JPH0146347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両のハンドル操舵力を軽減するため
に、動力源として電動機を用いる車両用の電気式
動力舵取装置に関する。

電気式動力舵取装置は油圧式動力舵取装置と比
較して、常時エンジン直結で駆動する動力源とし
ての油ポンプが必要ないので、エンジン馬力の損
失がないこと。油圧作動油を使用しないから作動
油の洩れ、汚れ等の心配がなくメンテナンスがや
りやすいこと。油圧配管の必要がなく電気配線で
すむから組付けが容易であること。油圧制御弁の
ような高精度でデリケートな装置が必要でないの
で、安価なシステムが期待できる。

部品点数、重量も減り、エジンン廻りがすつき
りし整備性が良くなること。手順舵取装置と主要
部品を共用できること等の諸点においてメリツト
があり、かつ多数の提案がなされているににも
かゝわらず、実用化が進まない理由は、(1)、駆動
源として一般に使用されるに充分な出力を有する
電動機は、操舵装置部品としては寸法的にかなり
大きなものとなり、最近のFF乗用車にはスペー
スがなく、取付けが困難である。(2)、電動機に
は、乗車用電源が直流12Vであることから、12V
の直流小型電動機を使用するのが一般的である
が、これらの電動機の発生トルクは数Kg・cmの小
さなものであり、軸受抵抗、摺動子抵抗などの影
響も大きく、効率は電動機単体で50〜65％であ
る。不用意に軸受性や摺動子径を大きくしたり、
一段目の減速機に損失の大きいウオームギヤなど
を使用すれば、ステアリングギヤを含めた効率は
30％以下になり、これが電動機の小型化、軽量化
を阻害し、大電流を必要とし、乗用車への取付け
を困難にしている。(3)、電気式動力舵取装置で
は、ステアリングギヤの入力軸側に、電動機およ
び大減速比の減速装置が接続されるため、必然的
にステアリングギヤ単体の場合に比較し、入力軸
側の摩擦が増加する。これは乗用車のハンンドル
戻りを阻害し、操舵力と保舵力の間のトルク差を
大とし、また高速走行中の微小操舵領域において
ダイレクト感のない、あいまいな操舵フイーリン
グを与え、最終的な油圧式との比較において劣
り、実用化を阻んでいる。(4)、電気式動力舵取装
置の電気制御回路は信頼性に実績がなく、重要保
安部品としての安全性に対する配慮に問題があ
る。等である。

