JPH10129510A - 動力舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の動力舵取り装置は、モータ及びこのモ
ータの減速装置が、操舵軸に対して横方向に突出した状
態であり、搭載性が悪かった。 【解決手段】 ウェーブジェネレータ４１、フレクスプ
ライン４２及びサーキュラスプライン４３で構成される
ハーモニックドライブ減速機４０と、これを駆動するプ
リントモータ３０とを、操舵入力軸１１と操舵出力軸１
２とを結ぶ一連の操舵軸に対して同軸的に配したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の操舵の際
に、モータの駆動力によって操舵補助力を発生させ、操
舵操作を助勢する動力舵取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような電動式の動力舵取り装置の一
例を図１３に示す（特開昭６２−２１４０５５）。ラッ
ク１０２と歯合したピニオンシャフト１０１は、トーシ
ョンバー１０４を介してステアリングシャフト１０３に
連結されており、ステアリングシャフト１０３の先端側
は、図示しないステアリングホイールに接続されてい
る。また、トーションバー１０４を中心とする外周部に
は、これらピニオンシャフト１０１、トーションバー１
０４及びステアリングシャフト１０３と一体的に回転す
る平歯車１０５が形成されており、この平歯車１０５は
中間歯車１０６を介してギヤ１０７と歯合連結して減速
装置を構成している。そして、このギヤ１０７はクラッ
チ１０８を介して電動モータ１０９の出力軸に連結して
いる。このような構造によって、電動モータ１０９の駆
動力がクラッチ１０８、ギア１０７及び中間歯車１０６
を介して平歯車１０５に伝達され、操舵を行う際の操舵
補助力として付与される機構となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の動力舵取り装置
は、このようにして操舵補助力を付与しているが、この
ような構造では、ステアリングシャフト１０３、ピニオ
ンシャフト１０１を含む一連の操舵軸に対して、電動モ
ータ１０９や減速装置が横方向に突出する状態で配設さ
れるため、これらを収容するステアリングギアボックス
の外形がその分大きくなってしまい、搭載性が悪いとい
う課題があった。

【０００４】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、このような動力舵取り
装置を従来よりもコンパクトに構成し、搭載性をより高
めることができる新たな動力舵取り装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１にかか
る動力舵取り装置は、操舵入力軸と、操舵出力軸と、こ
の操舵出力軸に対して操舵補助力を供与する補助力発生
手段とを備えた動力舵取り装置において、補助力発生手
段は、操舵入力軸と操舵出力軸とを結ぶ一連の操舵軸を
中心として同軸的に配設されたモータと、このモータの
出力軸に連結され、楕円状のカムを構成するウェーブジ
ェネレータと、このウェーブジェネレータの外周部に装
着され、回転するウェーブジェネレータによって弾性変
形し、ハウジングに支持されたフレクスプラインと、操
舵出力軸に連結され、フレクスプラインと歯合して回転
駆動されるサーキュラスプラインとを備えることを特徴
とする。

【０００６】ウェーブジェネレータ、フレクスプライン
及びサーキュラスプラインでいわゆるハーモニックドラ
イブ減速機を構成し、このハーモニックドライブ減速機
及びこれを駆動するモータが操舵軸に対して同軸的に配
置される。

【０００７】請求項２にかかる動力舵取り装置は、請求
項１にかかる動力舵取り装置において、モータがプリン
トモータであり、ウェーブジェネレータが、このプリン
トモータの回転子に連結されたことを特徴とする。

【０００８】このように構成することで、ハーモニック
ドライブ減速機を構成するウェーブジェネレータがプリ
ントモータの回転子によって直接的に回転駆動される。

【０００９】請求項３にかかる動力舵取り装置は、請求
項１又は２にかかる動力舵取り装置において、フレクス
プラインが、一方の開口端側を外側に折り返した形状を
呈することを特徴とする。

【００１０】フレクスプラインは、一端側が固定された
状態でも、他端側が弾性変形し得る程度の長さが必要と
なる。フレクスプラインをこのように折り返した形状と
することで、一定範囲内に配設し得るフレクスプライン
の全長を長くすることができ、装置の小型化に寄与し得
る。

【００１１】請求項４にかかる動力舵取り装置は、請求
項１、２又は３にかかる動力舵取り装置において、操舵
入力軸によって回転駆動される第２のウェーブジェネレ
ータと、第２のウェーブジェネレータの外周部に装着さ
れ、回転する第２のウェーブジェネレータによって弾性
変形する第２のフレクスプラインと、第２のフレクスプ
ラインと歯合して回転駆動されると共に、操舵出力軸に
連結された第２のサーキュラスプラインと、第２のフレ
クスプラインに対して設けられ、この第２のフレクスプ
ラインに加わるねじりトルクを検出するトルク検出手段
とをさらに備えたことを特徴とする。

