JP2549141Y2 - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は電動モータを操舵補助力
発生手段として用いてなる電動式動力舵取装置に関し、
特に電動モータの回転駆動力をステアリングシャフトに
伝達する回転動力伝達系を構成する歯車機構でのギヤ同
士の噛合い時においてバックラッシュ等によって生じる
歯打ち音等の発生や摺動音等のシャフト側への伝達を防
止するようにした電動式動力舵取装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動モータを操舵補助力発生手段として
用いる電動式の動力舵取装置が、従来からたとえば特開
昭61ー226362号公報等を始めとして種々提案されてい
る。そして、この種の電動式の装置は、従来一般的な油
圧式のものに比べて構成が簡素化され、装置全体の小
型、軽量かつコンパクト化などが図れ、しかも運転者の
舵取り操作や車輛の各種走行条件等に応じて適切かつ確
実な操舵補助力を操舵輪側に伝達制御でき、また操舵必
要時においてのみ駆動するだけでよいため省エネルギ化
も図れる等の利点を奏するものであった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに電動モータを操舵補助力発生手段として採用するに
あたって、モータのステアリング系に対する連結構造や
モータの動作制御を始めとする応答性などの動作性能の
面で種々の問題があり、各部に対してまだまだ改良の余
地が残されている。たとえば上述した電動式動力舵取装
置を構成するうえで問題とされることの一つに、電動モ
ータのモータ軸上のピニオン（小ギヤ）と噛合するステ
アリングシャフト側の被駆動側の大ギヤとの間に生じる
バックラッシュがある。すなわち、このような回転動力
伝達用の歯車機構において、その回転伝達を適切かつ確
実に行うためには、ギヤ間にバックラッシュが当然必要
となるが、この場合においてバックラッシュが必要以上
に大きいと、これらギヤ間での噛合い部にがた付きが生
じ、これにより左、右回転方向に操舵したときに歯打ち
音、がた付き音が生じたり、噛合いによるトルク変動も
生じ易く、回転伝達時に応答不良を生じたりするといっ
た問題を招いてしまうものであった。これは、このよう
なモータ側のピニオンと被駆動側の大ギヤとの間のバッ
クラッシュは、歯車機構各部の寸法誤差やその動きを保
証するために必要となる間隙等によっても大きくなって
しまうことから容易に理解されよう。また、一方におい
て、ステアリングシャフトにおいて入力側の軸に対し舵
取ハンドル側のハンドル軸がユニバーサルジョイント等
で所定の傾きをもって連結されており、操舵時等におい
て生じる軸の曲がりや振れ等によって、上述した入力側
の軸、さらにはこれにトーションバーを介して連結され
ている出力側の軸が揺動動作し、上述したバックラッシ
ュが必要以上に大きくなるという問題もあり、上述した
がた付きは避けられないものであった。そして、このよ
うなバックラッシュが増大し、がた付きが大きくなる
と、その分だけモータが正転、逆転駆動されて回転伝達
を行う際にあたってモータに空転状態が生じ、車輛走行
時に悪路走行、縁石乗り上げ等を生じた場合に、操舵輪
