JPH04163278A - 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、特に電動モータの回転
駆動力をステアリングシャフトに伝達する回転動力伝達
系を構成する歯車機構でのギヤ同士の噛合い時において
バックラッシュによって生じる歯打ち音等の発生を防止
するようにした電動式動力舵取装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

電動モータを操舵補助力発生手段として用いる電動式の
動力舵取装置が、従来からたとえば特開昭６１−２６３
６２号公報等を始めとして種々提案されている。そして
、この種の電動式の装置は、従来−船釣な油圧式のもの
に比べて構成が簡素化され、装置全体の小型、軽量かつ
コンパクト化などが図れ、しかも運転者の舵取り操作や
車輌の各種走行条件等に応じて適切かつ確実な操舵補助
力を操舵輪間に伝達制御でき、また操舵必要時において
のみ駆動するだけでよいため省エネルギ化も図れる等の
利点を奏するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したように電動モータを操舵補助力発生
手段として採用するにあたって、モータのステアリング
系に対する連結構造やモータの動作制御を始めとする応
答性などの動作性能の面で種々の問題があり、各部に対
してまだまだ改良の余地が残されている。

たとえば上述した電動式動力舵取装置を構成するうえで
問題とされることの一つに、電動モータのモータ軸上の
ピニオン（小ギヤ）と噛合するステアリングシャフト側
の被駆動側の大ギヤとの間に生じるバックラッシュがあ
る。すなわち、このような回転動力伝達用の歯車機構に
おいて、その回転伝達を適切かつ確実に行うためには、
ギヤ間にバックラッシュが当然必要となるが、この場合
においてバックラッシュが必要以上に大きいと、これら
ギヤ間での噛合い部にがた付きが生じ、これにより左、
右回転方向に操舵したときに歯打ち音、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
時に応答不良を生じたりするといった問題を招いてしま
うものであった。これは、このようなモータ側のピニオ
ンと被駆動側の大ギヤとの間のバックラッシュは、歯車
機構各部の寸法誤差やその動きを保証するために必要と
なる間隙等によっても大きくなってしまうことから容易
に理解されよう。また、一方において、ステアリングシ
ャフトにおいて入力側の軸に対し舵取ハンドル側のハン
ドル軸がユニバーサルジヨイント等で所定の傾きをもっ
て連結されており、操舵時等において生じる軸の曲がり
や振れ等によって、上述した入力側の軸、さらにはこれ
にトーションバーを介して連結されている出力側の軸が
揺動動作し、上述したバックラッシュが必要以上に大き
くなるという問題もあり、上述したがた付きは避けられ
ないものであった。

そして、このようなバックラッシュが増大し、がた付き
が大きくなると、その分だけモータが正転、逆転駆動さ
れて回転伝達を行う際にあたってモータに空転状態が生
じ、車輌走行時に悪路走行、縁石乗り上げ等を生じた場
合に、操舵輪が接地面側から作用力で転舵され、いわゆ
るキックパックと言われる衝撃回転力が操舵輪側から逆
入力として加わり、ギヤ部同士が衝突することによって
歯打ち音等が生じる等の問題をも招いてしまうものであ
った。

勿論、上述したバックラッシュを零とすれば、がた付き
をなくし、歯打ち音等をなくすことは可能となるが、こ
れには厳密な加工精度が必要となるばかりでなく、これ
らギヤ部同士の噛合いによる回転伝達を行うことはでき
なくなるもので、現実的には不可能であった。

このため、本出願人は、実開平２−１００８７６号公報
などにより、−側面側にギヤ部を有するハイポイドギヤ
等による大ギヤを、ステアリングシャフト上で軸線方向
に摺動可能な状態で軸支し、かつこの大ギヤを、小ギヤ
としてのとニオンとの噛合い方向に付勢するコイルばね
、板ばねあるいは波ワツシヤ等の付勢手段を設け、−上
述したピニオンに対しての大ギヤの噛合い部におけるバ
ックラッシュを、非操舵時においてほとんど零とするよ
うに調整し得るようにした構成を、先に提案している。

