JPH03176270A - 電動式動力舵取装置およびその組立方法 - 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、電動モータを操舵補助力発生手段として用い
てなる電動式動力舵取装置およびその組ケ方法の改良に
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近年
、油圧式に代えて電動モータ等を利用した゛電動式のも
のが、特開昭８１−２２８３８２号公報、特開昭８４−
４５７４号公報等を始めとして種々提案されている。こ
のような電動式によれば、油圧式に比べて部品点数の増
加を招く結果となり種々の油圧系部品が不要であり、車
載バッテリ、コントローラ等と電動モータとを簡単な電
気配線で結線するだけでよく、しかも各部の構成も簡単
で、製造、組立性等に優れ、また装置全体の小型、コン
パクト化、低コスト化等を達成し得るものである。

そして、このような電動式の動力舵取装置において操舵
系に対して電動モータを減速歯車機構を介Ｉ２て連結す
る部分に、パワーアシスト不要時の切離し、電気制御系
の故障、誤作動等に対してのフェールセーフ、さらに悪
路走行、縁石乗すヒげ、衝突等といった場合の操舵輪側
からの衝撃力等によるモータ側への悪影響を防ぐことを
目的として、電磁クラッチを介在させてなる構成による
ものが、たとえば特開平１−１１５７７１号公報などに
より従来から提案されている。

〔発明が解決しようとする３題〕 ところで、上述した電磁クラッチを用いてなる従来装置
では、操舵系の主軸であるステアリングシャフトに対し
、電動モータのモータ軸を、電磁クラッチ、操舵補助力
伝達用の減速歯車機構を介して連結するにあたって、こ
れらモータ軸、″Ｓｔ磁クチクラッチび減速歯車機構を
構成する小ギヤ等が一体的に連結して構成されていた。

したがって、このような従来構造では、モータ側に付設
される電磁クラッチでの間隙調整作業や、このクラッチ
と減速歯車機構の小ギヤとの連結位置調整作用等が面倒
かつ煩雑となり、さらに減速歯車機構を構成する小ギヤ
とステアリングシャフト側の大ギヤとのバックラッシュ
調整作業などが面倒かつ煩雑となる等の問題を生じてい
た。＃に。

上述したクラッチの間隙調整や減速歯車機構での噛合い
部でのバックラッシュ調整は、モータからの操舵補助力
の伝達を適切かつ確実に行なううえで太きく影響すると
ころであり、これらの調整作業を簡単かつ適切に行なえ
るように、各部の構成や組立性等に配慮することが必要
で、何らかの対策を講じることが望まれている。

〔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！ａ：置は、操舵出力軸系に操舵補助力伝達用の歯
車機構を介して連結され操舵必要時に回転駆動力を伝達
する電動モータと、このモータから出力軸系への歯車機
構途中に介在してモータ軸側と出力軸側への伝達歯車を
有する歯車軸側との間での回転伝達を選択的に連結、遮
断する電磁クラッチを備えてなり、この電磁クラッチの
フィールドコアを含む固定側部材を、モータ本体側に固
定するとともに、モータ軸側にフィールドコアによって
磁化されるクラッチロータを設け。

このクラッチロータに選択的に吸着されるアーマチュア
を、歯車軸側に可動可鋤に設け、かつその尚市軸を回動
可能に軸支するステアリングボディに、モータ本体側を
嵌合させて直結固定するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、モータ本体側に電磁クラッチのフィー
ルドコアを含む固定側部材を設けるとともに、モータ軸
側にクラッチロータを設ける一方、アーマチュアを歯車
軸側に設け、かつ出力軸側の被伝達歯車に対しての伝達
歯車の歯当りを調整しながら、歯車軸をステアリングボ
ディ側に回動可渣に軸支し、さらに歯車軸を回動させて
伝達歯車の被伝達歯車へのバックラッシュ調整を行なっ
た後、アーマチュアとクラッチロータとの間隙調整を行
ないながら、ステアリングボディにモータ人体を嵌合さ
せて連結固定することで、各部の組立、ｊＪＪ幣を簡単
に行なえる。

