JPH04331663A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に装備され、舵
輪操作に要する力を電動モータの回転力により補助する
電動式の動力舵取装置（パワーステアリング）に関する
。

【０００２】

【従来技術】舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果に
基づいて操舵補助用のモータを駆動し、自動車の操舵に
要する力を該モータの回転力により補助することにより
、運転者に快適な操舵感覚を提供する電動式の動力舵取
装置が開発されている。

【０００３】この動力舵取装置は、自動車の舵取機構の
形式により若干の相違はあるが、例えば、舵輪軸（ステ
アリングコラム）にユニバーサルジョイントを介して連
結されたピニオンと、これに噛合されたラック軸とから
なり、舵輪の回動操作に伴うピニオンの回動をラック軸
の軸長方向への移動に変換して舵取りを行わせるラック
・ピニオン式の舵取機構を備えた自動車においては、前
記ピニオンの軸を舵輪軸に連なる入力軸と、ラック軸に
連なる出力軸とに分割すると共に、これらをトーション
バーを介して同軸上に連結し、該トーションバーに生じ
る捩れに伴って前記入力軸と出力軸との間に生じる相対
変位として前記操舵トルクを検出する、例えばポテンシ
オメータを用いてなるトルクセンサを構成すると共に、
前記ピニオン又は該ピニオンと異なる軸長方向位置にお
いて前記ラック軸に噛合する他のピニオンに、適宜の減
速装置を介してその回転力を伝達するように前記操舵補
助用のモータを配設した構成となっている。

【０００４】このように従来の動力舵取装置においては
、トルクセンサ及び操舵補助用のモータが、いずれも車
体前部のエンジンルームの下部に位置する舵取機構の周
辺に配設されており、余剰空間の少ないエンジンルーム
内において前記モータの配置に制約を受けると共に、ト
ルクセンサ又はモータに不都合が生じた場合、これらの
修理又は調整を狭い空間内において行わざるを得ず、困
難なメンテナンス作業を強いられるという難点があった
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで舵輪軸をモータ
によって回転させる構成とし、またトルクセンサも舵輪
軸側に設けることとして上記難点の解消を図れるように
したものが提案されている（例えば特開昭６０−６７２
６４　号，　特開昭６１−３７５８１　号，実開昭６１
−４８８７０号）　が、装置全体が大きく、車室側に収
容できるように実用化されるには至っていない。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵補助用モータの配置に制約を受けることが
なく、また、該モータ及びトルクセンサのメンテナンス
作業が容易に行え、更に小型軽量化が可能であり、車室
側に収容でき、しかも信頼性が高い動力舵取装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動力舵取装
置は、舵輪に連設され車室内部に配設された舵輪軸を車
室外部に配設された舵取機構に連結部材を介して連結し
てあり、前記舵輪に加えられる操舵トルクの検出結果に
基づいて操舵補助用のモータを駆動する動力舵取装置に
おいて、前記舵輪軸の中途に配設され、前記操舵トルク
を検出するトルクセンサと、前記舵輪軸の前記トルクセ
ンサの配設位置よりも舵取機構側の部分に嵌着されたウ
ォームホイール、該ウォームホイールと直交して噛合さ
れたウォーム軸及び該ウォーム軸と前記モータの回転軸
との間に介装された電磁クラッチを有する伝動装置と、
該伝動装置及び前記トルクセンサを収納すると共に、前
記モータをその外側に装着してある前記舵輪軸のハウジ
ングとを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、電磁クラッチは負荷トルク
が小さいウォーム軸側に在るので小容量のものを用い得
る。またモータの回転軸を結合すべき電磁クラッチがハ
ウジング内に在り、該ハウジングの外側にモータを装着
しているので電磁クラッチとモータとの結合が短寸法で
行える。従って重量のモータのオーバハングを小さくで
き、ハウジング及びモータまわりを小型化できると共に
、モータと電磁クラッチとの結合の精度が向上できる。 これらにより、操舵トルクを検出するトルクセンサ，操
舵補助用のモータ及び該モータの回転力の伝動装置が、
いずれも車室内に位置する舵輪軸の周辺に配設される。 そして伝動機構のウォームホイールは強固に固定され、
長期に亘ってガタツキのない高信頼性の動力舵取装置が
得られる。