しかしなから、このような従来構造では、大ギヤ全体を
シャフト上でピニオン側に付勢しているだけの構成であ
り、この大ギヤとその側面のギヤ部の一部に噛合うよう
にピニオンを配置させてなる軸違い歯車であるハイポイ
ドギヤにあっては、大ギヤがシャフト回りでピニオンと
の噛合い部分と非噛合い部分での軸線方向への作用力の
相違によって片寄りを生じ、大ギヤのシャフトへの軸支
部分に加工精度等によって生じる隙間内でいわゆる倒れ
現象を生じる虞れがあった。そして、このような倒れ現
象が生じると、大ギヤの軸支部分とシャフトとの間でこ
じりゃ引っ掛かり現象を生しることを避けられず、大ギ
ヤのがた付き、これによる歯打ち音の発生、さらにトル
ク変動、あるいは大ギヤとピニオンとのギヤ部の噛み込
み等といった問題を招いてしまうもので、これらの問題
点を解決し得る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、ギヤ部を一側面側に有しステアリングシャ
フト上に軸支されている被駆動側の大ギヤと、この大ギ
ヤのギヤ部の一部に側方から噛合い電動モータからの回
転駆動力を伝達する小ギヤからなる軸違い歯車による回
転動力伝達用の歯車機構を備えてなり、前記大ギヤをス
テアリングシャフｌ〜上に回転方向においてのみ連結し
た状態で軸支させるとともに、この大ギヤにおける前記
小ギヤのギヤ部への噛合い部分に対応する他側面側に、
この大ギヤの一部を軸線方向に押圧して小ギヤに対して
噛合わせる付勢手段を付設したものである。

〔作用〕

本発明によれば、ステアリングシャフト上に回転方向に
おいてのみ連結して軸支される大ギヤの一側面側のギヤ
部において電動モータ側の小ギヤに対しての噛合い部分
のみを、付勢手段により常時適切な噛合い状態が得られ
るように直接軸線方向に押圧して付勢し、これにより両
ギヤのギヤ部間でのバックラッシュを、非操舵時には実
質的に零となるようにし、左、右方向への操舵時におい
てがた付きによる歯打ち音等を防止することが可能で、
しかもこれら左、右いずれの方向への操舵時にあっては
、大ギヤが、付勢手段の弾性支持力にて小ギヤから若干
逃げてこれら両ギヤの噛合い部において、上述した歯打
ち音等が問題とならず、所要の噛合い動作が可能となる
程度のバックラッシュを確保することも可能で、所要の
回転伝達を適切に行える。

〔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１図お
よび第２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
バーで、これらによってステアリングシャツ１へが構成
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、ラック５は、図示せぬピットマンアーム、タイロ
ッド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上に、入力
軸２側の側面が歯面（ギヤ部）１０ａとされた被伝達用
ギヤとなる大ギヤ１０を軸支するとともに、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１１　ａから回転伝達を
受けるギヤ軸１２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
構を構成する伝達用ギヤである小ギヤ（ピニオン）１２
ａを、前記大ギヤ１０の歯面１０ａの一部に側方から噛
み合わせて設け、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、ステアリングシャフト（２，３，４＞等を有す
るギヤボディ６．７、ピニオン軸３にハイポイドギヤ、
傘歯車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、本実
施例のようなハイポイドギヤによれば、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
センサとしてピニオン軸３側に設けられるポール素子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＝１０− 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１
７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からリード線１８ａ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１．９ａ
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１
９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し止めされ
るように構成され、その内部には前記ジヨイント部１９
ａに電気的に接続されるとともに外部に導出されるリー
ド線１９ｂが付設されている。なお、１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］、−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。

さらに、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先端
側での回転変位にて操舵角度、その角速度を検出する操
舵角速度センサである。

また、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（出力軸系）に操舵補助力を伝達す
る電動モータ１，１からの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ１
０による歯車機構１３の途中に介在されモータ軸１１　
ａ側ととニオン軸３側への伝達用の小ギヤ１２ａを有す
るギヤ軸１２（！ＩＩ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
あるクラッチハウジング３２を、モータ１１の本体部Ｌ
ｌｂ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によりクラッチロータ３３に接
するように付勢した状態で軸線方向に摺動動作可能に設
けている。ここで、図中３７はアーマチュア３４と７リ
ング状部材３５とのスプライン結合部、３８はこれら両
部材を回転しない状態で軸線方向には移動可能に連結す
るガイドピンである。また、前記ギヤ軸１２をボールベ
アリング３９．４０を介して回動可能に軸支するステア
リングボディ６側の段付き軸受孔４１に、モータ本体部
１１ｂ側のクラッチハウジング３２の筒状部３２ａが嵌
合され、インロー結合により連結固定されている。

