JPH0542879A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの操舵トルクを助勢する向きとは逆向
きの回転はステアリングシャフトに伝達されないパワー
ステアリング装置を提供する。 【構成】 操舵車輪を左に向ける場合、入力シャフト２
２の回転に伴って係合突起１５４がクラッチユニット５
０側に移動し、係合部材６６を係合穴９０に嵌入させ
る。電動モータが操舵トルクを助勢する向きに回転し、
大径歯車４０が出力シャフト２２と同方向に回転すれ
ば、係合部材６６と係合穴９０との係合により電動モー
タの回転がステアリングシャフト１２に伝達される。電
動モータが逆向きに回転すれば、係合部材６６，係合穴
９０の各傾斜面８０，９４の斜面の効果により係合部材
６６が係合穴９０から離脱し、回転は伝達されない。操
舵車輪を右に向ける場合は係合突起１５４がクラッチユ
ニット１１０側に移動し、係合部材１１８と係合穴１３
０との係合，離脱により回転が伝達，遮断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操舵トルクがモータに
よって助勢されるパワーステアリング装置に関するもの
であり、特に、誤作動による操舵負荷の増大防止に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置の一種に、操舵
トルクがモータによって助勢されるものがある。この種
のパワーステアリング装置は、（ａ）一端にステアリン
グホイールが取り付けられ、ステアリングホイールに加
えられる操舵トルクを操舵車輪に伝達するステアリング
シャフトと、（ｂ）ステアリングホイールの操舵トルク
を検出するトルク検出手段と、（ｃ）正逆両方向に回転
可能であって、ステアリングシャフトに連結され、操舵
トルクを助勢するモータと、（ｄ）トルク検出手段の検
出結果に基づいてモータの出力を制御する制御手段とを
含むように構成される。実開昭６１−１０９８６７号公
報に記載のパワーステアリング装置はその一例である。
この装置においては、モータとして電動モータが使用さ
れ、ステアリングシャフトと電動モータとが摩擦クラッ
チによって連結されるようになっている。ステアリング
シャフトには、その正逆両方向の回転に伴って正逆両軸
方向に移動する移動部材が相対回転不能に取り付けられ
るとともに、移動部材の移動方向の両端部にはそれぞれ
摩擦クラッチを構成する摩擦板が取り付けられている。
これら摩擦板は、移動部材の移動により、電動モータに
よって互に逆向きに回転させられる２個の歯車にそれぞ
れ設けられた摩擦板と択一的に結合し、電動モータの回
転をステアリングシャフトに伝達する。移動部材は、そ
の摩擦板が、２個の歯車のうち、操舵トルクを助勢する
向きに回転する歯車の摩擦板と結合する向きに移動し、
操舵トルクが電動モータにより助勢され、運転者の操舵
負荷が軽減される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このパ
ワーステアリング装置においては、電動モータとステア
リングシャフトとが摩擦クラッチによって連結されるた
め、それらが接続された状態では、電動モータの操舵ト
ルクを助勢する向きの回転のみならず、逆向きの回転も
伝達されることとなり、何らかの異常により電動モータ
が操舵トルクを助勢する向きとは逆向きに回転した場
合、ステアリングシャフトに操舵方向とは逆向きのトル
クが加えられ、操舵力が軽減されるはずが逆に増大させ
られ、操作性が低下する問題があった。この問題は、モ
ータとして電動モータを使用するパワーステアリング装
置に限らず、回転トルクの大きさや回転方向が電気的に
制御される油圧モータを使用するパワーステアリング装
置にも同様に生ずる問題である。本発明は、万一、誤作
動によりモータが操舵トルクを助勢する向きとは反対向
きに回転することがあっても、操舵力を増大させてしま
うことがないパワーステアリング装置を提供することを
課題として為されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、前記（ａ）ステアリングシャフト，
（ｂ）トルク検出手段，（ｃ）モータおよび（ｄ）制御
手段を含むパワーステアリング装置において、ステアリ
ングシャフトとモータとの間に、モータの操舵トルクを
助勢する向きの回転はステアリングシャフトに伝達する
が、逆向きの回転は伝達しない一方向クラッチを設けた
ことを要旨とするものである。

【０００５】

【作用】このように構成されたパワーステアリング装置
においては、モータが操舵トルクを助勢する向きに回転
する場合には、モータの回転がステアリングシャフトに
伝達され、操舵トルクが助勢されて操舵者の操舵力が軽
減される。また、トルク検出手段，モータあるいは制御
手段に何らかの異常が生じ、モータが操舵トルクを助勢
する向きとは逆向きに回転しても、その逆回転はクラッ
チによってステアリングシャフトに伝達されないため、
ステアリングシャフトに操舵トルクとは逆向きのトルク
が加えられることがない。

