JPH0450227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電動機を用いた操舵力倍力装置によ
り補助トルクを発生する電動式パワーステアリン
グ装置に関する。

（従来の技術） 自動車のステアリング装置を成す電動式パワー
ステアリング装置は、駆動源として電動機を備
え、ステアリングホイールからの操舵力に応じて
電動機を作動して補助トルクを発生しステアリン
グホイールの操作を軽減する。従来の電動式パワ
ーステアリング装置では、電動機の回転トルクが
減速装置を介して又は減速装置及びクラツチを介
して出力軸に伝達されるように構成されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如きトルク伝達機構によれば、電動機の
スロツトリツプル、減速装置の歯車の加工誤差、
バツクラツシユ等による噛み合い部の振動が出力
軸に伝達され、延いてはこの振動が入力軸を介し
てステアリングホイールに伝達されることにな
る。このため、ステアリングホイールには電動機
の回転変動、減速装置の振動が加わり操舵フイー
リングが不良になる欠点を有していた。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、ステアリングホイールに連結され
る入力軸を分割しこの分割部に、電動機のトルク
変動、減速装置等の振動を吸収する弾性手段を介
設するとともに、一方の軸の放射方向に突起を形
成し、この突起を遊嵌する切欠溝を他方の軸に形
成して電動式パワーステアリング装置を構成し
た。

（作用） 上記の如く構成すれば、第一の軸と第二の軸の
間に所定以上の捩りが加わつた時は、上記両軸の
突起と切欠溝との間の遊間が詰められてトルクが
伝達されて操舵入力が確保され、入力軸に加わる
トルクが所定の範囲内においては、その急激な操
作によるトルク変動が弾性手段によつて緩和され
てトルク検出手段に入力され、その結果、出力軸
に供給される補助トルクの変動が滑らかになり、
同時に、弾性手段が電動機におけるトルク変動、
減速装置における振動を吸収し、これにより入力
軸への伝達を減衰させ、操舵フイーリングを良好
にすることができる。

（実施例） 以下に本発明の好適な一実施例を添付図面に基
づいて説明する。

第１図は本実施例の電動式パワーステアリング
装置を構成する操舵力倍力装置を90°切断面で折
曲させて示す縦断面図である。第１図において、
１はステアリングコラム、２はステータ、３はケ
ースであり、４と７は互いに同軸状に配設された
入力軸および出力軸である。本実施例では入力軸
４の内端部が出力軸７の内端部内に遊嵌される一
方、これらの内端がトーシヨンバー８により連結
され、入力軸４が軸受９，１０により、出力軸７
が軸受１１，１２，１３により、それぞれ回動自
在に支承されている。さらに入力軸４の周囲に配
設された操舵速度センサ２０と、入出力軸４と７
の嵌合部の周囲に配設された操舵トルクセンサ
（トルク検出手段）２４と、出力軸７の周囲に配
設された電動機３３、減速装置５０、電磁クラツ
チ６３とを備えた構成である。

更に詳述すると、上記入力軸４は第１軸５と筒
状の第２軸６に分割され、第１軸５の外端側（図
中右端側）にはハンドルであるステアリングホイ
ールが固着されている。また、第２軸６の内端側
に設けられた孔内には、第１軸５の内端側に形成
された小径部が遊嵌されており、これらの嵌合部
には振動伝達防止用のゴムブツシユ（弾性手段）
１４が介装され、このゴムブツシユ１４により第
１軸５と第２軸６とが連結されている。このゴム
ブツシユ１４は金属製の内筒１４ａおよび外筒１
４ｂと、これらの間に介装された弾性部材１４ｃ
とからなり、第２図に示すように内筒１４ａが第
１軸５に、外筒１４ｂが第２軸６にそれぞれ固着
されている。また、第１軸５には、放射方向に突
設された突起１５ａを有する環状部材１５が環装
され、突起１５ａが第２軸６の一端側（図中右端
側）に形成された切欠溝６ａに適切な隙間を有し
て挿入されている。したがつて、第１軸５と第２
軸６とはゴムブツシユ１４により弾性的に連結さ
れるとともに、前記隙間により所定角度捩れた後
に第１軸５と第２軸６が係合し、捩り方向には弾
性部材１４ｃに所定トルク以上の負荷が加わらな
い構造となつている。尚、１６は抜け防止用のサ
ークリツプである。

