JPS61139560A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は車両等の舵取装置に関し、より詳細にはステア
リングハンドル操舵力軽減用電動式動力補助装置を有す
るラックピニオン式舵取装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来ひろく用いられているラックピニオン式舵取装置は
、（「例えば特公昭４９−３９４５４号公報に示される
ように」）ハウジング内に往復動可能に支承されたラッ
ク軸と、ラック軸のラック部にハウジング内で交差して
噛合うピニオン部を有するビニオン軸とによって操舵力
を伝達していた。

これに対し据切時など大きな操舵力を必要とする時には
油圧力又は電動モータの動力をラック軸上に伝達して動
力補助するラックピニオン式動力舵取装置が知られてい
る。

このような油圧力を利用したものは例が多いが電気式動
力（補助）舵取装置の例としては、特願昭５８−１３２
８２７や米国特許第４４１５０５４号に示される形式の
ものがある。

これらの電気式動力舵取装置は、ステアリングハンドル
からの操舵入力を受入れるビニオン軸のピニオン部と噛
合うラック部を有するラック軸上にボールスクリューを
配設して、このボールスクリューを介し電動モータの動
力をラック軸に伝達するようにしたものである。これら
の舵取装置では、ラックピニオン部とボールスクリュー
部とは一体のハウジング内に保持されており、ボールス
クリュー部に電動モータが同軸に（米国特許第４４１５
０５４号）又は軸を異にして（特願昭５８−１３２８２
７）設けられている。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のごとき従来の電動モータによる動力補助を受ける
ラックピニオン式舵取装置においては、一体のハウジン
グ内にラックピニオン部、ボールスクリュー部などが配
設され、さらに電動モータ等が同軸又は非同軸的に設置
されるように成っているため、いくつかの問題が発生す
る。

第１に、動力補助用の電動モータをハウジング内に設け
るようにしたため、前述の特公昭４９−３９４５４号公
報に示されるような電動モータを持たない舵取装置では
問題とならなかったようなスペース上の問題が起きる。

　　゛即ち、舵取装置が取シ付けられる車両のエンジン
ルーム内には各種の装置が錯綜して配設されているので
、電動モータの設置位置が制限され複雑なハウジング形
状と成ってしまう。

又、仕様の違いによって車両の形状やエンジンルーム内
の装備が異なって、舵取装置の各部の設置位置がそれぞ
れに異なる場合に、各仕様に対応するハウジング、ラッ
ク軸等を用意しなければならない。

更に、車両の仕様が相違する場合に、必要とされる操舵
補助力も変わ、Ｓことがあるが、この時電動モータの容
量を変えて対応する。

従って、電動モータの形状の大小によりハウジング等を
仕様の数だけ用意しなければならない。

更に又、一体のハウジングにラックピニオン部、ボール
スクリュー部及び電動モータ部が内設又は外設されてい
るため、これらの一つに設計変更があった場合に全装置
の変更と成ってし捷う欠点もある。

以上に述べたように、従来の電気式動力補助ラックピニ
オン舵取装置では、一体ハウジング内に各構成部品を設
けるようにしているために、設計上、製造上の自由度が
小さく、少量多種生産になり原価高になりやすい問題点
をもっている。

従って本発明の目的は、各構成要素の配置が容易に変更
可能であり、かつ仕様又は設計の変更に容易に対応し得
て共通ユニットとして大量生産が可能な電気式動力舵取
装置を提供することであり、本発明は上述の問題点を解
消し目的を達成するものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、上記目的を、ハンドルにより直接駆動される
回転軸手段と：第１ハウジングと、該ハウジング内に直
線的に往復動するよう設けられ操向車輪を操向するため
の長尺部材と、該長尺部材上に形成されたラックと、該
ラックに第１ハウジング内で係合しかつ前記回転軸手段
に固定されたピニオンギヤと、より成る第１ユニットと
；前記長尺部材の一部上に形成されたねじ手段と、該ね
じ手段の少なくとも一部を被うナツト手段と、ねじ手段
とナツト手段との間に配置されるボールとより成るボー
ルスクリュー手段と、該ボールスクリュー手段を内包す
る第２ハウジングと、電動モータと、前記ナツト手段と
電動モータとに係合して電動モータの回転出力をナツト
手段へと伝達する動力伝達手段と、よ構成る第２ユニッ
トと；第１ユニットと第２ユニットを連結する連結手段
と；回転軸手段に付与されたトルクを検知する手段と；
該検知手段に応答して電動モータを制御する手段と；と
によって構成し７、前記ユニットを組立る際にピニオン
部とボールスクリュウ部の軸方向の関係位置、および電
動モータの円周方向位置、左右の勝手違いなどを、簡易
な構成の連結手段のみを変更して組立の際に比較的容易
に対応可能にした電気式動力舵取装置によって達成する
ものである。

