JPH0315591B2 - - 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又は補助
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。

舵取装置には手動式のものと動力式のものがあ
り、後者は動力で操舵力をカバーして操舵力を軽
減又は補助するものである。この後者の動力舵取
装置には、更に、電気式のものと油圧式のものが
ある。

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
ての油ポンプの如きものが必要ないので、エンジ
ン馬力の損失がないこと、作動原理上当然に油圧
作動油を使用しないから作動油の洩れ、汚れ、劣
化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代わつて電気配線です
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こと等のメリツトが
考えられる。

本発明は自動車の制約されたスペース内に容易
に組み込み可能な電気式舵取装置を提供すること
を目的とする。

さらに本発明は、動力補助用の電気モータ部
と、舵取用に回転運動を直線運動に変換するため
の運動変換機構部とをそれぞれユニツト化して分
離し、自動車内の許されたスペース内に容易に組
み込み可能な電気式舵取装置を提供することを目
的とする。

第１図は、本発明に基づく電気式動力舵取装置
の実施例のシステムを示す図、第２図は本実施例
の主要部分の部分断面図、第３図は上記実施例の
ラツクブツシユ部の断面図である。

以下図面を参照して本発明の実施例について詳
説する。

第１図は、本発明に基づく電気式動力舵取機構
を備えた自動車用舵取装置を示しており、１はハ
ンドル、２はハンドルを固設したハンドル軸であ
る。ハンドル軸２はユニバーサルジヨイント６を
介してピニオン軸５に連結されている。ピニオン
軸５はその先端にピニオンギヤ１６（第２図参
照）を有し、該ピニオンギヤ１６は後述する舵取
装置本体部３に左右に移動可能に設けられた横長
の動力伝達部材７に形成されたラツク１７にかみ
合つている。

舵取用回転入力を車両の操向車輪への回動のた
めの直線運動に変換する運動変換機構ユニツトで
ある舵取装置本体部３に動力補助用のモータユニ
ツト８が設けてある。モータユニツト８からの回
転出力はマサツ板式クラツチ９を含む回転伝達手
段を介して動力伝達部材７を駆動するが、モータ
ユニツトから動力伝達部材７への回転伝達機構に
ついては第２図を参照して、後に詳述する。

ハンドル軸２にはハンドルに加えられるトルク
を検出するトルク検出器４が設けてあり、該トル
ク検出器４の出力は制御回路１１に接続されてい
る。制御回路１１は、さらに例えば車速検出器１
３等必要に応じ他の入力源に接続すれば良い。な
お、１２は電源である。制御回路１１は電気モー
タユニツト８および、クラツチ９に接続されてお
り、ハンドル軸に加えられるトルクおよび／もし
くは車速等の情報に基づき電気モータユニツト８
およびクラツチ９を制御するが、この制御回路は
本発明に直接関係がないので、詳細な説明を省略
する。一般的には、本体３はブラケツト１４，１
５により車輛に固定される。動力伝達部材７の両
端にはボールジヨイント（図示せず）が取付けら
れてナツクルアーム等を介して公知の仕方で操向
車輪に連結される。

次に、第２図を参照して本発明の１実施例であ
る電気式動力舵取機構の本体部３について詳細に
説明する。

前述の如く、１６はピニオン軸５に形成された
ピニオンギヤ、１７は動力伝達部材７に形成され
た直線歯を有するラツクギヤである。１８は動力
伝達部材７のラジアル方向すなわち長手方向に直
角な方向の荷重を受けるプレツシヤーパツド、１
９はヘリカルピニオンギヤ１６とラツクギヤ１７
にパツド１８を介して噛合予圧を与えるバネ、２
０はこの噛合予圧を調整可能とする蓋部材、２１
は蓋部材２０を固定するためのロツクナツト、２
２はハウジング部材である。

一方、動力伝達部材７の他の位置にはウオーム
２９が形成されてあり、そのウオーム２９の一部
を取り囲いてボールナツト２５が設けてある。ボ
ールナツト２５は本実施例の場合２つのボール循
環路２５ａ，２５ｂを備えており、これら循環路
２５ａ，２５ｂおよびボールナツト２５とそれに
対応するウオーム溝間に多数のボール３３（一個
のみ例示）が配置されており、こうしてウオーム
２９、ボールナツト２５およびボール３３により
それ自体公知のいわゆるボールスクリユー又はボ
ールネジを構成している。

