JP2003341533A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた応答性を有し、しかも小型で電動モー
タ５のエネルギ効率を高める事が可能な構造を実現す
る。 【解決手段】 補助回転軸２９及びアイドラシャフト５
０と、ステアリングホイールの操作に基づいて回転する
主回転軸２３とを、互いの中心軸α、βが交差する状態
で配置する。補助回転軸２９と同心に固定した駆動ディ
スク３７の駆動摩擦面３８及びアイドラシャフト５０と
同心に配置した駆動側アイドラディスク５５の駆動側ア
イドラ摩擦面５６と、主回転軸２３と同心に支持した従
動ディスク４３の従動摩擦面４５及び従動側アイドラデ
ィスク４４の従動側アイドラ摩擦面４７とを摩擦係合さ
せる。皿板ばね３６、５４により、各面同士の当接圧を
確保する。駆動摩擦面３８の径と従動摩擦面４５の径と
の比を大きくして、減速機２８の減速比を大きくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電動式パワー
ステアリング装置は、自動車の操舵装置に組み込み、電
動モータを補助動力として利用する事により、運転者が
ステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を
図るものである。

【０００２】

【従来の技術】操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を
除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステ
アリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る
為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用さ
れている。又、この様なパワーステアリング装置で、補
助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステ
アリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワー
ステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置
に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トル
ク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少な
い等の利点がある。図１１は、この様な電動式パワース
テアリング装置の、従来から知られている基本構成を略
示している。

【０００３】ステアリングホイール１の操作に基づいて
回転するステアリングシャフト２の中間部には、このス
テアリングホイール１からこのステアリングシャフト２
に加えられるトルクの方向と大きさとを検出するトルク
センサ３と、減速機４とを設けている。この減速機４の
出力側は上記ステアリングシャフト２の中間部に結合
し、同じく入力側は電動モータ５の出力軸に結合してい
る。又、上記トルクセンサ３の検出信号は、車速を表す
信号と共に、上記電動モータ５への通電を制御する為の
制御器６に入力している。上記減速機４として従来一般
的には、大きなリード角を有し、動力の伝達方向に関し
て可逆性を有するウォーム減速機を使用していた。即
ち、回転力受取部材であるウォームホイールを上記ステ
アリングシャフト２の中間部に固定すると共に、回転力
付与部材であり上記電動モータ５の出力軸に結合固定し
たウォームを、上記ウォームホイールと係合させてい
た。

【０００４】操舵輪に舵角を付与する為、上記ステアリ
ングホイール１を操作し、上記ステアリングシャフト２
が回転すると、上記トルクセンサ３がこのステアリング
シャフト２の回転方向とトルクとを検出し、その検出値
を表す信号を上記制御器６に送る。するとこの制御器６
は、上記電動モータ５に通電して、上記減速機４を介し
て上記ステアリングシャフト２を、上記ステアリングホ
イール１に基づく回転方向と同方向に回転させる。この
結果、上記ステアリングシャフト２の先端部（図１１の
下端部）は、上記ステアリングホイール１から付与され
た力に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。

【０００５】この様なステアリングシャフト２の先端部
の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８を介して
ステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達される。この入
力軸１０は、上記ステアリングギヤ９を構成するピニオ
ン１１を回転させ、ラック１２を介してタイロッド１３
を押し引きし、操舵輪１４に所望の舵角を付与する。上
述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフ
ト２の先端部から自在継手７を介して中間シャフト８に
伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール１から
上記ステアリングシャフト２の基端部（図１１の上端
部）に加えられるトルクよりも、上記電動モータ５から
減速機４を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従
って、上記操舵輪１４に舵角を付与する為に運転者が上
記ステアリングホイール１を操作する為に要する力は、
上記補助動力分だけ小さくて済む様になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な従来の電
動式パワーステアリング装置の場合、電動モータ５とス
テアリングシャフト２との間に設ける減速機４として、
ウォーム減速機等のギヤ式の減速機を使用していた為、
補助動力の付与時に騒音や振動等が発生し、運転者を含
む乗員に不快感を与える場合があった。又、ギヤ式の減
速機に不可避のバックラッシュが存在する為、多少なり
とも応答性が悪化する等、操作感が悪くなる場合があっ
た。特に、減速機部分で発生したバックラッシュは、拡
大された状態で上記ステアリングシャフト２の回転方向
の遊び（がたつき）となる場合がある為、上記応答性の
悪化が顕著になり易い。これらの不都合は、バックラッ
シュを小さくしたり、或は減速機を構成するギヤを合成
樹脂製とする事により、或る程度解消できるが、寸法精
度の管理が難しくなる等の問題を生じる。又、合成樹脂
製のギヤは、許容面圧及び許容応力が鋼等の金属製のギ
ヤよりも小さいので、出力が大きな電動モータ５と組み
合わせる事は困難であるだけでなく、耐熱性が金属製の
ギヤに比べて劣る為、高温となる（特に高出力エンジン
を搭載した高性能車の）エンジンルーム内に設置する事
が難しくなる。これらの理由により、現状に於いて電動
式のパワーステアリング装置は、電動モータの出力上の
問題もあり、比較的安価な小型車用に限られ、大型車、
高級車には従前通りの油圧式のものが使用されている。

【０００７】上記減速機４として、摩擦式のものを使用
すれば、上記不都合の原因となるがたつきの発生を防止
できるが、効率が良くしかも小型の電動式パワーステア
リング装置を実現する為には、依然として解決すべき点
がある。即ち、エネルギ効率を確保する為には、上記電
動モータ５として回転速度が速い代わりにトルクが小さ
いものを使用する事が好ましい。ところが、回転速度が
速い代わりにトルクが小さい電動モータ５を使用した場
合には、上記減速機４の減速比を大きくする必要があ
る。ところが、従来は、小型で且つ大きな減速比を有
し、しかも伝達効率の良い摩擦式減速機は一般的ではな
く、エネルギ効率が高く、しかも小型で優れた応答性を
有する電動式パワーステアリング装置は実現していない
のが実情である。複数個の摩擦式減速機を動力の伝達方
向に関して互いに直列に配置すれば、大きな減速比を実
現できるが、構造が複雑になり、コストが嵩むだけでな
く、電動式パワーステアリング装置の小型・軽量化を図
る事が難しくなる。

【０００８】一方、特開平６−２８８４５３号公報に
は、互いに直行する中心軸を中心とする回転を自在とし
た駆動ディスクと従動ディスクとの間で回転力の伝達を
自在とした摩擦式減速機に関する発明が記載されてい
る。上記公報に記載された摩擦式減速機を改良すれば、
小型で軽量な電動式パワーステアリング装置を得られる
と考えられるが、そのままでは電動式パワーステアリン
グ装置としての操舵感覚が悪くなり、実用性に乏しい。
この理由は、次の通りである。

【０００９】即ち、上記公報に記載された摩擦式変速機
の場合には、駆動ディスクに設けた駆動摩擦面と従動デ
ィスクに設けた従動摩擦面との当接圧を確保する為、ロ
ーディングカム装置を使用している。ローディングカム
装置は、回転方向が一定のトルク伝達を行なう場合には
良好な伝達特性を発揮するが、電動式パワーステアリン
グ装置の様に、回転方向が頻繁に変化する使用条件下で
のトルク伝達時には、好ましくない伝達特性が顕在化す
る。即ち、ローディングカム装置の場合、回転方向が変
化する瞬間に、押圧力が低下若しくは喪失する為、この
瞬間には、上記駆動摩擦面と従動摩擦面とが滑り、トル
ク伝達が行なわれなくなる。この為、上記公報に記載さ
れた摩擦式変速機をそのまま電動式パワーステアリング
装置に組み込んだ場合には、ステアリングホイールの回
転方向を変える際に、電動モータによる補助動力を得ら
れなくなって、このステアリングホイールを回転させる
為に要する操作力が大きくなる。この様な状態は、運転
者に違和感を与えるだけでなく、電動式パワーステアリ
ング装置に本来要求される機能のうちの一部をなくす事
につながる為、好ましくない。

【００１０】又、伝達効率を十分に確保する為には、上
記駆動ディスクと従動ディスクとの軸方向に亙る相対位
置を、組み付け誤差等に拘らず規制する必要があるが、
上記公報に記載された発明は、その様な考慮をしていな
い。例えば出力軸の周囲に設けた従動ディスクを、ボー
ルスプライン等によりこの出力軸の軸方向に亙る変位自
在とすれば、上記相対位置を正規に規制できるが、その
代わりにコストが嵩み、大型化する等の不都合を生じ
る。

【００１１】又、電動式パワーステアリング装置の場合
には、電動モータが焼き付き等によりロックした場合に
も、ステアリングシャフトを回転させられる様にする必
要がある。ところが、ローディングカム装置を組み込ん
だ摩擦式変速機の場合には、電動モータがロックして駆
動ディスクが回転不能になった状態で、ステアリングシ
ャフトにトルクを加えると、駆動摩擦面と従動摩擦面と
の当接圧が著しく上昇する。この為、ステアリングホイ
ールにより上記ステアリングシャフトを回転させる為に
要する力（操舵力）が著しく高くなる為、所謂フェール
セーフ機能を持たせにくくなる。本発明は、上述の様な
従来構造が有する問題点を何れも解消し、単一の摩擦式
減速機で大きな減速比を実現して、優れたエネルギ効率
及び操作感を有する電動式パワーステアリング装置の小
型・軽量化を図る事により、電動式パワーステアリング
装置の用途拡大を図るべく発明したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式パワース
テアリング装置は、車体側に固定されるハウジングと、
主回転軸及び補助回転軸と、駆動、従動両ディスクと、
駆動、従動両摩擦面と、従動側、駆動側両アイドラディ
スクと、従動側、駆動側両アイドラ摩擦面と、押圧手段
とを備える。このうちの主回転軸は、上記ハウジングの
内側に回転及び軸方向移動自在に設けられ、ステアリン
グホイールの操作に基づいて回転方向の力を付与され、
操舵輪に対して、回転量に応じた舵角を付与する。又、
上記補助回転軸は、上記主回転軸の配設方向と交差する
方向に配置されて、電動モータにより回転駆動される。
又、上記駆動ディスクは、上記補助回転軸に対し、この
補助回転軸と同心に支持固定されて、この補助回転軸と
共に回転する。そして、上記駆動摩擦面は、上記駆動デ
ィスクに設けられ、上記補助回転軸と同心で円すい凸面
状である。又、上記従動ディスクは、上記主回転軸の一
部外周面に、この主回転軸と同心に支持固定されてお
り、この主回転軸と共に回転及び軸方向移動する。そし
て、上記従動摩擦面は、この従動ディスクに設けられて
おり、上記主回転軸と同心で上記駆動摩擦面と摩擦係合
する、円すい凸面状である。又、上記従動側アイドラデ
ィスクは、上記主回転軸の一部外周面で上記従動ディス
クに隣接する部分に、この主回転軸と同心に且つこの主
回転軸に対する回転自在であるが軸方向移動不能に支持
されている。そして、上記従動側アイドラ摩擦面は、上
記従動側アイドラディスクに設けられており、上記主回
転軸と同心で上記駆動摩擦面と摩擦係合する、上記従動
摩擦面と同形状である。又、前記駆動側アイドラディス
クは、上記ハウジングの一部に、上記従動ディスク及び
従動側アイドラディスクの直径方向に亙る中心軸を中心
とする回転自在に支持されている。そして、上記駆動側
アイドラ摩擦面は、上記駆動側アイドラディスクに設け
られており、上記駆動摩擦面と同形状で上記従動摩擦面
及び従動側アイドラ摩擦面と摩擦係合するものである。
更に、前記押圧手段は、上記駆動ディスク及び駆動側ア
イドラディスクの組と、上記従動ディスク及び従動側ア
イドラディスクの組とのうち、少なくとも一方の組に設
けたもので、上記駆動ディスクと上記従動ディスクとの
間でトルク伝達を行なわない状態でも、上記各摩擦面同
士の当接圧を確保できる。