本発明はこれらの問題を解決すべく、特に電動
機を小型軽量化を可能にして取付スペースを確保
し得るようにすることを目的としたものである。

以下に本発明の実施例を示す図面について説明
する。

車体に装着されたステアリングギヤ組立１は両
端に十字軸継手５を有する中間軸７を介して出力
軸１１に接続している。車体にブラケツト６で装
着されたステアリングコラム組立８は、ステアリ
ングホイール９を上端に装着した入力軸１０およ
び出力軸１１を回転自在に支承している。ステア
リングコラム組立８には伝導装置２が付設されて
おり、伝導装置２はトルクケーブル４により電動
機３の回転を受け入れている。伝導装置２は入力
軸１０と出力軸１１を２個の玉軸受２６，２７お
よび１個の玉軸受２９で回転自在に支承する入力
軸側のハウジング３０と出力軸側のカバー３１を
備えており、ハウジング３０とカバー３１はイン
ローで芯合わせして嵌合し図示しないボルトによ
り結合されている。入力軸１０と出力軸１１はト
ーシヨンバー１２と２本のピン１３より接続され
ており、トーシヨンバー１２に捩れを与えること
により相対的にも回転することができ、相互にト
ーシヨンバー１２の大径部に嵌合した針状ころ軸
受２８で支承され、滑らかな相対的回転が保証さ
れている。この入出力軸の相対的な回転は、両軸
の衝合部に設けられたストツパ部１４により、ト
ーシヨンバー１２に過大なトルクがかゝらないよ
うに制限されている。第３図にストツパ部１４の
構造を示す。すなわち、入力軸１０の端部には２
個の突起３２が設けられ、出力軸１１の端部に設
けた２個の切欠き３３に所定のすきまをもつて嵌
合し、すきま分の相対的回転を許容された後、突
起３２と切欠き３３が係合するようになつてい
る。入出力軸１０，１１は互に向き合つたフラン
ジ部１５，１６を有し、入力軸のフランジ部１５
には２本のピン１７が圧入固定され、ピン１７に
は遊星歯車１９が回転可能に嵌合し、出力軸のフ
ランジ部１６にも同様２本のピン１８がフランジ
部１６の両側に突き出して圧入固定され、ピン１
８の入力軸１０側に突き出た部分に遊星歯車２０
が回転可能に嵌合しており、双方の遊星歯車１
９，２０は共通するサンギヤ２１に噛み合つてい
る。サンギヤ２１は入力軸１０および出力軸１１
のフランジ部の間の軸部において出力軸１１に回
転可能に支承されている。また、入力軸１０の遊
星歯車１９はハウジング３０に回転可能に嵌合し
たリングギヤ２２に噛み合い、出力軸の遊星歯車
２０はハウジング３０に回転できぬように嵌合し
たリングギヤ２３に噛み合つており、これらで第
１の遊星歯車装置を構成している。入力軸側のリ
ングギヤ２２の外周面には切欠き３４が設けられ
ており、こゝにピン２４の球状の頭部が嵌合して
いる。ピン２４の他端はスプール２５の中央部に
設けた穴３７に嵌合固定されており、スプール２
５はハウジング３０に設けた入力軸１０と直交す
る方向の穴３９に摺動可能に嵌合している。穴３
９は第４図に示すように両端を蓋８３で閉ぢられ
ており、蓋８３とスプール２５の間にはばね３５
がそれぞれ介装されており、ばね３５は適当なセ
ツト荷重をもつてスプール２５を中立位置に保持
する。また、一方の蓋８３には、ポテンシヨメー
タ、差動トランス、パルスエンコーダ等スプール
２５の位置を検出し、電気信号に変換するハンド
ルトルク検出装置３６が固定されており、スプー
ル２５の一端に固定されたピン８５が蓋８３に設
けられた穴を通つてハンドルトルク検出装置３６
の内部に出入りする。なお、第４図中符号３８は
ピン２４の移動を可能にするためハウジング３０
に設けた穴である。

また、出力軸のフランジ部１６に圧入されたピ
ン１８の出力軸側に突き出た部分には、遊星歯車
４１が回転可能に嵌合し、これに噛み合うリング
ギヤ４０が、ハウジング３０に回転不能に固定さ
れ、サンギヤ４２は出力軸１１の外周で回転可能
に支承されて遊星歯車４１と噛み合つている。

またサンギヤ４２にはギヤリヤ４３の内周のス
プラインが噛み合つており、ギヤリヤ４３には２
本のピン４４が圧入されていて、ピン４４にはそ
れぞれ遊星歯車４５が回転可能に嵌合し、遊星歯
車４５にはサンギヤ４６およびリングギヤ４７が
噛み合つており、これらで第２の遊星歯車装置を
構成しているが遊星歯車組は１組であつてもよ
い。サンギヤ４６は出力軸１１の外周に回転可能
に支承されており、リングギヤ４７はハウジング
３０に回転可能に嵌合している。リングギヤ４７
の外周には第５図に示すような斜面を持つた凹部
５２が多数設けられている。ハウジング３０の外
面に固定されたソレノイド５３によつて駆動され
るンン５４がハウジング３０とリングギヤ４７の
嵌合面に突出可能になつており、ソレノイド５３
がオンとなつて、図示のようにピン５４が凹部５
２に係合すると、リングギヤ４７はハウジング３
０に対し回転不能となり、ソレノイド５３がオフ
になると、ピン５４はばね５５の力で凹部５２か
ら抜け出し、リングギヤ４７は回転可能となる。
ソレノイド５３がオフになつてピン５４が凹部５
２から離脱したとき、ピン５４の反リングギヤ側
の端部は、ソレノイド５３と電源を結ぶ電源ライ
ン上に設けた接点７７をオフとする。一方、サン
ギヤ４６は出力軸１１上に針状ころ軸受６９で回
転自在に支承されたステ減速歯車４８の内面のス
プラインと噛み合い、一体となつて回転する。減
速歯車４８は減速入力軸８４上に設けた小歯車４
９に噛み合つており、減速歯車４８および小歯車
４９はウオームとウオームホイール以外の高効率
で正逆回転可能な平歯車、はすば歯車、傘歯車等
であればよい。減速入力軸８４はハウジング３０
およびカバー３１に２個の小径の玉軸受５０で回
転自在に支承され、トルクケーブル４で電動機３
に連結し、電動機の回転を少い摩擦で減速歯車４
８に伝達する。トルクケーブル４は屈曲が大きい
と摩擦を増すので、必要によりはすば歯車、傘歯
車を使つて減速入力軸８４の方向を調整するとよ
い。