〔１施例〕 図は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を示し
、図において、まず、全体を符号ｌで示す電動式動力舵
取装置の概略構成を簡単に説明すると、２は図示せぬ舵
取ハンドル側に連結される入力軸としてのスタブ軸、３
は図示せぬ操舵輪側に連結されるピニオン３ａを有する
出力軸としてのピニオン軸、４はこれら両軸２，３を所
定角度範囲内で相対的に回転変位可溌に連設するトーシ
ョンバーで、これらによってステアリンクシャフトが構
成されている。このステアリングシャフトを構成する軸
２．３等は、ピニオン３ａと噛合するラック歯５ａを有
するラック５と共に、ステアリングギヤボディ６．７内
に貫通して配設され、舵取操作に伴なって回転駆動され
る。なお、８ａ、８ｂ、８ｃ；９ａ、９ｂはボディ６．
７内で軸３，２を回転自在に支持するポールベアリング
、ニードルベアリング、ブツシュ等による軸受である。

また、ラック５は、図示せぬピー２トマンアーム、タイ
ロフト等と共に操舵輪間を連結する舵取リンク機構を構
成する。

また、ステアリンクシャフト機構部において、本実施例
では、舵取ハンドル側のスタブ軸２に１・−シ３ンバー
４を介して連結された操舵輪側のピニオン軸３上に、ラ
ック５側の側面が歯面１０ａとされた被伝達歯車となる
大ギヤｌＯを設けるとともに、この大ギヤｌＯを介して
ピニオン軸３側に操舵補助力を与える電動モータ１１お
よびそのモータ軸１１ａから回転伝達を受けるギヤ軸１
２を、前記ピニオン軸３に略直交して同軸上に配置させ
、そのギヤ軸１２先端に、大ギヤ１０と共に操舵補助力
伝達用の歯車機構１３となる減速歯車機構を構成する伝
達歯車である小ギヤ１２ａを設け、モータｌｌからの操
舵補助力をピニオン軸３上に伝達可ず駈に構成している
。このような構成によれば、ステアリングシャフト（２
゜３．４）９に有するギヤボディ６．７、ピニオン軸３
にハイポイドギヤ、傘歯重等による減速歯車機構を介し
て直接的に連結される電動モータ１１などを効率よく連
結でき、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１本実施例のハイポイドギヤでは、軸の食
違い分だけ軸線方向での小型化が可能となる。

一方、前記スタブ軸２とピニオン軸３とのトーションバ
ー４のねじりによる相対的な回転変位を検出しモータ１
１を駆動するための検出機構１４は、非接触型のトルク
センナとしてピニオン軸３側に設けられるホール素子１
５およびこれに対向してスタブ軸２偏に設けられるマグ
ネット１６と、前記ホール素子１５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１７等によって構成され、その検出信号は、基
板１７に一体的に設けた出力信号取出し用スリップリン
グとこれに摺接するブラシ（摺動子）を有し信号取出部
となるブラシホルダ１８からリード線１８　ａによって
引出されかつその先端コネクタ部が接続されるジヨイン
ト部１９ａを有するコネクタ部材１９によりボディ６外
部に引出されるように構成されている。なお、このコネ
クタ部材１９は、ボディ６に穿設される開口部６ａをシ
ール材で水密構造をもって閉塞した状態で着脱自在にね
じＩトめされるように構成され、その内部には前記ジヨ
イント部１９ａに１１を気前に接続されるとともに外部
に導出されるリードｆｉ１９ｂが付設されている。なお
、上述したホール素子１５とマグネット１６とによるト
ルクセンサ等を含む検出機構１４は、たとえば特開平１
−１１５７７１号公報等に示されるものと略同等の構成
を有するもので、その詳細な説明は省略する。

また、２０は舵取操作に応じて操舵補助力を操舵輪側に
与える操舵系での出力側部材であるピニオン軸３の先端
側での回転変位を検出することで操舵角度およびその角
速度を検出する操舵角速度センサ、２１はこのセンサ２
０の入力軸側に減速歯車機構２２を介して設けられ操舵
系での中立位置や操舵回転限界ロック位は等を検出しハ
ンドルの戻り制御や左、右方向でのロー２り時のモータ
への過負荷を防ぐための通電電流制御などに利用される
絶対角センサである。