【００１３】

【作用】上述の様な本発明の電動式パワーステアリング
装置の作動時には、電動モータにより補助回転軸に加え
られる回転駆動力が、駆動ディスクと従動ディスクとが
構成する減速機を介して主回転軸に伝達され、この主回
転軸に補助動力を付加する。そして、この主回転軸の回
転を、ステアリングホイールに加える力以上の力により
回転駆動して、操舵輪に舵角を付与する。従って、運転
者が上記ステアリングホイールを操作する為に要する力
を軽減できる。回転駆動力の伝達時には、押圧手段の働
きと駆動側、従動側アイドラディスクによるバックアッ
プとにより、駆動、従動両摩擦面同士の当接圧を確保
し、これら両摩擦面同士の間での回転駆動力の伝達を効
率良く行なわせる。

【００１４】上記駆動ディスクと従動ディスクとが構成
する減速機により得られる減速比は、駆動摩擦面の径と
従動摩擦面の径との比となる。本発明の電動式パワース
テアリング装置に組み込む摩擦減速機の場合には、駆
動、従動両回転軸を、これら両回転軸の中心軸同士を交
差させる方向に配置しているので、上記駆動摩擦面の径
並びに従動摩擦面の径を自由に設定できる。特に、駆動
摩擦面の径を相当に小さくする事も可能である為、上記
駆動摩擦面の径と従動摩擦面の径との比を大きくし、小
型でしかも大きな変速比を得られる摩擦式減速機を得
て、エネルギ効率が高く、しかも小型で優れた応答性を
有する電動式パワーステアリング装置を、特にコストを
高くする事なく実現できる。

【００１５】又、上記押圧手段は、上記駆動ディスクと
上記従動ディスクとの間でトルク伝達を行なわない状態
でも、上記各摩擦面同士の当接圧を確保する為、前記主
回転軸の回転方向が変化する瞬間にも、これら各摩擦面
同士の当接圧が低下若しくは喪失する事がない。従っ
て、上記主回転軸の回転方向が変わる瞬間にも、上記駆
動摩擦面と従動摩擦面とが滑る事がなく、トルク伝達が
連続して行なわれる。この為、ステアリングホイールの
回転方向を変える際にも、電動モータによる補助動力を
切れ目なく得られ、このステアリングホイールを回転さ
せる為に要する操作力の低減を図れる。

【００１６】又、上記主回転軸は、上記ハウジングの内
側で軸方向移動自在である為、上記駆動ディスクと従動
ディスクとの軸方向に亙る相対位置を、組み付け誤差等
に拘らず正規位置に規制して、特にコストを高くしたり
大型化したりする事なく、これら両ディスク同士の間の
伝達効率を十分に確保できる。更に、上記押圧手段の作
用に基づく上記各摩擦面同士の当接圧は、電動モータが
焼き付き等によりロックした場合にも、一定値以上に上
昇する事はない。従って、ローディングカム装置を組み
込んだ摩擦式変速機の場合の様に、電動モータがロック
して駆動ディスクが回転不能になった状態でも、ステア
リングシャフトにトルクを加えると、駆動摩擦面と従動
摩擦面との当接圧が著しく上昇する事がなく、ステアリ
ングホイールにより上記ステアリングシャフトを回転さ
せる為に要する力（操舵力）が著しく高くなる事はな
い。従って、故障時にもステアリングホイールの操作を
可能にする、フェールセーフを図り易い。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜２は、請求項１、３に対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。ステ
アリングホイール１（図１１参照。図１〜２には省
略。）の操作に基づいて回転するステアリングシャフト
２（図１１参照）は、アウターシャフト１５とインナー
シャフト１６とを結合して成る。この様なステアリング
シャフト２は、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が加わった
場合に全長を縮め、上記ステアリングホイール１に衝突
した運転者の身体に加わる衝撃を緩和する。又、上記ア
ウターシャフト１５は、深溝型の玉軸受等の軸受１７に
より、ステアリングコラム１８の後端部（図１の右端
部）に、回転のみ自在に支持している。このステアリン
グコラム１８も、アウターコラム１９とインナーコラム
２０とを結合して成り、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が
加わった場合に全長を縮める様にしている。そして、自
動車への組み付け時には、上記アウターコラム１９に固
定した取付ブラケット２１を車体に対して、上記衝撃荷
重により脱落自在に支持固定する。

【００１８】一方、上記ステアリングシャフト２の前端
部（図１の左端部）は、トーションバー２２を介して主
回転軸２３に結合している。即ち、このトーションバー
２２の後端部（図１の右端部）を上記インナーシャフト
１６の前端部（図１の左端部）に圧入嵌合し、同じく前
端部（図１の左端部）を、上記主回転軸２３の中間部
に、ピン２７を介して結合している。そして、この主回
転軸２３をハウジング２４に、シール付の深溝型の玉軸
受等、密封手段付の軸受２５により、回転自在に支持し
ている。尚、この軸受２５を構成する内輪２６は上記主
回転軸２３に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌している。
従って、上記主回転軸２３は上記ハウジング２４に対
し、回転及び軸方向（図１の左右方向）に亙る変位自在
に支持されている。尚、上記主回転軸２３の外周面と上
記内輪２６の内周面との間にはシールリングを設けて、
上記ハウジング２４内に封入した潤滑油（トラクション
オイル）の漏洩防止を図っている。

【００１９】又、上記ハウジング２４の側方（図１の上
方）には電動モータ５を設け、この電動モータ５の回転
駆動力を、次述する減速機２８により減速してから、上
記主回転軸２３に伝達する様に構成している。この主回
転軸２３の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８
を介してステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達し、操
舵輪１４（図１１参照）に対して回転量に応じた舵角を
付与する。

【００２０】上記減速機２８は、上記主回転軸２３の中
間部で上記ハウジング２４の内側部分に設けている。上
記減速機２８を構成する為に上記ハウジング２４の側方
には、補助回転軸２９を、それぞれが深溝型の玉軸受で
ある１対の転がり軸受３０、３０により、回転自在に支
持している。上記補助回転軸２９は、これら両転がり軸
受３０、３０を構成する内輪３１、３１に、軸方向（図
１の上下方向）に亙る摺動自在に嵌装している。そし
て、上記補助回転軸２９を上記ハウジング２４の側面部
分に設けた取付孔３２の内側に、回転及び軸方向に亙る
移動自在に支持している。この様に上記補助回転軸２９
と上記主回転軸２３とを上記ハウジング２４に支持した
状態で、これら補助回転軸２９の中心軸αと主回転軸２
３の中心軸βとは、この主回転軸２３の中心軸β上の点
Ｏ部分で交差する。

【００２１】上記補助回転軸２９の基端部（図１の上端
部）にはスプライン部３３を設け、このスプライン部３
３と上記電動モータ５の出力軸３４とを係合させて、こ
の電動モータ５により、上記補助回転軸２９を回転駆動
自在としている。又、上記補助回転軸２９の中間部外周
面には、外向フランジ状の係止鍔部３５を形成し、この
係止鍔部３５の片側面（図１の上面）と、外側（図１の
上側）の転がり軸受３０を構成する内輪３１の内端面
（図１の下端面）との間に、請求項３に記載した弾性部
材である皿板ばね３６を設けている。この構成により、
上記補助回転軸２９に、上記ハウジング２４の内方に向
く弾力を付与している。

【００２２】尚、図示の例の場合、上記皿板ばね３６
は、軸方向に同形状のばね板を２枚重ね合わせて構成し
ているが、これら各ばね板の自由状態に於ける軸方向に
亙る高さＨと、これら各ばね板を構成する金属板の厚さ
Ｔとの比（Ｈ／Ｔ）は、好ましくは１．３〜１．７の範
囲に規制する（１．３≦Ｈ／Ｔ≦１．７）。この理由
は、上記補助回転軸２９の変位に拘らず、上記皿板ばね
３６からこの補助回転軸２９に付与される弾力の値が大
きく変化しない様にする為である。即ち、上記高さＨと
厚さＴとの比が上記範囲にある皿板ばね３６の特性は、
線形ではなく、特定の撓み量に対して荷重が極大値を持
つ様になる。この為、上記皿板ばね３６の組み付け状態
を、この極大値付近に設定すれば、上記補助回転軸２９
の変位に拘らず、上記皿板ばね３６からこの補助回転軸
２９に付与される弾力の値が大きく変化しない様にでき
る。従って、上記皿板ばね３６を１枚のばね板により、
或は３枚以上のばね板を軸方向に重ね合わせる事により
構成する場合も、これら各ばね板に就いて、上記寸法規
制を行なうのが好ましい。

【００２３】又、上記補助回転軸２９の先端部（図１の
下端部）で上記ハウジング２４の内面側に露出した部分
には、駆動ディスク３７を、上記補助回転軸２９と一体
に結合固定している。この駆動ディスク３７は、先端部
に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状に形成した
もので、上記補助回転軸２９と同心に設けられて、この
補助回転軸２９と共に回転する。そして、この様な駆動
ディスク３７の外周面を構成する、上記補助回転軸２９
と同心の円すい状凸面を、駆動摩擦面３８としている。
尚、この駆動摩擦面３８の母線の延長線は、上記主回転
軸２３の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

【００２４】一方、前記主回転軸２３の中間部で上記ハ
ウジング２４内に位置する部分の周囲には、円筒状のス
リーブ３９を、締り嵌めにより外嵌固定している。そし
て、このスリーブ３９を上記ハウジング２４の中間部内
周面に、シール付の深溝型の玉軸受等、密封手段付の軸
受４０により、回転自在に支持している。尚、この軸受
４０を構成する内輪４１は上記スリーブ３９の後端部
（図１の右端部）に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌して
いる。従って、このスリーブ３９は上記主回転軸２３と
共に、上記ハウジング２４に対し、回転及び軸方向（図
１の左右方向）に亙る変位自在に支持されている。尚、
上記スリーブ３９の外周面と上記内輪４１の内周面との
間にはシールリングを設けて、上記ハウジング２４内に
封入した潤滑油（トラクションオイル）が、トルクセン
サ４２の側に漏洩する事を防止している。

