(57)【要約】【課題】  省スペース性の向上およびコスト低減を図ることができ、またステアリング位置を楽に調整することができるテレスコピック機構付き電動パワーステアリングを提供する。【解決手段】  この電動パワーステアリングは、ステアリングコラムをその回転軸心回りに回転させる駆動力をモータ２で補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングである。ステアリングホイールの軸心方向位置を調整するテレスコピック機構を設け、ステアリングコラムを回転駆動するコラム回転機構８を設ける。モータ２をコラム回転機構８に接続する基本状態と、モータ２をテレスコピック機構に接続してステアリングホイールの軸心方向位置を調整駆動する位置調整状態とに切り替える切替機構２６を設けた。【選択図】      図４
2016124518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングコラムをその回転軸心回りに回転させる駆動力をモータで補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングにおいて、
ステアリングホイールの軸心方向位置を調整するテレスコピック機構を設け、
前記ステアリングコラムを回転駆動するコラム回転機構を設け、
前記モータを前記コラム回転機構に接続する基本状態と、前記モータを前記テレスコピック機構に接続して前記ステアリングホイールの軸心方向位置を調整駆動する位置調整状態とに切り替える切替機構を設けたことを特徴とするテレスコピック機構付き電動パワーステアリング。
【請求項２】
請求項１に記載のテレスコピック機構付き電動パワーステアリングにおいて、前記テレスコピック機構は、前記モータの回転運動を、テレスコピック動作である直線運動に変換するボールねじ機構を有するテレスコピック機構付き電動パワーステアリング。
【請求項３】
請求項２に記載のテレスコピック機構付き電動パワーステアリングにおいて、前記ボールねじ機構は、前記モータにより回転駆動される回転ナットと、この回転ナットの回転により前記ステアリングコラムの一部を軸心方向に伸縮させるボールねじ軸とを有するテレスコピック機構付き電動パワーステアリング。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のテレスコピック機構付き電動パワーステアリングにおいて、前記切替機構につき、この電動パワーステアリングが搭載された車両の走行時に前記基本状態から前記位置調整状態への切り替えを禁止し、前記車両の停車時に、前記基本状態から前記位置調整状態に切り替え可能とする制御を行う制御装置を設けたテレスコピック機構付き電動パワーステアリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングコラムを回転する駆動力をモータで補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングにおいて、テレスコピック機構を付与したテレスコピック機能付き電動パワーステアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すように、車内の快適性を向上させるため、ステアリングホイール５０の軸心方向Ａ１の位置を調整するテレスコピック機構が実用に供されている。このテレスコピック機構は、高級車に装備されることが多く、現状Ｂセグメント以下の低価格でコンパクトな自動車ではほとんど装備されていない。
Ｂセグメント以下の車に装備される電動パワーステアリング（略称：ＥＰＳ）では、ステアリングホイールの回転駆動力を補う補助モータがステアリングホイールの近くにあるコラムアシスト式が主流である（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８６６２０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コラムアシスト式のＥＰＳに対し、テレスコピック機構を追加したものは普及していない。その理由は、コストアップや、テレスコピック機構およびモータの追加による省スペース性の悪化が推測される。
ドライバーの腕力によりステアリング位置を調整するチルト・テレスコピック機構もあるものの、Ｂセグメント以下の車においてドライバーの多い女性などには不向きであり、電動化が望ましい。
【０００５】