なお、図中］、　１　ｃはモータ軸１１ａをクラッチハ
ウジング３２側に軸支するボールベアリング。

４２はギヤ軸１−２を軸支するボールベアリング３つを
段付き軸受孔４１内に係止保持させるためのリング状板
材で、ねし４２ａ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、４３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
の止めねじで、また４４は面記段付き軸受孔４１の大径
部による段部とこれに嵌合して保持されるボールベアリ
ング３つ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ジム、１２
ｂ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１２ａと大ギヤ１０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。ここで、上述し
た構成において、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。

さて、本発明によれば、上述した構成による電動式動力
舵取装置１において、ギヤ部１０ａを一側面側に有しス
テアリングシャフト（ピニオン軸３）上に軸線方向に移
動可能で回転方向においてのみ連結して軸支される被駆
動側の大ギヤ１０と、この大ギヤ１０のギヤ部１０ａの
一部に側方から噛合い電動モータ１１−からの回転駆動
力を伝達する小ギヤ１２からなるハイポイドギヤ等の軸
違い歯車による回転動力伝達用の歯車機構１−３を備え
てなり、前記大ギヤ１０における小ギヤ１２のギヤ部１
２ａへの噛合い部分に対応する他側面側に、この大ギヤ
１−０の一部を小ギヤ］２に対して常時噛み合わせるよ
うに局部的に軸線方向に押圧する弾性支持用の付勢手段
６０を付設するようにしたところに特徴を有している。

ここで、本実施例では、上述した大ギヤ１０と小ギヤ１
２との噛合い部分に、直接押圧付勢力を与える付勢手段
６０として、ボディ６の一部に穿設したねし孔６］に螺
合して設けられるプラグホルダ６２内に、ボール６３を
受は部材６４にて保持した状態で軸線方向に移動可能に
支持させ、これをばね６５にて常時大ギヤ１０の小ギヤ
１２への噛合い部分を背面側から押圧して小ギヤ１２と
の噛合い部分にバックラッシュがほとんど零となるよう
に付勢し得る構成を採用している。なお、図中６６はば
ね６５を保持しホルダ６２の外方端側に螺合して設けち
れる調整用部材、６６ａはその調整用角穴、６７はこの
調整用部材６６をホルダ６２に固定するためのダブルナ
ツトである。ここで、上述した角穴６６ａはこれに限定
されず、調整用部材６６の頭部を六角ナツト状に形成し
、これにより調整可能としてもよい。

このような構成によれば、大ギヤ１０の一側面側にギヤ
部１−Ｏａにおいて、電動モータ１１側の小ギヤ１−２
に対しての噛合い部分のみを、付勢手段６０により常時
適切な噛合い状態が得られるように直接押圧して付勢し
、これにより両ギヤ１−０．１２のギヤ部ｌＱａ、１２
ａ間でのバックラッシュを、非操舵時には実質的に零と
なるようにし、左、右方向への操舵時においてがた付き
による歯打ち音等を防止することが可能で、しがちこれ
ら左、右いずれの方向への操舵時にあっては、大ギヤ１
０が、付勢手段６０の弾性支持力にて小ギヤ１２から若
干逃げてこれら両ギヤ１０゜１２の噛合い部において、
上述した歯打ち音等が問題とならず、所要の噛合い動作
が可能となる程度のバックラッシュを確保することも可
能で、従来のような倒れ現象等を招くことなく、所要の
回転伝達を適切に行えるものである。特に、本発明によ
れば、上述した大ギヤ１０を、ピニオン軸３上に回転方
向においてのみ連結して軸支し、キー結合などで軸線方
向に移動可能であって、しがちこの大ギヤｌＯの軸支部
分とピニオン軸３との間に該大ギヤ１０がいわゆるすり
こぎ運動するような隙間をもたせて設けることにより、
上述した作用効果を得ることが可能となるものである。