【００２５】上述の様なスリーブ３９の外周面には、従
動ディスク４３を一体に設けると共に、従動側アイドラ
ディスク４４を回転自在に支持している。上記従動ディ
スク４３の軸方向両面のうち、この従動側アイドラディ
スク４４と対向する面（図１の左面）の外径寄り部分に
は、従動摩擦面４５を形成している。この従動摩擦面４
５は、前記駆動摩擦面３８との当接部がこの駆動摩擦面
と平行な円すい凸面とし、これら両摩擦面４５、３８の
母線同士が、これら母線のほぼ全長に亙り、互いに均一
に当接する様にしている。尚、上記両摩擦面４５、３８
のうち、一方の母線形状を直線とし、他方の母線形状
を、当該摩擦面の中央部が凸となる方向に僅かに湾曲し
た、大きな曲率半径を有する曲線とすれば、上記両摩擦
面４５、３８同士の当接部にエッジロ−ドを生じさせる
事なく、安定した当接状態を実現できる為、好ましい。

【００２６】又、上記従動側アイドラディスク４４は上
記スリーブ３９の周囲に、アンギュラ型の玉軸受、テー
パころ軸受、ラジアル、スラスト両転がり軸受を組み合
わせた軸受ユニット等、ラジアル荷重及びスラスト荷重
を支承自在な転がり軸受４６により、上記スリーブ３９
と同心に、且つ、このスリーブ３９に対する相対回転を
自在に支持している。そして、上記従動側アイドラディ
スク４４の軸方向両面のうち、上記従動ディスク４３と
対向する面（図１の右面）の外径寄り半部に、従動側ア
イドラ摩擦面４７を形成している。この従動側アイドラ
摩擦面４７は、前記駆動摩擦面３８との当接部をこの駆
動摩擦面３８と平行な円すい凸面とし、上記従動摩擦面
４５と反対側部分でこの駆動摩擦面３８の母線と、これ
ら母線のほぼ全長に亙り均一に当接する様にしている。
尚、上記従動側アイドラ摩擦面４７と駆動摩擦面３８と
のうちの一方の母線形状も、エッジロードが発生しない
様に、大きな曲率半径を有する曲線とする事が好まし
い。従って、好ましくは、駆動摩擦面３８の母線形状
を、上記曲線とする。尚、上記従動側アイドラディスク
４４の軸方向両面のうち、従動側アイドラ摩擦面４７を
形成した面と反対面には、直径方向に亙る補強リブ４
８、４８を形成している。

【００２７】更に、前記ハウジング２４の一部で、前記
補助回転軸２９を設けた取付孔３２に対し、上記従動デ
ィスク４３及び従動側アイドラディスク４４の直径方向
に関して反対位置には、第二の取付孔４９を設けてい
る。そして、この第二の取付孔４９の内側にアイドラシ
ャフト５０を、それぞれが深溝型の玉軸受である１対の
転がり軸受５１、５１により、回転自在に支持してい
る。上記アイドラシャフト５０は、これら両転がり軸受
５１、５１を構成する内輪５２、５２に、軸方向（図１
の上下方向）に亙る摺動自在に嵌装している。そして、
上記アイドラシャフト５０を上記ハウジング２４の側面
部分に設けた第二の取付孔４９の内側に、回転及び軸方
向に亙る移動自在に支持している。

【００２８】上記アイドラシャフト５０の中間部外周面
には、外向フランジ状の係止鍔部５３を形成し、この係
止鍔部５３の片側面（図１の下面）と、外側（図１の下
側）の転がり軸受５１を構成する内輪５２の内端面（図
１の上端面）との間に、請求項３に記載した弾性部材で
ある皿板ばね５４を設けている。この構成により、上記
アイドラシャフト５０に、上記ハウジング２４の内方に
向く弾力を付与している。この様なアイドラシャフト５
０の先端部（図１の上端部）で上記ハウジング２４の内
面側に露出した部分には、駆動側アイドラディスク５５
を、上記アイドラシャフト５０と一体に結合固定してい
る。この駆動側アイドラディスク５５は、先端部に向か
う程外径が細くなる先細の円すい台状に形成したもの
で、上記アイドラシャフト５０と同心に設けられて、こ
のアイドラシャフト５０と共に回転する。そして、この
様な駆動側アイドラディスク５５の外周面を構成する、
上記アイドラシャフト５０と同心の円すい状凸面を、駆
動側アイドラ摩擦面５６としている。尚、この駆動側ア
イドラ摩擦面５６の母線の延長線も、前記主回転軸２３
の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

【００２９】上述の様に構成する本発明の電動式パワー
ステアリング装置を構成する減速機２８は、次の様な機
能により、前記補助回転軸２９から主回転軸２３に回転
力を伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作
する事によりステアリングシャフト２を構成する前記イ
ンナーシャフト１６を回転させると、このインナーシャ
フト１６から前記トーションバー２２を介して前記主回
転軸２３に回転力が付与される。この際、このトーショ
ンバー２２の弾性変形に基づき上記インナーシャフト１
６と主回転軸２３との回転方向に亙る位相がずれる。そ
して、このずれに基づく、前記非接触式のトルクセンサ
４２の検出値により、前記電動モータ５の出力軸３４
が、上記ステアリングホイール１により主回転軸２３に
加えられた回転力及び回転方向に応じた大きさ及び方向
で回転する。

【００３０】この様な電動モータ５の出力軸３４によ
り、補助回転軸２９及び駆動ディスク３７が回転する
と、前記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５との摩擦係合
に基づき、前記従動ディスク４３が回転する。そして、
この従動ディスク４３の回転が、前記スリーブ３９を介
して上記主回転軸２３に伝わる。そして、この主回転軸
２３の回転が、前記自在継手７、７及び中間シャフト８
を介してステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達され、
操舵輪１４（図１１参照）に対して回転量に応じた舵角
を付与する。上記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５と
は、前記皿板ばね３８の弾力に基づき、始めから或る程
度の当接圧で当接している。従って、上記補助回転軸２
９から主回転軸２３への回転力の伝達は、始めから滑る
事なく、効率良く行なえる。

【００３１】尚、前述した様に、上記駆動ディスク３７
の外周面に設けた駆動摩擦面３８の一部で、上記従動摩
擦面４５との当接部に対して直径方向反対部分を、前記
従動側アイドラディスク４４の従動側アイドラ摩擦面４
７に当接させている。従って、上述の様に上記補助回転
軸２９から主回転軸２３に回転力を伝達する際、上記皿
板ばね３６が上記駆動ディスク３７を上記従動ディスク
４３に押し付けた場合に、この駆動ディスク３７が従動
ディスク４３から退避する事はない。この為、上記皿板
ばね３６による上記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５と
の当接圧の確保を確実に行なえる。又、上記従動側アイ
ドラディスク４４は、減速機２８の運転中、上記従動デ
ィスク４３と反対方向に、この従動ディスク４３と同速
で回転し、前記駆動側アイドラディスク５５を回転させ
る。そして、この駆動側アイドラディスク５５の回転
が、上記従動ディスク４３に伝わる。即ち、本発明の電
動式パワーステアリング装置に組み込む減速機２８の場
合、上記駆動ディスク３７から上記従動ディスク４３へ
のトルク伝達を、２系統に分けて行なう。従って、各系
統毎に伝達するトルクを、上記駆動ディスク３７から上
記従動ディスク４３に伝達すべき全トルクの１／２に抑
えて、各摩擦面同士の当接部での滑りを抑えると共に、
各摩擦面の転がり疲れ寿命の延長を図れる。又、前述の
様に、上記駆動摩擦面３８の母線の延長線を、上記主回
転軸２３の中心軸β上の点Ｏ部分で交差させる為、上記
駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５との当接部で滑りを生
じさせる事なく、効率の良い回転力伝達を行なえる。

【００３２】上述の様な本発明の電動式パワーステアリ
ング装置に組み込む減速機２８により実現できる減速比
は、駆動摩擦面３８の径と従動摩擦面４５の径との比と
なる。上記減速機２８の場合には、補助回転軸２９及び
アイドラシャフト５０と主回転軸２３とを、これら各部
材２９、５０、２３の中心軸同士を交差させる方向に配
置しているので、上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイド
ラ摩擦面５６の径並びに従動摩擦面４５及び従動側アイ
ドラ摩擦面４７の径を自由に設定できる。特に、例えば
図示の様に、駆動摩擦面３８及び従動側アイドラ摩擦面
５６の径を相当に小さくする事も可能である。この為、
上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６の径
と、従動摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７の径
との比を大きくして、小型でしかも大きな変速比を得ら
れる摩擦式減速機を実現できる。従って、前記電動モー
タ５のエネルギ効率を高めるべく、この電動モータ５の
回転速度を速くした場合でも、構造を大型化せず、しか
も優れた応答性を有する電動式パワーステアリング装置
を実現できる。

【００３３】又、押圧手段を構成する前記各皿板ばね３
６、５４は、前記駆動ディスク３７と従動ディスク４３
との間でトルク伝達を行なわない状態でも、上記各摩擦
面３８、４５、４７、５６同士の当接圧を確保する。従
って、前記主回転軸２３の回転方向が変化する瞬間に
も、上記各摩擦面３８、４５、４７、５６同士の当接圧
が低下若しくは喪失する事がない。この為、上記主回転
軸２３の回転方向が変わる瞬間にも、上記駆動摩擦面３
８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と、従動摩擦面４５及
び従動側アイドラ摩擦面４７とが滑る事がなく、トルク
伝達が連続して行なわれる。この為、ステアリングホイ
ール１の回転方向を変える際にも、電動モータ５による
補助動力を切れ目なく得られ、このステアリングホイー
ル１を回転させる為に要する操作力の低減を図れる。
又、このステアリングホイール１を操作する運転者に違
和感を与える事もなくなる。

【００３４】又、上記主回転軸２３は、前記２個の転が
り軸受２５、４０により、前記ハウジング２４の内側
に、軸方向に亙る変位自在に支持している。又、電動式
パワーステアリング装置を組み立てた状態で上記主回転
軸２３は、前記ステアリングシャフト２を前記ステアリ
ングコラム１８の内側に支持する為の軸受１７の内部隙
間、上記主回転軸２３の前端部に中間シャフト８を連結
する為の自在継手７（図１１）のがたつき等により、僅
かに（１mm以下。例えば０．１mm程度。）軸方向に変位
自在である。この為、上記駆動ディスク３７及び駆動側
アイドラディスク５５と、上記従動ディスク４３及び従
動側アイドラディスク４４との軸方向に亙る相対位置
を、組み付け誤差等に拘らず正規位置に規制できる。即
ち、この組み付け誤差等が存在しても、上記主回転軸２
３が軸方向に変位してこの誤差を吸収し、上記各摩擦面
３８、４５、４７、５６同士を均等に当接させる。この
為、ボールスプライン等の面倒な機構が不要になり、特
にコストを高くしたり大型化したりする事なく、上記各
ディスク３７、５５、４３、４４同士の間の伝達効率を
十分に確保できる。