さて、本発明によれば、操舵輪側のステアリングシャフ
トであるピニオン軸３（出力軸系）に操舵補助力を伝達
する″ｆ＃、動モータ１１からの小ギヤ１２ａおよび友
ギヤ１０による歯車機構１３の途中に介在ごれモータ軸
１１ａ側とピニオン軸３側への伝達用の小ギヤ１２ａを
有するギヤ軸１２側との間での回転伝達を選択的に連結
、遮断する電磁クラ−、チ３０を備えてなり、この電磁
クラッチ３０のフィールドコア３１を含む固定側部材で
あるクラ−、チハウジング３２を、モータ１１の本体部
１１ｂ側に固定するとともに、モータ軸１１ａ側にフィ
ールドコア３１によって磁化されるクラッチロータ３３
を設け、このクラッチロータ３３に選択的に吸着される
アーマチュア３４を、ギヤ軸１２側に設けられるフラン
ジ状部材３５に板ばね３６を介して可動可能に設け２か
つそのギヤ軸１２をポールベアリング３７．３８を介し
て回動可能に軸支するステアリングボディ６０ｍの段付
き軸受孔３９かに、モータ本体部ｔｔｂ側のクラッチハ
ウジング３２の筒状部３２ａを嵌合させてインロー結合
により連結固定するようにしたところに特徴を有してい
る。

ここで、前記一方のポールベアリング３７は、スラスト
およびラジアル方向においてギヤ軸１２を軸支する四点
接触タイプのものが用いられている。また、図中１１ｃ
はモータ軸１１ａをクラッチハウジング３２側に軸支す
るポールベアリング、４０はギヤ軸１２を軸支するポー
ルベアリング３７を段付き軸受孔３９内に係止保持させ
るためのリング状板材で、ねじ４０ａによりステアリン
グボディ６側に固定されている。さらに、４１はインロ
ー結合によりステアリングボディ６側に連設されるクラ
ッチハウジング３２の止めねじ、４２はその結合面間に
介装されるガスグー２トで。

また４３は前記段付き軸受孔３９の大径部による段部と
これに嵌合して保持されるポールベアリング３７との間
に介装される小ギヤ１２ａの大ギヤ１０の歯部１０ａへ
の歯当り調整を行なうためのシム、１２ｂはギヤ軸１２
のクラッチ側端面に凹設され装置組立時において適宜の
治具でギヤ軸１２を回動調整することにより小ギヤ１２
ａと大ギヤｌＯ側とのバックラッシュ調整を行なうため
の調整用ねじ穴である。

なお、上述した構成において、クラッチロータ３３はモ
ータ軸１１ａに、アーマチュア３４を弾性的に支持する
フランジ状部材３５はギヤ軸１２に、それぞれ図示は省
略したが、キー結合または圧入等で一体的に固定される
ものであり、またこれら電磁クラッチ３０やモータ１１
はそれぞれ周知の構造を有し、さらに周知の動作を行な
うものであり、その詳細な説明は省略する。ここで、モ
ータ１１からの回転をステアリングシャフト側に選択的
に伝達するｉ！磁ツクラッチ３０しては、操舵必要時に
のみモータ１１側と操舵系側とを連結し、モータ１１か
らの操舵補助力をステアリングシャフト（３）側に伝達
することで、′市気系故障詩などにおけるフェールセー
フとして、モータの慣性による操舵特性の劣化防止、操
舵輪側からの衝撃などによる各部の損傷防１Ｆ等といっ
た機走を発揮させ得るものである・ 一方１本実施例において、１ｔ１記ヌテアリングンヤフ
トとなるピニオン軸３のラック５側に；−合する軸端部
は、ステアリングボディ６に形成される大径孔５０の段
部５０ａに当接した状１８で嵌合保持される四点接触タ
イプのポールベアリング８Ｃで回転自在に軸支されるよ
うに構成ｙれ、内輪側がピニオン軸３に螺合されるチー
２ト部材５１により、外輪側がボディ６例のねじ部に螺
合される筒状ナツト部材５２により係止されている。そ
して、上述したピニオン軸３上でピニオンｉ３ａを形成
した大径部分と内輪との間には、ピニオン＠３に対して
軸線方向への変位睦を与える前記小ギヤ１２ａと大ギヤ
１０との間でのバックラッシュ調整用のスペーサ５３が
介装され、前述したギヤ軸１２の調整用穴１２ｂでの回
動調整量に応じてその厚さを適宜調整することで、バッ
クラッシュ調整を行なうようになっている。ここで、上
述したポールベアリング８Ｃが嵌合保持される大径孔５
０の開口端側には環状溝５４が形成されてベアリング抜
き出し方向に開口しており、さらにベアリング外輪には
図示を省略した抜き出し治具を引掛けるための環状溝５
５が形成されている。