ボールナツト２５はその両端を軸受２６，２７
により第１ハウジング３０に回転自在に支持され
ている。

以上の構成において、動力伝達部材７にはそれ
ぞれ別の位置に、ラツクギヤ１７とボールスクリ
ユーのウオーム２９が加工されている。ラツクギ
ヤ１７にはピニオンギヤ１６が噛合い、ハンドル
１の回転を動力伝達部材７の長手方向運動に伝達
すると共に、プレツシヤーパツド１８と共働して
動力伝達部材７がその長手方向中心軸を中心とし
て回転する事を防止する機能を兼ねている。一
方、ウオーム２９にはボール３３を介してボール
スクリユーのナツト２５が、ハウジング部材２２
に対して回転自在となる様軸受２６，２７により
軸受されて組合されている。ナツト２５には、減
速ギヤ２４が一体となる様に構成されており、こ
のギヤ２４がピニオンギヤ２３と噛合つて動力伝
達部材７の軸と平行に配置された電動機ユニツト
８の出力をクラツチ９を介して減速ギヤ２４に伝
達し、電動機ユニツト８の回転出力を動力伝達部
材７の長手軸方向の運動に変換する。この時動力
伝達部材７は回転しようとする反力を受けるが、
前述の様にピニオンギヤ１６とラツクギヤ１７の
噛合部及びプレツシヤーパツド１８の反力も手伝
つて回転しない様構成されている。

制御回路１１はトルク検出器４及び／もしくは
車速検出器１３からその時のハンドル軸トルク及
び車速に夫々対応する電気信号を入力し、これら
の信号を予め定められたように処理して制御信号
を電動機ユニツト８とクラツチ９に出力する。こ
うしてクラツチ９を適宜切つたり入れたりして手
動操舵と動力操舵の切替えを行つたり、動力操舵
時に検出されたトルクや車速に応じて適当な出力
が得られるように電動機ユニツト８を制御する。

例えば、操舵力が最も重い据切時を含む低速走
行時にはクラツチ９を入れて検出されたトルクに
対応する出力が得られる様に電動機ユニツト８を
制御し、これの出力分だけハンドル１に加える操
舵力が軽減されるようにしたり、また高速走行時
の様に操舵力が軽くよりダイレクトな操舵感覚を
必要とする時にはクラツチ９を切つて手動操舵と
したり更には動力操舵時には車速、操舵角などを
も加味して電動機ユニツト８の出力を制御するこ
ともできる。

また、フエイルセイフを確保するためには、異
常発生時には常に手動操舵となる様にクラツチ９
を制御回路１１により切る必要がある。

以下に作動の説明を行なう。

クラツチが作動状態にないとき、電動機ユニツ
ト８の出力軸と減速手段のピニオンギヤ２３の軸
は分離されている。この状態でハンドル１を操作
するとその回転はピニオンギヤ１６とラツクギヤ
１７の噛合によつて、動力伝達部材７の軸方向の
運動に変換され、不図示のボールジヨイント、ナ
ツクルアームを介して操向車輪の方向を決める。
この作動は一般的な手動式のラツクアンドピニオ
ン式舵取装置と同じである。

クラツチ９が作動状態にあるとき電動機ユニツ
ト８の出力軸と減速手段のピニオンギヤ２３の軸
は結合される。この状態の時ハンドル１を操作す
ると、動力伝達部材７が外部から受ける負荷に応
じたハンドル軸トルクがトルク検出器４により検
出され、制御回路１１に伝達される。また車速検
出器１３からは車速が制御回路１１に伝達され
る。そして前述したようにこれらの信号に基づい
て所定の特性で電動機ユニツト８の出力が制御さ
れ、この出力がピニオンギヤ２３、減速ギヤ２
４、ボールスクリユー３０，３３，２９を介して
動力伝達部材７に高効率且つ大減速比で伝達され
る。

第３図は、この電気式動力舵取装置に使用され
る動力伝達部材７のラジアル方向の荷重を受ける
ブツシユ３２の一例で誇張した説明図を示す。動
力伝達部材７のボールスクリユー側のラジアル荷
重は、基本的にはボールスクリユー部を介して軸
受２６，２７により受けられるが、悪路走行等の
対策として、樹脂の様な弾性体を用いて第４図の
様なブツシユ３２を構成し、ラジアル荷重が小さ
い範囲では、ブツシユの弾性変形能を大きく設定
しほとんどの荷重をボールスクリユー部を介して
軸受２６，２７で受け、荷重がある設定値を越え
て、ボールスクリユー部、軸受２６，２７の弾性
変形量が増大すると、所定値以上の荷重はブツシ
ユ３２がハウジング２２に接触するようにしてラ
ジアル荷重を直接受ける様にすることが望まし
い。このラツクブツシユ３２は上記の効果の他、
ボールスクリユーと組合せる事によりラジアル荷
重の小さい正常な操舵の範囲では動力伝達部材７
と数点で接触するだけだからボールスクリユーに
よる動力伝達部材７の軸方向移動にともなうフリ
クシヨンは小さく軽快な操舵が可能であり、外部
からラジアル荷重の大きな荷重が作用した時には
ブツシユ３２が変形して動力伝達部材７との接触
面の面圧が増すことによりフリクシヨンが増大し
て、キツクバツクを防ぎ、操舵感覚を向上する効
果がある。

