JPH02120177A - 電動式動力舵取装置 - 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〕 本発明は舵取ハンドルの操作力（操舵力）を軽減するた
めに用いられる動力舵取装置に関し。

特にその操舵補助力発生手段として電動モータを用いて
なる電動式動力舵取装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

パワーステアリングと呼ばれる動力舵取装置として従来
は、油圧式によるものが主流を占めていたが、近年電動
モータ等を利用した電動式のものも、たとえば特開昭８
１−２２１１１３８２号公報等を始めとして種々提案さ
れるようになってきている。そして、このような電動式
の動力舵取装置は、従来の油圧式に比べ、操舵補助力発
生用の油圧シリンダを始め油圧ポンプ、流路切換バルブ
、接続用の油圧配管系等が不要で、特に単純な電気配線
と車載バッテリおよびコントローラ等を用いるだけでよ
いため、装置各部の構成を簡素化できるとともに装置全
体の小型、軽量かつコンパクト化等が図れ、実車搭載性
などの面から有利である等の利点をもつものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、電動モータを操舵補助力発生手段として
動力舵取装置に採用するには、モータのステアリング系
に対する組付は位置や組付は構造、ざらにモータの駆動
制御等を始め、各部の構成や動作性能の面で種々の問題
をもち、実用化にあたっ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の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、舵取ハンドルから操舵輪
に至る主軸としてのステアリングシャフトに対しての電
動モータや減速歯車機構等とのレイアウトを含めた連結
位置や連結構造をどのようにするか、という点がある。

すなわち、この種の電動式動力舵取装置において望まれ
ることは、全体の構成が簡単で装造、組立作業等を簡単
に行なえるとともに、装置全体の小型、軽量かつコンパ
クト化や低コスト化が可能で、しかも動作上での性能面
や実車搭載性の面で優れてなる構成とすることである。

そして、このような要請は、近年この種装置が特にスペ
ース上での問題の大きい小型車等においても採用される
ようになっていることから著しいものであった。特に、
上述した小型車等にあっては、エンジンルームを始めと
して車室内スペース等でも制約が多く、前述した電動モ
ータの配設位置が大きな問題となっており、しかも前者
のエンジンルーム内ではエンジン等からの熱影響、防水
や地面との接触等に対する防護対策も必要で、これらの
問題をも含めて車輌に組込むにあたっての搭載性の面か
ら優れてなる構成とすることが望まれており、これらの
要請を満足し得る何らかの対策を講じることが必要とさ
れている。

また、上述した電動モータからステアリングシャフトに
対しての操舵補助力の伝達にあたっては、減速歯車機構
が一般に用いられるが、この場合に電動モータによる舵
取ハンドルの戻り性能や、減速ギヤ同士の噛合いによる
バー７クラツシユ調整の容易性、さらにスペース面から
の小型化などを考慮しなければならない、特に、従来一
般的な複数枚のギヤの組合わせによる減速機構では。

機構全体が大きくしかも複雑となり、またバックラッシ
ュ調整が困難で、騒音問題やがた付き等といった操舵感
に対しての悪影響があり、このような問題を一掃するこ
とが求められている。

さらに、このような電動式の装置を構成するうえで要求
されることに、運転者の操舵操作に応じた操舵力や操舵
角度、さらには車輌の走行速度等を始めとする各種走行
条件を簡単かつ適切に検出することで、モータを適切に
制御して駆動し必要に応じた操舵補助力が得られるよう
な構成とすることがある。すなわち、車輌停車中におけ
る据切りや低速時の舵取操作には軽快さが求められる一
方、高速走行時にはある程度の重さをもつ剛性感が必要
とされる。このような要請に応えるには、上述した車輌
の走行速度、操舵力の大きさ。

さらに操舵角度の大小等に応じた駆動制御が必要で、こ
のための検出機構を、必要最小限の部品点数によって簡
単に構成し、組込み性や組立性などの面でも優れ、しか
も確実な検出精度を得ることができるように構成しなけ
ればならず、このような点に対しての対策も必要とされ
ている。

〔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発明に係る電動式動力
舵取装置は、舵取り操作による操舵方向、操舵力および
操舵角度を検出する検出機構と、これにより得られた操
舵信号で駆動制御される電動モータを備えてなり、この
モータのモータ軸先端側に小ギヤを設けるとともに、こ
れに噛合することで減速歯車機構を構成するハイボイド
ギヤを、舵取ハンドルが付設されるコラムシャフト上に
設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、舵取りハンドルによる舵取り操作によ
り検出される操舵方向や操舵力などに応じて検出機構に
より電動モータを駆動制御し、これを小ギヤおよびハイ
ボイドギヤによる減速歯車機構によりコラムシャフトに
操舵補助力として伝達し得るものである。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