そして、このようにすると、このベアリング８Ｃの着脱
が容易に行なえ、ｔｓ−）クラッシュ調整時の作業性を
向上させ得るものである。

このような構成によれば、モータ本体部ｔｔｂ側に゛Ｉ
ｔ磁クチクラッチ３０ィールドコア３１を含むクラッチ
ハウジング３２を設けるとともに、モータ軸１１ａ側に
クラッチロータ３３を設けることで、モータ１１側のア
ッセンブリを予め組立てておく、一方、予めピニオン軸
３等を組込んでなるステアリングボディ６に対し、アー
マチュア３４をフランジ状部材３５を介して設けてなる
ギヤ軸１２を、その小ギヤ１２ａの大ギヤ１０の歯部１
０ａに対しての歯当りを調整しながら、ステアリングボ
ディ６側にポールベアリング３７゜３８で回動可能に軸
支する。このとき、南当り調整は、シム４３の厚さを調
整することで行なうことは容易に理解されよう、さらに
、このステアリングボディ６側のサブアッセンブリ状態
で、ギヤ軸１２を＝ｇｌ整用ねじ穴１２ｂにより適宜回
動させて小ギヤ１２ａの大ギヤ１０側へのバックラッシ
ュ調整を行ない、前記ピニオン軸３の軸線方向での位置
を調整するスペーサ５３等で交換することで、適正な位
置合わせを行ない、しかる後、サブアッセンブリ状態を
組合わせて、ガスケット４２等の厚さでアーマチュア３
４とクラッチロータ３３との間隙調整を行ないながら、
ステアリングボディ６にモータ本体部１１ｂ側の筒状部
３２ａを嵌合させてインロー結合により連結固定するこ
とで、各部の組立、７Ｊ４整を一連の装置組立工程にお
いてきわめて簡単かつ適切に行なえるという利点がある
。

そして、このような構成では、各部の構成が簡単である
にもかかわらず、ピニオン軸３への操舵補助力伝達用の
歯車機構１３．電磁クラッチ３０、電動モータ１１の組
立作業や歯車機構１３での歯当りおよびバックラッシュ
調整、さらに電磁クラッチ３０の間隙調整などの調整作
業を、きわめて簡単に行なえ、またモータ軸１１ａ側と
ギヤ軸１２側との間での芯出しも容易に行なえる。

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、種々の変形例が考えられよう、たとえば、
上述した実施例では、モータ１１からの操舵補助力伝達
用の歯車機構１３として、ハイポイドギヤを用いた場合
を例示したが、本発明はこれに限定されず、平歯車を始
め、はすば歯車、遊星歯車、傘歯車等による歯車機構１
３であってもよいもので、種々の変形例が考えられるも
のである。

〔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、操舵出力軸系に操舵補助力伝達用の歯車機構を
介して連結され操舵必要昨に回転駆動力を伝達する電動
モータと、このモータから出力軸系への歯車機構途中に
介在してモータ軸側と出力軸側への伝達歯車を有するＩ
ｋ車軸側との間での回転伝達な選択的に連結、遮断する
電磁クラーノチを備えてなり、この電磁クラッチのフィ
ールドコアを含む固定側部材を、モータ本体側に固定す
るとともに、モータ軸側にフィールドコアによって磁化
されるクラッチロータを設け、このクラ−７チロータに
選択的に吸春されるアーマチュアを、歯車軸側に可動可
能に設け、かつその南東軸を回動可能に軸支するステア
リングボディにモータ本体側を嵌合させて連結固定する
ようにしたので、簡単な構成にもかバわらず、操舵出力
軸系への操舵補助力伝達用の歯車機構、電磁クラッチ、
電動モータの組立作業や歯車機構での歯当りおよびバッ
クラッシュ調整、さらに電磁クラッチの間隙調整などの
調整作業を、きわめて簡単に行なえ、またモータ軸側と
歯車軸側との間での芯出しも容易に行なえる等の種々優
れた効果がある。