【０００９】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る動力舵取装置における
舵輪に連なる軸系の側断面図である。

【００１０】図示の軸系は、これに軸長方向の過大な力
が作用した場合にこの力を吸収し、衝突事故の際に運転
者を保護する、所謂安全ハンドル構造を有するものであ
り、図において１は、その上端部（図１の右側端部）に
図示しない舵輪をこれと同軸をなした状態に固定してな
る上部軸１０と、この下端部に薄肉円筒形をなす連結部
材１１を介して同軸上に連結されてなる下部軸１２とか
らなり、舵輪の回動に伴ってその軸心廻りに回動する舵
輪軸（ステアリングコラム）である。上部軸１０の下部
には、軸長方向に適長離隔させて２本の環状溝　１０ａ
，１０ａが形成してあり、また連結部材１１の上部には
、前記環状溝　１０ａ，１０ａ間の離隔距離と略等しい
距離だけ軸長方向に離隔した位置に、これを半径方向に
貫通する各複数個の円孔　１１ａ，１１ａが周方向に略
等配をなして形成してある。そして、上部軸１０と連結
部材１１とは、環状溝　１０ａ，１０ａが円孔　１１ａ
，１１ａの形成位置の内側に位置するまで上部軸１０を
連結部材１１に内嵌せしめた後、各円孔　１１ａ，１１
ａ…から環状溝　１０ａ，１０ａに樹脂を注入し、該樹
脂を固化せしめて連結されている。該樹脂は、通常の舵
輪操作に伴い上部軸１０に作用する力に対しては十分な
強度を有し、上部軸１０と連結部材１１とを強固に連結
するが、上部軸１０の軸長方向に過大な力が作用した場
合には剪断破壊するから、上部軸１０は連結部材１１の
内部をその軸長方向に移動できる。

【００１１】また上部軸１０をその内部に支承する円筒
状をなす上部軸ハウジング２０は、連結部材１１を囲繞
する円筒状の連結部材ハウジング２１の外側に、薄肉円
筒状の球保持部材２２の軸長方向の２個所に保持させた
各複数個の小球　２２ａ，２２ａを介して係合させてあ
り、前述した如く上部軸１０と連結部材１１とを連結す
る樹脂が破断して上部軸１０が移動する際に、前記小球
　２２ａ，２２ａ…の夫々が、上部軸ハウジング２０の
内周面上又は連結部材ハウジング２１の外周面上を摺動
し、その摺動抵抗により上部軸１０に作用する衝撃力が
吸収されるようになっている。

【００１２】さて前記下部軸１２は、夫々が中空の断面
形状をなす上，下２本の入力軸　１２ａ及び出力軸　１
２ｂからなり、入力軸　１２ａは筒状をなし前記連結部
材ハウジング２１の下側に連設された下部軸ハウジング
２３の内部に玉軸受２４にて支承され、また出力軸１２
ｂは下部軸ハウジング２３の内部に嵌合された玉軸受２
５及び２６にて支承されている。入力軸　１２ａ及び出
力軸　１２ｂの夫々の中空部には、両者の長さの和に略
相当する長さを有し、その中央部分を細径の一様な円形
断面に加工してなるトーションバー３が内挿してある。 該トーションバー３は、そのやや大径に加工された両端
部を、入力軸　１２ａの上端部及び出力軸　１２ｂの下
端部に半径方向にこれらを貫通するノックピン　３ａ，
３ｂにより夫々係止され、入力軸　１２ａと出力軸　１
２ｂとを同軸上に連結している。入力軸１２ａ　の上端
部には、前記連結部材１１の下端部が外嵌され、前記ノ
ックピン３ａによりトーションバー３と共に係止されて
おり、入力軸　１２ａは連結部材１１を介して前記上部
軸１０の回動、換言すれば舵輪の回動に伴って回動する
ようになしてある。また前記出力軸１２ｂの下端部は、
車体前部のエンジンルーム内に配設された図示しない舵
取機構に、ユニバーサルジョイント１３を介して連結し
てあり、該出力軸　１２ｂの回動方向及び回動量に応じ
た舵取りがなされるようになっている。