図面は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を示
すものであり１図において、符号ｌは舵取ハンドル、２
はこの舵取ハンドル１を上端側に有しかつ下端側がユニ
バーサルジヨイント部３を介して図示しないステアリン
グギヤ機構および舵取りリンク機構側に連結され操舵輪
側に操舵力を伝達するステアリングシャフトの一部を構
成するコラムシャフトで、このコラムシャフト２は、％
述するようにトーションバー４により所定角度範囲内で
相対的に回動変位可能に連結される入力軸５および出力
軸６により二分割して構成されている。なお、図中７，
８は上述したコラムシャフト２を貫通して保持する上、
下部をなす筒状のコラムシャフトボディで、上部ボディ
７はその上端部に付設されるカバ一部７ａが、ブラケッ
ト９ａにより、下部ボディ８がブラダ−２ト９ｂにより
図示しない車体側に取付は固定される。

さて、本発明によれば、上述した舵取ハンドル１による
舵取り操作に応じてステアリングシャフト系に操舵補助
力を与える電動式動力舵取装置ｌＯを構成する電動モー
タ１１を、このモータ１１のモータ軸１１ａ先端側に設
けた小ギヤ１２とこれに噛合することで減速歯車機構を
構成するハイボイドギヤ１３を介して、前記コラムシャ
フト２の出力軸６側に、操舵補助力を伝達するようにし
て付設したところに特徴を有している。ここで、図中１
４は上述した舵取り操作による操舵方向、操舵力および
操舵角度を検出するための検出機構で、本実施例では上
述したコラムシャフト２を構成する人、出力軸５，６間
に付設しており、これにより得られた操舵信号で前記電
動モータ１１が駆動制御されるように構成されている。

すなわち、本発明によれば、電動式動力舵取装置ｔｏを
、ステアリングシャフト系に付設するにあたって、配設
スペース面から多少余裕にある車室内側において舵取ハ
ンドル１側のコラムシャフト２の一部に付設するように
している。そして、減速歯車機構として用いてなる小ギ
ヤ１２とこれに噛合するハイボイドギヤ１３とによって
、電動モータｌ’ｌからコラムシャフト（出力軸６）側
への操舵補助力の伝達を適切かつ確実に行なえ、ハンド
ル戻り特性を改良するとともに、ギヤ間でのバックラッ
シュ調整をも適切かつ確実に行なえ、作動時における騒
音問題を解決することが可能となり、しかも装置全体の
小型、軽量かつコンパクト化も図れるために、車室内へ
の設置が可能となるもので、実車搭載性の面で優れてい
る等の利点がある。

ここで、上述した電動式動力舵取装置、　ｔ　ｏの概略
構成を簡単に説明すると、この装置ｌＯは、二分割しト
ーションバー４を介して連結されたコラムシャフト２を
構成する人、出力軸５，６間に跨がって配設されている
。すなわち、出力軸６上に、入力軸５例の側面が歯面１
２ａとされた大ギヤとしてのハイボイドギヤ１３を設け
るとともに、このハイボイドギヤ１３を介して出力軸６
側に操舵補助力を与える電動モータ１１を、前記出力軸
６に略直交して配置させた状態で前記ボディ７．８側部
に跨がって取付は固定し、そのモータ軸１１ａ先端に、
前記ハイボイドギヤ１３と共に減速歯車機構を構成する
小ギヤ１２を設け、かつハイボイドギヤ１３の入力軸５
側であってモータｌｌのモータ軸１１ａ先端側に形成さ
れるボディ７．８の内側空間（デッドスペース）に、入
力軸５、出力軸６間での相対的な回動変位を検出しその
検出信号でモータ１１を駆動する非接触型トルクセンナ
およびその検出回路による検出機構１４を付設している
。そして、このような構成によれば、上述したボディ７
．８内でコラムシャフト２の出力軸６に、ハイボイドギ
ヤ１３による減速歯車機構を介して連結される電動モー
タ１１などを効率よく連結し、結果として装置全体の小
型、軽量かつコンパクト化が可能となる。特に、このよ
うな利点は、この減速歯車機構として、複数枚の平歯車
を組合わせたり、はすば歯車あるいは遊星歯車機構等を
用いたりした場合に比べて容易に理解されよう、また、
上述した非接触型トルクセンサ等による検出機構１４を
、減速歯車機構を構成するハイボイドギヤ１３の入力軸
側であって電動モータ１１の小ギヤ１２を設けたモータ
軸１１ａ先端側に形成されるデッドスペースを巧みに利
用して配設することで、装置全体、特に入力軸５方向で
の小型、軽量かつコンパクト化が図れ、さらに非接触型
トルクセンサ等による検出精度を向上させ得るものであ
る。

ここで、本実施例では、モータ１１を、コラムシャフト
２の軸線に直交する線分と平行する軸線方向に沿ってず
らして配設するとともに、その先端の小ギヤ１２を出力
軸６側のハイボイドギヤ１３に噛合させている。このよ
うなハイボイドギヤ１３を減速歯車機構として用いると
、大きな減速比が得られギヤ部の小型化が可能である、
小ギヤ１２が傘歯車等に比べて大きく、大きな荷重を伝
達できるとともに強度的に優れている。軸の食違い分だ
けモータ１１の軸線方向長さを短縮でき、小型化を図れ
る。ギヤ噛合い率が大きく、噛合いが円滑で騒音、振動
を軽減でき、装置の高性能化を図れる等の利点を奏する
。

