やラックシャフト自体を駆動するラックアシスト型等が採用されている。 ピニォ ンアシスト型 EP Sでは、 通常、 電動モー夕がステアリングシャフト下端に設置 されたステアリングギヤボックスに内装あるいは外装されており、 操舵トルクに 応じて電動モータがピニオンを駆動する構成となっている。

ところが、 上述した従来のピニオンアシスト型 EPSでは、 電動モータの設置 によりステアリングギヤボックス部が大型化し、 EPSの搭載やエンジンルーム 内におけるエンジンや補機類等のレイアウトが難しくなる等の問題があった。 そ こで、 電動アシスト機構に駆動されるピニオンをステアリングシャフトに接続さ れるピ二オンとは別に設け、 電動アシスト機構 （すなわち、 電動モー夕） をラッ クシャフト上の所望の位置に配置できるようにしたデュアルピニオン式 E P S が提案されている （例えば、 実公平 0 2— 0 2 1 3 4 6号公報 （第 2頁、 図 1， 図 2 ) 参照）。

実公平 0 2— 0 2 1 3 4 6号公報 （第 2頁、 図 1， 図 2 ) のデュアルピニオン 式 E P Sにおいて、 電動モ一夕は、 ピニオンと略同軸に配置されており、 その軸 芯がラックシャフトに対して比較的大きな角度をもっかたちとなっている。 その ため、 電動アシスト機構上部の空間が突き出した電動モータにより占領されるこ とになり、 E P Sの搭載やエンジンルーム内におけるエンジンや補機類等のレイ アウトが難しくなる等の問題が依然として存在していた。 また、 実公平 0 2— 0 2 1 3 4 6号公報 （第 2頁、 図 1 , 図 2 ) のような構成を採った場合、 大きな減 速比を有するウォーム減速機構を採用することができず、 電動モータの選定が困 難になったり、 構成部材点数が増大する等の問題もあった。 発明の開示

本発明は、 上記状況に鑑みなされたもので、 搭載性や周辺装置のレイアウト自 由度を向上させるベく、 コンパクト化等を図ったデュアルピニオン式の電動パヮ ーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するべく、 本発明は、 ステアリングシャフトに連結された第 1 のピニオンに嚙み合う第 1のラックと、 電動アシスト機構に駆動される第 2のピ 二オンに嚙み合う第 2のラックとがラックシャフトに形成された電動パワース テアリング装置であって、 前記電動アシスト機構が、 電動モー夕と、 当該電動モ —夕の駆動力を前記第 2のピニオンに伝達する動力伝達手段とを有し、 前記電動 モータが前記ラックシャフトと略平行に配置されたものを提供する。

本発明によれば、 ラックシャフトを収納するラックハウジングから電動モー夕 が大きく突出しなくなるため、 電動パワーステアリング装置の車両への搭載性が 向上すると同時に、 エンジンや補機類等のレイアウトが容易になる。

また、 本発明の電動パワーステアリング装置において、 前記動力伝達手段はゥ オーム減速機構であることが好ましい。この場合、大きな減速比が容易に得られ、 電動モータの選定が容易になる他、 他の減速機構を用いた場合に較べて構成部材 点数が少なくなる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に係るステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。 図 2は、 本発明の第 1実施形態に係るデュアルピニオン式 E P Sの背面図であ る。

図 3は、 図 2中の A部拡大図である。

図 4は、 図 3中の B— B断面図である。 発明の実施の形態

以下、 本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

図 1は、 実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜 視図である。 同図中に符号 1で示した部材はステアリングコラムであり、 アツパ ステアリングシャフト 3を回動自在に支持している。 アツパステァリングシャフ ト 3には、 その上端にステアリングホイール 5が装着される一方、 下端にュニバ —サルジョイント 7を介して口アステアリングシャフト 9が連結されている。 口アステアリングシャフト 9には、 その下端に更にラック &ピニオン機構ゃパ ヮーアシスト機構等からなるステアリングギヤ機構が連結されている。 図 1中、 符号 1 3はステアリングコラム 1を覆うコラムカバーを示し、 符号 1 5はステア リングギヤ 1 1の左右端に連結されたタイロッドを示している。

図 2は本実施形態に係るステアリングギヤ 1 1の背面図である。 図中でステア リングギヤケース （ラック &ピニオンハウジング） 2 1内に、 ラック &ピニオン 機構 2 2と電動アシスト機構 2 3が保持されている。 ラック &ピニオン機構 2 2 は、 ロアステアリングシャフト 9に連結された第 1ピニオン 2 5と、 第 1ピニォ ン 2 5に嚙み合う第 1ラック 2 7が図中右側に形成されたラックシャフト 2 9 とからなっている。 ラックシャフト 2 9は、 ラック &ピニオンハウジング 2 1内 に図 2において左右に移動可能に設けられている。

