(57)【要約】【課題】二次衝突時に、ステアリング軸に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することが可能なダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置において、ステアリング軸は、ロータ７２の両端に夫々適長内嵌され、ロータ７２の内側空洞を隔てて対向する上軸１１及び下軸１２の２軸に分離構成してあり、内側空洞の内部に、上軸１１及び下軸１２の一方又は両方に抵抗を付加する抵抗付加手段である筒体８を備え、この筒体８により、軸長方向へ移動する上軸１１及び下軸１２に抵抗を付加するように構成してある。この結果、ロータ７２の内側空洞を有効に利用して、所定の摺動抵抗下での移動ストロークを確保することができるため、二次衝突時にステアリング軸に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。【選択図】図２
2007253713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸の中途に、該ステアリング軸と同軸上にて一体回転する円筒形のロータを有するモータを備え、該モータを前記操舵部材の回転操作に応じて駆動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記ステアリング軸は、前記ロータの両端に夫々適長内嵌され、前記ロータの内側空洞を隔てて対向する２軸に分離構成してあり、前記内側空洞の内部に、所定限度を超える外力の作用により軸長方向へ移動する前記２軸の一方又は両方に抵抗を付加する抵抗付加手段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】
前記抵抗付加手段は、前記内側空洞に内嵌されたゴム製の筒体であり、前記２軸の一方又は両方に内面を摺接させて前記抵抗を付加するように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】
前記筒体は、内周面に径方向内向きに突設され、前記２軸の一方又は両方に摺接する複数の突起を備える請求項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング軸と同軸をなして設けられた操舵補助用のモータに、前記ステアリング軸に抵抗を付加する手段を備える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵装置には、当該車両の前面衝突時に、進行方向に作用する慣性力により、運転者がステアリングホイールに衝突（以下、二次衝突という）する際の身体へのダメージを軽減するために、二次衝突の衝撃エネルギを吸収可能とした操舵装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の操舵装置は、ステアリング軸を回転自在に支持するコラムハウジングを、適長に亘って内外に嵌合され、二次衝突時の衝撃の作用により軸長方向の相対移動可能に組合わされた内筒と外筒とを備えて構成し、前記移動に伴って内筒と外筒との間に生じる摺動抵抗により衝撃エネルギを吸収するようにしてある。
【０００４】
一方、車両の操舵装置には、ステアリングホイールと舵取機構とを連結するステアリング軸の中途に、操舵補助用のモータを備え、該モータをステアリングホイールの回転操作に応じて駆動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置がある。また前記モータをステアリング軸に同軸をなして設け、該モータの回転力をステアリング軸に直接的に伝動するよう構成された電動パワーステアリング装置、いわゆるダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３０９５３号公報
【特許文献２】特許２５３９６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで特許文献１に記載された操舵装置における衝撃エネルギの吸収量は、コラムハウジングの内筒と外筒との間に生じる摺動抵抗と、この摺動抵抗下にて内筒と外筒とが相対移動する際の移動ストロークとの積に等しい。前記摺動抵抗は、ステアリングホイールに衝突する運転者には反力として作用するので、運転者の身体へのダメージを抑制する観点から許容値以下に抑える必要があり、所望の衝撃エネルギの吸収量を得るには、ステアリングホイールと舵取機構との間において十分な移動ストロークを確保する必要がある。
【０００６】
