JPS63306971A - 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〕 本発明は自動車に装備される動力舵取装置（パワーステ
アリング）に関し、更に詳述すれば電動モータ又は油圧
モータを駆動源とする２ピニオン式の動力舵取装置に関
する。

〔従来技術〕

自動車の操舵に要する操作力を補助する動力舵取装置と
して２ピニオン式ののものが開発されている。これは、
操舵輪に連なる入力軸の先端に連動連結した主ピニオン
と該主ピニオンに噛合されたラック軸とからなり、操舵
輪の回動操作に伴う前記主ピニオンの回動により前記ラ
ック軸をその軸長方向に移動させて舵取りを行うラック
・ピニオン式の舵取機構中に、操舵補助用のモータに連
動連結された補助ピニオンを、前記主ピニオンと異なる
位置にて前記ラック軸に噛合させて配設し、操舵輪の回
動操作に伴い前記入力軸に作用するトルクを検出して、
この検出トルクに応じて前記モータを回転駆動せしめ、
該モータの回転力により操舵輪の操作に要する力を補助
する構成としたものである。

このような動力舵取装置においては、主ピニオンと補助
ピニオンとを、ラック軸に隙間なく噛合せしめるべく、
実開昭５７−１２０１６４号に開示されているように、
夫々の噛合位置においてラック軸を各ビニオンに向けて
半径方向に揮圧する押圧子を設けている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて自動車の舵取機構は、操舵輪に加えられる操作力が
微小である場合に、車輪に路面から加えられる反力によ
り自動的に直進状態に復帰する機能を有しており、これ
により快適な操舵感覚が得られるようになっている。と
ころが前述の如き動力舵取装置においては、前記反力に
より直進状態に復帰しようとする場合、ラック軸と押圧
子との間に、ラック軸の移動を阻害する摺！ＩＪＩＥ抗
が作用するために、直進状態への復帰に時間を要すると
いう難点があり、更に押圧子の押圧力が大きく、前記摺
動抵抗が過大となった場合、直進状態への自動復帰がな
されない虞があって、快適な操舵感覚が得られないとい
う難点があった。そこで、この難点を解消するために前
記押圧子の押圧力を小さく設定すると、主ピニオン及び
補助ビニオンとラック軸との噛合部分に隙間が生じる虞
があり、これに起因して、操舵輪の操舵角度と実際の舵
取角度との不一致を生じ、操舵感覚の悪化を招来すると
いう問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵
輪に加えられている操作力が微小である場合に、直進状
態への自動復帰が速やかになされると共に、操舵輪の操
舵角度と実際の舵取角度との不一致がなく、快適な操舵
感覚が得られる動力舵取装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るパワーステアリング装置は、操舵輪に連動
連結された主ピニオンと、操舵補助用モータに連動連結
された補助ビニオンとを、舵取機構中のラック軸に、軸
長方向の相異なる位置にて夫々噛合させてあり、両ピニ
オンの回転に伴う前記ラック軸の軸長方向の移動により
舵取りを行う動力舵取装置において、前記主ピニオン及
び補助ビニオンのいずれか一方又は両方と前記ラック軸
との軸心間距離が、前記ラック軸の軸心とこれのピッチ
線との間の距離と、前記ビニオンのピッチ円半径との和
に等しいか又はこれよりも小に設定してあることを特徴
とする。

〔作用〕

本発明においては、主ピニオン又は補助ピニオンのいず
れか一方または両方が、そのピッチ円がラック軸のピッ
チ線に接するか又は交叉した状態に組み込まれ、組み込
みの段階において両者が隙間なく噛合される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は、本発明に係る動力舵取装置（以下本発明装
置という）の要部を示す一部破断正面図である。

図において１は操舵輪であり、該操舵輪ｌにはこれと同
軸をなして入力軸２の上端部が連結しである。入力軸２
は、図示しない枢支部材によりその中途部を車体の適宜
位置に回動自在に枢支して、前方を下として傾斜させた
状態に取付けてあり、その下端部は、自在継手３を介し
て主ピニオン軸４の上端部に連結されている。また図中
５は、筒状をなしその長手方向を左右方向として車体の
一部に固設されたラック軸ケースであり、該ラック軸ケ
ース５には、これと同軸をなして円形断面を有するラッ
ク軸６が内挿されている。

