JPH075014Y2 - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電気式動力舵取装置に関し、より詳細には電動
機の駆動力によりハンドル操作力を軽快にする主として
荷役、運搬などに使用される車両用の電気式動力舵取装
置の改良に関する。

（従来の技術） 舵取装置には手動式のものと動力式のものがあり、後者
は特に据切時など大きな操舵力が必要とされる時にも動
力でこれを補助ないし代替して操舵力を軽減するもので
ある。この後者の動力舵取装置には、更に、電気式のも
のと油圧式のものがある。

電気式動力舵取装置は油圧式動力舵取装置と比較して、
常時エンジン直結で駆動する動力源としての油ポンプの
如きものが必要ないので、エンジン馬力の損失がないこ
と、作動原理上当然に油圧作動油を使用しないから作動
油の洩れ、汚れ、劣化等の心配がなくメンテナンスがや
りやすいこと、油圧配管の必要がなく代わつて電気配線
ですむから組付けが容易であること、油圧制御弁のよう
な高精度でデリケートな装置が必要でないので安価なシ
ステムが期待できること等のメリットが考えられるが、
寸法、動力伝達効率の点で実用化を困難にしている。

この困難を克服して実用化を可能とした電気式動力舵取
装置の一例は実願昭60-28722号（実開昭61-145071号参
照）に開示されている。この電気式動力舵取装置は、ハ
ンドルに付与されたトルクとトルク検出器で検知し、そ
の信号をもつて電動機を制御して所要の転舵力を転舵機
構に与えることにより車輪を操舵するよう構成されてい
る。電動機の回転トルクはボールねじ機構を介してロッ
ド部材に伝達され、ロッド部材の直線変位により転舵機
構を転舵する。上記電動機やボールねじ機構は筒状の長
尺保持部材に保持されており、この保持部材の端部は玉
継手を介して車両の固定部分に連結されている。

（考案が解決しようとする問題点） 上記のごとき従来の電気式動力舵取装置において、電動
機の回転トルクはボールねじ機構のナツト部材へと伝達
され、更にボールを介してロツド部材へと伝達される
が、この時、ナツト部材を保持する保持部材は回転反力
を受け軸回りに回転しようとする。保持部材の回転は玉
継手に伝えられある程度回転した後、回転が阻止され
る。このように、玉継手を利用した連結には回転方向に
ある程度の遊びが必然的に存在するため、連結部におけ
る回転阻止時に、異音が発生したり、ハンドルの滑らか
な作動が妨げられたり、玉継手首部が損傷したり、衝撃
によりネジ部がゆるんだりする問題点がある。

本考案は、以上の問題点を解決して、異音発生や損傷が
無く、滑らかな作動が可能で、耐久性の高い電気式動力
舵取装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案では、電気式動力舵
取装置を、ハンドル１が取り付けられたハンドル軸２
と、前記ハンドルに付与されるトルクを検出するトルク
検出手段13と、前記ハンドルの操舵に応じて操向車輪を
転舵させる転舵機構４と、ボールねじ機構を介して前記
転舵機構に駆動力を伝達し、前記転舵機構を駆動する電
動機７と、前記ボールねじ機構及び前記電動機を保持す
る保持手段21a,21b,22と、該保持手段を十字軸継手を介
して固定部に連結する連結手段40と、から構成したので
ある。

しかして、保持手段の回動は、十字軸継手により防止さ
れる。

なお、前記ボールねじ機構は、好適には、らせん状溝を
有し、一端において前記転舵機構に連結されたロツド部
材６と、該ロツド部材のらせん状溝に対応するらせん状
溝を有し、前記ロツド部材に嵌合され、前記保持手段に
より回転自在に保持されたナット部材27と、前記ロッド
部材と前記ナット部材との間に介装された多数のボール
と、から成る。

（実施例） 以下に本考案の一好適実施例について詳述する。

第１図は本考案による電気式動力舵取装置の全体を示す
図である。第１図において、ハンドル１はハンドル軸２
の一端に固定され、一体回動自在に図示なき車体上に支
持されている。ハンドル軸２の他端には公知のボールね
じ式の舵取装置３が設けられアーム９が係合されてい
る。ボールねじ式の舵取装置３は、ハンドル軸２の先端
にボールねじに係合されたラツクギヤを有するボールナ
ツトと前記ラツクと噛合うセクターギヤとより構成さ
れ、ハンドル１の回動に応答してセクターギヤがその軸
回りに回動する。セクターギヤの軸にはアーム９が固定
され、セクターギヤ軸の回動にともないアーム９が軸を
中心に回動する。