【０００６】

【発明の効果】このように本発明によれば、モータの操
舵トルクを助勢する向きとは逆向きの回転はステアリン
グシャフトに伝達されなくなるため、モータが逆向きに
回転しても、運転者の操舵力が軽減されないのみで増大
させられることはなく、操作性の低下が回避される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１において１０はステアリングホイール
であり、ステアリングシャフト１２の一端部に取り付け
られている。ステアリングシャフト１２は、それぞれ円
筒状を成す入力シャフト２０と出力シャフト２２とがト
ーションバー２４によって連結されて成る。入力シャフ
ト１２の一端にステアリングホイール１０が取り付けら
れ、他端部の内側にトーションバー２４の一端部が固定
されており、トーションバー２４の他端部が出力シャフ
ト２２の一端部の内側に固定されているのである。ステ
アリングホイール１０が回転させられれば入力シャフト
２０が回転し、トーションバー２４がその回転を弾性変
形しつつ出力シャフト２２に伝達し、図示しないラッ
ク，ピニオン，リンクおよびステアリングナックル等を
介して操舵車輪の向きが変えられる。ステアリングホイ
ール１０に加えられる操舵トルクは、トルク検出手段と
してのトルクセンサ２８によって検出され、制御手段と
しての制御装置３０に供給される。

【０００８】出力シャフト２２のトーションバー２４が
固定された側の端部は入力シャフト２０より大径とさ
れ、入力シャフト２０の外側に半径方向の隙間を有して
嵌合されている。この嵌合部分の先端部には、径が異な
る第一，第二円板部３４，３６が軸方向に距離を隔てて
設けられている。これら円板部３４と３６との間には軸
受３８を介して大径歯車４０が回転可能に嵌合されると
ともに、小径歯車４２に噛み合わされている。小径歯車
４２は電動モータ４４の出力軸４６の先端部に相対回転
不能に取り付けられており、大径歯車４０は電動モータ
４４により出力シャフト２２の軸心まわりに回転させら
れる。

【０００９】大径の第二円板部３６には、４組のクラッ
チユニット５０が出力シャフト２２の軸心を中心とする
円周上に等角度間隔に設けられている。クラッチユニッ
ト５０のケーシング５２は有底円筒状を成し、内部には
スライド５４が出力シャフト２２の軸心に平行な方向に
移動可能に嵌合されるとともに、第二円板部３６との間
に配設されたスプリング５８により、ケーシング５２の
底壁に形成された開口６０から突出する向きに付勢され
ている。スライド５４内には、第二円板部３６側に開口
する段付状の有底穴６４が形成され、段付の係合部材６
６が軸方向に移動可能に嵌合されている。係合部材６６
の円板状の頭部６８が有底穴６４の底部側の円形穴部７
０に移動可能に嵌合されるとともに、四角柱状の脚部７
２は有底穴６４の開口側の四角穴部７４に嵌合されてお
り、頭部６８と円形穴部７０の底面との間に配設された
スプリング７６によって脚部７２がスライド５４から突
出する向きに付勢され、脚部７２の先端部は第二円板部
３６に形成された四角形の開口７８から突出可能とされ
ている。

【００１０】係合部材６６の脚部７２の先端部には、図
２に示すように傾斜面８０が形成されている。脚部７２
のステアリングシャフト１２の軸心を中心とする円周方
向に向いた２面のうち、操舵車輪を左に回動させる場合
に移動方向（図２においては右方向）に対向する面はス
テアリングシャフト１２の軸心と平行な係合面８２とさ
れ、逆向きの面（移動方向側の面）が、先端ほど係合面
８２に接近する向きに傾斜した傾斜面８０とされてい
る。

【００１１】前記大径歯車４０には、図３に示すよう
に、第二円板部３６側に開口する４個の係合穴９０が大
径歯車４０の回転軸線を中心とする円周上に等角度間隔
に形成されている。これら係合穴９０はいずれも、図２
に示すように、大径歯車４０の円周方向に向いた２面の
うち、係合部材６６の係合面８２に対向する向きの面が
ステアリングシャフト１２の軸心と平行な係合面９２と
され、逆向きの面が係合穴９０の開口から離れるほど係
合面９２に接近する向きに傾斜した傾斜面９４とされて
いる。

