JPH0714110Y2 - 電動式パワーステアリング - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は自動車用電動式パワーステアリング、特にトル
クセンサとしてポテンショメータを用いかつ外部から調
整不可能とした電動式パワーステアリングに関する。

〔従来技術〕

電動式パワーステアリングは、一般に操舵時にハンドル
側のステアリング軸に発生する操舵トルクをトルク検出
器により検出し、このトルク検出器からの出力信号に対
応してパワーアシスト用電動機を駆動し、ステアリング
出力軸に対しパワーアシスト制御するように構成されて
いる。

トルク検出器としてポテンショメータを用いた実開昭63
−142259号公報に示される従来の電動式パワーステアリ
ングを第７図を参照して説明する。図中１はパワーアシ
ストのための電動機、２は電動機１の出力軸に挿着され
た電磁クラッチであって出力軸３に減速用の第１の小歯
車４が同軸固定されている。小歯車４に噛合した第１の
大歯車５が中間軸６の一端部に同軸固定され、中間軸６
の他端部に減速用の第２の小歯車７が同軸固定されてい
る。ステアリング出力軸となるピニオン軸９はその一端
部に減速用の第２の大歯車８が同軸固定されて前記第２
の小歯車７と噛合されている。またピニオン軸９の後端
部に形成されたフランジ部9aには複数の第１の遊星歯車
10がピン18で結合され、さらにピニオン軸９の端部にト
ーションバー11の下端部が挿通されるとともに、ピン22
により両者が結合される。

トーションバー11の一端部はスリーブ（スタブシャフ
ト）12の軸心に形成された中空部24に挿通され、その端
部においてピン23により両者が結合されている。スリー
ブ12の前端部の外周にはサンギア13が同軸状に遊嵌さ
れ、第１の遊星歯車10と噛み合っている。第１の遊星歯
車10はその外周部がセンサーハウジング52に固定された
第１のリングギア（固定側リングギア）15と噛み合う。
固定側リングギア15は、第９図に示す如く外周に溝70が
形成されており、センサーハウジング52にロックナット
68で固定された偏心ネジ軸69の先端の球面部が該溝70に
嵌合され、これによってリングギア15が回転しないよう
固定されている。またスリーブ12の中央部に形成したフ
ランジ部12aの側面には複数の第２の遊星歯車14がピン1
9によって結合され、前記サンギア13およびセンサーハ
ウジング52とは結合しないフリーな第２のリングギア16
と噛み合っている。さらに前記スリーブ12の軸後端部に
はステアリング軸25が結合され、ピニオン軸９にはステ
アリングリンケージ（図示省略）がラック17で結合され
ている。スリーブ12は電動機１を保持しているギアカバ
ー62に回転可能に軸支され、ピニオン軸９はギアボック
ス51に軸支されている。これらのセンサーハウジング5
2、ギアカバー62およびギアボックス51は通常の締付ボ
ルト73により固定されている。

第８図は上述の電動式パワーステアリングにおけるトル
ク検出用ポテンショメータの部分を示した断面図であ
る。ポテンショメータ30はセンサーハウジング52に固定
ねじ36,37によって固定されている。センサーハウジン
グ52の側部にはポテンショメータ30と略同芯に有底穴32
が形成され、該穴32に後述するスプール33が挿入されて
いる。ポテンショメータ30の検出ロッド30aはスプール3
3の右側軸端の穴33aにピン38を介して回動不能に連結さ
れ、またこのスプール33の左側軸端のばね受孔33bとセ
ンサーハウジング52の有底穴32の穴底部との間に遊星歯
車機構のバックラッシュを除去するためのばね34が挿入
されている。差動レバーピン35はスプール33の中央部に
挿通され、このピン35の先端部35aが第２のリングギア1
6の外周部に形成した切欠部16aに係合している。作動レ
バーピン35は第２のリングギア16と共に第８図の左、右
方向に駆動され、これによってスプール33および検出ロ
ッド30aも左、右方向に移動する。

