JPH07502953A - 原動機付き車両用の補助動力式ステアリング装置 - Google Patents

原動機付き車両用の補助動力式ステアリング装置

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JPH07502953A
JPH07502953A JP5512926A JP51292693A JPH07502953A JP H07502953 A JPH07502953 A JP H07502953A JP 5512926 A JP5512926 A JP 5512926A JP 51292693 A JP51292693 A JP 51292693A JP H07502953 A JPH07502953 A JP H07502953A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 原動機付き車両用の補助動力式ステアリング装置本発明は、ハンドルによって駆 動可能でステアリング駆動部を有するハンドル軸からなる、原動機付き車両用補 助動力式ステアリング装置に関する。該補助動力は回転モーメントとしてそれぞ れの旋回方向に別々にそのつとクラッチ装置に印加される。該クラッチ装置は減 速機を介して一方向に限り回転する補助駆動源からステアリング駆動部に嵌入し た出力シャフトへと伝動ジヨイントを構成する。
かかる構造の補助動力式ステアリング装置の構造は西ドイツ特許2746919 A1号で周知である。この特許では電動機はウオームギヤと惰力運転とを介して 小型傘歯車に伝達される。該小型傘歯車はそれぞれ連結ドラムと接続した2個の 傘歯車を互いに逆方向に駆動している。さらに、該連結ドラムと協働し該ハンド ル軸と接続した連結楔を備えており、該連結楔はハンドルを回転させると一対の 楔がそれと同じ旋回方向に駆動する方の連結ドラムに押し付けられるようになっ ている。こうすると1手の旋回操作が電動機で支援でき、同時にステアリング駆 動部に働くステアリング抵抗に比例して電動機による支援レベルを変化させるこ とができる。
耐摩耗皮膜を加工しである連結要素では乾式動作させると11!擦量が著しくば らつくので、場合によってはがじ取り性能がハンドルの向きで異なってしまうこ ともある。その上、てこ比がこの形式では連結襖の遊び行路を長くしがちのため 応答が遅くなる。連結要素が複雑な構成なのでハンドル軸の半径方向に比較的大 きな組込用の容積も必要である。最後に、捩れに対し柔軟に接続可能とするため ハンドル軸の画部分に比較的高価なトーションバーを使わざるを得ない。
本発明の目的は、補助動力を滑らかに使用でき、加える手操作に応じて遅滞なく 応答する電気的に支援されたステアリング装置を安価に得ることにある。さらに 、別に、該ステアリング装置は狭い空間に据え付けられることも1崗される。
この請願の解決策は主要フレイムに述べられている。
本発明の要、点は、クラッチとしてどちらの旋回方向にも働き、共通のケーシン グ内に納めた把持体を備えていることと、該把持体を複数の動作部に分割してス ロットを入れた共通コレットに作用させることとにある。該コレットは、減速機 により異なる回転方向に駆動される2個のクラッチハブの内部に僅かな空隙を隔 てて設けられている。このような配置では、該クラッチはハンドルに印加される かじ取りモーメントに応じたハンドルの動きのため1把持体を介してコレットの 動作部のどちらか一方がクラッチハブのどちらか一方に向って多角形に開くとい う形で動作する。このような拡張動作は、把持体が乗り上げるようにコレット内 径に把持用勾配を設ければ可能である。こうしたコレットでたとえば電動機のよ うな補助モーメントが出力シャフトの双方向に伝えられる。
本発明に即したステアリング装置では遊び行路が短くても動作するので、ハンド ル軸の駆動部で補助モーメントの応答が遅れないようにできる。クラッチ装置は 潤滑剤中で動作するため、摩擦力が均一に働き摩耗はほとんど生じない。その上 、クラッチ要素に場所を取らず簡潔な外形となるため、このステアリング構造は 小型車両でも使用することができる。
下位フレイムでは本クラッチ装置のさまざまな形態と目的に合せた実施例を取り 扱う。
本発明は本りレイムの特徴事項の組合せに限るものではない。当業者であれば1 本りレイムと本りレイムの個々の特徴事項から、自らの目的に叶った新規性ある 組合せの可能性を得ることができるのである。