上記実施例において、ラツクアンドピニオン式
操舵装置にボールスクリユー式アクチユエータを
組合わせたので、ボールスクリユー式の直動形ア
クチユエータに不可欠の動力伝達部材７に形成さ
れたウオーム２９の回転防止機構を別個に設ける
必要をなくしている。

また、ナツト２５と一体的に減速ギヤ２４を構
成しこれと噛合うピニオンギヤ２３を介してクラ
ツチ９、電動機ユニツト８に接続したので、ボー
ルスクリユーのみでも得られる大減速比を更に大
きくして、小型、軽量、高効率の電動機を使用で
きる様にすると共に、電動機ユニツト８とクラツ
チ９を動力伝達部材７に添つて平行に取付け得る
ようにして、電動機ユニツト８、クラツチ９を取
付ける為のスペースの上で極めて有利にしてい
る。

更に、ナツト２５と一体的に構成する減速ギヤ
２４は樹脂製のヘリカルギヤとすることにより、
慣性能率を下げて操舵の応答性を高めると共に、
ギヤ騒音を減少できる。

ところで、上記実施例において、トルク検出器
４ははストレインゲージ、磁気歪によるものなど
公知のどの様なものでもよく、また設置場所もピ
ニオン軸５のところに設置してもよい。また、上
記実施例は出力軸手段である動力伝達部材７の両
端からボールジヨイント、ナツクルアーム等を介
して操向車輪へ連結する形式をとつているが、出
力軸手段の中央部から連結するいわゆるセンター
テイクオフ形式のものにも本発明は適用できる。

以上述べたように、本発明によれば、電動機の
出力を減速ギヤ手段およびボールスクリユーを介
して伝達しているので、構造が簡単であつてコン
パククト、高効率であり、一般に高速、低トルク
の特性を持つ汎用の電動機が使用できる。

本発明によれば、ボールスクリユー手段とラツ
ク・ピニオンギヤを含む操向装置部分とモータに
よる補助力手段とをそれぞれユニツト化したの
で、自動車のエンジンクランクケースなどの形状
によつてモータの配置が制約されても、スペース
のあるところにモータの取付けが可能となり、電
動式舵取装置を小型の自動車への適用することが
可能となる。

さらに、本発明によれば、動力補助用電気モー
タ部の磁気および発熱の影響を、回転運動を直線
運動に変換する機構に及ぼすことのない電気式舵
取装置が提供される。

さらにまた、動力伝達部材７とこれを補助的に
駆動するモータユニツト８とを、それぞれユニツ
ト化し、動力伝達部材７に対してモータユニツト
８をあらゆる位置に配置できるようにしたので、
エンジンクランクケース、テフケースなどの形状
を変更することなく、本舵取装置を多くの自動車
に有効に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体図、第２図はこ
の実施例の主要部分の部分断面図、第３図はこの
実施例のラツクブツシユの部分の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンドルに直結してハンドルとともに回転す
   る回転軸手段と、 操向車輪の旋回運動を行うために反対方向に直
   線運動可能な長尺部材と、 前記回転軸手段および前記長尺部材と駆動的に
   連結されており、該回転軸手段にしたがつて回転
   するピニオンギヤと、前記長尺部材の第１の軸方
   向位置に設けられ該ピニオンギヤにかみ合うラツ
   クギヤとから成るラツク・ピニオンギヤ手段と、 前記長尺部材の第２の軸方向位置に設けられた
   ねじ手段と、該ねじ手段の少なくとも一部を取り
   囲む回転ナツト手段と、該回転ナツト手段と前記
   ねじ手段との間で力を伝達するためのボール手段
   とから成るボールスクリユー手段と、 前記長尺部材とは軸線方向を異にして配置さ
   れ、固定子、回転子および該回転子に連結された
   回転出力部材とから成る電動モータユニツトと、 該電動モータユニツトの回転出力部材の回転を
   減速して前記ボールスクリユー手段の回転ナツト
   手段に伝達する減速回転伝達手段と、 から成ることを特徴とする電気式動力舵取装置。