JPH04159176A - 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間し、特に電動モータからス
テアリングシャフト側への回転伝達を行なう操舵補助力
伝達用の歯車機構におけるバックラッシュ調整構造の改
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６１−２２６３６２号公報、特開昭６４−４
５７４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
を招く結果となる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、組ケ性等に優れ、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、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
来から提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種の電動式動力舵取装置において従来装
置では、モータからステアリングシャフト系の出力軸部
材への操舵補助力伝達用の歯車機構でのバックラッシュ
調整が、操舵性能等の面から必ず必要とされていた。す
なわち、歯車機構では回転伝達を適切かつ確実に行なう
ためにはバ・ツクラッシュが当然必要とされるか、この
バックラッシュか必要以上に大きいと、歯車間での噛合
い部にがた付きが生じ、これにより歯打ち音、がた付き
音が生じたり、噛合いによるトルク変動も生じ易く、回
転伝達時において応答不良等か生じたりする等の問題を
招いてしまうものであった。

このため、このような歯車機構におけるバックラッシュ
調整として、該歯車機構を構成する被伝達歯車を有する
出力軸部材（たとえばピニオン軸）を、ステアリングボ
ディ内で回転自在に軸支するベアリング部材のうち軸端
部に設けられるものを、ボディ内の一定位置に固定して
設けるようにするとともに、このベアリング部材と前記
軸部材との間に、この軸部材を軸線方向に変位させる介
装部材であるスペーサの厚みを調整することで行なうこ
とが、従来から考えられている。

しかしながら、従来の一般的な装置構造では、ベアリン
グ部材を、ボディ内の軸受用大径孔部分に圧入し、その
段部に当接させた状態で組付ける構成が普通であり、バ
ックラッシュ調整時に一旦圧大して設けた該ベアリング
部材を、引出すことかできないために、出力軸系の軸部
材側を、ボディ内から引き抜いてバックラッシュ調整用
のスペーサを適宜交換して調整することが一般的であり
、その調整作業が非常に面倒かつ煩雑で、組立時の作業
性の面で大きな問題となっている。これは、この軸部材
には、上述した被伝達歯車以外にも種々の機構部品が付
設されており、−旦組立てアッセンブリ化を行なった装
置のほとんどを再度分解することになることから、著し
いものであった。

特に、上述したモータからの伝達用歯車機構での噛合い
部のバックラッシュ調整は、操舵補助力の出力軸系への
伝達を適切かつ確実に行なううえで大きく影響するとこ
ろであり、このような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
舵取装置は、操舵必要時に回転駆動される電動モータ側
の伝達歯車と噛合し操舵補助力伝達用歯車機構を構成す
る被伝達歯車を有する操舵輪側の出力軸部材と、その軸
端部に内輪部が軸線方向への動きを拘束されて設けられ
該出力軸部材をステアリングボディ内で回転自在に軸支
するボールベアリングと、その外輪部を軸線方向への動
きを拘束した状態で保持する筒状部を前記ボディ軸端側
開口内に嵌挿させるとともに外方端フランジ部が締結ボ
ルトによりボディ端部に取付は固定されるエンドカバー
を備えてなり、このエンドカバーのフランジ部とステア
リングボディ内部との間に、ボールベアリングを軸線方
向で位置決めすることで出力軸部材を軸線方向に進退さ
せて歯車機構のバックラッシュ調整を行えるように、周
方向において複数に分割形成したリング状シムを、外周
側から求心方向に差し込んで介在させるように構成した
ものである。

〔作用〕

本発明によれば、モータからステアリングシャフト系へ
の伝達用歯車機構におけるハ・・ｌクラッシュ調整を行
なうにあたって、出力軸部材の軸端部を軸支するボール
ベアリングを保持してステアリングボディ端部に締結ボ
ルトで固定されるエンドカバーの外方端フランジ部と該
ステアリングボディ端部との間に、周方向に分割形成し
た複数片からなるリング状シムとして所要の厚さを有す
るものを、差し込んで介在させることにより、エンドカ
バーのステアリングボディに対しての軸線方向での取付
は位置を調整し、このエンドカバーの筒状部に保持され
ているボールベアリングを軸線方向で位置決めし、この
ボールベアリングを介して出力軸部材を軸線方向に進退
動作させ、これにより操舵補助力伝達用の歯車機構を構
成する被伝達歯車と伝達歯車との間での適切な噛合い状
態を簡単かつ適切に得ることが可能となり、回転伝達を
高い信頼性をもって行えるとともに、噛合い時やキック
ハック時における衝撃、振動による歯打ち音、がた付き
音等の異音の発生をも防止し得るものである。