【００１２】第２のウェーブジェネレータは操舵入力軸
によって直接的に回転駆動され、この外周部に装着され
た第２のフレクスプラインを弾性変形させる。操舵出力
軸に連結された第２のサーキュラスプラインは、この弾
性変形する第２のフレクスプラインによって回転駆動さ
れる。従って、操舵出力軸には、操舵入力軸からの操舵
力と補助力発生手段からの操舵補助力との双方の力が加
わる。

【００１３】また、第２のサーキュラスプラインには、
操舵入力軸に与えられる操舵トルクに比例した駆動トル
クが加わり、この駆動トルクの反力を第２のフレクスプ
ラインが受ける。この反力は、一端が固定された第２の
フレクスプラインをねじるように作用する。従って、第
２のフレクスプラインに加わるねじりトルクをトルク検
出手段で検出することで、この検出結果を基に操舵入力
軸に加わる操舵トルクを検知できる。

【００１４】請求項５にかかる動力舵取り装置は、請求
項１にかかる動力舵取り装置において、フレクスプライ
ンの拘束を解除するトルク制限手段をさらに備えたこと
を特徴とする。

【００１５】フレクスプラインの拘束を解除すること
で、操舵出力軸と補助力発生手段との連結が解除され、
操舵出力軸は補助力発生手段に対して相対的に回転可能
な状態となる。このため、例えば、モータに不具合が発
生してモータがロックされた場合にも、フレクスプライ
ンの拘束を解除することで、操舵が妨げられることはな
い。また、操舵トルクが極く僅かな場合に、フレクスプ
ラインの拘束を解除することで、モータの慣性力等が操
舵に影響を与えることを防止でき、操舵感覚を向上させ
ることができる。

【００１６】請求項６にかかる動力舵取り装置は、請求
項２にかかる動力舵取り装置において、操舵入力軸と操
舵出力軸との相対的なねじれによって変位駆動される変
位部材と、互いに極性の異なる電極を有すると共に、変
位部材によって変位駆動されることでプリントモータの
回転子に接触する当該電極が切り換えられるブラシとを
備えることを特徴とする。

【００１７】変位部材は、操舵入力軸と操舵出力軸との
相対的なねじれ、すなわち機械的な変位に基づいて駆動
される。従って、プリントモータの回転子に対する通電
の切り換え制御を機械的に行うことができるため、トル
クセンサや操舵方向センサ等を別に設ける必要がなく、
プリントモータの回転制御を簡易な構成で実施すること
が可能となる。

【００１８】請求項７にかかる動力舵取り装置は、請求
項１にかかる動力舵取り装置において、フレクスプライ
ンを回転駆動する駆動手段をさらに備えることを特徴と
する。

【００１９】駆動手段によってフレクスプラインを回転
させることで、ウェーブジェネレータ、フレクスプライ
ン及びサーキュラスプラインで構成されるハーモニック
ドライブ減速機のギヤ比を任意に変更することができ
る。また、フレクスプラインの回転制御を駆動手段によ
って任意に行うことで補助操舵を実施することもでき
る。

【００２０】請求項８にかかる動力舵取り装置は、請求
項１にかかる動力舵取り装置において、モータは、この
モータの回転子が筒状のコアレスモータであることを特
徴とする。

【００２１】モータをこのように構成することで、筒状
の回転子に沿うように磁石が配置される構造となるた
め、モータはその中心軸方向に沿って延びる形態とな
り、モータの外径を抑えることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる動力舵取り
装置の実施形態につき添付図面を基に説明する。

【００２３】図１に、第１の実施形態にかかる動力舵取
り装置を示す。

【００２４】この動力舵取り装置は、操舵入力軸１１と
操舵出力軸１２とを結ぶ操舵軸に対し、プリントモータ
３０及びハーモニックドライブ減速機４０を同軸的に配
設しており、このプリントモータ３０の回転出力をハー
モニックドライブ減速機４０を介して操舵出力軸１２に
与える機構となっている。

【００２５】操舵入力軸１１の図示しない一端側は、ス
テアリングシャフトを介してステアリングホイールに連
結されており、ハウジング１内に固定されたベアリング
２によって回転自在に支持されている。この操舵入力軸
１１はトーションバー（図３における参照符号１４）を
介して操舵出力軸１２に連結されている。

【００２６】操舵出力軸１２には、後述するサーキュラ
スプラインが一体的に形成され、このサーキュラスプラ
イン４３がハウジング１内に固定されたベアリング３に
よって回転自在に支持されている。この操舵出力軸１２
の一端にはピニオンギヤ１２ｃが形成されており、車両
を操舵作動させるラック１３と歯合している。