また、前記ハイボイドギヤ１３は、前記操舵輪側の出力
軸６上であってその入力軸５側に近接する部分に嵌装し
て設ζすられ、前記小ギヤ１２を介してモータ１１から
の操舵補助力を受けるような構成とされ、モータ１１か
らの回転駆動力が、出力軸６上で最も剛性の高い部分に
設けたハイボイドギヤ１３に伝達されるとともに、この
出力軸６から操舵トルク伝達経路に沿ってステアリング
シャフト系を伝達されるため、その駆動力伝達が適切か
つ確実に行なえる。これは、モータｌｌから減速歯車機
構を介してのパワー人力経路が前記手動トルク伝達経路
と同一となり、強度部分を集中させることができるため
で、さらにこのような構成から装置全体の小型化等も達
成でき、レイアウト上で優れた実車搭載性を確保し得る
。

一方１人、出力Ｍ５．６間でのトーションバー４のねじ
りによる相対的な回動変位を検出することで舵取り操作
による操舵方向、操舵力および操舵角、さらにハンドル
戻り時の操舵輪からのセルファライニングトルク等を検
出する検出機構１４は、非接触型のトルクセンナとして
出力軸６側に設けられるホール素子２０およびこれに対
向して入力軸５側に設けられるマグネッ）２１と、前記
ホール素子２０が付設されかつその検出回路としてのセ
ンサ信号処理回路を有するプリント配線基板２２と、こ
の基板２２側のスリップリングに摺接するブラシ（摺動
子）２３を信号取出手段として有してなるブラシホルダ
２４と、ブラシ２３をボディ７．８外部に引出すリード
２５等により構成されている。なお、このような検出機
構１４としては、たとえば特願昭８２−２７５２２５号
や特願昭８３−４７１１０号等に示される機構を用いる
とよいが、その詳細な説明は省略する。

なお、本発明は、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
とは自由である。たとえば、上述した実施例では、検出
機構１４をハイボイドギヤ１３に隣接して設け、電動式
動力舵取装置ｌＯとして一体的なユニット構成とした場
合を説明したが、本発明はこれに限定されず、この検出
機構１４を、ハイボイドギヤ１３が設けられるコラムシ
ャフト２よりも舵取りハンドル側に分離して設けるよう
にしてもよく、種々の変形例が考えられよう。

また、上述した実施例では、モータ軸１１ａ上にハイボ
イドギヤ１３に噛合される小ギヤ１２を、直接設けた場
合を説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば
特願昭８２−２７５２２５号等に示されるように電磁ク
ラッチ機構を介在させて設け、操舵不要時などにおいて
電動モータ１０をコラムシャフト２側から切離し可能に
構成してもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電動式動力舵取装置に
よれば、舵取り操作による操舵方向、操舵力、操舵角度
を検出する検出機構と、これによって得られた操舵信号
で駆動制御される電動モータを備えてなり、この電動モ
ータのモータ軸先端側に小ギヤを設けるとともに、この
小ギヤに噛合することで減速歯車機構を構成するハイボ
イドギヤを、舵取ハンドルが付設されるコラムシャフト
上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、減速歯車機構として用いてなる小ギヤとハイ
ボイドギヤとによって、電動モータからコラムシャフト
側への操舵補助力の伝達を適切かつ確実に行なえ、ハン
ドル戻り特性を改良するとともに、バックラッシュ３１
！！！を適切かつ確実に行なえ、作動時における騒音問
題を解決し、さらに全体の小型、軽量かつコンパクト化
を図り、車室内への設訝を可衡とし、実車搭載性の面で
優れている等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る電動式動力舵取装置をコラムシャフ
トの一部に付設した一実施例を示す概略側断面図である
。 １争・１１や舵取ハンドル、２・・・・コラムシャフト
、４・・・・トーションバー、５．６・・・・人、出力
軸、７．８・・・・コラムシャフトホテイ、１０・・・
・ｉｔｔ。 大動力舵取装置、１１・・・・電動モータ、ｌｌａ・・
・・モータ軸、１２・・・・小ギヤ、１３・・・・ハイ
ボイドギヤ、１４・・・・検出機構。 特許出願人　自動車機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取り操作による操舵方向、操舵力および操舵角度を検
   出する検出機構と、この検出機構によって得られた操舵
   信号により駆動制御される電動モータとを備えてなり、
   この電動モータのモータ軸先端側に小ギヤを設けるとと
   もに、この小ギヤに噛合することにより減速歯車機構を
   構成するハイボイドギヤを、舵取ハンドルが付設される
   コラムシャフト上に設けたことを特徴とする電動式動力
   舵取装置。