JPH0725311B2

JPH0725311B2 - 動力舵取装置

Info

Publication number: JPH0725311B2
Application number: JP26602787A
Authority: JP
Inventors: 昭信松田; 正光阪井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH01106776A; US4890683A; GB8808554D0; GB2211156A; GB2211156B

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車の舵輪操作に要する力を電動モータの
回転力により補助する電動式の動力舵取装置（パワース
テアリング）に関する。

〔従来技術〕

舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果に基づいて操舵
補助用のモータを駆動し、舵輪操作に要する力を該モー
タの回転力により補助せしめ、運転者に快適な操舵感覚
を提供する電動式の動力舵取装置が開発されている。

一端部に舵輪を設けてなる舵輪軸（ステアリングコラ
ム）と、該舵輪軸の他端部にユニバーサルジョイントを
介して連結されたピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合さ
れ車体の左右方向に延設されたラック軸とを備え、舵輪
の回動操作に伴うピニオン軸の回動をラック軸の軸長方
向への移動に変換して舵取りを行わせる構成としたラッ
ク・ピニオン式の舵取機構を備えた自動車においては、
前記動力舵取装置は、前記ピニオン軸を、舵輪軸に連な
る入力軸とラック軸に連なる出力軸とに分割すると共
に、両軸間にトーションバーを介装してこれらを同軸上
に連結した構成とし、例えば、この連結部に両軸の周方
向の相対位置に対応する電位を出力するポテンシオメー
タを構成し、舵輪に加えられる操舵トルクを、該トルク
に応じて前記トーションバーに生じる捩れに伴う入力軸
と出力軸との間の相対変位として、前記ポテンシオメー
タの出力電位の変化により検出する一方、前記ピニオン
軸の出力軸側、又は該ピニオン軸と異なる軸長方向位置
にて前記ラック軸に噛合せしめてある他のピニオン軸
に、適宜の減速装置を介してその回転力を伝達するよう
に前記操舵補助用のモータを配設して構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような構成の従来の動力舵取装置においては、前記
ポテンシオメータを用いてなるトルクセンサ及び操舵補
助用のモータが、いずれもピニオン軸及びラック軸の近
傍に配設されており、ピニオン軸及びラック軸は、余剰
空間の少ないエンジンルーム内部の下方に位置するた
め、トルクセンサ又はモータに不具合が生じた場合、こ
れらを修理又は調整するに際し、限られた空間内におけ
る困難な作業を強いられるという難点がある上、前記モ
ータ及び減速装置は相応の大きさを有しており、特に小
型車において、これらの配設位置を確保することが困難
となる虞があった。

また自動車の操舵に要する力は、その時の走行速度に応
じて異なり、低速走行時及び停止時においては、舵輪操
作に比較的大きい操作力が必要である一方、高速走行時
には、わずかな操作力が必要なだけである。従って、前
述の動力舵取装置において、低速走行時及び停止時にお
ける操作力の十分な軽減を実現する操舵補助用のモータ
を用いた場合、該モータが大型となり、この配設が更に
困難となる上、高速走行時に過度の操舵補助力が生じる
ため、わずかな力により舵輪がふらつき、直進安定性が
悪くなる虞がある。これらの難点は、前記モータの駆動
電流を制御し、該モータが発生する回転力を走行速度又
は舵輪の回動角度に応じて変更せしめる構成とするか、
又は高速走行時に舵輪に適度な剛性を付与することを考
慮して、小容量のモータを用いることにより解消可能で
あるが、前者の場合、制御部の構成が複雑となり、故障
の発生頻度が増加する虞があり、また後者の場合、停止
時及び低速走行時に十分な操舵補助力が得られず、舵輪
操作に多大な力を要するという難点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵
補助用のモータの配設位置に制約を受けることがなく、
また該モータ及びトルクセンサのメンテナンス作業が容
易に行えると共に、低速走行時又は停止時の十分な操舵
補助力と、高速走行時の舵輪への適度な剛性の付与と
が、小容量のモータを用いて実現可能な動力舵取装置を
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〕