また、第２軸６の他端側（図中左端側）には、
軸方向に沿う溝が180°間隔で形成され、拡径され
た出力軸７の内端側から前記溝に対応するように
軸方向に突設された突片７ａが各溝内に所定間隔
を有して挿入されており、第２軸６の他端側に形
成された小径部が軸受１１を介して出力軸７の拡
径部内に支承されている。さらに、第２軸６と出
力軸７の内端側に形成された孔内にはトーシヨン
バー８が軸心に沿い配設され、このトーシヨンバ
ー８の一端側（右端側）がピン１８により第２軸
６に固着される一方、トーシヨンバー８の他端側
がピン１９により出力軸７に固着されている。出
力軸７の外端側はこれに形成されたスプラインに
より負荷側のステアリングギアボツクスに連結さ
れる。このステアリングボツクスは操舵輪に連結
されている。したがつて、ハンドルにより入力軸
４に付与される回転トルクは、トーシヨンバー８
の捩れを通じて出力軸７および操舵輪へ伝達され
る。尚、入力軸４は後述する操舵トルクセンサ２
４よりはハンドル側の位置で第１軸５と第２軸６
に分割され、ゴムブツシユ１４により連結されて
いる。また、上記ゴムブツシユ１４の剛性はトー
シヨンバー８に比べ高く形成されている。

上記操舵速度センサ２０は、第２図に示すよう
に、第２軸６の外周に放射方向に向け等間隔に突
設された複数の突起２１と、この突起２１を挟む
ようにステアリングコラム１に取付けられたフオ
トカプラ（光電ピツクアツプ）２２とにより構成
されており、突起２１により断続される透過光を
受光し、この受光をパルス状の電気信号に変換し
て出力する。

上記操舵トルクセンサ２４は、ゴムブツシユ１
４により連結される第１軸５と第２軸６の連結部
よりも出力軸側に位置する第２軸６と出力軸７と
の嵌合部外周に、軸方向変位可能に設けられた筒
状の可動鉄心２５と、ステアリングコラム１内周
に固着されたコイル部２８とからなる差動変圧器
により構成されている。可動鉄心２５は、出力軸
７の各突片７ａに突設されたピン２６と、これら
のピン２６に対し90°ずらして第２軸６に突設さ
れたピン２７とにそれぞれ係合する長孔を備えて
いる。ピン２６と係合する一方の長孔は軸心方向
に沿い形成される一方、ピン２７と係合する長孔
２５ｂは軸心方向に対し所要の角度に傾斜して形
成されている。したがつて、第２軸６と出力軸７
との間で周方向に角度差が生ずると、これらの長
孔とピン２６，２７との係合関係により、可動鉄
心２５が軸心方向に移動することとなり、第２軸
６に付与される回転トルクに対応して可動鉄心２
５が変位する。

また、可動鉄心２５の周囲に設けられるコイル
部２８は、パルス信号が入力される一次コイル２
９と、可動鉄心２５の変位に対応した出力信号を
出力する一次コイル２９の両側に同軸心状に配設
された一対の二次コイル３０，３１とからなる。
したがつて、トーシヨンバー８の捩れに伴なつて
第２軸６と出力軸７との間に角度差が生ずると、
可動鉄心２５の軸方向変位が電気信号に交換さ
れ、二次コイル３０，３１から操舵トルク検出信
号として制御回路（図示省略）に出力される。