第２図は第１図の■−■線による拡大断面図であり、前
記主ピニオン軸４とラック軸６との係合状態を示してい
る。主ピニオン軸４は、前記ラック軸ケース５の一側端
部近傍に位置して、互いの内部を連通させて設けた主ピ
ニオンケース４０の内部に、その中途部を玉軸受４１に
て、またその下端部を軸受ブツシュ４２にて夫々支承さ
れ、ラック軸６と直交するその軸心廻りに回動自在に軸
支しである。前記玉軸受４１と軸受ブツシュ４２との間
の主ピニオン軸４の外周面にはピニオン歯４ａが形成し
てあり、該ピニオン歯４ａは、前記ラック軸６０軸長方
向の適宜の長さの間の外周面を偏平に加工した部分に軸
長方向に直交又は斜交する方向に形成されたラック歯６
ａに噛合させである。更にラック軸ケース５の前記主ビ
ニオンケース４０の連設側とラック軸６の軸心をはさん
で逆側には、その軸心位置にラック軸６０軸心に向かう
方向にラック軸ケース５の内部に連通ずる貫通孔５１を
形成して円筒状をなす押圧子装着部５０が設けてあり、
該押圧子装着部５０の内部には、前記貫通孔５１の内径
に略等しい外径を有する短寸円柱の一端部を、その軸心
に直交する方向にラック軸６の外径に略等しい半円形に
切欠いた形状を有する押圧子５２が、この半円形の切欠
き部を内側とし、これをラック軸６の外周面に整合させ
た状態で嵌装しである。前記貫通孔５１の外側寄りの部
分には、該部分に形成した雌ねじに螺合させて蓋部材５
３が装着してあり、該蓋部材５３と前記押圧子５２の他
端部との間には、押圧子５２をラック軸６に向かう方向
に付勢する押しばね５４が介装しである。而して押圧子
５２は、ラック歯６ａとピニオン歯４ａとが隙間なく噛
合するように、押しばね５４の付勢力によりラック軸６
を主ピニオン軸４に押し付ける作用を果たすと共に、こ
れと主ピニオン軸４とにより、ラック軸６をその半径方
向両側から挟持した状態に支承する作用をも果たしてい
る。またラック軸６は、ピニオン軸４との噛合位置と逆
側の端部近傍をラック軸ケース５の端部に装着した軸受
ブツシュ５５（第１図参照）に支承させである。このよ
うにラック軸６は、軸受ブツシュ５５と押圧子５２とに
より、その軸長方向に適長離隔した２個所を夫々支承さ
れ、ラック軸ケース５の内部にこれと軸心を略一致させ
た状態で保持されており、主ピニオン軸４の回転に伴う
ピニオン歯４ａとラック歯６ａとの噛合位置の変化に応
じて、その軸長方向に移動するようになっている。

ラック軸６の左右両端部は、ラック軸ケース５の左右両
端部から夫々適長突出させてあり、各別の玉継手６０ａ
、６０ｂ及びリンク部材６１ａ、６１ｂを介して、図示
しない左右の車輪のナックルアームに連結されており、
ラック軸６の前記移動に応じて左右の車輪の舵取りがな
されるようになっている。

さてラック軸ケース５の前記主ピニオンケース４０の連
設位置と前記軸受ブツシュ５５側の端部との間には、補
助ピニオン軸７及び該ピニオン軸７の駆動機構を内蔵す
る補助ピニオンケース７０が、互いの内部を連通させて
設けである。第３図は第１図のｍ−ｍ線による拡大断面
図であり、補助ピニオンケース７０の内部における補助
ピニオン軸７とラック軸６との係合状態を示している。

補助ピニオン軸７は、その中途部を玉軸受７１にて、ま
たその上端部を軸受ブツシュ７２にて夫々支承させ、補
助ピニオンケース７０の内部に、その軸心をラック軸６
と直交させた状態で回動自在に軸支しである。前記玉軸
受７１と軸受ブツシュ７２との間の補助ピニオン軸７の
外周面には、ピニオン歯７ａが形成してあり、該ピニオ
ン歯７ａは、ラック軸６の軸長方向の適宜の長さの間の
外周面を偏平に加工した部分に軸長方向に直交又は斜交
する方向に形成されたラック歯６ｂに噛合させである。

