JPH01115771A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は舵取ハンドルの操作力（操舵力）を軽減するた
めに用いられる動力舵取装置に関し、特にその操舵補助
力発生手段として電動モータを用いてなる電動式動力舵
取装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

パワーステアリングと呼ばれる動力舵取装置として従来
は、油圧式によるものが主流を占めていたが、近年電動
モータ等を利用した電動式のものも、たとえば特開昭８
１−２２８３８２号公報等を始めとして種々提案される
ようになってきている。すなわち、油圧式の動力舵取装
置は、操舵補助力を発生させる油圧シリンダを始め油圧
ポンプ、流路切換バルブおよびこれら各部を接続する油
圧配管系等が必要で、その構成部品点数が多く、しかも
各部の構成が複雑で加工精度等が要求され、製造、組立
作業が面倒であるばかりでなく、装置全体が大型化し重
量も増大し、コスト高を招く等の問題をもっている。こ
のため、最近では、簡単な電気配線により車載バッテリ
およびコントローラに結線して使用し得る電動モータを
、操舵補助力の発生手段とする電動式が注目を集めてお
り、上述した油圧式に比べ装置各部の構成の簡素化が図
れるとともに装置全体の小型かつコンパクト化等が可能
となるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、電動モータを操舵補助力発生手段として
動力舵取装置に採用す条には、モータのステアリング系
に対する組付は構造やモータの動作制御等を始めとする
各部の構成や動作性能の面で種々の問題をもつもので、
まだまだ実用化には至らないものであった。

たとえば上述した電動式の動力舵取装置を構成するうえ
で問題とされることの一つに、主軸としてのステアリン
グシャフトに対して電動モータを操舵補助力伝達用の歯
車機構を介して連結構造がある。すなわち、電動モータ
の焼付きやその制御用のコントローラの暴走等といった
電気系での故障が生じたときにおいて、その影響がステ
アリング系に及ばないフェールセーフ機構を設けること
が安全性を確保するうえで必要とされる。また、高速走
行時等のパワーアシスト不要時には、モータがステアリ
ングにとって負荷となり、いろいろな悪影響を及ぼす。

たとえば急操舵時には、モータアーマチュアの慣性によ
り操舵力が増加したり、あるいはハンドル戻り時にモー
タの慣性のためにハンドルが戻りすぎるといった現象が
起こる。さらに、この種の動力舵取装置では、悪路走行
、縁石乗り上げ、衝突等といった場合に、操舵輪側から
のステアリング系に対する影響を無視できないもので、
このような場合に電動モータのモータシャフトや伝達用
歯車機構等での破損等を防止することが必要とされる。

そして、このような問題を解決するために、上述したモ
ータからステアリング系に対する操舵補助力伝達用の歯
車機構の途中、たとえばモータのモータ軸出力端等に電
磁り多ツチ等を介在させて設け、モータからの回転伝達
を必要に応じて選択的に行なえるようにすることが、従
来から考えられているが、この場合に若干の問題を生じ
てしまうものであった。すなわち、二軸間に電磁クラッ
チを介在させるにあたって、たとえばプーリタイプの電
磁クラッチで両軸を連結する場合は、二輪を平行して配
設すればよいため、軸線方向長さを必要最小限とし得る
が、この場合にはステアリングボディとモータとを別体
に構成し、これらを別々にずらして車体側に付設する等
、装置全体の大型化を避けられず、この種装置のように
スペース的に余裕のないエンジンルーム等に付設するに
あたって問題となるものであった。

一方、連結すべき軸同士を互いに突き合わせて配設し、
その間に電磁クラットを設けたものでは、軸線方向長さ
が長くなり、全体が大型化することを避けられず、この
場合にも車体への装着性の面で問題をもつものであった
。これは、このような電磁クラッチにより連結される二
軸では、これらをそれぞれ別々に固定部側に軸支するこ
とが一般的であり、このため軸間距離を軸支用のベアリ
ングなどを付設する分だけ大きくしなければならないこ
とによる。特に、上述したベアリングはある程度のがた
付きをもち、これによって二点支持で軸支するには、そ
の間に所定以上の間隔が必要で、大型化を避けられない
もので、これは軸の一方がハイポイドギヤ等のような片
持ち軸であるときに顕著で、これらの点を考慮しなけれ
ばならない。

