JP2002037104A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2002037104A
JP2002037104A JP2000229811A JP2000229811A JP2002037104A JP 2002037104 A JP2002037104 A JP 2002037104A JP 2000229811 A JP2000229811 A JP 2000229811A JP 2000229811 A JP2000229811 A JP 2000229811A JP 2002037104 A JP2002037104 A JP 2002037104A
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ball
plate
electric motor
nut
clutch
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JP2000229811A
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English (en)
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Sukehisa Kishizawa
佑壽 岸澤
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Showa Corp
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Showa Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量で簡素な構成のクラッチを用いて、
電動モータやステアリング制御系が故障してもステアリ
ングホイールを自由回転可能とすること。 【解決手段】 電動モータ20とボールねじ装置25の
ナット27の間に、電動モータ20からナット27への
回転力の伝達のみを許容するクラッチ40を設けた電動
パワーステアリング装置10であって、クラッチ40
は、電動モータ20と一体に回転する駆動プレート41
と、ナット27と一体に回転する従動プレート43と、
駆動プレート41と従動プレート43に挟まれて軸方向
に変位できる中間プレート42とを有し、相対する駆動
プレート41と中間プレート42のボール挟圧面51
A、52Aの間にボール53を介装し、ボール挟圧面5
1A、52Aの間隔を半径方向の外方に向けて漸近し、
駆動プレート41のボール挟圧面51Aに該駆動プレー
ト41の回転方向でボール53に衝合するボール衝合部
51Bを形成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
【0001】本発明は電動パワーステアリング装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】電動パワーステアリング装置として、ス
テアリング入力軸に連動するラック軸に車輪を連結し、
ラック軸の周囲に電動モータを設置し、電動モータの出
力をボールねじ装置を介してラック軸に伝えることによ
り操舵力をアシストするものがある。
【0003】この電動パワーステアリング装置では、ス
テアリングホイールが入力軸、ラック軸、ボールねじ装
置を介して電動モータと連結しているので、電動モータ
がボールねじ装置につながったまま故障して回転ロック
すると操舵不能になる虞がある。また、電動モータが回
転ロックしなくても、ステアリング制御系の故障によっ
て電動モータが駆動されなくなると、ステアリングホイ
ールに当該モータの慣性が加わり、手動操舵性が悪くな
る。
【0004】これに対し、特許2691579は、電動モータ
の出力側に遊星ギヤ装置からなるクラッチを設けること
により、電動モータやステアリング制御系が上述の如く
に故障しても、ステアリングホイールを自由回転可能と
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、特許2691
579の遊星ギヤ装置からなるクラッチは、構成が極めて
複雑でモータ駆動時の応答性において不利であり、大型
大重量になる。
【0006】本発明の課題は、小型軽量で簡素な構成の
クラッチを用いて、電動モータやステアリング制御系が
故障してもステアリングホイールを自由回転可能とする
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ステ
アリング入力軸に連動するラック軸に車輪を連結し、ラ
ック軸の周囲に電動モータを設置し、電動モータの出力
をボールねじ装置を介してラック軸に伝えることにより
操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置にお
いて、電動モータとボールねじ装置のナットの間に、電
動モータからナットへの回転力の伝達のみを許容し、ナ
ットから電動モータへの回転力の伝達を不能とするクラ
ッチを設け、クラッチは、電動モータと一体に回転する
駆動プレートと、ナットと一体に回転する従動プレート
と、駆動プレートと従動プレートに挟まれて軸方向に変
位できる中間プレートとを有し、相対する駆動プレート
と中間プレートのボール挟圧面の間にボールを介装し、
ボール挟圧面の間隔を半径方向の外方に向けて漸近し、
駆動プレートのボール挟圧面に該駆動プレートの回転方
向でボールに衝合するボール衝合部を形成し、電動モー
タによる駆動プレートの回転によりボールを連れ回り回
転させるとともに、該ボールを遠心力により外方へ変位
させて駆動プレートと中間プレートの両ボール挟圧面の