【００３５】更に、前記各皿板ばね３６、５４の弾性に
基づく上記各摩擦面３８、４５、４７、５６同士の当接
圧は、前記電動モータ５が焼き付き等によりロックした
場合にも、一定値以上に上昇する事はない。従って、ロ
ーディングカム装置を組み込んだ摩擦式変速機の場合の
様に、電動モータ５がロックして上記駆動ディスク３７
が回転不能になった状態でも、前記ステアリングホイー
ル１により上記主回転軸２３にトルクを加えた場合に、
上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と従
動摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧
が著しく上昇する事がない。この結果、上記ステアリン
グホイール１により前記ステアリングシャフト２を回転
させる為に要する力（操舵力）が著しく高くなる事はな
い。従って、故障時にもステアリングホイール１の操作
を可能にする、フェールセーフを図り易い。

【００３６】次に、図３は、やはり請求項１、３に対応
する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例
の場合、主回転軸２３の中間部に支持する従動ディスク
４３と従動側アイドラディスク４４との配置を、この主
回転軸２３の軸方向に関して、上述した第１例の場合と
は逆にしている。又、上記主回転軸２３をハウジング２
４の内側に回転自在に支持する為の軸受２５は、このハ
ウジング２４の一部内周面と、上記主回転軸２３の中間
部に外嵌固定したスリーブ３９の前端部外周面との間に
設けている。本例の場合も上記軸受２５を構成する内輪
２６は、上記スリーブ３９の前端部外周面に、軸方向に
亙る摺動自在に外嵌している。その他の構成及び作用
は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分
には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複
する説明は省略する。

【００３７】次に、図４は、やはり請求項１、３に対応
する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例
の場合には、電動モータ５の出力軸３４と、減速機２８
の補助回転軸２９と、駆動ディスク３７とを一体に形成
している。又、この駆動ディスク３７を従動ディスク４
３の直径方向内方に向け、弾性的に押圧する為の皿板ば
ね３６を、上記電動モータ５の側に設けている。又、ハ
ウジング２４に設けた取付孔３２ａの内周面と上記補助
回転軸２９の外周面との間にシールリング５７を設け
て、上記ハウジング２４内に封入した潤滑油（トラクシ
ョンオイル）が、上記電動モータ５側に入り込む事を防
止している。更に、上記ハウジング２４の一部で、アイ
ドラシャフト５０を収納した空間５９の底部とこのハウ
ジング２４の底部との間には、戻し流路５８を設けて、
この空間５９内に入り込んだ潤滑油を、上記ハウジング
２４内に戻せる様にしている。その他の構成及び作用
は、前述した第１例或は上述した第２例と同様であるか
ら、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

【００３８】次に、図５は、やはり請求項１、３に対応
する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例
の場合には、押圧手段を構成する皿板ばね３６ａを、従
動ディスク４３及び従動側アイドラディスク４４の側に
設けている。即ち、本例の場合には、駆動ディスク３７
及び駆動側アイドラディスク５５をハウジング２４に対
して、回転のみ自在に（軸方向に亙る変位を不能に）支
持している。その代わりに、本例の場合には、上記従動
側アイドラディスク４４を回転自在に支持する為の転が
り軸受４６の内輪６０を、上記従動ディスク４３を固設
したスリーブ３９に、軸方向（図５の左右方向）に亙る
摺動自在に外嵌している。そして、上記内輪６０の一端
面（図５の左端面）と、上記スリーブ３９に係止した止
め輪６１との間に、上記皿板ばね３６ａを設けている。
従って、上記従動側アイドラディスク４４には、上記従
動ディスク４３に近づく方向の弾力が付与されて、駆動
摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と従動摩擦面
４５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧を確保す
る。その他の構成及び作用は、前述した第１例と同様で
あるから、同等部分には同一符号を付すると共に、一部
を図示省略し、重複する説明は省略する。

【００３９】次に、図６は、請求項１、４に対応する、
本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合
には、押圧手段として、圧電式の電動アクチュエータ６
２、６２を使用している。即ち、前述した第１〜２例或
は第３例から皿板ばね３６、５４を省略し、ハウジング
２４に対し固定の部分と、補助回転軸２９或はアイドラ
シャフト５０と共に軸方向移動する転がり軸受３０、５
１との間に、上記各電動アクチュエータ６２、６２を設
置している。これら各電動アクチュエータ６２、６２は
それぞれ、ピエゾ素子を積層して成るもので、ハーネス
６３、６３を通じての直流電圧の印加に基づき、印加電
圧に応じた量だけ伸長し、駆動ディスク３７及び駆動側
アイドラディスク５５を、従動ディスク４３の直径方向
内方に、上記各転がり軸受３０、５１及び係止鍔部３
５、５３を介して、弾性的に押圧する。

【００４０】上記各電動アクチュエータ６２、６２に印
加すべき電圧を調節する、図示しない制御器は、トルク
センサ４２（図１参照）が検出する、ステアリングホイ
ール１（図１１参照）からステアリングシャフト２（図
１参照）に加えられるトルクに応じて、電動モータ５へ
の通電量を制御すると同時に、上記電圧を調節する。即
ち、ステアリングシャフト２に加えられるトルクが大き
く、上記電動モータ５への通電量を多くして、この電動
モータ５による補助動力を多くする場合には、上記電圧
を高くして、上記各電動アクチュエータ６２、６２を伸
長傾向にする。この結果、上記駆動ディスク３７及び駆
動側アイドラディスク５５に設けた、駆動摩擦面３８及
び駆動側アイドラ摩擦面５６と、従動摩擦面４５及び従
動側アイドラ摩擦面４７（図１〜２参照）との当接圧が
高くなる。反対に、ステアリングシャフト２に加えられ
るトルクが小さく、上記電動モータ５への通電量を少な
くして、この電動モータ５による補助動力を少なくする
場合には、上記電圧を低くして、上記各電動アクチュエ
ータ６２、６２を収縮傾向にする。この結果、上記駆動
摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と、上記従動
摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧が
低くなる。

【００４１】この様に本例の場合には、減速機２８を介
して主回転軸２３に付加すべき補助動力が大きい場合に
は当接圧を高くし、小さい場合には低くするので、補助
動力の大小に拘らず、上記減速機２８の伝達効率を高く
維持できる。即ち、摩擦減速機の場合、伝達すべきトル
クが小さい場合には、各摩擦面同士の当接圧が低くて
も、摩擦面同士の間で滑りを生じる事なく、動力伝達を
行なえる。これに対して、伝達すべきトルクが大きい場
合には、各摩擦面同士の当接圧を高くしないと、摩擦面
同士の間で滑りを生じて、動力伝達を行なえなくなる。
従って、前述した各例の様に、弾性を調節できない皿板
ばね等の弾性材により上記当接圧を得る構造の場合に
は、使用状態で最も大きなトルク伝達を行なう場合を考
慮して、上記弾性材の弾力を決定しなければならない。

【００４２】これに対して、この弾力に基づく当接圧が
必要以上に高いと、動力の伝達ロスが発生する。従っ
て、上記弾性材を使用する構造の場合には、補助動力が
小さい場合に於ける上記減速機の伝達効率が必ずしも良
くなく、エネルギ効率が悪い。これに対して本例の場合
には、補助動力の大小に拘らず、上記減速機２８の効率
を最良にして、エネルギ効率を高くできる。尚、前記各
電動アクチュエータ６２、６２により上記当接圧を最も
高くした場合でも、電動モータ５がロックした状態でス
テアリングホイール１（図１１参照）を操作できる様
に、上記各電動アクチュエータ６２、６２の性能を規制
する。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合
と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は
省略する。

【００４３】次に、図７は、請求項１、２に対応する、
本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合
には、駆動側アイドラディスク５５（図１、３、４、
５、６）を廃止する代わりに、電動モータ５、５と、補
助回転軸２９、２９と、駆動ディスク３７、３７とを、
従動ディスク４３の直径方向反対側２個所位置に設けて
いる。そして、上記各電動モータ５、５により上記各駆
動ディスク３７、３７を、上記従動ディスク４３の回転
方向に関して、互いに同方向に同速で回転駆動自在とし
ている。

【００４４】上述の様に構成する本例の構造の場合、電
動モータ５、５を２個設ける為、ここの電動モータ５、
５を小型化しても、全体として十分な補助動力を得られ
る。又、何れか一方の電動モータ５がロックした場合で
も、他方の電動モータ５が補助動力を発生するので、１
個の電動モータ５のみを設けた構造の場合に比べて、故
障時にステアリングホイール１（図１１参照）を回転さ
せる為に要する力が大きくなる程度を抑える事ができ
る。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と
同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省
略する。尚、本例の構造と上述した第４例の構造とを組
み合わせる（当接圧確保の為に電動アクチュエータ６
２、６２を使用する）事もできる。

【００４５】次に、図８は、請求項１、３に対応する、
本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合
には、スリーブ３９の周囲に従動側アイドラディスク４
４を回転自在に支持する為の転がり軸受４６ａの構成部
品を低減して、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化
を図っている。即ち、本例の場合には、上記転がり軸受
４６ａを構成する内輪軌道６４を上記スリーブ３９の外
周面に、同じく外輪軌道６５を上記従動側アイドラディ
スク４４の内周面に、それぞれ直接形成している。その
他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様であ
るから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

【００４６】次に、図９は、やはり請求項１、３に対応
する、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例
の場合には、ハウジング２４の内側にスリーブ３９を回
転及び軸方向に亙る変位自在に支持する為の軸受４０ａ
として、密封手段を持たない深溝型の玉軸受を使用する
事により、この軸受４０ａの軸方向寸法を小さくし、電
動式パワーステアリング装置の小型・軽量化を図ってい
る。その代わりに、上記ハウジング２４の一部内面に形
成したシールリング６６の先端縁を、従動ディスク４３
の背面（従動摩擦面４５と反対側の面で、図９の右面）
に全周に亙り摺接させて、上記ハウジング２４内に封入
した潤滑油（トラクションオイル）が、トルクセンサ４
２側に入り込む事を防止している。その他の構成及び作
用は、前述した第１例の場合と同様であるから、同等部
分には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重
複する説明は省略する。

【００４７】次に、図１０は、やはり請求項１、３に対
応する、本発明の実施の形態の第９例を示している。本
例の場合には、ステアリングシャフト２を回転自在に支
持する為のステアリングコラム１８ａに、衝撃エネルギ
を吸収しつつ全長を縮める、衝撃吸収機能を持たせる事
により、二次衝突の際にステアリングホイール１（図１
１）にぶつかった運転者の身体に加わる衝撃を緩和する
様にしている。この為に本例の場合には、減速機２８を
収納したハウジング２４とアウターコラム１９ａとを、
アルミニウム合金等、比較的塑性変形し易い金属材料に
より一体に造っている。そして、上記ステアリングシャ
フト２を構成するアウターシャフト１５を、軸受１７に
より回転のみ自在に支持したインナーコラム２０ａの前
端部を、上記アウターコラム１９ａの後端部に内嵌して
いる。このアウターコラム１９ａの内周面には、前方に
向かう程高さが大きくなる突条６７、６７を形成し、上
記インナーコラム１９ａの前端部を、これら各突条６
７、６７の内側に内嵌している。

