JPH1122799A - 電動式動力補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動、騒音、バックラッシュがなく、乗員に
不快感を与えたり操作感を悪くしない電動式パワーステ
アリング装置等を実現可能にする。 【解決手段】 電動モータ５の出力を、ウェッジローラ
型の摩擦ローラ式変速機である減速機４ａを介してステ
アリングシャフト２に伝達する。ウェッジローラ型の摩
擦ローラ式変速機は振動、騒音、バックラッシュがな
く、伝達効率も良いので、高品質の電動式パワーステア
リング装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電動式動力補
助装置は、例えば自動車の操舵装置に組み込み、運転者
がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減
を図る為のパワーステアリング装置として利用する。

【０００２】

【従来の技術】操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を
除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステ
アリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る
為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用さ
れている。又、この様なパワーステアリング装置で、補
助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステ
アリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワー
ステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置
に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トル
ク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少な
い等の利点がある。図９は、この様な電動式パワーステ
アリング装置の基本構成を略示している。

【０００３】入力部であるステアリングホイール１の操
作に基づいて回転する、回転軸であるステアリングシャ
フト２の中間部には、上記ステアリングホイール１から
このステアリングシャフト２に加えられるトルクの方向
と大きさとを検出するトルクセンサ３と、減速機４とを
設けている。この減速機４の出力側は上記ステアリング
シャフト２の中間部に結合し、入力側は、クラッチを備
えた電動モータ５の出力軸に結合している。又、上記ト
ルクセンサ３の検出信号は、車速を表す信号と共に、上
記電動モータ５への通電を制御する為の制御器６に入力
している。上記減速機４として従来一般的には、大きな
リード角を有し、動力の伝達方向に関して可逆性を有す
るウォーム減速機を、一般的に使用していた。即ち、回
転力受取部材であるウォームホイールを上記ステアリン
グシャフト２の中間部に固定すると共に、回転力付与部
材であり上記電動モータの出力軸に結合固定したウォー
ムを、上記ウォームホイールと係合させていた。

【０００４】操舵輪に舵角を付与する為、上記ステアリ
ングホイール１を操作し、上記ステアリングシャフト２
が回転すると、上記トルクセンサ３がこのステアリング
シャフト２の回転方向とトルクとを検出し、その検出値
を表す信号を上記制御器６に送る。するとこの制御器６
は、上記電動モータ５に通電して、上記減速機４を介し
て上記ステアリングシャフト２を、上記ステアリングホ
イール１に基づく回転方向と同方向に回転させる。この
結果、上記ステアリングシャフト２の先端部（図９の下
端部）は、上記ステアリングホイール１から付与された
力に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。

【０００５】この様なステアリングシャフト２の先端部
の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８を介して
ステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達される。この入
力軸１０は、上記ステアリングギヤ９を構成するピニオ
ン１１を回転させ、ラック１２を介してタイロッド１３
を押し引きし、操舵輪１４に所望の舵角を付与する。上
述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフ
ト２の先端部から自在継手７を介して中間シャフト８に
伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール１から
上記ステアリングシャフト２の基端部（図９の上端部）
に加えられるトルクよりも、上記電動モータ５から減速
機４を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従っ
て、上記操舵輪１４に舵角を付与する為に運転者が上記
ステアリングホイール１を操作する為に要する力は、上
記補助動力分だけ小さくて済む様になる。尚、上記電動
モータ５に付設したクラッチは、この電動モータ５が焼
き付き等により回転不能となる故障を起こした場合に接
続を断ち、上記電動モータ５の存在に基づいて上記ステ
アリングシャフト２が回転不能になる事を防止する役目
を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な従来の電
動式動力補助装置の場合、電動モータ５とステアリング
シャフト２との間に設ける減速機４として、ウォーム減
速機等のギヤ式の減速機を使用していた為、補助動力の
付与時に騒音や振動等が発生し、運転者を含む乗員に不
快感を与える場合があった。又、ギヤ式の減速機に不可
避のバックラッシュが存在する為、多少なりとも応答性
が悪化する等、操作感が悪くなる場合があった。特に、
減速機部分で発生したバックラッシュは、拡大された状
態で上記ステアリングシャフト２の回転方向の遊び（が
たつき）となる場合がある為、上記応答性の悪化が顕著
になり易い。これらの不都合は、バックラッシュを小さ
くしたり、或は減速機を構成するギヤを合成樹脂製とす
る事により、或る程度解消できるが、寸法精度の管理が
難しくなる等の問題を生じる。この為、現状に於いて電
動式のパワーステアリング装置は、電動モータの出力上
の問題もあり、比較的安価な小型車用に限られ、大型
車、高級車には従前通りの油圧式のものが使用されてい
るのが現状である。本発明は、上述の様な従来構造が有
する問題点を解消し、電動式動力補助装置の用途拡大を
図るべく発明したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式動力補助
装置は、電動式パワーステアリング装置等として使用さ
れる、前述した従来の電動式動力補助装置と同様に、ス
テアリングホイール等の入力部の操作に基づいて回転す
る、ステアリングシャフト等の回転軸と、この回転軸の
中間部に固定された回転力受取部材と、この回転力受取
部材と係合し、回転する事によりこの回転力受取部材を
介して上記回転軸を回転駆動する回転力付与部材と、こ
の回転力付与部材を出力側に結合した減速機と、この減
速機の入力側に配置され、この減速機を介して上記回転
力付与部材を回転駆動する電動モータとを備える。

