(57)【要約】      （修正有）【課題】電動パワーステアリング装置において、出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力を入力軸と出力軸の嵌合部に及ぼし、従動歯車の噛合い反力の増減が両軸の嵌合部における両軸のフリクションに基づくロストルクを増減させること。【解決手段】電動パワーステアリング装置において、出力軸１４に固定したウォームホイール３２の噛合い反力が作用する入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋの周囲に軸受１６を設け、この軸受１６をギヤハウジング１８に支持したもの。【選択図】図２
2013216121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸をギヤハウジングに支持し、互いに嵌合するとともに、入力軸と出力軸の間にトルク検出手段を設け、
トルク検出手段の検出結果によって制御される電動モータにより駆動歯車を駆動するとともに、駆動歯車に噛合う従動歯車を出力軸に固定してなる電動パワーステアリング装置において、
出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力が作用する入力軸と出力軸の嵌合部の周囲に軸受を設け、この軸受をギヤハウジング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。
【請求項２】
前記入力軸と出力軸がブッシュを介して嵌合されてなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記出力軸が、入力軸との嵌合部の周囲に設けた軸受と、従動歯車の固定部の下部に設けた軸受を介して、ギヤハウジングに支持されてなる請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記入力軸に加えられるハンドル入力トルクと電動モータのアシストトルクとのヒステリシス特性が、従動歯車の噛合い反力に応じて入力軸と出力軸の嵌合部に生ずるロストルクにより設定されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記電動モータの一定のアシストトルクに対するハンドル入力トルクのヒステリシス幅が、
ハンドル操舵角の小さい中立近傍では小さく設定され、
ハンドル操舵角の大きい旋回状態では大きく設定されてなる請求項４に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】
本発明は電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、入力軸と出力軸をギヤハウジングに支持し、互いに嵌合するとともに、入力軸と出力軸の間にトルク検出手段を設け、トルク検出手段の検出結果によって制御される電動モータにより駆動歯車を駆動するとともに、駆動歯車に噛合う従動歯車を出力軸に固定してなるものがある。
【０００３】
運転者がステアリングホイールに加えた操舵角に基づくハンドル入力トルク（操舵トルク）が、入力軸、トーションバー、出力軸からラックアンドピニオン式ステアリング装置等の操舵装置を介して、操舵車輪に伝えられる。
【０００４】
このとき、運転者がステアリングホイールに加えた上述のハンドル入力トルクがトルク検出手段により検出され、この検出結果によって駆動される電動モータの回転軸に発生するアシストトルクが駆動歯車と従動歯車の噛合いを介して出力軸に伝達されるようになっている。電動モータは回転力及び回転方向を適宜制御されることにより、出力軸に対し所望のアシストトルクを付与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2009-1240
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１には、従動歯車が固定されている出力軸が、該従動歯車を挟む上下２ヵ所の軸受によりギヤハウジングに支持されている。このような出力軸の支持構造では、駆動歯車との噛合いに起因して従動歯車に生ずる噛合い反力が上下の軸受により安定的に支持されてしまう。このため、従動歯車の上記噛合い反力が入力軸と出力軸の嵌合部に及びにくい。従って、従動歯車の噛合い反力の増減に対し、この嵌合部で両軸のフリクションに基づいて発生するロストルクの増減が小さい。このことは、横軸にハンドル入力トルクＴｈ（運転者がステアリングホイールに加えたハンドル操舵角に相当する）をとり、縦軸に電動モータのアシストトルクＴｍをとった図５に示す如くのヒステリシス特性が、安定化することを意味する。これにより、ハンドル操舵角の大きい旋回状態で、電動モータの一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが小さく、旋回中の切込みＡと切戻しＢのハンドル入力トルクＴｈを微小操舵角繰り返しただけでも、電動モータのアシストトルクＴｍが変化してしまい、操舵安定性（すわり感）が悪い。
【０００７】