【００２７】また、操舵入力軸１１と操舵出力軸１２と
の突き合わせ部位には、操舵トルクを検出する操舵トル
クセンサ２０が設けられている。操舵入力軸１１に操舵
トルクが与えられると操舵入力軸１１と操舵出力軸１２
とが相対的にねじれ、両軸の対向端に形成した凹凸状歯
の突き合わせ状態が変化する。これによって、この間の
磁路抵抗が変化するため、操舵トルクセンサ２０では、
この磁路抵抗の変化に基づいて操舵トルクを検出してい
る。

【００２８】プリントモータ３０は、磁石３１及びブラ
シ３２をハウジング１側に固定し、この磁石３１及びブ
ラシ３２に相対するように、このモータの回転子となる
円盤状のプリントコイル３３を配している。そしてブラ
シ３２がプリントコイル３３と接触しており、このブラ
シ３２を介してプリントコイル３３に電力が供給され
る。また、プリントコイル３３は、その中心部におい
て、操舵軸に沿って延びる円筒形のモータ出力軸３４に
連結されており、このモータ出力軸３４の他端側は、ウ
ェーブジェネレータ４１のカム部４１ａに固定されてい
る。従って、プリントコイル３３とウェーブジェネレー
タ４１とは、モータ出力軸３４を介して一体的に連結さ
れており、プリントコイル３３が回転駆動されること
で、ウェーブジェネレータ４１も一体的に回転駆動され
る。なお、このプリントモータ３０は、操舵トルクセン
サ２０の検出信号に基づいて回転制御がなされる。

【００２９】ハーモニックドライブ減速機４０は、操舵
軸を中心にして、楕円状のカムを構成するウェーブジェ
ネレータ４１を配し、その外周部に無端状のフレクスプ
ライン４２を装着し、さらにその外周部にサーキュラス
プライン４３を配設して構成している。

【００３０】図２にこのハーモニックドライブ減速機の
みを取り出して概略的に示す。操舵出力軸１２の外周部
に位置するウェーブジェネレータ４１は、楕円状のカム
部４１ａの外周部にボールベアリング４１ｂを設けてお
り、このボールベアリング４１ｂの内輪はカム部４１ａ
に固定され、外輪はボールを介して弾性変形する構造と
なっている。フレクスプライン４２は、その外周部に歯
が形成された無端状の可撓性部材であり、ウェーブジェ
ネレータ４１におけるボールベアリング４１ｂの外輪に
装着されている。サーキュラスプライン４３は、その内
周にフレクスプライン４２と同ピッチの歯が形成されて
いる。

【００３１】このフレクスプライン４２はウェーブジェ
ネレータ４１によって楕円状に撓められ、楕円の長軸両
端の２カ所でサーキュラスプライン４３の内側の歯と噛
み合っている。プリントモータ３０によってウェーブジ
ェネレータ４１が回転駆動されると、これらの噛み合い
位置が周方向に沿って順に移動する。フレクスプライン
４２はサーキュラスプライン４３よりも２ｎ枚（ｎは整
数）だけ少ない歯数に設定されているので、噛み合い位
置の移動に伴って、フレクスプライン４２とサーキュラ
スプライン４３との間には相対回転が発生する。図１の
実施形態では、参照番号４４で示す保持リングによって
フレクスプライン４２が回転しないように保持されてい
るため、噛み合い位置の移動に伴ってサーキュラスプラ
イン４３が回転駆動されることになる。

【００３２】ここで、このように構成する動力舵取り装
置の動作について概略的に説明する。操舵入力軸１１に
操舵トルクが加わると、この操舵トルクに応じた量のね
じれが操舵入力軸１１と操舵出力軸１２との間に発生す
る。このねじれ量が操舵トルクセンサ２０によって検出
され、この検出信号に基づいてプリントモータ３０のプ
リントコイル３３が回転駆動される。そしてこのプリン
トコイル３３によって、ハーモニックドライブ減速機４
０のウェーブジェネレータ４１が回転駆動され、前述し
た作用によってサーキュラスプライン４３が操舵入力軸
１１と同じ向きに回転駆動される。サーキュラスプライ
ン４３が回転駆動されることで、操舵出力軸１２に対し
て操舵補助力が供与される。

【００３３】このように動力舵取り装置を構成すること
で、操舵補助力を発生するモータや減速機を、全て操舵
軸を中心として同軸的に配設することができるため、装
置全体をコンパクトに構成でき、動力舵取り装置の搭載
性を高めることができる。

【００３４】第２の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図３に示す。なお、以降で説明する各実施形態及びその
対応図では、同一の機能を有する構成要素には、同一の
参照符号を付して示し、説明は省略する。