【００１３】以上の如く入力軸　１２ａと出力軸　１２
ｂとはトーションバー３を介して連結されているから、
舵輪に操舵トルクが加えられた場合、舵輪と共に回動す
る入力軸　１２ａと、舵取機構中において拘束された状
態にあるピニオン軸に連結された出力軸　１２ｂとの間
には、該操舵トルクによりトーションバー３に生じる捩
れに応じた相対変位が生じる。入力軸　１２ａと出力軸
　１２ｂとの間に装着されたトルクセンサ４は、操舵ト
ルクを前記相対変位として検出するポテンシオメータを
用いてなるものであり、入力軸　１２ａに遊嵌されたス
リーブ４０に外嵌され、該スリーブ４０と共にピン４１
ａによりその回動を入力軸　１２ａに拘束された抵抗体
保持部材４１と、その上半部を前記スリーブ４０に外嵌
されていると共に、その下半部を出力軸　１２ｂの上端
部に遊嵌され、ピン　４２ａによりその回動を出力軸　
１２ｂに拘束された検出子保持部材４２とからなる。抵
抗体保持部材４１の下端面と検出子保持部材４２の上端
面とは、夫々下部軸１２の軸心に直交し、軸長方向に適
長離隔した状態で互いに対向されており、前者にはその
軸心を中心とする適宜の円環状にポテンシオメータの抵
抗体４３が形成してあり、後者には抵抗体４３に摺接す
る検出子４４が装着されている。抵抗体４３への所定の
電位の印加及び検出子４４の摺接位置に応じた値となる
ポテンシオメータの出力電位の取出しは、抵抗体保持部
材４１の外周面に設けた複数本のスリップリング　４５
，４５…に各別に摺接するスリップリングワイヤ　４６
，４６…及び下部軸ハウジング２３に固着した端子箱４
７を介して行われる。図２はトルクセンサ４の部分の拡
大断面図であり、各スリップリングワイヤ　４６，４６
…と、これらに各別に接続したリード線　４８，４８…
との間には、本図に示す如く、一側をボディーアースに
接続してなる貫通コンデンサー　４９，４９…が介装さ
れており、ポテンシオメータへの印加電位、又はポテン
シオメータの出力電位に外部からの電波障害に起因する
外乱電位が付加されることを防止している。なお一層の
防止効果を得ようとする場合には、リード線　４８，４
８…にシールド線を用いればよい。更に、前述の如く介
装した貫通コンデンサー　４９，４９…は、スリップリ
ングワイヤ　４６，４６…が貫通する部分から、下部軸
ハウジング２３の内部に水，　ほこり等が浸入すること
をも防止しており、これらに起因するトルクセンサ４の
誤作動の虞がない。

【００１４】トルクセンサ４の出力信号は、制御部７の
入力側に与えられており、制御部７はこの信号により舵
輪に加えられた操舵トルクの方向及びその大きさを認識
し、該制御部７の出力側に図示しない駆動回路を介して
接続された操舵補助用のモータ５（図３参照）を、舵輪
の操作方向に対応する方向に回転させる。

【００１５】さて前記出力軸　１２ｂの軸長方向の中間
部には、該出力軸１２ｂに操舵補助用のモータ５の回転
力を伝達するウォームホイール５０が、これと同軸をな
した状態に嵌合されている。該ウォームホイール５０は
、出力軸　１２ｂの上部を支承する前記玉軸受２５の内
輪と、出力軸１２ｂの下部外周面に圧入固定され出力軸
　１２ｂの下部を支承する前記玉軸受２６の内輪とによ
りその両側面を挾持されて軸長方向に位置決めされてお
り、半月キー　５０ａにより周方向に位置決めされてい
る。ウォームホイール５０の外周面には、これと軸心を
直交させて、操舵補助用のモータ５に連動連結されたウ
ォーム軸５１が噛合せしめてある。

