JPH04208673A - ステアリングギヤ比可変操舵装置 - 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、ステアリングギヤ比可変操舵装置に関するも
のである。

従来の技術 ステアリングホイールの回転操作によりステアリングギ
ヤボックスのギヤ装置に至る操舵系統に遊星歯車装置を
介在させると共に、上記遊星歯車装置のうちの１つの歯
車をコントローラからの信号によって回転する電動モー
タにて回転させることにより、入力軸の回転角に対する
出力軸の回転角の比即ちステアリングギヤ比を可変的に
制御するようにした自動車の遊星歯車式ステアリングギ
ヤ比可変操舵装置は、従来より開発され特開昭６３−１
７１８０号公報にて公開されている。

発明が解決しようとする課題 上記のようなステアリングギヤ比可変操舵装置は、ステ
アリング系に負荷された操舵トルクは伝達率可変ギヤ部
を構成する遊星歯車装置を介して伝達されるので、該伝
達率可変ギヤ部に要求される伝達トルクはステアリング
系に発生する伝達トルク例えばタイヤの縁石衝撃時に発
生する伝達トルク（１０Ｋｇｆｍ程度）以上を基本とし
て強度を設定する必要があり、大型化せざるを得ないと
いう課題を有している。

課題を解決するための手段 本発明は、ステアリングハンドル側の入力シャフトと該
入力シャフトの外周に第１の所定回転角度範囲回転可能
なるよう嵌装された入力シャフト側スリーブとを捩り棒
で連結し、該入力シャフト側スリーブ先端部を出力シャ
フト側スリーブに第２の所定回転角度範囲相対的に回転
したとき拘止されるよう嵌装し、上記入力シャフト側ス
リーブを２個の差動大歯車と差動小歯車の回転軸を支持
する差動歯車箱とからなる差動歯車機構のいずれか一方
の入出力軸にギヤ結合し、上記出力シャフト側スリーブ
を上記差動歯車機構の他方の入出力軸にギヤ結合し、ギ
ヤ比可変制御用の電動モータを上記差動歯車機構の残り
の入出力軸に、該入出力軸側から電動モータ側に加わる
トルクが所定値未満のときは拘止され該所定値以上のと
きは電動モータを逆転させる歯車機構を介してギヤ結合
したことを特徴とするものである。

作　　　用 上記により縁石等への衝突に基づく過大なトルク負荷が
ギヤ比可変操舵装置を構成する差動歯車機構に加わるこ
とを防止できるので、該差動歯車機構を小型化できる。

実施例 以下本発明の実施例を附図を参照して説明する。

第１図において、１は図示しないステアリングハンドル
に結合されたステアリングシャフト等の入力シャフト、
２は入力シャフト側スリーブであり、上記入力シャフト
１と入力シャフト側スリーブ２とは第１の所定回転角度
範囲（例えば６°）相対的に互に独立して回転できるよ
うにストッパ用スプライン部３にて互に嵌合連結される
と共に、該入力シャフトｌと入力シャフト側スリーブ２
とは捩り棒４により連結された構造となっており、ステ
アリングハンドルを回転操作したとき第１の所定角度範
囲は入力シャフト１から捩り棒４を介して入力シャフト
側スリーブ２に回転が伝達されるようになっており、且
つ該入力シャフト側スリーブ２の外周には後述の差動歯
車機構７を構成する差動歯車箱８に設けられた歯車８ａ
と噛み合う入力側歯車２ａが設けられている。

５は図示しないラック・ビニオン式ギヤボックスのピニ
オンシャフト等の出力シャフトに結合された出力シャフ
ト側スリーブで、該出力シャフト側スリーブ５と上記入
力シャフト側スリーブ２の先端部とは第２の所定回転角
度範囲（例えば３０°）相対的に互に独立して回転でき
るようストッパ用保合部６にて互に嵌合連結されると共
に、該出力シャフト側スリーブ５の外周には差動歯車機
構７を構成する一方の差動大歯車９の軸に設けられた歯
車９ａと噛み合う出力側歯車５ａと、転舵トルクに応じ
たパワアシストを行う電動式パワステアリング装置の電
動モータの出力軸に設けられた歯車と噛み合うパワアシ
スト用歯車５ｂとが設けられている。

