JPH0311941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の車両の操舵力を電動機
で補助する電動式動力舵取り装置に関する。

〔従来技術〕

従来の電動式動力舵取り装置としては、例えば
特開昭59−77966号公報に記載されているような
ものがある。その装置は、ラツク軸と噛合するピ
ニオンシヤフトに平歯車が固定されていて、この
平歯車を含む４枚の平歯車からなる歯車減速装置
を介して、電動機とピニオンシヤフトとが連結さ
れている。ピニオンシヤフトはステアリングシヤ
フトに変位可能に連結されており、ステアリング
シヤフトの上端に固定されたステアリングホイー
ルの回転により、ピニオンシヤフトの回動を介し
てラツク軸が軸方向に移動し、その結果操舵方向
に対応した方向に操舵輪が転舵される。

これと同時に、舵取り機構の作動に応動する電
動機が、操舵トルクや転舵角等に応じて回転駆動
され、この電動機の回転力により舵取り機構を駆
動して、操舵力を補助するようにしている。

また、従来の電動式動力舵取り装置の他の例と
しては、特開昭58−141963号公報に記載されてい
るようなものもある。その装置は、筒状をなす回
転子及び鉄心等を有する電動機と、前記回転子と
一体に回転するサンギヤ及びステアリングシヤフ
トと一体に回転するリングギヤ等を有する遊星歯
車減速装置とを備え、これら電動機及び遊星歯車
減速装置がステアリングシヤフトに外嵌されてい
て、舵取り機構の作動に応動する上記電動機の回
転力を、遊星歯車減速装置の作動を介してステア
リングシヤフトに伝達するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の電動式動力舵
取り装置にあつては、前者の場合には、４枚の平
歯車を用いた歯車減速装置を介して、電動機の回
転軸と舵取り機構の一部を構成するピニオンシヤ
フトとをトルク伝達可能に連結する構造となつて
いたため、減速比を大きく取る必要がある歯車減
速装置が大きなものとなり、装置が大型化される
という問題点があり、また、後者の場合には、遊
星歯車機構で減速装置が構成されているため、減
速装置の構成が複雑なものとなるばかりでなく、
減速比を大きくとれないという問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、舵取り機構の作動に応動
する電動機を備え、舵取り操作時に前記電動機が
発生する操舵補助力を前記舵取り機構に供給する
電動式動力舵取り装置において、前記電動機の回
転軸と同軸にウオームを設け、このウオームに噛
合するウオームホイールを前記舵取り機構に設け
ると共に、ウオームホイールの回転力でウオーム
を回転できるようウオームの進み角及びウオーム
とウオームホイールの歯面間の摩擦角を角設定し
て電動式動力舵取り装置を構成することにより、
上記問題を解決することを目的としている。

〔作用〕

而して、この発明は、１組のウオームとウオー
ムホイールからなるウオームギヤ装置を介して電
動機と舵取り機構とを連結し、電動機の回転数を
減速比の大きなウオームギヤ装置で大きく減速さ
せて装置の小型化を図ると共に、ウオームホイー
ルの回転力でウオームを回転できるようウオーム
の進み角及びウオームとウオームホイールとの歯
面間の摩擦角を適宜に設定して、電動機の焼付き
等の故障が発生したときにも手動で舵取り操作が
行えるようにする。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示
す図である。

まず、構成を説明すると、第１図に示す１がス
テアリングホイール、２は、ステアリングホイー
ル１が上端に固定されたステアリングシヤフトで
あり、ステアリングシヤフト２の下端には、ピニ
オンシヤフト３が変位可能に連結されている。

ピニオンシヤフト３は、軸方向の中途部に設け
たウオームホイール４と、このウオームホイール
４より下端側に設けたピニオンギヤ５とを有し、
ウオームホイール４を狭むようその両側の軸部に
は２個の軸受７ａ，７ｂを、またピニオンギヤ５
側先端の軸部には軸受７ｃをそれぞれ外嵌してい
る。かかるピニオンシヤフト３が、ギヤボツクス
６に設けた穴６ａ内にピニオンギヤ５側から挿入
されて、２個の軸受７ｂ，７ｃによりギヤボツク
ス６に、また軸受７ａにより環状の蓋体８に、そ
れぞれ回転自在に支持している。

蓋体８は前記軸受７ａが内嵌されるボス部を有
し、且つ、ギヤボツクス６の前記穴６ａの開口端
を塞ぐよう該穴６ａ内に挿入されていて、ギヤボ
ツクス６に係合されたスナツプリング９によつて
蓋体８の脱落を防止している。１０は、軸受７ａ
に予圧を与えるカラー、１１は、カラー１０の緩
みを防止するロツクナツト、１２は、カラー１０
の穴内に装着されてピニオンシヤフト３に摺接す
るシール部材である。