【００３５】この動力舵取り装置におけるプリントモー
タ３０は、極性の異なる磁石３１ａ、３１ｂを操舵軸に
沿う向きに相対して配設し、この間に２枚のプリントコ
イル３３を配設している。各プリントコイル３３は、基
端部において互いに電気的に接続されており、一方のプ
リントコイル３３に対してブラシ３２を接触させること
で、両プリントコイル３３に電力が供給される構造とな
っている。また、両プリントコイル３３とウェーブジェ
ネレータ４１とは、モータ出力軸３４を介して一体的に
連結されている。

【００３６】ハーモニックドライブ減速機を構成するフ
レクスプライン４２は、ウェーブジェネレータ４１の外
周部に装着された側と反対側の開口端側を、外側に折り
返した状態で配設しており、この折り返した先端部をハ
ウジング１に対して固定している。フレクスプライン４
２をこのように折り返して配設することで、一定の限ら
れた範囲内に配設するフレクスプライン４２の全長（両
開口端間の長さ）をかせぐことができ、ウェーブジェネ
レータ４１の外周部に装着された側の開口端を十分に撓
ませることができる。

【００３７】ここで、図３における操舵トルクセンサ５
０の構造を図４に拡大して示す。操舵入力軸１１に対し
て同軸的に歯車１１ａが固定され、操舵出力軸１２にも
同軸的に歯車１２ａが固定されており、両歯車１１ａ，
１２ａには小歯車５１，５２が歯合している。小歯車５
１、５２は、この小歯車５１、５２を貫通する支持軸５
３によって回転可能に支持されており、この支持軸５３
はハウジング１に一端を固定したピン５４によって、こ
のピン５４を中心として傾動可能に支持されている。ま
た、支持軸５３の先端部は扇状に広がっており、この面
に抵抗体膜５５が形成されており、抵抗体膜５５の一端
部には抵抗体膜５５に接続された電極５５ａが形成され
ている。また、この抵抗体膜５５上にはハウジング１側
に支持された電極５６が接触しており、抵抗体膜５５を
介して電極５５ａ−電極５６に電流が流れる機構となっ
ている。

【００３８】図３に示すように、操舵入力軸１１と操舵
出力軸１２はトーションバー１４を介して連結されてい
るため、操舵入力軸１１に操舵トルクが与えられると、
このトルクに応じて操舵入力軸１１と操舵出力軸１２と
は相対的にねじれる。ここで操舵入力軸１１が操舵出力
軸１２に対して相対的に矢印（イ）方向（図４参照）に
沿ってねじれた場合を想定すると、操舵入力軸１１と一
体的に歯車１１ａが矢印（イ）方向に沿って回転する。
この際、小歯車５１も回転するが、歯車１１ａとの間の
係合力によって、この小歯車５１が矢印（イ）側に変位
し、支持軸５３はピン５４を中心として矢印（ロ）側に
傾動する。この結果、電極５５ａ−電極５６が接近する
ため、この間の抵抗値が減少する。また、操舵入力軸１
１に対して矢印（イ）と反対方向に沿った向きに操舵ト
ルクが与えられた場合には、同様の作用によって支持軸
５３は矢印（ハ）側に傾動し、電極５５ａ−電極５６が
離間してこの間の抵抗値が増大する。操舵トルクがゼロ
となった場合には、入力軸１１と操舵出力軸１２とのね
じれがなくなるため、図４に示す定位置に戻る。このよ
うに、支持軸５３が傾動する角度及び傾動する方向は、
操舵入力軸１１と操舵出力軸１２との相対的なねじれ量
とねじれ方向、すなわち操舵トルクに応じて変化するた
め、操舵トルクセンサ５０では、電極５５ａ−電極５６
間の抵抗値を基に、操舵トルクを検出している。

【００３９】第３の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図５（ａ），（ｂ）に示す。

【００４０】この動力舵取り装置は、操舵出力軸１２に
アーム１５が連結され、このアーム１５には、ボールジ
ョイント１６を介してタイロッド１７が連結されてお
り、いわゆるセンタテイクオフ式ステアリングを構成し
ている。

【００４１】この動力舵取り装置は、ハーモニックドラ
イブ減速機４０の他に、ウェーブジェネレータ６１、フ
レクスプライン６２及びサーキュラスプライン６３で構
成されるもう１つのハーモニックドライブ減速機６０を
備えている。なお、個々の構造等は、それぞれウェーブ
ジェネレータ４１、フレクスプライン４２及びサーキュ
ラスプライン４３と同様であり説明は省略する。

【００４２】図に示されるように、操舵入力軸１１と操
舵出力軸１２とは、このハーモニックドライブ減速機６
０を介して連結されている。すなわち、操舵入力軸１１
の外周部にはウェーブジェネレータ６１が固定されてお
り、操舵入力軸１１と共に一体的に回転する。ウェーブ
ジェネレータ６１の外周部には、一方の開口端側がハウ
ジング１に固定されたフレクスプライン６２が装着され
ており、その外周部には、操舵出力軸１２に連結された
サーキュラスプライン６３が設けられている。従って操
舵出力軸１２には、サーキュラスプライン４３とサーキ
ュラスプライン６３との双方が連結されており、双方の
回転駆動力が相俟って、操舵出力軸１２を回転駆動す
る。なお、各減速機の減速比としては、例えば、ハーモ
ニックドライブ減速機６０の減速比が１／３０、ハーモ
ニックドライブ減速機４０の減速比が１／６０である。

