(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵により回転する入力シャフトと、
その入力シャフトに増速機構を介して連結される中間シャフトと、
その中間シャフトに連結されるピニオンと、
そのピニオンに噛み合うラックと、
操舵補助力発生用のモータと、
そのモータの出力軸回転速度を減速する減速機構とを備え、
そのモータの出力軸回転は、その減速機構から前記増速機構を介して前記中間シャフトに伝達され、
その中間シャフトの回転が前記ピニオンに伝達されてラックが移動することにより車両の舵角が変化するラックピニオン式電動パワーステアリング装置であって、
その増速機構は、その入力シャフトに弾性的に相対回転可能に連結される連結シャフトを有し、
その入力シャフトと連結シャフトは同軸心とされ、
その連結シャフトに前記モータの出力軸回転が前記減速機構を介して伝達され、
その入力シャフトと連結シャフトの相対回転に応じて操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられ、
前記中間シャフトは、その連結シャフトと同軸心に配置される第１シャフト部と、この第１シャフト部に自在継手を介して連結される第２シャフト部とを有し、その第２シャフト部は自在継手を介して前記ピニオンに連結され、
そのトルクセンサによる検出トルクに応じて前記モータの発生操舵補助力が制御され、
前記減速機構は、その連結シャフトと同軸心に設けられる第１ギヤと、この第１ギヤに噛み合わされる第２ギヤとを有し、その第２ギヤが前記モータにより駆動され、
前記増速機構は、その第１ギヤの径方向内方に配置されることを特徴とするラックピニオン式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、モータにより操舵補助力を付与するラックピニオン式電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵により回転する入力シャフトと、その入力シャフトに中間シャフトを介して連結されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、操舵補助力発生用のモータと、そのモータの出力軸回転速度を減速する減速機構とを備え、操舵による入力シャフトの回転が中間シャフトを介してピニオンに伝達され、ラックが移動することにより車両の舵角が変化する電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
その操舵補助力発生用モータの出力軸の回転は中間シャフトに伝達されるため、大きな操舵補助力を得るためにモータの出力を大きくすると、ピニオンの強度が低下する。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決することのできるラックピニオン式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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のラックピニオン式電動パワーステアリング装置においては、操舵により回転する入力シャフトと、その入力シャフトに増速機構を介して連結される中間シャフトと、その中間シャフトに連結されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックと、操舵補助力発生用のモータと、そのモータの出力軸回転速度を減速する減速機構とを備え、そのモータの出力軸回転は、その減速機構から前記増速機構を介して前記中間シャフトに伝達され、その中間シャフトの回転が前記ピニオンに伝達されてラックが移動することにより車両の舵角が変化する。
本発明の構成によれば、入力シャフトの回転速度は増速機構により増速されることから、そのような増速機構が存在しない場合に比べて、一定の操舵量で一定の舵角変化を得る上で必要なピニオンの歯数を少なくできる。これにより、ピニオンの強度が向上するように設計できるので、モータの出力を大きくして十分な操舵補助力を得ることが可能になる。また、モータの出力軸を増速機構の入力側に接続することで、中間シャフトに加わるトルクを軽減させることができる。
【０００６】
本発明のラックピニオン式電動パワーステアリング装置においては、その増速機構は、その入力シャフトに弾性的に相対回転可能に連結される連結シャフトを有し、その入力シャフトと連結シャフトは同軸心とされ、その連結シャフトに前記モータの出力軸回転が前記減速機構を介して伝達され、その入力シャフトと連結シャフトの相対回転に応じて操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられ、前記中間シャフトは、その連結シャフトと同軸心に配置される第１シャフト部と、この第１シャフト部に自在継手を介して連結される第２シャフト部とを有し、その第２シャフト部は自在継手を介して前記ピニオンに連結され、そのトルクセンサによる検出トルクに応じて前記モータの発生操舵補助力が制御される。
