JPS6387372A - 電動式動力操舵装置 - 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、自動車等車両のパワーアシストを行う電動式
の動力操舵装置に関する。

（従来の技術） 近時、操縦性、走行安定性の面からいわゆるパワーステ
アリング装置が車両に装着され、その普及も著しいもの
がある。パワーステアリングの目的は操舵に関する運転
者の負担軽減にあり、要求される諸機能としては、操舵
力の軽減、操舵に応じる適切な反力のフィードバック、
操舵のなめらかさ等がある。また、これらの諸機能を実
現する装置についての装着性が良いことも要求される。

このようなパワーステアリング装置には油圧式、電動式
等のタイプがあるが、系統のシンプルな点から電動式が
着目されている。

従来のこの種の電動式動力操舵装置としては、例えば、
オートモービル　リビルダ−（Ａｕｔｏｍｏｂｉ　Ｉｅ
Ｒｅｂｕｉｌｄｅｒ　％　１９８６年６月発行）に記載
のものがある。この装置では、補助動力を発生する電動
機が大きいため、電動機の取付位置によっては装着が困
難な場合がある。その場合、車両側で電動式動力操舵装
置の電動機が他の機器に干渉しないようにスペースを確
保している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電動式動力操舵装置に
あっては、車両側で電動式動力操舵装置の電動機が干渉
しないようにスペースを確保しているため、電動式動力
操舵装置の装着部周辺のレイアウト変更等があった場合
、または、他の車両への装着は不可能に近いという問題
点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、ピニオンシャフトおよび電動機の軸に
歯車を設け、歯車を所定の角度で噛合させることにより
、電動機の取付位置の自由度を高めて、装置の装着性の
向上を図ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による電動式動力操舵装置は上記目的達成のため
、ラックシャフトに噛み合うピニオンシャフトに歯車を
設け、ピニオンシャフトの歯車に噛み合う歯車を電動機
の軸に設けて、電動機の動力を前記２つの歯車を介して
ピニオンシャフトに伝達するとともに、電動機をピニオ
ンシャフトの先端を通る水平面を横切るかあるいはこの
水平面より上方に位置させ電動機の中心線を前記水平面
に対し所定の角度を有するように配設したことを特徴と
している。

ここでいう所定の角度とは、本発明においてピニオンシ
ャフトの先端を通る水平面に対しての電動機の中心線の
角度が０度、すなわちピニオンシャフトの先端を通る水
平面に対して電動機の中心線が平行である場合を除く。

（作用） 本発明では、ピニオンシャフトおよび電動機の軸に歯車
が設けられ、これらの歯車は所定の角度で噛合するとと
もに、機能的には電動機の出力が歯車を介してピニオン
シャフトに伝達される。したがって、電動機の取付位置
の自由度が高まり、装置の装着性の向上が図れる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明の第１実施例を示す図であり、本発
明を自動車等車両のパワーステアリング装置に適用した
例である。

まず、構成を説明する。第１〜５図において、ｌはハン
ドルであり、ハンドル１の操舵力はステアリングシャフ
ト２を介してピニオンシャフト３に伝達される。ピニオ
ンシャフト３はギヤハウジング４にベアリング５．６を
介して回動自在に支持されており、その中央部のピニオ
ン３ａはラックシャフト７に形成されたラック７ａと噛
合している。ベアリング５はベアリングリテーナ８によ
って係止されており、ピニオンシャフト３とギヤハウジ
ング４０間にはシール９が介挿される。また、ギヤハウ
ジング４にはベアリングリテーナ８、シール９を覆うよ
うにダストカバー１０がピニオンシャフト３に挿入固定
されており、ギヤハウジング４とランクシャフト７の第
１図中右側にはブツシュ１１が介挿される。ランクシャ
フト７はギヤハウジング４内に摺動自在に設けられてお
り、第２図に示すようにラック７ａはピニオン３ａにリ
テーナ１２を介してスプリング１３によって付勢されて
いる。スプリング１３はリテーナ１２およびアジャスト
スクリュー１４に形成された凹部内に介挿されており、
アジャストスクリュ１４はギヤハウジング４に螺合しロ
ックナツト１５によってギヤハウジング４にロックされ
て固定される。また、ラックシャフト７の端部のネジ孔
７ｂにはタイロフト１６が螺着しており、タイロッド１
６にはナックルアーム１７を介して操向輪１８が取り付
けられる。ラックシャフト７とタイロッド１６の連結部
周辺にはブーツ１９．２０が配設されており、ブーツ１
９．２０はゴミ等の侵入を防止する。したがって、ハン
ドル１を操舵するとピニオンシャフト３が回り、ピニオ
ン３ａとラック７ａが噛み合ってランクシャフト７が第
１図中左右に動き、タイロッド１６、ナックルアーム１
７を介して操向輪１８を作動する。すなわち、ハンドル
１の回転変位がランクシャフト７の直線変位に変換され
操向輪に伝達される。