そして、一方において、この種の電動式動力舵取装置に
おいて望まれることは、全体の構成が簡単で製造１組立
作業等を筒、単に行なえるとともに、装置全体の小型、
軽量かつコンパクト化や低コスト化が可能で、しかも動
作上での性能面や実車搭載性の面で優れてなる構成とす
ることで、このような要請に応えることができる何らか
の対策を講じることが必要とされている。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る電動式動力
舵取装置は、操舵輪側のステアリングシャフトである出
力軸系に電動モータからの操舵補助力を伝達する歯車機
構の途中でモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材との
間での回転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチ
を備えてなり、前記モータ軸側の軸部材と出力軸側の軸
部材とを同一軸線上に配置するとともに、その一方の軸
部材を、パイロットベアリングを介して他方の軸部材に
対し回転自在に支持したものである。

〔作用〕

本発明によれば、電磁クラッチにより選択的に連結され
るモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材とをＴいに重
複させて配設することにより、その軸線方向長さを必要
最小限とし全体の小型化が可能で、また′ＦｔＬ磁クラ
ツクラッチ必要時にのみオンしてモータからの操舵補助
力をステアリングシャフト側に伝達することにより、電
気系故障時などにおけるフェールセーフとして、モータ
の慣性による操舵特性の劣化防止、操舵輪側からの衝撃
などによる各部の損傷防止等といった機能を発揮させ得
るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を
示すものであり、図において、まず。

全体を符号１で示す電動式動力舵取装置の概略構成を簡
単に説明すると、２は図示せぬ舵取ハンドル側に連結さ
れる入力軸としてのスタブ軸、３は図示せぬ操舵輪側に
連結されるピニオン３ａを有する出力軸としてのピニオ
ン軸、４はこれら両軸２．３を所定角度範囲内で相対的
に回動変位回走に連設するトーションバーで、これらの
部材によってステアリングシャフトが構成されている。

そして、これらステアリングシャフトを構成する軸２．
３等は、前記ピニオン３ａと噛合するラックｉ５ａを有
するラック５と共に、ステアリングギヤボディ６．７内
に貫通して配設され、舵取操作によって適宜回転駆動さ
れるように構成されている。なお、上述したラック５は
、図示せぬピットマンアーム、タイロッド等と共に操舵
輪間を連結する舵取リンク機構を構成する。

また、上述したステアリングシャフト機構部において、
本実施例では、舵取ハンドル側のスタブ軸２にトーショ
ンバー４を介して連結された操舵輪側のビニオン軸３上
に、ラック５側の側面が歯面１０ａとされた大ギヤ１０
を設けるとともに、この大ギヤ１０を介してピニオン軸
３側に操舵補助力を手える電動モータ１１およびそのモ
ータ軸１１ａから回転伝達を受けるギヤ軸１２を、前記
ピニオン軸３に略々直交して同軸上に配置させ、そのギ
ヤ袖１２先端に、前記大ギヤｌＯと共に操舵補助力伝達
用の歯車機構１３となる減速歯車機構を構成する小ギヤ
１２ａを設け、これによりモータ１１からの操舵補助力
を前記ピニオン軸３側に伝達し得るような構成としてい
る。そして、このような構成によれば、ステアリングシ
ャフト（２，３，４）等を有するギヤボディ６．７、前
記ピニオン軸３にハイポイドギヤ、傘歯車等による減速
歯車機構を介して直接的に連結される電動モータ１１な
どを効率よく連結し、結果として装置全体の小型、軽量
かつコンパクト化が可能となる。特に、本実施例のよう
なハイポイドギヤによれば、軸の食違い分だけ軸線方向
での小型化が可能で、その利点は大きい。

一方、前記スタブ軸２とピニオン軸３とのトーションバ
ー４のねじりによる相対的な回動変位を検出しモータ１
１を駆動するための検出機構１４は、非接触型のトルク
センサとしてピニオン軸３側に設けられるホール素子１
５およびこれに対向してスタブ軸２偏に設けられるマグ
ネット１６と、前記ホール素子１５が付設されかつその
検出回路としてのセンサ信号処理回路を有するプリント
配線基板１７等によって構成され、その検出信号は、基
板１７に一体的に設けた出力信号取出し用スリップリン
グとこれに摺接するブラシ（摺動子）を有し信号地山部
どなるブラシホルダ１８からボディ６．７外部に引出さ
れたリード等により送出されるように構成されている。

さて、本発明によれば、操舵輪側のステアリングシャフ
トであるピニオン軸３（出力軸系）に電動モータ１１か
らの操舵補助力を伝達する歯車機構１３の途中（本実施
例ではモータ軸１１ａ出力端部分）でモータ軸ＩＬａ側
の軸部材としてのフランジ状部材２０と、ピニオン軸３
（出力軸）側の軸部材としてのギヤ軸１２どの間での回
転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチ２１を備
えてなり、モータ軸１１ａ側のフランジ状部材２０とピ
ニオン軸３側のギヤ軸１２とを同一軸線上に配置すると
ともに、その一方の軸部材（ギヤ軸１２）を、パイロッ
トベアリング２２を介して他方の軸部材（フランジ状部
材２０）に対し回転自在に支持するようにしたところに
特徴を有している。