【００４８】衝突事故に伴って、運転者の身体が上記ス
テアリングホイール１にぶつかり、上記インナーコラム
２０ａが前方に向け強く押されると、このインナーコラ
ム２０ａが、上記各突条６７、６７との係合に基づき、
塑性変形しつつ前方に変位する。この様に、インナーコ
ラム２０ａが塑性変形する事により、上記運転者の身体
からステアリングホイール１（図１１）に加えられた衝
撃エネルギを吸収し、この運転者の身体に加わる衝撃を
緩和して、運転者の保護を図る。その他の構成及び作用
は、前述した第１例の場合と同様であるから、同等部分
には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

【００４９】

【発明の効果】本発明の電動式パワーステアリング装置
は、以上に述べた通り構成され作用するが、運転時に騒
音や振動が発生せず、バックラッシュ若しくはそれに類
似した違和感もない為、舵角付与時に運転者を含む乗員
に不快感を与えたり、ステアリングホイールの操作感を
悪くする事がない。しかも、電動モータのエネルギ効率
を高めつつ、小型に構成できる為、高級車、高性能車を
含め、あらゆる自動車への組み付けが可能になる等、電
動式パワーステアリング装置の使用範囲拡大に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分横断平
面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１の左
部に相当する図。

【図４】本発明の実施の形態の第３例を示す、図１のＢ
−Ｂ断面に相当する図。

【図５】同第４例を示す、図３と同様の図。

【図６】同第５例を示す、図４と同様の図。

【図７】同第６例を示す、図４と同様の図。

【図８】同第７例を示す、図３と同様の図。

【図９】同第８例を示す、図３と同様の図。

【図１０】同第９例を示す、部分横断平面図。

【図１１】本発明の対象となる電動式パワーステアリン
グ装置の全体構造を示す略図。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４ 減速機 ５ 電動モータ ６ 制御器 ７ 自在継手 ８ 中間シャフト ９ ステアリングギヤ １０ 入力軸 １１ ピニオン １２ ラック １３ タイロッド １４ 操舵輪 １５ アウターシャフト １６ インナーシャフト １７ 軸受 １８、１８ａ ステアリングコラム １９、１９ａ アウターコラム ２０、２０ａ インナーコラム ２１ 取付ブラケット ２２ トーションバー ２３ 主回転軸 ２４ ハウジング ２５ 軸受 ２６ 内輪 ２７ ピン ２８ 減速機 ２９ 補助回転軸 ３０ 転がり軸受 ３１ 内輪 ３２、３２ａ 取付孔 ３３ スプライン部 ３４ 出力軸 ３５ 係止鍔部 ３６、３６ａ 皿板ばね ３７ 駆動ディスク ３８ 駆動摩擦面 ３９ スリーブ ４０、４０ａ 軸受 ４１ 内輪 ４２ トルクセンサ ４３ 従動ディスク ４４ 従動側アイドラディスク ４５ 従動摩擦面 ４６、４６ａ 転がり軸受 ４７ 従動側アイドラ摩擦面 ４８ 補強リブ ４９ 第二の取付孔 ５０ アイドラシャフト ５１ 転がり軸受 ５２ 内輪 ５３ 係止鍔部 ５４ 皿板ばね ５５ 駆動側アイドラディスク ５６ 駆動側アイドラ摩擦面 ５７ シールリング ５８ 戻し流路 ５９ 空間 ６０ 内輪 ６１ 止め輪 ６２ 電動アクチュエータ ６３ ハーネス ６４ 内輪軌道 ６５ 外輪軌道 ６６ シールリング ６７ 突条

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年６月２４日（２００３．６．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 電動式パワーステアリング装置

【特許請求の範囲】

【請求項２】 アウターコラムの内周面に前方に向かう
程高さが大きくなる突条を形成し、インナーコラムの前
端部をこれら各突条の内側に内嵌した、請求項１に記載
した電動式パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電動式パワー
ステアリング装置は、自動車の操舵装置に組み込み、電
動モータを補助動力として利用する事により、運転者が
ステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を
図るものである。

【０００２】

【従来の技術】操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を
除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステ
アリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る
為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用さ
れている。又、この様なパワーステアリング装置で、補
助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステ
アリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワー
ステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置
に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トル
ク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少な
い等の利点がある。図１１は、この様な電動式パワース
テアリング装置の、従来から知られている基本構成を略
示している。

【０００３】ステアリングホイール１の操作に基づいて
回転するステアリングシャフト２の中間部には、このス
テアリングホイール１からこのステアリングシャフト２
に加えられるトルクの方向と大きさとを検出するトルク
センサ３と、減速機４とを設けている。この減速機４の
出力側は上記ステアリングシャフト２の中間部に結合
し、同じく入力側は電動モータ５の出力軸に結合してい
る。又、上記トルクセンサ３の検出信号は、車速を表す
信号と共に、上記電動モータ５への通電を制御する為の
制御器６に入力している。上記減速機４として従来一般
的には、大きなリード角を有し、動力の伝達方向に関し
て可逆性を有するウォーム減速機を使用していた。即
ち、回転力受取部材であるウォームホイールを上記ステ
アリングシャフト２の中間部に固定すると共に、回転力
付与部材であり上記電動モータ５の出力軸に結合固定し
たウォームを、上記ウォームホイールと係合させてい
た。

【０００４】操舵輪に舵角を付与する為、上記ステアリ
ングホイール１を操作し、上記ステアリングシャフト２
が回転すると、上記トルクセンサ３がこのステアリング
シャフト２の回転方向とトルクとを検出し、その検出値
を表す信号を上記制御器６に送る。するとこの制御器６
は、上記電動モータ５に通電して、上記減速機４を介し
て上記ステアリングシャフト２を、上記ステアリングホ
イール１に基づく回転方向と同方向に回転させる。この
結果、上記ステアリングシャフト２の先端部（図１１の
下端部）は、上記ステアリングホイール１から付与され
た力に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。

【０００５】この様なステアリングシャフト２の先端部
の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８を介して
ステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達される。この入
力軸１０は、上記ステアリングギヤ９を構成するピニオ
ン１１を回転させ、ラック１２を介してタイロッド１３
を押し引きし、操舵輪１４に所望の舵角を付与する。上
述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフ
ト２の先端部から自在継手７を介して中間シャフト８に
伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール１から
上記ステアリングシャフト２の基端部（図１１の上端
部）に加えられるトルクよりも、上記電動モータ５から
減速機４を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従
って、上記操舵輪１４に舵角を付与する為に運転者が上
記ステアリングホイール１を操作する為に要する力は、
上記補助動力分だけ小さくて済む様になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ステアリン
グシャフト２を回転自在に支持する為のステアリングコ
ラムに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める、衝撃
吸収機能を持たせる事により、二次衝突の際にステアリ
ングホイール１にぶつかった運転者の身体に加わる衝撃
を緩和する電動式パワーステアリング装置を実現するも
のである。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式パワース
テアリング装置は、車体側に固定されるハウジングと、
このハウジングの内側に回転自在に設けられ、ステアリ
ングホイールの操作に基づいて回転方向の力を付与さ
れ、操舵輪に対して回転量に応じた舵角を付与する主回
転軸と、この主回転軸の配設方向と交差する方向に配置
されて電動モータにより回転駆動される補助回転軸と、
この補助回転軸の回転を上記主回転軸に伝達する為の減
速機とを備える。特に、本発明の電動式パワーステアリ
ング装置に於いては、上記減速機を収納した上記ハウジ
ングに一体に設けたアウターコラムの後端部にインナー
コラムの前端部を内嵌して、ステアリングシャフトを回
転自在に支持する為のステアリングコラムに、衝撃エネ
ルギを吸収しつつ全長を縮める衝撃吸収機能を持たせて
いる。

【００１３】

【作用】上述の様な本発明の電動式パワーステアリング
装置の場合には、衝突事故に伴って運転者の身体がステ
アリングホイールにぶつかり、インナーコラムが前方に
向け強く押されると、このインナーコラムが衝撃エネル
ギを吸収する事で運転者の身体に加わる衝撃を緩和しつ
つ前方に変位して、運転者の保護を図る。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第１例を示している。ステアリ
ングホイール１（図１１参照。図１〜２には省略。）の
操作に基づいて回転するステアリングシャフト２（図１
１参照）は、アウターシャフト１５とインナーシャフト
１６とを結合して成る。この様なステアリングシャフト
２は、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が加わった場合に全
長を縮め、上記ステアリングホイール１に衝突した運転
者の身体に加わる衝撃を緩和する。又、上記アウターシ
ャフト１５は、深溝型の玉軸受等の軸受１７により、ス
テアリングコラム１８の後端部（図１の右端部）に、回
転のみ自在に支持している。このステアリングコラム１
８も、アウターコラム１９とインナーコラム２０とを結
合して成り、衝突時に圧縮方向の衝撃荷重が加わった場
合に全長を縮める様にしている。そして、自動車への組
み付け時には、上記アウターコラム１９に固定した取付
ブラケット２１を車体に対して、上記衝撃荷重により脱
落自在に支持固定する。

【００１８】一方、上記ステアリングシャフト２の前端
部（図１の左端部）は、トーションバー２２を介して主
回転軸２３に結合している。即ち、このトーションバー
２２の後端部（図１の右端部）を上記インナーシャフト
１６の前端部（図１の左端部）に圧入嵌合し、同じく前
端部（図１の左端部）を、上記主回転軸２３の中間部
に、ピン２７を介して結合している。そして、この主回
転軸２３をハウジング２４に、シール付の深溝型の玉軸
受等、密封手段付の軸受２５により、回転自在に支持し
ている。尚、この軸受２５を構成する内輪２６は上記主
回転軸２３に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌している。
従って、上記主回転軸２３は上記ハウジング２４に対
し、回転及び軸方向（図１の左右方向）に亙る変位自在
に支持されている。尚、上記主回転軸２３の外周面と上
記内輪２６の内周面との間にはシールリングを設けて、
上記ハウジング２４内に封入した潤滑油（トラクション
オイル）の漏洩防止を図っている。

【００１９】又、上記ハウジング２４の側方（図１の上
方）には電動モータ５を設け、この電動モータ５の回転
駆動力を、次述する減速機２８により減速してから、上
記主回転軸２３に伝達する様に構成している。この主回
転軸２３の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８
を介してステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達し、操
舵輪１４（図１１参照）に対して回転量に応じた舵角を
付与する。