この発明の目的は、省スペース性の向上およびコスト低減を図ることができ、またステアリング位置を楽に調整することができるテレスコピック機構付き電動パワーステアリングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のテレスコピック機構付き電動パワーステアリングは、ステアリングコラムをその回転軸心回りに回転させる駆動力をモータで補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングにおいて、
ステアリングホイールの軸心方向位置を調整するテレスコピック機構を設け、
前記ステアリングコラムを回転駆動するコラム回転機構を設け、
前記モータを前記コラム回転機構に接続する基本状態と、前記モータを前記テレスコピック機構に接続して前記ステアリングホイールの軸心方向位置を調整駆動する位置調整状態とに切り替える切替機構を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、運転者がこの車両の運転席に乗車した車両停止時に、切替機構により前記基本状態から前記位置調整状態に切り替えて、ステアリングホイールの軸心方向位置を調整し得る。ステアリングホイールの軸心方向位置を調整するとき、モータがテレスコピック機構に接続されていることで、運転者の腕力によらずにモータの駆動力で楽にテレスコピック動作を行える。したがって、運転者の体格に応じたステアリング位置を実現でき、ステアリング操作を好適に行うことができる。
【０００８】
その後、切替機構により前記位置調整状態から前記基本状態に切り替える。この基本状態では、前記モータがコラム回転機構に接続されることで、車両の運転時にステアリングコラムを回転駆動する駆動力を前記モータで補うことができる。これにより楽にステアリング操作を行える。
特に、切替機構を設けて、コラムアシスト用のモータをテレスコピック機構の駆動用のモータとして兼用したため、省スペース性の向上を図ると共に部品点数を低減してコスト低減を図ることができる。
【０００９】
前記テレスコピック機構は、前記モータの回転運動を、テレスコピック動作である直線運動に変換するボールねじ機構を有するものとしても良い。このようにボールねじ機構を用いることで、静粛で滑らかなテレスコピック動作を行うことができる。またテレスコピック動作に必要な負荷荷重や回転速度は小さく、ボールねじ機構として小さく安価な物が選定できる。
【００１０】
前記ボールねじ機構は、前記モータにより回転駆動される回転ナットと、この回転ナットの回転により前記ステアリングコラムの一部を軸心方向に伸縮させるボールねじ軸とを有するものとしても良い。コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、モータを室内に設置できることから、モータ、回転ナット、およびボールねじ軸に異物が混入する懸念が解消されるため、ボールねじ機構を採用し易い。
【００１１】
前記切替機構につき、この電動パワーステアリングが搭載された車両の走行時に前記基本状態から前記位置調整状態への切り替えを禁止し、前記車両の停車時に、前記基本状態から前記位置調整状態に切り替え可能とする制御を行う制御装置を設けても良い。テレスコピック動作を電動で行う場合、その駆動モータをアシストモータとは別個に設けるのが一般的である。この場合、車両の停車時にのみ、前記基本状態から前記位置調整状態に切り替え可能とする制御を行うことで、モータが同時に使用されることがなくなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のテレスコピック機構付き電動パワーステアリングは、ステアリングコラムをその回転軸心回りに回転させる駆動力をモータで補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングにおいて、ステアリングホイールの軸心方向位置を調整するテレスコピック機構を設け、前記ステアリングコラムを回転駆動するコラム回転機構を設け、前記モータを前記コラム回転機構に接続する基本状態と、前記モータを前記テレスコピック機構に接続して前記ステアリングホイールの軸心方向位置を調整駆動する位置調整状態とに切り替える切替機構を設けた。このため、省スペース性の向上およびコスト低減を図ることができ、またステアリング位置を楽に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態に係る電動パワーステアリングの概略構成を示す斜視図である。
【図２】同電動パワーステアリングの側面図である。