以下、図を用い本発明を実施例につき詳細に説明する。すなわち。
第1図 補助ユニットをステアリング装置内に組み込んだ手操作かじ取り装置付 き電気的補助動力式ステアリング装置の長平方向断面図: 第2図 第1図での直線I I−I Iによる縮小断面図。
第3図 第2図での直線T I I−I I Iによる縮小断面図。
第4図 !!!像上での直進状態の共通側平面上に左および右進行時のクラッチ 装置を、描き込んだ部分拡大図。
第5図 左かじ取り時の第2図に対応するクラッチ装置の部分拡大図。
第6図 右かじ取り時の第1図での直線V I−V Iに対応する前記とは異な るクラッチ装置の部分拡大図。
第7〜第1O図 コレットの各種実施例の部分展開図;第11図 クラッチ装置 の別種実施例。
第12図 第11図によるクラッチ装置に属するコレットの部分展開図。
第13図 クラッチ体を1列のみ有するクラッチ装置の実施例。
第14図 前記コレットの部分展開図。
第15図 第4図の別種実施例に対応する部分断面図であるがコレットの摩擦面 に付加的に軸方向のウェブを有する場合。
本発明の基本的な思想は、ハンドル軸の周囲に把持体を結集して、旋回方向に従 い互いに独立して両脚回方向に働く2個のクラッチハブをコレットと結合させる ことにある。従って、該コレットは該クラッチハブを介して補助動力を供給する 駆動源からステアリング駆動部へ連結装置を構成する。
第1図では、図にないハンドルと連結したハンドル軸lがクラッチ装置2を介し て出力シャフト3と連結している。該出力シャフト3は、本事例ではステアリン グ駆動部4の一部、つまりビニオン5、ラック6、圧定装置7からなるランクス テアリング伝動装置の一部である。
ハンドル軸lと出力シャフト3との間に軸方向の遊びを打ち消すバネ8を備λて いる。従って、軸力は同時にビニオン5ないしハンドル軸1とを半径方向で支承 する転がり軸受け10と11とで受けることができる。別のラジアル転がり軸受 け19は、ビニオン5に固定した出力シャフト3と該出力シャフト3に取り付け たハンドル軸1とを支承する。ハンドル軸1の肉太部分には切り欠き9を設け、 一定の回転遊びを与えて出力シャフト3の回し金と係合させている。このとき、 バネ8は些細な自転であるかかる回転遊び、すなわちハンドル遊びを押さえ付け ることはない。
第2図と第3図とによれば補助動力を供給するたとえば電動機12のような駆動 源は、平歯車13と14とを介して2個のつオーム伝動装a 15と16とを逆 方向に駆動する。各つオーム伝動装置は歯車20ないし21とかみ合うビニオン 17ないし18からなる。各歯車20と21とはクラッチハブ22ないし23と 連結している(第1図)。該クラッチハブ22ないし23はアンギュラ−コンタ クト軸受け24と25とで支承されている。
クラッチハブ22と23両者の間にはいわゆるスペーサ軸受け26を設け、アン ギュラ−コンタクト軸受け24と25内でクラッチハブを遊びの無い状態に保っ ている。各かじ取り方向に対して別個のクラッチ装置は、クラッチハブ22と2 3との他に、2個の動作部AとBとに分割されたコレラ1−27.2列になった 把持体28と30、共通のケーシング31.該把持体用の複数の接触面32から なっている(第5図から第7図まで)、本実施例では、ハンドル軸lの肉太部分 は6角形の輪郭をもち、その各面は接触面として用いられる。把持体28と30 とは共通のケーシング31に保持されている。コレット27は把持体28と30 との両者の列を吊り鐘状に取り巻いている。コレット27と両クラッチハブ22 および23との間にはあそび°S”が残しである(第4図)。コレット27は、 実用上スペーサ34で出力シャフト3に固定しである。コレット27は吊り1上 の構成でなく円筒形でも実現できる。その場合には、出力シャフト3には、円筒 形の構造部分(コレット27)にフランジ付は出来る大きな帯状体を設ければよ い。
コレット27の動作部AとBとは相反する方向に設けた把持用勾配35ど36と を有する6杷持用勾配35のfllを斜角は付帯する把持体28とともに第5図 から左かじ取り用であり、把持体3o用の把持用勾配の傾斜角が第6図から右か じ取り用であることは明らかである。
クラッチ装置2の内部空隙を潤滑剤で満たせば、はとんど摩耗を伴わないで動力 を伝達することができる。第1図から明らかなように、コレット27の動作部A とBとの領域でクラッチハブ22と23とに潤滑剤溝38ないし39を加工して おくと具合がよい。このような潤滑剤溝があれば楔状に溜まった潤滑剤を素早く 押し込めることになる。こうして大きな摩擦力を得ると共に補助動力を均一に伝 達することができる。