〔実施例〕

第１図ないし第４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４図面
の簡単な説明すると、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能に連設するトーションバー、こ
れらによってステアリングシャツｌ〜か構成されている
。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．フ内で軸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にトーションバー４
を介して連結された操舵輪側のピニオン軸３−トに、ス
タブ軸２側の側面が画面１０ａとされた被伝達歯車とな
る大ギヤ１０を設けるとともに、この大ギヤ１０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
１２を、前記とニオン軸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
力をピニオン軸３側に伝達可能に構成している。このよ
うな構成によれば、電動モータ１１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、ピ
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か可能となる。

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］、　４は、非接触型のト
ルクセンサとしてピニオン軸３側に設けられるホール素
子１５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、航記ホール素子１５か付設されがつ
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、その検出信号を
、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ＭＩ＆ｔｓ１４
は、たとえば特閏平１−１１５７７］号公報等に示され
るものと略同等の構成を有し、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
速度を検出する舵角センサである。

さらに、本実施例では、操舵輪側のステアリングシャフ
トであるピニオン軸３に操舵補助力を伝達する電動モー
タ１１からの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ１０による歯車
機構１３の途中に介在されモータ軸１１ａ側とビニオン
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
ッチ３０を有し、この電磁クラッチ３０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３５にスプライン等を介して可動可能に設け、かつ
そのギヤ軸１−２をホールベアリング３６を介して回動
可能に軸支するステアリングボティ６ｍの段付き軸受孔
３７に、前記モータ軸１１ａ先端部をブツシュ３８を介
して嵌合させて連結固定した場合を示している。ここで
、上述したボールベアリング３６は、スラストおよびラ
ジアル方向においてギヤ軸１２を軸支する四点接触タイ
プのものか用いられる。また、図中１１．ｃ、ｌｉｄは
モータ軸１１ａをクラッチハウジング３２、モータ本体
部１１ｂ側に軸支するボールヘアリンク、３９はギヤ軸
］２を軸支するホールヘアリング３６を段付き軸受孔３
７内に係止保持させるためのリング状板材で、外周ねじ
部によりステアリングホディ６１！Ｊに固定される。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を軸線方向に移動可能
に支持するフランジ部３５はギヤ軸１２に、それぞれ図
示は省略したが、キー結合、圧入等により一体的に固定
あるいは一体に設けられるものであり、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１］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１〕−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。勿論、この電
磁クラッチ３０を、必要に応じて適宜省略してもよいこ
とは言うまでもない。

さて、本発明によれば、上述した電動式動力舵取装Ｗ１
において、第１図等からも明らかなように、操舵必要時
に回転駆動されるモータ１１側の伝達歯車であるギヤ軸
１２の小ギヤ１２ａと鳴合し操舵補助力伝達用歯車機構
１３を構成する被伝達歯車である大ギヤ１０を有する操
舵輪側の出力軸部材としてのピニオン軸３と、その軸端
部３ｂに内輪部が軸線方向への動きを拘束されて設けら
れることで該ピニオン軸３をステアリンクボディ６内で
回転自在に軸支するボールへアリング８ｃと、その外輪
部を軸線方向への動きを拘束した状態で保持する筒状部
６０ａを前記ボディ６の軸端側開口６１内に嵌挿させる
とともに外方端フランジ部６０ｂか締結ボルト６２によ
りボディ６端部に取付は固定されるエンドカバー６０を
備えてなり、このエンドカバー６０のフランジ部６０ｂ
とステアリングホディ６の端部端面６３との間に、ボー
ルヘアリング８ｃを軸線方向で位置決めすることでピニ
オン軸３を軸線方向に進退させて前記歯車機構１３での
バックラッシュ調整を行えるように、周方向において複
数に分割形成したリング状シム６４〈本実施例では第２
図から明かなように二つ割りされたリング片６５．６５
からなる）を、外周側から求心方向に差し込んで介在さ
せるように構成したところに特徴を有している。

