JPH03253463A - 電動パワーステアリング装置 - 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〕 この発明は、電動モータの回転力によって車両操舵系に
操舵補助トルクを付与する電動パワーステアリング装置
の改良に関し、特に、大きな不具合を生じることなく、
電動モータの出力軸と操舵系との間にクラッチが不要と
なるようにしたものである。

〔従来の技術〕

電動パワーステアリング装置は、−船釣に、操舵系に発
生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、その検出値
に応じて、操舵系に連結された電動モータを駆動させて
操舵系に操舵補助トルクを付与する装置であり、電動モ
ータで発生した回転力は、通常、電動モータの出力軸か
ら、操舵系に回転方向に一体に設けられた従動歯車を経
て操舵系に伝達される。

そして、電動モータの出力軸と操舵系に設けられた従動
歯車とが互いに噛合しているから、例えば、操舵系のラ
ック軸がストロークエンドに達した時に、電動モータの
慣性力によって電動モータの出力軸や従動歯車が破損し
てしまう恐れがあるので、従来は、電動モータの出力軸
等にクラッチを設け、電動モータの回転力が不要な時に
はクラッチを切り離して、上記破損等を防止するように
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のようなりラッチを設けると、装置
の構造が複雑になるとともに、コストが嵩んでしまうと
いう不具合があるので、有効な解決策とはいえないが、
単にクラッチを廃止してしまうと、必要以上に大きなモ
ジュールのギヤを採用しなければならないという別の不
具合が生じてしまう。

そこで、本発明は、このような従来の技術が有する解決
すべき課題に着目してなされたものであり、大きな不具
合を生じることなく、クラッチを廃止することができる
電動パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、操舵系に発生
する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、この
操舵トルク検出手段の検出結果に応じた回転力を発生す
る電動モータと、この電動モータの回転力を前記操舵系
に伝達する伝達機構と、を備えた電動パワーステアリン
グ装置ｃこおし）て、前記伝達機構を、前記操舵系に回
転方向番こ一体に設けられた従動歯車と、一端側が前記
電動モータの出力軸に連結され且つ他端側が前記従動歯
車に噛合する中間軸とから構成するとともに、前記中間
軸を、軸方向に弾性的に支持した。

〔作用〕

本発明にあっては、操舵トルク検出手段が検出した操舵
トルクに応して発生した電動モータの回転力は、電動モ
ータの出力軸と、中間軸と、従動歯車とを介して操舵系
に伝達され、操舵補助トルりとして作用する。

そして、例えば操舵系の操舵が停止した後に電動モータ
の慣性力が操舵系に伝達されても、そのような慣性力は
、軸方向に弾性的に支持された中間軸の軸方向変位によ
って吸収される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す正断面図であ
り、これは、公知のラックピニオン式ステアリング装置
に本発明の電動パワーステアリング装置を適用したもの
である。

先ず、構成を説明すると、ハウジング１内には、軸方向
に進退自在なラック軸２と、軸受４ａ及び４ｂに支持さ
れて回動自在なピニオン軸３とが互いに噛合した状態で
配設されていて、ラック軸２の図示しない両端部は、ハ
ウジング１の外側において、タイロッドやナックルアー
ム等で構成される公知の転舵機構を介して転舵輪に接続
されている。従って、ラック軸２が進退すると、転舵機
構が作動して転舵輪に転舵角が生じる。

ピニオン軸３の上端部には、トーションバ−５の下端部
が回動方向に一体に結合され、トーションバー５の上端
部は、トーションバー５を覆うステアリングシャフト６
に回動方向に一体に結合されている。なお、ビニオン軸
３．トーションバー５及びステアリングシャフト６は同
軸に配設されている。

さらに、ステアリングシャフト６の図示しない上端部に
は、自在継手や他のステアリングシャフトを介して、ス
テアリングホイールが回動方向に一体に取り付けられて
いる。

ここで、本実施例では、図示しないステアリングホイー
ル、ステアリングシャフト、自在継手。

ステアリングシャフト６、トーシゴンパー５．ピニオン
軸３．ラック軸２及び図示しない転舵機構によって操舵
系が構成されている。

また、ステアリングシャフト６の下端側には、トーショ
ンバー５の捩しれを伴って生じるステアリングシャフト
６及びビニオン軸３間の相対回動に基づいて、操舵系に
発生している操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段
としてのトルクセンサ７が形威されている。

