(57)【要約】【課題】操舵補助用の電動アクチュエータ、及びこの電動アクチュエ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程度を軽減して、運転操作を阻害しないようにする。【解決手段】操舵補助用の電動アクチュエータＭをリニアモータとし、この電動アクチュエータＭの発生力をコラム軸３に伝える伝動装置４を、コラム軸３と同軸上に支持され、電動アクチュエータＭからの伝動により軸長方向に移動する移動筒４０と、この移動筒４０及びコラム軸３の対向周上に構成されたボールねじ機構４１とを備える簡素な構成にて実現する。また、電動アクチュエータＭたるリニアモータの移動子として移動筒４０を利用し、電動アクチュエータＭの小型化も図る。【選択図】        図２
2004210076.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電動アクチュエータの発生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、
前記電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、
前記コラム軸と同軸上に支持され、前記リニアモータからの伝動により軸長方向に移動する移動筒と、
該移動筒と前記コラム軸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】
前記リニアモータは、前記移動筒を走行子とし、該移動筒及び前記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電動アクチュエ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電動アクチュエータを駆動し、該電動アクチュエータの発生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電動アクチュエータの発生力を伝え、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、伝動対象となるコラム軸が回転軸であることから、電動アクチュエータとしてモータを用い、コラム軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転を、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】
ところが、以上の如き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電動アクチュエ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】
特に、電動アクチュエータとしてモータを用い、該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、運転者の足回りへの干渉が顕著であり、運転操作の阻害防止の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するという問題があり、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、所望の干渉防止効果は得られない。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用の電動アクチュエータ、及び該電動アクチュエータから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電動アクチュエータの発生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、前記電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、前記コラム軸と同軸上に支持され、前記リニアモータからの伝動により軸長方向に移動する移動筒と、該移動筒と前記コラム軸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、操舵補助用の電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、該リニアモータの走行子の動作をコラム軸と同軸上に支持された移動筒に伝え、この伝動による移動筒の軸長方向移動を、コラム軸との対向周上に構成されたねじ機構により運動変換し、該コラム軸に操舵補助のための回転力を加える。前記移動筒及び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発明におけるリニアモータが、前記移動筒を走行子とし、該移動筒及び前記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、操舵補助用のリニアモータを、コラム軸への伝動装置を構成する移動筒を走行子として一体に構成し、該リニアモータ及び伝動装置をコラム軸の外側にコンパクトに配置して、運転者の足回りへの干渉程度を一層軽減して、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電動アクチュエータＭの発生力を伝え、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電動アクチュエータ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、伝動手段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電動アクチュエータＭ及び伝動手段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ている。
【００２４】
以上の如き移動筒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ボールねじ機構（ねじ機構）４１が構成されており、該ボールねじ機構４１及び移動筒４０により伝動手段４が構成されている。
【００２５】
また移動筒４０の外周面には、複数の磁石４２，４２…が軸長方向に並設され、更に移動筒４０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４２，４２…の外面とわずかなギャップを介して対向し、これらの磁石４２，４２…と対応する間隔毎に並ぶ複数のステータコイル４３，４３…が周設されており、電動アクチュエータＭとしてのリニアモータが、移動筒４０を走行子として構成されている。
【００２６】
以上の如く構成された電動アクチュエータＭにおいては、ステータコイル４３，４３…への通電制御により形成される移動磁界の作用により、前記磁石４２，４２…を備える移動筒４０に軸長方向の移動力が加えられる。この移動力は、移動筒４０とコラム軸３との対向周面に構成されたボールねじ機構４１を介してコラム軸３に伝えられ、該コラム軸３に軸回りの回転力が加えられる。
【００２７】
即ち、電動アクチュエータＭとしてのリニアモータの発生力は、走行子を兼ねる移動筒４０とボールねじ機構４１とを備える伝動手段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、操舵補助用の電動アクチュエータＭの駆動制御により変更される。電動アクチュエータ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４４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４４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４４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４４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４４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電動アクチュエータＭに動作指令を発し、リニアモータとして構成された電動アクチュエータＭの駆動電流を増減制御する制御動作を行う。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電動アクチュエータ（リニアモータ）Ｍの発生力をコラム軸３に伝える伝動手段４が、コラム軸３と同軸をなして支持された移動筒４０と、該移動筒４０及びコラム軸３の対向周面に構成されたボールねじ機構４１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、更には、リニアモータとして構成された電動アクチュエータＭが、前記移動筒４０を走行子として同軸上に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】
更に、電動アクチュエータＭからコラム軸３への伝動は、ボールねじ機構４１による減速を経て生じるから、電動アクチュエータ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】
なお、リニアモータとして構成された電動アクチュエータＭは、コラムハウジングＨ３  の外部に取付け、連結ロッド等の連結部材により移動筒４０に連結してもよい。この場合においても、伝動手段４のコンパクト化により運転者の足回りへの干渉程度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、移動筒４０の軸長方向の移動をコラム軸３の回転に変換するためにボールねじ機構４１を用いているが、ボールねじ機構４１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、操舵補助用の電動アクチュエータの発生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程度を軽減して、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、操舵補助用の電動アクチュエータとしてのリニアモータを伝動装置と共に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電動アクチュエータ及び伝動手段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
４０    移動筒
４１    ボールねじ機構（ねじ機構）
４４    操舵角センサ
Ｈ３    コラムハウジング
Ｈ４    伝動ハウジング
Ｍ    電動アクチュエータ（リニアモータ）
【図１】
2004210076.tif 000003
【図２】
2004210076.tif 000004