前記玉軸受７１及び軸受ブツシュ７２は、これらに支承
される補助ピニオン軸７の軸心とラック軸６の軸心との
間の離隔距離が、ラック歯６ａのピッチ線とラック軸６
の軸心との間の距離と、ピニオン歯７ａのピッチ円半径
との和に等しいか、又はこの和よりもわずかに（数ミク
ロン程度）に小となるように、換言すれば、ピニオン歯
７ａのピッチ円とラック歯６ｂのピッチ線とが接するか
、又は両者がわずかに交叉するように、補助ピニオンケ
ース７０内部に位置決めされており、補助ピニオン軸７
が補助ピニオンケース７０に組み込まれた段階において
、ピニオン歯７ａとラック歯６ｂとは互いに歯面を当接
させる方向に予圧を加えられ、隙間な（噛合された状態
にある。

補助ピニオン軸７の下端部には、これと同軸をなして伝
動ギヤ７３が嵌着しである。第４ＷＪは第１図のＩＶ−
Ｎ線による拡大断面図であり前記伝動ギヤ７３と、これ
と対をなす伝動ビニオン７４との係合状態を示している
。

伝動ピニオン７４は、その軸心を補助ピニオン軸７の軸
心と直交させた態様にて、補助ピニオンケース７０の下
部に玉軸受７５．７８により支承してあり、玉軸受７５
と玉軸受７６との間の外周面に形成したピニオン歯７４
ａを前記伝動ギヤ７３の外周に形成したギヤ歯１３ａに
噛合させである。該伝動ピニオン７４の前記玉軸受７６
側の端部は、補助ビニオンケース７０の外部に装着され
た操舵補助用モータ９の回転軸に、電磁クラッチ８を介
して連結されており、電磁クラ７チ８が係合されている
場合に、操舵補助用モータ９の回転は、伝動ビニオン７
４と伝動ギヤ７３とにより減速され、これらを介して補
助ピニオン軸７に伝達され、該ピニオン軸７の回転に伴
うピニオン歯７ａとラック歯６ｂとの噛合位置の変化に
応じて、ラック軸６がその軸長方向に移動するようにな
っている。

前記操舵補助用モータ９は、制御部１０に図示しない駆
動回路を介して接続してあり、該制御部１０からの出力
信号に応じて正転又は逆転駆動されるようになっている
と共に、前記電磁クラッチ８も制御部１０に接続されて
おり、該制御部ｌＯからの出力信号に応じて保合又は遮
断されるようになっている。制御部１０には、前記入力
軸２の中途部に装着され、例えばポテンシオメータを用
いてなるトルクセンサ１１から、操舵輪ｌの回動操作に
伴って該入力軸２に生じるトルクに相当する信号が与え
られており、制御部１０は、トルクセンサ１１からの入
力信号により入力軸２に作用するトルクの方向及び大き
さを認識し、所定値以上のトルクが入力軸２に作用した
場合に、前記トルクの方向に応じて操舵補助用モータ９
にこれを正転又は逆転せしめるべ（信号を発する。また
電磁クラッチ８は図示しないエンジンを始動すべくキー
スイッチがオンされた場合に、制御部１０からの信号に
より係合されると共に、図示しない車速センサ等の種々
の走行状態を検出するセンサから制御部１０に入力され
る信号が所定値以上となった場合に、事故防止のために
制御部ｌＯからの信号により遮断されるようになってい
る。従って、この制御部ｌＯの動作により、入力軸２に
作用するトルクの方向及び大きさに応じて、補助ピニオ
ン軸７に操舵補助用モータ９の回転力が伝達され、ラッ
ク軸６が軸長方向に移動する結果、これに応じて前述し
た如く左右の車輪の舵取りがなされる。

以上の如く構成された本発明装置においては、操舵輪１
が回動操作された場合に、これに伴って回転する入力軸
２の回転を直接伝達される主ピニオン軸４の回転により
ラック軸６が移動されるのと同時に、トルクセンサ１１
により検出される入力軸２に作用するトルクに応じて、
操舵補助用モータ９の回転に伴う補助ピニオン軸７の回
転によってもラック軸６が移動される結果、操舵輪１０
回動操作に要する操作力が低減されるのである。