また、ギヤボツクス６は、ピニオンシヤフト３
の軸心線と直角で交差するない方向で互いに交わ
らないように貫通する穴６ｂを有し、この穴６ｂ
内をラツク軸１４が貫通しており、このラツク軸
１４のラツク１４ａが、ギヤボツクス６内で前記
ピニオンギヤ５に噛合している。

さらに、ラツク軸１４の、ピニオンギヤ５とは
反対側にはラツクテリーナ１５を臨ませ、このラ
ツクリテーナ１５を、これに一端が着座するスプ
リング１６でラツク軸１４側に付勢すると共に、
スプリング１６の他端を、ギヤボツクス６に螺合
されたリテーナカバー１７で支持する。リテーナ
カバー１７には、これを貫通して先端がラツクリ
テーナ１５に当接するアジヤストボルト１８を螺
合して設け、このアジヤストボルト１８でラツク
軸１４に作用する曲げ力を受ける。そして、ナツ
ト１９によつてアジヤストボルト１８の緩みを防
止する。

前記ウオームホイール４には、ギヤボツクス６
に設けた第３と穴６ｃ内に挿入され且つ２個の軸
受１３ａ，１３ｂによつて該ギヤボツクス６に回
転自在に支持されたウオーム軸２０のウオーム２
１が噛合している。このウオーム２１の進み角α
及びウオーム２１とウオームホイール４の歯面間
の摩擦角βは、α＞βとなるように設定し、ウオ
ームホイール４の回転力によつてウオーム２１を
回転駆動できるようにする。

かかるウオーム軸２０の一端には、ギヤボツク
ス６にボルト２２で固定された、パルスモータ等
の電動機２３の回転軸２４を連結し、この回転軸
２４と一体的にウオーム軸２０が回転できるよう
にする。また、ウオーム軸２０の他端にはナツト
２５を螺合し、これによりウオーム軸２０の脱落
を防止すると共に、その外側を、穴６ｃの一方の
開口を塞ぐキヤツプ２６によつて閉塞する。

前記電動機２３の駆動制御は、コントローラ３
０から出力される制御信号によつて行われ、その
制御信号が、例えば、図示しないモータ出力制御
回路及びモータ回転方向切換回路を介して、電動
機２３に供給される。すなわち、コントローラ３
０は、モータ出力制御回路には電動機２３を所定
位置まで回転させるためのモータ駆動信号DSを
送出し、また回転方向切換回路には電動機２３の
回転方向を操舵方向に対応した方向に切換えるた
めの回転方向信号CSを送出する。これにより、
モータ出力制御回路及びモータ回転方向切換回路
の作動を介して、電動機２３が操舵方向に対応し
た方向に所定位置まで回転される。

かかるコントローラ３０は、例えばアナログ入
出力インタフエースと演算処理装置と記憶装置と
を有するマイクロコンピユータ等の処理装置によ
つて構成され、その記憶装置に予め記憶されてい
る所定の処理プログラムに従い、且つ車速検出器
３１及び操舵状態検出器３２からの各検出信号に
基づいて、前記制御信号を出力する。

車速検出器３１は、例えば変速機の出力軸の回
転速度に基づいて車速を検出し、且つ車速に応じ
てパルス数が変化する車速検出信号VSをコント
ローラ３０に供給する。また、操舵状態検出器３
２は、例えばステアリングシヤフト２に関連して
設けられ、操舵トルクに応じてパルス幅が変化す
る操舵トルク検出信号TS及び操舵角に応じた数
のパルス信号である操舵角検出信号θS等の操舵
状態検出信号をコントローラ３０に供給する。

なお、第２図において、２７は、ギヤボツクス
６を車体側に弾性的に支持するためのマウンテイ
ングラバー、２８はラバークランプである。

次に、作用について説明する。

今、車両が直線状態にあるときには、ステアリ
ングホイール１及びステアリングシヤフト２が中
立位置にあり、操舵状態検出器３２から操舵状態
検出信号TS及びθSが出力されないため、コント
ローラ３０が制御信号（モータ駆動信号DS及び
回転方向信号CS）を電動機２３に出力せず、従
つて電動機２３は停止した状態にある。

この状態から、ステアリングホイール１を微少
角度回転させると、その回転力がステアリングシ
ヤフト２を経てピニオンシヤフト３に伝達され
る。すると、ウオームホイール４の摩擦角βがウ
オーム２１の歯筋の傾き角αより小さく形成され
ていて、ウオームホイール４でウオーム２１を回
転させることができるため、該ウオーム２１に噛
合するウオームホイール４と一体のピニオンシヤ
フト３が回転不能となることがない。そのため、
ピニオンシヤフト３に伝達された操舵トルクが、
ピニオンギヤ５を介してラツク軸１４に伝達さ
れ、このラツク軸１４が操舵方向に対応した方向
に微少距離移動する。