尚、特許文献１では、従動歯車が固定されている出力軸をギヤハウジングに支持する軸受と、入力軸をギヤハウジングに支持する軸受の間に、入力軸と出力軸の嵌合部を配置した支持構造も開示されている。このような入力軸と出力軸の支持構造では、入力軸と出力軸が従動歯車に生じた噛合い反力によりそれらの嵌合部を折れ点として折れ曲がる如くに変位する。このため、出力軸に作用した従動歯車の噛合い反力が入力軸との嵌合部で該入力軸に伝達されにくい。従って、この場合にも、従動歯車の噛合い反力の増減に対し、この嵌合部で両軸のフィリクションに基づいて発生するロストルクの増減が小さい。これにより、このときのハンドル入力トルクＴｈと電動モータのアシストトルクＴｍのヒステリシス特性も前述の図５と同様になり、ひいてはハンドル操舵角の大きい旋回状態で、電動モータの一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが小さく、旋回中の切込みＡと切戻しＢのハンドル入力トルクＴｈを微小操舵角繰り返しただけでも、電動モータのアシストルクＴｍが安定してしまい、操舵安定性（すわり感）が悪い。
【０００８】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力を入力軸と出力軸の嵌合部に及ぼし、従動歯車の噛合い反力の増減が両軸の嵌合部における両軸のフリクションに基づくロストルクを増減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、入力軸と出力軸をギヤハウジングに支持し、互いに嵌合するとともに、入力軸と出力軸の間にトルク検出手段を設け、トルク検出手段の検出結果によって制御される電動モータにより駆動歯車を駆動するとともに、駆動歯車に噛合う従動歯車を出力軸に固定してなる電動パワーステアリング装置において、出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力が作用する入力軸と出力軸の嵌合部の周囲に軸受を設け、この軸受をギヤハウジングに支持したものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記入力軸と出力軸がブッシュを介して嵌合されてなるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記出力軸が、入力軸との嵌合部の周囲に設けた軸受と、従動歯車の固定部の下部に設けた軸受を介して、ギヤハウジングに支持されてなるようにしたものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において更に、前記入力軸に加えられるハンドル入力トルクと電動モータのアシストトルクとのヒステリシス特性が、従動歯車の噛合い反力に応じて入力軸と出力軸の嵌合部に生ずるロストルクにより設定されてなるようにしたものである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において更に、前記電動モータの一定のアシストトルクに対するハンドル入力トルクのヒステリシス幅が、ハンドル操舵角の小さい中立近傍では小さく設定され、ハンドル操舵角の大きい旋回状態では大きく設定されてなるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
（請求項１、４、５）
(a)出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力が作用する入力軸と出力軸の嵌合部の周囲に軸受を設け、この軸受をギヤハウジングに支持した。これにより、従動歯車の噛合い反力が出力軸から及んだ入力軸を、それら両軸の嵌合部の周囲の軸受で受け止め支持する。従って、従動歯車の噛合い反力の増減に対し、この嵌合部で両軸のフリクションに基づいて発生するロストルクの増減が大きくなる。このことは、横軸にハンドル入力トルクＴｈ（運転者がステアリングホイールに加えるハンドル操舵角に相当する）をとり、縦軸に電動モータのアシストトルクＴｍをとった図５に示す如くのヒステリシス特性が、ハンドル入力トルクの増減により大きく変化することを意味する。
【００１５】
これにより、ハンドル操舵角の小さい中立近傍では、電動モータの一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが小さく設定され、中立操舵角付近の操舵レスポンスを良好に維持できる。
【００１６】
他方、ハンドル操舵角の大きい旋回状態では、電動モータの一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが大きく設定され、旋回中の切込みＡと切戻しＢのハンドル入力トルクＴｈを微小操舵角繰り返すときの電動モータのアシストトルクＴａを安定化し、ハンドルのすわり感を向上させることができる。
【００１７】
（請求項２）
(b)前記入力軸と出力軸がブッシュを介して嵌合されることにより、従動歯車の噛合い反力が出力軸からブッシュを介して及んだ入力軸を、それら両軸の嵌合部の周囲の軸受で安定的に受け止め支持できる。
【００１８】
（請求項３）
(c)前記出力軸が、入力軸との嵌合部の周囲に設けた軸受と、従動歯車の固定部の下部に設けた軸受を介して、ギヤハウジングに支持される。これにより、出力軸に固定した従動歯車をそれらの上下の軸受で安定的に枢支しながら、上述(b)を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】図２は電動パワーステアリング装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は本発明による操舵手順を示す流れ図である。