【００２０】上記減速機２８は、上記主回転軸２３の中
間部で上記ハウジング２４の内側部分に設けている。上
記減速機２８を構成する為に上記ハウジング２４の側方
には、補助回転軸２９を、それぞれが深溝型の玉軸受で
ある１対の転がり軸受３０、３０により、回転自在に支
持している。上記補助回転軸２９は、これら両転がり軸
受３０、３０を構成する内輪３１、３１に、軸方向（図
１の上下方向）に亙る摺動自在に嵌装している。そし
て、上記補助回転軸２９を上記ハウジング２４の側面部
分に設けた取付孔３２の内側に、回転及び軸方向に亙る
移動自在に支持している。この様に上記補助回転軸２９
と上記主回転軸２３とを上記ハウジング２４に支持した
状態で、これら補助回転軸２９の中心軸αと主回転軸２
３の中心軸βとは、この主回転軸２３の中心軸β上の点
Ｏ部分で交差する。

【００２１】上記補助回転軸２９の基端部（図１の上端
部）にはスプライン部３３を設け、このスプライン部３
３と上記電動モータ５の出力軸３４とを係合させて、こ
の電動モータ５により、上記補助回転軸２９を回転駆動
自在としている。又、上記補助回転軸２９の中間部外周
面には、外向フランジ状の係止鍔部３５を形成し、この
係止鍔部３５の片側面（図１の上面）と、外側（図１の
上側）の転がり軸受３０を構成する内輪３１の内端面
（図１の下端面）との間に皿板ばね３６を設けている。
この構成により、上記補助回転軸２９に、上記ハウジン
グ２４の内方に向く弾力を付与している。

【００２２】尚、図示の例の場合、上記皿板ばね３６
は、軸方向に同形状のばね板を２枚重ね合わせて構成し
ているが、これら各ばね板の自由状態に於ける軸方向に
亙る高さＨと、これら各ばね板を構成する金属板の厚さ
Ｔとの比（Ｈ／Ｔ）は、好ましくは１．３〜１．７の範
囲に規制する（１．３≦Ｈ／Ｔ≦１．７）。この理由
は、上記補助回転軸２９の変位に拘らず、上記皿板ばね
３６からこの補助回転軸２９に付与される弾力の値が大
きく変化しない様にする為である。即ち、上記高さＨと
厚さＴとの比が上記範囲にある皿板ばね３６の特性は、
線形ではなく、特定の撓み量に対して荷重が極大値を持
つ様になる。この為、上記皿板ばね３６の組み付け状態
を、この極大値付近に設定すれば、上記補助回転軸２９
の変位に拘らず、上記皿板ばね３６からこの補助回転軸
２９に付与される弾力の値が大きく変化しない様にでき
る。従って、上記皿板ばね３６を１枚のばね板により、
或は３枚以上のばね板を軸方向に重ね合わせる事により
構成する場合も、これら各ばね板に就いて、上記寸法規
制を行なうのが好ましい。

【００２３】又、上記補助回転軸２９の先端部（図１の
下端部）で上記ハウジング２４の内面側に露出した部分
には、駆動ディスク３７を、上記補助回転軸２９と一体
に結合固定している。この駆動ディスク３７は、先端部
に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状に形成した
もので、上記補助回転軸２９と同心に設けられて、この
補助回転軸２９と共に回転する。そして、この様な駆動
ディスク３７の外周面を構成する、上記補助回転軸２９
と同心の円すい状凸面を、駆動摩擦面３８としている。
尚、この駆動摩擦面３８の母線の延長線は、上記主回転
軸２３の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

【００２４】一方、前記主回転軸２３の中間部で上記ハ
ウジング２４内に位置する部分の周囲には、円筒状のス
リーブ３９を、締り嵌めにより外嵌固定している。そし
て、このスリーブ３９を上記ハウジング２４の中間部内
周面に、シール付の深溝型の玉軸受等、密封手段付の軸
受４０により、回転自在に支持している。尚、この軸受
４０を構成する内輪４１は上記スリーブ３９の後端部
（図１の右端部）に、軸方向に亙る摺動自在に外嵌して
いる。従って、このスリーブ３９は上記主回転軸２３と
共に、上記ハウジング２４に対し、回転及び軸方向（図
１の左右方向）に亙る変位自在に支持されている。尚、
上記スリーブ３９の外周面と上記内輪４１の内周面との
間にはシールリングを設けて、上記ハウジング２４内に
封入した潤滑油（トラクションオイル）が、トルクセン
サ４２の側に漏洩する事を防止している。

【００２５】上述の様なスリーブ３９の外周面には、従
動ディスク４３を一体に設けると共に、従動側アイドラ
ディスク４４を回転自在に支持している。上記従動ディ
スク４３の軸方向両面のうち、この従動側アイドラディ
スク４４と対向する面（図１の左面）の外径寄り部分に
は、従動摩擦面４５を形成している。この従動摩擦面４
５は、前記駆動摩擦面３８との当接部がこの駆動摩擦面
と平行な円すい凸面とし、これら両摩擦面４５、３８の
母線同士が、これら母線のほぼ全長に亙り、互いに均一
に当接する様にしている。尚、上記両摩擦面４５、３８
のうち、一方の母線形状を直線とし、他方の母線形状
を、当該摩擦面の中央部が凸となる方向に僅かに湾曲し
た、大きな曲率半径を有する曲線とすれば、上記両摩擦
面４５、３８同士の当接部にエッジロ−ドを生じさせる
事なく、安定した当接状態を実現できる為、好ましい。

【００２６】又、上記従動側アイドラディスク４４は上
記スリーブ３９の周囲に、アンギュラ型の玉軸受、テー
パころ軸受、ラジアル、スラスト両転がり軸受を組み合
わせた軸受ユニット等、ラジアル荷重及びスラスト荷重
を支承自在な転がり軸受４６により、上記スリーブ３９
と同心に、且つ、このスリーブ３９に対する相対回転を
自在に支持している。そして、上記従動側アイドラディ
スク４４の軸方向両面のうち、上記従動ディスク４３と
対向する面（図１の右面）の外径寄り半部に、従動側ア
イドラ摩擦面４７を形成している。この従動側アイドラ
摩擦面４７は、前記駆動摩擦面３８との当接部をこの駆
動摩擦面３８と平行な円すい凸面とし、上記従動摩擦面
４５と反対側部分でこの駆動摩擦面３８の母線と、これ
ら母線のほぼ全長に亙り均一に当接する様にしている。
尚、上記従動側アイドラ摩擦面４７と駆動摩擦面３８と
のうちの一方の母線形状も、エッジロードが発生しない
様に、大きな曲率半径を有する曲線とする事が好まし
い。従って、好ましくは、駆動摩擦面３８の母線形状
を、上記曲線とする。尚、上記従動側アイドラディスク
４４の軸方向両面のうち、従動側アイドラ摩擦面４７を
形成した面と反対面には、直径方向に亙る補強リブ４
８、４８を形成している。

【００２７】更に、前記ハウジング２４の一部で、前記
補助回転軸２９を設けた取付孔３２に対し、上記従動デ
ィスク４３及び従動側アイドラディスク４４の直径方向
に関して反対位置には、第二の取付孔４９を設けてい
る。そして、この第二の取付孔４９の内側にアイドラシ
ャフト５０を、それぞれが深溝型の玉軸受である１対の
転がり軸受５１、５１により、回転自在に支持してい
る。上記アイドラシャフト５０は、これら両転がり軸受
５１、５１を構成する内輪５２、５２に、軸方向（図１
の上下方向）に亙る摺動自在に嵌装している。そして、
上記アイドラシャフト５０を上記ハウジング２４の側面
部分に設けた第二の取付孔４９の内側に、回転及び軸方
向に亙る移動自在に支持している。

【００２８】上記アイドラシャフト５０の中間部外周面
には、外向フランジ状の係止鍔部５３を形成し、この係
止鍔部５３の片側面（図１の下面）と、外側（図１の下
側）の転がり軸受５１を構成する内輪５２の内端面（図
１の上端面）との間に皿板ばね５４を設けている。この
構成により、上記アイドラシャフト５０に、上記ハウジ
ング２４の内方に向く弾力を付与している。この様なア
イドラシャフト５０の先端部（図１の上端部）で上記ハ
ウジング２４の内面側に露出した部分には、駆動側アイ
ドラディスク５５を、上記アイドラシャフト５０と一体
に結合固定している。この駆動側アイドラディスク５５
は、先端部に向かう程外径が細くなる先細の円すい台状
に形成したもので、上記アイドラシャフト５０と同心に
設けられて、このアイドラシャフト５０と共に回転す
る。そして、この様な駆動側アイドラディスク５５の外
周面を構成する、上記アイドラシャフト５０と同心の円
すい状凸面を、駆動側アイドラ摩擦面５６としている。
尚、この駆動側アイドラ摩擦面５６の母線の延長線も、
前記主回転軸２３の中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。

【００２９】上述の様に構成する本例の電動式パワース
テアリング装置を構成する減速機２８は、次の様な機能
により、前記補助回転軸２９から主回転軸２３に回転力
を伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作す
る事によりステアリングシャフト２を構成する前記イン
ナーシャフト１６を回転させると、このインナーシャフ
ト１６から前記トーションバー２２を介して前記主回転
軸２３に回転力が付与される。この際、このトーション
バー２２の弾性変形に基づき上記インナーシャフト１６
と主回転軸２３との回転方向に亙る位相がずれる。そし
て、このずれに基づく、前記非接触式のトルクセンサ４
２の検出値により、前記電動モータ５の出力軸３４が、
上記ステアリングホイール１により主回転軸２３に加え
られた回転力及び回転方向に応じた大きさ及び方向で回
転する。

【００３０】この様な電動モータ５の出力軸３４によ
り、補助回転軸２９及び駆動ディスク３７が回転する
と、前記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５との摩擦係合
に基づき、前記従動ディスク４３が回転する。そして、
この従動ディスク４３の回転が、前記スリーブ３９を介
して上記主回転軸２３に伝わる。そして、この主回転軸
２３の回転が、前記自在継手７、７及び中間シャフト８
を介してステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達され、
操舵輪１４（図１１参照）に対して回転量に応じた舵角
を付与する。上記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５と
は、前記皿板ばね３８の弾力に基づき、始めから或る程
度の当接圧で当接している。従って、上記補助回転軸２
９から主回転軸２３への回転力の伝達は、始めから滑る
事なく、効率良く行なえる。