ポテンショメータの検出ロッド30aの位置は、トルクが
加わらないとき定められた中立電圧が出力されるような
位置に組み立てられるが、加工誤差等により電圧がずれ
た場合には前述の第９図のロックナット68をゆるめ、偏
心ネジ軸69をまわすことにより、固定側リングギア15を
回転方向に若干まわし、結果的に第２のリングギア16の
位置を回転変位させ、トルク０の時の検出ロッド30aの
位置を移動させて中立電圧に合せる。

ピニオン軸９に前記ステアリングリンケーズ（図示省
略）およびラック17を経て負荷トルクが伝達されている
状態でハントル操作が行われた場合、トーションバー11
およびスリーブ12を介してステアリング軸25には操舵ト
ルクが作用し、この操舵トルクに比例したトーションバ
ー11のねじり変位が遊星歯車14およびリングギア16を介
して最終的にポテンショメータ30の検出ロッド30aのス
トローク変位に変換され、このストローク変位が操舵ト
ルクに比例した電気出力の形で取り出され、電動機１が
駆動されてピニオン軸９に対しパワーアシストがなされ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述した実開昭63−142259号公報に示す従来のパワース
テアリングでは、ギアカバー62とセンサーハウジング52
が普通の六角ボルト等で固定され、トルク検出部即ちポ
テンショメータ等が例えばボルトの取り外しなどにより
分解可能な構造となっており、またポテンショメータの
中立電圧を調整ネジ等によって調整するようになってい
る。このような構造ではユーザ側で不用意に分解して調
整ネジを廻してしまったり、そうでなくても分解により
調整ネジがゆるんでしまったりして、正規の状態からず
れてしまう虞れがある。例えば中立電圧がずれたり、再
組立時に低温性のよいグリースを入れるべきところに一
般的グリースを入れて低温時の作動が悪化することによ
り、ハンドルが勝手に廻ったり、コントローラや電動機
に電流が流れ続けたりする等の不具合が起る危険があ
る。

またパワーアシスト用電動機に接続される低速ギア（モ
ータギア、樹脂ギア、駆動ギア、被動ギア）の噛み合い
は、バックラッシュが最小でなければならず、かといっ
てその噛合予圧が高過ぎてトルクアップとなると、ステ
アリング軸のトルクアップとなり、ハンドルの戻りが悪
く、また電動機出力軸のトルクアップは電動機の出力効
率を著しく低下させる。このため減速ギアのギア寸法は
厳しく管理されなければならないが、従来の構造では勝
手に分解して規定外のギアを組み込んでしまうことによ
り、騒音の発生、ハンドル戻り不良等の不具合が生じ
る。

従来、固定側のリングギア15をセンサーハウジング内径
部に圧入することにより、非分解とした構造が知られて
いるが、リングギア自体の圧入は作業性が悪く、圧入時
に生じたかじりや端部の擦過くずが遊星歯車装置内に残
ってトルク検出部の作動性を低下させる心配がある。ま
た従来は非分解、非調整でポテンショメータの中立電圧
を決定する方法がなく、もっぱら固定側リングギア15の
圧入時に圧入位相を調整することで行っているが、誤差
が大きく、実用的でない。また従来、ポテンショメータ
の取付フランジ面を同一平面内で２箇所に分離すること
により、検出部全体の構造を小さくしたものが知られて
いるが、この方法ではシムでポテンショメータの電圧調
整を行うには同寸法のシムを２箇所に入れなければなら
ず、作業が非常にやっかいとなる。

