JP2009012555A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の保護を図りつつも、コストや重量増を回避できる電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】モータ１０９に連結された減速ギヤ（１０８、１０７）を内蔵するギヤボックスハウジング１０１を、２つのユニバーサルジョイント２０，２２の間に配置することにより、運転者の膝回りの空間を広く確保できるため，ドライビングポジションの自由度が高まると共に、コラプスストロークも長く確保でき、運転者の保護を図れる。又、余った空間を利用して、収納部やエアコンの排気口などを設けることも出来、乗員の快適性を向上することができる。一方、ラックアシストタイプやピニオンアシストタイプと異なり、ギヤボックスハウジング１０１をダッシュパネルＤＰの内側即ち車室内に設けることで、簡略化した防塵・防水対策を施せば足り、コストや重量軽減を図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用等の転舵装置を構成するステアリング系に用いられる電動式パワーステアリング装置に関する。

一般的な車両のステアリング系において、ステアリングホイールと操舵装置とを最適な位置に配置すると、その間に存在する種々の部品と干渉する場合が多くなり、従って両者をストレートなステアリングシャフトで連結することは通常は困難である。そこで、ステアリング系にユニバーサルジョイントを２つ設けることで、ステアリング系のレイアウトの自由度を向上させている。

一方、近年においては、省エネ等の観点から油圧式パワーステアリング装置から電動式パワーステアリング装置を採用する車両が増えているが、電動式パワーステアリング装置を大きく分けると、特許文献１に示すように、モータ及び減速ギヤがコラム部にあるコラムアシストタイプと，特許文献２に示すように、モータ及び減速ギヤがピニオンギヤ部にあるピニオンアシストタイプと，特許文献３に示すように、モータ及び減速ギヤがラックギヤ部にあるラックアシストタイプとに分類される。
特開２００７−１１２２４０号公報 特開２００２−２３４４４９号公報 特開２００１−３０１６２９号公報

ここで、コラムアシストタイプの場合，モータ及び減速ギヤを有したギヤボックスハウジングがコラム部にあるために，車両レイアウトによってはモータが運転者の膝と干渉したり，二次衝突時に運転者を保護するためのコラプスストロークが十分に確保できない恐れがある。これに対し、ラックアシストタイプやピニオンアシストタイプの場合，モータ，減速ギヤ，トルクセンサ等が車室外配置となるために，車室内に配置する場合に比べ有効な防塵・防水対策が必要となり，コストや重量が増加する傾向がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、運転者の保護を図りつつも、コストや重量増を回避できる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、ユニバーサルジョイントを少なくとも２つ有するステアリング系を備えた車両に用いる電動式パワーステアリング装置において、
モータに連結された減速ギヤを内蔵するギヤボックスハウジングを、前記２つのユニバーサルジョイントの間に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、モータに連結された減速ギヤを内蔵するギヤボックスハウジングを、前記２つのユニバーサルジョイントの間に配置することにより、運転者の膝回りの空間を広く確保できるため，ドライビングポジションの自由度が高まると共に、コラプスストロークも長く確保でき、運転者の保護を図れる。又、余った空間を利用して、収納部やエアコンの排気口などを設けることも出来、乗員の快適性を向上することができる。一方、ラックアシストタイプやピニオンアシストタイプと異なり、ギヤボックスハウジングを車室内に設けることで、簡略化した防塵・防水対策を施せば足り、コストや重量軽減を図れる。

前記ギヤボックスハウジングを、前記車両の車室内と車室外を区切るダッシュパネルに取り付けるようになっていると好ましい。本発明の電動式パワーステアリング装置を、従来から車両部品として存在するダッシュパネルに対し搭載することにより，専用の部品等を必要とせず，従来の車両構成部品で実施することが可能である。

前記ギヤボックスハウジングに、ＥＣＵとモータとが一体的に組み付けられていると好ましい。

前記２つのユニバーサルジョイントのうち、アッパ側のユニバーサルジョイントをチルト回転中心とすると好ましい。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング系のレイアウト図である。図１において、車体ＶＢに対して、アッパブラケット１４と軸受（不図示）とからなる軸受ユニットＢＵにより、ステアリングホイール（不図示）を上端に取り付けたアッパシャフト１６が回転自在に支持されている。アッパブラケット１４は、二次衝突時などに軸線方向に大きな荷重を受けたとき容易に変形し、いわゆるコラプシブル構造となっている。

アッパシャフト１６の下端は、ロワシャフト１８の上端にスプライン結合しており、これにより一体的に回転するが軸線方向に相対的に変位可能となっている。ロワシャフト１８は、ユニバーサルジョイント２０を介して、車両のダッシュパネルＤＰに取り付けられた電動式パワーステアリング装置１００の入力軸１０２に連結されている。

一方、電動式パワーステアリング装置１００の出力軸１０３は、ダッシュパネルＤＰの開口ＡＰを貫通し、ユニバーサルジョイント２２を介してピニオンシャフト２４の上端に連結されている。ピニオンシャフト２４に形成されたピニオンは、不図示のラック軸のラック歯に噛合している。ラック軸の両端は、それぞれタイロッドを介して、不図示の車輪を操舵する操舵機構に連結されている。