本発明に係る動力舵取装置は、車室内部に配設され、操
舵力の入力側である上部軸と出力側である下部軸とに分
割された舵輪軸を備え、上部軸の上端は舵輪に、また下
部軸の下端はユニバーサルジョイントを介在させて車室
外部に配設されたピニオン軸に夫々連結し、舵輪の回動
操作に伴う前記ピニオン軸の回動を、これに噛合するラ
ック軸の左，右方向の移動に変換して舵取りを行わせる
ラック・ピニオン式の舵取機構を備え、該機構中に配さ
れた操舵補助用のモータを、前記舵輪に加えられた操舵
トルクの検出結果に基づいて駆動する動力舵取装置にお
いて、前記ラック軸の軸長方向に形成してあるラック歯
は、その一部又は全部に亘って、形成範囲の中央部から
端部に至るに従って減少する圧力角を、前記ピニオン軸
の外周を形成してあるピニオン歯との噛合部において有
し、また前記モータは前記舵輪軸の中途のハウジングに
形成した開口部に面してハウジング外部に装着され、前
記ハウジング内部には前記操舵トルクを検出するトルク
センサ及びモータの回転を前記下部軸に伝達するクラッ
チ，ウォーム軸，ウォームホィールからなる伝動装置が
配設されており、前記ウォームホィールは前記下部軸の
出力側に外嵌固定され、またウォーム軸は中間部に形成
されたウォーム歯にて前記ウォームホィールと噛合し、
その先端部は前記ウォーム歯の歯底円直径よりも小径に
形成されて前記ハウジングの内奥側にて、また基端部は
前記ハウジングの前記開口部側にて夫々を軸受を用いて
前記ハウジングに軸支されると共に、前記基端部は前記
ハウジングの開口部に面して設けたクラッチを介在させ
て前記モータに連結したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、操舵トルクを検出するトルクセン
サ、操舵補助用のモータ及び該モータの回転力を伝達す
る伝動装置が、いずれも車室内に位置する舵輪軸の周辺
に配設され、またピニオン軸に形成されたピニオン歯と
の噛合部において、その形成範囲の端部に至るに従って
圧力角が減少する態様にてラック軸に形成されたラック
歯の作用により、ピニオン軸の単位回転数当たりのラッ
ク軸の移動量は、ピニオン軸とラック軸との噛合位置が
ラック歯形成範囲の端部に至るに従って減少し、該ラッ
ク軸に付与される移動力が前記噛合位置の変化に従って
増大する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本発明に係る動力舵取装置の全体構成を示
す一部破断正面図である。

図において１は舵輪軸であり、車室内部の適宜位置に下
部を前方に向けて傾斜した状態に固定され筒状をなすハ
ウジング２内に、これと同軸をなし、軸心回りに回動自
在に支承されており、ハウジング２の上部から適長突出
せしめてある舵輪軸１の上端部には、これと同軸をなし
て舵輪1aが固着されている。また舵輪軸１下部の外側に
は、後述する如くトルクセンサ４（第５図参照）が構成
されており、該トルクセンサ４もハウジング２内に収納
されている。更にハウジング２下部の開口部に面してそ
の外側には、軸心をこれに略直交させた態様にて操舵補
助用のモータ５が装着してあり、該モータ５の回転力
は、後述する如く、ハウジング２の内部において舵輪軸
１に伝達される構成としてある。

第１図中の６は、長手方向を車体の左右方向とし、車体
前部のエンジンルーム内に略水平に装設された筒状をな
すラック軸ケース60、該ケース60にこれと軸心を略一致
させ軸長方向に移動自在に内挿されたラック軸61、及び
前記ラック軸ケース60内部にラック軸61と軸心を斜交さ
せた状態に支承され、該ラック軸61と後述の如く係合せ
しめたピニオン軸62等にて構成されたラック・ピニオン
式の運動変換機構である。