【図４】図４はヒステリシス特性を示す線図である。
【図５】図５は従来のヒステリシス特性を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１、図２は、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置１０を示すものであり、コラムチューブ１１を構成する上コラムチューブ１１Ａと下コラムチューブ１１Ｂが摺動自在に嵌合されている。両コラムチューブ１１Ａ、１１Ｂ内に、スプライン嵌合されたステアリング軸１２と入力軸１３を枢支している。
【００２１】
入力軸１３の下端内径部にはトルク検出手段２０を構成するトーションバー２１の一端が圧入固定されている。トーションバー２１は出力軸１４の中空部に延在され、その先端がピン２１Ａにより出力軸１４に固定されている。
【００２２】
入力軸１３と出力軸１４は、図２に示す如く、入力軸１３の下端拡径内周部と出力軸１４の上端縮径外周部を互いに嵌合した嵌合部Ｋにおいて、ブッシュ１５を介して互いに嵌合され、軸受１６、１７によって後述する如くにギヤハウジング１８に支持される。ギヤハウジング１８は第１と第２のギヤハウジング１８Ａ、１８Ｂをボルト１８Ｃにより結合してなり、第１ギヤハウジング１８Ａに軸受１６を支持し、第２ギヤハウジング１８Ｂに軸受１７を支持している。
【００２３】
トルク検出手段２０は、入力軸１３の外周に固定された磁石保持部２２Ａに磁石２２を保持し、出力軸１４の外周に固定されたヨーク保持部２３Ａに１組のヨーク２３を保持している。ヨーク２３は磁石２２の周囲に配置され、この１組のヨーク２３間に生じる磁束密度を検出するホールＩＣ等からなる磁気センサ（トルクセンサ）２４をギヤハウジング１８内に設けている。入力軸１３にハンドル入力トルクが加えられてトーションバー２１がねじられると、このトーションバー２１のねじれに起因して１組のヨーク２３間に生じる磁束密度を磁気センサ２４が検出する。磁気センサ２４の検出信号によりハンドル入力トルクを検出するものになる。
【００２４】
電動パワーステアリング装置１０は、ギヤハウジング１８に電動モータ３０を固定して備える。電動モータ３０の回転軸に連結されたウォームギヤ（駆動歯車）３１がギヤハウジング１８に枢支され、このウォームギヤ３１に噛合うウォームホイール（従動歯車）３２が出力軸１４の中間部の外周に固定されている。電動モータ３０は、不図示のＥＣＵによりトルク検出手段２０を構成する磁気センサ２４の検出信号によって制御され、ウォームギヤ３１を駆動する。
【００２５】
従って、電動パワーステアリング装置１０にあっては、図３のステップ１〜５に示した如くに動作する。即ち、運転者がステアリングホイールに加えた操舵角に基づくハンドル入力トルクＴｈ（操舵トルク）が、入力軸１３、トーションバー２１、出力軸１４からラックアンドピニオン式ステアリング装置等の操舵装置を介して、操舵車輪に伝えられる。このとき、運転者がステアリングホイールに加えた上述のハンドル入力トルクがトルク検出手段２０により検出され、この検出結果によって駆動される電動モータ３０の回転軸に発生するアシストトルクＴｍがウォームギヤ３１とウォームホイール３２の噛合いを介して出力軸１４に伝達される。電動モータ３０はＥＣＵにより回転力及び回転方向を適宜制御されることにより、出力軸１４に対し所望のアシストトルクを付与する。
【００２６】
しかるに、電動パワーステアリング装置１０では、図３のステップ５において電動モータ３０がアシストトルクＴｍをウォームギヤ３１、ウォームホイール３２、出力軸１４に付与し、ウォームギヤ３１との噛合いに起因する噛合い反力がウォームホイール３２に発生したとき（ステップ６）、ウォームホイール３２の噛合い反力の増減が入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋにおける両軸１３、１４のフリクションに基づくロストルクを増減し得る（ステップ７）ように、以下の構成を具備する。
【００２７】
即ち、出力軸１４に固定したウォームホイール３２の噛合い反力が作用する入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋの周囲に軸受１６を設け、この軸受１６をギヤハウジング１８に支持した。
【００２８】
本実施例では、入力軸１３と出力軸１４がブッシュ１５を介して嵌合された。本発明では、入力軸１３と出力軸１４と軸受１６の軸方向で、軸受１６の軸受幅内に、入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋ（ブッシュ１５）の少なくとも一部が位置するものであれば良い。軸受１６の軸受幅の全域に、入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋ（ブッシュ１５）が位置することが最も好ましい。
【００２９】
