JP3831187B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に搭載され、操舵機構に補助トルクを発生させる電動式パワーステアリング装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種操舵機構に補助トルクを発生させる電動式のパワーステアリング装置のなかには、駆動装置側の駆動軸と操舵機構側の被駆動軸とのあいだに動力伝動を断続するトルクリミッタを介装し、操舵機構側から予め設定される伝達トルクを越える負荷が作用したような場合に、駆動軸と被駆動軸とのあいだの動力伝動を断状態にするようにしたものが知られている。このようなトルクリミッタとしては、駆動軸、被駆動軸にそれぞれ一体的に連結され、互いに相対回動自在な駆動回転体、被駆動回転体と、前記被駆動回転体に相対回動自在な状態で面接触する少なくとも一枚の摩擦プレートと、該摩擦プレートを被駆動回転体側に向けて付勢する付勢部材と、被駆動回転体に対しては相対回動するが駆動回転体に対しては一体回動する有底筒状のケース体とを備えて構成したものがあり、この場合の伝達トルクは、摩擦プレートと被駆動回転体との面接触部に作用する作動力、つまり付勢部材による付勢力と、面接触部における摩擦係数とに基づいて設定されている。
このようなものにおいて、付勢部材として皿バネが用いられることがあるが、皿バネは、リング状のディスク面の内周端と外周端とが軸方向に位置ずれした傾斜面となっており、摩擦プレートに対して面接触することはなく、皿バネの外周端（エッジ）が接触（当接）する状態となっている。このため、皿バネによる作動力は、摩擦プレートと皿バネとの接触部位に局所的に作用するため、摩擦プレートと被駆動回転体との面接触部に対して均一に作用しにくいうえ、摩擦プレートの前記局所的な接触部位が摩耗してしまう等の問題がある。そこで、このようなものでは、皿バネと摩擦プレートとのあいだに、摩擦プレートに面接触する補助プレートを介装するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記補助プレートを介装した場合、トルクリミッタには、被駆動回転体と摩擦プレートとによる面接触部の他に、補助プレートと摩擦プレートとのあいだに面接触部が形成されることになる。このためこのものでは、被駆動回転体と摩擦プレートとのあいだの摩擦係数を、補助プレートと摩擦プレートとのあいだの摩擦係数より小さくなるように設定することにより、トルクリミッタの伝達トルクが被駆動回転体と摩擦プレートとの接触面に基づくものになるようにしている。しかるに、このようなものにおいて、水や油が付着してしまったようなときに、補助プレートと摩擦プレートとのあいだの摩擦係数が、被駆動回転体と摩擦プレートとのあいだの摩擦係数よりも小さくなってしまうことがあり、このような場合では、被駆動回転体と摩擦プレートとが一体化し、摩擦プレートと補助プレートとのあいだの面接触部が摺動するようにして被駆動回転体が駆動回転体に対して相対回動し、動力断状態となることが想定される。このようになると、トルクリミッタの予め設定される伝達トルクよりも小さい負荷でトルクリミッタが動力断状態となってしまい、伝達トルクが不安定になるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
このようなものとしては、例えば図５に示すようなものがあるが、このものでは、被駆動軸回動体１８に対し一対の第一、第二摩擦プレート１９、２０を軸方向基端、先端の両側から挟持状に面接触させるようにして、より安定した伝達トルクを確保するようにしているが、この場合でも、第一摩擦プレート１９と補助プレート２１とのあいだの面接触部の他に、カバー体２２と第二摩擦プレート２０とのあいだの面接触部が形成されるため、前述したように、何らかの要因で第一摩擦プレート１９と補助プレート２１とのあいだ、カバー体２２と第二摩擦プレート２０とのあいだの摩擦係数が被駆動回転体１８と第一、第二摩擦プレート１９、２０とのあいだの摩擦係数よりも小さくなるようなことがあると