ピニオンシャフト３の下部にはカサ歯車２１が取り付け
られており、これらピニオンシャフト３、カサ歯車２１
は両部材にそれぞれ形成されたスプライン３ｂ、２１ａ
によって嵌合しナツト２２によって固定される。カサ歯
車２１にはカサ歯車２３が噛合しており、カサ歯車２１
２３は所定のギヤ比をもって形成される。カサ歯車２３
はクラッチ２４のシャフト２４ａにスプライン２３ａ、
２４ｂによって嵌合しており、カサ歯車２３とシャフト
２４ａはナツト２５によって固定される。なお、カサ歯
車２１．２３は各シャツ）３．２４ａにスプラインで嵌
合しているがキー等を用いてもよい。クラッチ２４は電
動機２７と一体に形成され、クラッチ２４および電動機
２７はギヤハウジング４にボルト２８によって固定され
る。また、シャフト２４ａはギヤハウジング４にベアリ
ング２９を介して回動自在に支持される。カサ歯車２１
．２３を収納するよう形成されたハウジング４の収納部
にはカバー３０がボルト３１によって固定され、カバー
３０はカサ歯車２１．２３を保護するとともにカサ歯車
２１．２３に塗布されたグリース等の洩れを封止し、又
ゴミ等の侵入も防止する。

クラッチ２４および電動機２７は第２図および第５図に
示すようにピニオンシャフト３に対して所定の角度θで
配設され、カサ歯車２１．２３も角度θに応じた角度で
噛合するものが用いられる。ここでいう所定の角度とは
、本発明においてピニオンシャフト３の先端を通る水平
面に対しての電動機２７の中心線の角度が０度、すなわ
ちピニオンシャフト３の先端を通る水平面に対して電動
機２７の中心線が平行である場合を除く。

クラッチ２４および電動機２７は制御回路３２の駆動信
号によって駆動され、クラッチ２４は電動機２７の補助
力を断続する。制御回路３２は例えばマイクロコンピュ
ータによって構成され、制御回路３２にはトルクセンサ
３３および車速センサ３４からの信号が入力される。ト
ルクセンサ３３はステアリングシャフト２に装着され、
ハンドルｌの操舵力の方向および大きさを検出するもの
である。このような操舵力を検出するものとしては、例
えばトルクにより生じる歪量を電気量に検出する歪ゲー
ジ式のもの、トルクによる捩れを変位量として電気的に
検出するポテンショ式のもの、あるいは捩れ変位を磁界
の変化量として検出するホール素子を利用するもの等を
用いることができる。また、操舵角を検出するものとし
ては、例えば回転板のスリットを通過する光をパルス信
号として検出する方式のもの等を用いることができる。

車速センサ３４は車速を検出するもので、例えば、スピ
ードメータの信号等が利用できる。

制御回路３２は各センサ３３．３４からの検出情報に基
づき内部に記憶されているプログラムに従って車両の操
舵補助に必要な処理値を演算し、必要に応じて駆動信号
をクラッチ２４および電動機２７に出力する。電動機２
７は駆動信号に応じた回転力を発生し、この回転力をク
ラッチ２４は駆動信号に応じてシャフト２４ａ、カサ歯
車２３およびカサ歯車２１を介してピニオンシャフト３
に伝達する。

なお、ギヤハウジング４は第４図に拝承するように取付
金具３７およびボルト３８によってシャーシ３９に装着
される。

次に、作用を説明する。

ハンドル１が操舵されると、その操舵力はステアリング
シャフト２、ピニオンシャフト３を介してラックシャフ
ト７に伝達され、ラックシャフト７がギヤハウジング４
内で操舵力に応じて第１図中左右に移動する。また、ハ
ンドル１の操舵力および操舵方向はトルクセンサ３３に
より検出され、車速は車速センサ３４により検出される
。これらの各センサ３３．３４の検出結果から今回の操
舵補助力に必要な処理値が制御回路３２で演算され、駆
動信号がクラッチ２４および電動機２７に出力される。

これにより、電動機２７が真に操舵力の補助を必要とす
るときのみ正転あるいは逆転して操舵力、操舵方向およ
び車速に応じた電気的動力を発生させる。

また、クラッチ２４に駆動信号が入力されると、電動機
２７から出力された補助動力がシャフト２４ａ、カサ歯
車２３に伝達され、その補助動力はカサ歯車２１．２３
によって減速され、ピニオンシャフト３を介してラック
シャフト７に作用する。すなわち、ハンドル１の操舵力
に電動機２７の補助動力が加わり、これら２つの力がラ
ックシャフト７、タイロッド１６およびナックルアーム
１７を介して操向輪１８に作用する。このため、操舵に
際して適切なパワーアシストがなされる。

