JPH06298Y2 - 電動式動力かじ取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は電動式動力かじ取装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来の電動式動力かじ取装置では、電動機からの補助動
力を、クラッチ、ギヤを介して転舵装置の回転軸の出力
軸、或いはこの出力軸にラック・ピニオン方式で連結す
るラック軸に伝達している。電動機は制御装置により入
力トルクに応じた動力を出力するよう制御されるが、入
力トルクの情報を得るために、電動機、クラッチ、ギヤ
等と別個に入力トルク検出装置を回転軸上に設けている
（特開昭５９−１１９６５号、特開昭６０−２５８５３
号）。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 従来の電動式動力かじ取装置は、電動機の動力伝達系と
入力トルクの検出系とが別個に配置されているため、部
品点数が多くまた取付スペースも余分に必要である。最
近の乗用車では、スペース、重量の制約や原価低減の要
求が強く、部品点数やスペースを削減して安価でコンパ
クトな電動式動力かじ取装置が望まれている。

本考案は上記要望に応えるためになされたもので、安価
でコンパクトな電動式動力かじ取装置を提供することを
目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するための本考案の構成は一端部にかじ
取ハンドル軸が連結されると共に上カバーに回転自在に
支持される入力軸と、該入力軸の他端部に該入力軸と同
軸状態で回転自在に嵌合されると共にピニオンケースに
回転自在に支持されるかじ取歯車軸と、前記入力軸の軸
心部に同軸状態で配され一端部が該入力軸に取付けられ
ると共に他端部が前記かじ取歯車軸に取付けられるねじ
り棒ばねと、前記かじ取歯車軸の前記入力軸側に同軸一
体に設けられた従動歯車と、前記入力軸の外周に回転自
在に嵌合された太陽歯車と、該太陽歯車の外方における
ハウジングに前記入力軸と同軸状に回動自在に支持され
て且つ内周面に歯が形成された揺動リングギヤと、該揺
動リングギヤと前記従動歯車の間の前記太陽歯車の外方
におけるハウジングに前記入力軸と同軸状に固定されて
且つ内周面に歯が形成された固定リングギヤと、前記入
力軸側に回転自在に設けられ前記揺動リングギヤの内周
と前記太陽歯車の外周とに噛み合う第一遊星歯車と、前
記従動歯車側に回転自在に設けられ且つ該第一遊星歯車
と同軸状となって前記固定リングギヤの内周と前記太陽
歯車の外周とに噛み合う第二遊星歯車と、前記揺動リン
グギヤの外周に幅方向に延びて形成されるドライブ溝
と、先端部が該ドライブ溝に回動自在に嵌合し前記入力
軸と前記かじ取歯車軸の相対回転によって生じる前記揺
動リングギヤの回動で直線状態に移動するドライブピン
と、該ドライブピンの移動を検知する変位センサと、前
記従動歯車に噛み合う出力歯車を有すると共に該変位セ
ンサの検出信号に基づいて所定の回転方向及び回転数で
回転する電動機とを備えたことを特徴とする。

＜作用＞ かじ取ハンドル軸を操作してかじ取歯車軸に対するねじ
り棒ばねのねじれを伴った入力軸の相対回転を起こさせ
ると、固定リングギヤに噛み合いかじ取歯車側に固定さ
れた第二遊星歯車は公転せず太陽歯車が回動不能とな
る。入力軸の太陽歯車に対する回転により入力軸側に固
定された第一遊星歯車が自転しながら公転し、揺動リン
グギヤが回動する。揺動リングギヤの回動によりドライ
ブピンが直線移動してドライブピンの移動が変位センサ
で検知され変位センサの検出信号に基づきドライブピン
の移動方向及び移動量に合った回転で電動機が作動す
る。電動機の作動により出力歯車、従動歯車を介してか
じ取歯車軸が回転して入力軸との相対回転が解消される
ように転舵力が補助される。入力軸は上カバーに支持さ
れ、揺動リングギヤ及び固定リングギヤはハウジングに
保持され、かじ取歯車軸はピニオンケースに支持され
る。

＜実施例＞ 第１図には本考案の一実施例に係る電動式動力かじ取装
置の主要部を表わす断面、第２図には第１図中のII−II
線矢視、第３図には第２図中のIII−III線矢視、第４図
には第２図中の矢印IV部の拡大状態を示してある。