トルクセンサ７は、進退及び回転自在にステアリングシ
ャフト６に外嵌したスライダ８と、内端はピニオン軸３
の上端側に形威された縦溝３ａに挿入され且つ外端はス
ライダ８に結合されたピン９と、ステアリングシャフト
６の外周面に形威された螺旋溝１０と、この螺旋溝１０
及びスライダ８の凹部８ａ間に収容されたスチール製の
ボール１１と、スライダ８を上方に付勢するスプリング
１２と、スライダ８に取り付けられた磁石１３と、ハウ
ジング１に固定され且つ磁石１３が生成する磁界の磁束
密度を測定する例えばホール素子等からなる磁気センサ
（図示せず）とから構成されている（例えば、実開昭６
０−１７９９４４号公報参照。）。

つまり、操舵系の操舵トルクによってステアリングシャ
フト６及びピニオン軸３間に相対回動が生じると、スラ
イダ８は、ビン９によって、回動方向にはピニオン軸３
と一体であるから、ステアリングシャフト６及びスライ
ダ８間にも相対回動が生じる。

すると、螺旋溝１０及び凹部８ａ間に収容されたボール
１１は、螺旋溝１０に沿って軸方向に移動するから、ス
ライダ８も軸方向に移動し、磁石１３が軸方向に変位す
る。なお、ボール１１の転勤が可能なように、螺旋溝１
０及びボール１１間には若干の隙間が形成されているが
、スプリング１２がスライダ８を一方向に付勢している
ので、その隙間によるがたつきは防止されている。

そして、磁石１３が軸方向に変位すると、磁石１３とハ
ウジングｌに固定された磁気センサとの相対位置が変化
する、つまり、磁気センサの測定値が変化するから、そ
の測定値に基づいて、ステアリングシャフト６及びピニ
オン軸３間の相対回動の方向及び量、即ち、操舵系の操
舵トルクが検出される。

一方、ピニオン軸３の上端部には、従動歯車としての大
かさ歯車１５が、同軸且つ回動方向一体に取り付けられ
ていて、この大かさ歯車１５は、トルクセンサ７の検出
値に応じて、操舵トルクが小さくなるような回転力を発
生する電動モータ１６の出力軸１７に、中間軸１８を介
して接続されている。

即ち、中間軸１８は、軸受１９ａ及び１９ｂを介してハ
ウジング１に回動自在に支持され、軸受１９ａ及び１９
ｂは、皿バネ２０ａ及び２０ｂによって、ハウジング１
に対して軸方向に弾性的に取り付けられている。

皿ハネ２０ａは、中間軸１８を第１図左方に付勢し、皿
バネ２０ｂは、中間軸１８を第１図右方に付勢している
ので、結果として、中間軸１８は、軸方向に弾性的に支
持されている。

そして、中間軸１８の一端側は、円筒部材２１を介して
出力軸１７に連結されている。ただし、出力軸１７．中
間軸１８の一端側及び円筒部材２１にはスプラインが切
削されていて、出力軸１７及び中間軸１８のそれぞれは
、円筒部材２１にスプライン結合されている。従って、
出力軸１７と中間軸１８とは、円筒部材２１を介して回
転方向には一体であるが、軸方向には相対変位が可能で
ある。

さらに、中間軸１８の他端側には、小かさ歯車２２が形
成されていて、この小かさ歯車２２が、大かさ歯車１５
に噛合している。

ここで、本実施例では、大かさ歯車１５．中間軸１８２
円筒部材２１及び小かさ歯車２２によって伝達機構が構
成される。

次に、本実施例の動作を説明する。

今、車両が直進状態にあり、ステアリングシャフト６及
びピニオン軸３間に相対回転が生していないものとする
と、スライダ８には進退力は発生しないから、トルクセ
ンサ７の検出値に応じた回転力を発生させる電動モータ
１６には、回転力は生じない。