しかしながら、電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールと舵取機構との間にモータが設けてあるため、十分な移動ストロークを確保することが難しいという問題があった。特に前述したダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置においては、モータにて高トルクを発生させる必要があるため、モータの大型化が避けられず、この大型化したモータが設けられているステアリングホイールと舵取機構との間に、十分な移動ストロークを確保することが困難であり、このため衝撃エネルギを十分に吸収することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ダイレクトドライブ式の電動パワーステアリング装置において、二次衝突時にステアリング軸に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸の中途に、該ステアリング軸と同軸上にて一体回転する円筒形のロータを有するモータを備え、該モータを前記操舵部材の回転操作に応じて駆動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記ステアリング軸は、前記ロータの両端に夫々適長内嵌され、前記ロータの内側空洞を隔てて対向する２軸に分離構成してあり、前記内側空洞の内部に、所定限度を超える外力の作用により軸長方向へ移動する前記２軸の一方又は両方に抵抗を付加する抵抗付加手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において抵抗付加手段が、前記内側空洞に内嵌されたゴム製の筒体であり、前記２軸の一方又は両方に内面を摺接させて前記抵抗を付加するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、第２発明において筒体が、内周面に径方向内向きに突設され、前記２軸の一方又は両方に摺接する複数の突起を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、ステアリング軸を２軸に分離し、夫々をロータの両端に適長内嵌して内側空洞を隔てて対向させてあり、これら２軸の一方又は両方が所定限度を超える外力の作用に応じて軸長方向に移動するとき、前記内側空洞に配した抵抗付加手段が抵抗を付加する構成としたから、前記２軸が相互に突き当たるまでに確保された移動ストロークと、この間の付加抵抗との積を衝撃エネルギの吸収のために利用することができ、二次衝突時にステアリング軸に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。
【００１２】
第２発明によれば、ステアリング軸を構成する２軸の一方又は両方に、ロータの内側空洞に内嵌されたゴム製の筒体の内面を摺接させて抵抗を付加するように構成してあるから、筒体の軸長方向全長を利用して、安定した摺動抵抗を付加することができ、二次衝突時にステアリング軸に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。また筒体はゴム製であるため、製作が容易である。
【００１３】
第３発明によれば、ステアリング軸を構成する２軸の一方又は両方に摺接する複数の突起を備える筒体を用いており、突起の数を変更するという簡単な設計変更により容易にステアリング軸に付加する抵抗を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
図中１は、ステアリング軸であり、円筒形をなすコラムハウジング２の内部に同軸をなして支持されている。コラムハウジング２は、中途部に固設されたアッパブラケット３と一端部に固設されたロアブラケット４とにより、ロアブラケット４の側を前下方に向けた傾斜姿勢にて車室の内部に保持されている。
【００１６】
コラムハウジング２の上部に突出するステアリング軸１の上端部には、車室内部の運転者に対面するようにステアリングホイール１０が嵌着固定され、下部に突出するステアリング軸１の下端部は、両端にユニバーサルジョイント５０，５０を備える中間軸５を介して舵取機構６の入力軸６０に回転伝達可能に連結されている。
【００１７】
以上の構成により、操舵のために運転者がステアリングホイール１０に操舵トルクを加えた場合、この操舵トルクが、ステアリング軸１及び中間軸５を介して舵取機構６の入力軸６０に伝達され、該舵取機構６の動作により舵取りが実行される。
【００１８】