上カバー１には軸受２を介して筒状の入力軸３が回転自
在に支持され、入力軸３の上端部は上カバー１から突出
しかじ取ハンドル軸４が結合されている。入力軸３の下
端部には入力軸３と同軸状のかじ取歯車軸としてのピニ
オン軸５の上端が軸受メタル６を介して相対回転可能に
支持され、ピニオン軸５は軸受７，８を介してピニオン
ケース９に回転自在に支持されている。入力軸３の軸心
部にはねじり棒ばねとしてのトーションバー１０が配さ
れ、トーションバー１０の上端は圧入ピン１１を介して
入力軸３の上端に連結固定され、トーションバー１０の
下端はピニオン軸５に圧入されてスプライン結合されて
いる。尚、トーションバー１０の圧入ピン１１による入
力軸３への連結固定は、後述する変位センサの出力値と
トーションバー１０のねじれ状態とを中立状態にするた
め組立の最後に圧入固定を行なう。

入力軸３の中間部外周には鍔部１２が形成され、ピニオ
ン軸５の上端部には従動歯車１３が形成されている。上
カバー１とピニオンケース９に間にはハウジング１４が
設けられ、ハウジング１４には入力軸３の鍔部１２を囲
む円筒状の歯車ハウジング１５が形成されている。歯車
ハウジング１５の上端部内縁には縁鍔１６が形成されて
いる。歯車ハウジング１５の内周上方には内周に歯部が
形成された揺動リングギヤ１７が回動自在に嵌合され、
揺動リングギヤ１７の上面は縁鍔１６により規制されて
いる。歯車ハウジング１５の下部内縁には回動自在な円
板状のプレート１８を介して内周に歯部が形成された固
定リングギヤ１９が圧入されている。入力軸３には太陽
歯車20が回動自在に嵌合され、太陽歯車20の上端面は鍔
部１２に規制されている。鍔部１２の下部側面には、第
２図に示す如く、一定間隔で三本の第一ピン２１が取付
けられ、各第一ピン２１には第一遊星歯車２２が回動自
在に嵌合されている。第一遊星歯車２２は揺動リングギ
ヤ１７及び太陽歯車２０に噛み合っている。第一ピン２
１と同軸状に従動歯車１３の上面には三本の第二ピン２
３が取付けられ、各第二ピン２３には第二遊星歯車２４
が回動自在に嵌合されている。第二遊星歯車２４は固定
リングギヤ１９及び太陽歯車２０に噛み合っている。

図示しないハンドルを介して入力軸３に回転が加えられ
ると、トーションバー１０を介してピニオン軸５が回転
し、第一遊星歯車22と第二遊星歯車２４及び太陽歯車３
０は揺動リングギヤ１７及び固定リングギヤ１９内でつ
れ回されて回転する。ピニオン軸５側の抵抗が大きい場
合、入力軸３だけが回転してトーションバー１０にねじ
れが生じる。この時、第二遊星歯車２４は公転も自転も
しないので太陽歯車２０が固定状態になり、入力軸３の
回転により第一遊星歯車２２が公転すると共に自転し、
揺動リングギヤ１７を回動させる。揺動リングギヤ１７
の回動量は入力軸３とピニオン軸５の相対回転量に比例
する。

上カバー１にはボルト２５により電動機２６が固定さ
れ、電動機２６の出力軸２７は電磁クラッチ２８を介し
て駆動歯車２９に連結されている。一方、上カバー１と
ピニオンケース９に対し中間軸３０が回転自在に支持さ
れ、中間軸３０の上部（歯車ハウジング１５の上部）に
は駆動歯車２９に噛み合う減速歯車３１が設けられ、中
間軸３０の下部（歯車ハウジング１５の下部）には従動
歯車１３に噛み合うドライブ歯車３２が設けられてい
る。従って、電動機２６の駆動力は電磁クラッチ２８が
接続された時に駆動歯車29、減速歯車31、ドライブ歯車
３２、従動歯車１３を介してピニオン軸５に伝えられて
ピニオン軸５が回転する。

一方、ピニオン軸５のかじ取歯車３３には、ラック３４
が噛み合っており、ラック３４はタイロッド３５に連結
されている。タイロッド３５には操舵輪に接続するかじ
取受腕が連結される。つまり、ピニオン軸５の回転動は
かじ取歯車３３、ラック３４を介してタイロッド３５に
伝えられ、かじ取受腕により操舵輪を旋回させる。