第２図はラック軸61とピニオン軸62との係合状態を示す
第１図のII−II線による拡大断面図である。ラック軸61
には、その一端部近傍に、軸長方向に適長に亘る偏平部
が形成されており、該偏平部の略全長に亘ってラック歯
61aが形成されている。また前記ピニオン軸62は、その
中途部の外周面にピニオン歯62aを形成してなる軸であ
り、該ピニオン歯62a形成位置の両側を各別の玉軸受63,
63にて夫々支持させ、ラック軸ケース60に前述した態様
に支承せしめてあり、該ケース60内部において、前記ラ
ック歯61aにピニオン歯62aを噛合させてラック軸61と係
合せしめる。

ラック軸ケース60の上方に適長突出されたピニオン軸62
の上端部は、前記ハウジング２の下部から適長突出せし
めてある舵輪軸１の下端部に、両端部に一対のユニバー
サルジョイント13,13を備えた中間軸14を介して連結し
てあり、ピニオン軸62は、舵輪軸１の回動に伴って回動
し、この回動は、ピニオン歯62aとラック歯61aとの噛合
によりラック軸61の軸長方向への移動に変換されるよう
になっている。また、ラック軸ケース60の両側に夫々突
出されたラック軸61の両端部は、各別の玉継手64,64及
びタイロッド65,65を介して、左右の前輪を夫々軸支
し、水平面内で回動する図示しないナックルアームに夫
々連結されており、ラック軸61の軸長方向の移動、即ち
車体の左右方向の移動に応じて前輪が左右に舵取りされ
るようになっている。

第３図はラック歯61aとピニオン歯62aとの噛合状態を示
す拡大断面図であり、本図に示す如くラック歯61aは、
その形成範囲の中心点Ｃを中央とし、軸長方向に所定の
長さを有する領域ａ内においては、これが前記ピニオン
歯62aと噛合する部分においてα_１なる圧力角を有し、
また形成範囲の両端から夫々所定の軸長方向長さを有す
る領域ｂ内においては、同じくピニオン歯62aとの噛合
部において、前記圧力角α_１よりも小さい圧力角α_２を
有して形成されており、更に前記領域ａと領域ｂとの間
の領域ｄにおいては、同じくピニオン歯62aとの噛合部
において、前記領域ａから領域ｂに向かうに従って前記
圧力角α_１からα_２に至るまで順次減少する圧力角を有
する態様にて形成されている。このようなラック歯61a
は、米国特許3,267,763号により開示されている。また
ラック軸61は、これに前述の如く連結された左右の前輪
が直進状態にある場合に前記中心点Ｃにおいてピニオン
軸62と噛合するように、移動方向の初期位置を設定して
ある。

第４図はピニオン軸62の回動角度に対するラック軸61の
移動量の関係を示すグラフであり、横軸は、ピニオン軸
62の回動角度θ（゜）を、前輪が直進状態にある場合を
０とし、前輪の舵取り方向が左である場合を正、右であ
る場合を負として示しており、また縦軸は、ピニオン軸
62の一回転当たりのラック軸61の移動量Ｒ（mm/Rev）を
示している。ラック歯61aが前述の如き態様をなして形
成されているから、ピニオン歯62aが前記領域ａ内にお
いてラック歯61aに噛合するピニオン軸62の回動範囲
（−60゜〜＋60゜）においては、本図に示す如く、ピニ
オン軸62の一回転当たりのラック軸61の移動量Ｒは大な
る所定値R₁に保たれており、またピニオン歯62aが前記
領域ｂ内においてラック歯61aに噛合するピニオン軸62
の回動範囲（500゜〜720゜及び−500゜〜−720゜）にお
いては、前記移動量Ｒは小なる所定値R₂に保たれてい
る。そして、ピニオン軸62aの回動角度が前記両回動範
囲の間にある場合、ピニオン歯62aは、前記領域ｄ内に
おいてラック歯61aと噛合するから、前記移動量Ｒは、
前記R₁からR₂に至る範囲において、ピニオン軸62の回動
量の絶対値の増加に従って減少する。第４図中に破線に
て示す一定値R₀は、通常のマニュアルステアリングにお
いて採用されるピニオン軸62の一回転当たりのラック軸
61の移動量であり、前記R₁がこのR₀よりも大となり、ま
た前記R₂がこのR₀よりも小となるように、ラック歯61a
の圧力角α_１及びα_２が夫々設定されている。

