JPH05254450A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

電動式動力舵取装置

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JPH05254450A
JPH05254450A JP8930092A JP8930092A JPH05254450A JP H05254450 A JPH05254450 A JP H05254450A JP 8930092 A JP8930092 A JP 8930092A JP 8930092 A JP8930092 A JP 8930092A JP H05254450 A JPH05254450 A JP H05254450A
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JP
Japan
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gear
steering
shaft
large gear
meshing
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JP8930092A
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English (en)
Inventor
Hirotetsu Sonoda
博鐵 園田
Toshiro Yoda
敏郎 與田
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Jidosha Kiki Co Ltd
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Jidosha Kiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動モータからステアリングシャフトへの回
転伝達用ギヤの噛合い時に生じる歯打ち音の発生やトル
ク変動を防止する。 【構成】 ギヤ部11aを一側面側に有する被駆動側の
大ギヤ11を、ピニオン軸3上に設ける。また、この大
ギヤ11のギヤ部11aに側方から噛合い電動モータ1
0からの回転駆動力を伝達する小ギヤ12aを設け、軸
違い歯車による回転伝達用歯車機構13を構成する。そ
して、大ギヤにおける小ギヤのギヤ部との噛合い部分に
対応する反噛合い面の一部に面接触状態で当接する押圧
子20を設ける。さらに、この押圧子を、コイルばね2
2で大ギヤが小ギヤに噛合う方向に付勢する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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等によって生じる
歯打ち音の発生を防止し得るようにした電動式動力舵取
装置に関する。
【0002】
【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ー226362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、従来一般的な油
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
舵取り操作や車輛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側に伝達制御でき、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もつものであった。
【0003】
【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
面で問題があり、各部においてまだまだ改良の余地が残
されている。
【0004】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なるところに、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
のような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
じるといった問題を招いてしまう。
【0005】これは、上述した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が、歯車機構各
部の寸法誤差やその動きを確保するうえで必要とされる
間隙によっても大きくなってしまうためである。さら
に、前述した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ョ
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
た入力側の軸およびこれと同軸上で連結される出力側の
軸が揺動動作し、上述したバックラッシュが必要以上に
大きくなることもあり、この場合にも、上述したがた付
き問題を生じてしまう。
【0006】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、車輛走行時に悪路走行、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、いわゆるキックバ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
伝達を行な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。
【0007】このため、上述したようなハイポイドギヤ
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、かつこの大ギヤの一側面側
に設けられたギヤ部を、小ギヤとしてのピニオンとの噛
合い方向に付勢するコイルばね、板ばねあるいは波ワッ
シャ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
構成によるものが、たとえば実開平2ー100876号公報等に
より提案されている。
【0008】しかしながら、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
トとの間でこじりや引っ掛かり現象を生じることを避け
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。
【0009】
【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、大ギヤにおける前記小ギヤのギヤ部との噛合
い部分に対応する反噛合い面の一部に面接触状態で当接
する押圧子を設けるとともに、この押圧子を、前記大ギ
ヤが小ギヤに噛合う方向に付勢するようにしたものであ
る。
【0010】
【作用】本発明によれば、ステアリングシャフト上で回
