JP4734883B2

JP4734883B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4734883B2
Application number: JP2004286058A
Authority: JP
Inventors: 暢浩石井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006096232A

Description

本発明は、自動車もしくは産業車両に搭載される電動式パワーステアリング装置に関し、特に、操舵補助用の電動モータと周辺部品との干渉を防ぎ、搭載性の向上を図るための改良に関する。

電動式パワーステアリング装置は、油圧式のものに較べ、走行条件に応じた細かい制御が可能であるという利点から、自動車に広く用いられている。しかし、近年、自動車の多機能化にともなって、エンジンルーム内に配される部品点数が増加傾向にあり、電動式パワーステアリング装置の搭載性の向上が求められていた。

そこで、搭載性の向上を図った電動式パワーステアリング装置として、操舵補助用の電動モータの軸線をラック（転舵ロッド）の軸線とほぼ平行に配置させたものが、特許文献１に開示されている。

図４は、特許文献１に開示されるような従来の電動式パワーステアリング装置のステアリングギヤ部を車両前方から見た正面図であり、図５は、その上面図である。図４および図５において、電動式パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイールに連係されたピニオン軸１０１と、ステアリングギヤ部１０２でピニオン軸１０１に噛合するラック軸１０３とからなり、ステアリングギヤ部１０２でピニオン軸１０１の回転運動をラック軸１０３の直線運動に変換するようになっている。そして、ラック軸１０３は、ラックケーシング１０４内で軸方向に摺動自在に支持され、両端に配されたタイロッド（図示せず）を介して車輪を転舵するようになっている。

また、ピニオン軸１０１には、減速機構１０５を介して、電動モータ１０６のモータ軸１０７の回転が伝達される。すなわち、この電動式パワーステアリング装置１００では、操舵トルクや車速に応じたＥＣＵの電流制御により電動モータ１０６が駆動し、該電動モータ１０６のモータ軸１０７の回転が、減速機構１０５を介してピニオン軸１０１に伝達されることによって、操舵補助力が付与されるようになっている。

この電動式パワーステアリング装置１００では、図４および図５に示すように、モータ軸１０７の軸線ｍとラック軸１０３の軸線ｒとがほぼ平行に配され、これにより、電動モータ１０６がラックケーシング１０４やダストブーツ１０８などに干渉するのを防止するようになっている。

また、図６は、図４に示した電動式パワーステアリング装置１００の電動モータ１０６を、ピニオン軸の軸線ｐとモータ軸の軸線ｍとが直角になるように配した電動式パワーステアリング装置１００´を示す正面図である。図４と図６との比較から明らかなように、電動式パワーステアリング装置１００は、ラックケーシングを基準とする電動モータ１０６の高さｈが、電動式パワーステアリング装置１００´における電動モータ１０６の高さｈ´よりも小さくなっている。すなわち、電動式パワーステアリング装置１００は、車両に搭載した際に必要となる電動モータ１０６の上方のスペースを小さくすることによって、車両上下方向の搭載性の向上を図っている。

同様に、電動機（電動モータ）の回転軸（モータ軸）の軸線とピニオン軸の軸線との交差角に自由度を持たせ、モータ軸をラック軸と平行に近くなる方向に配すことによって、電動モータをコンパクトに搭載するようにしたものが、特許文献２に開示されている。

特開２０００−２１９１４０号公報特公平３−１１９４１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、モータ軸１０７の軸線ｍとラック軸１０３の軸線ｒとがほぼ平行に配された構造になっているため、電動モータ１０６は、減速機構１０５内のウォームホイールの噛み合いピッチ円状において、ラック軸１０３から最も離れた位置に配されることになる。したがって、例えば、図５に示すように、電動モータ１０６と該電動モータ１０６の後方に配されたエンジンルーム内の周辺部品１０９との距離が近くなってしまい、電動モータ１０６が周辺部品１０９に干渉する恐れがあった。そのため、電動式パワーステアリング装置１００を車両に搭載する際に、電動モータ１０６の前後方向に、電動モータ１０６が周辺部品１０９に干渉するのを防止するための大きなスペースが必要であった。すなわち、エンジンルーム内に多数の部品が配されている近年の車両に電動式パワーステアリング装置１００を搭載するには、電動モータ１０６を、車両上下方向だけではなく車両前後方向に対してもコンパクトに搭載する必要があった。