第５図は前記ハウジング２の内部構造を示す第１図のＶ
−Ｖ線による拡大断面図である。本図に示す舵輪軸１及
びハウジング２からなる軸系は、舵輪軸１に軸長方向の
過大な衝撃力が作用した場合にこの力を吸収し、衝突事
故の際に運転者を保護する、所謂安全ハンドル構造を有
するものであり、舵輪軸１は、その上端部に舵輪1aを固
着してある上部軸10、その下端部を前記運動変換機構６
に連結された下部軸12及び下部軸12の上端部と上部軸10
の下端部とにその両端部を夫々外嵌させ、両軸を同軸上
に連結する円筒状の連結部材11からなる。上部軸10の下
部は矩形断面をなしており、この周面には、軸長方向に
適長離隔させて２本の環状溝10a,10aが形成されてい
る。また、前記連結部材11の上部は上部軸10の下部断面
に整合するように矩形断面部が形成されており、この矩
形断面部には前記環状溝10a,10a間の離隔距離と略等し
い距離だけ軸長方向に離隔した２個所に、これを半径方
向に貫通する各複数個の円孔11a,11a…が形成してあ
る。そして連結部材11は、前記円孔11a,11aの形成位置
が環状溝10a,10aの外側に整合するまで上部軸10に外嵌
された後、円孔11a,11a…の夫々から環状溝10a,10a内に
注入，固化される樹脂を介して上部軸10と連結されてい
る。従ってこの連結部分は、互いに嵌合された上部軸10
及び連結部材11の夫々の矩形部の係合により、通常の舵
輪操作に伴い該連結部分に作用する周方向の力に対して
は十分な強度を有している一方、該連結部分に作用する
軸長方向の力に対しては、前記樹脂の剪断強度に相当す
る強度を有しているのみであり、上部軸10に軸長方向の
過大な衝撃力が作用し、前記樹脂が剪断破壊した場合、
上部軸10は連結部材11の内部をその軸長方向に移動でき
るようになっている。

また前記ハウジング２は、前記上部軸10をその内部に支
承する薄肉円筒状をなす上部軸ハウジング20、前記下部
軸12をその内部に支承する下部軸ハウジング23及び前記
連結部材11を囲繞し前記両ハウジングを同軸上に連結す
る連結部材ハウジング21とからなる。上部軸ハウジング
20と連結部材ハウジング21とは、軸長方向に適長離隔し
た２個所に各複数個の小球22a,22a…を保持し薄肉円筒
状をなす球保持部材22を両者間に介在させ、前記小球22
a,22a…を前者の下部内周面と後者の上部外周面とに夫
々係合させて連結してあり、前記樹脂が剪断破壊し上部
軸10が移動する際に、前記小球22a,22a…の夫々と上部
軸ハウジング20及び連結部材ハウジング21との間に生じ
る摺動抵抗により、前記破壊を引起した衝撃力を吸収す
る構成としてある。

