JPH01233164A - 電動式パワーステアリング - 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〕 この発明は、電動機によって操舵系に操舵補助トルクを
発生させる電動式パワーステアリングに関し、特に、小
型車、農用トラクター、フォークリフト等に好適に実施
できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

ステアリングホイールの回転をラック及びピニオンを介
してランク軸の直線運動に変換する、所謂ラックピニオ
ン式ステアリングギヤに適用される従来の電動式パワー
ステアリングは、例えば、ランク軸と同軸にウオームを
設け、そのウオームに螺合するボールナツトに電動機で
アシスト力を与えるか、又は、ステアリングホイール及
びう・２り軸間に介在するピニオン軸とは別のピニオン
軸〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来の電動式パワーステアリングに
おいては、ランク軸と同軸にウオームを設けるとランク
軸長が長くなるから、パワーステアリング装置が大型化
してしまい、軽自動車等の小型車に搭載し難いという未
解決の課題があり、また、新たなラックピニオン機構に
よって電動機のアシスト力をランク軸の直線運動に変換
する技術では、ランク軸長を短くするために一つのラッ
クに両ピニオンを螺合させるようにしていたが、その場
合、両ピニオン軸を平行に配置しなければならないので
、電動機等の配置場所が制限され、パワーステアリング
装置のレイアウトの自由度が小さくなってしまうという
別の課題があった。

そこで、この発明は、上記従来技術の未解決の課題に着
目してなされたものであり、装置の小型化が容易で且つ
レイアウトの自由度を大きくできる電動式パワーステア
リングを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明の電動式パワース
テアリングは、軸方向の直線運動のみ可能で且つウオー
ムを一体に有する出力軸と、前記ウオームに螺合し且つ
回転運動のみ可能なボールナツトと、ステアリングホイ
ールの回転力を前記ボールナットの回転力に変換する回
転力伝達機構と、前記ステアリングホイールを含む操舵
系に発生する操舵トルクに応じて前記ボールナツトを回
転方向に付勢する電動機とを備えた。

けられたウオームに螺合しているボールナツトに伝達さ
れる。この場合、ボールナツトは軸方向の移動ができな
いし、出力軸も回転が抑止されているため、ボールナツ
トの回転力は、出力軸と一体のウオームにより出力軸の
軸方向の直線運動に変換される。そして、出力軸は、直
接又はセンタアームを介してタイロッドに連結されてい
るから、出力軸の直線運動はタイロッドに伝達され、タ
イロッドの端部に連結しているナックルアームを介して
転舵輪が転舵される。

一方、上記ステアリングホイールを含む操舵系に発生す
る操舵トルクに応じて、電動機がボールナツトを回転方
向に付勢するから、出力軸にアシスト力が生まれ、その
結果、ステアリング操作を軽く行える。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は、本発明の一実施例を示したもので
あり、先ず構成を説明する。即ち、第１図において、両
端にタイロッド接続部２ａ、　　２ｂ２ａ、　　２ｂの
他端には、図示しないタイロッドとナックルアームを介
して転舵輪が連結されている。

また、ギヤボックス３とタイロッド接続部２ａ。

２ｂとの間には、ダストブーツ４ａ、４ｂが配設されて
いる。

第１図及び第１図のＡ−Ａ線断面図である第２図を参照
し、タイロッド接続部２ａは、その外面の一部に軸方向
に連続する平面２Ｃが形成されており、この平面２Ｃに
はギヤボックス３に回動自在に支持されたローラ５の外
周面が当接している。

さらに、タイロッド接続部２ａは、ローラ５が当接する
略真下からスプリング６ａ及び押圧体６ｂによって押圧
されており、これらローラ５．スプリング６ａ及び押圧
体６ｂによって回転防止機構７が構成され、この回転防
止機構７は、タイロッド接続部２ａと、このタイロッド
接続部２ａと一体の出力軸１及びタイロッド接続部２ｂ
の回転を防止している。