が接地面側から作用力で転舵され、いわゆるキックバッ
クと言われる衝撃回転力が操舵輪側から逆入力として加
わり、ギヤ部同士が衝突することによって歯打ち音等が
生じる等の問題をも招いてしまうものであった。勿論、
上述したバックラッシュを零とすれば、がた付きをなく
し、歯打ち音等をなくすことは可能となるが、これには
厳密な加工精度が必要となるばかりでなく、これらギヤ
部同士の噛合いによる回転伝達を行うことはできなくな
るもので、現実的には不可能であった。このため、本出
願人は、実開平2ー100876号公報などにより、一側面側に
ギヤ部を有するハイポイドギヤ等による大ギヤを、ステ
アリングシャフト上で軸線方向に摺動可能な状態で軸支
し、かつこの大ギヤを、小ギヤとしてのピニオンとの噛
合い方向に付勢するコイルばね、板ばねあるいは波ワッ
シャ等の付勢手段を設け、上述したピニオンに対しての
大ギヤの噛合い部におけるバックラッシュを、非操舵時
においてほとんど零とするように調整し得るようにした
構成を、先に提案している。しかしながら、このような
従来構造では、大ギヤ全体をシャフト上でピニオン側に
付勢しているだけの構成であり、この大ギヤとその側面
のギヤ部の一部に噛合うようにピニオンを配置させてな
る軸違い歯車であるハイポイドギヤにあっては、大ギヤ
がシャフト回りでピニオンとの噛合い部分と非噛合い部
分での軸線方向への作用力の相違によって片寄りを生
じ、大ギヤのシャフトへの軸支部分に加工精度等によっ
て生じる隙間内でいわゆる倒れ現象を生じる虞れがあっ
た。そして、このような倒れ現象が生じると、大ギヤの
軸支部分とシャフトとの間でこじりや引っ掛かり現象を
生じることを避けられず、大ギヤのがた付き、これによ
る歯打ち音の発生、さらにトルク変動、あるいは大ギヤ
とピニオンとのギヤ部の噛み込み等といった問題を招い
てしまうもので、これらの問題点を解決し得る何らかの
対策を講じることが望まれている。また、上述したよう
なハイポイドギヤ等による大ギヤを、ステアリングシャ
フト上で摺動動作自在に設けるにあたっては、該大ギヤ
をスプライン結合またはキー結合等で直接シャフト側に
軸支する構造が従来から一般に採用されており、この場
合に上述した歯車機構での噛合い時やその回転動力伝達
時に、ギヤ噛合い部分で生じる摺動音、打音等が、シャ
フト側に伝達されてしまうのを避けられないもので、こ
のような問題点をも一掃し得るような何らかの配慮も必
要とされている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本考案に係る電動式動力舵取装置は、ギヤ部を一
側面側に有しステアリングシャフト上に軸支される被駆
動側の大ギヤと、この大ギヤのギヤ部の一部に側方から
噛合い電動モータからの回転駆動力を伝達する小ギヤか
らなる軸違い歯車による回転動力伝達用の歯車機構を備
えてなり、前記大ギヤにおける小ギヤのギヤ部への噛合
い部分に対応する他側面側に、この大ギヤの周方向にお
ける一部分を軸線方向に押圧して小ギヤに対して噛合わ
せる付勢手段を付設するとともに、ステアリングシャフ
ト上にフランジ部材を、回転方向において連結させた状
態で設け、このフランジ部材に対し前記大ギヤを弾性部
材を介して保持させた止めねじによって一体的に設けた
ものである。