【０００８】特に、本発明の電動式動力補助装置に於い
ては、上記減速機減速機としてウェッジローラ型の摩擦
ローラ式減速機を利用している。この本発明の電動式動
力補助装置に組み込む摩擦ローラ式変速機は、上記電動
モータにより回転駆動される、外周面を第一の円筒面と
した中心ローラと、内周面を第二の円筒面として上記中
心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対回転を
自在に設けた外輪と、この外輪と同心で基端部をこの外
輪に、先端部を上記動力付与部材に、それぞれ結合した
出力軸と、上記第一の円筒面と上記第二の円筒面との間
の環状空間内に、上記中心ローラと平行に配置された複
数本（例えば３本以上）の枢軸と、これら各枢軸により
回転自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円筒面
とした複数個（例えば３個以上）の中間ローラとを備え
る。そして、上記中心ローラの中心と上記出力軸及び外
輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸
法を円周方向に亙って不同にし、上記複数個の中間ロー
ラのうちの少なくとも一部（例えば２個の）中間ローラ
を、上記環状空間の円周方向に亙る若干の変位自在に支
持してウェッジローラとすると共に、これらウェッジロ
ーラとなる（例えば２個の）中間ローラを上記環状空間
の幅の狭い部分に向け、（例えば円周方向に関して互い
に逆方向に）弾性的に押圧する押圧手段を設けている。

【０００９】

【作用】上述の様に構成する本発明の電動式動力補助装
置の運転時には、電動モータの回転駆動力は、中心ロー
ラと複数個の中間ローラとを介して外輪に伝達される。
この際、ウェッジローラとなる中間ローラは、環状空間
の狭い部分に向けて移動する傾向となる。この結果、上
記回転駆動力を伝達する複数個の中間ローラの外周面に
設けた第三の円筒面と、上記中心ローラの外周面に設け
た第一の円筒面及び上記外輪の内周面に設けた第二の円
筒面との当接圧が大きくなり、上記中心ローラから外輪
への動力伝達が効率良く行なわれる。上記外輪の回転
は、更に出力軸を介して動力付与部材に伝達され、回転
力受取部材を介してステアリングシャフト等の回転軸
に、回転方向の補助動力を付与する。この様にして上記
電動モータから回転軸に補助動力を付与した分、ステア
リングホイール等の入力部を操作する為に要する力を軽
減できる。

【００１０】特に、本発明の電動式動力補助装置の場合
には、減速機としてウェッジローラ型の摩擦ローラ式減
速機を利用している為、運転時に騒音や振動が発生せ
ず、バックラッシュもない。この為、例えば電動式パワ
ーステアリング装置として使用した場合、舵角付与時に
運転者を含む乗員に不快感を与えたり、ステアリングホ
イールの操作感を悪くする事がない。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。入力部であるステアリングホイ
ール１（図９参照。図１には省略。）の操作に基づいて
回転する、回転軸であるステアリングシャフト２の中間
部は、ハウジング１５の内側を挿通し、このハウジング
１５に対して深溝型の玉軸受１６等の転がり軸受によ
り、回転自在に支持している。又、上記ハウジング１５
の側方には、補助動力源となる電動モータ５と、この電
動モータ５の回転駆動力を減速してから上記ステアリン
グシャフト２に伝達する為の減速機４ａとを設けてい
る。尚、この減速機４ａの入力部と上記電動モータ５の
出力軸との間には電磁クラッチ１７を設けて、上記電動
モータ５が焼き付き等により回転不能となる故障を起こ
した場合に、上記入力部と出力軸との接続を断つ様にし
ている。

