JPH0415164A - 電動式動力舵取装置 - 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】 〔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に関し、特に電動モータからス
テアリングジャブ１へ側への同転伝達を行なう操舵補助
力伝達用の歯車機構に介在される電磁クラッチ機構部で
のモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材との連結構造
の改良に閏する。

〔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
か、特開昭６１−２２６３６２号公報、特開昭６４−４
５７４号公報等を始めとして控々提案されている。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
を招く結果となる種々の油圧系部品が不要であり、重数
バッテリ、コンｌ−Ｄ　−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、この種の電動式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して連結する部分に
５パワ一アシスト不要時の切Ｍｌ〜、電気制御系の故障
、誤作動等に対しての７エールセーフ、さらに悪路走行
、縁石乗り上げ、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
来既に提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の電動式動力舵取装置によ
れば、電動モータからの回転を操舵補助力として主軸で
あるステアリングシャフトに対して伝達する電磁クラッ
チを介在させてなる減速歯車Ｒ横を構成する機構部にお
いて５構成部品点数や組立性、コスト等の面で問題をも
ち、さらに該機構部における大型化、特に軸線方向での
大型化を招き易いという問題を避けられないものであっ
た。すなわち、上述した構成では、歯車機構に電磁クラ
ッチを介在させているために、電気系の故障や操舵輪側
からの衝撃等を吸収し、操舵安定性を得るうえで、その
利点は大きいが、その一方において、モータ軸側と出力
軸側とを、二軸構成とし、これらを電磁クラ・γチを介
在させて選択的に連結し得るように連結することが必要
となっている。そして、この上うな二軸間に電磁クラッ
チを介在させるにあたって最も単純には、連結すべき軸
同士を互いに突き合わせて配設し、その間に電磁クラッ
トを設けることが考えられるが、このようなｒＡ造では
、軸線方向長さが長くなり、装置全体が大型化すること
を避けられず、車体への装着性の面で問題となるばかり
でなく、このような電磁クラッチにより連結される二輪
には、これらをそれぞれ別々に固定部側に軸支する二個
づつの軸支用ベアリングを設けることが必要で、しかも
これらベアリングの配設間隔を確保しなければならない
もので、構成部品点数を始めとしてコンパクト化やコス
ト面で間圧を生じてしまうものであった。

特に、ト述したベアリングはある程度のがた付きをもち
、これによって二点支持で軸部材を軸支するには、その
間に所定以上の間隔が必要で、大型化を避けられないも
ので、これは軸の一方がハイポイドギヤ等のような片持
ち軸であるときに顕著で、これらの点を考慮しなければ
ならない。

そして、一方において、この種の電動式動力舵取装置に
おいて望まれることは、全体の構成が簡哨で製造、組立
作業等を簡単に行なえるとともに、装置全体の小型、軽
￥かつコンパクト化や低コスト化が可能で、しかも動作
上での性能面や実車搭載性の面で優れてなる構成とする
ことで、このような要請に応えることができる何らかの
対策を講じることが必要とされている。

〔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保る電動式動力
舵取装置は、操舵輪側のステアリングシャフトである出
力軸系に電動モータからの操舵補助力を伝達する（ｋ　
ｉＷ−機構の途中でモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸
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、モータ軸側の軸部材と出力軸側
の軸部材とを同一・軸線−トに配置させるとともに、一
方の軸部材の軸端部を、他方の軸部材の軸端部に設けた
軸孔内に臨ませ、ブツシュにより回転自在に軸支させる
ようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、電磁クラッチにより選択的に連結され
るモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材とを！７：い
に重複させて配置することにより、両軸部材を軸支する
ボールベアリング等の軸受手段を兼用し、その使用数を
削減するとともに、その結合部分での軸線方向長さを必
要岐小限とじ全体の小型、軽星かつ低コスト化をす能と
し得るものである。

「実施例〕 第１図および第２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、これらの図において、まず、全体を
符号１で示す電動式動力舵取装置の概略構成を第２図に
より簡煩に説明すると、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を有する出力軸部材とし
てのビニオン軸、４はこれら両輪２．３を所定角度範囲
内で相対的に回転変位可能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グ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
、ビニオン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ボールベアリング、ニードル−
ベアリング、ブツシュ等による軸受である。