【０００５】

【作用】本考案によれば、ステアリングシャフト上にフ
ランジ部材を介して回転方向に連結した状態で軸支され
る大ギヤの一側面側のギヤ部において電動モータ側の小
ギヤに対しての噛合い部分のみを、付勢手段により常時
適切な噛合い状態が得られるように直接軸線方向に押圧
して付勢することにより、両ギヤのギヤ部間でのバック
ラッシュを、非操舵時には実質的に零となるようにし、
左、右方向への操舵時においてがた付きによる歯打ち音
等を防止することが可能となる。しかも、これら左、右
いずれの方向への操舵時にあっては、大ギヤが、付勢手
段の弾性支持力にて小ギヤから若干逃げてこれら両ギヤ
の噛合い部において、上述した歯打ち音等が問題となら
ず、所要の噛合い動作が可能となる程度のバックラッシ
ュを確保することも可能で、所要の回転伝達を適切に行
える。また、この大ギヤへの小ギヤの噛合いによって生
じる摺動音等のステアリングシャフト側への伝達を、前
記フランジ部材に大ギヤを組付けるための止めねじを保
持する弾性部材の存在によって吸収し得るものである。

【０００６】

【実施例】図１および図２は本考案に係る電動式動力舵
取装置の一実施例を示し、これらの図において、まず、
全体を符号１で示す電動式動力舵取装置の概略構成を図
１および図２を用いて簡単に説明すると、２は図示せぬ
舵取ハンドル側に連結される入力軸、３は図示せぬ操舵
輪側に連結されるピニオン３ａを有する出力軸としての
ピニオン軸で、これら両軸２，３は圧入等で一体に連設
された状態で同一軸線上に配置され、これらによってス
テアリングシャフトが構成されている。このステアリン
グシャフトを構成する軸２，３は、ピニオン３ａと噛合
するラック歯４ａを有するラック４と共に、ステアリン
グギヤボディ５，６内に貫通して配設され、舵取操作に
伴なって回転駆動される。なお、７ａ，７ｂ，７ｃはこ
れら両軸２，３をボディ６，５内で回転自在に支持する
ボールベアリング等の軸受で、またラック４は、図示せ
ぬタイロッド等と共に操舵輪間を連結する舵取リンク機
構を構成するようになっている。ここで、図中８はステ
アリングボディ６内で入力軸２の回転トルクを検出する
ことで、舵取ハンドル側から伝達される操舵要求を検知
するためのトルクセンサで、本実施例ではたとえば特開
平2-281115号公報などに示されるような磁歪式トルク検
出器を用いた場合を例示している。すなわち、入力軸２
上に高透磁率軟磁性材からなる歪検出層が設けられると
ともに、その周囲を取り囲むようにしてボディ６側に歪
検出層の歪による透磁率変化を検出する検出コイルを設
けてなる構成となっている。そして、この検出コイルで
得られた出力が、操舵補助力発生源である電動モータ１
０の電気制御系に送られるようになっている。しかし、
このようなトルクセンサとしては、たとえばトーション
バーにより二軸を所定角度宛回動可能に連結するととも
に、その相対的な角度変位を非接触型センサ等により検
出するような構造を有するものを用いてもよいことは言
うまでもない。また、図中９はピニオン軸３の軸端側に
臨んで設けられ舵取り操作に応じて操舵輪側に操舵補助
力を与える操舵系での出力側部材であるピニオン軸３先
端側での回転変位にて操舵角度、その角速度を検出する
操舵角速度センサである。

【０００７】また、ステアリングシャフト機構部におい
て、本実施例では、舵取ハンドル側の入力軸２に一体に
連結されている操舵輪側のピニオン軸３上に、該ピニオ
ン軸３側の側面が歯面（ギヤ部）１１ａとされた被伝達
用ギヤとなる大ギヤ１１を軸支するとともに、この大ギ
ヤ１１を介してピニオン軸３側に操舵補助力を与える電
動モータ１０およびそのモータ軸１０ａから回転伝達を
受けるギヤ軸１２を、前記ピニオン軸３に略直交して同
軸上に配置させ、そのギヤ軸１２先端に、大ギヤ１１と
共に操舵補助力伝達用の歯車機構１３となる減速歯車機
構を構成する伝達用ギヤである小ギヤ（ピニオン）１２
ａを、前記大ギヤ１１の歯面１１ａの一部に側方から噛
み合わせて設け、モータ１０からの操舵補助力をピニオ
ン軸３側に伝達可能に構成している。このような構成に
よれば、ステアリングシャフト（２，３）を有するギヤ
ボディ６，７、ピニオン軸３にハイポイドギヤ、傘歯車
等による減速歯車機構を介して直接的に連結される電動
モータ１０などを効率よく連結でき、装置全体の小型、
軽量かつコンパクト化が可能となる。特に、本実施例の
ようなハイポイドギヤによれば、軸の食違い分だけ軸線
方向での小型化が可能となる。ここで、本実施例では、
操舵輪側のステアリングシャフトであるピニオン軸３
（出力軸系）に操舵補助力を伝達する電動モータ１０か
らの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ１１による歯車機構１３
の途中に介在されモータ軸１０ａ側とピニオン軸３側へ
の伝達用の小ギヤ１２ａを有するギヤ軸１２側との間で
の回転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチ２０
を備えている。この電磁クラッチ２０は、周知の通りの
構造を有するものであって、そのクラッチロータ２１が
モータ軸１０ａ上に設けられるとともに、フィールドコ
ア２２により該ロータ２１に磁気吸着されるアーマチュ
ア２３を前記ギヤ軸１２側に設けてなる構造をもち、選
択的にモータ１０側の回転をギヤ軸１２に伝達するよう
に構成されている。なお、図中２４ａ，２４ｂ，２４ｃ
はモータ軸１０ａとこれとインロー結合されているギヤ
軸１２を回転自在に軸支する軸受である。また、これら
の電磁クラッチ２０やモータ１０はそれぞれ周知の構造
を有し、さらに周知の動作を行なうものであり、その詳
細な説明は省略する。