次に伝導装置の作用について説明する。

出力軸１１側に負荷トルクがないとき、入力軸
１０に回転を与えると、第１の遊星歯車組の出力
軸側のリングギヤ２３は固定であり、入力軸側の
リングギヤ２２はばね３５のセツト荷重により回
転を押えられているので共に回転せず、出力軸１
１、２組の遊星歯車１９，２０およびサンギヤ２
１が回転し、出力軸１１は入力軸１０と相対的な
回転を生ずることなく、入力軸１０と同方向に同
速度で回転する。出力軸１１側に負荷トルクがあ
ると、入力軸１０に加えられるトルクが負荷トル
クに打ち勝つまでは、トーシヨンバー１２は捩ら
れるが出力軸１１は回転しない。入力軸１０の入
力トルクによつて生ずるリングギヤ２２の回転ト
ルクがばね３５のセツト荷重によりリングギヤ２
２の回転を押えているトルク以上になると、ばね
３５はたわみ、リングギヤ２２が回転し、スプー
ル２５は中立位置に対し変位を生ずる。入力トル
クが出力軸１１の負荷トルクに釣合えば、それ以
上の入力トルクに対しては出力軸１１が回転し、
共通のサンギヤ２１が回転するから、ばね３５、
トーシヨンバー１２およびスプール２５は変位を
保つたまゝで、入力軸１０、出力軸１１は同方向
に同速度で回転する。従つて、入力トルクの大き
さおよび方向をばね３５およびトーシヨンバー１
２の変位にともなうスプール２５の変位に変換
し、スプール位置を電気信号に変換してハンドル
トルク検出装置を形成したものである。また、電
動機の回転はトルクケーブル４により減速入力軸
８４に伝達され、小歯車４９、減速歯車４８、サ
ンギヤ４６に噛み合う遊星歯車４５、遊星歯車４
５に噛み合うリングギヤ４７に伝えられるが、リ
ングギヤ４７がソレノイド５３により固定されて
いるときは、遊星歯車４５はリングギヤ４７の内
周に沿つて自転公転し、キヤリヤ４３を回転させ
る。キヤリヤ４３の回転はサンギヤ４２に伝えら
れ、サンギヤ４２の回転は遊星歯車４１に伝えら
れるが、リングギヤ４０がハウジング３０に固定
されているので、遊星歯車４１はリングギヤ４０
の内周に沿つて自転公転し、出力軸のフランジ部
１６にその回転を伝え、出力軸１１を回転させ
る。リングギヤ４７がソレノイド５３により固定
されていないときは、リングギヤ４７が遊星歯車
４５により回転させられるので、遊星歯車４５の
公転すなわちキヤリヤ４３の回転が生ぜず、電動
機の回転は出力軸１１に伝えられない。すなわ
ち、リングギヤ４７とソレノイド５３等は電動ク
ラツチとして機能する。