さて前記下部軸12は、軸心位置に夫々中空部を有する入
力軸12a及び出力軸12bからなり、入力軸12aは、その上
端部近傍を、前記下部軸ハウジング23内に玉軸受24にて
支承されており、また出力軸12bは、軸長方向に適長離
隔する２個所を同じく下部軸ハウジング23内に玉軸受25
及び玉軸受26にて夫々支承させ、前記入力軸12aの下側
に位置させてある。入力軸12a及び出力軸12bの夫々の中
空部には、両者の長さの和に略相当する長さを有し、中
央部分が細径の一様な円形断面を有するトーションバー
３が内挿されており、該トーションバー３の両端部は、
入力軸12aの上端部近傍位置及び出力軸12bの下端部近傍
位置に、これらを半径方向に貫通するノックピン3a,3b
にて夫々係止されている。入力軸12aの上部には、前記
連結部材11の下部が外嵌され、前記ノックピン3aにより
トーションバー３と共に係止されており、入力軸12a
は、連結部材11を介して前記上部軸10の回動、換言すれ
ば前記舵輪1aの回動に伴って回動するようになってい
る。また、下部軸ハウジング23の下部から適長突出させ
てある出力軸12bの下端部は、前述した如く、ユニバー
サルジョイント13及び中間軸14を介して前記ピニオン軸
62に連結させてあり、前記運動変換機構６の動作によ
り、該出力軸12bの回動方向及び回動量に応じた舵取り
がなされるようになっている。

舵輪1aの回動操作により、これに連なる上部軸10に操舵
トルクが作用した場合、上部軸10に連動する入力軸12a
はこれに応じて回動しようとする一方、前輪に作用する
路面からの抵抗により前記運動変換機構６中のラック軸
61の移動は拘束されており、これに係合するピニオン軸
62に連結された出力軸12bの回動は拘束されているか
ら、両軸を連結するトーションバー３には、前記操舵ト
ルクの方向及び大きさに対応する捩れが生じ、入力軸12
aと出力軸12bとは、この捩れに応じて周方向に相対的に
変位する。前記操舵トルクを検出するトルクセンサ４
は、この変位に応じて出力電位が変化するポテンシオメ
ータを、入力軸12aの下部に遊嵌されたスリーブ40上に
構成してなるものであり、前記スリーブ40の外側に圧入
固定され、ピン41aとの係合により、スリーブ40と共に
その回動を入力軸12aに拘束された抵抗体保持部材41
と、上半部を前記スリーブ40の下部に回動自在に外嵌さ
れると共に、下半部を出力軸12bの上部に遊嵌され、ピ
ン42aとの係合によりその回動を出力軸12bに拘束された
検出子保持部材42とからなる。抵抗体保持部材41の下端
面と検出子保持部材42の上端面とは、夫々下部軸12の軸
心に直交しており、軸長方向に所定の間隙を隔てて互い
に対向させてある。そして、前者には、その軸心を中心
とし、適宜の半径方向幅を有する円環の一部をなして抵
抗体43が形成してあり、また後者には、検出子44が突設
され前記抵抗体43に摺接せしめてある。第５図中には２
つの検出子44が図示されているが、一方は他方が故障し
た場合のバックアップ用である。前記抵抗体保持部材41
の上部は、図示の如く厚肉円筒状をなし、その外周面に
は、複数本のスリップリング45,45…が形成されてお
り、各スリップリング45,45…には、下部軸ハウジング2
3に固設した端子箱47から該ハウジング23内部に向けて
突設されたブラシ46,46…が各別に摺接せしめてある。
前記抵抗体43の両端部は、これらに夫々接続してあるス
リップリング45,45、これらに夫々摺接するブラシ46,46
及び端子箱47を介して図示しない外部電源及びアースに
夫々接続されており、該抵抗体43には所定の入力電位が
印加されている。また、抵抗体43への検出子44の摺接位
置に対応する電位として得られるトルクセンサ４の出力
電位は、抵抗体保持部材41に内蔵された図示しないプリ
アンプを介して検出子44に接続してあるスリップリング
45、これに摺接するブラシ46及び端子箱47を介して外部
に取出され、制御部７の入力側に与えられている。