【０００８】さて、本考案に係る電動式動力舵取装置１
によれば、ギヤ部１１ａを一側面側に有しステアリング
シャフト（ピニオン軸３）上に回転方向において連結し
て軸支される被駆動側の大ギヤ１１と、この大ギヤ１１
のギヤ部１１ａの一部に側方から噛合い電動モータ１０
からの回転駆動力を伝達する小ギヤ１２ａからなるハイ
ポイドギヤ等の軸違い歯車による回転動力伝達用の歯車
機構１３において、前記大ギヤ１１における小ギヤ１２
ａのギヤ部への噛合い部分に対応する他側面側に、この
大ギヤ１１の周方向における一部分を小ギヤ１２ａに対
して常時噛み合わせるように局部的に軸線方向に押圧す
る弾性支持用の付勢手段３０を付設するとともに、前記
大ギヤ１１を、ピニオン軸３上に回転方向において連結
した状態で軸支させるフランジ部材４０に対し弾性筒体
４１，４１を介して弾性的に保持させた複数本（たとえ
ば３本）の止めねじ４２によって連結して一体的に設け
るようにしたところに特徴を有している。

【０００９】ここで、本実施例では、上述した大ギヤ１
１とギヤ軸１２側の小ギヤ１２ａとの噛合い部分に、直
接押圧付勢力を与える付勢手段３０として、ボディ６の
一部に穿設したねじ孔３１に螺合して設けられるプラグ
ホルダ３２内に、ボール３３を受け部材３４にて保持し
た状態で軸線方向に移動可能に支持させ、これをばね３
５にて常時大ギヤ１１の小ギヤ１２ａへの噛合い部分を
背面側から押圧して小ギヤ１２ａとの噛合い部分にバッ
クラッシュがほとんど零となるように付勢し得る構成を
採用している。なお、図中３６はばね３５を保持しボデ
ィ６に螺合して設けられることで付勢力を調整可能なホ
ルダ３２の外方端側に螺合されたロックナットである。
そして、このような構成によれば、大ギヤ１１の一側面
側にギヤ部１１ａにおいて、電動モータ１０側のギヤ軸
１２先端側の小ギヤ１２ａに対しての噛合い部分のみ
を、付勢手段３０により常時適切な噛合い状態が得られ
るように直接押圧して付勢し、これによりこれら大ギヤ
１１のギヤ部１１ａと小ギヤ１２のギヤ部間でのバック
ラッシュを、非操舵時には実質的に零となるようにし、
左、右方向への操舵時においてがた付きによる歯打ち音
等を防止することが可能で、しかもこれら左、右いずれ
の方向への操舵時にあっては、大ギヤ１１が、付勢手段
３０の弾性支持力にて小ギヤ１２ａから若干逃げてこれ
ら両ギヤ１１，１２ａの噛合い部において、上述した歯
打ち音等が問題とならず、所要の噛合い動作が可能とな
る程度のバックラッシュを確保することも可能で、従来
のような倒れ現象等を招くことなく、所要の回転伝達を
適切に行えるものである。ここで、上述した大ギヤ１１
の小ギヤ１２ａへの噛合いは、上述した付勢手段３０で
一旦バックラッシュを零とした後、若干緩めてボール３
３の調整逃げ分だけのバックラッシュを確保すること
で、所要の回転伝達を行える状態とし得るものである。
そして、本実施例によれば、上述したような僅かなバッ
クラッシュによる両ギヤ１１，１２ａによる噛合い時の
摺動音や打音によって生じる騒音問題を解決するため
に、大ギヤ１１を、ピニオン軸３上に設けたフランジ部
材４０を、ピニオン軸３上にキー４３にて軸線方向には
摺動可能な状態で設けるとともに、このフランジ部材４
０の周方向において等配した位置に孔部４４を形成し、
この孔部４４に両側から一対をなす鍔付きの弾性筒体４