【００１２】本発明の電動式動力補助装置に組み込む、
上記減速機４ａを構成するケーシング１８は、上記ハウ
ジング１５の側方に設けた円筒状の保持部１９の内側に
保持固定している。上記ケーシング１８は、有底円筒状
の本体２０と、この本体２０の基端開口部を塞ぐ蓋体２
１とから成る。このケーシング１８内には、中心ローラ
２２の内半部（図１の左半部）を、上記蓋体２１の略中
央部に形成した通孔２３を通じて挿入している。上記中
心ローラ２２の外周面で、後述する外輪３３の内側に存
在する部分が、第一の円筒面３６に相当する。尚、上記
通孔２３は、上記本体２０の内周面の中心軸から、少し
だけ外れた（偏った）位置に設けている。上記中心ロー
ラ２２は、上記通孔２３の内側に、深溝型の玉軸受２４
等の転がり軸受により回転自在に支持し、上記電動モー
タ５により、上記電磁クラッチ１７を介して回転駆動自
在としている。

【００１３】又、上記ケーシング１８の内側で上記中心
ローラ２２の周囲部分には、３本の枢軸２５ａ、２５
ｂ、２５ｃを、それぞれこの中心ローラ２２と平行に配
置している。即ち、これら各枢軸２５ａ、２５ｂ、２５
ｃの一端部（図１の右端部）を上記蓋体２１に支持する
と共に、他端部（図１の左端部）を連結板２６に支持し
ている。尚、これら３本の枢軸２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
のうち、図２〜３の上部中央に位置する１本の枢軸２５
ａは、その両端部を上記蓋体２１及び連結板２６に形成
した嵌合孔に圧入固定若しくはほぼがたつきなく挿入し
ている。従って、この枢軸２５ａが、上記ケーシング１
８内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。

【００１４】これに対して、図２〜３の下部左右両側に
位置する残り２本の枢軸２５ｂ、２５ｃは、両端部を上
記蓋体２１及び連結板２６に対し、上記ケーシング１８
の円周方向及び直径方向に亙る若干の変位自在に支持し
ている。この為に、上記蓋体２１及び連結板２６の一部
で上記枢軸２５ｂ、２５ｃの両端部に整合する部分に
は、図３に示す様に、上記両枢軸２５ｂ、２５ｃの外径
よりも大きな内径を有する支持孔２７、２７を形成し、
これら各支持孔２７、２７に、上記両枢軸２５ｂ、２５
ｃの両端部を緩く係合させている。そして、これら各枢
軸２５ａ、２５ｂ、２５ｃの中間部周囲に、それぞれが
中間ローラであるガイドローラ２８及びウェッジローラ
２９ａ、２９ｂを、それぞれラジアルニードル軸受３
０、３０、或は深溝型の玉軸受等の転がり軸受により、
回転自在に支持している。尚、上記連結板２６は、上記
蓋体２１の内面（上記ガイドローラ２８及びウェッジロ
ーラ２９ａ、２９ｂを設置した空間側の面で、図１の左
面）の一部で、上記ガイドローラ２８及びウェッジロー
ラ２９ａ、２９ｂから外れた位置に突設した突部３１、
３１に突き当て、連結ボルト３２、３２により、上記蓋
体２１に連結固定している。

【００１５】又、上記ケーシング１８の内側で上記ガイ
ドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、２９ｂを囲む
部分には、有底円筒状の外輪３３を、回転自在に設けて
いる。この外輪３３は、円筒部３４と、この円筒部３４
の一端（図１の左端）部を塞ぐ底板部３５とを有する。
そして、このうちの円筒部３４の内周面を、第二の円筒
面３７としている。そして、この第二の円筒面３７と、
上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、２９
ｂの外周面である第三の円筒面３８、３８とを当接自在
としている。又、上記外輪３３を構成する上記底板部３
５の外面（上記各ローラ２８、２９ａ、２９ｂが存在す
る空間と反対側の面で、図１の左面）の中心部に、出力
軸３９の基端部（図１の右端部）を結合固定している。
この出力軸３９は、前記ケーシング１８を構成する本体
２０の中央部に形成した第二の通孔４０の内側に、深溝
型の玉軸受４１等の転がり軸受により、回転自在に支持
している。