第６図は伝導装置２をラツクピニオン方式舵取
装置のステアリングギヤ組立１に設置した他の実
施例を示し、伝導装置２の構造は第２図と同様で
あり、ラツク軸５のラツクに噛み合うピニオン
（図示せず）は出力軸１１に設けられ、ピニオン
軸は上部において入力軸１０となり、下部で出力
軸１１となつている。減速装置３はギヤボツクス
に装着されていてトルクケーブル４で伝導装置２
に連結されているが、作用効果は第１の実施例と
同様である。本発明の電気式動力舵取装置は、電
動機をトルクケーブルによつて伝導装置の減速入
力軸に連結したので、電動機を設置するスペース
の選定が容易になつた。また、減速入力軸を玉軸
受で支承して摩擦を少くし、減速入力軸の小歯車
およびこれに噛み合う減速歯車を従来減速機に多
用されていて摩擦の多いウオームとウオームホイ
ームの組み合わせを除いた、正逆回転可能な歯車
にして高効率な減速装置とすると共に減速入力軸
の方向を任意の方向に設定できるようにして、ト
ルクケーブルの屈曲率を下げ、電動機を高効率で
使用できるようにしたので、電動機を小型軽量化
することができ、乗用車の電源を変更することな
く使用できるように最大電流値を下げることがで
きる。さらに、第１および第２の遊星歯車装置を
設けたので、そのリングギヤを利用してハンドル
トルク検出装置および電動クラツチを伝導装置に
付設でき、高機能でコンパクトかつ安価な電気式
動力舵取装置を提供し得る効果がある。また、電
動機に平歯車を用いた減速装置を直結し、減速装
置の出力軸と伝導装置の減速入力軸をトルクケー
ブルで連結するようにすれば、電動機の最大電流
値をさらに下げることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は電気式
動力舵取装置の概念的な側面図、第２図は伝導装
置の拡大縦断面図、第３図は第２図の−線に
おける拡大横断面図、第４図は第２図の−線
における拡大横断面図、第５図は第２図の−
線における拡大横断面図、第６図は伝導装置の設
置個所のことなる他の実施例を示す電気式動力舵
取装置の要部の概念的な側面図である。 符号の説明、１：ステアリングギヤ組立、２：
伝導装置、３：電動機、４：トルクケーブル、
８：ステアリングコラム組立、９：ステアリング
ホイール、１０：入力軸、１１：出力軸、１２：
トーシヨンバー、１７，２０，４１，４５：遊星
歯車、２１，４２，４６：サンギヤ、２２，２
３，４０，４７：リングギヤ、２４：ピン、２
５：スプール、２６，２７，２９，５０：玉軸
受、３０：ハウジング、３１：カバー、３４：切
欠き、３５：ばね、３６：ハンドルトルク検出装
置、４３：キヤリヤ、４８：減速歯車、４９：小
歯車、５２：凹部、５３：ソレノイド、５４：ピ
ン、５５：ばね、８４：減速入力軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングハンドルに加えられる操舵トル
   クを操向車輪に伝えるステアリングギヤを含む機
   械的操舵系に、電動機のトルクを付加して操舵す
   る電気式動力舵取装置において、機械的操舵系は
   電動機のトルクを伝達する伝導装置を含み、伝導
   装置はステアリングハンドルに連動する入力軸
   と、入力軸にトーシヨンバーで連結し操向車輪に
   連動する出力軸と、入力軸および出力軸を回転自
   在に支承したハウジングと、入力軸と出力軸の回
   転に関連させた第１の遊星歯車装置と、電動機に
   トルクケーブルで連結されかつ正逆回転可能な小
   歯車を有しハウジングに玉軸受で回転自在に支承
   された減速入力軸と、減速入力軸の小歯車と噛み
   合う正逆回転可能な減速歯車と、減速歯車と出力
   軸の回転を関連させた第２の遊星歯車装置を備え
   たことを特徴とする電気式動力舵取装置。 ２ 前記電動機は平歯車を用いた減速装置を直結
   しており、減速装置の出力軸を前記減速入力軸に
   トルクケーブルで連結したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電気式動力舵取装置。