アーム９の揺動端にはジヨイント部材としてのボールス
タツド14が連結され、更にボールスタツド14はトルク検
出装置13に係合されている。トルク検出装置13は制御装
置11に電気的に接続されている。

一方、操向車輪５は転舵機構４により転舵されるように
連結されている。即ち、伝達板15に連結されたロツド1
7、18、及びこれらロツド17、18に連結されたナツクル
アーム19、20により構成されるリンク機構を左右の操向
車輪５に結合し、伝達板15にはロツド部材６の一端即ち
第１係合部6aを連結する構成としている。伝達板15は、
ロツド部材６が軸方向に変位する時、軸16を中心に回動
し、リンク機構を移動させて操向車輪５を転舵する。ロ
ツド部材６の他端は車体の一部に固定された円筒形のシ
リンダ22内へ延び入り、ロツド部材６はトルク伝達機構
８を介して電動機７の駆動力を受ける構成となつてい
る。電動機７は制御装置11に電気的に接続されている。
制御装置11は電源12にも接続されて、トルク検出装置13
からの入力トルクに関する情報や車速等のその他の情報
に基づき電動機７の駆動を制御している。電動機７の駆
動によりロツド部材６は軸方向に変位し伝達板15を回動
させるので操向車輪５が転舵される。

トルク検出装置13の端部には、中間軸10の一端が結合さ
れ、中間軸10の他端はロツド部材６と伝達板15との連結
部付近でロツド部材６の第２係合部6bに連結されてい
る。中間軸10を設けることによつて、電動機７の駆動が
故障等によつて中断された場合でも、アーム９、ボール
スタツド14、トルク検出装置13、中間軸10、ロツド部材
６を経て入力トルクが伝達板15へと伝達されるので、操
舵が可能である。従つて電気系統の不意の故障時にも確
実な操舵が保障されている。

ロツド部材６の一端はシリンダー22により被われてお
り、シリンダー22は連結手段である十字軸継手40を介し
て車両の固定部に固定されている。

次に、第２図を参照して電動機７とトルク伝達機構８に
ついて詳述する。トルク伝達機構８はボールスクリユー
機構ボールねじ機構とギヤ機構より成つている。

先ず、ボールスクリユー機構は次の通り形成されてい
る。

ロツド部材６の中央部外周にはらせん状のウオーム溝61
が穿設され、その外側には同心にナツト部材27が配置さ
れている。ナツト部材27の内周面にはロツド部材６のウ
オーム溝61に対応する溝が穿設されており、両溝間には
多数のボールが介装されている。これらのボールは、ナ
ツト部材27の外周に設けられたボール循環路27aを通つ
てウオーム溝61との間を循環しながらトルクを伝達する
とともにロツド部材６を軸方向に変位させる。ナツト部
材27の両端は玉軸受23、24によりハウジング21a、21b上
に回動自在に支持されている。ハウジング21aの端部に
はシリンダ22が挿入されロツド部材６を被うとともに、
前述したようにそのシリンダ22端部で十字軸継手40を介
して車体に固定支持される。

電動機７はハウジング21aの空孔内にその駆動軸を挿入
してボルト34によりハウジング21aに固定されている。
電動機７の駆動力をナツト部材27に伝達するギヤ機構
は、３つのギヤより成つている。即ち、電動機７の駆動
軸に嵌着されたピニオンギヤ33と、ナツト部材27の外周
に嵌着されたギヤ31と、両ギヤ33、31間で回動自在にハ
ウジング21a上に玉軸受25により軸支されたアイドルギ
ヤ32とで構成されている。

以上の構成の電動機７、ギヤ機構及びボールスクリユー
機構より成るトルク伝達機構８によつて、電動機７の回
動はロツド部材６の軸方向変位へと変換される。

シリンダ22とハウジング21a、21bは一体的に構成され
て、電動機７、ギヤ機構及びボールスクリユー機構より
成るトルク伝達機構８を保持する一方、シリンダ22端部
は十字軸継手40を介して車体に固定されている。ハウジ
ング21a、21b及びシリンダ22により保持手段が構成され
る。

十字軸継手40は第１ヨーク部材42、第２ヨーク部材44及
び十字軸部材46より成つている。第１ヨーク部材42はシ
リンダ22と一体に形成するか、又は、別部品として形成
しておき後にシリンダ22に組付けでも良い。同様に、第
２ヨーク部材44も車体と一体形成しておいても良いし、
又は別部品として形成し後に車体に組付ける構成として
も良い。

十字軸継手の各実施例について、以下に第３図乃至第９
図を参照して詳述する。

第３図乃至第５図は十字軸継手40の第１実施例を示して
いる。

第１ヨーク部材42は、シリンダ22の端末に一体的に設け
られ、シリンダ22と同一軸方向に延び出す軸部42aと、
軸部42aの先端で２股に分かれている腕部42bとを有して
いる。腕部42bは丸孔42cを有している。