さらに従来の構造では、ポテンショメータがセンサーハ
ウジング外に突出しており、組立中、エンジン搭載時に
ぶっつけたり、走行時に飛石が直かにポテンショメータ
に当って破損する等の危険があった。また、前述のよう
に、減速ギアのバックラッシュは最小でなければならな
いが、ヘリカルギアでは、噛合方向（半径方向）のバッ
クラッシュを押えても、軸方向のバックラッシュがある
と回転方向のバックラッシュに変換されてしまうので、
軸方向のバックラッシュも押えなければならない。従来
これらの方法として、単にセンサーハウジングを軸の加
工精度で押える、あるいはバネで予圧を掛ける、調整ネ
ジで調整する（第10図）等の方法があるが、前者は加工
精度を出すことが困難であり、バネは効果的な程利かす
とトルクアップし、調整ネジは詳しくない人にうっかり
廻されてしまう危険がある。又、温度変化時に軸とセン
サーハウジングの材質の違いにより、予圧が掛ったりバ
ックラッシュが出たりする等の問題があった。なお第10
図で65は第７図で説明した中間軸６の軸端の調整ネジ、
66はロックナット、67は間座である。

本考案は上述した従来の不具合を解消した電動式パワー
ステアリングを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案による電動式パワーステアリングは、電動機をス
テアリング出力軸に伝動連結し、前記ステアリング出力
軸とステアリング軸とをトーションバーで連結し、前記
トーションバーと歯車装置をギアカバーとセンサーハウ
ジングで囲包し、前記センサーハウジングにポテンショ
メータを取り付け、操舵時に前記ステアリング軸に発生
する操舵トルクを前記トーションバーおよび前記歯車装
置を介して前記ポテンショメータにより検出し、前記ポ
テンショメータからの出力信号に対応して前記電動機を
駆動し、前記ステアリング出力軸に対してバワーアシス
ト制御する電動式パワーステアリングにおいて、前記ギ
アカバー、前記センサーハウジングおよび前記ポテンシ
ョメータを、組み付けた後は破壊なしに分解することが
できない締付手段により、一体固定構造としたものであ
る。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第２図は本考案の実施例の側面図、第１図はその断面図
即ちステアリング軸および電動機出力軸を含む平面で断
面した側面断面図である。本実施例では、電動機１が取
り付けられるギアカバー62と、ステアリング出力軸とな
るピニオン軸９が軸支されるギアボックス51との間にそ
れぞれシール材等を介してセンサーハウジング52が挟み
込まれ、ギアカバー62とセンサーハウジング52およびポ
テンショメータ30が、従来のような通常のボルトではな
く、特殊工具を用いなければ外せない特殊ボルトあるい
はシャーボルトのような非分解ボルト48で互いに固着さ
れている。キアカバー62およびセンサーハウジング52内
には電動機１の出力軸３、減速用の小歯車４、これに連
結される樹脂製の減速用大歯車５、遊星歯車装置、トー
ションバー11、スリーブ（スタブシャフト）12、ピニオ
ン軸９等が組み付けた後は破壊せずに分解できない非分
解状態で内蔵されている。これらの各部材でギアボック
ス51に軸支される軸部例えば減速用歯車軸の軸端あるい
はピニオン軸９の軸端は組付時に軸受、ナットおよびネ
ジ付きカバー53でその軸方向位置が位置決めされ、組付
後はネジ付きカバー53がギアボックス51から取り外せな
いように一体に螺合、固着されている。また遊星歯車装
置の固定側リングギア（第１のリングギア）15の外周部
には、第５図および第６図に示すように、半径方向に凹
溝55が形成され、またセンサーハウジング52には貫通し
たピン孔56が設けられ、このピン孔56から前記リングギ
ア15の凹溝55へピン57を挿入し、ピン孔56の外周部を符
号58の如くカシメることにより、固定側リングギア15が
分解不可能に固定される。組付後は、カシメ部分58を破
壊してピン57を抜き取らなければリングギア15の調整は
できない。ピン挿入、カシメ後はピン孔56にかぶさるよ
うにギアボックス51がセンサーハウジング52に固定され
る。