転方向にのみ連結して軸支される大ギヤの一側面に形成
されているギヤ部において電動モータ側の小ギヤとの噛
合い部分のみを、大ギヤの反噛合い面に噛合い方向に付
勢されて面接触する押圧子によって、常に適切な噛合い
状態が得られるばかりでなく、押圧子の大ギヤへの接触
部での面圧を可能な限り小さくし、摩擦量を必要最小限
とすることが可能となる。したがって、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し、しかもこれら左、右いずれか
の方向への操舵時にあっては、大ギヤが、押圧子による
弾性支持力に抗し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
ュを確保でき、所要の回転伝達を適切に行なえる。
【0011】
【実施例】図1ないし図3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図
3を用いて簡単に説明すると、2は図示せぬ舵取ハンド
ル側に連結されるスタブ軸である入力軸、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
てのピニオン軸で、これら両軸2,3は結合手段(セレ
ーション圧入を例示している)により同一軸線上に配置
され、これらによってステアリングシャフトが構成され
ている。このステアリングシャフトを構成する軸2,3
は、ピニオン3aと噛合するラック歯4aを有するラッ
ク4と共に、ステアリングギヤボディ5,6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、7a,7b,7cはこれら両軸2,3をボディ6,
5内で回転自在に支持する軸受としてのボールベアリン
グで、またラック4は、図示しないタイロッド等と共に
操舵輪間を連結する周知の舵取リンク機構を構成してい
る。
【0012】8はステアリングボディ6内で入力軸2の
回転トルクを検出することで、舵取ハンドル側から伝達
される操舵要求を検知するためのトルクセンサで、本実
施例ではたとえば特開平2-281115号公報などに示される
ような磁歪式トルク検出器を用いた場合を例示してい
る。すなわち、入力軸2上に高透磁率軟磁性材からなる
歪検出層が設けられるとともに、その周囲を取り囲むよ
うにしてボディ6側に歪検出層の歪による透磁率変化を
検出する検出コイルを設けてなる構成となっている。そ
して、この検出コイルで得られた出力が、操舵補助力発
生源である電動モータ10の電気制御系に送られるよう
になっている。しかし、このようなトルクセンサとして
は、たとえばトーションバーにより二軸を所定角度宛回
動可能に連結するとともに、その相対的な角度変位を非
接触型センサ等により検出するような構造を有するもの
を用いてもよいことは言うまでもない。
【0013】9はピニオン軸3の軸端側に臨んで設けら
れ舵取り操作に応じて操舵輪側に操舵補助力を与える操
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、操舵角速度を検出する操舵角速度セ
ンサである。
【0014】また、ステアリングシャフト機構部におい
て、舵取ハンドル側の入力軸2に一体に連結されている
操舵輪側のピニオン軸3上に、このピニオン軸3側の側
面が歯面(ギヤ部)11aとされた被伝達用ギヤとなる
ハイポイドギヤによる大ギヤ11を軸支するとともに、
この大ギヤ11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10およびそのモータ軸10a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11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)12aを、前記大ギヤ11の歯面11aの一部に側
方から噛み合わせて設け、モータ10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)を有
するギヤボディ5,6、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10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
施例によるハイポイドギヤでは、軸の食違い分だけ軸線
方向での小型化が可能となる。
【0015】なお、図中15はピニオン軸3(出力軸
系)に操舵補助力を伝達する電動モータ10の動力をピ
ニオン軸3側に選択的に伝達するための電磁クラッチ
で、その詳細は周知の通りであり、具体的な説明は省略
する。
【0016】さて、本発明に係る電動式動力舵取装置1
によれば、ギヤ部11aを一側面側に有しステアリング
シャフト(ピニオン軸3)上に回転方向において連結し
て軸支される被駆動側の大ギヤ11と、この大ギヤ11
のギヤ部11aの一部に側方から噛合い電動モータ10
からの回転駆動力を伝達する小ギヤ12a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13において、前記大ギヤ11における小ギヤ12
aのギヤ部12bとの噛合い部分に対応する反噛合い面
の一部に面接触状態で当接する押圧子20を設けるとと
もに、かつこの押圧子20を、大ギヤ11が小ギヤ12
aに噛合う方向に付勢するようにしたところに特徴を有
している。
【0017】ここで、上述した押圧子20は、図1およ
び図2の(a),(b) からも明らかなように、略円柱状を呈
するコロ状部材として形成され、ボディ6の一部に軸線
方向に向って穿設した保持孔21内に回動可能に保持さ
れ、その端面が前記大ギヤ11の反噛合い面の一部(小
ギヤ12aとの噛合い部分に相当する)に局部的に面接
触状態で当接し、この大ギヤ11を小ギヤ12aに対し
て常時噛合わせるようになっている。また、図中22は
コロ状押圧子20を軸線方向つまりギヤ噛合い方向に付
勢することにより大ギヤ11の小ギヤ12aへの噛合い
部分を常時背面側から押圧して小ギヤ12a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する
か、あるいは歯打ち音が微小で外部に聞こえない範囲で
押圧子20を当接させる程度の付勢力を与えるコイルば
ねである。
【0018】なお、図中23はこのコイルばね22を保
持して前記保持孔21開口側のねじ部21aに螺合して
設けられ付勢力を調整可能なプラグ部材、24はこのプ
ラグ部材23を固定するロックナットである。また、2
5は前記大ギヤ11をピニオン軸3上で軸線方向に移動
可能でかつ回転方向にのみ連結して軸支するためのキー
結合部である。
【0019】以上の構成によれば、大ギヤ11の一側面
側にギヤ部11aにおいて、電動モータ10側のギヤ軸
12先端側の小ギヤ12aに対しての噛合い部分のみ
を、コイルばね22に付勢されている押圧子20により
適切な噛合い状態が常時得られるように面接触状態で押