十字軸部材46は、中央立方体基部46aと、基部46aより第
１ヨーク部材の腕部42bに穿設された丸孔42c内に延び入
つている円筒軸46cと、円筒軸46cに対し直交方向に延び
出す円筒軸46bとより成つている。

第２ヨーク部材44は、円形フランジ部44aと、円形フラ
ンジ部44aより直交方向に突出する平行な２つのフラン
ジ部44bより成つている。平行な２つのフランジ部44bは
第１ヨーク部材44の腕部42bの両端部に突出して、その
丸孔44c内に十字軸部材46の円筒軸46bを受け入れてい
る。両ヨーク部材42、44の丸孔42c、44c内に延び入つた
十字軸部材46の円筒軸46b、46cはブツシユ48を介して丸
孔42c、44c内に保持されている。ブツシユ48の外側の丸
孔42c、44c内には止め輪50が嵌め入れられ、円筒軸46
b、46cの軸方向変位を規制している。

以上の如くシリンダ22と一体に組み込まれた十字軸継手
40は、その第２ヨーク部材44の円形フランジ部44aを車
両の固定部分に、ボルト等の固着具により取り付けられ
る。円形フランジ部44aを車体に溶接固定することも可
能である。

十字軸継手40の第２実施例を第６図乃至第８図に示す。
同一部品には第１実施例と同一符号を付して説明を省略
する。

第２ヨーク部材44は平行なフランジ部44b間には、十字
軸部材146の円筒軸146bがブツシユ48と止め輪50によ
り、予め挿入保持され、車体に固定される。十字軸部材
146は、中央方形基部146aより円筒軸146bが円形フラン
ジ44aに平行に延び出す一方、基部146aの上下面は第１
ヨーク部材42の腕部42bの内側面に密着当接するよう形
成されている。基部146aと腕部42bとは、両部材を貫通
して延びる中空孔を有し、この中空孔内にはスリーブ15
4が挿入された後ピン150が挿入される。ピン150の下端
にはピンの抜けを防止する止め輪154が嵌め入れられ、
かつ、ピン150下端の孔に抜け止めピン152が挿入されて
いる。

以上の構成とすることにより、十字軸部材146を組み込
んだ第２ヨーク部材44を車体側に予め組み付けておき、
シリンダ22に固定された第１ヨーク部材42を十字軸部材
146に係合させ、その後にピン150を挿入すれば、十字軸
継手140を完成させることができる。

第９図は、第３実施例を示す十字軸継手240を示し、第
２実施例と同様ピン結合を利用した実施例である。

第２ヨーク部材44はその円形フランジ部44aにおいて予
め車体に組付けられている。第１ヨーク部材42はシリン
ダ22に固定され、その腕部42bには十字軸部材246が組込
まれている。即ち、十字軸部材246の基部246aより上下
方向に突出する円筒部246bは腕部42bの丸孔内にブツシ
ユ48を介して保持されている。ブツシユ48の外側は止め
輪50により止められている。上下各円筒部246bには環状
のゴムシール60がそれぞれ嵌め入れられて、潤滑剤の洩
れを防止している。

基部246aの両側端は第２ヨーク部材44のフランジ部44b
の対向する内側面に当接し、両部材を貫通して延びる中
空孔を形成する。中空孔内にはスリーブ254が嵌着さ
れ、このスリーブ254内にピン250が挿入され、その先端
は止め輪256と止め用ピン252により抜け止めされてい
る。

第３実施例の構成によつても、予め第２ヨーク部材44を
車体へ固定しておき、シリンダ22に固定され十字軸部材
246を組込んだ第１ヨーク部材42を、第２ヨーク部材44
と係合してピン250により組付け固定して、十字軸継手2
40を完成することができる。

以上に十字軸継手の第１乃至第３実施例について説明し
たが、これら十字軸継手40、140、240は、十字の各軸回
りの回動は許容するが、第５図、第８図、第９図におい
てボールねじ機構からの回転反力によるシリンダ22の軸
回りの回転変位は阻止する。

以上の構成の電気式動力舵取装置の作動について説明す
る。

運転者がハンドル１を操舵すると、ハンドル軸２が左右
に回動され、この回動はギヤ機構３を介してアーム９を
揺動させる。アーム９が揺動するとボルトスタツド14も
変位しトルク検出装置13内のポテンシヨメータの中心軸
が変位され、入力トルクに応じた電気信号が制御装置11
へと出力される。