【００１２】出力シャフト２２の入力シャフト２０に嵌
合された嵌合部分の第一，第二円板部３４，３６から軸
方向に隔たった位置には、図１に示すように径が異なる
第三，第四円板部１００，１０２が形成されるととも
に、それら円板部１００と１０２との間に軸受１０４を
介して、前記大径歯車４０と同径の大径歯車１０６が回
転可能に取り付けられている。この大径歯車１０６は、
前記電動モータ４４の出力軸４６に取り付けられ、前記
小径歯車４２と同径の小径歯車１０８に噛み合わされて
おり、電動モータ４４によって回転させられる。

【００１３】大径の第三円板部１００の上面には、４組
のクラッチユニット１１０が出力シャフト２２の軸心を
中心とする円周上に等角度間隔に設けられている。クラ
ッチユニット１１０は前記クラッチユニット５０と同じ
構成のものであり、ケーシング１１２内にスライド１１
４が移動可能に嵌合され、スプリング１１６によって付
勢されるとともに、スライド１１４内の有底穴１１７に
は係合部材１１８が移動可能に嵌合され、スプリング１
２０によってスライド１１４から突出する向きに付勢さ
れている。

【００１４】係合部材１１８の先端部のステアリングシ
ャフト１２の軸心を中心とする円周方向に位置する２面
のうち、操舵車輪を右に回動させる場合に移動方向（図
２において左方向）に対向する面はステアリングシャフ
ト１２の軸心と平行な係合面１２２とされ、逆向きの面
（移動方向側の面）が、先端ほど係合面１２２に接近す
る向きに傾斜した傾斜面１２４とされている。

【００１５】また、大径歯車１０６には、第三円板部１
００側に開口する４個の係合穴１３０が大径歯車１０６
の回転軸線を中心とする円周上に等角度間隔に形成され
ている。これら係合穴１３０はいずれも、大径歯車１０
６の円周方向に向いた２面のうち、係合部材１１８の係
合面１２２に対向する向きの面がステアリングシャフト
１２の軸心と平行な係合面１３２とされ、逆向きの面が
係合穴１３０の開口から離れるほど係合面１３２に接近
する向きに傾斜した傾斜面１３４とされている。

【００１６】出力シャフト２２のクラッチユニット５０
と１１０との間の部分には、図１に示すように、その内
周面に開口する幅広の円環状溝１４０が形成されてい
る。出力シャフト２２の円環状溝１４０の底壁を構成す
る部分には、ステアリングシャフト１２の回転軸線に対
して傾斜した一対の傾斜溝１４２が直径方向に隔たった
位置に形成されている。円環状溝１４０には円筒状の摺
動部材１４６が軸方向に移動可能に嵌合されるととも
に、その内周面に形成されたスプライン部１４８におい
て入力シャフト２０の外周面に形成されたスプライン部
１５０に嵌合されている。摺動部材１４６の直径方向に
隔たった２箇所にはそれぞれ、半径方向外向きに延び出
す係合突起１５４が設けられ、それぞれ傾斜溝１４２を
通って出力シャフト２２の外に突出させられている。

【００１７】したがって、入力シャフト２０が回転させ
られるとき、トーションバー２４のねじれに基づく入力
シャフト２０と出力シャフト２２との回転角度の差によ
り、摺動部材１４６が入力シャフト２０と共に回転しつ
つ係合突起１５４が傾斜溝１４２内を移動することとな
るが、傾斜溝１４２は、操舵車輪を左に回動させるため
にステアリングホイール１０が回転させられる（係合突
起１５４が図２において右方向に移動させられる）際に
係合突起１５４がクラッチユニット５０側に移動し、操
舵車輪を右に回動させるためにステアリングホイール１
０が右回転させられる際に係合突起１５４がクラッチユ
ニット１１０側に移動する向きに傾斜させられている。

【００１８】次に作動を説明する。まず、操舵車輪を左
に回動させるべくステアリングホイール１０が左回転
（図１において右方向に回転）させられたとすれば、入
力シャフト２０の回転がトーションバー２４を介して出
力シャフト２２に伝達されるとともに、出力シャフト２
２の回転抵抗によりトーションバー２４がねじられる。
一方、トルクセンサ２８は、ステアリングホイール１０
に加えられた操舵トルクおよび操舵方向を検出し、制御
装置３０はその検出結果に基づいて、電動モータ４４を
操舵トルクを助勢する向き、すなわち大径歯車４０がス
テアリングシャフト１２と同様に図１において右方向に
回転する向きに回転させるとともに、操舵トルクを助勢
するために必要な大きさの電流を電動モータ４４に供給
する。