これにより、入力シャフトと連結シャフトと中間シャフトの第１シャフト部とを同軸心に配置できるので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【０００７】
本発明のラックピニオン式電動パワーステアリング装置においては、前記減速機構は、その連結シャフトと同軸心に設けられる第１ギヤと、この第１ギヤに噛み合わされる第２ギヤとを有し、その第２ギヤが前記モータにより駆動され、前記増速機構は、その第１ギヤの径方向内方に配置される。
これにより、増速機構を第１ギヤの径方向内方領域に配置することで、装置をよりコンパクトにできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１〜図３に示すラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２による操舵により回転する入力シャフト３と、この入力シャフト３に増速機構４を介して連結される中間シャフト５と、その中間シャフト５に連結されるピニオン６と、そのピニオン６に噛み合うラック７と、操舵補助力発生用の電動モータ８とを備える。そのラック７にタイロッドやナックルアーム等を介して車輪が連結される。これにより、操舵による入力シャフト３の回転が中間シャフト５に伝達され、その中間シャフト５の回転がピニオン６に伝達されてラック７が移動することにより車両の舵角が変化する。
【０００９】
その増速機構４は、その入力シャフト３に弾性的に相対回転可能に連結される連結シャフト１１を有する。その入力シャフト３と連結シャフト１１とは同軸心に配置される。その入力シャフト３は、その連結シャフト１１の一端に形成された凹部の内周により、ブッシュ２５を介して相対回転可能に支持される。その入力シャフト３と連結シャフト１１に弾性部材としてトーションバー２３が挿入されている。そのトーションバー２３の一端は入力シャフト３にピン２２により連結され、他端はセレーション２４により連結シャフト１１に連結されている。これにより、その入力シャフト３と連結シャフト１１は操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能とされている。
【００１０】
その入力シャフト３と連結シャフト１１の相対回転に応じて操舵トルクを検出するトルクセンサ２０が設けられている。そのトルクセンサ２０は、車体に取り付けられるハウジング２１と、そのハウジング２１により保持される第１、第２検出コイル３３、３４と、その入力シャフト３の外周に固定される磁性材製の第１検出リング３６と、その連結シャフト１１の外周に固定される磁性材製の第２検出リング３７とを有する。そのハウジング２１により入力シャフト３はベアリング２６、２７を介して支持される。その第１検出リング３６の一端面と第２検出リング３７の一端面とは互いに対向するように配置され、各検出リング３６、３７の対向端面に、それぞれ歯３６ａ、３７ａが周方向に沿って複数設けられている。その第１検出リング３６の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部３６ｂとされている。その第１検出コイル３３は第１検出リング３６と第２検出リング３７の対向間を覆うように配置される。その第２検出コイル３４は第１検出リング３６を覆うように配置される。各検出コイル３３、３４は、ハウジング２１に取り付けられるプリント基板４１に配線によって接続される。
そのプリント基板４１に、図４に示す信号処理回路が形成されている。すなわち、第１検出コイル３３は抵抗４５を介して発振器４６に接続され、第２検出コイル３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各検出コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。これにより、操舵トルクに応じてトーションバー２３が捩れ、第１検出リング３６と第２検出リング３７とが相対回転すると、各検出リング３６、３７の歯３６ａ、３７ａの対向面積が変化する。その面積変化により、その歯３６ａ、３７ａの対向間における第１検出コイル３３の発生磁束に対する磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗変化に応じて第１検出コイル３３の出力が変化し、その出力に対応した伝達トルクが検出される。また、第２検出コイル３４は第１検出リング３６の小径部３６ｂに対向する。その小径部３６ｂの外径は、操舵抵抗の作用していない状態で、第２検出コイル３４の発生磁束に対する磁気抵抗と第１検出コイル３３の発生磁束に対する磁気抵抗とが等しくなるように設定されている。これにより、温度変動による第１検出コイル３３の出力変動は、温度変動による第２検出コイル３４の出力変動に等しくなるので差動増幅回路４８により打ち消され、伝達トルクの検出値の温度による変動が補償される。