出力軸12bの軸長方向の中間部には、これに操舵補助用
のモータ５の回転力を伝達するウォームホイール50が同
軸上に嵌合されている。このウォームホイール50は、出
力軸12bの上部を支承する前記玉軸受25と、出力軸12bの
下部を支承する前記玉軸受26とにより両側を挾持されて
軸長方向に位置決めされており、またウォームホイール
50の回転は、これと出力軸12bとの間に嵌装された半月
キー50aにより出力軸12bに拘束されている。ウォームホ
イール50の外周には、これに軸心を直交させた態様をな
し、操舵補助用のモータ５に連動連結されたウォーム軸
51が噛合せしめてある。

第６図はモータ５の伝動機構の構造を示す第５図のVI−
VI線による拡大断面図である。本図に示す如く前記下部
軸ハウジング23の外側には、一側に大径の開口部を備え
内部が縮径された有底円筒状のウォーム軸ハウジング54
が、下部軸ハウジング23に略直交する態様にて連設され
ている。そして前記ウォーム軸51は、その軸長方向中間
部に形成されたウォーム歯を下部軸ハウジング23内に前
述の如く装着されたウォームホイール50の外周に噛合さ
せ、この噛合位置の両側を玉軸受52,53により夫々支承
されてウォーム軸ハウジング54内に回動自在に軸支され
ており、またモータ５は、その回転軸に同軸的に装着し
た電磁クラッチ55を内側とし、その一部を前記開口部に
内嵌せしめてウォーム軸ハウジング54に固定されてい
る。前記ウォーム軸51の先端部側は前記ウォーム歯の歯
底円の直径よりも小さく形成されてウォーム軸ハウジン
グ54の内奥側に位置して玉軸受52に支承され、また玉軸
受け53による支承位置から外向きに突出する基端部分の
外周面には、スプライン51aが形成してあり、該ウォー
ム軸51とモータ５とは、電磁クラッチ55の軸心位置に内
向きに突出する出力軸55aに前記スプライン51aを係合せ
しめて連結されている。モータ５は図示しない駆動回路
を介して前記制御部７の出力側に接続されており、制御
部７からの駆動信号に応じて正転又は逆転駆動される。

このように本発明に係る動力舵取装置においては、舵輪
軸４を囲繞するハウジング２の内部にトルクセンサ４並
びに伝動装置であるウォームホイール50及びウォーム軸
51が収納されており、また該ハウジング２の外側にモー
タ５が装着されているから、トルクセンサ４及びモータ
５を、車室の内部に位置する舵輪軸１の周辺にコンパク
トに配設することが可能である。

以上の如く構成された本発明に係る動力舵取装置におい
ては、運転者が左又は右に操向せしめるべく舵輪1aを回
動操作した場合、この操作力により上部軸10に生じる操
舵トルクが連結部材11を介して入力軸12aに伝達され、
該入力軸12aと運動変換機構６から拘束力を受ける出力
軸12bとの間のトーションバー３に、前記操舵トルクに
応じた捩れが生じる。入力軸12aと出力軸12bとの間に前
述の如く構成されたトルクセンサ４は、入力軸12aと出
力軸12bとの周方向の相対位置に対応する電位を制御部
７に出力しており、制御部７は、トルクセンサ４からの
入力電位の変化により、入力軸12aと出力軸12bとの間に
トーションバー３の捩れに伴って生じる相対変位の方
向、換言すれば舵輪1aに加えられた操作力の方向を認識
し、この認識が行われた場合、認識した方向に応じてモ
ータ５に駆動信号を発し、該モータ５を正転又は逆転さ
せる。このように正転又は逆転駆動されるモータ５の回
転力は、電磁クラッチ55,ウォーム軸51及びウォームホ
イール50を介して出力軸12bに伝達され、更に中間軸14
を介してピニオン軸62に伝達される。そしてピニオン軸
62の回転は、ピニオン歯62aとラック歯61aとの噛合によ
りラック軸61の軸長方向への移動に変換され、該ラック
軸61の移動によりこれの両端に連結された前輪が左又は
右に舵取りされる。