【００１６】図３はモータ５の伝動機構の構造を示す図
１のＩＩＩ　−ＩＩＩ　線による断面図である。本図に
示す如くウォーム軸５１は、その軸長方向の中間部にウ
ォーム歯を形成してあり、該ウォーム歯の谷径と同径か
又はこれよりも小径に加工された先端部を下部軸ハウジ
ング２３に圧入固定された玉軸受５２に内嵌せしめてこ
れに支承させ、また基部側の中途部をウォーム歯形成部
をはさんで前記玉軸受５２と逆側に位置する玉軸受５３
に支承させて、前述した如く、ウォームホイール５０と
軸心を直交させた状態で下部軸ハウジング２３の内部に
軸支してある。前記玉軸受５３は、ウォーム軸５１に外
嵌せしめた状態でその内輪の両側をウォーム軸５１の中
途部に設けた大径部と該軸５１の外周面に係合させた止
め輪５１ａ　とにて挾持させた後、ウォーム歯形成部を
内側としてウォーム軸５１と共にその外輪を下部軸ハウ
ジング２３に形成した軸受装着孔に内嵌せしめ、その外
輪の両側を、該装着孔の内周面に係合させた止め輪　５
１ｂと該装着孔の底面とにて挾持せしめて軸長方向に位
置決めしてあり、ウォーム軸５１をラジアル方向及びス
ラスト方向に支持するようになしてある。操舵補助用の
モータ５は、その回転軸と同軸上に連動連結された電磁
クラッチ６を内側として下部軸ハウジング２３に形成し
たモータ装着孔に嵌合せしめ、取付ボルトにて固定して
ウォーム軸５１と同軸をなすように下部軸ハウジング２
３の外側に装着してある。前記ウォーム軸５１は、その
玉軸受５３側の端部に形成したスプライン５１ｃ　によ
り電磁クラッチ６の出力軸に係合してあり、前記モータ
５の回転力は電磁クラッチ６を介してウォーム軸５１に
伝達され、更に該軸５１と噛合するウォームホイール５
０を介して前記出力軸　１２ｂに伝達されるようになっ
ている。

【００１７】モータ５の伝動機構はこのような構成にな
っており、電磁クラッチ６とウォーム軸５１とがスプラ
イン結合されているから、モータ５はその取付ボルトを
外すだけで、電磁クラッチ６と共に容易に取り外すこと
ができ、また、ウォーム軸５１の先端部がウォーム歯の
谷径よりも小径であるから、止め輪　５１ｂを取り外し
た後、ウォーム軸５３を手前に引くことにより、ウォー
ム軸５１を玉軸受５３と共に容易に外部に取出すことが
できる。従って、伝動機構の点検若しくは修理作業が容
易に行え、また初期組立ての際のウォームホイール５０
とウォーム軸５１との間の整合性が悪い場合、ウォーム
軸５１を前述の如く取出し、これを他のウォーム軸５１
に取換えることにより、両者の整合性を容易に改善する
ことができる。

【００１８】モータ５への駆動電流の給断は、前記制御
部７の動作により、トルクセンサ４により検出される操
舵トルクの大きさ及び方向に応じて行われる。そしてこ
の駆動電流により回転するモータ５の回転力は、前述し
た如く電磁クラッチ６，ウォーム軸５１及びウォームホ
イール５０を介して出力軸１２ｂに伝達され、更にユニ
バーサルジョイント１３を経て舵取機構中のピニオン軸
に伝達され、該ピニオン軸の回転に伴う前記ラック軸の
左又は右方向への移動により、左又は右への舵取りがな
される。