【００１６】上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ
２９ａ、２９ｂの外周面である、上記第三の円筒面３
８、３８は、前記中心ローラ２２の外周面である第一の
円筒面３６、並びに上記外輪３３を構成する円筒部３４
の内周面である上記第二の円筒面３７に当接させてい
る。上記中心ローラ２２の中心と上記出力軸３９及び外
輪３３の中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様
に、上記中心ローラ２２を挿通する通孔２３は、前記本
体２０の内周面の中心軸から少しだけ外れた位置に設け
ているのに対して、上記出力軸３９を挿通する第二の通
孔４０は上記本体２０の内周面の中心軸に一致する部分
に設けている。又、この第二の通孔４０の内側に回転自
在に支持した出力軸３９と外輪３３とは互いに同心であ
る。従って、上記中心ローラ２２と上記外輪３３及び出
力軸３９とは、上記通孔２３のケーシング１８の中心か
らのずれ量δ分だけ、互いに偏心している。そして、上
記中心ローラ２２の外周面である第一の円筒面３６と上
記円筒部３４の内周面である第二の円筒面３７との間に
存在して上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ２９
ａ、２９ｂが設けられた環状空間４２の幅寸法が、上記
δなる偏心量に見合う分だけ、円周方向に亙り不同にな
っている。

【００１７】この様に、上記環状空間４２の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、上記ガイドローラ２８及び
ウェッジローラ２９ａ、２９ｂの外径を異ならせてい
る。即ち、上記外輪３３に対して中心ローラ２２が偏心
している側（図２〜３の下側）に位置するウェッジロー
ラ２９ａ、２９ｂの径を、互いに同じとすると共に比較
的小径にしている。これに対して、上記外輪３３に対し
て中心ローラ２２が偏心しているのと反対側（図２〜３
の上側）に位置するガイドローラ２８の径を、上記両ウ
ェッジローラ２９ａ、２９ｂよりも大きくしている。そ
して、これら３個の、それぞれが中間ローラであるガイ
ドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、２９ｂの外周
面である第三の円筒面３８、３８を、上記第一、第二の
円筒面３６、３７に当接させている。

【００１８】尚、それぞれが中間ローラである、上記１
個のガイドローラ２８及び２個のウェッジローラ２９
ａ、２９ｂのうち、ガイドローラ２８を支持した枢軸２
５ａは、前述の様に、上記ケーシング１８内に固定して
いる。これに対して、ウェッジローラ２９ａ、２９ｂを
支持した枢軸２５ｂ、２５ｃは、やはり前述した様に上
記ケーシング１８内に、円周方向及び直径方向に亙る若
干の変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジ
ローラ２９ａ、２９ｂも、上記ケーシング１８内で円周
方向及び直径方向に亙り若干の変位自在である。そし
て、前記蓋体２１内に設けたシリンダ孔４３、４３内に
装着した圧縮コイルばね４４、４４等の弾性材により、
上記各ウェッジローラ２９ａ、２９ｂを支持した枢軸２
５ｂ、２５ｃを、これら各枢軸２５ｂ、２５ｃに回転自
在に支持したウェッジローラ２９ａ、２９ｂを前記環状
空間４２の幅の狭い部分に向け移動させるべく弾性的に
軽く押圧する、押圧手段を構成している。

【００１９】上述の様に構成する減速機４ａの出力軸３
９の回転を前記ステアリングシャフト２に伝達すべく、
このステアリングシャフト２の中間部で前記ハウジング
１５内に位置する部分には、回転力受取部材である従動
側傘歯車４６を外嵌固定している。又、上記ハウジング
１５の側面に、上記ステアリングシャフト２と直交する
方向に形成した支持孔４５の内側には、回転付与部材で
ある駆動側傘歯車４７を、深溝型の玉軸受４８等の転が
り軸受により、回転自在に支持している。又、上記駆動
側傘歯車４７の基端面（図１の右端面）と上記出力軸３
９の先端面（図１の左端面）とは、凹凸係合のカップリ
ング等により、回転力の伝達自在に係合させている。更
に、上記従動側傘歯車４６と駆動側傘歯車４７とは、互
いに噛合させている。従って、上記出力軸３０の回転
は、上記ステアリングシャフト２に伝達される。