また、特許文献２に開示される電動式パワーステアリング装置も同様に、車両前後方向における電動モータの搭載性については考慮されていなかったため、部品点数が多い近年の車両に搭載する場合には、その配置スペースに制限があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動式パワーステアリング装置を車両に搭載した際に、電動モータが車両上下方向だけではなく車両前後方向に対してもコンパクトになるようになるように配されることによって、エンジンルーム内に配された周辺部品への干渉を防止し、電動式パワーステアリング装置の車両搭載性を向上させることである。

本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに連係するピニオン軸と、該ピニオン軸の回転運動をステアリングギヤ部で長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更するラック軸と、前記ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータ軸を回転駆動する電動モータと、前記モータ軸の回転を減速して前記ピニオン軸に伝達する減速機構とを備え、少なくとも前記ステアリングギヤ部および前記電動モータが車両のエンジンルーム内に配されるとともに、前記電動モータの車両前方側に周辺部品が設けられている電動式パワーステアリング装置において、前記ステアリングギヤ部を前方から見た前方視では、前記モータ軸の軸線と前記ピニオン軸の軸線との交差角が前記ピニオン軸の軸線と前記ラック軸の軸線との交差角と等しくなり、前記ステアリングギヤ部を上方から見た上方視では、少なくともモータ本体の一部がラック軸と重なり、かつ、車両搭載時に必要なスペースが最小となるように、前後方向においてモータ本体の後端と前記減速機構を収容したギヤボックスの後端とがほぼ同じ位置となるように、前記電動モータを配すことにより、達成される。

また、上記目的は、前記ステリングギヤ部を上方から見た上方視においては、前記モータ軸の軸線と前記ラック軸の軸線との交差角が、１０°ないし３０°であることにより、効果的に達成される。

以上のように、本発明に係る電動式パワーステアリング装置によると、ステアリングギヤ部を前方から見た前方視では、モータ軸の軸線とピニオン軸の軸線との交差角がピニオン軸の軸線とラック軸の軸線との交差角と等しく、かつ、ステアリングギヤ部を上方から見た上方視にでは、少なくともモータ本体の一部がラック軸と重なるように電動モータを配すことによって、車両搭載時に必要なスペースを、上下方向だけではなく、前後方向においても最小に抑えることができる。この結果、電動モータの前後方向に配された周辺部品に対しても、電動モータの干渉を防止することができるので、部品点数が多い近年の車両に対する搭載性の向上を図ることができる。

また、ステリングギヤ部を上方から見た上方視において、モータ軸の軸線とラック軸の軸線との交差角を、１０°ないし３０°にすることにより、電動式パワーステアリング装置の操舵補助用モータとして、一般的なサイズの電動モータを搭載した際に、モータ本体をラック軸と重なるように配すことができ、車両前後方向における電動式パワーステアリングの設計自由度の向上を図ることができる。

以下、図面を参照にしながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１を示す概略構成図である。同図において、電動式パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト２に連係されたピニオン軸３と、該ピニオン軸３の回転運動をステアリングギヤ部４で長手方向（軸方向）の直線運動に変換するラック軸５とからなり、ステアリングシャフト２に連係されたステアリングホイール６から操舵力が付与されると、ラック軸５が軸方向に直線運動し、該直線運動がタイロッド７，７から車輪８，８に伝達され、転舵角が変更されるようになっている。

また、この電動式パワーステアリング装置１は、電動モータ１０のモータ軸１１の回転を、減速機構９を介してピニオン軸３に伝達することによって、操舵補助を行うようになっている。この電動モータ１０は、ステアリングシャフト２に生じる操舵トルクを検出するトルクセンサ１２や車輪８に備えられた車速センサ１３などの各種センサからの信号に応じて、ＥＣＵ１４がモータ供給電流を制御することによって、その駆動を制御されている。

図２は、電動式パワーステアリング装置１のステアリングギヤ部４を車両前方から見た正面図であり、図３は、その上面図である。図２および図３において、ラック軸５は、ラックケーシング１５内で軸方向（図２および図３の左右方向）に摺動自在に支持されており、ステアリングギヤ部４でピニオン軸３の回転運動が軸方向の直線運動に変更されて、軸方向に摺動するようになっている。また、減速機構９内では、モータ軸１１の端部に設けられたウォーム１６が、ピニオン軸３と同軸に設けられたウォームホイール１７と噛合しており、モータ軸１１の回転を減速してピニオン軸３に伝達するようになっている。

