JPH0316878A - 電動式動力かじ取装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、入出力軸間の相対変位を電気的に検出してパ
ワーアシストを行う電動式の動力かじ取装置に関する。

く従来の技術〉 車両の走行条件に応じたきめ細かな制御が可能である電
動式の動力かじ取装置は、一般に普及している油圧式の
動力かじ取装置に代わるものとして開発が進められてい
る。

かかる電動式動力かじ取装置として、例えば第１０図及
び第１１図に示すようなものがある。

これは、先ず上カバ−１に軸受２を介して筒状の入力軸
３が回転自在に支持され、この入力軸３は上端部を上カ
バ−１から突出させている。この入力軸３の上端部には
、かじ取ハンドル軸４が結合されている。また、入力軸
３の下端部には、入力軸３と同軸状に配設されたかじ取
歯車軸（出力軸）としてのビニオン軸５の上端が軸受メ
タル６を介して相対回転可能に支持されている。

さらに、ビニオン軸５は軸受７，８を介してビニオンケ
ース９に回転自在に支持されている。入力軸３の軸心部
には、ねじり棒ばねとしてのトーションバ−１０が配設
されており、このトーシνンバー１０の上端は圧入ピン
１１を介して入力軸３の上端に連結固定され、一方、ト
ーションバ−１０の下端はビニオン軸５に圧入されスプ
ライン結合されている。

そして、入力軸３の中間部外周には鍔部１２が形成され
、ピニオン軸５の上端部には従動歯車（ドリブンギャ）
１３が形成されている。

また、上カバー１とピニオンケース９この間ニハハウジ
ング１４が設けられている。このハウジング１４には入
力軸３の鍔部１２を囲む円筒状の歯車ハウジング部１５
が一体に形成されている。

歯車ハウジング部１５の上端部内縁には縁鍔１６が形成
されている。さらに、歯車ハウジング部１５の上半部内
周には、内周に歯部を形成した揺動リングギャ１７が回
動自在に嵌合され、この揺動リングギャ１７の上端面は
縁鍔１６により規制されている。また、歯車ハウジング
部１５の下半部内周には、上記揺動リングギャ１７この
間に回動自在な円板状のプレート１８を介在させて、内
周に歯部を形成した固定リングギャ１９が圧入されてい
る。入力軸３には太陽歯車２０が回動自在３ に嵌合され、太陽歯車２０の上端面は鍔部１２に規制さ
れている。

鍔部１２の下面からは、一定間隔で３本の第１ピン２１
が突出され、各第１ピン２１にはそれぞれ第１遊星歯車
２２が回動自在に嵌合されている。この第１遊星歯車２
２は、揺動リングギャ１７および太陽歯車２０に噛み合
っている。従動歯車１３の上面からは、３本の第２ピン
２３が第１ピン２１と同軸状に突出され、各第２ピン２
３にはそれぞれ第２遊星歯車２４が回動自在に嵌合され
ている。

この第２遊星歯車２４は、固定リングギャ１９および太
陽歯車２０に噛み合っている。

これによって、図示しないハンドルを介して入力軸３に
回転力が加えられると、トーションバ−１０を介してビ
ニオン軸５が回転し、第１遊星歯車２２と第２遊星歯車
２４および太陽歯車２０が揺動リングギャ１７および固
定リングギャ１９内でつれ回されて回転する。

そして、ピニオン軸５側の抵抗が大きい場合４ には、入力軸３だけが回転してトージョンバ−１０にね
じれが生じる。この時、第２遊星歯車２４は公転も自転
もしないので太陽歯車２０が固定状態になり、入力軸３
の回転により第１遊星歯車２２は公転と共に自転して、
揺動リングギャ１７を回動させる。揺動リングギャ１７
の回動量は入力軸３とビニオン軸５この相対回転量に比
例する。

