(57)【要約】【課題】操舵補助用のモータからコラム軸への伝動装置をコラム軸の周辺にコンパクトに構成し、運転者の足回りへの干渉を軽減して、運転操作を阻害しないようにする。【解決手段】操舵補助用のモータＭの回転力をコラム軸３に伝える伝動装置４を、モータＭからの伝動によりコラム軸３と同軸上にて回転する回転筒４１と、この回転筒４１とコラム軸３との間にて軸長方向へ移動する移動筒４０と、この移動筒４０と回転筒４１との対向周上に構成された第１のボールねじ機構４２と、コラム軸３と移動筒４０との対向周上に構成された第２のボールねじ機構４３とを備え、コラム軸３の周辺にコンパクトに構成する。また操舵補助用のモータＭの回転子として回転筒４１を利用し、このモータＭの小型化も図る。【選択図】        図２
2004210066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を、前記操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸に伝え、該コラム軸の回転を前記舵取機構に伝えてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記モータからの伝動により前記コラム軸と同軸上にて回転する回転筒と、
該回転筒と前記コラム軸との間に同軸的に介装され、軸長方向への移動自在に支持された移動筒と、
該移動筒と前記回転筒との対向周上に構成され、前記回転筒の回転を前記移動筒の軸長方向移動に変換する第１のねじ機構と、
前記コラム軸と前記移動筒との対向周上に構成され、前記移動筒の軸長方向移動を前記コラム軸の回転に変換する第２のねじ機構と
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。
【請求項２】
前記モータは、前記回転筒を回転子とし、該回転筒、前記移動筒及びコラム軸と同軸をなして構成してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記移動筒の軸長方向の移動位置に基づいて操舵角度を検出する操舵角センサを備える請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸の中途に操舵補助用のモータを備える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて、より詳しくは、運転者により操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置の一形式として、操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸の中途に前記モータの回転を伝達し、該コラム軸の回転を補助するようにしたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置の多くは、コラム軸を回転自在に支持するハウジングの外側に操舵補助用のモータを取り付け、該モータの回転を前記ハウジングの内部に構成された伝動装置を介してコラム軸に伝え、該コラム軸を回転させる構成となっている。前記伝動装置は、小型、小出力のモータにより十分な操舵補助力を得るべく減速装置として構成されており、更に、省スペースにて高減速比が得られることから、前記モータの出力端に連結されたウォームを前記コラム軸の中途に嵌着されたウォームホイールに噛合させてなるウォームギヤ減速装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９５１２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成されたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置においては、コラム軸に伝動構成されるモータが車室の内部に位置するため、運転者の足回りへの干渉が避け難く、アクセル操作、ブレーキ操作等の運転操作を阻害するという不具合がある。
【０００６】
前述の如く、モータからコラム軸への伝動装置としてウォームギヤ減速装置を用いた場合、前記モータを小型化することができる反面、ウォームに連結されるモータの軸方向がウォームホイールを備えるコラム軸と直交し、該モータがコラム軸のハウジングの外側に接線方向に突出するように取付けられることから、前述した干渉を軽減するために、モータの取付け位置が制約されるという問題がある。
【０００７】