電動機26を上カバー１に設け減速歯車31とドライブ歯車
32の間に歯車ハウジング15を存在させるようにしたの
で、電動機２６がタイロッド３５側（ベローズ等）に干
渉することがなく、また従動歯車１３までの電動機２６
の出力系が長くなることがなくダッシュパネル等にも干
渉しない。また上カバー１に入力軸３を支持し、ハウジ
ングに揺動リングギヤ１７及び固定リングギヤ１９を保
持し、ピニオンケース９にピニオン軸５を支持したの
で、装置ケーシングが三つに分割され組付性及び加工性
が良好となる。

尚、本実施例ではラックアンドピニオン型式のかじ取リ
ンク機構を採用したが、ドラックリンク型式等の他の周
知の構造を採用することも当然可能である。

第２図に示すように、揺動リングギヤ１７の外側面には
幅方向（第１図中上下方向）に延びるドライブ溝３６が
形成され、ドライブ溝３６にはドライブピン３７の先端
が回動自在に嵌合している。ドライブピン３７はハウジ
ング１４に形成された保持穴３８内に配され、ドライブ
ピン３７の先端部は、第３図に示すように、揺動リング
ギヤ１７の幅方向がドライブピン３７の径と略同一寸法
となった規制溝３９に摺動自在に嵌合している。つま
り、ドライブピン３７は規制溝３９に嵌合することによ
りドライブ溝３６の長手方向に移動が規制されて抜けが
防止されている。ハウジング１４には入力軸３の軸心に
直交する方向で且つ保持穴38に直交してスプール穴40が
設けられ、スプール穴４０にはばね４１により一方向に
付勢されたスプール４２が摺動自在に嵌合している。ス
プール４２の付勢方向先端部（第２図中左端）側におけ
るハウジング１４には変位センサ４３が設けられ、変位
センサ４３のセンサロッド４４はスプール穴４０内に配
されている。スプール４２とセンサロッド４４はピン結
合され、保持穴３８とスプール穴40の交差部でもってス
プール４２にはドライブピン３７の基端が取付けられて
いる。従って、揺動リングギヤ１７が回動した場合、ド
ライブピン３７を介してスプール４２がスプール穴４０
内を摺動してセンサロッド４４が動かし、揺動リングギ
ヤ１７の回動変位が変位センサ４３で検出される。変位
センサ４３の検出値は図示しない制御装置に入力され電
動機２６の作動信号とされる。図中４５は保持穴３８を
塞ぐキャップ、４８はスプール４２に形成された空気穴
である。ドライブピン３７の組立てに際しては、保持穴
３８からスプール４２内に通し、先端部を規制溝３９に
嵌入してドライブ溝３６に先端を嵌合させ、保持穴３８
をキャップ４５で塞ぐ。

ここで、規制溝３９が存在せずドライブピン３７の先端
がドライブ溝３６の長手方向に移動した場合の不具合を
第４図に基づき説明する。ドライブピン３７の先端がド
ライブ溝３６の長手方向に移動した場合（ドライブピン
３７が傾いた場合）、ドライブピン３７とドライブ溝３
６内壁の当接点Ａは第４図中上方のＡ′位置に変位す
る。当接ＡがＡ′に変位した場合、スプール４２は図中
右側に移動するため、変位センサ４３は誤った値を出力
してしまう。また、変位センサ４３の構造は、内部で探
子が平面受けとなっているため、ドライブピン３７が傾
いてスプール４２が軸回りに回転した場合抵抗値が変化
して誤った値を出力してしまう。

揺動リングギヤ１７の上面にはピン４６が立設され、ピ
ン４６には輪ばね４７の一端が取付けられ、輪ばね４７
は揺動リングギヤ１７の上面を略半周して他端がハウジ
ング１４に取付けられている。従って揺動リングギヤ１
７には回転力が付勢され、この付勢力は第一遊星歯車２
２、太陽歯車20、第二遊星歯車24、固定リングギヤ１９
に伝えられバックラッシュを除去している。また揺動リ
ングギヤ１７に回転力が付勢されることで、スプール４
２とドライブピン３７の嵌合状態が安定するので、スプ
ール４２が移動した際スプール４２がこじれてスプール
穴４０との間で無駄な摩擦が生じない。このため変位セ
ンサ４３には応答遅れが生じない。尚、輪ばねを二個設
けて揺動リングギヤ１７を１８０度位相をずらした二箇
所で同一回転方向に付勢するようにすると、揺動リング
ギヤ１７のフリクションを完全に防止することができ
る。