上カバー１にはボルト２５により電動機２６が固定され
、電動機２６の回転軸２７は電磁クラッチ２８を介して
駆動歯車（ドライブギャ）２９に連結されている。

一方、このように構成される電動機出力部構造部分と隣
接するようにして、中間軸３０が上カバ−１とビニオン
ケース９とに対して回転自在に支持されている。そして
、この中間軸３０の上部（歯車ハウジング部１５の上部
）には駆動歯車２９に噛み合う第１減速用歯車３１が設
けられ、中間軸３０の下部（歯車ハウジング部１５の下
部）には従動歯車１３に噛み合う第２減速用歯車３２が
設けられている。

したがって、電磁クラッチ２８が接続された時には、電
動機２６の駆動力は、上述の駆動歯車２９，第１減速用
歯車３１，第２減速用歯車３２および従動歯車１３から
なる動力伝達用歯車機構を介して減速とともに増強され
てビニオン軸５に伝えられ、この駆動入力に応じてピニ
オン軸５が回転する。

また、ビニオン軸５のかじ取歯車３３にはラック３４が
噛み合っており、ラック３４はタイロッド３５に連結さ
れている。タイロッド３５には操舵すべき車輪に接続す
るかじ取受腕が連結される。つまり、ピニオン軸５の回
転力はかじ取歯車３３、ラック３４を介してタイロッド
３５に伝えられ、かじ取受腕を介して車輪を旋回させる
。

さらに、上述した揺動リングギャ１７の外周面には、第
１１図に示すように、幅方向に延びるドライブ溝３６が
形成され、ドライブ溝３６にはドライブピン３７の先端
が回動自在に嵌合している。このドライブピン３７はハ
ウジング１４に形成された保持穴３８内に配設されてい
る。

一方、ハウジング１４には、入力軸３の軸心に直交し且
つ保持穴３８に直交する方向でスプール穴４０が設けら
れており、乙のスプール穴４０には、ばね４１により一
方向に付勢されたスプール４２が摺動自在に嵌合してい
る。スプール４２の付勢方向先端部側におけるハウジン
グ１４には変位センサ４３が設けられ、変位センサ４３
のセンサロッド４４はスプール穴４０内に配設されてい
る。スプール４２とセンサロッド４４とはピン結合され
、保持六３８とスプール穴４０この交差部において、ド
ライブピン３７の基端がスプール４２に取り付けられて
いる。

したがって、揺動リングギャ１７が回動すると、ドライ
ブピン３７を介してスブール４２がスプール穴４０内を
摺動してセンサロッド７ ４４を駆動し、揺動リングギャ１７の回動変位が変位セ
ンサ４３で検出される。そして、この変位センサ４３の
検出値が図示しない制御装置に入力され、制御装置では
変位センサ４３からの検出値に基づき電動機２６の作動
制御信号が出力される。

なお、第１１図中、符号４５は保持穴３８を塞ぐキャッ
プ、４８はスプール４２に形成された空気穴を示す。

く発明が解決しようとする課題〉 ところが、上述したような従来の電動式動力かじ取装置
にあっては、人出力軸間の相対変位を検出する変位セン
サとして直線型ボテンショメータ等が用いられて、揺動
リングギャの揺動によりスプール穴内をスライドするス
プールの変位量を検出していた。

そのため、スプール等の潤滑に用いる潤滑油が電気部品
を収めたセンサ内部に入り込まないように完全にシール
することが非常に困難であるとともに、スプールを円滑
にスライ８一 ドさせるための軸受構造に高精度な加工及び組付精度が
要求され、結局生産性の低下によりコストアップを招来
するという問題点があっナこ。