間隔を拡開することにより、駆動プレートとボールと中
間プレートと従動プレートを互いに圧接一体化してナッ
トを回転させるようにしたものである。
【0008】
【作用】請求項1の発明によれば下記〜の作用があ
る。 クラッチは、操舵アシスト時に、電動モータが正逆い
ずれに駆動されても、電動モータをボールねじ装置のナ
ットに接続する。即ち、電動モータと一体に回転する駆
動プレートの回転に連れ回るボールが遠心力により外方
へ変位し、駆動プレートと中間プレートの間隔を拡開
し、駆動プレートとボールと中間プレートと従動プレー
トを互いに圧接一体化してナットを回転させる。これに
より、電動モータの回転力はボールねじ装置を介してラ
ック軸に伝えられ、操舵力をアシストする。
【0009】クラッチは、電動モータが回転しない限
り、ボールねじ装置のナットと一体に回転する従動プレ
ートをいくら回転しても、ボールに遠心力を付与するこ
とがなく、ボールねじ装置を電動モータに接続しない。
これにより、電動モータやステアリング制御系が故障し
たとき、ステアリングホイールは電動モータと切り離さ
れて自由に回転できる。
【0010】クラッチは、駆動プレート、ボール、中
間プレート、従動プレートを積層配置するだけの簡素な
構成からなり、小型軽量である。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は電動パワーステアリング装
置を示す模式図、図2は電動パワーステアリング装置の
要部を示す断面図、図3はクラッチを示す断面図であ
る。電動パワーステアリング装置10は、図1に示す如
く、ステアリングホイール11が結合されたステアリン
グ入力軸12にピニオン軸13を連結し、このピニオン
軸13のピニオン13Aに噛合うラック14Aを備えた
ラック軸14を左右動可能に支持している。ラック軸1
4の左右両端部には左右のタイロッド15A、15Bを
介して左右の車輪16A、16Bが連結されている。
【0012】電動パワーステアリング装置10は、図2
に示す如く、ラック軸14を左右動可能に支持するハウ
ジング10Aのラック軸14の周囲に電動モータ20と
ボールねじ装置25を設置してある。
【0013】電動モータ20は、ハウジング10Aの内
周に固定されるステータ21と、ラック軸14の周囲に
間隙を介して配置されるロータ22とからなる。
【0014】ボールねじ装置25は、ハウジング10A
の内周に軸受26を介して保持されるナット27を有
し、このナット27のねじ溝28Aと、ラック軸14に
設けたねじ溝28Bとの間にスチールボール29を保持
して構成される。ボールねじ装置25は、電動モータ2
0の作動によるロータ22の回転力が後述するクラッチ
40を介してナット27に伝達されたとき、この回転を
ラック軸14の軸方向移動に変換する。
【0015】電動パワーステアリング装置10は、図1
に示す如く、ステアリング制御装置30を有する。ステ
アリング制御装置30は、ステアリング入力軸12に設
けたトルクセンサ31と、車速センサ32の検出信号に
より、電動モータ20を制御する。これにより、電動モ
ータ20の出力は、ボールねじ装置25を介して、ラッ
ク軸14に伝えられ、運転者がステアリングホイール1
1に付与する操舵力をアシストする。
【0016】然るに、電動パワーステアリング装置10
は、電動モータ20とボールねじ装置25のナット27
の間に、電動モータ20からナット27への回転力の伝
達のみを許容し、ナット27から電動モータ20への回
転力の伝達を不能にするクラッチ40を設けている。
【0017】クラッチ40は、図2、図3に示す如く、
電動モータ20のロータ22と一体に回転する駆動プレ
ート41と、ナット27と一体に回転する従動プレート
43と、駆動プレート41と従動プレート43に挟まれ
て軸方向に変位できる中間プレート42とを有する。こ
のとき、駆動プレート41は軸受44、従動プレート4
3は軸受45に支持され、駆動プレート41と従動プレ
ート43は同軸をなし、それらに挟まれる同軸上に中間
軸46が軸受47、48に枢支されている。そして、中
間プレート42は第1〜第3の3枚のプレート42A〜
42Cからなり、プレート42A〜42Cは中間軸46
の外周の係合溝に回転方向には係合し、軸方向には摺動
できるように結合されている。また、従動プレート43
は第1〜第3の3枚のプレート43A〜43Cからな
り、プレート43A、43Bは従動プレート43に固定
したクラッチハウジング49の内周の係合溝に回転方向
には係合し、軸方向には摺動できるように結合され、プ
レート43Cは従動プレート43に一体化されている。
【0018】クラッチ40は、相対する駆動プレート4
1と第1中間プレート42Aの相対向する面の周方向複
数位置にV溝、四角溝等のボール格納溝51、52を有
し、ボール格納溝51、52の溝底面をボール挟圧面5
1A、52Aとし、ボール格納溝51、52の両側壁面
をボール挟圧面51A、52Aから立上げ形成したボー
ル衝合部51B、52B(52Bは必須でない)として
いる。即ち、クラッチ40は、相対する駆動プレート4
1と第1中間プレート42Aの各ボール格納溝51、5
2のボール挟圧面51A、52Aの間にボール53を介
装し、両ボール挟圧面51A、52Aの少なくとも一方
を半径方向において傾斜する勾配面としてそれらの間隔
を半径方向の外方に向けて縮巾テーパ状に漸近し、各ボ
ール衝合部51B、52Bを駆動プレート41、第1中
間プレート42Aの回転方向でボール53に衝合可能と
している。
【0019】クラッチ40にあっては、電動モータ20
による駆動プレート41の回転により、駆動プレート4
1のボール衝合部51Bによってボール53を連れ回り