、予め設定された伝達トルクよりも小さい負荷が作用した状態で、第一摩擦プレート１９と補助プレート２１とのあいだ、カバー体２２と第二摩擦プレート２０とのあいだが摺動して動力断状態となる惧れがあり、このままでは安定した伝達トルクを期待できないという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、駆動装置側の駆動軸と操舵機構側の被駆動軸とのあいだに、動力伝動を断続するトルクリミッタを介装して構成される電動式パワーステアリング装置において、前記トルクリミッタを、駆動軸、被駆動軸にそれぞれ一体的に連結され、互いに相対回動自在な駆動回転体、被駆動回転体と、被駆動回転体に相対回動自在な状態で面接触する少なくとも一枚の摩擦プレートと、該摩擦プレートを被駆動回転体側に向けて付勢する付勢部材と、被駆動回転体に対しては相対回動するが駆動回転体に対しては一体回動する有底筒状のケース体とを備え、付勢部材と摩擦プレートとのあいだに、摩擦プレートに面接触する補助プレートを設け、該補助プレートと、駆動回転体並びに摩擦プレートとを一体回動させるための一体化手段を備えて構成するにあたり、一体化手段は、補助プレートの外周から軸芯方向に突出形成された舌片を、摩擦プレート外周に形成の挿通部、および、ケース体底面に形成の挿通部に挿通させることで構成されている電動式パワーステアリング装置である。
そして、このように構成することにより、被駆動回転体と駆動回転体との相対回動は、被駆動回転体と摩擦プレートとの接触面においてなされ、トルクリミッタの伝達トルクを安定したものにできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図４の図面に基づいて説明する。
図面において、１は電動式のパワーステアリング装置であって、該パワーステアリング装置１は、駆動装置となる駆動ユニット２とトルクリミッタユニット３とを備えて構成されている。前記駆動ユニット２のケーシング４は有底筒状の底面に軸受部４ａが形成されており、該軸受部４ａに、アーマチュア５を構成するアーマチュア軸（モータ軸であって、本発明の駆動軸に相当する）６の基端部６ａが軸受４ｂを介して回動自在に支持されている。一方、アーマチュア軸６の先端部６ｂは、ケーシング４の開口部を覆蓋するように配されるブラケット７の先端側面から突出しており、該先端部６ｂの基端側部位がブラケット７に開設された軸承ボス孔７ａに軸受７ｂを介して回動自在に支持されている。さらに、アーマチュア軸６にはコンミテータ６ｃが一体的に固着されており、該コンミテータ６ｃには、ブラケット７に支持されたステー８に出没自在に取付けられた刷子９が弾圧状に摺接するように設定されている。さらに、ケーシング４の内周面には永久磁石４ｃが固着されており、前記刷子９、コンミテータ６ｃを介してアーマチュア５のアーマチュアコイル５ａに給電することに伴い、アーマチュア５がアーマチュア軸６と共に一体回動するように設定されている。
【０００６】
一方、前記トルクリミッタユニット３は、基端部が前記ブラケット７の先端側面に形成された凹溝部７ｃ内に回動自在に遊嵌するようにして配されるが、トルクリミッタユニット３を構成する駆動回転体１０は、ブラケット凹溝部７ｃから先端側に突出するアーマチュア軸先端部６ｂに一体的に外嵌されている。つまり、前記駆動回転体１０は、円板状のディスク状体１０ａの中央部に、ディスク状体１０ａの先端側、基端側の両面から外方に突出する状態でボス孔部１０ｂが形成され、該ボス孔部１０ｂの内径に、外周面にセレーション６ｃが形成されたアーマチュア軸先端部６ｂが外嵌するようになっている。そして、前記ボス孔部１０ｂは、アーマチュア軸線端部６ｂ外径よりも僅かに小径に寸法設定されており、該ボス孔部１０ｂに前記アーマチュア軸先端６ｂを圧入することにより、駆動回転体１０とアーマチュア軸先端部６ｂとの一体的な回り止め状の連結がなされるように設定されている。尚、駆動ディスク状体１０ａの外径は、後述するカバー体１７に丁度内嵌される寸法に設定されている。
【０００７】
