JP2003252217A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置に使用されて
いる一般的なモータよりも大形のモータを用いることな
く操舵中立位置近傍部での操舵フィーリングを良好にで
き、さらに最大操舵角近傍部での操舵補助を確実に行わ
せることができるようにする。 【解決手段】 操舵輪２の操舵に応じて回転する第１ピ
ニオン３と、操舵補助用のモータ８によって回転する第
２ピニオン７と、第１ピニオン３に噛合する第１ラック
歯４及び第２ピニオン７に噛合する第２ラック歯６を有
する舵取軸５とを備え、第２ラック歯６はピッチを長手
方向中央部よりも両端部が小さくなるようなバリアブル
レシオにしてある構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は操舵補助力の発生源
としてモータを用いてなる電動式パワーステアリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置は、操舵
輪（操舵手段）の操舵に応じて回転するピニオンと、該
ピニオンに噛合するラック歯を有し車体の左右方向へ移
動可能な舵取軸と、前記操舵輪の操舵を補助するモータ
とを備えている。

【０００３】この電動式パワーステアリング装置とし
て、前記ピニオンに至る操舵力伝動系に前記モータの回
転力を伝える形式（例えば特開平９−５８４９０号公
報）と、前記ピニオンに至る操舵力伝動系と離間した位
置で前記舵取軸に前記モータの回転力を直接伝える形式
（例えば特開平９−２２９５号公報、特開平８−２８２
５０８号公報）とが知られている。

【０００４】尚、ここで、前記ピニオン及びラック歯に
よるストロークレシオ（減速比）と、前記ラック歯のピ
ッチとの関係を説明の便宜上以下のように定義する。 ストロークレシオ（減速比）： ピニオン１回転当たり
のラック歯（舵取軸）の移動量 ストロークレシオ小（減速比大）： 操舵輪の操舵量に
対して舵取軸の移動量が小さくなるようにラック歯の圧
力角を小さくしてピッチを小さくすること。 ストロークレシオ大（減速比小）： 操舵輪の操舵量に
対して舵取軸の移動量が大きくなるようにラック歯の圧
力角を大きくしてピッチを大きくすること。 ところで、前者の特開平９−５８４９０号公報では、前
記ラック歯のピッチを長手方向中央部よりも両端部が大
きくなる（操舵輪の操舵量に対して舵取軸の移動量が大
きくなることを意味する。）ようなバリアブルレシオに
することにより、高速走行時に操舵輪が多少振れても車
輪のふらつきをなくし、さらに操舵輪の操舵中立位置に
対して左右への最大操舵角近傍部でのピニオン及びラッ
ク歯によるストロークレシオを大（減速比小）とし、据
切り操作する場合、舵取軸をクイックに転舵させること
ができるように構成されている。

【０００５】また、後者の特開平９−２２９５号公報で
は、操舵輪から舵取軸に至る操舵力伝動系でピニオンに
噛合するラック歯と、前記モータの回転によって回転さ
れる伝動回転体に噛合する第２ラック歯とが軸長方向に
離間して舵取軸に設けられており、前記ピニオンが噛合
するラック歯のピッチを長手方向中央部よりも両端部が
大きくなるようなバリアブルレシオとし、さらに操舵輪
の操舵中立位置に対して左右への最大操舵角を片側１回
転以内となるように前記ラック歯のピッチを設定するこ
とにより、操舵輪の取り回し性を改善するとともに、モ
ータによる操舵補助が行われない操舵中立位置近傍部で
のピニオン及びラック歯によるストロークレシオを小
（減速比大）とし、高速走行時に操舵輪が多少振れても
車輪のふらつきをなくし、さらに操舵輪の操舵中立位置
に対する左右への最大操舵角近傍部でのピニオン及びラ
ック歯によるストロークレシオを大（減速比小）とし、
低速走行時の負荷を軽減することができるように構成さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電動
式パワーステアリング装置において、最大操舵角近傍部
での操舵補助を確実に行わせるには電動式パワーステア
リング装置に使用されている一般的なモータよりも大形
のモータを用いることにより達成することができるが、
この場合は電動式パワーステアリング装置の重量、必要
スペースが増大し、さらにコスト高になると言う問題が
ある。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵中立位置近傍部での操舵フィーリングを良
好にでき、さらに電動式パワーステアリング装置に使用
されている一般的なモータよりも大形のモータを用いる
ことなく最大操舵角近傍部での操舵補助を確実に行わせ
ることが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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電動式パ
ワーステアリング装置は、操舵手段の操舵に応じて回転
する第１ピニオンと、操舵補助用のモータによって回転
する第２ピニオンと、前記第１ピニオンに噛合する第１
ラック歯及び前記第２ピニオンに噛合する第２ラック歯
を有する舵取軸とを備え、前記操舵手段の操舵及び／又
は前記モータの回転によって前記舵取軸を車体の左右方
向へ移動させるようにした電動式パワーステアリング装
置において、前記第２ラック歯はピッチを長手方向中央
部よりも両端部が小さくなるようなバリアブルレシオに
してあることを特徴とする。