ポテンショメータ30は、第４図（ａ），（ｂ）に示す如
く、その前端面即ちその検出ロッド30aの突出する面40
がフランジ状に張り出ており、またこのフランジ面40に
直交するようにその側部の少なくとも一部が全長にわた
って平坦な面41（第４図（ｃ））に形成されている。セ
ンサーハウジング52には、その外側部にこのポテンショ
メータ30の直交する２面40,41に対応してＬ形の直交２
面による取付面42,43（第４図（ａ）〜（ｃ））が形成
され、さらにセンサーハウジング52の検出ロッド挿入端
にはインロー部44が形成されている。ポテンショメータ
30のフランジ面40の検出ロッド突出部周囲は該フランジ
面より突出した段部45が形成され、この突出段部45がセ
ンサーハウジング52の前記インロー部44に挿入され、か
つポテンショメータ30の前記直交２面40,41がセンサー
ハウジング52の前記の直交した取付面42,43に密着係合
され、さらにポテンショメータ30のフランジ部からセン
サーハウジング52へ非分解形のボルト48で固定されるこ
とにより、ポテンショメータ30の非分解組付、即ち破壊
しなければ分解できない組付がなされる。この場合、前
記段部45とインロー部44の間にはシール部材72およびＯ
リング74が介在され、またポテンショメータ30のフラン
ジ面40とこれに対面するセンサーハウジング52の取付面
42との間にシム50が挟まれ、メーカによる組付時にシム
50の厚み調整によりポテンショメータ30の中立電圧（入
力トルク０のときのポテンショメータ出力電圧）位置が
調整される。なお非分解ボルトによる固定は締付後樹脂
による埋込み、あるいはシャーボルトのように一般工具
ではゆるめることができないように処理されることによ
り、組付後は分解不能とされる。場合によりポテンショ
メータ30の軸方向に平行な平坦面41とこれに対接するセ
ンサーハウジング52の取付面43との間にも樹脂スペー
サ、ゴムスペーサ等が介在されてよい。中立電圧位置の
調整後、前述の如くポテンショメータ30が非取り外し状
態にセンサーハウジング52に固着され、さらにポテンシ
ョメータ30を包囲するようにセンサーハウジング52にセ
ンサーカバー60が同様に非分解形の特殊ボルト47により
固着される。

以上のようにして遊星歯車の調整、固定側リングギア15
の固定を行い、ポテンショメータ30の位置調整を行って
組み立てを完了した後は、外部から分解、調整が不能と
なり、またポテンショメータ30は前記センサーカバー60
のために外部に露出していないので、車輌への組み付け
の際、あるいはエンジン搭載時に毀損したり、走行時の
飛石等が当ることがない。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、ポテンショメータを組付
後非分解、組付後調整不可の状態とし、かつ電動機の出
力軸からポテンショメータに至る内部機構部をギアカバ
ーおよびセンサーハウジング内に破壊せずには非分解の
状態に収納したので、不なれなユーザ側で分解し、不良
調整、部品交換、グリース塗布を行ったりして性能を劣
化させるという心配がなく、常に規定性能の安定した、
かつ長寿命のパワーステアリング装置が得られる。組立
時の調整も、シムによる調整でよいので作業が容易とな
り、しかも調整時にシール性能に影響を与えることがな
い。ポテンショメータはセンサーカバーで包囲され、従
来のようにそのままの形で外部に露出していないので、
車輌の組立工程で、あるいは走行時に破壊されることが
ない。また、出力軸、中間軸およびピニオン軸は各軸の
一端側でのみ位置決めされているので、温度変化時に各
軸の他の端はセンサーハウジングに対してスライドし、
軸とハウジングの材質の違いにより内蔵するギア群の過
大なトルクアップ、バックラッシュの増大がなく、メー
カ側で適切に設定した特性が長期にわたり維持されるな
ど、品質安定性、信頼性の面で大きな効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る電動式パワーステアリン
グの側面断面図、第２図は第１図に示す実施例の側面
図、第３図は第２図の矢視Ａからみた平面図、第４図
（ａ）は第２図のＢ−Ｂ線に沿った部分的な平面断面
図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）におけるポテンショメ
ータ固着部分の拡大詳細図、第４図（ｃ）は第４図
（ａ）のほぼＥ−Ｅ線に沿った断面図、第５図は第１図
のＣ部の拡大断面図、第６図は第５図のＤ−Ｄ線に沿っ
た断面図、第７図は従来の電動式パワーステアリングの
側面断面図、第８図は従来のトルク検出器を備えた電動
式パワーステアリングの一部分裁断した正面図、第９図
は従来の中立電圧調整用の偏心ネジ機構部の断面図、第
10図は従来の減速ギアのバックラッシュ調整機構部の縦
断面図である。 １……電動機、４……小歯車、５……大歯車、９……ピ
ニオン軸、11……トーションバー、12……スリーブ（ス
タブシャフト）、15……固定側リングギア（第１のリン
グギア）、30……ポテンショメータ、30a……検出ロッ
ド、40,41……直交する２面、42,43……取付面、47,48
……非分解ボルト、50……シム、51……ギアボックス、
52……センサーハウジング、53……ネジ付きカバー、55
……凹溝、57……ピン、58……カシメ部分、60……セン
サーカバー、62……ギアカバー。