１，４１を嵌め込んで全体が略つつみ形状を呈するよう
にし、この部分に止めねじ４２を差し込んでその先端側
を前記大ギヤ１１に連結し、ナット４５で固定すること
により、該大ギヤ１１を、ピニオン軸３に対して弾性的
に支持するようにしている。なお、このような鍔付き弾
性筒体４１，４１としては、二つ割り形状に限らず、一
体構造のものを用いてもよいことは言うまでもない。ま
た、大ギヤ１１は、通常ピニオン軸３やこの軸上に設け
られるキー４３とは径方向において隙間を有し、非常に
大きなトルクが作用したときにのみ、弾性筒体４１，４
１を保護するために接触するように構成されている。さ
らに、この実施例では、大ギヤ１１が取付け保持される
フランジ部材４０を、ピニオン軸３上で軸線方向に摺動
可能に軸支させた場合を示したが、これに限定されず、
軸線方向で固定した状態で設けてもよいものである。す
なわち、弾性筒体４１，４１の存在によって大ギヤ１１
は軸線方向において僅かではあるが、可動可能であり、
これにより所要の機能を得られることは容易に理解され
よう。そして、このような構成によれば、これら両ギヤ
１１，１２ａの噛合い部において、所要の噛合い動作が
可能となる程度のバックラッシュを確保して所要の回転
伝達を行なえるようにした場合に、この大ギヤ１１と小
ギヤ１２ａとの噛合いによって生じる摺動音、打音等の
ステアリングシャフト側（ピニオン軸３）への伝達を、
前記フランジ部材４０に大ギヤ１１を組付ける止めねじ
４２を保持する弾性筒体４１，４１の存在によって、適
切かつ確実に吸収して遮断し得るもので、従来に比べて
騒音問題を解消し得るという利点がある。ここで、この
ような弾性筒体４１，４１の弾性支持状態は、止めねじ
４２とナット４５との間でプリロードをかけることによ
って得られるものである。また、上述した付勢手段３０
による付勢力としては、大ギヤ１１の噛合い部分のみを
小ギヤ１２ａに対し直接軸線方向に押圧して付勢するこ
とで、両ギヤ部１１ａ，１２ａ間でのバックラッシュを
実質的に零とするか、あるいは歯打ち音が微少で外部に
聞こえない範囲で接している程度の大きさであって、操
舵時等では大ギヤ１１を逃がして所要の噛合い状態を得
られるような弾性支持力を有するように設定するとよ
い。また、大ギヤ１１を保持するフランジ部材４０のピ
ニオン軸３への軸支部は、回転方向にのみ連結されてお
ればよく、大ギヤ１１の揺動変位と径方向への多少の動
きとを許容し得る程度のものでよい。

【００１０】なお、本考案は、上述した実施例構造に限
定されず、各部の形状、構造等を必要に応じて適宜変
形、変更することは自由で、種々の変形例が考えられよ
う。たとえば、上述した実施例では、モータ１０からの
操舵補助力伝達用の歯車機構１３として、ハイポイドギ
ヤを用いた場合を例示したが、本考案はこれに限定され
ず、平歯車を始め、はすば歯車、遊星歯車、傘歯車等に
よる軸違い歯車からなる歯車機構１３であってもよいも
ので、種々の変形例が考えられる。また、上述した実施
例では、大ギヤ１１を保持するフランジ部材４０のステ
アリングシャフトとしてのピニオン軸３上に、キー結合
によって軸線方向に摺動可能に軸支するようにした場合
を示しているが、大ギヤ１１を回転方向において連結し
た状態で支持し得る支持構造であればよいもので、従来
から周知の支持構造を採用し得るものである。