上述の電動式動力かじ取装置では、トーションバー１０
にねじれが生じていない状態におけるドライブピン３７
の位置（スプール４２の位置）を屁にセンサ４３の電気
的中立位置とし、電気的中立位置を基準としてトーショ
ンバー１０のねじれ方向によって変わるスプール４２の
位置で電動機２６の回転方向を決定する。従って、一度
分解した場合、歯車類の噛み合い位置やトーションバー
１０の固定位置を正しく再現しなければ正確な電動式か
じ取ができなくなってしまう。そこで本考案の装置は歯
車部及び変位検出部を一体化し分解を不能としている。

即ち、揺動リングギヤ１７を歯車ハウジング１５の縁鍔
１６まで挿入し、その後固定リングギヤ１９を圧入して
いるため、揺動リングギヤ１７、固定リングギヤ１９は
分解不可能となっている。トーションバー１０の下端と
ピニオン軸５はスプライン結合されて圧入され、トーシ
ョンバー１０と入力軸３は圧入ピン１１を介して結合さ
れているため、入力軸３とピニオン軸５は抜き外しが不
可能で、鍔部１２と従動歯車１３との間に設けられた第
一遊星歯車２２及び第二遊星歯車２４は取外し不可能と
なっている。また、ドライブピン３７を組込んだ後は保
持穴３８をキャップ４５で塞ぐためドライブピン３７、
スプール４２等は分解不可能となっている。

ここで、変位センサ４３の電気的中立位置の取り方を説
明する。この調整を行なう時は、入力軸３とトーション
バー10は圧入ピン11で結合される前の状態で、その他の
部材は全組立てが完了している。初期状態での変位セン
サ43の値を測定し、トーションバー10に対して回転自在
となっている入力軸３を回転して揺動リングギヤ１７を
回転させる。ドライビピン３７を介してスプール４２を
動かし、変位センサ４３の値を電気的に中立となる所望
値にする。この状態でトーションバー10と入力軸３を同
時に穿孔して圧入ピン11で固定する。これにより、トー
ションバー10に全くねじれがない状態が変位センサ４３
の電気的中立状態となる。

次に上記構成の電動式動力かじ取装置の作用を説明す
る。

図示しないハンドルを介して入力軸３に回転が加えられ
ると、トーションバー１０を介してピニオン軸５が回転
し、回転力はかじ取歯車33、ラック３４を介してタイロ
ッド35に伝えられ、かじ取腕により操舵輪を旋回させ
る。この時第一遊星歯車２２と第二遊星歯車24及び太陽
歯車３０は揺動リングギヤ17及び固定リングギヤ１９内
でつれ回されて回転する。揺動リングギヤ１７は回転し
ないのでドライブピン３７は移動せず、変位センサ４３
は電気的に中立状態が保たれ電動機２３へ駆動信号は送
られない。変位センサ４３が電気的に中立状態の場合、
電磁クラッチ２８はＯＦＦ状態になっている。

操舵輪に操舵抵抗が負荷されている場合、入力軸３に回
転が加えられてもピニオン軸５は回転せず、入力軸３に
加えられたトルクによりトーションバー１０がねじられ
入力軸３とピニオン軸５との間にねじれ変位が生じる。
この時第二遊星歯車２４は公転も自転もせず太陽歯車２
０が固定状態になり、入力軸３の回転により第一遊星歯
車２２が公転すると共に自転し、揺動リングギヤ１７を
回動させる。揺動リングギヤ１７が回動した場合、ドラ
イブピン３７を介してスプール４２が摺動してセンサロ
ッド４４を動かし、揺動リングギヤ１７の回動変位が変
位センサ４３で検出される。変位センサ４３の検出値
（電気的中立位置に対するスプール４２の移動方向及び
移動量）は図示しない制御装置に入力され、電動機２６
の回転方向及び回転数を指令する作動信号とされる。電
動機２６に作動信号が送られると、電磁クラッチ２８が
接続すると共に作動信号に基づく回転方向及び回転数で
電動機２６が駆動する。電動機２６の駆動力は駆動歯車
２９、減速歯車31、ドライブ歯車32、従動歯車１３を介
してピニオン軸５に伝えられてピニオン軸５に動力補助
が与えられる。この結果、常にかじ取ハンドル軸の操作
に追従して転舵が行なえるようになる。

