JPS6025854A - 電気式動力舵取装置 - 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】 本発明は車両のハンドル操舵力を軽減するために、動力
源として電動機を用いる車両用の電気式動力舵取装置に
関する。

舵取装置には手動式のものと動力式のものがあり、後者
は特に据切時など大きな操舵力が必要とされる時にも動
力でこれをカハーシて操舵力を軽減するものである。こ
の後者の動力舵取装置には、更に、電気式のものと油圧
式のものがある。

電気式動力舵取装置は油圧式動力舵取装置と比較して、
常時エンジン直結で駆動する動力源としての油ポンプの
如きものが必要ないので、エンジン馬力の損失がないこ
と、作動原理上当然に油圧作動油を使用しないから作動
油の洩れ、汚れ、劣化等の心配がなくメンテナンスかや
シやすいこと、油圧配管の必要がなく代わって電気配線
ですむから組付けが容易であること、油圧制御弁のよう
な高精度でデリケートな装置が必要でないので安価なシ
ステムが期待できること等のメリットが考えられるが、
次のような理由で実用化を困難にしている。

（１）　ハンドル操舵力軽減用動力源として一般に使用
されるに充分な機能を有する電動機、電動のクラッチ、
減速機等は舵取装置部品としては寸法的にかなシ大きな
ものとなり、特ニスヘースに余り余裕のない最近ＯＦＦ
乗用車には取付困難である。

（２）電動機の出力は操舵系に対して高速、低トルクの
特性を持っており、従って低速、高トルクの動力を得る
だめに一般に減速機を介して操舵系に動力の伝達が行な
われるが、その為の摩擦等による損失の少ない高効率、
大減速比、構造簡単な減速機を得ることが困難である。

従って本考案は、これらの寸法、効率等の問題を解決し
た現実的な電気式動力舵取装置を提供する事を目的とす
る。

第１８図は、本考案に基づく電気式動力舵取装置の実施
例のシステムを示す図、第２図は本実施例の主要部分の
部分断面図を示す。

第１図において、１はハンドル、２はハンドル軸、３は
舵取装置の本体、４はハンドル軸トルク検出器、５はピ
ニオン軸、６はハンドル軸２とピニオン軸５を連結する
ユニバーサルジヨイント、７はラック軸、８はラック軸
７と同軸に配置された電動機、９は同じく同軸に配置さ
れたマサッ板式クラッチ、１１は電気式動力舵取装置の
制御回路、１２は電源、１３は車速検出器である。一般
的には、本体３は、ブラケット１４．１５により車輛に
固定され、ラック軸７の両端にはホールジヨイント（図
示せず）が取付られてナックルアーム等を介して操向車
輪に連結される。

第２図において、１６はピニオン軸５に加工されたピニ
オンギヤ、１７はラック軸７に加工されたラックギヤ、
１８はラック軸７のラジアル方向の荷重を受けるプレッ
シャーバット、１９はピニオンギヤ１６とラックギヤ１
７にパット１８を介して噛合予圧を与えるハネ、２０は
この噛合予圧を調整可能とする蓋部拐、２１は蓋部材２
０を調節するだめのロックナツト、２２はハウジング部
材である。

更に、２３．２４は相互に離れたシ係合し２だシするク
ラッチ９のマサッ板、２５はホールスクリューのナツト
部材で、軸受２６．２７により回転可能にハウジング部
材２２に軸受されている。２９はラック軸７のラックギ
ヤ１７とは別の位置に加工されたホールスクリューのウ
オーム、３０は軸受２６．２７に予圧を与えるだめの蓋
部材、３１は蓋部拐３０を調節するためのロックナツト
、３２はラック軸７のラジアル方向の荷重を後述するよ
うに受けるラックブツシュである。