（実施例） 以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明による電気式動力舵取装置の全体を示し
ており、第２図及び第３図は第１及び第２実施例の主要
部分の部分断面図を示している。

第１図において、ハンドル１はハンドル軸２に回動自在
に固定されており、ハンドル軸２はユニバーサルジヨイ
ント６等を介してピニオン軸５に連結されている。ピニ
オン軸５はハウジング２２内でピニオン軸５に交差して
延在するラック軸７と噛合係合してラックピニオン部２
０を形成している。ラック軸７上にはボールスクリュー
部３が設けられ、このボールスクリュー部３に動力伝達
装置１０を介して電動モータ８が接続されている。ハウ
ジング２２がブラケット１４．１５によって車体に固定
されて舵取装置全体が車体に懸架される。ラック軸７の
両端には（図示なき）ボールジヨイントが取付けられて
ナックルアーム等を介して操向車輪に連結される。電動
モータ８は車両の他の部位に設置された制御回路１１に
接続されており、この制御回路１１は電源１２から動力
を得て例えばハンドル軸２に設置された入力トルク検出
器４から得られる入力トルクに関する情報と車速検出器
１３からの情報とから電動モータ８の出力を制御する。

第２図及び第３図は、第１図に示す舵取装置のラック軸
７に沿う断面であり、第３図の実施例は第２図に示す実
施例の電動モータ８を１８０°ラック軸７回りに旋回し
て配置したものである。従って、位置が異なる点を除き
、構成は全く同様である。

第２図及び第３図に従い、本考案による舵取装置をより
詳細に説明する。

ピニオン軸６の先端部にはピニオンギヤ部１６が設けら
れたウジレグ２２内に回動自在に支承されている。一方
、ラック軸７はラックギヤ部１７を有し、ハウジング２
２内でピニオンギヤ部１６と噛合い係合し軸方向に往復
動可能に支承されてい暮。ラックギヤ部門とピニオンギ
ヤ部１６とはラックピニオン部２０を構成してハウジン
グ２２に内設されているピニオンギヤ部１６とラックギ
ヤ部１７の噛合をラック軸７の背面より支持し梃に噛合
予圧を与えるだめの支持装置１８がハウジング２２に設
けられている。この支持装置１８は、ラック軸７の背面
に当接しそのラジアル方向の荷重を受けるプレッシャ−
パッド１８ａ１ピニオンギヤ部１６とラックギヤ部１７
の噛合部にプレッシャーパッド１Ｂ’ａを介して噛合予
圧を与えるバネ１９、□噛合予圧を調整可能とする蓋１
８ｂ１及び、蓋１８ｂを調節、固定するだめのロックナ
ツト２１よす構成されている。ハウジング２２のピニオ
ンギヤ部１６及びラックギヤ部１７の噛合い部に隣接し
て舵取装置を車両へ固定するためのブラケット１５が取
付けられている。

ラック軸７の延在する軸上にはボールスクリュー部３０
がハウジング２８内に設けられ、このボールスクリュー
部３０に前述した如く電動モータ８が動力伝達装置１０
を介して接続されている。ボールスクリュー部３０は、
ラック軸７上にらせん状に溝切りされたウオーム２９と
、このウオーム２９の一部を被ってラック軸７と同心に
ハウジング２８内に軸受２６及び２７を介して回動自在
に配置されその内周面にやはりらせん状の溝を有するナ
ツト部材２５と、ウオーム２９とナツト部材２５の両溝
間に配置される多数のボール３３とより構成されている
。ボール３３はナツト部材２５中に設けられた循環用空
孔より上記のらせん状の溝を経て再び循環用空孔に戻る
ように構成されており、このボール３３の転勤と循環に
よって電動モータ８からの動力の伝達とラック軸の滑ら
かな往復動が可能となる。

ハウジング２８はラック軸７のウオーム２９の一部を被
って配置され、その一端（第２図及び第３図上圧端）に
は軸受２６，２７に予圧を与える一部材３０が螺合され
ロックナツト３１によって固定されている。蓋部材３０
にはブラケット１４が取り付けられ、このブラケット１
４がハウジング２′２上のブラケット１５と共に舵取装
置を車体に固定している。

一方、ハウジング２８の他端（第２図及び第３図上右端
）は連結部材３２によりハウジング２２に連結されてい
る。連結部材３２はその両端を両ハウジング２２及び２
８の端部に挿入され、適当な固定手段により固定されて
いる。連結部材３２はスチールやアルミニウム等の金属
製パイプにより形成されその内部にラック軸７を被って
保護するとともに、□両ハウジング２２及び２８を一体
的に連結して強度を与える強度部材とも成っている。