【図３】同電動パワーステアリングのステアリングコラムの支持構造等を示す断面図である。
【図４】同電動パワーステアリングの要部を拡大して示す斜視図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る電動パワーステアリングの切替機構等を示す図である。
【図６】従来のテレスコピック機構の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る電動パワーステアリングは、ステアリングコラム１をその回転軸心Ｌ１回りに回転する駆動力をモータ２で補うコラムアシスト式の電動パワーステアリングである。この電動パワーステアリングは、ステアリングホイール３、ステアリングコラム１、およびラックピニオン機構４等を含む基本構成と、その他のテレスコピック機構５等の付加構成と、制御装置６とを有する。先ず基本構成について説明する。
【００１５】
＜基本構成について＞
この電動パワーステアリングは、基本構成として、ステアリングホイール３、ステアリング軸７、ステアリングコラム１、コラム回転機構８、中間軸９、ピニオンシャフト１０を含む入力軸１１、ラック・ピニオン機構４、ラックシャフト１２、複数の軸受（後述する）、モータ２、およびトルクセンサ１３を有する。これらのうちステアリング軸７およびステアリングコラム１は、互いに同軸で車両の室内に設けられ、車両前後方向の前方に向かうに従って下方に至るように傾斜支持されている。
図３に示すように、車体には、例えば、複数のブラケット１４，１５を介してそれぞれ軸受１６，１７が設けられ、これら軸受１６，１７にステアリング軸７およびステアリングコラム１が回転自在に支持されている。
【００１６】
図１，図２に示すように、ステアリング軸７の軸方向基端部にステアリングホイール３が固定されている。ステアリング軸７における軸方向先端部から軸方向中間付近にわたる部分が、円筒状のステアリングコラム１内に挿通されて設けられている。ステアリングコラム１は内筒部材１８と外筒部材１９とを有し、これら内筒部材１８，外筒部材１９は、互いに同軸上で軸方向に摺動自在で、且つ、内筒部材１８に対し外筒部材１９が回転自在に嵌合されている。
【００１７】
図３に示すように、内筒部材１８の内周に軸受２０，２０を介してステアリング軸７が嵌合され、内筒部材１８に対しステアリング軸７が軸心Ｌ１回りに回転自在に支持される。ステアリング軸７の外周には、軸受２０，２０を軸方向に位置決めする止め輪等（図示せず）が設けられている。後述するテレスコピック機構５（図１）により内筒部材１８を軸方向Ａ１に移動させることで、この内筒部材１８と共にステアリング軸７が軸方向に移動し得る。またステアリング軸７を支持するブラケット１４は、前記軸方向Ａ１に移動可能な可動ブラケットが適用される。ステアリング軸７の軸方向先端側（同図３下側）の外周と、外筒部材１９の内周とは、例えば、スプライン嵌合またはセレーション嵌合されて一体に回転可能で且つ軸方向Ａ１に互いに相対移動可能に構成される。
【００１８】
図１に示すように、外筒部材１９の軸方向先端部に、両端にジョイント部９ａ，９ａを備えた中間軸９が連結されている。この中間軸９の先端のジョイント部９ａに、ピニオンシャフト１０を含む入力軸１１が連結されている。ピニオンシャフト１０の軸方向先端部の外周面にピニオンギヤ１０ａが形成され、ラックシャフト１２にラックギヤ１２ａが形成されている。ラック・ピニオン機構４は、ステアリング軸７等の回転運動をラックシャフト１２の直線運動に変換する機構であり、ラックギヤ１２ａと、このラックギヤ１２ａに噛合するピニオンギヤ１０ａとを有する。
【００１９】
ステアリングホイール３の回転により、ステアリング軸７および外筒部材１９が回転することで、中間軸９を介して入力軸１１のピニオンシャフト１０が回転する。ラック・ピニオン機構４はこの回転をラックシャフト１２の直線運動つまり往復動に変換する。これにより車輪２１，２１の転舵角を変更し得る。
【００２０】
コラム回転機構８は、ステアリングコラム１を回転駆動する機構であって、図３に示すステアリングコラム１を支持する軸受２０，２０と、図４に示すフランジ２２に形成されたギヤ２３とを有する。なお図４は図１のＩＶ部の拡大図である。入力軸１０の外周にフランジ２２が形成され、このフランジ２２のアキシアル平面となる上面には、モータ軸に付設されたピニオンギヤ２４に噛合可能なギヤ２３が形成されている。コラム回転機構８は、基本状態において、フランジ２２のギヤ２３がピニオンギヤ２４に噛合された状態つまりモータ２に接続された状態となっている。