ここで、上述した付勢手段６ｏによる付勢力としては、
大ギヤ１０の噛合い部分のみを小ギヤ１２に対し直接軸
線方向に押圧して付勢することで、両ギヤ部］、Ｏａ、
１２ａ間でのバックラッシュを実質的に零とするが、あ
るいは歯打ち音が微少で外部に聞こえない範囲で接して
いる程度の大きさであって、操舵時等では大ギヤ１ｏを
逃がして所要の噛合い状態を得られるような弾性支持力
を有するように設定するとよい。また、大ギヤ１０のピ
ニオン軸３への軸支部は、回転方向にのみ連結されてお
ればよく、該ギヤ１０の軸線方向および径方向への多少
の動きを許容し得る程度のものでよい。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定さ〜１７− 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
軸違い歯車からなる歯車機構１３であってもよいもので
、種々の変形例が考えられる。

また、上述した実施例では、大ギヤ１０をステアリング
シャフトとしてのピニオン軸３上に軸線方向に摺動可能
に軸支する手段として、キー結合を用いた場合を示して
いるが、大ギヤ１０を回転方向において連結しかつ軸線
方向に移動可能な状態で支持し得る構成であればよく、
スプライン結合等を始め、従来から周知の構成を採用し
得るものである。

〔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、ギヤ部を一側面側に有しステアリングシャツ１
〜上に回転方向においてのみ連結して軸支される被駆動
側の大ギヤと、この大ギヤのギヤ部の一部に側方から噛
合い電動モータからの回転駆動力を伝達する小ギヤから
なる軸違い歯車による回転動力伝達用の歯車機構を有し
、前記大ギヤにおける小ギヤのギヤ部への噛合い部分に
対応する他側面側に、この大ギヤの一部を軸線方向に押
圧し小ギヤに対して噛合わせる付勢手段を付設するよう
にしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、大ギ
ヤの−Ｒ面側にギヤ部において、電動モータ側の小ギヤ
に対しての噛合い部分のみを、付勢手段により常時適切
な噛合い状態が得られるように直接押圧して付勢し、こ
れにより両ギヤのギヤ部間でのバックラッシュを、非操
舵時には実質的に零となるようにし、左、右方向への操
舵時の咽合いやキックパック時において従来生じていた
がた付きによる歯打ち音等を防止することが可能で、し
かもこれら左、右いずれの方向への操舵時にあっては、
大ギヤが、付勢手段の弾性支持力にて小ギヤから若干逃
げてこれら両ギヤの噛合い部において、上述した歯打ち
音等が問題とならず、所要の噛合い動作が可能となる程
度のバックラッシュを確保することも可能で、従来のよ
うな倒れ現象を招く虞れもなく、所要の回転伝達を、応
答不良等を招くことなく、適切かつ確実に行えるという
種々優れた効果がある。

【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
示す要部を拡大した概略側断面図、第２図は装置全体の
概略構成を説明するための概略断面図である。 １・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
入力軸）、３・・・・ピニオン軸（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化１ｏ・・・・大ギヤく被伝達側
歯車）、１０ａ・・・・ギヤ部、１１・・・・電動モー
タ、ｌｌａ・・・・モータ軸、１２・・・・ギヤ軸、１
２ａ・・・・小ギヤ（伝達歯車としてのピニオン）、１
３・・・・操舵補助力伝達用の歯車機構、６ｏ・・・・
弾性支持用の付勢手段、６３・・・・ボール、６４・・
・・受は部材、６５・・・・ばね、６６・・・・調整用
部材。 特許出願人　自動車機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ギヤ部を一側面に有しステアリングシャフト上に軸支さ
   れている被駆動側の大ギヤと、この大ギヤのギヤ部の一
   部に側方から噛合い電動モータからの回転駆動力を伝達
   する小ギヤからなる軸違い歯車による回転動力伝達用歯
   車機構を備えてなり、前記大ギヤをステアリングシャフ
   ト上に回転方向においてのみ連結した状態で軸支させる
   とともに、この大ギヤにおける前記小ギヤのギヤ部への
   噛合い部分に対応する他側面側に、この大ギヤの一部を
   軸線方向に押圧して小ギヤに対して噛合わせる付勢手段
   を付設したことを特徴とする電動式動力舵取装置。