この舵取りの際、ラック軸61に作用する拘束力は前輪の
舵取角度の増大に伴って増大するが、本発明に係る動力
舵取装置においては、前記ラック歯61aが前述した如き
態様をなして形成されており、ピニオン軸62の一回転当
たりのラック軸61の移動量Ｒは、前記第４図に示す如き
変化状態を示すから、ラック軸62の単位移動量に対応す
るモータ５の回転数は、ピニオン歯62aとラック歯61aと
の噛合位置がラック歯61aの形成範囲の両端部に至るに
従って増大することになり、モータ５が発生する回転力
が一定である場合、ラック軸61の移動力、即ち操舵補助
力は、ラック軸61の前記初期設定位置からの移動量が増
大するに従って、換言すれば前輪の舵取角度が増大する
に従って増大する。即ち、比較的大きい角度の舵輪操作
が行われる低速走行時又は停止時に、高速走行時におけ
る小さい角度の舵輪操作が行われた場合と比較して大き
い操舵補助力が生じることになり、モータ５に低速走行
時又は停止時において要求される大きい操舵補助力に対
応する大きい容量のものを用いる必要がなく、モータ５
の小型化が図れ、また高速走行時に舵輪1aに適度の剛性
を付与せしめることができ、走行安定性を高めることが
できる。

第７図は本発明に係る動力舵取装置と、これと同容量の
モータ５を備え、ラック歯61aの圧力角がその形成範囲
の全域に亘って一定である従来の動力舵取装置とにおい
て、停止時における操舵の際に、舵輪1aの操作に要する
力を比較したグラフであり、本発明に係る動力舵取装置
の場合を図中に実線により、また従来の動力舵取装置の
場合を図中に破線により夫々示している。本図に示す如
く、本発明に係る動力舵取装置においては、特に舵輪1a
の操作角度が大きい場合に、舵輪操作に要する力の軽減
効果が、従来の動力舵取装置に比較して明らかに優れて
おり、舵輪1aの操作可能範囲の略全域に亘り略一定の操
作力にて舵輪1aを回動操作することができる。