【０００９】第１発明にあっては、操舵手段の操舵に応
じて第１ピニオンが回転し、該第１ピニオンに噛合する
第１ラック歯を介して舵取軸が車体の左右方向へ移動す
ることになり、さらに操舵手段に加わるトルクに応じて
モータが駆動され、第２ピニオンが回転し、該第２ピニ
オンに噛合する第２ラック歯を介して前記舵取軸に操舵
補助力が加えられる。この操舵中立位置近傍部では第２
ピニオン及び第２ラック歯によるストロークレシオが大
きいため、操舵手段の操舵に応じてモータの出力軸が回
転するときの慣性を小さくすることができ、比較的小さ
い操舵力によってモータの出力軸を回転させることがで
きる。

【００１０】さらに、最大操舵角近傍部では第２ピニオ
ン及び第２ラック歯によるストロークレシオが小さく、
モータによる操舵補助力の増加が大きいため、電動式パ
ワーステアリング装置に使用されている一般的なモータ
よりも大形のモータを用いることなく最大操舵角近傍部
での操舵補助を確実に行わせることができる。

【００１１】第２発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記第１ラック歯はピッチを長手方向中央部よ
りも両端部が大きくなるようなバリアブルレシオにして
あることを特徴とする。

【００１２】第２発明にあっては、操舵手段の操舵に応
じて第１ピニオンが回転し、該第１ピニオンに噛合する
第１ラック歯を介して舵取軸が車体の左右方向へ移動す
ることになり、さらに操舵手段に加わるトルクに応じて
モータが駆動され、第２ピニオンが回転し、該第２ピニ
オンに噛合する第２ラック歯を介して前記舵取軸に操舵
補助力が加えられる。そして、操舵中立位置近傍部では
第１ピニオン及び第１ラック歯によるストロークレシオ
が小さく、操舵量に対する舵取軸の移動量が少ないた
め、高速走行時における車輪のふらつきをなくすること
ができ、操舵フィーリングを良好にできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態１ 図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実
施の形態１の構成を示す模式図である。電動式パワース
テアリング装置は、一端部が操舵軸１を介して操舵手段
として機能する操舵輪２に繋がる第１ピニオン３と、該
第１ピニオン３に噛合する第１ラック歯４をその一面に
有し、第１ピニオン３に連動して車体の左右方向へ移動
する舵取軸５と、該舵取軸５の一面に前記第１ラック歯
４に続いて舵取軸５の軸長方向に設けられた第２ラック
歯６と、該第２ラック歯６に噛合する第２ピニオン７
と、該第２ピニオン７に繋がる出力軸８ａを有する操舵
補助用のモータ８と、前記操舵輪２の操舵によって前記
操舵軸１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ９
と、該トルクセンサ９が検出したトルクに基づいて前記
モータ８を駆動する制御部１０とを備えている。また、
前記モータ８は前記第１ピニオン３に対して舵取軸５の
軸長方向に離間した位置に配置されている。