またコラム軸のハウジングの外側に、これと平行をなすように操舵補助用のモータを取付け、該モータの回転を平歯車伝動装置によりコラム軸に伝える構成とすることも可能であるが、この場合、前記ウォームギヤ減速装置と同等の減速比を得るために伝動装置が大型化し、また、減速比を小さくして伝動装置の小型化を図った場合、モータ自体が大型化するという問題があって、所望の干渉軽減効果は得られない。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用のモータ、及び該モータからコラム軸への伝動装置をコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉程度を軽減して、運転操作を阻害することのない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を、前記操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸に伝え、該コラム軸の回転を前記舵取機構に伝えてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記モータからの伝動により前記コラム軸と同軸上にて回転する回転筒と、該回転筒と前記コラム軸との間に同軸的に介装され、軸長方向への移動自在に支持された移動筒と、該移動筒と前記回転筒との対向周上に構成され、前記回転筒の回転を前記移動筒の軸長方向移動に変換する第１のねじ機構と、前記コラム軸と前記移動筒との対向周上に構成され、前記移動筒の軸長方向移動を前記コラム軸の回転に変換する第２のねじ機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、操舵補助用のモータの回転力を回転筒に伝え、この伝動による回転筒の回転を第１のねじ機構の動作により移動筒の軸長方向移動に変換し、この移動筒の軸長方向移動を第２のねじ機構の動作によりコラム軸に伝えて、該コラム軸に操舵補助のための回転力を加える。回転筒、移動筒及び第１，第２のねじ機構を備える伝動装置は、コラム軸の外側に同軸をなしてコンパクトに構成され、運転者の足回りへの干渉程度を軽減し、運転操作の阻害を有効に防止することができる。
【００１１】
また本発明の第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明におけるモータが、前記回転筒を回転子とし、該回転筒、前記移動筒及びコラム軸と同軸をなして構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、コラム軸への伝動装置を構成する回転筒を回転子として操舵補助用のモータを一体に構成し、該モータをもコラム軸の外側に同軸をなしてコンパクトに構成し、運転者の足回りへの干渉を一層有効に軽減して、運転操作の阻害を防止する。
【００１３】
更に本発明の第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記移動筒の軸長方向の移動位置に基づいて操舵角度を検出する操舵角センサを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、コラム軸の回転位置に対応する移動筒の軸長方向の移動位置を媒介として、コラム軸の複数回転に亘ってなされる操舵の角度を、簡易な構成により高精度に検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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を示す模式図であり、ラックピニオン式の舵取機構１と、操舵部材としてのステアリングホイール２とを連絡するコラム軸３の中途に操舵補助用のモータＭの回転力を伝え、コラム軸３の回転に応じた舵取機構１の動作を補助するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００１６】
舵取機構１は、図示しない車体の左右方向に延設された円筒形をなすラックハウジングＨ１  と、該ラックハウジングＨ１  の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１０とを備えている。ラックハウジングＨ１  の両側に突出するラック軸１０の両端は、操舵用の車輪としての左右の前輪１１，１１のナックルアーム１２，１２に各別のタイロッド１３，１３を介して連結されており、ラック軸１０の両方向の移動によりタイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、左右の前輪１１，１１を操舵せしめる構成となっている。
【００１７】
ラックハウジングＨ１  の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ２  が連設されており、該ピニオンハウジングＨ２  の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸１４が支持されている。ピニオン軸１４は、ピニオンハウジングＨ２  の上方への突出部のみが図示してあり、この突出部は、両端にユニバーサルジョイント１５，１５を備える中間軸１６を介して前記コラム軸３の下端に連結されている。
【００１８】
ピニオンハウジングＨ２  の内部に延設されたピニオン軸１４の下部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングＨ１  の内部に支持されたラック軸１０には、ピニオンハウジングＨ２  との交叉位置を含めた適長に亘ってラック歯が形成されており、このラック歯が、ピニオン軸１４下部の前記ピニオンに噛合させてある。
【００１９】
コラム軸３は、円筒形をなすコラムハウジングＨ３  の内部に同軸上での回転自在に支持され、図示しない車室の内部に後上方に傾斜して固定支持されており、ステアリングホイール２は、コラムハウジングＨ３  の上部に突出するコラム軸３の上端部に嵌着固定されている。