【００４３】また、ハーモニックドライブ減速機４０を
駆動させるプリントモータ３０の回転制御は、フレクス
プライン６２に設けた歪みゲージ６５の検出信号に基づ
いて行われる。

【００４４】歪みゲージ６５は、操舵入力軸１１に対し
て４５度傾けたゲージをクロスさせて構成しており、フ
レクスプライン６２の内周面に設けることで、フレクス
プライン６２に加わるねじりトルクを検出している。そ
して、この検出結果から、入力軸１１に加えられた操舵
トルクの大きさを求めている。

【００４５】この検出原理について説明する。サーキュ
ラスプライン６３には、操舵入力軸１１に与えられる操
舵トルクに比例した駆動トルクが加わるが、この駆動ト
ルクの反力はフレクスプライン６２が受けている。フレ
クスプライン６２は、図における上側の開口端をハウジ
ング１に固定されているため、この反力は、フレクスプ
ライン６２をねじるように作用する。従って、フレクス
プライン６２に加わるねじりトルクを歪みゲージ６５で
検出することで、サーキュラスプライン６３の駆動トル
クを検出でき、この検出結果を逆算することで操舵入力
軸１１に加えられた操舵トルクを求めることができる。

【００４６】このように、歪みゲージ６５を備えたハー
モニックドライブ減速機６０をさらに設けることで、操
舵入力軸１１に加わる回転を減速して操舵出力軸１２に
与えることができ、かつ、操舵入力軸１１に加えられる
操舵トルクも検出することができる。

【００４７】第４の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図６に示す。

【００４８】この動力舵取り装置は、ハーモニックドラ
イブ減速機４０を構成するフレクスプライン４２が、図
における上方の開口側を内側に折り曲げたカップ状を呈
しており、その開口縁４２ｂに相対する位置に、トルク
制限機構としての電磁クラッチ７０を備えている。

【００４９】この電磁クラッチ７０は、ハウジング１側
に固定されており、その内部に励磁コイルを備えてい
る。従って、励磁コイルに通電することで磁力が発生
し、電磁クラッチ７０に対して開口縁４２ｂが固定され
る。すなわち、フレクスプライン４２がハウジング１側
に固定される。また、励磁コイルへの通電を停止するこ
とで磁力が消滅し、ハウジング１側に固定されたフレク
スプライン４２が開放される。

【００５０】ここで電磁クラッチ７０の作用について説
明する。

【００５１】まず、フレクスプライン４２が電磁クラッ
チ７０に固定されている状態では、前述した実施形態と
同様に、プリントモータ３０によってウェーブジェネレ
ータ４１が回転駆動されると、フレクスプライン４２と
サーキュラスプライン４３との噛み合い位置が周方向に
沿って移動し、この移動に伴ってサーキュラスプライン
４３が回転駆動され、操舵出力軸１２に対して操舵補助
力を与える。

【００５２】これに対し、プリントモータ３０の故障等
によってモータ出力軸３４がロックされると、このモー
タ出力軸３４に連結されたウェーブジェネレータ４１、
フレクスプライン４２、サーキュラスプライン４３及び
操舵出力軸１２が全てロックされ、操舵が不可能とな
る。そこで、このような場合には、励磁コイルへの通電
を停止して電磁クラッチ７０を切って、フレクスプライ
ン４２の拘束を解除する。これによって、ウェーブジェ
ネレータ４１のボールベアリング４１ｂを境として、そ
の後段に連結されたフレクスプライン４２、サーキュラ
スプライン４３及び操舵出力軸１２は、回転可能な状態
となる。このため、操舵入力軸１１の回転はトーション
バーを介して操舵出力軸１２に伝えられ、操舵出力軸１
２はサーキュラスプライン４３及びフレクスプライン４
２と一体的に回転する。この際、開口縁４２ｂはベアリ
ング６を介して、プリントモータ３０を収容したインナ
ーハウジング３５上に回転自在に支持されるため、回転
の支障となることはない。