【００２１】
図１に示すように、トルクセンサ１３は、ステアリングホイール３に入力される操舵トルクおよび操舵方向をそれぞれ検出する。このトルクセンサ１３は、入出力軸１１の外周のうちフランジ２２よりも上部に設けられている。このトルクセンサ１３で検出される操舵トルク等に基づいて、モータ２の回転力を入力軸１１に伝達することで操舵力が補助される。
【００２２】
＜付加構成について＞
この電動パワーステアリングは、付加構成として、調整スイッチ２５とテレスコピック機構５と切替機構２６（図４）とを有する。テレスコピック機構５は、ステアリングホイール３の軸心方向位置を調整する機構である。このテレスコピック機構５は、ボールねじ機構２７とリンク機構２８とを有する。ボールねじ機構２７は、モータ２の回転運動をテレスコピック動作である直線運動に変換する機構である。
【００２３】
図４に示すように、ボールねじ機構２７は、モータ２により回転駆動される回転ナット２７ａと、この回転ナット２７ａの回転によりステアリングコラム１の内筒部材１８（図３）を軸方向に移動させるボールねじ軸２７ｂとを有する。回転ナット２７ａは図示外の軸受により回転自在に支持されている。回転ナット２７ａの外周にフランジ２９が設けられ、このフランジ２９のアキシアル平面である下面にギヤ２９ａが形成されている。このギヤ２９ａが、モータ軸に付設されたピニオンギヤ２４に噛合された状態すなわち位置調整状態において、回転ナット２７ａが回転駆動される。
【００２４】
図１，図２に示すように、リンク機構２８は、この例では、第１および第２のリンク部材２８ａ，２８ｂを有する。ボールねじ軸２７ｂの軸方向先端部に、第１のリンク部材２８ａの軸方向一端部が揺動自在に連結されている。内筒部材１８の外周にフランジ１８ａが形成され、このフランジ１８ａに第２のリンク部材２８ｂの軸方向一端部が連結されている。これら第１，第２のリンク部材２８ａ，２８ｂの軸方向他端部は、互いに揺動自在に連結されている。
【００２５】
位置調整状態において、運転者による調整スイッチ２５の操作量に基づきモータ２を回転させ回転ナット２７ａを回転駆動すると、ボールねじ軸２７ｂが軸方向に移動する。これにより、リンク機構２８を介して、ステアリングコラム１の内筒部材１８が軸方向に移動する。このようにテレスコピック動作を行うことが可能である。
【００２６】
図４に示すように、切替機構２６は、基本状態と位置調整状態とを切り替える機構であり、例えば、モータ本体２ａと車体側の固定部材３０とに設けられた、互いに吸引可能な電磁石３１，３１と、切替スイッチ３２（図１）とを含む。またモータ２はこのモータ本体２ａの基端部の回転支点２ａａを中心に回転可能に構成される。基本状態としている場合、電磁石３１，３１は互いに離隔して作動せず、回転ナット２７ａは回転駆動不能である。車両の停車時に運転者により切替スイッチ３２（図１）を位置調整状態に切り替えると、電磁石３１，３１を作動させて互いに吸引させる（つまりモータ本体２ａを回転支点２ａａを中心に回転させる）ことにより、回転ナット２７ａがモータ２により回転駆動される。
【００２７】
＜制御装置について＞
図１に示すように、制御装置６は、例えば、自動車全般の制御を行う電気制御ユニット（ＥＣＵ）である。この制御装置６は、基本制御部６ａと切替制御部６ｂとを有する。基本制御部６ａは、トルクセンサ１３で検出される操舵トルク、操舵方向、および車速信号に基づいて、モータ２に対し定められた電流制御を行う。操舵方向は、トルク値の正負により定められる。
【００２８】
車速信号は、例えば、車両に設けられる速度センサから得られる。例えば、車速が高速域に比べて低速域では、制御装置６は、モータ２に与える電流を大きくしてステアリング操作が軽くなるように操舵力を補助する。車速および操舵トルクとモータ電流の関係は、例えば、マップ等からなる関係設定手段に記憶されている。これらの関係は例えば試験やシミュレーション等の結果により定められる。
【００２９】
切替制御部６ｂは、切替機構２６（図４）につき、車両の走行時に切替スイッチ３２による基本状態から位置調整状態への切り替えを禁止し、車両の停車時に、基本状態から位置調整状態に切り替え可能とする制御を行う。切替制御部６ｂは、例えば、前記速度センサからの車速信号により、車両の走行時か停車時かを判断する。
【００３０】
また切替制御部６ｂは、位置調整状態のとき、調整スイッチ２５から与えられる調整量に基づいて、モータ２に対し定められた電流制御を行う。その後切替制御部６ｂは、エンジン始動、またはアクセルペダル（図示せず）の操作量または前記速度センサからの車速信号を検出すると、基本状態に切り替える。なお調整量とモータ電流との関係は例えば試験やシミュレーション等の結果により定められる。