【００１９】また、上記トーションバー２４のねじれに
伴って係合突起１５４が傾斜溝１４２内をクラッチユニ
ット５０側に移動し、スライド５４をスプリング５８の
付勢力に抗してケーシング５２内に押し込む。このと
き、一般には、回転中の大径歯車４０に形成された４個
の係合穴９０と４個の係合部材６６との位相が一致して
いないため、係合部材６６は大径歯車４０の端面に当接
し、スプリング７６が圧縮される。そして、係合穴９０
と係合部材６６との位相が一致するまで大径歯車４０が
回転させられたとき、図４に示すように係合部材６６が
係合穴９０内に嵌入する。この際、大径歯車４０が操舵
トルクを助勢する向き、すなわちステアリングシャフト
１２と同様に右方向に回転しているのであれば、係合部
材６６の係合面８２と係合穴９０の係合面９２とが係合
し、それによって出力シャフト２２が大径歯車４０に連
結されて大径歯車４０と共に回転し、操舵トルクが電動
モータ４４によって助勢されることとなる。

【００２０】操舵車輪を右に回動させる場合には、電動
モータ４４は大径歯車１０６が操舵トルクを助勢する向
き、すなわち図１において左方向に回転する向きに回転
させられる。また、入力シャフト２０が図１において左
方向に回転させられることにより、係合突起１５４が傾
斜溝１４２内をクラッチユニット１１０側に移動し、係
合部材１１８を係合穴１３０に嵌入させる。大径歯車１
０６が左回転しているのであれば、係合部材１１８の係
合面１２２と係合穴１３０の係合面１３２とが係合し、
それによって出力シャフト２２が大径歯車１０６に連結
され、電動モータ４４によって操舵トルクが助勢され
る。

【００２１】それに対し、トルクセンサ２８，制御装置
３０あるいは電動モータ４４に何らかの異常が生じ、電
動モータ４４が操舵トルクを助勢する向きとは逆向きに
回転する場合がある。例えば、操舵車輪の左回動時に電
動モータ４４が操舵車輪の右回動を助勢する向きに回転
させられた場合、トーションバー２４のねじれに伴って
係合突起１５４がクラッチユニット５０側に移動し、ス
ライド５４が大径歯車４０側に移動させられ、係合部材
６６が大径歯車４０の係合穴９０に嵌入させられるが、
この場合には、出力シャフト２２の回転方向と大径歯車
４０の回転方向とが逆であるため、係合部材６６の傾斜
面８０と係合穴９０の傾斜面９４との斜面の効果により
係合部材６６が係合穴９０から離脱させられ、スプリン
グ７６の付勢力に抗してスライド５４内に押し込まれ
る。そのため、電動モータ４４の操舵トルクを助勢する
向きとは逆向きの回転はステアリングシャフト１２に伝
達されず、操舵力が増大することはない。

【００２２】操舵車輪の右回動時に電動モータ４４が操
舵車輪の左回動を助勢する向きに回転させられた場合も
同様に、係合部材１１８の傾斜面１２４と大径歯車１０
６の係合穴１３０の傾斜面１３４との斜面の効果により
係合部材１１８が係合穴１３０から押し出され、電動モ
ータ４４の操舵トルクを助勢する向きとは逆向きの回転
がステアリングシャフト１２に伝達されることはない。
本実施例においては、クラッチユニット５０，１１０お
よび係合穴９０，１３０が一方向クラッチを構成してい
るのである。

【００２３】また、電動モータ４４がロックして回転し
なくなった場合には、大径歯車４０，１０６も回転しな
い。この場合には、出力シャフト２２が大径歯車４０，
１０６に対して回転し、係合部材６６，１１８が係合穴
９０，１３０に嵌入するが、傾斜面８０，１２４と傾斜
面９４，１３４との斜面の効果により、係合部材６６，
１１８が係合穴９０，１３０から押し出されるため、ス
テアリングシャフト１２の回転が電動モータ４４によっ
て妨げられることはなく、ステアリングホイール１０の
操作により操舵車輪の向きを変えることができる。