車両装着時においては、パワーステアリング装置は第４
．５図に示すような状態で装着されている。一般に、車
両のエンジンルーム内は非常に狭く、特にパワーステア
リング装置の装着位置近傍にはエンジン本体、エンジン
マウンティングおよび補助機器系が配設されており、電
動機２７の取付位置に制約がある。

そこで本実施例では、カサ歯車が任意の角度で噛合でき
ることに着目し、クラッチ２４、電動機２７を車両の空
いている場所へ取り付けることにより、装着性を向上さ
せている。すなわち、カサ歯車２１およびカサ歯車２３
によって構成される一対の歯車の軸角度を所定の値に設
定することにより、電動機の取付角度を車両のスペース
に応じて自由に設定できる。したがって、新たに設計す
る場合だけでなく、レイアウトの変更や他の車両への装
着時も車両に干渉することな（取り付けられ装置の装着
性が向上する。なお、歯車はカサ歯車に限定されるもの
ではない。したがって、電動機２７の取付角度は第２．
５図に示すような角度ばかりではなく第３．４図に示す
矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向に傾斜した角度でもよい。

しかし、電動機２７が路面に対して平行の位置になると
、エンジンマウンティング等との干渉や路面からの飛石
および泥水等の影響を受けるため適当ではない。そのた
め路面より少しでも離すようにすることが望ましい。

また、カサ歯車２１．２３はギヤ比を任意に設定できる
ため、電動機２７の性能、装置全体の特性に合った設定
ができ、設計の自由度も高い。さらに、軽量小型化が図
れ、装置の装着性が向上するとともに、コストの低減が
図れる。

次に、第６図は本発明の第２実施例を示す図であり、第
２図に示す第１実施例のステアリングシャフト２に対す
るクラッチ２４、電動機２７の角度θを具体的に９０°
としたものである。第６図において、４１はギヤハウジ
ングであり、ギヤハウジング４１はピニオンシャフト３
とクラッチ２４、電動機２７を９０°の角度を持って配
設するように形成される。

ピニオンシャフト３にはカサ歯車４２が配設され、ピニ
オンシャフト３およびカサ、歯車４２はスプライン３ｂ
およびスプライン４２ａで嵌合しており、ナツト２２で
固定される。カサ歯車４２にはカサ歯車４３が噛合して
おり、カサ歯車４２．４３は両部材の軸心が９０°で交
差するように形成される。カサ歯車４３の中心孔にはス
プライン４３ａが形成され、シャフト２４ａのスプライ
ン２４ｂに嵌合しナツト２５で固定される。また、ギヤ
ハウジング４１に形成された収納部にはカバー４４がボ
ルト３１によって固定されカサ歯車４２．４３を保護す
るとともに、カサ歯車４２．４３に塗布されたグリース
を封止し、又、ゴミ等の侵入を防止する。

以上のように、とニオンシャフト３に対するクラッチ２
４、電動機２７の角度θは９０°となり、車両の空いた
空間にクラッチ２４、電動機２７を位置させることがで
きる。この角度θは第１実施例で記述したようにクラッ
チ２４、電動機２７の中心線が路面ニ対して平行でなく
エンジンマウンティングや路面等からの影響を受けない
場所であれば任意に設定できる。その他の構成および作
用は前記実施例と同様である。

（効果） 本発明によれば、ピニオンシャフトおよび電動機のシャ
フトに歯車を設け、これらの歯車を所定の角度で噛合さ
せているので、電動機の取付位置を自由に設定すること
ができ、装置の装着性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る電動式動力操舵装置の第１実
施例を示す図であり、第１図はその要部断面図、第２図
は第１図のｎ−ｎ　’矢視拡大断面図、第３図は第２図
のｍ−ｍ　’矢、視平面図、第４図はその実装概略平面
図、第５図は第４図の■−Ｖ′矢視側面図であり、第６
図は本発明に係る電動式動力操舵装置の第２実施例の要
部断面図である。 ３・・・・・・ピニオンシャフト、 ７・・・・・・ラックシャフト、 ２１・・・・・・カサ歯車、 ２３・・・・・・カサ歯車、 ２７・・・・・・電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ラックシャフトに噛み合うピニオンシャフトに歯車を設
   け、ピニオンシャフトの歯車に噛み合う歯車を電動機の
   軸に設けて、電動機の動力を前記２つの歯車を介してピ
   ニオンシャフトに伝達するとともに、電動機をピニオン
   シャフトの先端を通る水平面を横切るかあるいはこの水
   平面より上方に位置させ、電動機の中心線を前記水平面
   に対し所定の角度を有するように配設したことを特徴と
   する電動式動力操舵装置。