【００１１】
その中間シャフト５は、その連結シャフト１１と同軸心に配置される第１シャフト部５ａと、この第１シャフト部５ａに自在継手１２を介して連結される第２シャフト部５ｂとを有する。その第１シャフト部５ａは、その連結シャフト１１の他端に形成された凹部の内周によりベアリング１３、１４を介して回転可能に支持される。その第２シャフト部５ｂは自在継手１５を介してピニオン６に連結される。
【００１２】
その増速機構４は、本実施形態ではトラクションドライブ機構により構成される。すなわち、その連結シャフト１１の内周と中間シャフト５の第１シャフト部５ａの外周との間に複数の遊星ローラ１６が配置される。各遊星ローラ１６は連結シャフト１１により回転可能に支持される。これにより、連結シャフト１１の回転により遊星ローラ１６が中間シャフト５の第１シャフト部５ａの回りを公転し、遊星ローラ１６と連結シャフト１１と第１シャフト部５ａとの間の摩擦により遊星ローラ１６と中間シャフト５とが回転するので、連結シャフト１１の回転が増速されて中間シャフト５に伝達される。
【００１３】
上記操舵補助力の発生用モータ８の出力軸回転は、そのモータ８の出力軸回転速度を減速する減速機構９から増速機構４を介して中間シャフト５に伝達される。すなわち、その減速機構９は、その連結シャフト１１に同軸心に設けられるウォームホイール（第１ギヤ）９ａと、このウォームホイール９ａに噛み合わされるウォーム（第２ギヤ）９ｂとを有する。そのウォームホイール９ａは連結シャフト１１の外周に例えば圧入されることで固定され、このウォームホイール９ａの径方向内方に増速機構４が配置される。そのウォーム９ｂはハウジング２１によりベアリング２８、２９を介して支持され、モータ８の出力軸８ａにカップリング３０を介して連結される。これにより、そのウォーム９ｂがモータ８により回転駆動され、そのモータ８の出力軸回転は減速機構９を介して連結シャフト１１に伝達され、そのモータ８が発生する操舵補助力は中間シャフト５を介してラック７に伝達される。
【００１４】
そのモータ８の発生操舵補助力は、上記トルクセンサ２０による検出トルクに応じて制御される。すなわち、上記差動増幅回路４８から出力される操舵トルクに対応した信号が図外制御装置に送られ、その制御装置によりモータ８が制御される。
【００１５】
上記構成によれば、入力シャフト３の回転速度は増速機構４により増速されることから、そのような増速機構４が存在しない場合に比べて、一定の操舵量で一定の舵角変化を得る上で必要なピニオン６の歯数を少なくできる。これにより、ピニオン６の強度が向上するように設計できるので、モータ８の出力を大きくして十分な操舵補助力を得ることが可能になる。また、モータ８の出力軸を増速機構４の入力側に接続することで、中間シャフト５に加わるトルクを軽減させることができる。また、入力シャフト３と連結シャフト１１と中間シャフト５の第１シャフト部５ａとを同軸心に配置できるので、装置１のコンパクト化を図ることができる。さらに、増速機構４を減速機構９のウォームホイール９ａの径方向内方領域に配置することで、装置１をよりコンパクトにできる。
【００１６】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、増速機構４は入力シャフト３の回転速度を増速して中間シャフト５に伝達できるものであればよく、トラクションドライブ機構に代えて遊星ギヤ機構等を採用してもよい。また、減速機構９としてウォームとウォームホイールに代えて、例えばベベルギアやハイポイドギア等の他のギアを採用してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵補助力発生用モータの高出力化をコンパクトな構造で図ることができるラックピニオン式電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の要部の断面図
【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の部分構成説明図
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置のトルクセンサの回路構成の説明図
【符号の説明】
１  ラックピニオン式電動パワーステアリング装置
３  入力シャフト
４  増速機構
５  中間シャフト
５ａ  第１シャフト部
５ｂ  第２シャフト部
６  ピニオン
７  ラック
８  モータ
９ａ  ウォームホイール（第１ギヤ）
９ｂ  ウォーム（第２ギヤ）
１１  連結シャフト
１２、１５  自在継手
２０  トルクセンサ
【図１】
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【図２】
0003850180.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003850180.tif 000005