連結部材３２は両ハウジング２２．２８の開口内に圧入
後かしめることによって両ハウジングに固定されている
。連結部材３２のハウジング２２．２８への取付は方法
にこれに限られ本ことなく、例えば、第４図及び第５図
に示す如く、機械的に連結しても良い。

第４図の例では、円筒形で一端の外周に雄ねじ形成され
又他端に半径方向外側に延び出すフランジを有する連結
部材３２ａを使用している。雄ねじ部がハウジング２８
の開口内に形成された雌ねじ部２８ｂ内に螺入された後
、他端部のフランジがハウジング２２のフランジ２２ａ
に当接され互いに合致した孔を介しボルト４１等の固着
具で固定保持される。

その後連結部材３２ａとハウジング２８とは溶接４０で
確実に固定される。

更にまた、第５図に示す如く、連結部材３２ｂの両端に
フランジを設け、゛これらフランジをハウジング２８の
フランジ部２８ｅとハウジング２２のフランジ部２２ａ
とに当接させてボルト４１等の固着具によって固定する
ようにしても良い。

以上のごとき連結部材３２．３２ａ、３’２ｂの軸方向
の長さを適当に調整すれば両ハウジング２２及び２８の
間の距離を自在に調整出来る。更に、連結部材３２．３
２　ａ、　３２　ｂの断面を円形とすれば、軸回りの自
由度も与えられ両ハウジング２２と２８の軸回りの関係
も自在に調整可能である。

ナツト部材２５にはハウジング２８内で減速ギヤ２４が
嵌着され、一体に回動するように成っている。減速ギヤ
２４はその外周上に歯を有する歯車であり、この外周歯
はピニオンギヤ２３の外周歯と噛合っている。ピニオン
ギ″１′７２３は、ラック軸７と平行するように軸を配
置した電動二Ｅ−夕８より出力を取り出すクラッチ９の
軸上に固定されて、電動モータ８の出力をナツト部材２
５へと伝達する。

従って、電動モータ８の回転出力はクラッチ９を介して
ピニオンギヤ２３から減速ギヤ２４へと伝達された後ナ
ツト部材２５へと伝達されナツト部材２５を回転駆動さ
せる。ナツト部材２５の回動はボール３３を介してウオ
ーム２９へと伝えられラック＠７を軸方向に直線変位さ
せる。

電動モータ８はハウジング２８の外側の異なるハウジン
グに配置固定されその軸のみをハウジング２８内に挿入
しクラッチ９と係合するように構成されているので、大
容量から小容量までの電動モータ８を設定することが出
来る。更に、第２図及び第３図の如く、電動モータ８は
ラック軸７回りのいずれの位置にも設定できる。又、電
動モータ８の軸はラック軸７と平行である必要は無く自
由にその軸を設定できる。

本実施例においては、電動モータ８の動力はクラッチ９
を用いて適宜ボールスクリューへと伝達されているが、
クラッチ９を使用せずに減速ギヤのみを介して直接に電
動モータ８の動力をボールスクリューへ入出力するよう
にすることも可能である。

制御回路１１はクラッチ９を適宜切ったり入れたりして
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
ように電動モータ８を制御する。

例えば、操舵力が最も重い撫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
得られる様に電動モータ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、よりダイレクトな
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
舵としたり、更には動力操舵時には車速、操舵角などを
も加味して電動モータ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。

以上の構成を有する電気式動力舵取装置の作動について
以下に説明する。

クラッチが作動状態にないとき、電動モーり８の出力軸
と減速機のピニオンギヤ２３の軸は分離されている。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
ヤ部１６とラックギヤ部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、不図示のボールジヨイン
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が作動状態にあるとき電動モータ８の出力軸
と減速機のピニオンギヤ２３の軸は結合される。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トルクに関する情報が入
力トルク検出器により検出され、制御回路１１に伝達さ
れる。また車速検出器１３から得られた車速に関する情
報も制御回路１１に伝達されこれらの情報に基ついて所
定の特性で電動モータ８の出力が制御され、この出力が
ピニオンギヤ２３、減速ギヤ２４、ボールスクリューを
構成するナツト部材２５、ウオーム２９、ボール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。

以上のようにラック軸７は電動モータ８の動力補助を得
て直線変移する。

以上に本発明の好適実施例について詳述したが、その他
の応用、変形例も可能である。

例えば、電動モータの動力をラック軸に伝達する機構と
してボールスクリューを使用した例を示したが、これに
代えてアクメネジ等の一般のネジ機構を構成する雄雌ネ
ジを介して電動モータの出力を伝達するようにしても良
い。