次に、上記電動機３３は、ボルト３４によりス
テアリングコラム１およびケース３に一体的に固
着された筒状のステータ２と、このステータ２の
内面に固着された少なくとも一対の磁石３６と、
出力軸７の周囲に回転可能に配設された回転子３
７とからなる。回転子３７は、軸受１２および１
３を介して出力軸７に回動可能に環装されるとと
もに軸受１１Ａおよび１３Ａを介してステータ２
とケース３に支承される筒軸３８を備え、この筒
軸３８の外周にはスキユー溝を有する鉄心３９、
多重巻線４１が順次一体的に環装され、前記磁石
３６と多重巻線４１との間には微小なエアギヤツ
プが設けられている。また、筒軸３８には、多重
巻線４１に接続する整流子４３を備え、整流子４
３に圧接するブラシ４６がケースに固着されたブ
ラシホルダ４７に収納され、ブラシ４６に接続さ
れるリード線が非磁性体のパイプを通じてステー
タ２の外部に取出されている。なお、磁石３６、
多重巻線４１、整流子４３およびブラシ４６によ
り補助トルクを発生する電動機３３を構成してい
る。

上記減速装置５０は、出力軸７の周囲に配設さ
れた２段の遊星歯車機構５１と５２とからなる。
前段の遊星歯車機構５１は、ケース３の内周面に
形成された共用の内歯車５３と、前記筒軸３８の
他端側（図中左端側）外周に形成された太陽歯車
３８ａと、これらに噛合される３個の遊星歯車５
４と、遊星歯車５４を枢支する第１キヤリヤ部材
５５とからなる。後段の遊星歯車機構５２は、前
記共用の内歯車５３と、出力軸７の周囲に嵌装さ
れ前記第１キヤリヤ部材５５に一体的に連結され
た筒体５６の外周に形成された太陽歯車５６ａ
と、これらに噛合する３個の遊星歯車５７と、遊
星歯車５７を枢支する第２キヤリヤ部材５８とか
らなる。また、この第２キヤリヤ部材５８の内縁
側には軸受５９を介して出力軸７に支承される筒
体６０が一体的に連結される一方、その外縁部に
はケース３内周に沿う筒体６１が一体的に連結さ
れ、この筒体６１の内周面には周方向に内歯６１
ａが形成されている。したがつて、電動機３３の
回転子３７が回転すると、回転子３７の回転が筒
軸３８、遊星歯車５４、第１キヤリヤ部材５５、
遊星歯車５７、第２キヤリヤ部材５８を介して筒
体６１に減速されながら伝達される。

上記電磁クラツチ６３は、そのロータ６４が出
力軸７の外周にスプライン結合した環体６５に軸
受６６を介して回動可能に支承される一方、捩り
振動を吸収する環状の弾性部材６７を介して出力
軸７に固着されている。また、ロータ６４は筒状
に形成され、前記第２キヤリヤ部材５８を筒体６
０の周囲まで延在し、この延在部の内面から出力
軸７の外周に向け放射状に突出する一対の突起６
４ａが突設されている。これらの突起６４ａは、
前記環体６５に形成された切欠溝に円周方向で所
要の間隙を有して挿入されており、周方向におい
て環体６５と係合関係を有している。したがつ
て、ロータ６４と出力軸７とは、前記間隙内、す
なわち、ロータ64の突起６４ａと環体６５が係合
するまでの間では弾性的に連結された状態とな
る。また、ロータ６４の延在部の外周には、外歯
６４ｂが形成されており、この延在部の前記第２
キヤリヤ部材５８と反対側の位置には円板状の支
持板６４ｃが突設されている。この支持板６４ｃ
と第２キヤリヤ部材５８との間には、前記筒体６
１の内歯６１ａに噛合する溝を外周に有する円板
状のプレート６８と、ロータ６４の外歯６４ｂに
噛合する溝を内周に有する円板状のプレート６９
とが、交互に配設され、多板クラツチ機構を構成
している。なお、図中７０はプレート６９のスト
ツパである。さらに、ケース３には縦断面コ字状
の枠体７１が固着され、この枠体７１内に環状の
励磁コイル７２が収納されており、励磁コイル７
２がリード線を通じて制御装置７５に接続されて
いる。したがつて、励磁コイル７２の通電に伴な
い発生する電磁力により、プレート６９および６
８が励磁コイル７２側へ吸引されるため、減速装
置５０を介して伝達される電動機３３の回転トル
クが多板クラツチ機構およびロータ６４の突起６
４ａおよび出力軸７へ伝達される。