回転させるとともに、ボール53をその回転の遠心力に
より外方へ変位させて駆動プレート41と第1中間プレ
ート42Aの両ボール挟圧面51A、52Aの間隔を拡
開せしめる。これにより、駆動プレート41とボール5
3と中間プレート42(42A〜42C)と従動プレー
ト43(43A〜43C)を互いに軸方向に圧接一体化
し、ナット27を回転させる。尚、駆動プレート41と
ボール53と中間プレート42と従動プレート43の上
述の圧接時に、ボール53は駆動プレート41のボール
衝合部51Bに衝合して自転を制止され、これによって
駆動プレート41の回転力を第1中間プレート42Aに
伝達可能とする。
【0020】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 クラッチ40は、操舵アシスト時に、電動モータ20
が正逆いずれに駆動されても、電動モータ20をボール
ねじ装置25のナット27に接続する。即ち、電動モー
タ20と一体に回転する駆動プレート41の回転に連れ
回るボール53が遠心力により外方へ変位し、駆動プレ
ート41と中間プレート42の間隔を拡開し、駆動プレ
ート41とボール53と中間プレート42と従動プレー
ト43を互いに圧接一体化してナット27を回転させ
る。これにより、電動モータ20の回転力はボールねじ
装置25を介してラック軸14に伝えられ、操舵力をア
シストする。
【0021】クラッチ40は、電動モータ20が回転
しない限り、ボールねじ装置25のナット27と一体に
回転する従動プレート43をいくら回転しても、ボール
53に遠心力を付与することがなく、ボールねじ装置2
5を電動モータ20に接続しない。これにより、電動モ
ータ20のロック時やステアリング制御系が故障したと
き、ステアリングホイール11は電動モータ20と切り
離されて自由に回転できる。
【0022】クラッチ40は、駆動プレート41、ボ
ール53、中間プレート42、従動プレート43を積層
配置するだけの簡素な構成からなり、小型軽量である。
【0023】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、中
間プレート42A〜42Cが結合される中間軸46は駆
動プレート41に一体結合されてなるものでも良く、ボ
ールはローラ体でも良い。さらに、ボール格納溝をV溝
形成した場合はボール挟圧面(2つの対面)とボール衝
合部を兼用できる。
【0024】また、本発明の電動パワーステアリング装
置は、ステアリング制御装置30により制御される電磁
クラッチを電動モータ20に付帯して備えるものでも良
い。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、小型軽量
で簡素な構成のクラッチを用いて、電動モータやステア
リング制御系が故障してもステアリングホイールを手動
で自由回転可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は電動パワーステアリング装置を示す模式
図である。
【図2】図2は電動パワーステアリング装置の要部を示
す断面図である。
【図3】図3はクラッチを示す断面図である。
【符号の説明】
10 電動パワーステアリング装置 12 ステアリング入力軸 14 ラック軸 16A、16B 車輪 20 電動モータ 25 ボールねじ装置 27 ナット 40 クラッチ 41 駆動プレート 42 中間プレート 43 従動プレート 51A、52A ボール挟圧面 51B、52B ボール衝合部 53 ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 7/10 H02K 7/10 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリング入力軸に連動するラック軸
    に車輪を連結し、ラック軸の周囲に電動モータを設置
    し、電動モータの出力をボールねじ装置を介してラック
    軸に伝えることにより操舵力をアシストする電動パワー
    ステアリング装置において、 電動モータとボールねじ装置のナットの間に、電動モー
    タからナットへの回転力の伝達のみを許容し、ナットか
    ら電動モータへの回転力の伝達を不能とするクラッチを
    設け、 クラッチは、電動モータと一体に回転する駆動プレート
    と、ナットと一体に回転する従動プレートと、駆動プレ
    ートと従動プレートに挟まれて軸方向に変位できる中間
    プレートとを有し、相対する駆動プレートと中間プレー
    トのボール挟圧面の間にボールを介装し、ボール挟圧面
    の間隔を半径方向の外方に向けて漸近し、駆動プレート
    のボール挟圧面に該駆動プレートの回転方向でボールに
    衝合するボール衝合部を形成し、電動モータによる駆動
    プレートの回転によりボールを連れ回り回転させるとと
    もに、該ボールを遠心力により外方へ変位させて駆動プ
    レートと中間プレートの両ボール挟圧面の間隔を拡開す
    ることにより、駆動プレートとボールと中間プレートと
    従動プレートを互いに圧接一体化してナットを回転させ
    ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
JP2000229811A 2000-07-28 2000-07-28 電動パワーステアリング装置 Withdrawn JP2002037104A (ja)

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Effective date: 20071002