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機をステアリング出力軸に伝動連結
   し、前記ステアリング出力軸とステアリング軸とをトー
   ションバーで連結し、前記トーションバーと歯車装置を
   ギアカバーとセンサーハウジングで囲包し、前記センサ
   ーハウジングにポテンショメータを取り付け、操舵時に
   前記ステアリング軸に発生する操舵トルクを前記トーシ
   ョンバーおよび前記歯車装置を介して前記ポテンショメ
   ータにより検出し、前記ポテンショメータからの出力信
   号に対応して前記電動機を駆動し、前記ステアリング出
   力軸に対してパワーアシスト制御する電動式パワーステ
   アリングにおいて、前記ギアカバー、前記センサーハウ
   ジングおよび前記ポテンショメータを、組み付けた後は
   破壊なしに分解することができない締結手段により、一
   体固定構造としたことを特徴とする電動式パワーステア
   リング。
2. 【請求項２】前記ポテンショメータは２箇所の互いに直
   交する２面のフランジ部を有し、該フランジ部の２面を
   前記センサーハウジングの対応する直交２面に当接して
   封止状態に固定したことを特徴とする請求項第１項記載
   の電動式パワーステアリング。
3. 【請求項３】前記ポテンショメータの軸線に垂直なフラ
   ンジ部の面と前記センサーハウジングとの間にシムをは
   さみ、該ポテンショメータの中立電圧位置を前記シムに
   よって予め調整しておき、調整後破壊なしに分解するこ
   とができない締結手段で固定したことを特徴とする請求
   項第２項記載の電動式パワーステアリング。
4. 【請求項４】前記歯車装置は遊星歯車装置を含み、該遊
   星歯車装置の前記センサーハウジングに取り付けられる
   固定側リングギアの外周に形成された溝に該センサーハ
   ウジングからピンを挿入して該ピンをカシメ固定したこ
   とを特徴とする請求項第１項記載の電動式パワーステア
   リング。
5. 【請求項５】前記電動機の出力軸に同軸固定される第１
   の小歯車、該第１の小歯車に噛合する第１の大歯車が同
   軸固定される中間軸、該中間軸の端部に同軸固定される
   第２の小歯車、該第２の小歯車に噛合する第２の大歯車
   および該第２の大歯車が同軸固定されるステアリング出
   力軸を有し、前記第1,第２の小歯車および前記第1,第２
   の大歯車はヘリカルギアであり、前記電動機の出力軸、
   前記中間軸、および前記ステアリング出力軸は、軸方向
   にバックラッシュ無く、各軸の一端側のみにて位置決め
   されていることを特徴とする請求項第１項記載の電動式
   パワーステアリング。
6. 【請求項６】前記ポテンショメータは、前記センサーハ
   ウジングに強固に固着されたセンサーカバーにより保護
   されていることを特徴とする請求項第１項記載の電動式
   パワーステアリング。