また、ステアリング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にトーションバ−４
を介して連結された操舵輪側のビニオン軸３上に、スタ
ブ軸２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ＩＯを介して
ビニオン軸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、前記ビニオン軸３に略直交して配置させ、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１１からの操舵補助力
をビニオン軸３側に伝達可能に構成している。

このような構成によれは、電動モータ１．１を、ボディ
６．７内でハイポイドギヤ、傘歯車等の減速歯車機構に
より、ビニオン軸３に直接的にしかも効率よく連結する
ことができ、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、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とビニオン軸３とのトーチ３ンバ
−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
センサとしてビニオン軸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側に設けられるマグ
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）を有し信号収出部
となるブラシホルダ１８がら図示を省略したリード線に
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
ヨイント部を有するコネクタ部材（図示せず）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、
上述したトルクセンサ等を含む検出機構１４は、たとえ
ば特開平１−１１．５７７１号公報等に示されるものと
格闘等の構成を有Ｌ２、その詳細な説明は省略する。

さちに、図中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ビニオン軸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舵角センサである。

また、操舵輪側のステアリングシャフトであるビニオン
軸３に操舵補助力を伝達する電動モータ１１からの小ギ
ヤ１．．２　ａおよび大ギヤ１０による歯車機構１３の
途中には、前記モータ軸１．１　ａ側とビニオン軸３側
への伝達用の小ギヤ１２　ａ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、遮断する電磁クラッチ
３０が介在して設けられている。すなわち、この電磁ク
ラッチ３０は、そのフィールドコア３１を含むクラッチ
ハウジング３２を、モータ１１の本体部１１．　ｂ　Ｏ
！ｌＩに固定するとともに、モータ軸１１−ａ側にフィ
ールドコア３１で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部３
５にスプライン等を介して軸線方向に摺動可能に設けて
いる。

さて、本発明によれば、上述した構成を有する電動式動
力舵取装置１において、操舵輪側のステアリングシャフ
トである出力軸系（ビニオン軸３）に電動モータ１１か
らの操舵補助力を伝達する歯車機構１３の途中でモータ
軸１１ａと出力軸側の軸部材であるギヤ軸１２との間で
の同転伝達を選択的に連結、遮断する電磁クラッチ３０
の配設部分で、モータ軸１１ａとギヤ軸１２とを同一軸
線１ユに配置させるとともに、モータ軸１１ａの軸端部
４０を、ギヤ軸１２の軸端部４１に設けた軸孔４２内に
臨ませ、該軸端部４０．４１をブツシュ４３により回転
自在に軸支させて連結するようにしたところに特徴を存
している。ここで、ｉ？ｉｆ記ギヤ軸１２は、ボールベ
アリング３６によりステアリングボディ６側の段付き軸
受は孔３７に回転自在に軸支されるとともに、該軸端部
４１は、プツシＪ、４３を介してモータ軸１．１　ａの
軸端部４０に嵌合して一体化され、相対的に回転可能な
状態で連結されるようになっている。また、モータ軸１
．１ａは、その両端側が一対のボールベアリング４４．
４５によって回転自在に軸支されている。なお、上述し
たギヤ軸１２を軸支するボールベアリング３６は、スラ
ストおよびラジアル方向において該ギヤ軸１２を軸支す
る四点接触タイプのものが用いられるに こで、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。ずなわち、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
る電磁クラッチ３０としては、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
、電気系故障時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止等といった機能を発揮さ
せ得るものである。

このような構成によれば、電磁クラッチ３ｏにより選択
的に連結されるモータ軸１１ａとギヤ軸１２とを互いに
重複させて配設し、しかもこれら両軸部材を軸支するボ
ールベアリング等の軸受手段を兼用し、その使用数を削
減するとともに、その結合部分での軸線方向長さを必要
最小限とし全体の小型、軽すかつ低コスト化を用′能と
し得るものである。すなわち、通常の操舵時においては
、ギヤ軸１２は、電磁クラッチ３０を介して千〜り軸１
１２１と一体的に結合されて回転し、その軸線方向での
支持は、前記ボールベアリング３６と、ブ・Ｖシュ４３
を介して連結されるモータ軸１１２１軸支川のベアリン
グ４４にて軸支されるものであり、動作上何ら問題ない
ものである。