上述した電動式動力かじ取装置は、電動機２６をタイロ
ッドと反対側の上カバー１に取付け、減速歯車３１とド
ライブ歯車３２の間に遊星歯車機構を存在させるように
したので、電動機２６がタイロッド３５側（ベローズ
等）に干渉することがなく、電動機２６の出力系のが長
くなることもない。

＜考案の効果＞ 上述した電動式動力かじ取装置では、電動機、動力伝達
機構、ねじり棒ばね及びねじり棒ばねのねじれ変位を直
線変位として取り出す遊星歯車機構等を回転軸上で、一
体的に構成された上カバー、ピニオンケース、ハウジン
グ内に隣接して配置しているので安価でコンパクトな電
気式動力かじ取装置が得られる。また、入力軸は上カバ
ーに支持され、揺動リングギヤ及び固定リングギヤはハ
ウジングに保持され、かじ取歯車軸はピニオンケースに
支持されているので、装置ケーシングが三分割となり組
付性及び加工性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る電動式動力かじ取装置
の主要部を表わす断面図、第２図は第１図中のII−II線
矢視図、第３図は第２図中のIII−III線矢視図、第４図
は第２図中の矢印IV部の拡大図である。 図面中、 １は上カバー、 ３は入力軸、 ５はピニオン軸、 ９はピニオンケース、 １０はトーションバー、 １３は従動歯車、 １４はハウジング、 １７は揺動リングギヤ、 １９は固定リングギヤ、 ２０は太陽歯車、 ２２は第一遊星歯車、 ２４は第二遊星歯車、 ２６は電動機、 ３１は減速歯車、 ３２はドライブ歯車、 ３５はタイロッド、 ３６はドライブ溝、 ３７はドライブピン、 ３９は規制溝、 ４２はスプール、 ４３は変位センサ、 ４７は輪ばねである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森下 光晴 兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電機 株式会社姫路製作所内 (72)考案者 原 忠之 兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電機 株式会社姫路製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−226362（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−9974（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部にかじ取ハンドル軸が連結されると
   共に上カバーに回転自在に支持される入力軸と、該入力
   軸の他端部に該入力軸と同軸状態で回転自在に嵌合され
   ると共にピニオンケースに回転自在に支持されるかじ取
   歯車軸と、前記入力軸の軸心部に同軸状態で配され一端
   部が該入力軸に取付けられると共に他端部が前記かじ取
   歯車軸に取付けられるねじり棒ばねと、前記かじ取歯車
   軸の前記入力軸側に同軸一体に設けられた従動歯車と、
   前記入力軸の外周に回動自在に嵌合された太陽歯車と、
   該太陽歯車の外方におけるハウジングに前記入力軸と同
   軸状に回動自在に支持されて且つ内周面に歯が形成され
   た揺動リングギヤと、該揺動リングギヤと前記従動歯車
   の間の前記太陽歯車の外方におけるハウジングに前記入
   力軸と同軸状に固定されて且つ内周面に歯が形成された
   固定リングギヤと、前記入力軸側に回転自在に設けられ
   前記揺動リングギヤの内周と前記太陽歯車の外周とに噛
   み合う第一遊星歯車と、前記従動歯車側に回転自在に設
   けられ且つ該第一遊星歯車と同軸状となって前記固定リ
   ングギヤの内周と前記太陽歯車の外周とに噛み合う第二
   遊星歯車と、前記揺動リングギヤの外周に幅方向に延び
   て形成されるドライブ溝と、先端部が該ドライブ溝に回
   動自在に嵌合し前記入力軸と前記かじ取歯車軸の相対回
   転によって生じる前記揺動リングギヤの回動で直線状態
   に移動するドライブピンと、該ドライブピンの移動を検
   知する変位センサと、前記従動歯車に噛み合う出力歯車
   を有すると共に該変位センサの検出信号に基づいて所定
   の回転方向及び回転数で回転する電動機とを備えたこと
   を特徴とする電動式動力かじ取装置。