そこで、本発明は回転型ボテンシ旨メータ等の回転式の
変位センサを効果的に用いてコストダウンが計れる電動
式動力かし取装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明に係る電動式動力か
じ取装置は、一端部にかじ取ノ１ンドル軸が連結される
とともに他端部にかじ取歯車軸が同軸状でかつ回転自在
に嵌合される筒状の入力軸と、この入力軸の中央部に同
軸状に設けられかつ一端部が当該入力軸に固定されると
ともに他端部が上記かじ取歯車軸に固定されるねじり棒
ばねと、上記かじ取歯車軸の中間部に同軸一体的に設け
られた従動歯車と、乙の従動歯車より入力軸側のかじ取
歯車軸に相対回転可能でから長手方向へ摺動自在に嵌合
された筒状のスライダと、このスライダの内周面から一
体的に突設されて上記かじ取歯車軸の嵌合筒部に形威さ
れた斜孔を摺動自在に貫通するとともに先端部が上記入
力軸の外周面に形成されｔコ係合溝に緊密に係合する駆
動ピンと、上記スライダの外周面に形成された環状Ｉｌ
ｌこ回転軸の人力端部をその軸本体部の回転中心からオ
フセットして嵌合させて上記かじ取歯車軸に対する上記
かじ取ハンドル軸の相対回転により上記斜孔に沿って移
動する上記駆動ピンと一体のスライダの長手方向変位を
測定する回転式の変位センサと、上記従動歯車に接続し
て上記かじ取歯車軸に駆動力を伝達し得る駆動歯車を有
するとともに上記変位センサからの検出信号に基づいて
作動する電動機とを具えた乙とを特徴とする。

く作　　　用〉 かじ取ハンドル軸を操作してかじ取歯車軸に対するねじ
り棒ばねのねじれを伴った入力軸の相対回転を起こさせ
ると、入力軸の係合溝に係合する駆動ピンを介してスラ
イダが乙の入力軸と一体的に回転する。この時、駆動ピ
ンはかじ取歯車軸の嵌合筒部に形成された斜孔に沿って
スライダと共ｔこ入力軸の軸心と平行な方向にも摺動す
るため、上記スライダに連繋した変位センサの回転軸が
揺動回転して結局、入力軸とかじ取歯車軸この相対回転
量に対応したスライダの摺動量が変位センサによって回
転角に直して検出され、この検出信号に基づいて電動機
が作動する。そして、電動機の駆動歯車と噛み合う従動
歯車と一体のかじ取歯車軸が駆動回転され、運転者の操
舵力は常に入力軸とかじ取歯車軸この一定以下の相対回
転を許容する程度に留まる。

く実　施　例〉 以下添付図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する
が、第１図から第１０図において第１１図及び第１２図
と同一部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する
。

１１− 第１図に示すように、ピニオンケース９の上部に上カバ
ー１がボルト５０で直接組み付けられている。

そして、上記上カバー１へ回転自在に支持された入力軸
３の下半部に、上記ビニオンヶース９ヘアンギュラ軸受
７Ａ，８Ａにより軸方向へ遊びなく支持されたピニオン
軸（かじ取歯車軸）５の上端側の嵌合筒部５１が相対回
転可能に嵌合している。なお、図中５２はアンギュラ軸
受７Ａ，８Ａに対する予圧を調整するためのナットであ
る。

上記嵌合筒部５１の外周面には筒状のスライダ５３が軸
受メタル５４を介して相対回転可能でかつ上下方向へ摺
動自在に嵌合されるとともに、このスライダ５３は該ス
ライダ下方のビニオン軸５【こ嵌着の従動歯車１３この
間に介装された圧縮コイルばね５５により常時上方へ付
勢されている。

上記スライダ５３の上部には、第２図（４），（自）に
示すように、上記嵌合筒部５１に形成さ１２一 れた斜孔５６を摺動自在に貫通して上述した入力軸３の
下部外周に刻設された係合溝５７に先端部が緊密に係合
するローラ付きの二つの駆動ピン５８が、点対称位置に
一体的に突設されている。図示例では、駆動ピン５８と
一体のねし棒部５９がスライダ５３のねじ孔６０に螺合
している。スライダ５３の径方向内側に突出するこの駆
動ピン５８は、上記斜孔５６に対して緊密に係合してお
り、入力軸３の長手方向に形成された係合溝５７に沿っ
て摺動自在となっている。