この場合のように、操舵角が微少のときには操
舵補助力は必要とせず、また、このとき操舵状態
検出器３２から出力される操舵状態検出信号の値
は極めて小さいためこれによつてはコントローラ
３０が制御信号を出力しない。そのため、電動機
２３は回転駆動されないが、前述したようにウオ
ームホイール４からの回転力がウオーム２１に作
用してこのウオーム２１を増速させるように回転
駆動するため、手動操作による操舵量だけ操舵輪
が転舵される。

次に、ステアリングホイール１を大きく回転さ
せると、その回転力がステアリングシヤフト２を
介してピニオンシヤフト３に伝達され、これと同
時に、操舵状態検出器３２から出力される操舵ト
ルク検出信号TS、操舵角検出信号θS及び車速検
出器３１から出力される車速検出信号VSとに基
づいて、コントローラ３０が、車速、操舵トルク
及び操舵角に応じたモータ駆動信号DS及びモー
タ回転方向信号θSを電動機２３に供給する。

これにより、電動機２３が操舵方向に対応した
方向に回転駆動され、その回転軸２４の回転力が
ウオーム軸２０に伝達される。そして、ウオーム
軸２０に伝達された回転力がウオーム２１からウ
オームホイール４に伝達され、これでピニオンシ
ヤフト３が回転駆動される。

従つて、ピニオンシヤフト３は、ステアリング
ホイール１からステアリングシヤフト２を経てピ
ニオンシヤフト３に付与される手動での操舵によ
る回転力に、電動機２３の回転軸２４からウオー
ム２１を経てピニオンシヤフトに付与される電動
機２３の回転力を加えた操舵力によつて回転駆動
される。その結果、ピニオンギヤ５にラツク１４
ａが噛合するラツク軸１４が操舵方向に対応した
方向に摺動し、このラツク軸１４の移動を介し
て、その両端に連結された左右の操舵輪が操舵方
向に転舵される。

一方、電動機２３が断線等の電気回路の故障で
回転不能状態になつても、ウオームホイール４の
回転力によつてウオーム２１を回転駆動すること
ができるため、このような場合にも本舵取り装置
をマニユアルステアリングと同様に作動させるこ
とができる。従つて、電動機２３が故障した場合
にも舵取り操作が不能となることがなく、操縦安
定性を向上させることができる。

また、実施例のように、ウオーム２１とウオー
ムホイール４の軸を直角でない交差する方向で配
置したことで、ウオーム２１の進み角を大きくし
径を小さくするとか、条数の多いウオームを用い
るとか、ウオームの形状のみによらずウオーム２
１をウオームホイール４で駆動できるため、ウオ
ームの強度、耐久性を確保する上で有利である。

さらに、実施例のように、ラツク軸１４と平行
に近くなる方向にウオーム２１を配置すれば、電
動機をコンパクトに搭載することができ、車両へ
の搭載性が非常に向上する。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明では、１組
のウオームとウオームホイールの組合せからなる
ウオームギヤ装置を介して電動機と舵取り機構と
を連結すると共に、ウオームホイールの回転力で
ウオームを回転できるようウオームの進み角及び
ウオームとウオームホイールとの歯面間の摩擦角
を設定する構成とした。そのため、電動機の回転
数を減速比の大きなウオームギヤ装置で大きく減
速させて装置の小型化を図ることができると共
に、舵取り機構側からの回転力によつて電動機を
回転駆動することができ、電動機に断線等の電気
回路に故障が発生したときにも手動で舵取り操作
が行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す一部を断面
した説明図、第２図は第１図の−線断面図で
ある。 １……ステアリングホイール、２……ステアリ
ングシヤフト、３……ピニオンシヤフト、４……
ウオームホイール、５……ピニオンギヤ、６……
ギヤボツクス、１４……ラツク軸、２０……ウオ
ーム軸、２１……ウオーム、２３……電動機、２
４……回転軸、３０……コントローラ、３１……
車速検出器、３２……操舵状態検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 舵取り機構の作動に応動する電動機を備え、
   舵取り操作時に前記電動機が発生する操舵補助力
   を前記舵取り機構に供給する電動式動力舵取り装
   置において、前記電動機の回転軸と同軸にウオー
   ムを設け、このウオームに噛合するウオームホイ
   ールを前記舵取り機構に設けると共に、ウオーム
   ホイールの回転力でウオームを回転できるようウ
   オームの進み角及びウオームとウオームホイール
   との歯面間の摩擦角を各設定したことを特徴とす
   る電動式動力舵取り装置。 ２ ウオームとウオームホイールの軸を直角でな
   い交差する方向で配置したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電動式動力舵取り装置。