また、本実施例では、出力軸１４が、入力軸１３との嵌合部Ｋの周囲に設けた軸受１６と、該出力軸１４の中間部の外周に挿着されて固定されたウォームホイール３２のボス（固定部）３２Ａの外周下部に設けた軸受１７とを介して、ギヤハウジング１８に支持された。軸受１６と軸受１７は玉軸受からなる。軸受１６は外輪が第１ギヤハウジング１８Ａの段差孔部に装填され、内輪が入力軸１３の外周に装填されて保持される。軸受１７は外輪が第２ギヤハウジング１８Ｂの段差孔部とギヤハウジング１８に止着された止め輪１７Ａとの間に挟み固定され、内輪がウォームホイール３２のボス３２Ａの段差肩部と出力軸１４に螺着されたナット１７Ｂとの間に挟み固定される。
【００３０】
これにより、電動パワーステアリング装置１０にあっては、後に詳述する如くに、
(1)入力軸１３に加えられるハンドル入力トルクＴｈと電動モータ３０のアシストトルクＴｍとのヒステリシス特性が、図４に示す如く、ウォームホイール３２の噛合い反力に応じて入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋに生ずるロストルクにより設定され、
(2)電動モータ３０の一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが、ハンドル操舵角の小さい中立近傍では小さく設定され、ハンドル操舵角の大きい旋回状態では大きく設定される。
【００３１】
即ち、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)出力軸１４に固定したウォームホイール３２の噛合い反力が作用する入力軸１３と出力軸１４の嵌合部Ｋの周囲に軸受１６を設け、この軸受１６をギヤハウジング１８に支持した。これにより、ウォームホイール３２の噛合い反力が出力軸１４から及んだ入力軸１３を、それら両軸１３、１４の嵌合部Ｋの周囲の軸受１６で受け止め支持する。従って、ウォームホイール３２の噛合い反力の増減に対し、この嵌合部Ｋで両軸１３、１４のフリクションに基づいて発生するロストルクの増減が大きくなる。このことは、横軸にハンドル入力トルクＴｈ（運転者がステアリングホイールに加えるハンドル操舵角に相当する）をとり、縦軸に電動モータ３０のアシストトルクＴｍをとった図５に示す如くのヒステリシス特性が、ハンドル入力トルクの増減により大きく変化することを意味する。
【００３２】
これにより、ハンドル操舵角の小さい中立近傍では、電動モータ３０の一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが小さく設定され、中立操舵角付近の操舵レスポンスを良好に維持できる。
【００３３】
他方、ハンドル操舵角の大きい旋回状態では、電動モータ３０の一定のアシストトルクＴｍに対するハンドル入力トルクＴｈのヒステリシス幅ｗが大きく設定され、旋回中の切込みＡと切戻しＢのハンドル入力トルクＴｈを微小操舵角繰り返すときの電動モータ３０のアシストトルクＴａを安定化し、ハンドルのすわり感を向上させることができる。
【００３４】
(b)前記入力軸１３と出力軸１４がブッシュ１５を介して嵌合されることにより、ウォームホイール３２の噛合い反力が出力軸１４からブッシュ１５を介して及んだ入力軸１３を、それら両軸１３、１４の嵌合部Ｋの周囲の軸受１６で安定的に受け止め支持できる。
【００３５】
(c)前記出力軸１４が、入力軸１３との嵌合部Ｋの周囲に設けた軸受１６と、ウォームホイール３２のボス（固定部）３２Ａの外周下部に設けた軸受１７を介して、ギヤハウジング１８に支持される。これにより、出力軸１４に固定したウォームホイール３２をそれらの上下の軸受１６、１７で安定的に枢支しながら、上述(b)を実現できる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明が適用される電動パワーステアリング装置において、駆動ギヤと従動ギヤは、ウォーム減速機を構成するものに限らず、はすば歯車、かさ歯車等の他の歯車からなるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、入力軸と出力軸をギヤハウジングに支持し、互いに嵌合するとともに、入力軸と出力軸の間にトルク検出手段を設け、トルク検出手段の検出結果によって制御される電動モータにより駆動歯車を駆動するとともに、駆動歯車に噛合う従動歯車を出力軸に固定してなる電動パワーステアリング装置において、出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力が作用する入力軸と出力軸の嵌合部の周囲に軸受を設け、この軸受をギヤハウジングに支持した。これにより、電動パワーステアリング装置において、出力軸に固定した従動歯車の噛合い反力を入力軸と出力軸の嵌合部に及ぼし、従動歯車の噛合い反力の増減が両軸の嵌合部における両軸のフリクションに基づくロストルクを増減させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電動パワーステアリング装置
１３  入力軸
１４  出力軸
１５  ブッシュ
１６、１７  軸受
１８  ギヤハウジング
２０  トルク検出手段
３０  電動モータ
３１  ウォームギヤ（駆動歯車）
３２  ウォームホイール（従動歯車）
Ｋ  嵌合部
【図１】
2013216121.tif 000003
【図２】
2013216121.tif 000004
【図３】
2013216121.tif 000005
【図４】
2013216121.tif 000006
【図５】
2013216121.tif 000007