７は差動歯車機構で、該差動歯車機構７は上記人力シャ
フト側スリーブ２の外周に設けられた入力側歯車２ａと
噛み合う歯車８ａを備えた差動歯車箱８と、上記出力シ
ャフト側スリーブ５の外周に設けられた出力側歯車５ａ
と噛み合う歯車９ａを備えた一方の差動大歯車９と、図
示しない制御回路からの信号に基づき車速に応じて操舵
比を可変制御するギヤ比可変操舵装置の電動モータ１１
に対し、該電動モータ１１側に加えられるトルクが上記
捩り棒４の捩りトルクに対し入カシャフ）ｌと入力シャ
フト側スリーブ２とが相対的に互に独立して回転できる
第１の所定回転角度範囲内の捩りトルク（例えばＩ　Ｋ
ｇｆ層）未満のときは拘止され該捩りトルク以上のとき
は上記電動モータ１１を逆転させる特性をもった例えば
ウオームギヤとウオームホイールとの組合せからなる可
逆回転ギヤ機構１２を介してギヤ結合された他方の差動
大歯車１０とから構成されている。

１３は上記人力シャフト１と入力シャフト側スリーブ２
との間に設けられた捩り棒４の捩りトルクを検出する遊
星歯車機構式の捩りトルクセンサで、該捩りトルクセサ
１３は入力側である入カシャフ）１に結合された１段目
の遊星歯車を支持する歯車箱と、出力側である入力シャ
フト側スリーブ２に結合された２段目の遊星歯車を支持
する歯車箱と、回転可能に支持され上記１段目および２
段目の遊星歯車の双方と噛み合う太陽歯車と、回転可能
に支持され上記１段目の遊星歯車と噛み合う１段目のり
ングギャと、固定支持され上記２段目の遊星歯車と噛み
合う２段目のりングギャとから構成されており、１段目
のリングギヤの動き角が捩り棒４の捩りトルクに比例す
るようになっているが、公知の機構なので作動の詳細説
明は省略する。

上記において、差動歯車箱の回転角を０８．−方の差動
大歯車９の回転角を０９、他方の差動大歯車１０の回転
角をθ１ｏとすると、上記の各回転角θ８．θ９．θ】
０間の関係はθ８＝！ムＪヱで表わされる。ここでギヤ
比可変操舵装置の電動モーターｌの停止時には該電動モ
ーターｌとギヤ結合している上記他方の差動大歯車ｌＯ
の回転角θ１ｏはゼロとなり、差動歯車箱８の回転角θ
Ｂと一方の差動大歯車９の回転角θ９との間にはθ８＝
上の関係が成立する。ここで差動歯車箱８の外周に設け
た歯車８ａと該歯車８ａと噛み合う入力シャフト側スリ
ーブ２の歯車２ａとの歯数比および出力シャフト側スリ
ーブ５の外周に設けた歯車５ａと該歯車５ａと噛み合う
一方の差動大歯車９と同軸上に設けた歯車９ａとの歯数
比をそれぞれσとすれば各歯車の回転角比は歯数比の逆
数となるから、出力シャフト側スリーブ５の回転角θ５
と入力シャフト側スリーブ２の回転角θ２との回転角比
θ５／θ２は次式で表わされる。

ｈ：邊　ｈ　ｘ　ｋ　　／ｙ　２えムー／θ２　θユ　
θ１　θｙ　−７ｆＨ 即ち入力軸である入力シャフト側スリーブ２と出力側で
ある出力シャフト側スリーブ５は同一回転数で回転する
ことになる。

又ギヤ比可変操舵装置の電動モータ１１が回転すると、
該電動モータ１１とギヤ結合している他方の差動大歯車
１０の回転角θ１ｏの発生により入力回転角θ８に対す
る出力回転角θ９は２θ８−θ１０＝θ９の関係から上
記電動モータ１１の回転に応じて入力軸である入力シャ
フト側スリーブ２と出力軸である出力シャフト側スリー
ブ５との回転比が可変制御される。

尚ギヤ比可変操舵装置の電動モータ１１と差動歯車機構
７を構成する差動大歯車１ｏとの間に介装された可逆回
転ギヤ機構１２は通常の操舵トルク負荷時には逆転せず
拘止されているので路面反力等による出力シャフト側ス
リーブ５からの入力は入力側である入力シャフト側スリ
ーブ２．捩り棒４．入カシャフトｌを介して図示しない
ステアリングハンドルに的確に伝達される。

又タイヤが縁石等に衝突して通常の操舵トルクをはるか
に越える入力があった場合には上記可逆回転ギヤ機構１
１は逆回転させられ出力シャフト側スリーブ５と入力シ
ャフト側スリーブ２の回転差は大きくなるが、第２図に
示すように該出力シャフト側スリーブ５と入力シャフト
側スリーブ２との間に設けられたス）　−／パ用係合部
６が係合し、該ストッパ用保合部６によりトルク伝達が
行われるので差動歯車機構７に過大なトルクの負荷が加
えられるのを防ぐことができるので、該差動歯車機構７
を小型化することができる。