以上の構成においで、ラック軸７にはそれぞれ別の位置
に、ラックギヤ１７とポ・−ルスクリューのウオーム２
９が加工されている。

ラックギヤ１７にはピニオンギヤ１６が噛合い、ハンド
ル１の回転をラック軸７の長手方向運動に伝達すると共
に、プレッシャーパッド１８と共働してラック軸７がそ
の長手方向中心軸を中心として回転する事を防止する機
能を兼ねている。一方、ウオーム２９にはホール３３を
介してボールスクリューのナツト２５が、ハウジング部
材２２に対して回転自在となる様軸受２６．２７により
軸受されて組合されている。ナツト２５には板はね３４
を介して、マサツ板２ヰを持つ部拐が一体に数句けられ
、電磁石コイル３５がＯＮのときはこのマサツ板２４が
板ばね３４の力に抗して他方のマサツ板２３に係合し、
とのマサツ板２３を持つ部材にスプライン結合した電動
機出力軸１０とナツト２５とがつながる。コイル３５が
ＯＦＦのときはマサツ板２４が板ばね３４によりナツト
２５の側に引きつけられて両マサツ板２３．２４が離れ
、電動機８の出力はナツト２５に伝達されない。電動機
８の出力が伝達されるとホールスクリューはこの回転出
力をラック軸７の軸方向運動に変換し、この時ラック軸
７は回転しようとする反力を受けるが、前述の様にピニ
オンギヤ１６とラックギヤ１７の噛合部及びプレッシャ
ーバッド１８の反力も手伝って回転しない様構成さ九て
いる。

制御回路１１はトルク検出器４及び車速検出器１３から
その時のハンドル軸トルク及び車速に夫々対応する電気
信号を入力し、これらの信号を予め定められたように処
理して制御信号を電動機８とクラッチ９に出力する。

こうしてクラッチ９を適宜切ったυ入れたりして手動操
舵と動力操舵の切替えを行ったり、動力操舵時に検出さ
れたトルクや車速に応じて適当な出力が得られるように
電動機８を制御する。

例えば、操舵力が最も重い据切時を含む低速走行時には
クラッチ９を入れて検出されたトルクに対応する出力が
得られる様に電動機８を制御し、これの出力分だけハン
ドル１に加える操舵力が軽減されるようにしたり、まだ
高速走行時の様に操舵力が軽くよシダイレクトな操舵感
覚を必要とする時にはクラッチ９を切って手動操舵とし
た９１更には動力操舵時には車速、操舵角などをも加味
して電動機８の出力を制御することもできる。

また、フェイルセイフを確保するためには、異常発生時
には常に手動操舵となる様にクラッチ９を制御回路１１
により切る必要がある。

以下に作動の説明を行なう。

クラッチ９が作動状態にないとき、電動機８の出力１前
とナツト２５は分離されている。

この状態で、ハンドル１を操作するとその回転はピニオ
ンギヤ１６とラックギヤ１７の噛合によって、ラック軸
７の軸方向の運動に変換され、不図示のポールジヨイン
ト、ナックルアームを介して操向車輪の方向を決める。

この作動は一般的な手動式のラックアンドピニオン式舵
取装置と同じである。

クラッチ９が作動状態ＶＣするとき電動機８の出力軸と
ナツト２５は結合される。この状態の時ハンドル１を操
作すると、ラック軸７が外部から受ける負荷に応じたハ
ンドル軸！・ルクがトルク検出器４により検出され、制
御回路１１に伝達される、また車速検出器１３からは車
速か制御回路１１に伝達される。そして前述したように
これらの信号に基づいて所定の特性で電ｒＪＪＪＪ機８
の出力が制御され、この出力はホールスクリュー２５．
２９．３３を介してラック軸７に高効率且つ大減速比で
伝達される。

第３図は、この電気式動力舵取装置に使用されるラック
軸７のラジアル方向の荷重を受けるブツシュ３２の一例
で誇張した説明図を示す。ラック軸７のホールスクリュ
ー側のラジアル荷重は、基本的にはボールスクリュ一部
を介して軸受２６．２７により受けられるが、悪路走行
等の対策としてホールスクリュ一部のガタ及び軸受２６
．２７のガタを小さく設定し、樹脂の様な弾性体を用い
て第３図の様なブツシュ３２を構成してもよい。これは
、ラジアル荷重がない、あるいは小さい範囲では、ブツ
シュの弾性変形量を小さく設定しほとんどの荷重をホー
ルスクリュ一部を介して軸受２６．２７で受け、荷車が
ある設定値を越えて、ホールスクリュ一部、軸受２６．
２７の弾性変形量が増大すると、はとんどの荷重をブツ
シュ３２が直接受ける様にしたものである。このラック
ブツシュ３２（は上記の効果の他、ボールスクリューと
組合せる事によシ、ラジアル荷重の小さい正常な操舵の
範囲ではラック軸７と数点で接触するだけだからボール
スクリューによるラック軸７の軸方間移動にともなうフ
リクションは小さく軽快な操舵が可能であり、外部から
ラジアル荷重の大きな荷重が作用した時にはブツシュ３
２が変形してラック軸７との接触部が増すことにより７
リクシヨンが増大して、キックバックを防ぎ、操舵感覚
を向上する効果がある。