第１図に戻って、出力軸１の外周には、ウオームのねじ
溝（図示せず）が形成されていて、このねじ溝には、ボ
ールナツト８が螺合している。そして、ボールナツト８
は、軸受９ａ、９ｂによって回動自在に支持されたヘベ
ルギヤ１０と一体の円筒部１０ａ内に圧入されていて、
これによって軸方向への移動が防止されている。なお、
ベベルギヤ１０及び円筒部１０ａは、出力軸１と同軸に
配置されている。

一方、ヘベルギヤ１０は、互いの軸心が直角に交わるよ
うに、別のベベルギヤ１１と噛合していて、このベベル
ギヤ１１は、トーションバー１２の下端がスプライン結
合され且つ回動可能に支持されたロアシャフト１３の下
端に同軸に固定されている。なお、これらへベルギヤ（
傘歯車）１０及び１１によって、本発明における回転力
伝達機１４にスプライン結合されていて、アッパシャフ
ト１４の図示しない上方には、連結機構を介してステア
リングホイールが設けられている。そして、その１・−
ジョンバー１２の中央部には、アッパシャフト１４とロ
アシャフト１３との相対的な捩じれ量を検出することに
より、この操舵系に発生している操舵トルクの方向及び
大きさを検出する操舵トルクセンサ１５が設けられてい
る。

この操舵トルクセンサ１５ば、アッパシャフト１４の下
側に形成された筒体１４ａと、この筒体１４ａの周囲に
おいて上下方向に移動可能に配置された枠体１６と、一
端が筒体Ｌ４ａの縦溝１４ｂに係合し且つ他端がレバー
１５ｂの下部に固定されたピン１５ａと、レバー１５ｂ
の上部に先端が結合し且つトーションバー１２の周囲に
おいて軸回りに回動可能で、且つロアシャフト１３に軸
支されているレバー軸部１５Ｃと、このレバー軸部１５
ｃから突出し先端が前記枠体１６に保合する脚部（図示
せず）とから構成されていて、アッパシャフト１４とロ
アシャフト１３の相対的な捩いる。ポテンショメータ１
７は、その検出した移動量をコントローラ１８にアナロ
グ電圧として出力し、コントローラ１８は、そのポテン
ショメータ１７の出力値に応した電流を、後述する電動
機に供給して、電動機の回転方向及び回転量の制御を行
う。

一方、円筒部１０ａの第１図右端には、出力軸１と同軸
で且つ軸受９ｂによって回動可能なアシスト歯車１９が
スプライン結合されている。このアシスト歯車１９は、
歯車２０ａ、２０ｂ、２０Ｃで構成される減速歯車機構
２０を介して、直流モータからなる電動機２１の出力軸
に連結されており、電動機２１は、車速か所定以上にな
ったときに電動機２１と減速歯車機構２０との連結を解
除する電磁クラッチ２１ａを有している。

次に、上記実施例の動作を、概略構成を示す第３図に従
って説明する。

ステアリング操作に応じて生じたステアリングホイール
２２の回転力は、ステアリングシャフト２３、ユニバー
サルジヨイント２４等の連結機構を介してアッパシャフ
ト１４に伝わり、アッパシャフト１４に伝わった回転力
は、トーションバー等から構成される操舵トルクセンサ
１５を経てロアシャフト１３に伝達される。

そして、ヘベルギヤ１１．ヘベルギヤ１０及び円筒部１
０ａを介して、ロアシャフト１３の回転力がポールナン
ド８０回転力となる。ここで、ボールナツト８は、円筒
部１０ａへの圧入によって円筒部１０ａと一体に回転し
、また軸方向の移動は抑止されており、且つ、出力軸１
は、回動防止機構７によってその回転運動が防止されて
いるので、ボールナツト８の回転力は、出力軸１に形成
向に移動するから、タイロンド接続部２ａ、２ｂの他端
に連結されたタイロッドとナックルアームを介して、図
示しない転舵輪が転舵される。