【００５３】このようにモータ出力軸３４がロックされ
た場合にも、操舵を継続することが可能となる。

【００５４】なお、電磁クラッチ７０によるフレクスプ
ライン４１の拘束を解除する条件としては、例えば、モ
ータ出力軸３４がロックされると操舵を継続しようとし
て操舵入力軸１１に大きな操舵トルクが加わるため、一
定以上の大きな操舵トルクが操舵トルクセンサ５０（図
３、図４参照）で検出された場合がある。この他にも、
プリントモータ３０の制御回路でプリントモータ３０の
故障が検出された場合などが挙げられる。また、操舵入
力軸１１に与えられる操舵トルクがゼロに近い場合にフ
レクスプライン４１の拘束を解除すれば、プリントモー
タ３０の慣性力や、ブラシ３２とプリントコイル３３と
の摩擦力が操舵に影響することが解消されるため、操舵
感を向上させることができる。

【００５５】第５の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図７に示す。

【００５６】この動力舵取り装置では、ハーモニックド
ライブ減速機４０を駆動するモータをブラシレスモータ
３０’としている。このブラシレスモータ３０’は、操
舵出力軸１２を中心として、その外周部に、ロータ部を
構成する磁石３６を配し、さらにその外周部にステータ
部を構成するコイル３７を配して構成しており、軸方向
に沿って延びる形状となっている。なお、図中の参照符
号３８はロータ部の回転を検出する回転センサである。

【００５７】このブラシレスモータ３０’のモータ出力
軸３４には、ハーモニックドライブ減速機４０のウェー
ブジェネレータ４１が直結しており、これらは操舵出力
軸１２との間に設けたベアリング４によって回転自在に
支持されている。

【００５８】また、この動力舵取り装置もトルク制限機
構として、トルクリミッタ７１を備えている。このトル
クリミッタ７１は、ハウジング１に形成した保持穴内に
遊挿された係止ピン７３と、フレクスプライン４２を保
持した保持リング４４側に向かって係止ピン７３を付勢
するバネ７２と、保持リング４４の外周部に形成した凹
部４４ａとで構成され、この凹部４４ａは保持リング４
４の外周部に所定の間隔で複数箇所に形成されている。
図７の状態では、係止ピン７３の先端部が凹部４４ａと
係合しており、バネ７２の付勢力と凹部４４ａの形状と
で決まる係合力によって、保持リング４４は図の位置に
保持されている。

【００５９】ここで、トルクリミッタ７１の作用につい
て説明する。ブラシレスモータ３０’が故障でロックさ
れた場合などには、操舵を続けようとしてより大きな操
舵トルクが操舵入力軸１１に対して与えられる。この操
舵トルクは、トーションバー１４（図３参照）を介して
連結された操舵出力軸１２に加わるため、ハーモニック
ドライブ減速機４０のサーキュラスプライン４３に大き
な駆動トルクがかかり、この力の反力がフレクスプライ
ン４２を保持した保持リングに加わることになる。そし
て、係止ピン７３と凹部４４ａとの係合力を越える大き
なトルクが保持リング４４に加わると、保持リング４４
は、凹部４４ａのテーパ面によって係止ピン７３を押し
上げながら回転を始める。これによって、フレクスプラ
イン４２、サーキュラスプライン４３及び操舵出力軸１
２が回転し、操舵を継続することができる。

【００６０】このように、トルクリミッタ７１を設ける
ことで、ブラシレスモータ３０’が故障でロックされた
場合にも操舵を継続することができる。

【００６１】また、図８に第６の実施形態として示すよ
うに、保持リング４４を使用せずに、フレクスプライン
４２とトルクリミッタ７１とで、第５の実施形態と同様
の機能を有するトルク制限機構を構成することもでき
る。すなわち、フレクスプライン４２の歯が形成された
領域に沿って、フレクスプライン４２の外周部に所定間
隔で凹部４２ａを形成し、ハウジング１の周囲（例えば
４カ所）にトルクリミッタ７１を配設する。そして、バ
ネ７２の作用によって弾性的に突出する係止ピン７３の
先端部をフレクスプライン４２の凹部４２ａに係合させ
て、フレクスプライン４２を保持する。

【００６２】このように構成することで、フレクスプラ
イン４２の撓みに応じて係止ピン７３が突出・後退しな
がら、フレクスプライン４２をその位置で保持できる。
さらに、係止ピン７３と凹部４２ａとの係合力を越える
トルクがフレクスプライン４２に加わると、フレクスプ
ライン４２は、凹部４２ａを構成するテーパ面が係止ピ
ン７３を押し上げながら回転を始めるため、第５の実施
形態と同様の作用効果を奏する。

【００６３】第７の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図９に示す。

【００６４】操舵入力軸１１に対して同軸的に歯車１１
ａが固定され、操舵出力軸１２にも同軸的に歯車１２ａ
が固定されており、両歯車１１ａ，１２ａの両側には、
小歯車８１，８２が歯合している。小歯車８１、８２
は、この小歯車８１、８２を貫通して延びる支持軸８３
によって回転可能に支持されており、この支持軸８３は
ハウジング１に一端を固定したピン８４により、ピン８
４を中心として傾動可能に支持されている。