なお本実施例においては、ラック歯61aの形成範囲の中
央付近及び両端部付近に圧力角が一定である部分を設け
たが、中央付近の一定圧力角の部分は、略直進状態にお
ける舵輪1aの操作角度と前輪の舵取角度との間の比例的
な対応関係を実現するために、また両端部付近の一定圧
力角の部分は、舵輪1aの回動可能範囲の限界に近いこと
を舵輪1aを若干重くすることにより運転者に知らせるた
めに夫々設けたものであり、これらの一定圧力角部分を
設けることなく、第３図のＣ点から左右両端部に向けて
直ちに圧力角を減少せしめる態様にてラック歯61aを形
成してもよいことは言うまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る動力舵取装置において
は、舵輪軸を囲繞するハウジング内部にトルクセンサ及
び伝動装置が収納されており、また該ハウジングの外側
に操舵補助用のモータが装着されているから、前記トル
クセンサ及びモータを、車室の内部に位置する舵輪軸の
周辺にコンパクトに配設することが可能であり、広い車
室内部において、また必要であれば、舵輪軸をハウジン
グと共に取りはずすことにより車室の外部において、前
記トルクセンサ及びモータの修理又は調整作業が行え、
従来困難であったこれらの作業を容易に行うことができ
る。また実施例中に示すように伝動装置を、舵輪軸に装
着したウォームホイールと、これの外周に係合するウォ
ーム軸とにより構成した場合、係合位置がウォームホイ
ールの周上おいて適宜に設定できるから、前記モータ
は、ハウジングの周方向の適宜の位置に装着でき、車室
内部の余剰空間に該モータを配設位置を設定することが
可能であり、しかもウォーム軸とモータとの間にはクラ
ッチを設けてあるからモータがロックされた場合でもク
ラッチを断操作することで手動での操舵が確保でき安全
な操向を行うことができる。また本発明に係る動力舵取
装置は、舵輪軸の下部にコンパクトに構成できるから、
実施例中に示すような安全ハンドル構造を有する軸系に
も適用可能である。更にラック軸に形成されているラッ
ク歯が、その形成範囲の端部に至るに従って減少する圧
力角を、ピニオン軸に形成されたピニオン歯との噛合位
置において有するから、該ラック歯の作用により、ラッ
ク軸に付与される移動力、即ち操舵補助力が、直進状態
からの舵輪の操作量の増大に伴って増大し、舵輪の回動
範囲の略全域に亘って一定の操作力により操舵を行うこ
とが可能であり、低速走行時又は停止時においては十分
な操舵補助力が得られると共に、高速走行時に舵輪に適
度の剛性を付与せしめ、走行安定性を高めることが可能
であり、しかもこれらの特性が小容量のモータにより、
該モータへの駆動電流の制御を行うことなく実現可能で
ある等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る動力舵取装置の全体構成を示す模式的正面
図、第２図は第１図のII−II線による拡大断面図、第３
図はラック歯とピニオン歯との噛合状態を示す模式的断
面図、第４図はピニオン軸の回動角度に対するラック軸
の移動量の変化状態を示すグラフ、第５図はハウジング
の内部構造を示す第１図のＶ−Ｖ線による拡大断面図、
第６図はモータの伝動機構の構成を示す第５図のVI−VI
線による拡大断面図、第７図は本発明に係る動力舵取装
置の操舵力軽減効果を示すグラフである。１……舵輪軸、２……ハウジング、３……トーションバ
ー、４……トルクセンサ、５……モータ、６……運動変
換機構、７……制御部、10……上部軸、12……下部軸、
43……抵抗体、44……検出子、50……ウォームホイー
ル、51……ウォーム軸、61……ラック軸、61a……ラッ
ク歯、62……ピニオン軸、62a……ピニオン歯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車室内部に配設され、操舵力の入力側であ
る上部軸と出力側である下部軸とに分割された舵輪軸を
備え、上部軸の上端は舵輪に、また下部軸の下端はユニ
バーサルジョイントを介在させて車室外部に配設された
ピニオン軸に夫々連結し、舵輪の回動操作に伴う前記ピ
ニオン軸の回動を、これに噛合するラック軸の左，右方
向の移動に変換して舵取りを行わせるラック・ピニオン
式の舵取機構を備え、該機構中に配された操舵補助用の
モータを、前記舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果
に基づいて駆動する動力舵取装置において、前記ラック
軸の軸長方向に形成してあるラック歯は、その一部又は
全部に亘って、形成範囲の中央部から端部に至るに従っ
て減少する圧力角を、前記ピニオン軸の外周に形成して
あるピニオン歯との噛合部において有し、また前記モー
タは前記舵輪軸の中途のハウジングに形成した開口部に
面してハウジング外部に装着され、前記ハウジング内部
には前記操舵トルクを検出するトルクセンサ及びモータ
の回転を前記下部軸に伝達するクラッチ，ウォーム軸，
ウォームホィールからなる伝動装置が配設されており、
前記ウォームホィールは前記下部軸の出力側に外嵌固定
され、またウォーム軸は中間部に形成されたウォーム歯
にて前記ウォームホィールと噛合し、その先端部は前記
ウォーム歯の歯底円直径よりも小径に形成されて前記ハ
ウジングの内奥側にて、また基端部は前記ハウジングの
前記開口部側にて夫々を軸受を用いて前記ハウジングに
軸支されると共に、前記基端部は前記ハウジングの開口
部に面して設けたクラッチを介在させて前記モータに連
結したことを特徴とする動力舵取装置。