従って、ピニオン軸３には操舵補助トルクは発生しない
から、操舵系は直進状態を維持する。

そして、ステアリングホイールを操舵してステアリング
シャフト６に回転力が生じると、その回転力は、トーシ
ョンバー５を介してピニオン軸３に伝達する。

この時、ピニオン軸３には、転舵輪及び路面間の摩擦力
等に応じた操舵抵抗が生しるため、ステアリングシャフ
ト６及びピニオン軸３間には、トーションバー５が捩じ
れることによってピニオン軸３が遅れる相対回動が生じ
る。

すると、その相対回動の方向及び量に従ってスライダ８
が軸方向に変位するから、トルクセンサ７の検出値に変
化が生じ、電動モータ１６に、操舵系に発生している操
舵トルクが減少する方向の回転力が発生する。

そして、電動モータ１６の回転力は、出力軸１７、円筒
部材２１．中間軸１８．小かさ歯車２２及び大かさ歯車
１５を介してピニオン軸３に伝達するから、ピニオン軸
３に操舵補助トルクが付与されたことになり、操舵トル
クが減少し、操縦者の負担が軽減される。

さらに、本実施例にあっては、例えば、ラック軸２がス
トッパ（図示せず）に当接する等して操舵系の操舵が停
止した状態でさらに電動モータ１６の慣性力が伝達機構
に伝わっても、その慣性力は、皿バネ２０ａ及び２０ｂ
の弾性変形による中間軸１８の軸方向変位によって吸収
されるので、大かさ歯車１５や小かさ歯車２２が破損し
てしまうようなことがない。

電動モータ１６の慣性力がなくなれば、皿バネ２０ａ及
び２０ｂの付勢力によって、中間軸１８は元の位置に戻
ることができる。

従って、装置の複雑化やコストの上昇を招くクラッチを
伝達機構に設ける必要がないし、必要以上に大きなモジ
ュールの大かさ歯車１５や小かさ歯車２２を採用しなく
てもよい。

なお、本実施例では、中間軸１８及びピニオン軸３間の
動力伝達を、かさ歯車１５及び２２を介して行っている
が、これに限定されるものではなく、例えば第２図に示
すように、かさ歯車１５及び２２に代えて、平歯車（或
いは、はすば歯車）２５及び２６を用いても、上記実施
例と同等の作用効果が得られる。

また、上記実施例では、軸受１９ａ及び１９ｂを皿バネ
２０ａ及び２０ｂで軸方向に支持することにより、中間
軸１８の軸方向への弾性変位を可能にしているが、皿バ
ネ２０ａ及び２０ｂに代えて、ゴム等の弾性体で軸受１
９ａ及び１９ｂを支持してもよい。

さらに、上記実施例では、ステアリングシャフト６及び
ピニオン軸３間の相対回動を、スライダ８の軸方向変位
に変換し、その軸方向変位を磁石１３及び磁気センサで
測定することにより、操舵トルクを検出する構成とした
が、操舵トルクを検出する構成はこれに限定されるもの
ではない。

また、上記実施例では、ラックピニオン式ステアリング
装置に本発明の電動パワーステアリング装置を適用した
場合について説明したが、他の形式のステアリング装置
であっても、本発明は適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電動モータの回
転力を操舵系に伝達する伝達機構に、軸方向に弾性的に
支持された中間軸を設けたため、装置の複雑化やコスト
の上昇を招くクラッチを伝達機構に設ける必要がなくな
るとともに、必要以上に大きなモジュールのギヤを採用
しなくてもよいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す正断面図、第２
図は本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵系に発生する操舵トルクを検出する操舵トル
   ク検出手段と、この操舵トルク検出手段の検出結果に応
   じた回転力を発生する電動モータと、この電動モータの
   回転力を前記操舵系に伝達する伝達機構と、を備えた電
   動パワーステアリング装置において、 前記伝達機構を、前記操舵系に回転方向に一体に設けら
   れた従動歯車と、一端側が前記電動モータの出力軸に連
   結され且つ他端側が前記従動歯車に噛合する中間軸とか
   ら構成するとともに、前記中間軸を、軸方向に弾性的に
   支持したことを特徴とする電動パワーステアリング装置
   。