【００６５】図１０（ａ）などに拡大して示すように、
支持軸８３の先端部はブラシ３２の側面まで延びてお
り、このブラシ３２の側面から突出する２本のガイドピ
ン３２ａの間に遊挿されている。ブラシ３２は、ハウジ
ング１に固定された支持軸８５により、支持軸８５を中
心として傾動可能に支持されている。また、ブラシ３２
には、絶縁体ｐ３を挟んだ両側に、プラス極の電極ｐ１
とマイナス極の電極ｐ２とが形成されている。

【００６６】操舵入力軸１１と操舵出力軸１２はトーシ
ョンバーを介して連結されているため、操舵入力軸１１
に操舵トルクが与えられると、このトルクに応じて操舵
入力軸１１と操舵出力軸１２とが相対的にねじれる。操
舵トルクがゼロの場合には、図１０（ａ）に示すように
相対的なねじれはなく、ブラシ３２の絶縁体ｐ３がプリ
ントコイル３３と接触している。

【００６７】ここで、図１０（ｂ）に示すように、操舵
入力軸１１が操舵出力軸１２に対して相対的に矢印
（ニ）方向に沿ってねじれた場合には（ステアリングホ
イールを右に切った場合）、歯車１１ａが操舵入力軸１
１と一体的に矢印（ニ）方向に沿って回転する。この
際、小歯車８１も回転するが、歯車１１ａとの間の係合
力によって、この小歯車８１が矢印（ニ）側に変位し、
支持軸８３はピン８４を中心として、図１０（ｂ）に示
すように傾動する。支持軸８３の下端部はこの傾動側に
位置するガイドピン３２ａを押して、この方向にブラシ
３２を傾動させる。これにより、ブラシ３２における一
方の電極ｐ２がプリントコイル３３と接触する。また、
図１０（ｃ）に示すように、操舵入力軸１１が操舵出力
軸１２に対して相対的に矢印（ホ）方向に沿ってねじれ
た場合には（ステアリングホイールを左に切った場
合）、同様の作用によってブラシ３２におけるもう一方
の電極ｐ１がプリントコイル３３と接触する。

【００６８】このように、操舵入力軸１１と操舵出力軸
１２との相対的なねじれを利用して、プリントコイル３
３に接触するブラシ３２の電極を操舵方向に応じて切り
換えることができるため、プリントモータ３０の回転制
御を機械的に行うことができる。このため、トルクセン
サや操舵方向センサ等を別に設ける必要がなく、プリン
トモータ３０の回転制御を簡易な構成で実施することが
可能となる。

【００６９】第８の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図１１に示す。

【００７０】この動力舵取り装置は、外周部にウォーム
ギヤ９１が形成されたウォームホイール９０を備え、こ
のウォームホイール９０の内周部においてフレクスプラ
イン４２を一体的に保持している。また、ウォームホイ
ール９０のウォームギヤ９１には、モータ９３で回転駆
動されるウォーム軸９２が噛み合っており、ウォーム軸
９２が回転することで、ウォームホイール９０及びフレ
クスプライン４２が、操舵出力軸１２を中心として回転
駆動される。なお、ウォームホイール９０は、ハウジン
グ１との間に設けたベアリング９４によって回転自在に
支持されている。

【００７１】このように構成することで、ハーモニック
ドライブ減速機４０を介して操舵補助力が操舵出力軸１
２に与えられている際に、ウォームホイール９０及びフ
レクスプライン４２を順方向或いは逆方向に回転駆動す
ることで、この操舵補助力を増加或いは減少させること
ができる。これは、ハーモニックドライブ減速機４０の
ギア比が変更されたことと同じ結果となり、このような
機構によって舵角比を任意に変更することができる。

【００７２】また、ウォームホイール９０を回転駆動さ
せることで、フレクスプライン４２及びサーキュラスプ
ライン４３を介して操舵出力軸１２を回転駆動できるた
め、このような機構を利用して補助操舵を実施すること
も可能である。

【００７３】第９の実施形態にかかる動力舵取り装置を
図１２に示す。

【００７４】この動力舵取り装置は、ハーモニックドラ
イブ減速機４０を駆動するモータ部を、コアレスモータ
３０”として構成してあり、プリントコイル３３を円筒
状に形成し、その内側に磁石３１を配して構成してい
る。円筒状のプリントコイル３３の開口端部は、その外
側のハウジング１との間に設けたベアリング７によっ
て、回転自在に支持されている。