そしてこの時、主ピニオン軸４のピニオン歯４ａとラッ
ク軸６０ラック歯６ａとは、前記押圧子５２の作用によ
り隙間なく噛合された状態にあり、補助ピニオン軸７の
ピニオン歯７ａとラック軸６のラック歯６ｂとは、補助
ピニオン軸７の組み込みの際に予圧を加えられて隙間な
く噛合された状態にあるから、主ピニオン軸４及び補助
ピニオン軸７の回転量とラック軸６の移動量とが完全に
一致し、操舵輪１の操作角度と車輪の舵取角度とが正確
に対応する結果快適な操舵感覚が得られる。

また車輪が右又は左に操舵された状態にあり、操舵輪１
に加えられる操作力が微小である場合には、舵取機構の
直進状態への自動復帰機能により、ラック軸６にはその
軸長方向への力が作用し、該ラック軸６はこの方向に移
動しようとする。この時、該ラック軸６には、軸受ブフ
シェ５５との摺接位置及び押圧子５２との摺接位置にお
いて、夫々摺動抵抗が作用するが、補助ピニオン軸７と
の噛合位置においては、ラック歯６ｂとピニオン歯７ａ
との間の転がり抵抗が作用するのみであり、ラック軸６
に作用する抵抗が従来の動力舵取装置に比較して小さく
、この抵抗に抗してラック軸６は前記反力により容易に
移動でき、直進状態に速やかに復帰し得る。

なお本実施例においては、補助ピニオン軸７とラック軸
６との軸心間距離を前述の如く設定し、両者を隙間なく
噛合せしめであるが、主ピニオン軸４とラック軸６とを
同様に噛合せしめてもよい。

ただしこの場合、ラック軸６が片持ち支持状態となるの
を避けるため、主ピニオン軸４の噛合位置と補助ピニオ
ン軸７の噛合位置とを入れ替えるのがよい。

またラック軸６をラック軸ケース５０両端において各別
の軸受ブツシュにより支持させ、主ピニオン軸４及び補
助ピニオン軸７の両方をラック軸６と前述の如く噛合せ
しめた構成とすることも可能である。

更に本実施例においては、操舵補助用モータ９として電
動モータを用いているが、油圧モータを用いてもよいこ
とは言うまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明装置においては、ラック軸の移
動時に、これに作用する抵抗力が大幅に低減されるから
、直進状態への自動復帰が速やかになされ、また、主ピ
ニオン及び補助ピニオンとラック軸とが隙間なく噛合せ
しめであるから、操舵輪の操作角度と実際の舵取角度と
が確実に対応し、快適な操舵感覚が得られる。更に本発
明装置においては、従来主ピニオン及び補助ビニオンと
ラック軸との噛合位置に各別に必要であった押圧子が、
いずれか一方だけでよいか又は全く必要としないから、
部品点数が減少し、コストダウンが図れる等優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明装置の要部の一部破断正面図〜第２図、第３図及び
第４図は夫々第１図のｎ−ｎ線。 ｍ−ｍ線及びＩＹ−ＩＹ線による拡大断面図である。 １・・・操舵輪　　４・・・主ピニオン軸　　５・・・
ラック軸ケース　　６・・・ラック軸　　７・・・補助
ピニオン軸　　９・・・操舵補助用モータ 特　許　出願人　　光洋精工株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 ＋ｄ 第　２　口 第　３　図 劣４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵輪に連動連結された主ピニオンと、操舵補助用
   モータに連動連結された補助ピニオンとを、舵取機構中
   のラック軸に、軸長方向の相異なる位置にて夫々噛合さ
   せてあり、両ピニオンの回転に伴う前記ラック軸の軸長
   方向の移動により舵取りを行う動力舵取装置において、 前記主ピニオン及び補助ピニオンのいずれ か一方又は両方と前記ラック軸との軸心間距離が、前記
   ラック軸の軸心とこれのピッチ線との間の距離と、前記
   ピニオンのピッチ円半径との和に等しいか又はこれより
   も小に設定してあることを特徴とする動力舵取装置。