１１は被駆動回転体であって、該被駆動回転体１１は円板状のディスク状体１１ａの中央部に、ディスク状体１１ａの先端側、基端側の両面から外方に突出する状態でボス孔部１１ｂが形成されたものになっており、該ボス孔部１１ｂに、操舵機構側に連動連結される被駆動軸１２の基端部が一体的に連結されるように設定されている。因みに、被駆動軸１２は、トルクリミッタユニット３として組込まれた被駆動回転体１１のボス孔部１１ｂに対して組込まれるように設定されているが、被駆動ボス孔部１１ｂの内周面と被駆動軸１２の基端部とには互いに噛合するインボリュートセレーションが刻設されており、これによって被駆動軸１２と被駆動回転体１１とは一体的かつ回り止め状に連結されるように設定されている。尚、被駆動ディスク状体１１ａの外径は、駆動ディスク状体１０ａの外径よりも小径に寸法設定され、後述する補助プレート１４に切起し形成された舌片１４ｂの内径側面と近接対向するように設定されている。また、被駆動回転体１１のボス孔部１１ｂは、基端側端部が前記駆動ボス孔部１０ｂの先端側部位にＯリング１０ｃを介して外嵌する状態となっているが、被駆動回転体１１と駆動回転体１０とは互いに相対回動自在な状態で組込まれている。
【０００８】
さらに、駆動回転体１０と被駆動回転体１１とのそれぞれのディスク状体１０ａ、１１ａ同志は、アーマチュア軸６方向に所定間隔を存する状態で対向しており、被駆動ディスク状体１１ａの基端側面（駆動ディスク状体１０ａ側の面）には、平板リング状に形成されたフェーシング材で構成された第一摩擦プレート１３が面接触状に配されている。前記第一摩擦プレート１３は、内径は被駆動ボス孔部１１ｂの外径より大径に寸法設定され、外径は被駆動ディスク状体１１ａよりも大径であるが駆動ディスク状体１０ａの外径よりも僅かに小径に寸法設定されており、被駆動ディスク状体１１ａと面接触するように設定されている。さらに、第一摩擦プレート１３の外周には、周回り方向複数箇所（本実施の形態では周回り方向四箇所）に位置して内径側に向けて切欠かれた切欠き溝１３ａ（本発明の挿通部に相当する）が形成されている。
【０００９】
そして、第一摩擦プレート１３の基端側（駆動ディスク状体１０ａ側）の面には補助プレート１４が面接触状に配されている。該補助プレート１４は、外径が第一摩擦プレート１３の外径と略同径となり、内径が被駆動ボス孔部１１ｂの外径よりは大径で、かつ第一摩擦プレート１３と略同径、または小径となるように形成された平板リング状のディスク状体１４ａと、該ディスク状体１４ａの外周から、周回り方向四箇所に位置してアーマチュア軸方向先端側（被駆動ディスク状体１１ａ側）に突出するよう切起し形成された舌片１４ｂとを備えて構成されている。そして、補助プレート１４を第一摩擦プレート１３に面接触状に配したとき、舌片１４ｂを第一摩擦プレート切欠き溝１３ａに挿通、させるようにすることによって、舌片１４ｂが第一摩擦プレート１３の補助プレート１４に対する回り止めをするように設定されている。ここで、舌片１４ｂは、前記組込んだ状態で舌片１４ｂの内径側面と被駆動ディスク状体１１ａの外径縁とは所定間隔を存して位置するようになっており、これによって、舌片１４ｂ（補助プレート１４）が被駆動回転体１１に対して何ら干渉しないように設定されている。
【００１０】
そうして、補助プレート１４と駆動ディスク状体１０ａとのあいだに皿バネ１５が組込まれるが、該皿バネ１５はこれら部材のあいだに押圧状に挟持されることで付勢力を発生し、第一、第二摩擦プレート１３、１６を被駆動ディスク状体１１ａ側に付勢するように設定されている。前記皿バネ１５は、内径が被駆動ボス孔部１０ｂに遊嵌状に外嵌される大きさで、外径は駆動ディスク状体１０ａの外径と略同径となっていて、後述するカバー体１７に内嵌可能な寸法に設定されている。さらに、被駆動ディスク状体１１ａの先端側面には第二摩擦プレート１６が面接触状に配されており、これによって、被駆動ディスク状体１１ａは軸方向基端、先端の両側面において第一、第二摩擦プレート１３、１６と面接触するように設定されている。尚、第二摩擦プレート１６は前記第一摩擦プレート１３と同様の構成となっている。
【００１１】