これを詳述すると、本実施例によれば、モータ軸１１ａ
の出力端にボス部２０ａをモータハウジング側にベアリ
ング２３を介して回動自在に支持されている７ランジ状
部材２０を設け、このフランジ状部材２０を前記電磁ク
ラッチ２１を構成するアーマチュア２１ａ側に板ばね２
１ｅを介して回転可能に連結するとともに、その内孔内
に前記パイロットベアリング２２を設けて前記ギヤ軸１
２の先端を相対的に回動可能に支持している。

ここで、パイロットベアリング２２とは１両部材が互い
に回転可能に構成されている間に設けられたベアリング
を言う、また、図中２４はモータ１１の後端側において
モータ軸１１ａを軸支するベアリングである。

また、前記ギヤ軸１２は、電磁クラッチ２１のクラッチ
ロータ２１ｄ側にキー結合または圧入等で一体的に構成
されており、これによりクラッチ２１の励磁コイル２１
ｂへの通電時においてアーマチュア２１ａとロータ２１
ｄとの吸着状態によりモータ１１からの回転伝達が可能
となるものである。ここで、図中２５はこのギヤ軸１２
のクラッチ固定側（クラッチフィールドコア２１Ｃ）へ
の軸支用ベアリングである。

さらに、上述したモータ１１と電磁クラッチ２１とは、
それぞれ周知の構造をもつものである。これを簡単に説
明すると、ｔｔｂはモータロータとなるコア、Ｌｉｅは
アーマチュアコイル、ｌｉｄはマグネッ）、１１ｅはコ
ミテータ、１１ｆはブラシ、ｌ１ｇはリード引出し端で
、また２１ａはクラスチアーマチュア、２１ｂは励磁コ
イル、２１ｃ、２１ｄはそのヨークとなるクラッチフィ
ールドコアおよびクラッチロータ、２１ｅは通電時にロ
ータ２１　ｄ＠に吸引されるアーマチュア２１ａを軸線
方向に移動可能な状態で弾性支持する板ばねで、これら
の動作やそれ以外の構成等は容易に理解されよう。

そして、上述した本実施例構造によれば、電磁クラッチ
２１により選択的に連結されるモータ軸１１ａ側のフラ
ンジ状部材２０とピニオン軸３側のギヤ軸１２とを、特
にギヤ軸１２の一方の軸支部を７ランジ状部材２０側に
重複させて配設しているために、このクラッチによる連
結部における軸線方向長さを必要最小限とし、装置ｌ全
体の小型化が可能となるものである。これは、従来一般
には、軸端同士の突き合わせによるクラッチ連結部では
１両方の軸部材を少なくとも二点支持するために必要で
あった一方の軸支部位置を、パイロットベアリング２２
を用いることで重ね合わせ、軸線方向長さを短縮化する
ように構成していることから容易に理解されよう、そし
て、このような構成では、少ないスペースで電磁クラッ
チ２１をモータ軸１１ａ出力端部分に付設しているため
、このクラッチを用いないタイプの電動モータと略々同
程度のスペースとすることができ、これにより互換性の
面で優れ、クラッチ付きモータのみを適宜用いることで
、他の構成部品は共通に使用できるもので、多機種に対
応でき、汎用性の面で優れている。

さらに、上述した本実施例構成によれば、電磁クラッチ
２１を操舵必要時にのみオンしてモータ１１からの操舵
補助力をステアリングシャフト（２）側に伝達すること
により、電気系故障時などにおけるフェールセーフとし
て、モータの慣性による操舵特性の劣化防止、操舵輪側
からの衝撃などによる各部の撰傷防止等といった機部を
発揮させ得るもので、その実用上での利点は容易に理解
されよう。