本実施形態に係る電動式パワーステアリング１では、図２に示すように、電動モータ１０は、モータ軸１１の軸線ｍとピニオン軸３の軸線ｐとの交差角Ｘが、ラック軸５の軸線ｒとピニオン軸３の軸線ｐとの交差角Ｙとほぼ等しくなるように配されている。これにより、ラックケーシング１５を基準とする電動モータ１０の高さｈを最小に抑えることができるので、電動モータ１０がラックケーシング１５やダストブース１８、あるいは電動モータ１０の上下方向に配されたエンジンルーム内の部品に干渉するのを防止することができ、搭載性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図３に示すように、電動モータ１０が、図５に示された電動モータ１０６の位置からウォームホイール１７のピッチ円に沿って回転移動され、モータ本体１９がラック軸５およびラックケーシング１５と重なるように配されている。これにより、車両搭載時に必要なスペースを、上下方向（図２上下方向）だけではなく、前後方向（図３上下方向）においても最小に抑えることができる。この結果、例えば、図５の電動式パワーステアリング装置１００では、電動モータ１０６がエンジンルーム内に設置された周辺部品１０９に干渉する恐れがあったため、車両前後方向における搭載性に制限があったが、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１では、図３に示すように、図５の周辺部品１０９と同位置に設置されたエンジンルーム内の周辺部品２０と電動モータ１０との距離が離れているので、電動モータ１０が周辺部品２０に干渉するのを防止することができる。したがって、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１では、車両上下方向における搭載性だけではなく、車両前後方向における搭載性の向上も図ることができる。

また、電動モータ１０が、操舵補助用モータとして一般的に採用されるサイズ（例えば、図３に示すように、モータ直径Ｄが８０ｍｍ、モータ長さＬが１１０ｍｍ）であるとすると、図３におけるモータ軸１１の軸線ｍとラック軸５の軸線ｒとの交差角Ｚは、１０°ないし３０°であることが望ましい。これにより、車両に搭載する際に必要となる電動モータ１０の前後方向におけるスペースを、最小に抑えることができ、電動式パワーステアリングの設計自由度の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、電動モータ１０がラック軸５の上方に配されているが、これに限定されず、例えば、電動モータ１０がラック軸５の下方に配される場合にも、同様の効果を有する。また、電動モータ１０の搭載位置を、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１に対して、ピニオン軸３の左右およびラック軸５の上下で入れ替えても、同様の効果を有する。

以上、本発明を具体的に説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の概略構成図である。上記電動式パワーステアリング装置のステアリングギヤ部を車両前方から見た正面図である。上記電動式パワーステアリング装置のステアリングギヤ部を車両上方から見た上面図である。従来の電動式パワーステアリング装置のステアリングギヤ部を車両前方から見た正面図である。従来の電動式パワーステアリング装置のステアリングギヤ部を車両上方から見た上面図である。図４に示した従来の電動式パワーステアリング装置において、ピニオン軸の軸線とモータ軸の軸線とが直角になるように電動モータを配した状態を示す正面図である。

符号の説明

１電動式パワーステアリング装置
２ステアリングシャフト
３ピニオン軸
４ステアリングギヤ部
５ラック軸
９減速機構
１０電動モータ
１１モータ軸
１９モータ本体
ｍモータ軸の軸線
ｐピニオン軸の軸線
ｒラック軸の軸線
Ｘモータ軸の軸線とピニオン軸の軸線との交差角
Ｙラック軸の軸線とピニオン軸の軸線との交差角
Ｚモータ軸の軸線とラック軸の軸線との交差角

Claims

ステアリングシャフトに連係するピニオン軸と、該ピニオン軸の回転運動をステアリングギヤ部で長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更するラック軸と、前記ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータ軸を回転駆動する電動モータと、前記モータ軸の回転を減速して前記ピニオン軸に伝達する減速機構とを備え、
少なくとも前記ステアリングギヤ部および前記電動モータが車両のエンジンルーム内に配されるとともに、前記電動モータの車両前方側に周辺部品が設けられている電動式パワーステアリング装置であって、
前記電動モータは、前記ステアリングギヤ部を前方から見た前方視においては、前記モータ軸の軸線と前記ピニオン軸の軸線との交差角が、前記ピニオン軸の軸線と前記ラック軸の軸線との交差角と等しくなり、前記ステアリングギヤ部を上方から見た上方視においては、少なくともモータ本体の一部が、ラック軸と重なり、かつ、車両搭載時に必要なスペースが最小となるように、前後方向において、モータ本体の後端と、前記減速機構を収容したギヤボックスの後端とが、ほぼ同じ位置となるように配されたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
前記ステリングギヤ部を上方から見た上方視においては、前記モータ軸の軸線と前記ラック軸の軸線との交差角は、１０°ないし３０°である請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。