【００１４】舵取軸５の一面に１列に設けられた前記第
１ラック歯４と第２ラック歯６とはそのピッチを夫々異
ならせてある。第２ラック歯６はピッチを長手方向中央
部よりも両端部が小さくなり、両端部よりも中央部が大
きくなるように正バリアブルレシオにしてある。換言す
れば、表１で示すように操舵中立位置近傍部でのストロ
ークレシオ（減速比）を５０mm／rev （減速比小）と
し、最大操舵角近傍部でのストロークレシオを３０mm／
rev と（減速比大）としてある。また、第１ラック歯４
は、ピッチを長手方向両端部よりも中央部が小さくな
り、両端部が中央部よりも大きくなる逆バリアブルレシ
オにしてある。換言すれば、表１で示すように操舵中立
位置近傍部でのストロークレシオを３０mm／rev （減速
比大）とし、最大操舵角近傍部でのストロークレシオを
５０mm／rev と（減速比小）としてある。

【００１５】

【表１】

【００１６】第１ピニオン３及び第２ピニオン７は車体
に取付けられるハウジング（図示せず）に回転可能に支
持されており、舵取軸５は前記ハウジングに軸長方向へ
の移動を可能に支持されている。

【００１７】以上のように構成された電動式パワーステ
アリング装置は、操舵輪２の操舵に応じて第１ピニオン
３が回転し、該第１ピニオン３に噛合する第１ラック歯
４を介して舵取軸５が車体の左右方向へ移動する。ま
た、操舵輪２の操舵に伴って操舵軸１に加わる操舵トル
クがトルクセンサ９によって検出され、検出したトルク
に基づいて制御部１０によりモータ８が駆動され、第２
ピニオン７が回転し、該第２ピニオン７に噛合する第２
ラック歯６を介して前記舵取軸５に操舵補助力が加えら
れる。

【００１８】図２は図１及び表１に対応した構成のピニ
オンの回転角度とストロークレシオとの関係を示すグラ
フであり、(a) はモータ側の一例を示しており、(b) は
操舵輪側の一例を示している。また、図２において太線
は操舵中立位置近傍部から最大操舵角近傍部に至るスト
ロークレシオの近似曲線である。モータ８による操舵補
助が行われない操舵中立位置近傍部では第１ラック歯４
の中央部に第１ピニオン３が噛合し、第１ピニオン３及
び第１ラック歯４によるストロークレシオが小さくな
り、また、第２ラック歯６の中央部に第２ピニオン７が
噛合し、第２ピニオン７及び第２ラック歯６によるスト
ロークレシオが大きくなる。

【００１９】しかして、操舵中立位置（図２の０°位
置）から第１ピニオン３が左右に約１００°回転した位
置までは図２(b) のように第１ピニオン３及び第１ラッ
ク歯４によるストロークレシオの変化が殆どなく、操舵
輪２の操舵量に対する舵取軸５の移動量を３０mm／rev
と少なくすることができ、舵取軸５をスローで移動させ
ることができるため、高速走行時等、操舵中立位置近傍
部における車輪のふらつきをなくすることができ、操舵
フィーリングを良好にできる。この場合、操舵輪２の操
舵力が操舵軸１、第１ピニオン３、第１ラック歯４、舵
取軸５、第２ピニオン７を介してモータ８の出力軸８ａ
に伝動され、モータ８のロータが回転することになる
が、前記第２ピニオン７及び第２ラック歯６によるスト
ロークレシオ（減速比）が大きいため、操舵輪２の操舵
に応じてモータ８の出力軸８ａが回転するときの慣性を
小さくすることができ、比較的小さい操舵力によってモ
ータ８の出力軸８ａを回転させることができる。また、
操舵中立位置近傍部では第２ピニオン７及び第２ラック
歯６によるストロークレシオが図２(a) のように大きい
が、操舵中立位置近傍部ではモータ８による操舵補助が
必要でないため、操舵補助には影響がない。