上記のように縁石等への衝突による外力でギヤ比可変操
舵装置の電動モータ１１が逆回転するとステアリングハ
ンドルのハンドル角とタイヤ側舵角どの位相がくずれて
しまうが、この強制的な位相のずれに対しては縁石等へ
の衝突によるタイヤの拘束状態が解かれると同時に図示
しないコントロールユニットからの指令により一定時間
（例えば１０秒間）かけて所定の位相に戻す制御が行わ
れるが、このときドライバがハンドルをしっかり握って
保持し捩りトルクセンサ１３が示す捩りトルク値が過大
のときは一度位相合わせの制御を停止し一定時間経過後
（例えば１秒後）に再度位相を合わせるよう制御を開始
し、位相が合うまでこれらの制御をくりかえすようにな
っている。

尚出力シャフト側スリーブ５に設けられているパワアシ
スト用歯車５ｂと電動式パワステアリング装置の電動モ
ータＭの出力軸に設けられた歯車Ｇとの間に設けられた
ギヤ機構は路面からの入力を伝えるため極力逆転が容易
な構造が採用されていることはいうまでもない。

上記実施例では差動歯車箱８と一方の差動大歯車９とを
入出力軸とし他方の差動大歯車１０を可逆回転ギヤ機構
１２を介して電動モータ１１で駆動する例を示したが、
２個の差動大歯車９．ｌＯを入出力軸とし、差動歯車箱
８を可逆回転ギヤ機構１２を介して電動モータ１１で駆
動するなど任意の組合せを用いることができることは言
うまでもなく、さらに又パワステアリング機構のアクチ
ュエータとして電動モータ６を用いる代りに油圧シリン
ダ等任意のものを用いることができるのは勿論である。

発明の効果 上記のように本発明によれば、ステアリングハンドル側
の入力シャフトと該入力シャフトの外周に第１の所定回
転角度範囲回転可能なるよう嵌装された入力シャフト側
スリーブとを捩り棒で連結し、該入力シャフト側スリー
ブ先端部を出力シャフト側スリーブに第２の所定回転角
度範囲相対的に回転したとき拘止されるよう嵌装し、上
記入力シャフト側スリーブを２個の差動大歯車と差動小
歯車の回転軸を支持する差動歯車箱とからなる差動歯車
機構のいずれか一方の入出力軸にギヤ結合し、上記出力
シャフト側スリーブを上記差動歯車機構の他方の入出力
軸にギヤ結合し、ギヤ比可変制御用の電動モータを上記
差動歯車機構の残りの入出力軸に、該入出力軸側から電
動モータ側に加わるトルクが所定値未満のときは拘止さ
れ該所定値以上のときは電動モータを逆転させる歯車機
構を介してギヤ結合したことにより、縁石等への衝突に
基づく過大なトルク負荷がギヤ比可変操舵装置を構成す
る差動歯車機構に加わることを防止できるので、該差動
歯車機構を小型化できるもので、構成の簡単なることと
相俟って実用上多大なる効果をもたらし得るものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図である。 １・・・入力シャフト、２・・・入力シャフト側スリー
ブ、３・・・ストッパ用スプライン部、４・・・捩り棒
、５・・・出力シャフト側スリーブ、６・・・ストッパ
用係合部、７・・・差動歯車機構、８・・・差動歯車箱
、９，１０・・・差動大歯車、１１・・・電動モータ、
１２・・・可逆回転ギヤ機構、１３・・・捩りトルクセ
ンサ。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングハンドル側の入力シャフトと 該入力シャフトの外周に第１の所定回転角度範囲回転可
   能なるよう嵌装された入力シャフト側スリーブとを捩り
   棒で連結し、該入力シャフト側スリーブ先端部を出力シ
   ャフト側スリーブに第２の所定回転角度範囲相対的に回
   転したとき拘止されるよう嵌装し、上記入力シャフト側
   スリーブを２個の差動大歯車と差動小歯車の回転軸を支
   持する差動歯車箱とからなる差動歯車機構のいずれか一
   方の入出力軸にギヤ結合し、上記出力シャフト側スリー
   ブを上記差動歯車機構の他方の入出力軸にギヤ結合し、
   ギヤ比可変制御用の電動モータを上記差動歯車機構の残
   りの入出力軸に、該入出力軸側から電動モータ側に加わ
   るトルクが所定値未満のときは拘止され該所定値以上の
   ときは電動モータを逆転させる歯車機構を介してギヤ結
   合したことを特徴とするステアリングギヤ比可変操舵装
   置。