図１に示す電動パワーステアリング装置は、コラムハウジング２の下端部近傍に操舵補助用のモータ７を備え、このモータ７よりも上位置のコラムハウジング２の内部にトルクセンサ２１を備えている。ステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクをトルクセンサ２１により検出し、この検出トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用のモータ７の回転力をコラムハウジング２内部のステアリング軸１に伝え、前述の如く行われる舵取りを補助する構成となっている。
【００１９】
以上のように構成された本発明に係る電動パワーステアリング装置は、二次衝突の衝撃エネルギを吸収するために、コラムハウジング２の中途に設けられた第１の衝撃吸収手段と、操舵補助用のモータ７に設けられた第２の衝撃吸収手段とを備えている。以下、第１の衝撃吸収手段の構成について説明する。
【００２０】
コラムハウジング２は、適長に亘って内外に嵌合された内筒２２及び外筒２３を備えている。これらの内筒２２及び外筒２３は、共に薄肉の円筒体であり、下側に位置する内筒２２には、外筒２３への嵌め込み側となる上端部近傍に、周方向に等配をなして複数の外向き突起２４，２４…が設けてあり、上側に位置する外筒２３には、内筒２２の嵌め込み側となる下端部近傍に、周方向に等配をなして複数の内向き突起２５，２５…が設けてある。外向き突起２４，２４…は、外側に対向する外筒２３の内周面に圧接させてあり、また内向き突起２５，２５…は、内側に対向する内筒２２の外周面に圧接させてある。
【００２１】
一方、ステアリング軸１は、適長に亘って内外に嵌合された中実の下軸と中空の上軸とを樹脂製のシャーピンにより連結してある。
【００２２】
以上の構成により、前記シャーピンのせん断許容値を超える軸長方向の力の作用により、シャーピンによる拘束が解除されたステアリング軸１の下軸及び上軸は相対移動することができ、これによりコラムハウジング２の内筒２２と外筒２３とは外向き突起２４，２４…及び内向き突起２５，２５…の圧接部における摺動抵抗を伴って相対移動することができる。
【００２３】
このように構成されたコラムハウジング２の外筒２３の中途部を支持するアッパブラケット３は、カプセル３０を介して車体に取付けられており、コラムハウジング２に下向きに加わる所定限度を超える力の作用により、車体にカプセル３０を残して下方に離脱する公知のブレークアウエイブラケットとして構成されている。
【００２４】
次に、操舵補助用のモータ７に設けられた第２の衝撃吸収手段の構成について説明する。図２は、操舵補助用のモータ７の構成を略示する縦断面図であり、図３は、衝撃吸収手段の一実施例を略示する断面図である。
【００２５】
操舵補助用のモータ７は、コラムハウジング２の中途を大径化してなるモータハウジング７０と、このモータハウジング７０に内嵌されたステータ７１と、コラムハウジング２の内部のステアリング軸１に同軸をなして設けられ、ステータ７１の内側に整合するように位置決めされた円筒形のロータ７２とを備えている。
【００２６】
モータハウジング７０に内嵌されたステータ７１の内周には、互いに向かい合うように周方向に等配され、コイル７３，７３…が設けられた複数のコアを備えている。
【００２７】
ロータ７２の外周には、磁性が周方向に交互になるように複数の永久磁石７４，７４…が等配をなして固設されている。ロータ７２の軸心には、ステアリング軸１を２分割してなる上軸１１と下軸１２の夫々の一端が、適長嵌合され、セレーション結合されている。上軸１１と下軸１２とは、ロータ７２の内側空洞を隔てて互いに対向するように位置決めされ、樹脂製のシャーピン１３，１３…によりロータ７２に固定されている。このようなロータ７２は、両側に延びる上軸１１及び下軸１２の中途部を、ベアリング１４，１５を介してモータハウジング７０に回転自在に支持してある。
【００２８】
以上のように構成されたモータ７においては、コイル７３，７３…への通電により生じた回転磁界の作用により永久磁石７４，７４…を備えるロータ７２が回転し、この回転力がセレーション嵌合されたステアリング軸１に直接的に加わる。
【００２９】
ロータ７２の内側空洞は、上軸１１と下軸１２との対向部間にて拡径されており、この拡径部には、抵抗付加手段であるゴム製の筒体８が内嵌されている。図３に示すように、筒体８の軸心部には、両端部から中央部に向けて、ステアリング軸１の外径と比較して大小となるように軸長方向に連続的に縮径された貫通穴８１が形成されている。
【００３０】
このような筒体８には、ステアリング軸１を構成する上軸１１と下軸１２とが、筒体８の端部から夫々適長入り込んでいる。そして上軸１１及び下軸１２は、シャーピン１３，１３…のせん断許容値を超える軸長方向の力の作用により、筒体８との摺動抵抗を伴って上軸１１と下軸１２との対向端面が相互に突き当たるまで相対移動することができる。