【００３１】
以上説明した電動パワーステアリングによると、運転者がこの車両の運転席に乗車したとき、切替機構２６により基本状態から位置調整状態に切り替えて、調整スイッチ２５を操作することで、ステアリングホイール３の軸心方向位置を調整し得る。このステアリングホイール３の軸心方向位置を調整するとき、モータ２がテレスコピック機構５に接続されていることで、運転者の腕力によらずにモータ２の駆動力で楽にテレスコピック動作を行える。したがって、運転者の体格に応じたステアリング位置を実現でき、ステアリング操作を好適に行うことができる。
【００３２】
その後、この車両を走行させると、切替機構２６により位置調整状態から基本状態に切り替える。この基本状態では、モータ２がコラム回転機構８に接続されることで、車両の運転時にステアリングコラム１を回転駆動する駆動力をモータ２で補うことができる。これにより楽にステアリング操作を行える。
特に、切替機構２６を設けて、コラムアシスト用のモータ２をテレスコピック機構５の駆動用のモータ２として兼用したため、省スペース性の向上を図ると共に部品点数を低減してコスト低減を図ることができる。
【００３３】
テレスコピック機構５は、モータ２の回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構２７を有するため、静粛で滑らかなテレスコピック動作を行うことができる。テレスコピック動作に必要な負荷荷重や回転速度は小さく、ボールねじ機構２７として小さく安価な物が選定できる。またコラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、モータ２を室内に設置できることから、モータ２、回転ナット２７ａ、およびボールねじ軸２７ｂに異物が混入する懸念が解消されるため、ボールねじ機構２７を採用し易い。テレスコピック動作を電動で行う場合、その駆動モータをアシストモータとは別個に設けるのが一般的である。この実施形態では、車両の停車時にのみ、基本状態から位置調整状態に切り替え可能とする制御を行うことで、モータ２が同時に使用されることがなくなる。
【００３４】
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３５】
図４に示す実施形態では、モータ本体２ａを回転支点２ａａを中心に回転させて、基本状態と位置調整状態との切り替えを行っていたが、この例に限定されるものではない。
例えば、図５に示すように、モータ２をこの軸方向に沿って移動させて、基本状態と位置調整状態との切り替えを行っても良い。この場合、各フランジ２２、２９のアキシアル平面ではなく外周面にそれぞれギヤ２３，２９ａが形成されている。またモータ軸には、軸方向に沿って二段のピニオンギヤ２４ａ，２４ｂがそれぞれ付設されている。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、車両の運転時には、電磁石３１，３１を互いに吸引させて基端側のピニオンギヤ２４ａと、入力軸１１側のフランジ２２のギヤ２３とを噛み合わせている。したがって、ステアリングコラムを回転駆動する駆動力をモータ２で補うことができる。
図５（ｂ）に示すように、停車時には、電磁石３１，３１を互いに離間させて先端側のピニオンギヤ２４ｂと、ボールねじ機構側のフランジ２９のギヤ２９ａとを噛み合わせている。したがって、モータ２の駆動力で楽にテレスコピック動作を行える。
【００３７】
モータがステアリングホイールの近くに設けられていれば、リンク機構を省略しても良い。この場合、部品点数を低減して構造を簡単化し、コスト低減をさらに図ることができる。
【００３８】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
１…ステアリングコラム
２…モータ
３…ステアリングホイール
５…テレスコピック機構
６…制御装置
８…コラム回転機構
２６…切替機構
２７…ボールねじ機構
２７ａ…回転ナット
２７ｂ…ボールねじ軸
【図１】
2016124518.tif 000003
【図２】
2016124518.tif 000004
【図３】
2016124518.tif 000005
【図４】
2016124518.tif 000006
【図５】
2016124518.tif 000007
【図６】
2016124518.tif 000008