以上において、入力軸４に操舵トルクが加わ
り、入力軸４からトーシヨンバー８を介して出力
軸７にトルク伝達が行われると共に、操舵トルク
センサ２４によつて操舵トルクの方向と入力軸４
と出力軸７の間のトルク量が検出されると、制御
回路によつて信号処理され、ブラシ４６を介して
多重巻線４１に電流が供給され、電動機３３が操
舵トルクと同方向に回転作動する。電動機３３の
回転子３７の回転トルクは、減速装置５０によつ
て減速され、第１キヤリア部材５５、第２キヤリ
ア部材５８および電磁クラツチ６３を介して出力
軸７に伝達される。

上記の如く入力軸４の第１軸５と第２軸６との
間に環状のゴムブツシユ１４を介設したため、急
激な操作をしても検出トルクが緩和されて補助ト
ルクの変動が滑らかになり、また、電動機３３の
回転子３７において生じるトルク変動、及び減速
装置５０の歯車に起因して生じる振動、電磁クラ
ツチ６３の摺動に伴ない発生する振動は、ゴムブ
ツシユ１４の弾性部材１４ｃによつてハンドルの
手前で吸収されることになり、上記トルク変動や
振動がステアリングホイールに伝わらないことに
なる。従つてステアリングホイールにおける操舵
フイーリングは向上する。また各軸受減速装置お
よび電磁クラツチ等の転動部や摺動部のフリクシ
ヨンに伴なう重みをゴムブツシユの弾性変形によ
つて吸収できるため、操舵開始時の操舵フイーリ
ングを滑らかにすることができる。

上記実施例において、ゴムブツシユ１４として
は樹脂等の他の弾性部材を用いて形成することも
できる。また本発明はクラツチ装置を備えない電
磁型倍力装置に対して適用することができるのは
勿論である。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば、
ステアリングホイールが連結される入力軸を分割
構造に形成し、この分割部に弾性手段を介設する
ようにしたため、急激な操作をしても検出トルク
が緩和されて補助トルクの変動が滑らかになり、
また、電動機のトルク変動、減速装置、電磁クラ
ツチ等において生じる振動が上記弾性手段によつ
て吸収されてステアリングホイールに伝わらず、
そのため操舵フイーリングを極めて向上すること
ができる。また歯車や軸受等の摺動部、転動部に
よる操舵フイーリングの悪影響を吸収できるた
め、操舵時の切り始めが滑らかになり、ステアリ
ングホイールの操作を良好なものとすることがで
きる。また、分割になる入力軸間に設けた切欠溝
とこの切欠溝に遊嵌する突起は上記作用効果を操
作トルクが小さい範囲に限定し、操作トルクが大
きい場合においては、両者の係合により操舵操作
に対応してトルクが伝達されるので、その検出ト
ルクに基づいた通常のパワーアシストによる操舵
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の電動式パワース
テアリング装置の一実施例に係り、第１図はその
操舵力倍力装置を90°切断面で折曲させて示す縦
断面図、第２図は第１図の−矢視断面図であ
る。 図面中、４……入力軸、５……第一軸、６……
第二軸、６ａ……切欠溝、７……出力軸、８，２
４……トーシヨンバーおよび操舵トルクセンサ
（トルク検出手段）、１４……ゴムブツシユ（弾性
手段）、１５ａ……突起、３３……電動機、５０
……減速装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外端側がステアリングホイールに連結される
   入力軸と外端側が操舵輪に連結される出力軸とが
   回転自在に設けられるとともにその間にトルク検
   出手段を介設して係合し、トルク検出手段がトル
   クを検出したときに電動機を駆動し、この電動機
   の回転トルクを前記出力軸に付与する電動式パワ
   ーステアリング装置において、前記入力軸を前記
   トルク検出手段よりもステアリングホイール側で
   長手方向に第一の軸と第二の軸とに分割し、この
   第一の軸及び第二の軸を弾性手段を介して連結す
   るとともに、第一の軸の放射方向に突起を形成
   し、この突起を所定〓間で周方向に遊嵌する切欠
   溝を第二の軸に形成したことを特徴とする電動式
   パワーステアリング装置。