さらに、−上述した構成では、軸連結を行うブツシュ４
３部分を電磁クラッチ３０を配設している部分のデッド
スペースを利用して行っており、特別なスペースは不要
で、装置構成−トのコンパクト化を図るうえでも効果は
大きい。

そして、このような構成では、少ないスペースで電磁ク
ラッチ３０をモータ軸１．］ａの出力側軸端部に付設し
ているため、このクラッチを用いないタイプの電動上−
タと略々同程度のスペースとすることができ、これによ
り互換性の而で優れ、クラッチ付きモータのみを適宜用
いることで、他の構成部品は共通に使用できるもので、
多ＦＲ種にＮ応でき、汎用性の而で優れている。

また、１−述した本実ｌ＠例構成によれば、電磁クラッ
チ３０を操舵必要時にのみオンしてモータ１１からの操
舵補助力をステアリングシャツｈ（３）側に伝達するこ
とにより、電気系故障時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止等といった機能
を発揮させ得るもので、その実用上での利点は容易に理
解されよう。ずなわち、フェール時には、ブツシュ／１
３を介してギヤ軸Ｉ２のみが空転する。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定されず、電
動式動力舵取装置１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
定さハず、′Ｐ歯屯を始め、はすば歯１！、遊星歯巾、
傘歯車等による歯車機構１３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、操舵輪側のステアリングシャフトである出力
軸系に電動モータからの操舵補助力を伝達する歯車機構
の途中でモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材との間
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、モータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材と
を同一軸線上に配置させるとともに、一方の軸部材の軸
端部を、他方の軸部材の軸端部に設けた軸孔内に臨ませ
、ブツシュにより回転自在に軸支させるようにしたので
、簡慣な構成にもかかわらず、電磁クラッチにより選択
的に連結されるモータ軸側の軸部材と出力軸側の軸部材
とを、該電磁クラッチ配設部分のデ・ソドスペースを刊
用し、互いに重複させて配設することで、両輪部祠を軸
支するボールベアリング等の軸受手段を兼用し、その使
用個数を削減するとともに、その結合部分での軸線方向
長さを必要最小限とし全体の小型、軽量かつ低コスト化
を可能とし得る等の種々優れた効果を奏する。

さらに、本発明によれば、上述した構成を採用するとす
ることにより、クラッチによる軸部材の連結、切離し動
作を適切かつ確実に行なえ、さらにこのクラッチを設け
ることによる装置性能を発揮させることが可能で、また
モータへのクラッチ付設の有無にかかわらず互換性を得
ることができ、そのｌＩＩ或部品のほとんどを共用化し
得る等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を
示す要部拡大断面図、第２図はその装置全体の概略断面
図である。 １・・・・電動式動力舵取装置５２・・・スタフ軸（入
力軸）、３・・・・ビニオン軸（出力軸）、４・・・・
トーションバー、５・・・・ラック、０，７−・・ステ
アリングボデ＜、１０−大ギヤ（被伝達歯車）、１０ａ
・・・・歯部、１１・・・・電動モータ、１１ａ・・・
・モータ軸くモータ軸側の軸部材）、１２・・・・ギヤ
軸（出力軸側の軸部材）、１．２ａ・・・・小ギヤ（伝
達歯車）、１３・・・・操舵補助力伝達用の歯車機構、
２０・・・・舵角センサ、３０・・・−電磁クラッチ、
３６・・・ボールベアリング、３７・・・・段付き軸受
孔、４０．４１・・・・軸端部、４２・・・・軸受孔、
４３・・・・ブツシュ、４４．４５・・・・ボールベア
リング。 第１図 特許出願人　自動車機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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軸部材と出力軸
   側の軸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、前記両軸部材を同一軸線
   上に配置させるとともに、一方の軸部材の軸端部を、他
   方の軸部材の軸端部に設けた軸孔内に臨ませ、ブッシュ
   により回転自在に軸支させたことを特徴とする電動式動
   力舵取装置。