【００３１】尚、前述した様に、上記駆動ディスク３７
の外周面に設けた駆動摩擦面３８の一部で、上記従動摩
擦面４５との当接部に対して直径方向反対部分を、前記
従動側アイドラディスク４４の従動側アイドラ摩擦面４
７に当接させている。従って、上述の様に上記補助回転
軸２９から主回転軸２３に回転力を伝達する際、上記皿
板ばね３６が上記駆動ディスク３７を上記従動ディスク
４３に押し付けた場合に、この駆動ディスク３７が従動
ディスク４３から退避する事はない。この為、上記皿板
ばね３６による上記駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５と
の当接圧の確保を確実に行なえる。又、上記従動側アイ
ドラディスク４４は、減速機２８の運転中、上記従動デ
ィスク４３と反対方向に、この従動ディスク４３と同速
で回転し、前記駆動側アイドラディスク５５を回転させ
る。そして、この駆動側アイドラディスク５５の回転
が、上記従動ディスク４３に伝わる。即ち、本例の電動
式パワーステアリング装置に組み込む減速機２８の場
合、上記駆動ディスク３７から上記従動ディスク４３へ
のトルク伝達を、２系統に分けて行なう。従って、各系
統毎に伝達するトルクを、上記駆動ディスク３７から上
記従動ディスク４３に伝達すべき全トルクの１／２に抑
えて、各摩擦面同士の当接部での滑りを抑えると共に、
各摩擦面の転がり疲れ寿命の延長を図れる。又、前述の
様に、上記駆動摩擦面３８の母線の延長線を、上記主回
転軸２３の中心軸β上の点Ｏ部分で交差させる為、上記
駆動摩擦面３８と従動摩擦面４５との当接部で滑りを生
じさせる事なく、効率の良い回転力伝達を行なえる。

【００３２】上述の様な本例の電動式パワーステアリン
グ装置に組み込む減速機２８により実現できる減速比
は、駆動摩擦面３８の径と従動摩擦面４５の径との比と
なる。上記減速機２８の場合には、補助回転軸２９及び
アイドラシャフト５０と主回転軸２３とを、これら各部
材２９、５０、２３の中心軸同士を交差させる方向に配
置しているので、上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイド
ラ摩擦面５６の径並びに従動摩擦面４５及び従動側アイ
ドラ摩擦面４７の径を自由に設定できる。特に、例えば
図示の様に、駆動摩擦面３８及び従動側アイドラ摩擦面
５６の径を相当に小さくする事も可能である。この為、
上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６の径
と、従動摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７の径
との比を大きくして、小型でしかも大きな変速比を得ら
れる摩擦式減速機を実現できる。従って、前記電動モー
タ５のエネルギ効率を高めるべく、この電動モータ５の
回転速度を速くした場合でも、構造を大型化せず、しか
も優れた応答性を有する電動式パワーステアリング装置
を実現できる。

【００３３】又、押圧手段を構成する前記各皿板ばね３
６、５４は、前記駆動ディスク３７と従動ディスク４３
との間でトルク伝達を行なわない状態でも、上記各摩擦
面３８、４５、４７、５６同士の当接圧を確保する。従
って、前記主回転軸２３の回転方向が変化する瞬間に
も、上記各摩擦面３８、４５、４７、５６同士の当接圧
が低下若しくは喪失する事がない。この為、上記主回転
軸２３の回転方向が変わる瞬間にも、上記駆動摩擦面３
８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と、従動摩擦面４５及
び従動側アイドラ摩擦面４７とが滑る事がなく、トルク
伝達が連続して行なわれる。この為、ステアリングホイ
ール１の回転方向を変える際にも、電動モータ５による
補助動力を切れ目なく得られ、このステアリングホイー
ル１を回転させる為に要する操作力の低減を図れる。
又、このステアリングホイール１を操作する運転者に違
和感を与える事もなくなる。

【００３４】又、上記主回転軸２３は、前記２個の転が
り軸受２５、４０により、前記ハウジング２４の内側
に、軸方向に亙る変位自在に支持している。又、電動式
パワーステアリング装置を組み立てた状態で上記主回転
軸２３は、前記ステアリングシャフト２を前記ステアリ
ングコラム１８の内側に支持する為の軸受１７の内部隙
間、上記主回転軸２３の前端部に中間シャフト８を連結
する為の自在継手７（図１１）のがたつき等により、僅
かに（１mm以下。例えば０．１mm程度。）軸方向に変位
自在である。この為、上記駆動ディスク３７及び駆動側
アイドラディスク５５と、上記従動ディスク４３及び従
動側アイドラディスク４４との軸方向に亙る相対位置
を、組み付け誤差等に拘らず正規位置に規制できる。即
ち、この組み付け誤差等が存在しても、上記主回転軸２
３が軸方向に変位してこの誤差を吸収し、上記各摩擦面
３８、４５、４７、５６同士を均等に当接させる。この
為、ボールスプライン等の面倒な機構が不要になり、特
にコストを高くしたり大型化したりする事なく、上記各
ディスク３７、５５、４３、４４同士の間の伝達効率を
十分に確保できる。

【００３５】更に、前記各皿板ばね３６、５４の弾性に
基づく上記各摩擦面３８、４５、４７、５６同士の当接
圧は、前記電動モータ５が焼き付き等によりロックした
場合にも、一定値以上に上昇する事はない。従って、ロ
ーディングカム装置を組み込んだ摩擦式変速機の場合の
様に、電動モータ５がロックして上記駆動ディスク３７
が回転不能になった状態でも、前記ステアリングホイー
ル１により上記主回転軸２３にトルクを加えた場合に、
上記駆動摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と従
動摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧
が著しく上昇する事がない。この結果、上記ステアリン
グホイール１により前記ステアリングシャフト２を回転
させる為に要する力（操舵力）が著しく高くなる事はな
い。従って、故障時にもステアリングホイール１の操作
を可能にする、フェールセーフを図り易い。

【００３６】次に、図３は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第２例を示している。本例の場
合、主回転軸２３の中間部に支持する従動ディスク４３
と従動側アイドラディスク４４との配置を、この主回転
軸２３の軸方向に関して、上述した第１例の場合とは逆
にしている。又、上記主回転軸２３をハウジング２４の
内側に回転自在に支持する為の軸受２５は、このハウジ
ング２４の一部内周面と、上記主回転軸２３の中間部に
外嵌固定したスリーブ３９の前端部外周面との間に設け
ている。本例の場合も上記軸受２５を構成する内輪２６
は、上記スリーブ３９の前端部外周面に、軸方向に亙る
摺動自在に外嵌している。その他の構成及び作用は、上
述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同
一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複する説
明は省略する。

【００３７】次に、図４は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第３例を示している。本例の場
合には、電動モータ５の出力軸３４と、減速機２８の補
助回転軸２９と、駆動ディスク３７とを一体に形成して
いる。又、この駆動ディスク３７を従動ディスク４３の
直径方向内方に向け、弾性的に押圧する為の皿板ばね３
６を、上記電動モータ５の側に設けている。又、ハウジ
ング２４に設けた取付孔３２ａの内周面と上記補助回転
軸２９の外周面との間にシールリング５７を設けて、上
記ハウジング２４内に封入した潤滑油（トラクションオ
イル）が、上記電動モータ５側に入り込む事を防止して
いる。更に、上記ハウジング２４の一部で、アイドラシ
ャフト５０を収納した空間５９の底部とこのハウジング
２４の底部との間には、戻し流路５８を設けて、この空
間５９内に入り込んだ潤滑油を、上記ハウジング２４内
に戻せる様にしている。その他の構成及び作用は、前述
した第１例或は上述した第２例と同様であるから、同等
部分に関する図示並びに説明は省略する。

【００３８】次に、図５は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第４例を示している。本例の場
合には、押圧手段を構成する皿板ばね３６ａを、従動デ
ィスク４３及び従動側アイドラディスク４４の側に設け
ている。即ち、本例の場合には、駆動ディスク３７及び
駆動側アイドラディスク５５をハウジング２４に対し
て、回転のみ自在に（軸方向に亙る変位を不能に）支持
している。その代わりに、本例の場合には、上記従動側
アイドラディスク４４を回転自在に支持する為の転がり
軸受４６の内輪６０を、上記従動ディスク４３を固設し
たスリーブ３９に、軸方向（図５の左右方向）に亙る摺
動自在に外嵌している。そして、上記内輪６０の一端面
（図５の左端面）と、上記スリーブ３９に係止した止め
輪６１との間に、上記皿板ばね３６ａを設けている。従
って、上記従動側アイドラディスク４４には、上記従動
ディスク４３に近づく方向の弾力が付与されて、駆動摩
擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と従動摩擦面４
５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧を確保す
る。その他の構成及び作用は、前述した第１例と同様で
あるから、同等部分には同一符号を付すると共に、一部
を図示省略し、重複する説明は省略する。

【００３９】次に、図６は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第５例を示している。本例の場
合には、押圧手段として、圧電式の電動アクチュエータ
６２、６２を使用している。即ち、前述した第１〜２例
或は第３例から皿板ばね３６、５４を省略し、ハウジン
グ２４に対し固定の部分と、補助回転軸２９或はアイド
ラシャフト５０と共に軸方向移動する転がり軸受３０、
５１との間に、上記各電動アクチュエータ６２、６２を
設置している。これら各電動アクチュエータ６２、６２
はそれぞれ、ピエゾ素子を積層して成るもので、ハーネ
ス６３、６３を通じての直流電圧の印加に基づき、印加
電圧に応じた量だけ伸長し、駆動ディスク３７及び駆動
側アイドラディスク５５を、従動ディスク４３の直径方
向内方に、上記各転がり軸受３０、５１及び係止鍔部３
５、５３を介して、弾性的に押圧する。

【００４０】上記各電動アクチュエータ６２、６２に印
加すべき電圧を調節する、図示しない制御器は、トルク
センサ４２（図１参照）が検出する、ステアリングホイ
ール１（図１１参照）からステアリングシャフト２（図
１参照）に加えられるトルクに応じて、電動モータ５へ
の通電量を制御すると同時に、上記電圧を調節する。即
ち、ステアリングシャフト２に加えられるトルクが大き
く、上記電動モータ５への通電量を多くして、この電動
モータ５による補助動力を多くする場合には、上記電圧
を高くして、上記各電動アクチュエータ６２、６２を伸
長傾向にする。この結果、上記駆動ディスク３７及び駆
動側アイドラディスク５５に設けた、駆動摩擦面３８及
び駆動側アイドラ摩擦面５６と、従動摩擦面４５及び従
動側アイドラ摩擦面４７（図１〜２参照）との当接圧が
高くなる。反対に、ステアリングシャフト２に加えられ
るトルクが小さく、上記電動モータ５への通電量を少な
くして、この電動モータ５による補助動力を少なくする
場合には、上記電圧を低くして、上記各電動アクチュエ
ータ６２、６２を収縮傾向にする。この結果、上記駆動
摩擦面３８及び駆動側アイドラ摩擦面５６と、上記従動
摩擦面４５及び従動側アイドラ摩擦面４７との当接圧が
低くなる。

【００４１】この様に本例の場合には、減速機２８を介
して主回転軸２３に付加すべき補助動力が大きい場合に
は当接圧を高くし、小さい場合には低くするので、補助
動力の大小に拘らず、上記減速機２８の伝達効率を高く
維持できる。即ち、摩擦減速機の場合、伝達すべきトル
クが小さい場合には、各摩擦面同士の当接圧が低くて
も、摩擦面同士の間で滑りを生じる事なく、動力伝達を
行なえる。これに対して、伝達すべきトルクが大きい場
合には、各摩擦面同士の当接圧を高くしないと、摩擦面
同士の間で滑りを生じて、動力伝達を行なえなくなる。
従って、前述した各例の様に、弾性を調節できない皿板
ばね等の弾性材により上記当接圧を得る構造の場合に
は、使用状態で最も大きなトルク伝達を行なう場合を考
慮して、上記弾性材の弾力を決定しなければならない。