【００２０】そして、操舵中立位置近傍部（左右に約１
００°位置）を超えて操舵輪２が操舵された場合、操舵
輪側では最大操舵角近傍部（左右に約６００°位置）ま
での中間操舵角部分で第１ピニオン３の回転角度の増大
に応じて比例的に大きくなるストロークレシオとなる
が、この中間操舵角部分では前記モータ８が駆動され、
操舵輪２に加わる操舵トルクの増加に応じて操舵補助力
が得られる。また、モータ側では最大操舵角近傍部（左
右に約６００°位置）までの中間操舵角部分で第２ピニ
オン７の回転角度の増大に応じて比例的に小さくなるス
トロークレシオとなるため、操舵輪２に加わる操舵トル
クの増加に応じて比例的に増加する操舵補助力を得るこ
とができ、運転者の労力負担を軽減することができる。

【００２１】さらに、据切り操作時等、中間操舵角部分
（左右に約１００°〜約６００°位置）を超えて最大操
舵角近傍部（左右に約６００°〜約８００°位置）に操
舵輪２が操舵された場合、第２ラック歯６の両端部のい
ずれかに第２ピニオン７が噛合し、図２(a) のように第
２ピニオン７及び第２ラック歯６によるストロークレシ
オが最小となり、しかも、このストロークレシオの変化
が殆どないため、モータ８による操舵補助力を充分に大
きくすることができる。この結果、電動式パワーステア
リング装置に使用されている一般的なモータよりも大形
のモータを用いることなく最大操舵角近傍部での操舵補
助を確実に行わせることができる。また、操舵輪２側で
は、第１ラック歯４の両端部のいずれかに第１ピニオン
３が噛合し、第１ピニオン３及び第１ラック歯４による
ストロークレシオが最大となり、操舵輪２の操舵量に対
する舵取軸５の移動量が多くなるが、この最大操舵角近
傍部での操舵は据切り操作であるため良好な操舵フィー
リングは運転者にさほど要求されない。

【００２２】以上のように構成した電動式パワーステア
リング装置において、前記舵取軸５と第１ピニオン３と
の関係は図３、図４のようにしてもよい。図３、図４は
ピニオン及びラック歯の噛合部の断面図である。図３で
は舵取軸５の一面と他面とに互いに傾斜するように第１
及び第２ラック歯４，６を設け、第１ラック歯４に前記
第１ピニオン３を噛合させ、第２ラック歯６に前記第２
ピニオン７を噛合させている。このように構成した場
合、舵取軸５の軸長方向への移動を案内する案内体（図
示せず）を、第１及び第２ラック歯４，６の間の間隔が
大となる側の上部周面部に配置することができ配置容易
となる。

【００２３】図４では舵取軸５の一面と他面とに互いに
ほぼ平行となるように第１及び第２ラック歯４，６を設
け、第１ラック歯４に前記第１ピニオン３を噛合させ、
第２ラック歯６に前記第２ピニオン７を噛合させてい
る。このように構成した場合、図３のように互いに傾斜
するように設けた場合に比べてラック歯４，６の加工が
行い易く、コストを低減できる。

【００２４】実施の形態２ 図５は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実
施の形態２の構成を示す模式図である。この実施の形態
２の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態１の
ように第１ラック歯４のピッチを長手方向中央部よりも
両端部が大きくなるようなバリアブルレシオとし、第２
ラック歯６のピッチを長手方向中央部よりも両端部が小
さくなるようなバリアブルレシオとする代わりに、第２
ラック歯６のピッチを長手方向中央部よりも両端部が小
さくなるようなバリアブルレシオとし、第１ラック歯４
のピッチを長手方向両端に亘って等ピッチとなるような
ノーマルレシオとしたものである。