【００３１】
以上のような第１及び第２の衝撃吸収手段を備える電動パワーステアリング装置において、二次衝突時に、図１中に白抜矢符にて示すような軸長方向下向きに押圧する力がステアリング軸１に加わる。
【００３２】
このとき第１の衝撃吸収手段において、押圧力の作用により、前述の如くブレークアウエイブラケットとして構成されたアッパブラケット３が車体から離脱すると共に、ステアリング軸１のシャーピンが切断される。さらに押圧力の作用により、アッパブラケット３による拘束が解除された外筒２３は、内筒２２に対して摺動しつつ下方に相対移動して、これと同時に、ステアリング軸１の上軸が下軸に対して摺動しつつ下方に相対移動し、この結果、ステアリング軸１及びコラムハウジング２が軸長方向に短縮される。
【００３３】
この短縮は、内筒２２の外向き突起２４，２４…及び外筒２３の内向き突起２５，２５…の圧接部における摺動抵抗を伴って、図１中にＳとして示すストローク間にて生じ、二次衝突に伴う衝撃エネルギの大半が吸収される。この間、ステアリングホイール１０に衝突した運転者には、前記摺動抵抗が反力として加わるのみである。なお、この摺動抵抗は、運転者の身体へのダメージを抑制する観点から許容値以下に抑えられている。
【００３４】
この第１の衝撃吸収手段にて衝撃エネルギが吸収しきれなかった場合には、残りの衝撃エネルギによる押圧力が第２の衝撃吸収手段に付加されることになる。この第２の衝撃吸収手段の動作説明図を図４に示す。押圧力の作用によりシャーピン１３，１３…が切断され、シャーピン１３，１３…による拘束が解除された上軸１１及び下軸１２は、図示のように、ロータ７２の内側に進入する。このとき上軸１１及び下軸１２は、図示のように、筒体８の軸心を貫通する貫通穴８１を拡径変形させつつ軸長方向に相互に接近する向きに移動し、この間に上軸１１及び下軸１２には、貫通穴８１の内面との摺接に伴う摺動抵抗が加わる。図３に示す筒体８は、中央部に向けて連続的に縮径する貫通穴８１を備えているから、上軸１１及び下軸１２に加わる摺動抵抗は、移動の進行に伴って増大する。なお本実施の形態では、上軸１１及び下軸１２の両方をシャーピン１３，１３…によりロータ７２に固定し、所定限度を超える外力の作用により軸長方向へ移動可能としているが、もちろん上軸１１又は下軸１２の一方のみを移動可能としてもよい。
【００３５】
以上のような第２の衝撃吸収手段による衝撃エネルギの吸収量は、上軸１１及び下軸１２の端部が筒体８の貫通穴８１の内部で突き当たるまでの移動ストロークと、上軸１１及び下軸１２と筒体８の貫通穴８１内面との間に生じる摺動抵抗との積であり、この第２の衝撃吸収手段により、前述した第１の衝撃吸収手段において吸収しきれなかった二次衝突の衝撃エネルギの残りが吸収される。この間、ステアリングホイール１０に衝突した運転者には、前記摺動抵抗が反力として加わるのみであり、この摺動抵抗は、運転者の身体へのダメージを抑制する観点から許容値以下に抑えられている。
【００３６】
このような本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、抵抗付加手段である筒体８をロータ７２の内側空洞の内部に備え、この筒体８により、軸長方向へ移動するステアリング軸１を構成する上軸１１及び下軸１２に抵抗を付加するように構成してあるから、この筒体８との摺動抵抗下において、上軸１１及び下軸１２の夫々の端部が筒体８の内部へ移動するため、ロータ７２の内側空洞を有効に利用して、所定の摺動抵抗下での移動ストロークを確保することができる。この結果、コラムハウジング２の短縮により吸収しきれなかった衝撃エネルギの残りを吸収でき、二次衝突時にステアリング軸１に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。
【００３７】
またステアリング軸１を構成する上軸１１及び下軸１２に、ロータ７２の内側空洞に内嵌されたゴム製の筒体８の貫通穴８１内面を摺接させて抵抗を付加するように構成してあるから、筒体８の軸長方向全長を利用して、安定した所定の摺動抵抗下での移動ストロークを十分に確保することができ、二次衝突時にステアリング軸１に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。また筒体８はゴム製であるため、製作が容易である。
【００３８】
図５は、衝撃吸収手段の他の実施例を略示する断面図である。前述の実施の形態と同様に、ロータ７２は、軸心と同軸をなす円柱形の空洞を内側に有しており、この内側空洞には、抵抗付加手段であるゴム製の筒体８が内嵌されている。図５に示すように、この筒体８は、軸長方向に連続的に縮径、拡径を繰り返す貫通穴８１を備えている。この貫通穴８１は、ステアリング軸１の外径と比較して、両端部及び最大径においては若干大きく、最小径においては小さくなるように形成されている。