従って、入力軸３とビニオン軸５この間にトーションバ
−１０のねじれを伴った相対回転が発生すると、入力軸
３の係合溝５７１こ係合する駆動ピン５８を介してスラ
イダ５３も入力軸３とともに回転するが、嵌合筒部５１
とスライダ５３この相対回転により嵌合筒部５１の斜孔
５６に沿って駆動ピン５８が変位する結果、スライダ５
３は嵌合筒部５１の周面を螺旋状に旋回して上下方向に
変位するとととなる。なお、第１図中６１は嵌合筒部５
１の上端部に嵌着して駆動ピン５８の緩み止めを計る環
状のキャップで、６２は入力軸３と嵌合筒部５１この対
向面間に設けられて上述しｔコ入力軸３とビニオン軸５
この相対回転量を規制する、ガタガタのセレーション方
式によるストッパ機構である。

また、上記スライダ５３の下部外周には環状溝６３が形
成され、この環状溝６３には、第３図に示すように、回
転型ボテンシコメータ６４における回転軸６５の入力端
部６５ａが、その軸本体部６５ｂの回転中心から所定の
距ｌＩＩｌｔ！けオフセットされて、当該環状溝６３に
沿って摺動自在に嵌合されている。図示例では、上記入
力端部６５ａに、組付時の脱落防止を計る板ばね状の保
持９６６を介してローラ６７が取り付けられている。

上記回転型ボテンショメータ６４は、上述したスライダ
５３の上下方向変位を回転角に直して検出するもので、
その段付き筒状のケ一シング６８がシール部材６９を介
してビニオンケース９に組み付けられる。

また、上記回転型ボテンシアメータ６４にあっては、第
４図及び第５図（４），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、
先ず、ケーシング６８の軸受筒部６８ａに回転軸６５に
おける軸本体部６５ｂの上半部がブシュ６８ｃを介して
回転自在に支持されるとともに、この軸本体部６５ｂの
下半部に圧入されたロータボス７０の外周にロータ７１
が嵌着される。上記ロータボス７０と軸受筒部６８ａこ
の対向面間にはオイルν−ル７２が介設され、また上記
ロータ７１及び回転軸６５は圧縮コイルばね７３により
常時下方に付勢されている。そして、上記ロータ７１下
面の点対称位置には、互いに電気的に独立した二つの摺
動片７４が設けられるとともに、これらの摺動片７４が
スライドする二つの抵抗体７５がケーシング６８の本体
筒部６８ｂに組み付けられたセラミック基板７６に配設
されている。上記セラミック基板７６１５一 の下面には、上記抵抗体７５の一方に回路接続される可
変抵抗器７７が取り付けられる。

最後に、抵抗体７５と、キャップ７８と一体のコネクタ
７９の端子８０とは平板状の折りたたみ自在な導体８１
で接続されるとともに、上記セラミック基板７６は、上
記キャップ７８の上面に基板部が支持された板ばね８２
により常時上方へ村勢されて本体筒部６８ｂの下向き段
部へ押し当てられている。なお、図中８３は可変抵抗器
７７の調整用孔８４を密封する栓体である。

従って、図示しないｌｌｌＩＪｉｍ装置には二つの検出
値が入力されるとともに、この制御装置では上記二つの
検出値が同一値である場合にのみその検出値に応じた作
動信号を後述する電動機２６に出力する。

まｔコ、上述した回転軸６５は、第６図に示すように、
軸素材イの一端部を所定の曲率を有するようにベンダー
で曲げ加工した後、旋盤作業で入力端部６５ａと軸本体
部６５ｂと−１６一 を所定の形状に切削加工して形成される。図示例では、
入力端部６５ｂがローラ６７と保持器６６の取付座面を
有するように二段に亘って縮径形成される。

一方、上カバー１の上面には嵌合筒部８５が突設され、
該嵌合筒部８５を利用して当該上カバー１に上述した電
動機２６が一体的に組み付けられる。

即ち、上記嵌合筒部８５の外周にはケーシング８６の下
端開口部が嵌合され、このケーシング８６の上端開口部
を閉塞する上蓋８７がボルト８８で上記上カバー１に結
合される。

また、嵌合筒部８５の内周には樹脂製のブラシホルダー
８９が緩嵌するとともに、このブラシホルダー８９はそ
の蓋板９０とともにボルト９１で上カバー１に締め付け
られる。上記ブラシホルダー８９の内部にはブラシ９２
の摩耗粉を受ける環状溝部９３が形成され、まｔこブラ
シホルダー８９の下部外周にはリードワイヤ９４を配線
するための二つの切欠き９５ａ，９５ｂが形成される。