又、電動モータはラック軸と平行する軸上に設けるよう
にしたが、以下の第３実施例に示すように、ラック軸と
同軸に配することも可能である。

第６図は本発明の第３実施例を示しており、同一部品に
は同一符号を付し、説明を省略する。

第６図において、ラックピニオン部２０はハウジング２
２に内設されており、同じラック軸７上に設けられたボ
ールスクリュー部３０はハウジング２８ｄに内設されて
いる。ラックピニオン部２０とボールスクリュー部３０
の間にはクラッチ９、電動モータ８、連結部材３２ｄが
互いに連結されて配置されている。

ボールスクリュー部３０を内設するハウジング２８ｄの
ラックギヤ１７側にはクラッチ９が接続され、クラッチ
９には電動モータ８が連結されている。電動モータ８と
ハウジング２２との間は連結部材３２ｄにより連結され
、各ユニットを一体的に連結する構成と成っている。

ナツト２５には板ばね３４を介して、マサツ板３７を持
つ部材が一体に取付けられ、電磁石コイル３５がＯＮの
ときはこのマサツ板３７が板ばね３４の力に抗して他方
のマサツ板３６に係合し、とのマサツ板３６を持つ部材
にスプライン結合した電動機出力軸３８とナツト２５と
がつながる。コイル３５がＯＦ”Ｆのときはマサツ板３
７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３６゜３７が離れ、電動モータ８の出力はナ
ツト２５に伝達されない。

（発明の効果） 本発明の、電動式動力舵取装置は、ラックピニオン部と
補助動力を伝達する動力補助部とをそれぞれユニット化
して両部の間を連結手段によって連結する構成としたの
で各ユニットを個別に製造、配置することが可能となる
為車両への設置が容易でかつ車両の仕様の相違や変更並
びに′設計の変更等に容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の全体図、第２図は第１図に
示す第１実施例の部分断面図、第３図は本発明の第２実
□施例を示す部分断面図、第４図及び第５図は連結部材
′とハウジングの連結方法の第２及び第３例を示す断面
図、第６図は本発明の第３実施例の部分断面図である。 （主要部分の符号の説明） ６・・・・・・・・・・・・・・・ピニオン軸１６・・
・・・・・・・・・・ピニオンギヤ部７・・・・・・・
・・・・・・・・ラック軸１７・・・・・・・・・・・
・ラックギヤ部２２．２８・・・ハウジング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハンドルにより直接駆動される回転軸手段と；第１
   ハウジングと、該ハウジング内 に直線的に往復動するよう設けられ操向車 輪を操向するための長尺部材と、該長尺部 材上に形成されたラックと、該ラックに第 １ハウジング内で係合しかつ前記回転軸手 段に固定されたピニオンギヤと、より成る 第１ユニットと；前記長尺部材の一部上に 形成されたねじ手段と該ねじ手段の少なく とも一部を被うナット手段と、ねじ手段と ナット手段との間に配置されるボールとよ り成るボールスクリュー手段と、該ボール スクリュー手段を内包する第２ハウジング と、電動モータと、前記ナット手段と電動 モータとに係合して電動モータの回転出力 をナット手段へと伝達する動力伝達手段と、より成る第
   ２ユニットと；第１ユニットと 第２ユニットを連結する連結手段と；回転 軸手段に付与されたトルクを検知する手段 と；該検知手段に応答して電動モータを制 御する手段と；より成る電気式動力舵取装 置。 ２、前記電動モータは第２ハウジングとは別体の第３ハ
   ウジングに固定され第３ユニッ トを形成していることを特徴とする特許請 求の範囲第１項に記載の電気式動力舵取装 置。 ３、前記電動モータは第２ハウジング内で長尺部材と同
   軸に配されていることを特徴と する特許請求の範囲第１項に記載の電気式 動力舵取装置。 ４、前記連結手段は金属製パイプであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第 ３項のいずれか１項に記載の電気式動力舵 取装置。 ５、前記金属製パイプは第１及び第２ハウジング内に圧
   入後かしめ固定されていること を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載 の電気式動力舵取装置。 ６、前記連結手段は、ラックを被う筒部と該筒部の一端
   に設けられた雄ねじ部と他端に 設けられたフランジ部とより成り、該雄ね じ部は、第１又は第２ハウジングの一方に 設けられた雌ねじ部に螺合されるとともに 該フランジ部は第１又は第２ハウジングの 他方に設けられた対応フランジ上に当接し、固着具によ
   つて機械的に固定されているこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至 第３項のいずれか１項に記載の電気式動力 舵取装置。