【００２０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２が回転操作された場合、該ステアリングホイール２が嵌着固定されたコラム軸３が軸回りに回転し、この回転が中間軸１６を介してピニオン軸１４に伝わり、このピニオン軸１４の回転が前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１０の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪１１，１１が操舵される。
【００２１】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータＭは、コラムハウジングＨ３  の下部に同軸的に連設された伝動ハウジングＨ４  の内部に、本発明の特徴たる伝動装置４（図２参照）、及びステアリングホイール２の操作に応じてコラム軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサＴと共に構成されている。
【００２２】
トルクセンサＴは、例えば、本願出願人による特許第３１７３９０３号に開示されているように、コラム軸３の中途部をステアリングホイール２の側の第１軸と舵取機構１の側の第２軸とに分割し、これらを細径のトーションバーを介して連結して、ステアリングホイール２に加えられる操舵トルクの作用により前記トーションバーの捩れを伴って第１，第２軸間に生じる周方向の相対変位を検出する公知の構成を有しており、図１中に配設位置のみを示し、構成及び動作の詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２は、伝動ハウジングＨ４  の内部における操舵補助用のモータＭ及び伝動装置４の構成を略示する縦断面図である。本図に示す如く伝動ハウジングＨ４  の軸心部には、コラム軸３が回転自在に支持されており、また、コラム軸３の外側には、該コラム軸３と同軸をなして円筒形の移動筒４０が軸長方向への移動自在に支持され、更に移動筒４０の外側には、該移動筒４０と同軸をなして円筒形の回転筒４１が軸回りでの回転自在に支持されている。
【００２４】
以上の如き回転筒４１の内周面と、これの内側に対向する移動筒４０の外周面とには、半円形断面を有するねじ溝が形成され、これらのねじ溝を多数のボールを介して螺合させて第１のボールねじ機構（第１のねじ機構）４２が構成されている。同様に、移動筒４０の内周面と、これの内側に対向するコラム軸３の外周面とには、半円形断面を有するねじ溝が形成され、これらのねじ溝を多数のボールを介して螺合させて第２のボールねじ機構（第２のねじ機構）４３が構成されており、これら第１，第２のボールねじ機構４２，４３により伝動装置４が構成されている。
【００２５】
また回転筒４１の外周面には、周方向に等配をなして複数の磁石４４，４４…が固設され、操舵補助用のモータＭの回転子が構成されており、回転筒４１の外側を囲繞する伝動ハウジングＨ４  の内周面には、前記磁石４４，４４…の外面とわずかなギャップを介して対向するようにステータコイル４５が周設され、操舵補助用のモータＭの固定子が構成されている。
【００２６】
以上の如く構成された操舵補助用のモータＭにおいては、ステータコイル４５への通電により形成される磁界の作用により前記磁石４４，４４…を備える回転筒４１に回転力が加えられる。このような回転力の作用による回転筒４１の回転は、移動筒４０との対向部に構成された第１のボールねじ機構４２の動作により移動筒４０に伝えられ、該移動筒４０が軸長方向に移動する。このように生じる移動筒４０の移動は、更に、コラム軸３との対向部に構成された第２のボールねじ機構４３の動作によりコラム軸３に伝えられ、該コラム軸３が軸回りに回転する。
【００２７】
即ち、モータＭの回転は、第１，第２のボールねじ機構４２，４３を備える伝動装置４の動作によりコラム軸３に伝えられ、該コラム軸３が軸回りに回転することとなり、このようなコラム軸３の回転は、中間軸１６を介して舵取機構１に伝えられ、該舵取機構１の動作により前述の如く生じる操舵が補助される。
【００２８】
このときコラム軸３に加えられる回転力（操舵補助力）は、操舵補助用のモータＭの駆動制御により変更される。モータＭの駆動制御は、図１に示す操舵制御部５の動作によって行われる。操舵制御部５には、コラム軸３の中途に前述の如く構成されたトルクセンサＴから操舵トルクの検出結果が与えられており、また車両の各部に設けた走行状態センサ５０から、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が与えられている。
【００２９】
更に操舵制御部５には、伝動ハウジングＨ４  に取付けられた操舵角センサ４６から操舵角の検出結果が与えられている。図２に示す如く操舵角センサ４６は、移動筒４０の端面に対向するように伝動ハウジングＨ４  に取付けられ、例えば、移動筒４０の端面に光を照射し、該端面からの反射光を捉えて、受光レベルに応じた出力を発する光センサにより構成されている。この出力は、前述の如く移動する移動筒４０の移動位置、及びこの移動に伴って生じるコラム軸３の回転位置に対応するから、ステアリングホイール２の回転操作量を示す操舵角の検出結果として用いることができる。