【００１１】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係る電動式
動力舵取装置によれば、ギヤ部を一側面側に有しステア
リングシャフト上に軸支される被駆動側の大ギヤと、そ
のギヤ部の一部に側方から噛合い電動モータからの回転
駆動力を伝達する小ギヤからなる軸違い歯車による回転
動力伝達用歯車機構を備え、大ギヤにおける小ギヤのギ
ヤ部への噛合い部分に対応する他側面側に、この大ギヤ
の周方向における一部分を軸線方向に押圧して小ギヤに
対して噛合わせる付勢手段を付設するとともに、ステア
リングシャフト上に回転方向において連結して設けたフ
ランジ部材に対して大ギヤを、弾性部材を介して保持さ
せる止めねじによって一体的に設けるようにしたので、
簡単かつ安価な構成にもかかわらず、以下に述べる優れ
た効果を奏する。 すなわち、大ギヤの一側面側にギヤ部
を、付勢手段により電動モータ側の小ギヤに対し常時適
切な噛合い状態が得られるように直接押圧して付勢し、
これにより両ギヤのギヤ部間でのバックラッシュを、非
操舵時には実質的に零となるようにし、左、右方向への
操舵時の噛合いやキックバック時において従来生じてい
たがた付きによる歯打ち音等の発生を防止することが可
能となる。しかも、これら左、右いずれの方向への操舵
時にあっては、大ギヤが、付勢手段の弾性支持力にて小
ギヤから若干逃げてこれら両ギヤの噛合い部において、
上述した歯打ち音等が問題とならず、所要の噛合い動作
が可能となる程度のバックラッシュを確保することも可
能で、従来のような倒れ現象を招く虞れもなく、所要の
回転伝達を、応答不良等を招くことなく、適切かつ確実
に行える。さらに、この大ギヤへの小ギヤの噛合いによ
って生じる摺動音等のステアリングシャフト側への伝達
を、フランジ部材に大ギヤを組付ける止めねじを保持す
る弾性部材の存在によって、適切かつ確実に吸収するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電動式動力舵取装置の一実施例を
示す要部を拡大した概略側断面図である。

【図２】装置全体の概略構成を説明するための概略断面
図である。

【符号の説明】

１ 電動式動力舵取装置 ２ スタブ軸（入力軸） ３ ピニオン軸（出力軸） ４ ラック ５ ステアリングギヤボディ ６ ステアリングギヤボディ １０ 電動モータ １０ａ モータ軸 １１ 大ギヤ（被伝達側歯車） １１ａ ギヤ部 １２ ギヤ軸 １２ａ 小ギヤ（伝達歯車としてのギヤ部を有するピニ
オン） １３ 操舵補助力伝達用の歯車機構 ３０ 弾性支持用の付勢手段 ３３ ボール ３４ 受け部材 ３５ ばね ３６ 調整用部材 ４０ フランジ部材 ４１ 弾性筒体（弾性部材） ４２ 止めねじ ４３ キー

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤ部を一側面に有しステアリングシャ
   フト上に軸支される被駆動側の大ギヤと、この大ギヤの
   ギヤ部の一部に側方から噛合い電動モータからの回転駆
   動力を伝達する小ギヤからなる軸違い歯車による回転動
   力伝達用の歯車機構を備えてなり、 前記大ギヤにおける小ギヤのギヤ部への噛合い部分に対
   応する他側面側に、この大ギヤの周方向における一部分
   を軸線方向に押圧して小ギヤに対して噛合わせる付勢手
   段を付設するとともに、 前記ステアリングシャフト上にフランジ部材を、回転方
   向に連結した状態で設け、このフランジ部材に対し前記
   大ギヤを弾性部材を介して保持させた止めねじによって
   一体的に設けたことを特徴とする電動式動力舵取装置。