第7図には第1図のコレット27を展開図で図示する。コレット27の周囲には 、3列のスロット4o、41.42が分布している。スロット4oと41とは同 じレベルであるが、スロット42は前記スロットとはずれた位置に配列している 。該スロット4oと41とで動作部Aを取り囲んでおり、一方、該スロット42 とコレットの縁37とで動作部Bを構成している。はぼ近接して並列するスロッ ト41と42との間にはどちらにも属さない帯域Cがある。スロット列40.4 1.42は、径方向には多角形に変形することによって動作部AとBとを切り離 すが、接線方向には強固に接続しているよう互いに構成しである。把持体28は スロット4oと41との中央にあり、把持体30は把持体28とはずれてスロッ ト42と縁37との間にある。I巴持体28と30とはコレ・ント27の内径の 対応する把持用勾配35ないし36内で動作している。
この補助動力式ステアリング装置は次のように動作する。すなわち、 第4図では直進位置を図示している。その際、同じ画面に描いた把持体28と3 0とはそれぞれどちらの方向にも属さない中間装置にある。この場合、コレット 27はその周囲全体に亘りクラッチハブ22と23との双方に対し、て°゛S° ゛と云う遊びを保っている。その結果、コレット27からクラッチハブ22ない し23のどちらにも動力は伝達されない。
運転者が第5図に対応してハンドルを左に旋回しハンドル軸lに回転モーメント を与えると、ハンドル軸1の接触面32が矢印方向に起動する。把持体28が把 持用勾配内で加圧され遊び行路゛°W”を打ち消して進む。コレット27のうち 動作部Aと名付けた部分は把持体28を介して押し開かれる。そうすると、コレ ット27は、対応する回転方向に電動機12によって駆動されているクラッチハ ブ22に押し付けられる。従って補助動力はコレット27を介して出力シャフト 3に伝わり、ステアリング馴動部4を介してかじ取り車輪に伝達される。この手 順にあ−)で、コレット27のうち動作部Aのみ動作している屯注目を要する。
中立帯域Cからあとには新たな変形は起らず、クラッチハブ23に関して云えば 、スロット40.41.42が構成する配置は、遊び°S″をいずれも保ってい る。運転者がハンドルに力をそれ以上与えなければ把持体28は中央位置(第4 図)に転がりながら戻り、ハンドルは再び中立位置に移動する。
従って、把持体28は、以前普通に用いられていたトーションバーの機能を受け 継ぐことになる。
ハンドルを右に旋回すると、コレット27はその動作部B内で有効な把持体30 のために多角形にクラッチハブ23に対して押し広げられるのであって、その有 様は第6図から詳細に見て取ることができる。つオーム伝動装置16がクラッチ ハブ23を反対方向に駆動しているため、コレット27は出力シャフト3ととも に矢印が示す方向に駆動される。
電動機12が故障で使えない場合、図では見えないがフリーホイーリングを使っ てかじ取引棒から外すことができる。そうすれば運転者はかじ取り時に労力をそ れほど費やさなくて済む。回転モーメント全体は、切り欠き9による旋回遊びを 打ち消して後、ハンドル軸1から出力シャフト3へ伝達される。
第8図によるコレット43の実施例では、互いにずれた状態で円周に分布し軸方 向を向き、ここでも動作部AとBとを構成する2列のスロット44と45とを図 示する。このコレットの場合、把持体46ないし47はスロット44と45の延 長上にある。
別の実施例を示す第9図によるコレット48では、動作部AとBとにU字形のス ロット50と、短いシャンク51を伴う外向きL字形のスロット52とが付帯し ている。動作部Aの把持体53はU字形の内部に置かれ、動作部Bの把持体54 はL字形の内部にある。
第10図による別の実施例では、接線方向に互いに整列した2列のスロット55 と56とを有するコレット49が用いられる。この場合には、動作部Aの把持体 57は互いに整列したスロット55と56との各第2対の間にある。その際、動 作部AとBとの間の繋ぎ65と66とは、拡張動作に左右されない帯域、つまり コレット49でも径方向に変形を受けない範囲にある。コレット49の一端とほ ぼ中央にあるスロット56の列との間に動作部Bの把持体58が把持体57とず らせた位置にある。