第・２図は本発明の別の実施例を示すものであり、その
前述した実施例との相違点は、モータ軸１１ａの本体部
分を円筒軸３０として構成し、その内孔内に前記ギヤ軸
１２の延長軸端１２ｂを挿通させて配設し、モータ１１
の後端部側において外方に突出する部分を、モータ固定
部としてのハウジング側に軸支用ベアリング３１により
軸支するとともに、このギヤ軸１２に対して前記モータ
軸１１ａ側の円筒軸３０を、前記パイロットベアリング
２２で回転自在に支持するようにした点である。すなわ
ち、上述した操舵補助力伝達用の歯車機構１３において
、ステアリングシャフト側の大ギヤ１０と噛合する小ギ
ヤ１２ａを宥するギヤ軸１２は、その軸支用ベアリング
と軸との間のがた付きを完全に避けることができないも
ので、ベアリングによる軸支部間の距離が短いときには
、がた付きが大きくなってしまうもので、この実施例で
は、このギヤ軸１２の延長軸端１２ｂを、モータ軸１１
ａ（中空軸３０）を貫通させて他端側÷軸支することに
より、その軸支部間の距離を長くシ、上述したがた付き
等を改善するようにしたものである。特に、このような
問題は、実施例構造のようにギヤ軸１２が、一方に噛合
用の小ギヤ１２ａを有する片持ち軸である場合に顕著で
、その利点は容易に理解されよう。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定されず、電
動式動力舵取装置１各部の形状、構造等を必要に応じて
適宜変形、変更することは自由で、種々の変形例が考え
られよう、たとえば、上述した実施例では、モータ１１
からの操舵補助力伝達用の歯車機構１３として、ハイポ
イドギヤを用いた場合を例示したが、本発明はこれに限
定されず、平歯車を始め、はすば歯車、遊星歯車、傘歯
車等による歯車機構１３であってもよいもので、種々の
変形例が考えられるものである。ここで、複数枚の平歯
車として小ギヤ１２ａ；中間軸４０に設けられた大、小
ギヤ４０ａ、４０ｂおよび大ギヤｌＯを備えてなる減速
歯車機構１３において、モータ軸１１ａ出力端と第１平
歯車１２ａを有するギヤ軸１２どの間に電磁クラッチ２
１を付設した実施例を、８３図に示しており、その詳細
は容易に理解されよう、ここで、この実施例では、モー
タ１１を、その軸線がステアリングシャフトと平行する
ように配設した場合を示している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る電動式動力舵取装置
によれば、操舵輪側のステアリングシャフトである出力
軸系に電動モータからの操舵補助力を伝達する歯車機構
の途中でモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材との間
での回転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチを
備えてなり、前記モータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部
材とを同一軸線上に配置するとともに、その一方の軸部
材を、パイロットベアリングを介して他方の軸部材に対
し回転自在に支持するようにしたので、簡単な構成にも
かかわらず、電磁クラッチで選択的に連結されるモータ
軸側の軸部材と出力軸側の輌′部材とを互いに重複させ
て配設することで軸線方向長さを必要最小限とし全体の
小型化を達成し得るとともに、クラッチによる軸部材の
連結、切離し動作を適切かつ確実に行なえ、さらにこの
クラッチを設ζすることによる装置性能を発揮させるこ
とが可能で、またモータへのクラッチ付設の有無にかか
わらず互換性を得ることができ、その構成部品のほとん
どを共用化し得る等といった種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を
示す概略側断面図、第２図および第３図は本発明の別の
実施例をそれぞれ示す概略側断面図である。 ｌ・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
入力軸）、３・・・・ビニオン軸（出力軸）、４・・・
・トーションバー、５・・・・ラック、６．７・・・・
ステアリングギヤボディ、１０・・・・大ギヤ、１１・
・・・電動モータ、ｌｌａ・・・・モータ軸、１２・・
◆・ギヤ軸（出力軸側の軸部材）、１２ａ・・・・小ギ
ヤ、１３・・・・操舵補助力伝達用の歯車機構、２０・
・・・７ランジ状部材（モータ軸側の軸部材）、２１・
・・・電磁クラッチ、２２・・・・パイロットベアリン
グ、２３，２４，２５：３１・・・・ベアリング、３０
・・・・円筒軸（モータ軸）。 特許出願人　自動車機器株式会社 代　　理　　人　　山川政綱（ほか２名）第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取ハンドル側の入力軸にトーションバーを介して連結
   された操舵輪側の出力軸系に操舵補助力伝達用の歯車機
   構を介して連結され操舵必要時に回転駆動力を伝達する
   電動モータと、このモータから前記出力軸系への歯車機
   構途中に介在して設けられモータ軸側の軸部材と出力軸
   側の軸部材との間での回転伝達を選択的に連結、遮断す
   る電磁クラッチを備えてなり、前記モータ軸側の軸部材
   と出力軸側の軸部材とを同一軸線上に配置するとともに
   、その一方の軸部材を、パイロットベアリングを介して
   他方の軸部材に対し回転自在に支持したことを特徴とす
   る電動式動力舵取装置。