【００２５】実施の形態２にあっては、モータ８によっ
て操舵補助が行われる最大操舵角近傍部では第２ラック
歯６の両端部のいずれかに第２ピニオン７が噛合し、第
２ピニオン７及び第２ラック歯６によるストロークレシ
オが小さくなり、また、第１ラック歯４の両端部のいず
れかに第１ピニオン３が噛合し、第１ピニオン３及び第
１ラック歯４によるストロークレシオはノーマルにな
る。この結果、モータ８によって操舵補助が行われる最
大操舵角近傍部では、実施の形態１で説明したようにモ
ータ８による操舵補助力を大きくすることができるた
め、電動式パワーステアリング装置に使用されている一
般的なモータよりも大形のモータを用いることなく最大
操舵角近傍部での操舵補助を確実に行わせることができ
る。尚、第１ピニオン３及び第１ラック歯４によるスト
ロークレシオは最大操舵角近傍部においても、また、操
舵中立位置近傍部においても変化しないため、操舵輪２
の操舵量に対する舵取軸５の移動量は等しくなる。

【００２６】その他の構成及び作用は実施の形態１と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。

【００２７】尚、以上説明した実施の形態において、バ
リアブルレシオとストロークレシオとの関係は操舵中立
位置近傍部から最大操舵角近傍部に至るストロークレシ
オが図２の太線で示す近似曲線となるようにする他、操
舵中立位置近傍部、中間操舵角部分及び最大操舵角近傍
部でのストロークレシオを異ならせた近似曲線、近似直
線となるようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように第１発明によれば、
操舵中立位置近傍部では第２ピニオン及び第２ラック歯
によるストロークレシオが大きいため、操舵手段の操舵
に応じてモータの出力軸が回転するときの慣性を小さく
することができ、比較的小さい操舵力によってモータの
出力軸を回転させることができる。さらに、最大操舵角
近傍部では第２ピニオン及び第２ラック歯によるストロ
ークレシオが小さく、モータによる操舵補助力の増加が
大きいため、電動式パワーステアリング装置に使用され
ている一般的なモータよりも大形のモータを用いること
なく最大操舵角近傍部での操舵補助を確実に行わせるこ
とができる。

【００２９】第２発明によれば、操舵中立位置近傍部で
は第２ピニオン及び第２ラック歯によるストロークレシ
オが大きいため、操舵手段の操舵に応じてモータの出力
軸が回転するときの慣性を小さくすることができ、比較
的小さい操舵力によってモータの出力軸を回転させるこ
とができ、しかも、最大操舵角近傍部では第２ピニオン
及び第２ラック歯によるストロークレシオが小さく、モ
ータによる操舵補助力の増加が大きいため、電動式パワ
ーステアリング装置に使用されている一般的なモータよ
りも大形のモータを用いることなく最大操舵角近傍部で
の操舵補助を確実に行わせることができる。さらに、操
舵中立位置近傍部では第１ピニオン及び第１ラック歯に
よるストロークレシオが小さく、操舵量に対する舵取軸
の移動量が少ないため、高速走行時における車輪のふら
つきをなくすることができ、操舵フィーリングを良好に
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
実施の形態１の構成を示す模式図である。

【図２】図２は図１及び表１に対応した構成のピニオン
の回転角度とストロークレシオとの関係を示すグラフで
ある。

【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
ピニオン及びラック歯の噛合部の断面図である。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
ピニオン及びラック歯の噛合部の断面図である。

【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
実施の形態２の構成を示す模式図である。

【符号の説明】

３ 第１ピニオン ４ 第１ラック歯 ５ 舵取軸 ６ 第２ラック歯 ７ 第２ピニオン ８ モータ

フロントページの続き (72)発明者 船越 久雄 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 CA22 JB03 JB19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵手段の操舵に応じて回転する第１ピ
   ニオンと、操舵補助用のモータによって回転する第２ピ
   ニオンと、前記第１ピニオンに噛合する第１ラック歯及
   び前記第２ピニオンに噛合する第２ラック歯を有する舵
   取軸とを備え、前記操舵手段の操舵及び／又は前記モー
   タの回転によって前記舵取軸を車体の左右方向へ移動さ
   せるようにした電動式パワーステアリング装置におい
   て、前記第２ラック歯はピッチを長手方向中央部よりも
   両端部が小さくなるようなバリアブルレシオにしてある
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記第１ラック歯はピッチを長手方向中
   央部よりも両端部が大きくなるようなバリアブルレシオ
   にしてある請求項１記載の電動式パワーステアリング装
   置。