制御装置11は入力トルクに関する情報とその他の情報、
例えば車速等の情報とから電動機７に付与すべき電流を
計算して電動機７を駆動制御する。電動機７が駆動され
ると前述したようにトルク伝達機構８を介してロツド部
材６へとトルクが伝達され、ハンドルの操舵方向及び入
力トルクに応じて操向車輪５が転舵されるようロツド部
材６が軸方向に変位する。即ち、ロツド部材６が変位す
ると、伝達板15が軸16中心に回動し、ロツド17、18の変
位によつて車輪５が転舵される。

電動機７の回転トルクはギヤ機構を介してナツト部材27
へと伝達されるがその際、回転反力はハウジング21a、
シリンダ22を介して十字軸継手40、140、240に伝達され
る。十字軸継手40、140、240は前述した通りスリーブ22
の軸回りには回動しない。従つて、電動機７のトルクは
効率的にロツド部材６へと伝達されることになる。

以上に、本考案の好適実施例について説明したが、各種
の変形、修正例が可能である。

例えば、電動機７はロツド部材６とは別軸に取り付けら
れているが、同一軸に設けても良く、又、電動機７の動
力はクラツチを介してギヤ機構に伝達しても良い。

トルク検出装置は、揺動アームの変位をポテンシヨメー
タで検知するものの他、トーシヨンバーのねじれを検知
するもの、歪ゲージを利用するもの等公知の検出装置で
良い。

（考案の効果） 本考案の電気式動力舵取装置は、電動機やボールねじ機
構を保持する保持手段を十字軸継手を介して車体の固定
部に固定するようにしたので、電動機の回動による回転
反力を効果的に防止できる。従つて、異音発生及び損傷
が無く、滑らかな作動が可能で、耐久性の高い電気式動
力舵取装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体を示す概略図、第２図
は第１図の動力伝達機構部分の拡大断面図、第３図は十
字軸継手部分の第１実施例の平面図、第４図は第３図の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第５図は第４図Ａ方向より見た
矢視図、第６図は十字軸継手部分の第２実施例の平面
図、第７図は第６図のＢ′−Ｂ′線に沿う断面図、第８
図は第７図のＡ′方向より見た矢視図、第９図は十字軸
継手部分の第３実施例を示す一部断面を含む正面図であ
る。 （主要部分の符号の説明） １…ハンドル、２…ハンドル軸 ４…転舵機構、５…操向車輪 ７…電動機、13…トルク検出手段 21a,21b,22…保持手段

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルが取り付けられたハンドル軸と、 前記ハンドルに付与されるトルクを検出するトルク検出
   手段と、 前記ハンドルの操舵に応じて操向車輪を転舵させる転舵
   機構と、 ボールねじ機構を介して前記転舵機構に駆動力を伝達
   し、前記転舵機構を駆動する電動機と、 前記ボールねじ機構及び前記電動機を保持する保持手段
   と、 該保持手段を十字軸継手を介して固定部に連結する連結
   手段と、 より成ることを特徴とする電気式動力舵取装置。
2. 【請求項２】前記ボールねじ機構は、 らせん状溝を有し、一端において前記転舵機構に連結さ
   れるロッド部材と、 該ロッド部材のらせん状溝に対応するらせん状溝を有
   し、前記保持手段により回転自在に保持されたナット部
   材と、 前記ロッド部材と前記ナット部材との間に介装される多
   数のボールと、 から成り、 前記保持手段は、前記ロッド部材が前記転舵機構に連結
   されていない他端側で前記固定部に連結されていること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電
   気式動力舵取装置。
3. 【請求項３】前記電動機は、その出力軸が前記ロッド部
   材と平行となるように前記保持手段に固定され、ギヤー
   機構を介して前記ボールねじ機構の前記ロッド部材に動
   力を伝達することを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第２項に記載の電気式動力舵取装置。
4. 【請求項４】前記十字軸継手は、 前記保持手段の端部に固定される第１ヨーク部材と、 前記固定部に固定される第２ヨーク部材と、 前記第１ヨーク部材と第２ヨーク部材との間に配置され
   る十字軸部材とより成る実用新案登録請求の範囲第１項
   乃至第３項の何れか一つに記載の電気式動力舵取装置。
5. 【請求項５】前記第１ヨーク部材と前記十字軸部材と
   は、両部材を貫通するピンにより相互に連結、固定され
   ている実用新案登録請求の範囲第４項に記載の電気式動
   力舵取装置。
6. 【請求項６】前記第２ヨーク部材と前記十字軸部材と
   は、両部材を貫通するピンにより相互に連結、固定され
   ている実用新案登録請求の範囲第４項に記載の電気式動
   力舵取装置。