第11図と第12図とによる実施例では、把持体60と61とは凸球面をもつ把 持板の形をしている。これらの把持体60と65とはハンドル軸の共通溝63と コレット64の内側の窪み62との間で支承されている。
該把持体60ないし61はそれぞれの作用方向に対して斜に設定されかじ取り時 に直立する。その際、コレット64は拡張され今まで参照した実施例同様、付帯 クラッチハブを点接触で固定する。把持体60と61との支承方法を変更して満 63をコレット64に、窪みをハンドル軸に設けることもできる。
最後に、第13図と第14図とで動作部AとBとに逆向きに勾配を付けた杷持用 勾配67ないし68を有するコレット70を使う実施例を図示する。これらの杷 持用勾配67と68とはただ1列の把持体71と協働するが、この把持体は今ま での把持体よりずっと長いため別個の機能をなす二つの動作範囲を有する。ケー シングはここでは取り除けられている。旋回方向に応じてコレット70の動作部 Aまたは動作部Bを両動作範囲の一方に働かせる。
耐摩耗性を高めるため、クラッチハブ22と23との摩擦面を耐摩耗材で被覆す るとよい。たとλば、摩擦面は浸炭窒化皮膜やモリブデン皮膜で被覆することが できる。
補助動力式ステアリング装置の据え付けの際、たとえば小型車両ではとりわけ狭 い容積事情にあるので、電動機12は他の構成ユニット(ウオーム伝動装置16 、クラッチ2、ステアリング駆動部4)とは切り離すことが可能である。たとえ ば、電動機12は風よけ下のダツシュボードやギヤボンクスに固定し、つオーム 伝動装置16との接続を自在継手型シャフトまたはたわみ軸で構成することがで きる。
つオーム伝動装置16とクラッチ装置2とからなる構成ユニットを直接ハンドル の下に組み込み、延長した出力シャフト3を介してステアリング駆動部4との接 続を構成することは本発明の範囲に属する。
第15図による別の実施例では、第7図から第10図または第12図までのいず れか一つによるスロットと付帯転動体とを伴うコレット69を図示する。これま での実施例と本質的に異なるのは、摩擦面が転動体の領域に軸方向に延在する狭 いウェブ70ないし71を備えている声、である。旋回方向に応じて該ウェブ7 0または71は対応する動作部AまたはBでクラッチハブ20または23(第1 図)内に接触する。ウェブ70と71とは製作上の理由でコレット69の幅全体 に延在する。このようなウェブは潤滑剤膜を容易に貫通することによって温度と 無関係に動力を伝達できる特性がある。
過負荷の安全装置として電動機には適宜温度センサを付属させて発熱が過度にな れば電流の供給を停止させる。
さらにエネルギーコスト低減のため、電動機は低い走行速度の下で初めて起動す るのがよく(たとえばV≦10km/h)、L、たがって、かじ取り力への支援 は強いかじ取り力が要求されて初めて働くようになるのである。
関連部品名称 参照番号 1 ハンドル軸 2 クラッチ装置 3 出力シャフト 4 ステアリング駆動部 7 圧定装置 10 転がり軸受け 11 転がり軸受け 12111動機 13 平歯車 14 平歯車 15 ウオーム伝動装置 16 ウオーム伝動装置 19 ラジアル転がり軸受け 20 歯車 23 クラッチハブ 24 アンギュラ−コンタクト軸受け 25 アンギュラ−コンタクト軸受け 26 スペーサ軸受け 27 コレット 28 把持体 30 把持体 31 ケーシング 32 接触面 35 把持用勾配 362持用勾配 3727の縁 38 潤滑剤溝 39 潤滑剤溝 46 を日持体 47 把持体 48 コレット 50 U字形スロット 51 短いシャンク 52 L字形スロット 53 把持体 54 を日持体 57 tP!持体 58 ↑日持体 60 把持体(板形) 61 把持体 62 窪み 65 繋ぎ 66 繋ぎ 67 把持用勾配 68 把持用勾配 71 ウエブ 国際調査報告 国際調査報告 FwmsIIfffF、−−1Jンr虐−―c1纜mtw−−瞠ツーツー酔−v −自4自■−1−^−wmdm−−−IW−噛r−1pwt汲獅o1−1−1− 一11−一−ea、P禰「、盲11’aZフロントページの続き (72)発明者 ウィリー、ナーゲル ドイツ国 デー−7070シュバピシュ グムント、サンドベグ 12