【００３０】
操舵のためのステアリングホイール２の回転操作は、一般に、直進走行時の中立位置を起点として左右両側に各複数回なされるが、この間に移動筒４０は、軸長方向に所定ストロークに亘って移動するのみであり、この移動位置を検出対象とする操舵角センサ４６によれば、簡素な構成により、ステアリングホイール２の複数回転分の操舵角を全域に亘って高精度に検出することが可能となる。なお操舵角センサ４６は、移動筒４０の位置に対応する出力が得られるものであればよく、前述した光センサに限らず、磁気センサ等の他のセンサを用いて構成することも可能である。
【００３１】
操舵制御部５は、トルクセンサＴから与えられる操舵トルクの検出結果に基づいて制御目標値を定め、この制御目標値を、走行状態センサ５０から与えられる走行状態の検出結果、及び操舵角センサ４６から与えられる操舵角の検出結果に基づいて補正し、補正された制御目標値を得るべく操舵補助用のモータＭに動作指令を発し、該モータＭの駆動電流を増減制御する公知の制御動作を行う。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がコラム軸３に加えられることとなり、ステアリングホイール２を操作する運転者に、軽快で良好な操舵感を体感させることができる。
【００３２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータＭの回転力をコラム軸３に伝える伝動装置４が、コラム軸３と同軸をなして配された移動筒４０及び回転筒４１と、これらの間に構成された第１，第２のボールねじ機構４２，４３とを備え、コラムハウジングＨ３  の下部に連設された伝動ハウジングＨ４  の内部にコンパクトに構成されており、更に、操舵補助用のモータＭが、前記回転筒４１を回転子として同軸をなして構成されているから、コラムハウジングＨ３  の外側への突出部分が少なくなり、ステアリングホイール２を操作する運転者の足回りへの干渉程度を大幅に軽減することができ、アクセル操作、ブレーキ操作等の運転操作の阻害を有効に防止することが可能となる。
【００３３】
なお第１，第２のボールねじ機構４２，４３は、異なるねじピッチを有して構成することができる。図２に示す如く、第１のボールねじ機構４２のねじピッチを相対的に大とし、第２のボールねじ機構４３のねじピッチを相対的に小とした場合、モータＭの回転は、前記ねじピッチの比に対応する減速比にてコラム軸３に減速伝動されるから、操舵補助用のモータＭの小型化が図れ、前述した干渉の軽減効果を一層高めることが可能となる。
【００３４】
また操舵補助用のモータＭは、コラムハウジングＨ３  の外部に取付け、ギヤ伝動等の伝動手段により回転筒４１に伝動構成してもよい。この場合においても、伝動装置４のコンパクト化により運転者の足回りへの干渉を軽減する効果を得ることができる。
【００３５】
また以上の実施の形態においては、回転筒４１の回転を移動筒４０の軸長方向移動に変換するために第１のボールねじ機構４２を、また移動筒４０の軸長方向移動をコラム軸３の回転に変換するために第２のボールねじ機構４３を夫々用いているが、これらのボールねじ機構４２，４３に代えて、台形ねじ等の他のねじ機構を用いてもよく、更には、特開２００１−１８７９５５号公報等に開示されたベアリングを用いたねじ機構、所謂、ベアリングねじを用いてもよい。
【００３６】
更に以上の実施の形態においては、ラックピニオン式の舵取機構１を備える車両への適用例について述べたが、本発明は、ラックピニオン式以外の舵取機構を備える車両にも適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの回転力をコラム軸に伝える伝動装置をコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉を軽減して、運転操作の阻害を有効に防止することが可能となる。
【００３８】
また、伝動装置と共に操舵補助用のモータをコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉程度を一層軽減することが可能となり、更に、コラム軸の回転位置に対応する移動筒の移動位置を検出対象とすることにより、複数回のコラム軸の回転を伴う操舵角度を、簡素な構成により高精度に検出することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【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を示す模式図である。
【図２】伝動ハウジングの内部における操舵補助用のモータ及び伝動装置の構成を略示する縦断面図である。
【符号の説明】
１    舵取機構
２    ステアリングホイール（操舵部材）
３    コラム軸
４    伝動装置
４０    移動筒
４１    回転筒
４２    第１のボールねじ機構（第１のねじ機構）
４３    第２のボールねじ機構（第２のねじ機構）
４６    操舵角センサ
Ｈ３    コラムハウジング
Ｈ４    伝動ハウジング
Ｍ    モータ
【図１】
2004210066.tif 000003
【図２】
2004210066.tif 000004