【００２４】本発明の別の実施例を図５に示す。本実施
例は、大径歯車４０，１０６と出力シャフト２２とを、
大径歯車４０と出力シャフト２２とにそれぞれ、出力シ
ャフト２２の軸心を中心とする円周上に環状に設けた歯
１６０，１６２の噛み合いによって結合するようにした
ものである。大径歯車４０側について代表的に説明すれ
ば、大径歯車４０に設けられた歯１６０は三角形状を成
し、操舵車輪を左回動させる場合に操舵トルクを助勢す
るための大径歯車４０の回転方向（図５において右方
向）に向いた歯面が大径歯車４０の回転軸線と平行な係
合面１６４とされ、逆向きの歯面が傾斜面１６６とされ
ている。

【００２５】また、出力シャフト２２の第二円板部３６
の下面には、４組（図には１組のみ示されている）のク
ラッチユニット１７０が等角度間隔に設けられている。
クラッチユニット１７０は、前記クラッチユニット５０
と同様に、ケーシング１７２内にスライド１７４が移動
可能に嵌合され、スプリング１７６によって付勢される
とともに、スライド１７４内にロッド１７８が軸方向に
移動可能に嵌合され、スプリング１８０により第二円板
部３６から大径歯車４０側に突出する向きに付勢されて
いる。

【００２６】４組のクラッチユニット１７０の各ロッド
１７８の突出端部には、出力シャフト２２の軸心を中心
とする円環状部材１８２が設けられるとともに、円環状
部材１８２の大径歯車４０と対向する面に多数の歯１６
２が円環状に形成されている。これら歯１６２は三角形
状を成し、大径歯車４０に設けられた歯１６０と噛み合
うべく、一方の歯面が係合面１８６とされ、他方の歯面
が傾斜面１８８とされている。

【００２７】非操舵時には、スライド１７４がスプリン
グ１７６により付勢されて第二円板部３６から離間した
位置にあり、歯１６０と１６２とは噛み合わないが、操
舵車輪を左回動させるべくステアリングホイール１０が
操舵されれば、係合突起１５４の移動によりロッド１７
８が大径歯車４０側に移動させられ、歯１６０と１６２
とが噛み合って大径歯車４０の回転をステアリングシャ
フト１２に伝達する。

【００２８】また、異常の発生により、大径歯車４０が
操舵トルクを助勢する向きとは逆向きに回転する場合に
は、歯１６０，１６２の各傾斜面１６６，１８８の斜面
の効果によりロッド１７８がスライド１７４内に押し込
まれ、歯１６２が歯１６０から離脱するため、大径歯車
４０の逆向きの回転がステアリングシャフト１２に伝達
されることはなく、操舵力が増大することはない。さら
に、電動モータ４４にロックが生じ、大径歯車４０が回
転しなくなった場合にも、上記斜面の効果により歯１６
０と１６２との噛合いが外れ、出力シャフト２２は回転
し得るため、ステアリングホイール１０の操作により操
舵車輪を回動させることができる。

【００２９】上記実施例は文字通り例示であり、本発明
は、これらの他にも、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置を示す正面断面図である。

【図２】上記パワーステアリング装置を示す側面図（一
部断面）である。

【図３】上記パワーステアリング装置の大径歯車を示す
底面図である。

【図４】上記パワーステアリング装置の作動を説明する
図である。

【図５】本発明の別の実施例であるパワーステアリング
装置の要部を示す側面図（一部断面）である。

【符号の説明】

１０ ステアリングホイール １２ ステアリングシャフト ２８ トルクセンサ ３０ 制御装置 ４４ 電動モータ ５０ クラッチユニット ８０ 傾斜面 ９０ 係合穴 ９４ 傾斜面 １１０ クラッチユニット １２４ 傾斜面 １３０ 係合穴 １３４ 傾斜面 １４２ 傾斜溝 １４６ 摺動部材 １５４ 係合突起 １６６ 傾斜面 １７０ クラッチユニット １８８ 傾斜面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にステアリングホイールが取り付け
   られ、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを
   操舵車輪に伝達するステアリングシャフトと、 前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトル
   ク検出手段と、 正逆両方向に回転可能であって、前記ステアリングシャ
   フトに連結され、前記操舵トルクを助勢するモータと、 前記トルク検出手段の検出結果に基づいて前記モータの
   出力を制御する制御手段とを含むパワーステアリング装
   置において、 前記ステアリングシャフトと前記モータとの間に、モー
   タの前記操舵トルクを助勢する向きの回転はステアリン
   グシャフトに伝達するが、逆向きの回転は伝達しない一
   方向クラッチを設けたことを特徴とするパワーステアリ
   ング装置。