そして、前述のように組込んだ状態において、各部材は基端側から、駆動回転体１０、皿バネ１５、補助プレート１４、第一摩擦プレート１３、被駆動回転体１１、そして第二摩擦プレート１６の順で積層状に組込まれており、この状態では、皿バネ１５は非付勢状態となっている。またこの状態で、補助プレート１４の舌片１４ｂは第一、第二摩擦プレート１３、１６の凹溝部１３ａ、１６ａに挿通、係合し、その先端部が第二摩擦プレート１６の先端側に突出する状態となっている。そしてこのように組込まれた各部材に対し、有底筒状カバー体１７を第二摩擦プレート１６側から装着して駆動回転体１０と一体化することでトルクリミッタユニット３が構成されている。
【００１２】
つまり、前記カバー体１７の底面１７ａには、被駆動ボス孔部１１ｂに遊嵌状に外嵌する貫通孔１７ｂと、前記先端側に突出する補助プレート舌片１４ｂに挿通されるべく周回り方向四箇所の挿通孔（本発明の挿通部に相当する）１７ｃとが開設されている。さらに、カバー体１７の筒状部１７ｄの内径は、底面１７ａ側では第一、第二摩擦プレート１３、１６や補助プレート１４外径と所定間隔を存するが、開口部側においては駆動回転体１０が丁度内嵌されるような寸法に設定されている。そして、カバー体１７の貫通孔１７ｂ、挿通孔１７ｃに、前記組込み部材の被駆動ボス孔部１１ｂ、舌片１４ｂをそれぞれ遊嵌、挿通させ（本発明の一体化手段に相当する）、第二摩擦プレート１６の先端側面がカバー体底面１７ａに面接触するよう基端側に押しやって、カバー体筒状部１７ｄの先端部に形成されたカシメ部１７ｅを駆動ディスク状体１０ａの外周部に対してかしめることで、カバー体１７と駆動回転体１０とが一体化されるように設定され、この状態となることで、カバー体１７内の皿バネ１５が押圧状に挟持されて第一、第二摩擦プレート１３、１６を被駆動ディスク状体１１ａ側に向けて付勢するように設定されている。さらに、この組込み状態において、補助プレート１４は第一、第二摩擦プレート１３、１６およびカバー体１７に挿通係合して一体化されているため、アーマチュア軸６の回動に伴い駆動回転体１０が回動した場合に、駆動回転体１０と一体化されたカバー体１７に連動する状態で補助プレート１４、第一、第二摩擦プレート１３、１６とが一体に回動するように設定されている。
【００１３】
このように組込まれたトルクリミッタユニット３に被駆動軸１２を連結することで、アーマチュア軸６と被駆動軸１２とが断続可能な状態で動力伝動がなされる。そして、通常の動力続状態では、皿バネ１５の付勢力を受けて被駆動ディスク状体１１ａと第一、第二摩擦プレート１３、１６とのあいだが一体化されており、アーマチュア軸６の回動に伴い駆動回転体１０が回動した場合に、第一、第二摩擦プレート１３、１６と被駆動ディスク状体１１ａとが一体回動する状態で回動して、アーマチュア軸６から被駆動軸１２への動力伝動がなされるように設定されている。
一方、被駆動回転体１１に伝達トルクを上回る大きな負荷が作用してアーマチュア軸６と被駆動軸１２とのあいだが動力断状態となる場合、駆動回転体１０は、前述したようにカバー体１７、補助プレート１４そして第一、第二摩擦プレート１３、１６とが強制的に一体回動するため、被駆動ディスク状体１１ａと第一、第二摩擦プレート１３、１６とのあいだの一体化が解消されて摺動し、これに基づいて被駆動回転体１１（駆動軸１２）と駆動回転体１０（アーマチュア軸６）とが相対回動するように設定されている。これによって、被駆動回転体１１と第一、第二摩擦プレート１３、１６との接触面以外の接触面、例えば補助プレート１４と第一摩擦プレート１３、第二摩擦プレート１６とカバー体１７とのあいだの接触面での摺動がないように設定されている。