特に、本発明によれば、モータ本体側に電磁クラッチの
フィールドコアを含む固定側部材を設けるとともに、モ
ータ軸側にクラッチロータを設ける一方、アーマチュア
を爾ｉＶ軸側に設け、かつ出力軸側の被伝達ＮＲ東に対
しての伝達歯車の歯当りを調整しながら、歯車軸をステ
アリングボディ側に可動可能に軸支し、さらに歯車軸を
回動させて伝達歯車の被伝達歯車へのバックラッシュ調
整を行なった後、アーマチュアとクラッチロータとの間
隙調整を行ないながら、ステアリングボディにモータ本
体を嵌合させて連結固定することで各部の組ｔ、調整を
一律の装置組立工程においてきわめて簡単かつ適切に行
なえるという利へがある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を示す
概略側断面図である。 １・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
入力軸）、３・・・・ビニオン軸（出力軸）、４・・・
・トーションバー、５・・・・ラック、６，７・・・・
ステアリングギヤボディ、１０・・・・大ギヤ（被伝達
歯車）、ｌｏａ・・・・南部、１１・・・・″電動モー
タ、ｌｌａ・・・・モータ軸、１２・・・・ギヤ軸１車
軸）、１２ａ・・・・小ギヤ（伝達歯車）、１２ｂ・・
・・バックラッシュ調整用ねじ穴、１３・・・・操舵補
助力伝達用の歯車機構、３０・・・・電磁クラッチ、３
１・・・・フィールドコア、３２・・・・クラッチハウ
ジング（固定側部材）、３３・・・・クラッチロータ、
３４・・・・アーマチュア、３５・・・・フランジ状部
材、３７．３８・・・・ポールベアリング、３９・・・
・段付き軸受孔、４２−・・・ガスケット、４３・・・
・歯当り調整用シム、５３・・・・バックラッシュ調整
用スペーサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）舵取ハンドル側の入力軸にトーションバーを介し
   て連結された操舵輪側の出力軸系に操舵補助力伝達用の
   歯車機構を介して連結され操舵必要時に回転駆動力を伝
   達する電動モータと、このモータから前記出力軸系への
   歯車機構途中に介在して設けられモータ軸側の部材と出
   力軸側への伝達歯車を有する歯車軸側の部材との間での
   回転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチを備え
   てなり、この電磁クラッチにおけるフィールドコアを含
   む固定側部材を、前記モータの本体側に固定するととも
   に、前記モータ軸側の部材に前記フィールドコアによっ
   て磁化されるクラッチロータを設け、このクラッチロー
   タに選択的に吸着されるアーマチュアを、前記歯車軸側
   の部材に可動可能に設け、かつその歯車軸を回動可能に
   軸支するステアリングボディに、前記モータ本体側を嵌
   合させて連結固定したことを特徴とする電動式動力舵取
   装置。
2. （２）請求項１記載の電動式動力舵取装置において、モ
   ータの本体側に電磁クラッチのフィールドコアを含む固
   定側部材を設けるとともに、モータ軸側の側材にクラッ
   チロータを設ける一方、アーマチュアを歯車軸側の部材
   に設け、かつ出力軸側の被伝達歯車に対しての伝達歯車
   の歯当りを調整しながら、歯車軸をステアリングボディ
   側に回動可能に軸支し、さらに歯車軸を回動させて前記
   伝達歯車の被伝達歯車へのバックラッシュ調整を行なっ
   た後、前記アーマチュアとクラッチロータとの間隙調整
   を行ないながら、ステアリングボディにモータ本体を嵌
   合させて連結固定することを特徴とする電動式動力舵取
   装置の組立方法。