【００３９】
このような筒体８には、ステアリング軸１を構成する上軸１１と下軸１２とが、筒体８の端部から夫々適長入り込んでいる。そして上軸１１及び下軸１２は、シャーピン１３，１３…のせん断許容値を超える軸長方向の力の作用により、筒体８との摺動抵抗を伴って相対移動することができる。この摺動抵抗は、貫通穴８１の形状に応じて移動と共に段階的に増大する。なお筒体８が設けられたモータ７及び電動パワーステアリング装置の構成は、前述した実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４０】
以上のような衝撃吸収手段を用いた場合にも、前述した実施の形態と同様に、上軸１１及び下軸１２の夫々の端部が、ロータ７２の内側空洞に内嵌された筒体８の内部へ移動するため、ロータ７２の内側空洞を有効に利用して所定の摺動抵抗下での移動ストロークを確保することができる。この結果、第１の衝撃吸収手段により吸収しきれなかった衝撃エネルギの残りを吸収でき、二次衝突時にステアリング軸１に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。
【００４１】
図６は、衝撃吸収手段の他の実施例を略示する断面図であり、図７は、図６のＶII−ＶII線によるロータ７２の横断面図である。前述の実施の形態と同様に、ロータ７２は、軸心と同軸をなす円柱形の空洞を内側に有しており、この内側空洞には、抵抗付加手段であるゴム製の筒体８が内嵌されている。筒体８は、軸心と同軸をなす貫通穴８１を備えており、図に示すように、貫通穴８１の内周には、周方向に並設され径方向に突設された複数の突起８２，８２…が、軸長方向の全長に亘って形成されている。この貫通穴８１の穴径は、ステアリング軸１の外径よりも大きく、突起８２，８２…は、ステアリング軸１に圧接させてある。
【００４２】
このような筒体８には、ステアリング軸１を構成する上軸１１と下軸１２とが、筒体８の端部から夫々適長入り込んでいる。そして上軸１１及び下軸１２は、シャーピン１３，１３…のせん断許容値を超える軸長方向の力の作用により、移動と共に一定の摺動抵抗を伴って相対移動することができる。このとき加わる摺動抵抗は、上軸１１及び下軸１２と筒体８に設けられた複数の突起８２，８２…との間に生じる。従って突起８２，８２…の数を変更するという簡単な設計変更により容易にステアリング軸１に付加する抵抗を設定することができる。なお筒体８が設けられたモータ７及び電動パワーステアリング装置の構成は、前述した実施の形態と同様であるので、説明は省略する。なお突起８２，８２…は、この実施の形態の形状に限られず、周方向に等配して設ける必要も、軸長方向全長に亘って形成する必要もない。
【００４３】
以上のような衝撃吸収手段を用いた場合にも、前述した実施の形態と同様に、上軸１１及び下軸１２の夫々の端部が、ロータ７２の内側空洞に内嵌された筒体８の内部へ移動するため、ロータ７２の内側空洞を有効に利用して所定の摺動抵抗下での移動ストロークを確保することができる。この結果、第１の衝撃吸収手段により吸収しきれなかった衝撃エネルギの残りを吸収でき、二次衝突時にステアリング軸１に加えられる衝撃エネルギを十分に吸収することができる。
【００４４】
なおゴム製の筒体８の形状は、上述した３つの実施の形態に限定されず、また筒体８の材質は、ゴムに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】操舵補助用のモータの構成を略示する縦断面図である。
【図３】衝撃吸収手段の一実施例を略示する断面図である。
【図４】衝撃吸収手段の動作説明図である。
【図５】衝撃吸収手段の他の実施例を略示する断面図である。
【図６】衝撃吸収手段の他の実施例を略示する断面図である。
【図７】図６のＶII−ＶII線によるロータの横断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ステアリング軸、２  コラムハウジング、６  舵取機構、７  モータ、７２  ロータ、８  筒体（抵抗付加手段）、８２  突起、１０  ステアリングホイール（操舵部材）
【図１】
2007253713.tif 000003
【図２】
2007253713.tif 000004
【図３】
2007253713.tif 000005
【図４】
2007253713.tif 000006
【図５】
2007253713.tif 000007
【図６】
2007253713.tif 000008
【図７】
2007253713.tif 000009