圧し、これによりこれら大ギヤ11のギヤ部11aと小
ギヤ12のギヤ部12b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
が可能となる。しかも、これら左、右いずれかの方向へ
の操舵時において、大ギヤ11が、押圧子20のコイル
ばね22による弾性支持力に抗して小ギヤ12aから若
干逃げ、これら両ギヤ11,12aの噛合い部での上述
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。なお、上述した大ギ
ヤ11の小ギヤ12aへの噛合いは、上述した押圧子2
0を付勢するコイルばね22の付勢力で一旦バックラッ
シュを零とした後、プラグ部材23を若干緩めて押圧子
20の調整逃げ分だけのバックラッシュを確保すること
で、所要の回転伝達を行える状態とし得るものである。
【0020】特に、本発明によれば、押圧子20として
コロ状部材を用い、その端面を大ギヤ11の反噛合い面
の一部に面接触状態で摺接可能に当接させていることか
ら、この接触部での面圧を可能な限り小さくし、摩擦量
を少なくすることが可能で、大ギヤ11を小ギヤ12a
に所要の状態で噛合わせ、上述した利点を発揮させ得る
とともに耐久性や動作上での信頼性の面で優れていると
いう利点を奏する。すなわち、このような押圧手段とし
て、たとえばボールのようなものをばねにより付勢して
用いた場合、ボールと大ギヤ11との接触部は点接触状
態となることから面圧が大きくなる。したがって、ボー
ルは転動することなく、大ギヤ11の反噛合い面に摺接
し、摩擦量が大きい。これは、上述した大ギヤ11が小
ギヤ11aとの噛合い分力によってボールと高荷重で当
接した状態となることから著しいもので、本発明はこの
ような問題をも解決し得るものである。
【0021】図4は本発明の別の実施例を示し、この実
施例では、押圧子20として、大ギヤ11への当接部を
樹脂製部材30によって構成するとともにこれを保持す
る受け部材31を、保持孔21内に保持させてなるもの
を用い、これらをコイルばね22で付勢してなるものを
用いた場合を示している。
【0022】そして、このような樹脂製部材30を大ギ
ヤ11との面接触部分に用いてなる押圧子20を用いる
と、押圧子20による面圧を小さくし得るとともに、こ
の押圧子20と大ギヤ11との摺接動作に伴なう摺動音
の発生を、樹脂製部材30の滑りによって、可能な限り
小さくし得るという利点がある。
【0023】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、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10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例示したが、本発明はこれに限
定されず、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。
【0024】また、上述した実施例では、大ギヤ11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、キー結合による場
合を示したが、大ギヤ11を回転方向で連結しかつ軸線
方向に移動可能に支持する構成であればよく、スプライ
ン結合等を始め、周知の構成を採用し得る。
【0025】
【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
リングシャフト上に軸支される被駆動側の大ギヤと、そ
のギヤ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、大ギヤにおける小ギヤのギヤ部
との噛合い部分に対応する反噛合い面の一部に面接触状
態で当接する押圧子を設けるとともに、この押圧子を、
大ギヤが小ギヤに噛合う方向に付勢するようにしたの
で、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、大ギヤの一側
面に形成したギヤ部において電動モータ側の小ギヤとの
噛合い部分のみを、付勢されている押圧子によって常に
適切な噛合い状態が得られるように押圧して保持するこ
とができ、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噛合いやキックバック時において従
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、右いずれかの方向への操舵
時にあっても、大ギヤが、押圧子の弾性支持力に抗して
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。
【0026】特に、本発明によれば、押圧子を、大ギヤ
の反噛合い面の一部に面接触状態で摺接可能に当接させ
ていることから、この接触部での面圧を可能な限り小さ
くし、摩擦量を少なくすることが可能で、これにより大
ギヤの回転等といった動作上での信頼性を確保するとと
もに耐久性を向上させ得るという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】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である。
【図2】本発明の要部構成を説明するためのもので、
(a) は大ギヤの反噛合い面での押圧子の当接状態を示す
説明図、(b) は押圧子の概略斜視図である。
【図3】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。
【図4】本発明の別の実施例を示す要部を拡大した概略
側断面図である。
【符号の説明】
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 ラック 5 ステアリングギヤボディ 6 ステアリングギヤボディ 10 電動モータ 10a モータ軸 11 大ギヤ(被伝達側歯車) 11a ギヤ部 12 ギヤ軸 12a 小ギヤ(伝達歯車としてのギヤ部を有するピニ
オン) 12b ギヤ部 13 操舵補助力伝達用の歯車機構 20 コロ状押圧子 22 コイルばね(付勢手段) 23 プラグ部材 30 樹脂製部材 31 受け部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、 前記大ギヤにおける前記小ギヤのギヤ部との噛合い部分
    に対応する反噛合い面の一部に面接触状態で当接する押
    圧子を設けるとともに、この押圧子を、前記大ギヤが小
    ギヤに噛合う方向に付勢したことを特徴とする電動式動
    力舵取装置。
JP8930092A 1992-03-16 1992-03-16 電動式動力舵取装置 Pending JPH05254450A (ja)

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