一方、操舵系に発生している操舵］・ルクが、操舵トル
クセンサ１５及びポテンショメータによって検出される
。

ここで、操舵トルクセンサ１５の動作を第１図に従って
簡単に説明する。例えば、据切り時等のように車輪及び
路面間の摩擦抵抗が大きい場合には、操舵系に大きな操
舵トルクが発生するので、アッパシャフト１４及びロア
シャフト１３間に相対的な捩じれが生じる。すると、ロ
アシャフト１３と共に回転するピン１５ａが、アッパシ
ャフト１４と共に回転する筒体１４ａの縦溝１４ｂ内を
上昇するから、そのピン１５ａの他端が固定されたレバ
ー１５ｂを介して、レバー軸部１５Ｃが軸方向に回動す
る。そのため、このレバー軸部１５Ｃから突出している
脚部（図示せず）が揺動してその先端が上昇又は下降す
るから、その先端が係合している枠体１６が上下方向に
移動し、それの移動量がピン１７ａ及びスプール１７ｂ
を介してポテンショメータ１７で検出される。

そして、ポテンショメータ１７は、スプール１７ｂの移
動量、即ち、この操舵系に発生している操舵トルクに応
じたアナログ電圧をコントローラ１８に供給し、コント
ローラ１８は、供給された電圧に応じて電動機２１の回
転方向及び回転量を決定し、それに基づいた電流を電動
機２１に出力する。

すると、電動機２１の出力軸に回転力が生まれ、その回
転力が、減速歯車機構２０及びアシスト歯車１９を介し
て円筒部１０ａに伝達され、この円筒部１０ａに圧入さ
れているボールナツトが回転方向に付勢されるから、出
力軸１の軸方向にアシスト力（操舵補助トルク）が発生
し、ステアリング操作が軽くなる。また、車両が所定車
速以上で走行している場合には、電磁クラッチ２１ａが
オフ状態となるので、ステアリング操作が軽くなりすぎ
て車体がふらつくことは防止される。

このように、上記実施例においては、ステアリングホイ
ール２２及び電動機２１の両方の回転力を、−組のボー
ルナツト８及びウオームを介して出力軸１の直線運動に
変換するような構成としたため、出力軸１の長さを長く
する必要がなくなるから、パワーステアリング装置を小
型化することができるし、また、電動機２１及び減速歯
車機構２０は、出力軸１の軸回りの何処に配置してもよ
いから、パワーステアリング装置のレイアウトの自由度
が大きくなる。従って、軽自動車等のように、ステアリ
ング装置を配設するためのスペースが限られている車両
であっても、パワーステアリング装置を容易に搭載する
ことができる。

なお、上記実施例では、回転力伝達機構としてベベルギ
ヤ（傘歯車）を利用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えばウオームとウオーム
ホイール、冠歯車と平歯車等のように、異なった２軸間
で回転力を伝達することができる機構であれば、いかな
る手段を利用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の電動式パワーステアリ
ングにおいては、ステアリングホイール及び電動機の両
方の回転力を、−組のボールナツト及びウオームを介し
て出力軸の直線運動に変換できる構成としたため、出力
軸が長くならないからパワーステアリング装置を小型化
することができるし、電動機等の配置場所は出力軸の軸
回りの何処であってもよいからパワーステアリング装置
のレイアウトの自由度が大きくなるので、ステアリング
装置を配設するためのスペースが限られている軽自動車
等であっても、容易に搭載することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図はこの実施例の概略
構成を示した説明図である。 ■・・・出力軸、２ａ、２ｂ・・・タイロッド接続部、
７・・・回転防止機構、８・・・ボールナット、１０，
１１・・・ベベルギヤ（傘歯車、回転力伝達機構）、１
５・・・操舵トルクセンサ、１９・・・アシスト歯車、
２０・・・減速歯車機構、２１・・・電動機、２２・・
・ステアリングホイール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向の直線運動のみ可能で且つウォームを一体
   に有する出力軸と、前記ウォームに螺合し且つ回転運動
   のみ可能なボールナットと、ステアリングホイールの回
   転力を前記ボールナットの回転力に変換する回転力伝達
   機構と、前記ステアリングホイールを含む操舵系に発生
   する操舵トルクに応じて前記ボールナットを回転方向に
   付勢する電動機と、を備えたことを特徴とする電動式パ
   ワーステアリング。
2. （２）回転力伝達機構は傘歯車で構成された請求項（１
   ）記載の電動式パワーステアリング。