上記リードヮイヤ９４（よ、第７図及び第８図に示すよ
うに、上カバ−１に穿設した二つの貫通孔９６を円筒状
のグロメット９７を介して挿通し、外部に導出されてい
る。また、上記ケーシング８６内のモータ室ロは連通路
９８を介して上カバ−１とピニオンケース９とで画成さ
れた比較的大ボリュームのギヤ室八と通じている。上記
連通路９８は、第９図に示すように、上カバー１に樅設
した貫通孔９８ａと、該貫通孔９８ａと上述しｔこ二つ
の切欠き９５ａ，９５ａとを連通すべくブラシホルダー
８９の下面に横設した細溝９８ｂと、上記ブラシホルダ
ー８９と嵌合筒部８５この間の嵌合隙間９８ｃとから構
成される。

上記電動機２６における回転軸２７の下端側は二段に亘
って縮径されてその最小径部２７ａはビニオンケース９
を略貫通するまで延出される。そして、上記最小径部２
７ａに中空に形威された歯車軸９９がすさまばめされ、
この歯車軸９９の中間部に第１減速用歯車３１と噛合す
る駆動歯車２９が一体に形成される。上記歯車軸９９の
両端部は上記回転軸２７の下端側の中間径部２７ｂと略
同一外径となるように縮径され、その上端部にあっては
上記中間径部２７ｂと兼用して配設された第１軸受１０
０ａを介して上カバー１に回転自在に支持される。一方
、歯車軸９９の下端部は第２軸受１００ｂを介してピニ
オンヶース９に回転自在に支持される。また、回転軸２
７の下端にはロックナット１０１が螺合され、このロッ
クナット１０１を締め付けることで、上記歯車軸９９が
第１、第２軸受１　０　０　ａ，　１　０　０　ｂの内
輪に挾持されつつ回転軸２７の肩部に押し当てられ、こ
の際のスラスト力で両軸２７，９９が一体的に結合され
るようになっている。なお、第１図中１０２は位置決め
ピン、１０３はキャップで、１０４はダストプレ−１・
である。

このように構成されるため、入力軸３がピ１９一 二オン軸５に対し相対回転すると、これら両軸３，５に
駆動ピン５８を，介して連繋するスライダ５３がピニオ
ン軸５上を摺動する。この際、上記駆動ピン５８全点対
称位置に二つ設けるとともに、圧縮コイルばね５５によ
りスライダ５３が常時上方へ付勢されているため、こじ
れやガタによる遊び等を生じることなくスライダ５３が
円滑かつ正確に作動し、後述する回転型ボテンジ實メー
タ６４の検出精度が高められる。

上記スライダ５３の摺動により、回転型ボテンショメー
タ６４の回転軸６５がビニオン軸５の軸心方向へ揺動回
転し、結局、上述した両軸３，５の相対回転量に応じた
スライダ５３の摺動量が回転角に直して測定される。

このように、回転式の変位センサ６４を用いれば、スラ
イド式の変位センサに比べて潤滑油シールが容易である
とともにオーバハングの軸受構造でも十分に対処するこ
とができる。

また、上述した回転軸６５ば軸本体部６５ｂ２０ と、該軸本体部６５ｂとオフセットされた入力端部６５
ａとを有し、これらを軸素材イの曲げ加工により一体に
形威したため、軸方向精度を容易にとれるとともに、安
価に製作することができる。さらに、上記回転型ボテン
ショメータ６４にあって；よ、電気的に独立させて二つ
の摺動片７４及び抵抗体７５を組み付けるとともに、い
ずれか一方の抵抗体７５に可変抵抗Ｎ７７を接続するよ
うにしたので、誤検出により不用意にパワーアシストが
なされるのを未然に回避することができるとともに、部
品等の誤差により二つの検出値にずれが生じた場合には
、組付後においても可変抵抗器７７により容易に零点調
整が行い得る。