【００４２】これに対して、この弾力に基づく当接圧が
必要以上に高いと、動力の伝達ロスが発生する。従っ
て、上記弾性材を使用する構造の場合には、補助動力が
小さい場合に於ける上記減速機の伝達効率が必ずしも良
くなく、エネルギ効率が悪い。これに対して本例の場合
には、補助動力の大小に拘らず、上記減速機２８の効率
を最良にして、エネルギ効率を高くできる。尚、前記各
電動アクチュエータ６２、６２により上記当接圧を最も
高くした場合でも、電動モータ５がロックした状態でス
テアリングホイール１（図１１参照）を操作できる様
に、上記各電動アクチュエータ６２、６２の性能を規制
する。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合
と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は
省略する。

【００４３】次に、図７は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第６例を示している。本例の場
合には、駆動側アイドラディスク５５（図１、３、４、
５、６）を廃止する代わりに、電動モータ５、５と、補
助回転軸２９、２９と、駆動ディスク３７、３７とを、
従動ディスク４３の直径方向反対側２個所位置に設けて
いる。そして、上記各電動モータ５、５により上記各駆
動ディスク３７、３７を、上記従動ディスク４３の回転
方向に関して、互いに同方向に同速で回転駆動自在とし
ている。

【００４４】上述の様に構成する本例の構造の場合、電
動モータ５、５を２個設ける為、ここの電動モータ５、
５を小型化しても、全体として十分な補助動力を得られ
る。又、何れか一方の電動モータ５がロックした場合で
も、他方の電動モータ５が補助動力を発生するので、１
個の電動モータ５のみを設けた構造の場合に比べて、故
障時にステアリングホイール１（図１１参照）を回転さ
せる為に要する力が大きくなる程度を抑える事ができ
る。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と
同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省
略する。尚、本例の構造と上述した第４例の構造とを組
み合わせる（当接圧確保の為に電動アクチュエータ６
２、６２を使用する）事もできる。

【００４５】次に、図８は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第７例を示している。本例の場
合には、スリーブ３９の周囲に従動側アイドラディスク
４４を回転自在に支持する為の転がり軸受４６ａの構成
部品を低減して、部品製作、部品管理、組立作業の簡略
化を図っている。即ち、本例の場合には、上記転がり軸
受４６ａを構成する内輪軌道６４を上記スリーブ３９の
外周面に、同じく外輪軌道６５を上記従動側アイドラデ
ィスク４４の内周面に、それぞれ直接形成している。そ
の他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様で
あるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略す
る。

【００４６】次に、図９は、やはり本発明の技術的範囲
からは外れる、参考例の第８例を示している。本例の場
合には、ハウジング２４の内側にスリーブ３９を回転及
び軸方向に亙る変位自在に支持する為の軸受４０ａとし
て、密封手段を持たない深溝型の玉軸受を使用する事に
より、この軸受４０ａの軸方向寸法を小さくし、電動式
パワーステアリング装置の小型・軽量化を図っている。
その代わりに、上記ハウジング２４の一部内面に形成し
たシールリング６６の先端縁を、従動ディスク４３の背
面（従動摩擦面４５と反対側の面で、図９の右面）に全
周に亙り摺接させて、上記ハウジング２４内に封入した
潤滑油（トラクションオイル）が、トルクセンサ４２側
に入り込む事を防止している。その他の構成及び作用
は、前述した第１例の場合と同様であるから、同等部分
には同一符号を付すると共に、一部を図示省略し、重複
する説明は省略する。

【００４７】次に、図１０は、本発明の実施の形態の１
例を示している。本例の場合には、ステアリングシャフ
ト２を回転自在に支持する為のステアリングコラム１８
ａに、衝撃エネルギを吸収しつつ全長を縮める、衝撃吸
収機能を持たせる事により、二次衝突の際にステアリン
グホイール１（図１１）にぶつかった運転者の身体に加
わる衝撃を緩和する様にしている。この為に本例の場合
には、減速機２８を収納したハウジング２４とアウター
コラム１９ａとを、アルミニウム合金等、比較的塑性変
形し易い金属材料により一体に造っている。そして、上
記ステアリングシャフト２を構成するアウターシャフト
１５を、軸受１７により回転のみ自在に支持したインナ
ーコラム２０ａの前端部を、上記アウターコラム１９ａ
の後端部に内嵌している。このアウターコラム１９ａの
内周面には、前方に向かう程高さが大きくなる突条６
７、６７を形成し、上記インナーコラム１９ａの前端部
を、これら各突条６７、６７の内側に内嵌している。

【００４８】衝突事故に伴って、運転者の身体が上記ス
テアリングホイール１にぶつかり、上記インナーコラム
２０ａが前方に向け強く押されると、このインナーコラ
ム２０ａが、上記各突条６７、６７との係合に基づき、
塑性変形しつつ前方に変位する。この様に、インナーコ
ラム２０ａが塑性変形する事により、上記運転者の身体
からステアリングホイール１（図１１）に加えられた衝
撃エネルギを吸収し、この運転者の身体に加わる衝撃を
緩和して、運転者の保護を図る。その他の構成及び作用
は、前述した参考例の第１例の場合と同様であるから、
同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略す
る。

【００４９】

【発明の効果】本発明の電動式パワーステアリング装置
は、以上に述べた通り構成され作用するので、衝突事故
の際に運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の
保護を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する参考例の第１例を示す部分横断
平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明に関する参考例の第２例を示す、図１の
左部に相当する図。

【図４】同第３例を示す、図１のＢ−Ｂ断面に相当する
図。

【図５】同第４例を示す、図３と同様の図。

【図６】同第５例を示す、図４と同様の図。

【図７】同第６例を示す、図４と同様の図。

【図８】同第７例を示す、図３と同様の図。

【図９】同第８例を示す、図３と同様の図。

【図１０】本発明の実施の形態の１例を示す、部分横断
平面図。

【図１１】本発明の対象となる電動式パワーステアリン
グ装置の全体構造を示す略図。

【符号の説明】 １ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４ 減速機 ５ 電動モータ ６ 制御器 ７ 自在継手 ８ 中間シャフト ９ ステアリングギヤ １０ 入力軸 １１ ピニオン １２ ラック １３ タイロッド １４ 操舵輪 １５ アウターシャフト １６ インナーシャフト １７ 軸受 １８、１８ａ ステアリングコラム １９、１９ａ アウターコラム ２０、２０ａ インナーコラム ２１ 取付ブラケット ２２ トーションバー ２３ 主回転軸 ２４ ハウジング ２５ 軸受 ２６ 内輪 ２７ ピン ２８ 減速機 ２９ 補助回転軸 ３０ 転がり軸受 ３１ 内輪 ３２、３２ａ 取付孔 ３３ スプライン部 ３４ 出力軸 ３５ 係止鍔部 ３６、３６ａ 皿板ばね ３７ 駆動ディスク ３８ 駆動摩擦面 ３９ スリーブ ４０、４０ａ 軸受 ４１ 内輪 ４２ トルクセンサ ４３ 従動ディスク ４４ 従動側アイドラディスク ４５ 従動摩擦面 ４６、４６ａ 転がり軸受 ４７ 従動側アイドラ摩擦面 ４８ 補強リブ ４９ 第二の取付孔 ５０ アイドラシャフト ５１ 転がり軸受 ５２ 内輪 ５３ 係止鍔部 ５４ 皿板ばね ５５ 駆動側アイドラディスク ５６ 駆動側アイドラ摩擦面 ５７ シールリング ５８ 戻し流路 ５９ 空間 ６０ 内輪 ６１ 止め輪 ６２ 電動アクチュエータ ６３ ハーネス ６４ 内輪軌道 ６５ 外輪軌道 ６６ シールリング ６７ 突条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 信幸 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 3J051 AA01 BB02 BD05 BE01 EA01 EB01 ED07 FA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体側に固定されるハウジングと、この
   ハウジングの内側に回転及び軸方向移動自在に設けら
   れ、ステアリングホイールの操作に基づいて回転方向の
   力を付与され、操舵輪に対して回転量に応じた舵角を付
   与する主回転軸と、この主回転軸の配設方向と交差する
   方向に配置されて電動モータにより回転駆動される補助
   回転軸と、この補助回転軸に対し、この補助回転軸と同
   心に支持固定されてこの補助回転軸と共に回転する駆動
   ディスクと、この駆動ディスクに設けられた、上記補助
   回転軸と同心で円すい凸面状の駆動摩擦面と、上記主回
   転軸の一部外周面に、この主回転軸と同心に支持固定さ
   れてこの主回転軸と共に回転及び軸方向移動する従動デ
   ィスクと、この従動ディスクに設けられた、上記主回転
   軸と同心で上記駆動摩擦面と摩擦係合する、円すい凸面
   状の従動摩擦面と、上記主回転軸の一部外周面で上記従
   動ディスクに隣接する部分に、この主回転軸と同心に且
   つこの主回転軸に対する回転自在であるが軸方向移動不
   能に支持された従動側アイドラディスクと、この従動側
   アイドラディスクに設けられた、上記主回転軸と同心で
   上記駆動摩擦面と摩擦係合する、上記従動摩擦面と同形
   状の従動側アイドラ摩擦面と、上記ハウジングの一部
   に、上記従動ディスク及び従動側アイドラディスクの直
   径方向に亙る中心軸を中心とする回転自在に支持された
   駆動側アイドラディスクと、この駆動側アイドラディス
   クに設けられた、上記駆動摩擦面と同形状で上記従動摩
   擦面及び従動側アイドラ摩擦面と摩擦係合する駆動側ア
   イドラ摩擦面とを備え、上記駆動ディスク及び駆動側ア
   イドラディスクの組と、上記従動ディスク及び従動側ア
   イドラディスクの組とのうち、少なくとも一方の組に、
   上記駆動ディスクと上記従動ディスクとの間でトルク伝
   達を行なわない状態でも、上記各摩擦面同士の当接圧を
   確保できる押圧手段を設けて成る電動式パワーステアリ
   ング装置。
2. 【請求項２】 駆動側アイドラディスクを廃止する代わ
   りに、電動モータと補助回転軸と駆動ディスクとを１対
   ずつ設けた、請求項１に記載した電動式パワーステアリ
   ング装置。
3. 【請求項３】 押圧手段が、各摩擦面同士の当接圧を一
   定に保つ為の弾性部材である、請求項１〜２の何れかに
   記載した電動式パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 押圧手段が、通電に基づいて押圧力を変
   化させる電動アクチュエータであり、この電動アクチュ
   エータは、補助回転軸から主回転軸に付加するトルクが
   大きくなる程上記押圧力を増大させるものである、請求
   項１〜３の何れかに記載した電動式パワーステアリング
   装置。