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.原動機付き車両用の補助動力式ステアリング装置であって、以下に述べる、 −ハンドルで駆動可能でステアリンク駆動部(4)と連結したハンドル軸(1) を備え、 −補助動力を各旋回方向の回転モーメントとして別個にクラッチ装置(22、2 7、28、32乃至23、27、30、32)毎に作用させ、−該クラッチ装置 は減速機を介して補助駆動源(電動機12)からステアリン駆動部(4)に嵌入 する出力シャフト(3)まで伝動装置を構成するとの特徴を備える原動機付き車 両用の補助動力式ステアリング装置において、 −クラッチ装置(2)として共通のケーシング中に導入され、両旋回方向に働く 把持体(28、30)を備えていることと、 −該把持体(28、30)が動作部(AとB)に分割された共通のスロット付き コレット(27)に作用することと、 −該コレット(27)が減速機(ウオーム伝動装置15、16)により駆動され る2個のクラッチハブ(22と23)の内側に僅かの遊び“S”を介して存在す ることと、そのことによって、 −ハンドル動作時、加えたかじ取りモーメントに応じコレット(27)の動作部 (AまたはB)の多角形拡張作用がかじ取り方向に従いクラッチハブ(22ない し23)のいずれか一方に働くことを特徴とする原動機付き車両用の補助動力式 ステアリング装置。
  2. 2.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、以下に述べる、 −コレット(27)が一体に構成され、その接線方向に3列に連設したスロット (40、41、42)を有すること、 各旋回方向に対し互いに別個に働く把持体(28ないし30)列を備えているこ と、 互いに相対して整列する2列のスロット(40、41)の間に動作部(A)の把 持体(28)が設けられていること、 別の動作部(B)の把持体(30)が互いに相対して整列するスロット(40、 41)とは位置をずらして設けた別のスロット列(42)と隣り合う外縁(37 )の近くに所在していること、把持体(28と30)がコレット(27)の内径 の把持用勾配(35ないし36)内に所在し、動作部(A)内の該把持用勾配の 傾斜角は別の動作部(B)の傾斜角とは逆向きであること との特徴を有する補助動力式ステアリング装置。
  3. 3.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、コレット(27)が スペーサ(34)を用いて出力シャフト(3)に固定され、かつハンドル軸(1 )を吊り鐘形に取り巻いていることを特徴とする補助動力式ステアリング装置( 第1図)。
  4. 4.請求項3による補助動力式ステアリング装置であって、各動作部(AとB) の把持ローラ(28と30)がスロット(40、41ないし42)の中間にある ことを特徴とする請求項1による補助動力式ステアリング装置(第7図)。
  5. 5.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、 −コレット(43)が軸方向に両端面側から内部に向け延在し互いにずらして配 列された2列のスロット(44と45)を有すること、 −把持体(46、47)がスロット(44と45)の延長上に設けられているこ と とを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第8図)。
  6. 6.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、 −コレット(48)が一方の動作部(A)内で接線方向に開き、内部に1列の把 持体(53)を所在させるU字形のスロット(50)を有することと、−別の動 作部(B)が縁を向く短いシャンク(51)を有し、別な1列の把持体(54) を取り囲むL字形のスロット(51)を有すること とを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第9図)。
  7. 7.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、 −コレット(49)が接線方向を向き、互いに相対して整列する2列のスロット (55と56)を有し、動作部(A)では各第2対のスロット(55と56)間 に把持体(57)を設けていることと、−コレット(49)とほぼ中央にあるス ロット(56)列との間には、動作部(A)の把持体(57)に対して別の動作 部(B)の把持体(58)をずらせて所在させていること とを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第10図)。