なお、本実施例において第２図中６５ａはエンドカバー
６０をボディ６に取付は固定する締結ボルト６２を逃げ
る溝部である。また、第３図において６６で示すものは
、上述したボディ端面６３とエンドカバー６０のフラン
ジ部６０ｂとの閏の適正間隙を計測して使用すべきリン
グ状シム６４の厚みを設定するためのゲージ部６６ａを
有する計測用治具である。さらに、図中６７はエンドカ
バー６０の筒状部６０ａとボディ開口６１との間をシー
ルするＯリングである。また、６８は前記ピニオン軸３
の軸端側段部３Ｃに内輪部が係止されているボールベア
リング８Ｃの他端側を係止するように軸端部のねじ部３
ｄに螺合されるナツトで、ボールベアリング８Ｃの外輪
部はエンドカバー６０の筒状部６０ａ内方端の大径孔内
に嵌合され他端がかしめ部６０ｃにて固定されることに
より保持されている。さらに、６９はエンドカバー６０
の外方端側にセンサ２０を固定する取付板７０とセンサ
２０との接合部のシール性を確保するためにＯリングで
ある。

そして、このような構成によれば、モータ１１からステ
アリングシャフト系への伝達用歯車機構１３におけるハ
ックラッシュ調整を行なうにあたって、ピニオン軸３の
軸端部を軸支するボールベアリング８Ｃを保持してステ
アリングボディ６端部に締結ボルト６２で固定されるエ
ンドカバー６０の外方端フランジ部６０ｂと該ステアリ
ングボディ６端部（端面６３）との間に、周方向に分割
形成した複数片からなるリング状シム６４（６５，６５
）として所要の厚さを有するものを、差し込んで介在さ
せることにより、エンドカバー６０のステアリングボテ
ィ６に対しての軸線方向での取付は位置を調整し、この
エンドカバー６０の筒状部６０ａに保持されているボー
ルベアリング８ｃを軸線方向で位置決めし、このボール
ヘアリング８Ｃを介してピニオン軸３を軸線方向に進退
動作させ、これにより操舵補助力伝達用の歯車機１１１
１３を構成する大ギヤ１０と小ギヤ１２ａとの間での適
切な噛合い状態を簡単かつ適切に得ることが可能となり
、回転伝達を高い信頼性をもって行えるとともに、噛合
い時やキックバ・ブタ時における衝撃、振動による歯打
ち音、がた付き音等の異音の発生をも防止し得るもので
ある。したがって、該歯車機構１３部分での回転伝達を
高い信頼性をもって行えるとともに、噛合い時やキ・ツ
クハック時における衝撃、振動による歯打ち音、がた付
き音等の異音の発生をも防止し得るという利点がある。

特に、このような構成では、従来のようにボディ６側の
軸受用大径孔内等に保持されてピニオン軸３を軸支する
ボールベアリング８Ｃの内輪と該とニオン軸３のビニオ
ン歯３ａ部分との段差部分に、バックラッシュ調整用の
シム等を面倒な交換作業によって、出し入れして調整し
ていた場合に比べ、必要最小限の部品点数で、しかも全
体を組み立てた状態で外側から簡単に差し込むだけで調
整作業が行えるもので、その利点は明かであろう。

特に、このような調整構造では、リング状のシム６４の
厚さを実験値や計測値等に基づいて設定することで、バ
ックラッシュ調整をきわめて拳純化することか可能で、
量産性を高めることが可能である。

ここで、上述したボールベアリング８Ｃとしては、ピニ
オン軸３を位置決め固定した時に、ピニオン軸３がスラ
スト力の影響で軸線方向に移動したりしないように、四
点接触タイプのものを用いている。そして、このような
構造は、バックラッシュに伴う騒音問題を解決するうえ
でも、有用である。

また、上述した実施例では、エンドカバー６０に付設し
た舵角センサ２０のセンサ軸２０ａを、ピニオン軸３の
軸端部３ｂに対向させて形成し、その軸端面に開口する
係合孔に回転しない状態で圧入して係合させ、ピニオン
軸３の回動変位量を検出し得るように構成している。