また、電動機８とナツト２との間に歯車式減速装置の如
きものを用いないので、高効率（摩擦損失が少ない）、
低騒音で、構造が簡単となり、装置が小型、軽量化され
る。

ところで、上記実施例において、トルク検出器４はスト
レインゲージ、磁気歪によるものなど公知のどの様なも
のでもよく、また設置場所もピニオン軸５のところに設
置し７てもよい。また、」二記実施例は出力軸手段であ
るラック軸７の両系１からホールジヨイント、ナックル
アーム等を介して操向車輪へ連結する形式もとっている
が、出力軸手段の中央部から連結するいわゆるセンター
ティクオフ形式のものにも本発明は適用できる。

以上述べたように、本発明によれば、 上記実施例において、ランクアンドピニオン式操舵装置
にボールスクリュ一式アクチュエータを組合わせたので
、ボールスクリュ一式の直動形アクチュエータに不可欠
のラック軸７に形成されたウオーム２９の回転防止機構
を別個に設ける必要をなくしている。電動機の出力をボ
ールスクリューを介して伝達しているので、構造が簡単
であってコンパクト、高効率、更に大減速比の減速機を
用いたのと同様の効果が得られて、一般に高速、低トル
クの特性を持つ電動機を動力舵取装置に使用することを
スペース、効率などの面から現実的にしている。更に、
電動機をラック軸と同軸に配置しているので、出力伝達
手段としての歯車列の省略を容易にすると共に、スペー
ス的にも半径方向に余裕ができて電動機も大きな径のも
のが使えてより高効率にできる。

〔主要部分の符号の説明〕

ピニオン軸　・・・・・　５ ピニオン部　・・・・・　１６ ラック部　・・・・・１７ ラック軸　・・・・・　７ ウオーム　・・・・・２９ ポール　・・・・・６ろ ボールナツト　・・・・・　２５ 電動機　・・・・・　８ 制御手段　・・・・・　１１ 手続補正書 昭和５８年１２月２８日 特許庁長官若杉和夫　殿 １事例の表示昭和５８年　特許願第１３２８２８号３、
　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代ｒＪ１区丸の内二丁目６番２号氏名　
（４２０）　日本精工株式会社 （名称） ４、代理人 ５　補正の対象　明細書の「発明の詳細な説明」の欄゛
＼〜、−７ （１）明細書第１２頁第２０行目の 「できる。」の次１−下記を挿入する。 「局、ボールスクリュー（二代わって、効率面では若干
劣るが、アクメネジなどの一般のネジ機構を構成する雌
ネジ部及び雄ネジ部３（二直接的し噛合する雄ネジ部を
介して、電動機の出力を伝達することも可能である。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　操舵入力を受入れるピニオン軸と、これのピニオ
   ン部と係合するラック部を有し操向車輪と連動するラッ
   ク軸と、このラック軸のラック部とは別の部分に形成さ
   れたボールスクリューのウオームと、このウオームとホ
   ールを介して係合する回転自在に軸受支持されたポール
   ナツトと、前記ラック軸と同軸に配置されこのボールナ
   ツトに出力を伝達する電動機と、制御信号によりこの電
   動機を制御する制御手段とを有することを特徴とする電
   気式動力舵取装置。 ２、前記電動機の出力が同じく前記ラック軸と同軸に配
   置されたクラッチを介してこのホールナツトに伝達され
   、前記制御手段が別の制御信号により前記クラッチをも
   制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電気式動力舵取装置。 ３、　前記ラック軸は、外部から前記操向車輪を介して
   、これに使用するラジアル方向の力が小さい範囲では容
   易に弾性変形してラジアル荷重をほとんど受け止めず、
   ラジアル方向の力が大きくなるとほとんど弾性変形せず
   にラジアル荷重をほとんど受け止める様に成されたラッ
   クブツシュによっても直動自在に支持されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気式動力舵取
   装置。