【００１９】図４はモータ５内部のブラシ取付構造を示
す模式的断面図である。ブラシ５４は、その先端部をモ
ータ５の整流子５６の外周面に半径方向に摺接させた状
態で基部を箱形をなすブラシ取付台５５の内部に収納し
、モータ５の内部の適宜位置に係止した渦巻きばね５７
により整流子５６に向かう方向に付勢された状態に取付
けられている。渦巻きばね５７は、その一端部を適宜位
置に設けた係止部材５８に係止すると共に他端部をブラ
シ５４の基部に形成した孔　５４ａに挿入せしめて装着
され、ブラシ５４に前記方向への付勢力を加え、ブラシ
５４の磨耗が進行した場合においても該ブラシ５４を整
流子５６に確実に摺接せしめるものであるが、ブラシ５
４の磨耗が所定量に達した後において以後の前記付勢力
の付加を防止するストッパ５９が、渦巻きばね５７の前
記他端部側の中途部に当接するように設けてある。この
ストッパ５９は、ブラシ５４の磨耗が前記孔５４ａの位
置に達するまで進行し、該孔　５４ａ中に挿入された渦
巻きばね５７の端部が整流子５６に接触してモータ５の
回転子が拘束されることを防止するために設けたもので
ある。モータ５の回転子が拘束された場合、該モータ５
に連結したウォーム軸５１及びこれに噛合するウォーム
ホイール５０を介して出力軸　１２ｂの回転が拘束され
る結果、舵取りが不能になる虞があるが、前述した如き
ストッパ５９を設けた場合、渦巻きばね５７がストッパ
５９に当接した後には、ブラシ５４と整流子５６との接
触状態は良好に保たれなくなる結果、モータ５への駆動
電流の供給はなされなくなるが、モータ５の回転子は拘
束されないため、出力軸１２ｂの回転が拘束されること
はなく、舵取り不能の危険性は回避される。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る動力舵取
装置においては、電磁クラッチを負荷トルクが小さいウ
ォーム軸側に設けてあるので容量の小さいものを用い得
る。また重量のモータはハウジングの外側に装着され、
電磁クラッチがハウジング内に設けられているので、こ
の結合部分の寸法が短かく、しかも結合精度が高く、装
置全体の小型化が図れる。これによってトルクセンサ，
モータ〜伝動機構の部分を小型軽量化でき、車室側に収
納することが可能になる。従って広い車室の内部におい
てトルクセンサ及びモータのメンテナンス作業が行え、
また必要であれば、舵輪軸をそのハウジングと共に取り
はずすことにより、トルクセンサ及びモータの修理又は
調節作業を外部において行うことが可能であり、メンテ
ナンス作業の困難さの解消が図れる。更に、ウォームホ
イールは２つの軸受によって挟持されているので、その
軸方向位置が堅固に固定され、ウォーム軸との伝動が長
期に亘って確実に行え、信頼性が高まる。

【００２１】また実施例中に示したように、ウォーム軸
とウォームホイールとの噛合位置はウォームホイールの
周上において適宜に設定することができるから、前記モ
ータは、ハウジングの外側において、これの周方向のい
かなる位置に装着することもでき、車室の内部の余剰空
間にこれを配置することが可能である。更に本発明に係
る動力舵取装置は、舵輪軸の下部にコンパクトに構成で
きるから、実施例中に示したように安全ハンドル構造を
有する自動車にも適用することが可能であり、また舵輪
軸をそのハウジングと共に取換えるだけで後付けできる
から、手動操舵式の自動車を動力舵取装置を備えた自動
車に容易に改造することが可能となる等優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力舵取装置の断面図である。

【図２】トルクセンサ部の拡大断面図である。

【図３】モータの伝動機構の構成を示す図１のＩＩＩ　
−ＩＩＩ　線による拡大断面図である。

【図４】モータ内部のブラシ取付構造を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　舵輪軸 ３　　　　トーションバー ４　　　　トルクセンサ ５　　　　モータ ６　　　　電磁クラッチ １０　　　　上部軸 １１　　　　連結部材 １２　　　　下部軸 １２ａ　　　入力軸 １２ｂ　　　出力軸 ２３　　　　下部軸ハウジング ２５，２６　玉軸受 ５０　　　　ウォームホイール ５１　　　　ウォーム軸 ５２，５３　玉軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　舵輪に連設され車室内部に配設された
   舵輪軸を車室外部に配設された舵取機構に連結部材を介
   して連結してあり、前記舵輪に加えられる操舵トルクの
   検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動する動力
   舵取装置において、前記舵輪軸の中途に配設され、前記
   操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記舵輪軸の前
   記トルクセンサの配設位置よりも舵取機構側の部分に嵌
   着されたウォームホイール、該ウォームホイールと直交
   して噛合されたウォーム軸及び該ウォーム軸と前記モー
   タの回転軸との間に介装された電磁クラッチを有する伝
   動装置と、該伝動装置及び前記トルクセンサを収納する
   と共に、前記モータをその外側に装着してある前記舵輪
   軸のハウジングとを具備し、前記ウォームホイールは外
   輪を前記ハウジングに内嵌した２つの軸受の内輪間に挟
   持してあることを特徴とする動力舵取装置。