【００１４】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、トルクリミッタユニット３は、アーマチュア軸６と被駆動軸１２とのあいだの動力伝動を断続することになるが、このものでは、被駆動軸１２に大きな負荷が作用して動力断状態とする場合に、駆動回転体１０と一体回動するカバー体１７に連動する状態で補助プレート１４および第一、第二摩擦プレート１３、１６が一体に回動するため、被駆動回転体１１が相対回動するときは、そのディスク状体１１ａと第一、第二摩擦プレート１３、１６との接触面において摺動することに限定され、それ以外の接触面である第一摩擦プレート１３と補助プレート１４とのあいだの接触面、第二摩擦プレート１６とカバー体１７とのあいだの接触面が摺動することがない。この結果、トルクリミッタユニット３の伝達トルクが安定し、従来のように、第一摩擦プレート１３と補助プレート１４とのあいだの接触面、第二摩擦プレート１６とカバー体１７とのあいだの接触面が摺動して不用意に動力断状態となってしまうようなことがなくなって、一定の伝達トルクに基づく安定した動力伝動の断続ができることになって、信頼性の高いパワーステアリング装置１とすることができる。
しかもこのものでは、被駆動ディスク状体１１ａの軸方向両面に第一、第二摩擦プレート１３、１６が面接触する構成となっているので、トルクリミッタユニット３の伝達トルクがさらに安定する。
【００１５】
さらにこのものでは、皿バネ１５により第一摩擦プレート１３を付勢するにあたり、皿バネ１５の外周端部が第一摩擦プレート１３に局所的に接触して、該接触部位を摩耗してしまうのを防止するために必要な補助プレート１４に舌片１４ｂを設け、該舌片１４ｂにより第一、第二摩擦プレート１３、１６とカバー体１７とを一体化する構成としたので、トルクリミッタユニット３の部品点数を殊更増加させることなく、被駆動回転体１１の相対回動における摺動面を第一、第二摩擦プレート１３、１６とのあいだに限定させることができる。
【００１６】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、一体化手段としては、補助プレートに舌片を形成し、摩擦プレートとカバー体に挿通部を形成する構成とは逆に、カバー体に舌辺を形成する一方、補助プレートと摩擦プレートとに挿通部を形成する構成としてもよく、要は、駆動回転体と一体化されるカバー体と、補助プレートと、摩擦プレートの三者が一体化する構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動式パワーステアリング装置の一部断面正面図である。
【図２】電動式パワーステアリング装置の側面図である。
【図３】トルクリミッタユニットの拡大断面図である。
【図４】補助プレートの第一摩擦プレートへの組込み状態を説明する斜視図である。
【図５】従来例におけるトルクリミッタユニットの拡大断面図である。
【符号の説明】
１ パワーステアリング
２ 駆動ユニット
３ トルクリミッタユニット
４ ケーシング
６ アーマチュア軸
７ ブラケット
１０ 駆動回転体
１０ａ ディスク状体
１０ｂ ボス孔部
１１ 被駆動回転体
１２ 被駆動軸
１３ 第一摩擦プレート
１３ａ 切欠き溝
１４ 補助プレート
１４ｂ 舌片
１５ 皿バネ
１６ 第二摩擦プレート
１７ カバー体
１７ｃ 挿通孔

Claims (1)

1. 駆動装置側の駆動軸と操舵機構側の被駆動軸とのあいだに、動力伝動を断続するトルクリミッタを介装して構成される電動式パワーステアリング装置において、前記トルクリミッタを、駆動軸、被駆動軸にそれぞれ一体的に連結され、互いに相対回動自在な駆動回転体、被駆動回転体と、被駆動回転体に相対回動自在な状態で面接触する少なくとも一枚の摩擦プレートと、該摩擦プレートを被駆動回転体側に向けて付勢する付勢部材と、被駆動回転体に対しては相対回動するが駆動回転体に対しては一体回動する有底筒状のケース体とを備え、付勢部材と摩擦プレートとのあいだに、摩擦プレートに面接触する補助プレートを設け、該補助プレートと、駆動回転体並びに摩擦プレートとを一体回動させるための一体化手段を備えて構成するにあたり、一体化手段は、補助プレートの外周から軸芯方向に突出形成された舌片を、摩擦プレート外周に形成の挿通部、および、ケース体底面に形成の挿通部に挿通させることで構成されている電動式パワーステアリング装置。

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