図２は、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。ＥＣＵ（図１）とモータ１０９を一体的に組み込んでなるギヤボックスハウジング１０１は、本体１０１ｂと蓋部材１０１ａとからなるアルミ又はアルミ合金、マグネシウム又はマグネシウム合金から形成されており、ダッシュパネルＤＰにボルト止めされている。ギヤボックスハウジング１０１内に、入力軸１０２および出力軸１０３が配置されている。入力軸１０２は、不図示の軸受によりギヤボックスハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。中空の出力軸１０３は、軸受１０４，１１０によりギヤボックスハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。図２で右端を入力軸１０２に圧入し、左端を出力軸１０３にピン結合させることで連結したトーションバー１０５が、出力軸１０３内を延在している。

出力軸１０３の図２で右端近傍外周に対向する位置に、受けたトルクに比例してトーションバー１０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置すなわちトルクセンサ１０６が設けられている。このトルクセンサ１０６は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、トーションバー１０５のねじれに基づく入力軸１０２と出力軸１０３との相対角度変位を、所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化としてコイルにより検出し、電気信号として、ギヤボックスハウジング１０１に組み付けられたＥＣＵ（図１参照）へ出力するものである。

出力軸１０３の中央部において軸受１０４，１１０の間には、ウォームホイール１０７が配置されている。ウォームホイール１０７は、圧入などにより出力軸１０３に一体的に回転するように取り付けられた芯金１０７ａと、その外周にインサート成形されてなる樹脂の歯部１０７ｂとからなる。ウォームホイール１０７の歯部１０７ｂは、ギヤボックスハウジング１０１に取り付けられたモータ１０９の回転軸に一体的に形成されたウォーム１０８と噛合している。ウォームホイール１０７とウォーム１０８とで減速ギヤを構成する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。車両が直進状態にあり、不図示のステアリングホイールから入力軸１０２に操舵力が入力されていないとすると、トルクセンサ１０６は出力信号を発生せず、従ってモータ１０９は補助操舵力を発生しない。

これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール（不図示）を操作すると、アッパシャフト１６，ロワシャフト１８，ユニバーサルジョイント２０を介して回転力が入力軸１０２に伝達されるので、かかる回転力に応じてトーションバー１０５がねじれ、入力軸１０２と出力軸１０３との間で相対回動が発生する。トルクセンサ１０６は、この相対回動の方向および量に応じてトルク信号を出力する。このトルク信号と、不図示のセンサからの車速信号とから予め設定された制御マップ等に基づいて、ＥＣＵは、所定の三相モータ電流をモータ１０９に供給するので、モータ１０９は所望の補助操舵力を発生する。かかるモータ１０９の発生したトルクは、減速ギヤ（１０８、１０７）により減速されて出力軸１０３に伝達され、ユニバーサルジョイント２２を介してピニオンシャフト２４に伝達され、これに噛合するラック軸の移動を支援する。それによりタイロッドを介して操舵機構が動作し、不図示の車輪を操舵できるようになっている。

二次衝突時には、不図示のステアリングホイールに運転者の体が衝突することで、板材をプレスして成形されたアッパブラケット１４が容易に変形することにより、アッパシャフト１６がロアシャフト１８に向かって入れ子式に変位することが許容されるので、不図示のエネルギ吸収機構を利用して、衝撃エネルギを吸収することができる。

本実施の形態によれば、モータ１０９に連結された減速ギヤ（１０８、１０７）を内蔵するギヤボックスハウジング１０１を、２つのユニバーサルジョイント２０，２２の間に配置することにより、運転者の膝回りの空間を広く確保できるため，ドライビングポジションの自由度が高まると共に、コラプスストロークも長く確保でき、運転者の保護を図れる。又、余った空間を利用して、収納部やエアコンの排気口などを設けることも出来、乗員の快適性を向上することができる。一方、ラックアシストタイプやピニオンアシストタイプと異なり、ギヤボックスハウジング１０１をダッシュパネルＤＰの内側即ち車室内に設けることで、簡略化した防塵・防水対策を施せば足り、コストや重量軽減を図れる。

図３は、本実施の変形例にかかるステアリング系の斜視図である。アッパブラケット（不図示）を工夫することで、アッパシャフト１６をチルト可能な構成とできる。この場合、アッパシャフト１６とロワシャフト１８とは、図３に示すように、アッパ側のユニバーサルジョイント２０を中心として揺動させることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

本実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング系のレイアウト図である。 本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。 本実施の変形例にかかるステアリング系の斜視図である。

符号の説明

１４ アッパブラケット
１６ アッパシャフト
１８ ロアシャフト
２０ ユニバーサルジョイント
２２ ユニバーサルジョイント
２４ ピニオンシャフト
１００ 電動式パワーステアリング装置
１０１ ギヤボックスハウジング
１０１ａ 蓋部材
１０１ｂ 本体
１０２ 入力軸
１０３ 出力軸
１０４，１１０ 軸受
１０５ トーションバー
１０６ トルクセンサ
１０７ ウォームホイール
１０７ａ 芯金
１０７ｂ 歯部
１０８ ウォーム
１０９ モータ
ＢＵ 軸受ユニット
ＤＰ ダッシュパネル
ＶＢ 車体

Claims (4)

1. ユニバーサルジョイントを少なくとも２つ有するステアリング系を備えた車両に用いる電動式パワーステアリング装置において、
   モータに連結された減速ギヤを内蔵するギヤボックスハウジングを、前記２つのユニバーサルジョイントの間に配置したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記ギヤボックスハウジングを、前記車両の車室内と車室外を区切るダッシュパネルに取り付けるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記ギヤボックスハウジングに、ＥＣＵとモータとが一体的に組み付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 前記２つのユニバーサルジョイントのうち、アッパ側のユニバーサルジョイントをチルト回転中心としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。

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