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、ＩＩＩ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、
傘歯車等の歯車機構１３であってもよく、種々の変形例
が考えられる。

〔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
よれは、操舵必要時に回転駆動される電動モータ側の伝
達歯車と噛合し操舵補助力伝達用歯車機構を構成する被
伝達歯車を有する操舵輪側の出力軸部材と、その軸端部
に内輪部が軸線方向への動きを拘束されて設けられ該出
力軸部材をステアリングボディ内で回転自在に軸支する
ボールベアリングと、その外輪部を軸線方向への動きを
拘束した状態で保持する筒状部を前記ボディ軸端側開口
内に嵌挿させるとともに外方端フランジ部が締結ボルト
によりボディ端部に取付は固定されるエンドカバーを備
えてなり、このエンドカバーのフランジ部とステアリン
グボディ端部との間に、ボールベアリングを軸線方向で
位置決めすることで出力軸部材を軸線方向に進退させて
歯車機構のバックラッシュ調整を行えるように、周方向
において複数に分割形成したリング状シムを、外周側か
ら求心方向に差し込んで介在させるようにしたので、簡
単かつ安価な構成にもかかわらず、モータからステアリ
ングシャフト系への伝達用南軍機構におけるバックラッ
シュ調整を行なうための調整部を、必要最小限の構成部
品によってきわめて簡単に構成でき、しかもシムの外側
からの交換といったきわめて簡単な調整作業によって容
易に行えるばかりでなく、特に調整部において径方向で
の小型化が図れる等といった種々優れた効果がある。し
たがって、このような本発明によれば、操舵補助力伝達
用の歯車機構を構成する伝達歯車と伝達歯車との間での
適切な噛合い状態を簡単かつ適切に得ることが可能とな
るもので、回転伝達を高い信頼性をもって行えるととも
に、噛合い時やキックバ・γり時における衝撃、振動に
よる歯打ち音、がた付き音等の異音の発生をも防市し得
るものである。

【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図はその特徴とするハ・・ｔ
クラ・・ｌシュ調整用シムの詳細図、第３図はシムを使
用する間隙を測定するための測定用治具を示す概略斜視
図、第４図は装置全体の概略断面図である。 １・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
人力軸）、３・・・・ビニオン軸〈出力軸）、４・・・
−トーションバー、５・・・・ラック、６，７・・・・
ステアリングボディ、８Ｃ・・−・ボールベアリング（
軸受）、１０・・・・大ギヤ（被伝達歯車）、１０ａ・
・・・歯部、１１・・・−電動モータ、ｌｌａ・・・−
モータ軸、】−２・・・・ギヤ軸く歯車軸）、１２ａ・
・・−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、２０ａ・・
・・センサ軸、３０・・・・電磁クラッチ、３６−・・
・ボールベアリング、３７・・・・段付き軸受孔、６０
・・−・エンドカバー、６０ａ・・・・筒状部、６０ｂ
・・−・フランジ部、６０ｃ・−・・かしめ部、６１−
・・・ボディ軸端ｇ！開口、６２・・・−締結ボルト、
６４・・・・リング状シム。 特許出願人　自動車機器株式会社 代理入　山川政樹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動モータ側の伝達歯車と噛合し操舵補助力伝達用歯車
   機構を構成する被伝達歯車を有する操舵輪側の出力軸部
   材と、この出力軸部材の軸端部に内輪部が軸線方向への
   動きを拘束されて設けられ該出力軸部材をステアリング
   ボディ内で回転自在に軸支するボールベアリングと、こ
   のボールベアリングの外輪部を軸線方向への動きを拘束
   した状態で保持する筒状部を前記ステアリングボディの
   軸端側開口内に嵌挿させるとともに外方端フランジ部が
   締結ボルトによりステアリングボディ端部に取付け固定
   されるエンドカバーとを備えてなり、このエンドカバー
   のフランジ部と前記ステアリングボディ端部との間に、
   前記ボールベアリングを軸線方向で位置決めすることに
   よりこのボールベアリングを介して前記出力軸部材を軸
   線方向に進退させて前記歯車機構のバックラッシュ調整
   を行えるように、周方向において複数に分割形成されて
   いるリング状シムを、外周側から求心方向に差し込んで
   介在させたことを特徴とする電動式動力舵取装置。