【００７５】ハーモニックドライブ減速機４０を駆動す
るモータ部を、このようなコアレスモータとすること
で、磁石３１及びプリントコイル３３が、モータの中心
軸方向、すなわち操舵軸方向に沿って延びる形態となる
ため、モータの外径を抑えることができ、搭載性をより
高めることができる。なお、図１２には、プリントコイ
ル３３の内側に磁石３１を配設した構成を例示したが、
プリントコイル３３の外側に磁石３１を配設することも
できる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
動力舵取り装置によれば、ウェーブジェネレータ、フレ
クスプライン及びサーキュラスプラインで構成されるい
わゆるハーモニックドライブ減速機と、このハーモニッ
クドライブ減速機を駆動するモータとを、操舵入力軸と
操舵出力軸とを結ぶ一連の操舵軸を中心として同軸的に
配置するので、装置全体を一体的に構成でき、しかも装
置全体をコンパクトに構成できるため、搭載性を十分に
高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図２】ハーモニックドライブ減速機の構造を概略的に
示す平面図である。

【図３】第２の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図４】操舵トルクセンサの構造を示す平面図である。

【図５】（ａ）は第３の実施形態にかかる動力舵取り装
置を示す断面図、（ｂ）は操舵出力軸の連結状態を示す
平面図である。

【図６】第４の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図７】第５の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図８】第６の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図９】第７の実施形態にかかる動力舵取り装置を示す
断面図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はブラシの切り換え
機構を示す説明図である。

【図１１】第８の実施形態にかかる動力舵取り装置を示
す断面図である。

【図１２】第９の実施形態にかかる動力舵取り装置を示
す断面図である。

【図１３】従来の動力舵取り装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１１…操舵入力軸、１２…操舵出力軸、２０…操舵トル
クセンサ、３０…プリントモータ（回転子）、３１…磁
石、３２…ブラシ、３３…プリントコイル、４０…ハー
モニックドライブ減速機、４１…ウェーブジェネレー
タ、４２…フレクスプライン、４３…サーキュラスプラ
イン、６１…ウェーブジェネレータ（第２のウェーブジ
ェネレータ）、６２…フレクスプライン（第２のフレク
スプライン）、６３…サーキュラスプライン（第２のサ
ーキュラスプライン）、６５…歪みゲージ（トルク検出
手段）、７０…電磁クラッチ（トルク制限手段）、７１
…トルクリミッタ（トルク制限手段）、９０…ウォーム
ホイール、９１…ウォーム軸、９３…モータ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵入力軸と、操舵出力軸と、前記操舵
   出力軸に対して操舵補助力を供与する補助力発生手段と
   を備えた動力舵取り装置において、 前記補助力発生手段は、 前記操舵入力軸と操舵出力軸とを結ぶ一連の操舵軸に対
   して同軸的に配設されたモータと、 前記モータの出力軸に連結され、楕円状のカムを構成す
   るウェーブジェネレータと、 前記ウェーブジェネレータの外周部に装着され、回転す
   る前記ウェーブジェネレータによって弾性変形し、ハウ
   ジングに支持されたフレクスプラインと、 前記操舵出力軸に連結され、前記フレクスプラインと歯
   合して回転駆動されるサーキュラスプラインとを備える
   ことを特徴とする動力舵取り装置。
2. 【請求項２】 前記モータはプリントモータであり、 前記ウェーブジェネレータは、このプリントモータの回
   転子に連結されたことを特徴とする請求項１記載の動力
   舵取り装置。
3. 【請求項３】 前記フレクスプラインは、一方の開口端
   側を外側に折り返した形状を呈することを特徴とする請
   求項１又は２記載の動力舵取り装置。
4. 【請求項４】 前記操舵入力軸によって回転駆動される
   第２のウェーブジェネレータと、 前記第２のウェーブジェネレータの外周部に装着され、
   回転する前記第２のウェーブジェネレータによって弾性
   変形する第２のフレクスプラインと、 前記第２のフレクスプラインと歯合して回転駆動される
   と共に、前記操舵出力軸に連結された第２のサーキュラ
   スプラインと、 前記第２のフレクスプラインに対して設けられ、この第
   ２のフレクスプラインに加わるねじりトルクを検出する
   トルク検出手段とをさらに備えたことを特徴とする請求
   項１、２又は３記載の動力舵取り装置。
5. 【請求項５】 前記フレクスプラインの拘束を解除する
   トルク制限手段をさらに備えたことを特徴とする請求項
   １記載の動力舵取り装置。
6. 【請求項６】 前記操舵入力軸と前記操舵出力軸との相
   対的なねじれによって変位駆動される変位部材と、 互いに極性の異なる電極を有すると共に、前記変位部材
   によって変位駆動されることで前記プリントモータの回
   転子に接触する当該電極が切り換えられるブラシと、を
   備えることを特徴とする請求項２記載の動力舵取り装
   置。
7. 【請求項７】 前記フレクスプラインを回転駆動する駆
   動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の
   動力舵取り装置。
8. 【請求項８】 前記モータは、このモータの回転子が筒
   状のコアレスモータであることを特徴とする請求項１記
   載の動力舵取り装置。