電動アシスト機構 2 3は、 図 3 (図 2中の A部拡大図） と図 4 (図 3中の B— B断面図） に示したように、 図示しない制御装置に駆動制御される電動モ一夕 3 1と、 電動モータ 3 1のシャフト 3 3に連結されたウォーム 3 5とウォームホイ ール 3 7とからなるウォーム減速機構と、 ウォームホイ一ル 3 7に固着された第 2ピニオン 4 1とからなっている。 第 2ピニオン 4 1は、 ラックシャフト 2 9に 形成された第 2ラック 4 3に嚙み合っている。

電動モー夕 3 1は、 ラックシャフト 2 9に平行にラック &ピニオンハウジング 2 1に一体に取り付けられている。 すなわち、 電動モー夕 3 1は、 その回転出力 シャフト 3 3がラックシャフト 2 9に平行になるように配置されていて、 回転出 力シャフト 3 3に連結されたウォーム 3 5もラックシャフト 2 9に平行に軸受 3 4 a、 3 4 bを介してハウジング 2 1に回転自在に支持されている。 ウォーム 3 5に嚙み合い駆動されるウォームホイール 3 7の軸部 3 7 bは、 ラックシャフ ト 2 9の延びる方向に直角に延びている。 該軸部 3 7 bに第 2ピニオン 4 1が固 設されてラックシャフト 2 9の第 2ラック 4 3と嚙み合っている。

本実施形態の場合、 第 2ピニオン 4 1がラックシャフト 2 9に対して略垂直に 配置されており、 第 2ピニオン 4 1に固着されたウォームホイール 3 7は水平面 内で回転する。 また、 ウォームホイール 3 7に嚙み合うウォーム 3 5はステアリ ングギヤケース 2 1 (すなわち、 その中に支持されたラックシャフト 2 9 ) と略 平行に配置されており、 ウォーム 3 5がシャフト 3 3に固着された電動モ一夕 3 1もラックシャフト 2 9に対して略平行に配置されている。 以下、 本実施形態の作用を述べる。

運転者がステアリングホイール 5を回転させると、 アツパステァリングシャフ ト 3および口アステアリングシャフト 9を介して、 その回転力がステアリングギ ャ機構 1 1に伝達される。 ステアリングギヤ機構 1 1内には回転入力を直線運動 に変換する第 1ピニオン 2 5と第 1ラック 2 7からなるラックアンドピニオン 機構が内蔵されているため、 ラックシャフト 2 9が左右いずれかの方向に移動し、 左右のタイロッド 1 5を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。

同時に、 電動アシスト機構 2 3内では、 図示しない操舵トルクセンサの出力に 基づき、 電動モー夕 3 1が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転 する。 すると、 その回転力がウォーム 3 5およびウォームホイ一ル 3 7を含むゥ オーム減速機構、 第 2ピニオン 4 1およびそれに嚙み合う第 2ラック 4 3を介し てラックシャフト 2 9に伝達され、 ラックシャフト 2 9が図 2中で左右いずれか の方向に付勢されて、 操舵アシストが実現される。

一方、 本実施形態のステアリングギヤ機構 1 1では、 電動モー夕 3 1がラック シャフト 2 9に略平行に配置される構成を採ったことにより、 電動モ一夕 3 1の ステアリングギヤケース 2 1からの上方への突出量が実公平 0 2 - 0 2 1 3 4 6号のもの等に較べて遙かに小さくなり、 車両への搭載性や周辺装置のレイァゥ ト自由度が大幅に向上した。 また、 電動モータ 3 1と第 2ピニオン 4 1とをゥォ ーム減速機構を介して連結するようにしたため、 比較的簡易な構成で大きな減速 比を得ることが可能になると共に、 構成部材点数の削減も実現することができた。 以上で具体的実施形態の説明を終えるが、 本発明の態様は上記実施形態に限ら れるものではない。 例えば、 上記実施形態では電動モータと第 2ピニオンとをゥ オーム減速機構を介して連結するようにしたが、 ねじ歯車対等を介して連結する ようにしてもよい。 また、 上記実施形態では電動モ一夕をラックシャフトの斜め 上部に配置するようにしたが、例えば真横に配置するようにしてもよい。その他、 デュアルピニオン式 E P Sの全体構成等についても、 上記実施形態での例示に限 られるものではなく、 本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、 設計上あるいは 仕様上の要求等により適宜変更可能である。

以上述べたように、 本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、 ラッ クシャフトを収納するラックハウジングから電動モータが大きく突出しなくな るため、 電動パワーステアリング装置の車両への搭載性が向上すると同時に、 ェ 補機類等のレイアウトが容易になる。

Claims

請 求 の 範 囲 卜に連結された第 1のピニオンに嚙み合う第 1のラッ クと、 電動アシスト機構に駆動される第 2のピニオンに嚙み合う第 2のラックと がラックシャフトに形成された電動パワーステアリング装置であって、

前記電動アシスト機構が、 電動モ一夕と、 当該電動モー夕の駆動力を前記第 2 のピニオンに伝達する動力伝達手段とを有し、

前記電動モータが前記ラックシャフトと略平行に配置されたことを特徴とす る電動パワーステアリング装置。

2 . 前記動力伝達手段がウォーム減速機構であることを特徴とする、 請求項 1 記載の電動パワーステアリング装置。