また、本実施例では、ピニオンケース９に直接結合され
た上カバー１の上面に嵌合筒部８５を突設し、乙の嵌合
筒部８５を利用して当骸上カバ−１に電動機２６を一体
的に組み付けるようにしたので、部品点数及び組付工数
を大幅に削減することができる。さらに、モータ室ロは
連通路９８でギヤ室八と通じているため、モータ室ロの
温度変化による圧力変化を小さくすることができ、モー
タ室ロ内への水等の浸入が防止される。さらにまた、電
動機２６の回転軸２７に中空の歯車軸９９を嵌合させる
とともに、上記回転軸２７の軸端に螺合するロックナッ
Ｉ−　１　０　１で上記歯車軸９９を、その両側に第１
、第２軸受１　０　０　ａ，１００ｂを配して締め付け
て、両軸２７，９９を軸方向に遊びなく固定するように
したので、同芯性を保持しつつ電動機２６の回転力を遊
びなく確実に駆動歯車２９に伝達することができる。

なお、上記実施例では、変位センサとして回転型ポテン
シ９メータを用いたが、本発明は回転式であれば他の変
位センサでも適用可能である。

く発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、入出力軸間の相対
変位量を検出するにあたって、回転式の変位センサを容
易に使用することができ、依ってシール性や組付性の向
上により安価で信頼性の高い電動式動力かじ取装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図（４
）は入力軸の横断面図、第２図（ｌ３）は嵌合筒部の側
面図、第３図は回転型ボテンショメータ取付部の一部切
欠き平筒図、第４図（ｆ回転型ポテンショメー夕の断面
図、第５図（４）はセラミック基板の上面図、第５図（
Ｂｌはセラミック基板の下面図、第５図（ｑはロータの
下面図、第６図は回転軸の作り方を示す説明図、第７図
【よブラシホルダ一部の断面図、第８図は連通＃９８の
開口位置を示す断面図、第９図は第８図の■一ＩＸＦＪ
断面図、第１０図は従来例の全体側断面図、第１１図は
その一部切欠き平面図である。 また、図面中１は上カバー　３【よ入力軸、４はかじ取
ハンドル軸、５はピニオン軸、９はピニオンケース、１
０は１・−ションパー　１３は一２３ 従動歯車、２６は電動機、２９は駆動歯車、５１は嵌合
筒部、５３はスライダ、５６１よ斜孔、５７は係合溝、
５８は駆動ピン、６３は環状溝、６４は回転型ボテンシ
ョメータ、６５は回転軸、６５ａは入力端部である。 ２４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端部にかじ取ハンドル軸が連結されるとともに他端部
   にかじ取歯車軸が同軸状でかつ回転自在に嵌合される筒
   状の入力軸と、この入力軸の中央部に同軸状に設けられ
   かつ一端部が当該入力軸に固定されるとともに他端部が
   上記かじ取歯車軸に固定されるねじり棒ばねと、上記か
   じ取歯車軸の中間部に同軸一体的に設けられた従動歯車
   と、この従動歯車より入力軸側のかじ取歯車軸に相対回
   転可能でかつ長手方向へ摺動自在に嵌合された筒状のス
   ライダと、このスライダの内周面から一体的に突設され
   て上記かじ取歯車軸の嵌合筒部に形成された斜孔を摺動
   自在に貫通するとともに先端部が上記入力軸の外周面に
   形成された係合溝に緊密に係合する駆動ピンと、上記ス
   ライダの外周面に形成された環状溝に回転軸の入力端部
   をその軸本体部の回転中心からオフセットして嵌合させ
   て上記かじ取歯車軸に対する上記かじ取ハンドル軸の相
   対回転により上記斜孔に沿って移動する上記駆動ピンと
   一体のスライダの長手方向変位を測定する回転式の変位
   センサと、上記従動歯車に接続して上記かじ取歯車軸に
   駆動力を伝達し得る駆動歯車を有するとともに上記変位
   センサからの検出信号に基づいて作動する電動機とを具
   えた電動式動力かじ取装置。