  8. 8.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、 −把持体(60、61)が凸球面付きの把持板として形成されていることと、 −把持体(60、61)がハンドル軸(1)の共通溝(63)とコレット(64 )の窪み(62)との間で支承され、該把持体はその作用方向に対してそれぞれ 斜に設定されていること とを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第11図)。
  9. 9.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、動作部(AとB)は 互いに逆向きに傾斜した把持用勾配(67ないし68)をコレット(70)に付 帯させ、把持ローラ(71)が両動作部の把持用勾配に係合していることを特徴 とする補助動力式ステアリング装置(第12図と第13図)。
  10. 10.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、クラッチ装置(2 )が潤滑剤中を動作していることを特徴とする補助動力式ステアリング装置。
  11. 11.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、クラッチハブ(2 2と23)はスペーサ軸受け(26)によって軸方向で遊びが除去され、アンギ ュラーコンタクト軸受け(24と25)に支承されていることを特徴とする請求 項1による補助動力式ステアリング装置(第1図)。
  12. 12.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、電動機(12)を ウオーム伝動装置(16)、クラッチ装置(2)、ステアリング駆動部(4)か らなる構成ユニットから空間的に切り離して据え付け、自在継手型シャフトない したわみ軸を介して接続することを特徴とする補助動力式ステアリング装置(図 示なし)。
  13. 13.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、ハンドル軸(1) と出力シャフト(3)とはバネ(8)で遊びを除去し、転がり軸受け(10と1 1)に支承されていることを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第1図) 。
  14. 14.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、クラッチハブ(2 2と23)内に潤滑剤溝(38ないし39)が加工されていることを特徴とする 補助動力式ステアリング装置。
  15. 15.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、クラッチハブ(2 2と23)の接触面に耐摩耗材を被覆してあることを特徴とする補助動力式ステ アリング装置。
  16. 16.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、コレット(27) の外面が把持体(28と30〕の加圧領域に軸方向のウェブ(69ないし70) を有することを特徴とする補助動力式ステアリング装置(第15図)。
  17. 17.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、電動機(12)に 温度センサ(たとえばバネ式バイメタル)を含み、一定の温度になれば電流の供 給を中断することを特徴とする補助動力式ステアリング装置(図示せず)。
  18. 18.請求項1による補助動力式ステアリング装置であって、電動機(12)が 低い走行速度(たとえばV≦10km/h)に応じて起動可能であり、この速度 を超える時は停止可能であることを特徴とする補助動力式ステアリング装置(図 示せず)。
JP51292693A 1992-01-27 1993-01-26 原動機付き車両用の補助動力式ステアリング装置 Expired - Fee Related JP3199379B2 (ja)

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