【００２０】上述の様に構成する本発明の電動式動力補
助装置の使用時、即ち、ステアリングホイール１の操作
に基づいて操舵輪１４（図９参照）に舵角を付与する場
合で、ステアリングシャフト２に電動モータ５による補
助動力を付与する際の作用は、次の通りである。ステア
リングホイール１によりステアリングシャフト２を回転
させると制御器６（図９参照）が、前記電磁クラッチ１
７を接続した状態で上記電動モータ５に通電し、上記変
速機４ａの中心ローラ２２を回転させる。この中心ロー
ラ２２の回転は、この中心ローラ２２の外周面である第
一の円筒面３６と、ガイドローラ２８及びウェッジロー
ラ２９ａ、２９ｂの外周面である第三の円筒面３８、３
８との当接部である、各内径側当接部４９、４９を介し
て、これらガイドローラ２８及びウェッジローラ２９
ａ、２９ｂに伝わる。更に、これらガイドローラ２８及
びウェッジローラ２９ａ、２９ｂの回転は、前記各第三
の円筒面３８、３８と前記外輪３３を構成する円筒部３
４の内周面に設けた第二の円筒面３７との当接部であ
る、各外径側当接部５０、５０を介して、この外輪３３
に伝わる。そして、この外輪３３に結合固定した前記出
力軸３９が回転する。

【００２１】この様にして出力軸３９が回転すると、前
記駆動側傘歯車４７が回転し、更にこの駆動側傘歯車４
７が、上記ステアリングシャフト２の中間部外周面に固
定した従動側傘歯車４６を回転駆動して、上記ステアリ
ングシャフト２に回転方向の補助動力を付与する。この
様にしてステアリングホイール１及び電動モータ５から
ステアリングシャフト２に加えられた回転力は、自在継
手７、７及び中間シャフト８（図９参照）を介してステ
アリングギヤ９の入力軸１０に伝達され、ピニオン１１
を介してラック１２を軸方向（図１の表裏方向）に変位
させて、操舵輪１４（図９参照）に所望の舵角を付与す
る。この為、上記電動モータ４からステアリングシャフ
ト２に補助動力を付与した分、操舵輪１４に舵角を付与
すべく、上記ステアリングホイール１を操作する為に要
する力を軽減できる。尚、上記電動モータ５から上記ス
テアリングシャフト２に付与する補助動力の大きさ（ト
ルク）は、車速、或はエンジン回転数等に応じて変化す
る。即ち、前記制御器６は、車速が遅い（或はエンジン
回転数が低い）場合程、上記電動モータ５への通電量を
増やし、上記補助動力を大きくして、ステアリングホイ
ール１を操作する為に要する力を低減させる。

【００２２】上述の様な補助動力の付与時、前記減速機
４ａを構成する中心ローラ２２が、例えば図２〜３の時
計方向（又は反時計方向）に、外輪３３が同じく反時計
方向（又は時計方向）に、それぞれ回転すると、図２〜
３の右側の枢軸２５ｂ（又は左側の枢軸２５ｃ）に回転
自在に支持したウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）
が、上記第一、第二の円筒面３６、３７同士の間に存在
する環状空間４２内で、この環状空間４２の幅の狭い部
分（図２〜３の下側中央部分）に向け移動する。この結
果、上記枢軸２５ｂ（又は２５ｃ）に回転自在に支持し
たウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）の外周面である
第三の円筒面３８が、上記第一の円筒面３６と第二の円
筒面３７とを強く押圧する。そして、当該ウェッジロー
ラ２９ａ（又は２９ｂ）に関する第三の円筒面３８と上
記第一の円筒面３６との当接部である内径側当接部４
９、及び、当該ウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）に
関する第三の円筒面３８と上記第二の円筒面３７との当
接部である外径側当接部５０の当接圧が高くなる。

【００２３】上記１個のウェッジローラ２９ａ（又は２
９ｂ）に関する内径側、外径側両当接部４９、５０の当
接圧が高くなると、上記中心ローラ２２と外輪３３との
うちの少なくとも一方の部材が、組み付け隙間、或は弾
性変形等に基づき、それぞれの直径方向に亙り僅かに変
位する。この結果、残り２個の中間ローラである、ガイ
ドローラ２８及びウェッジローラ２９ｂ（又は２９ａ）
の外周面である第三の円筒面３８、３８と上記中心ロー
ラ２２の外周面である第一の円筒面３６との当接部であ
る２個所の内径側当接部４９、４９、及びこれらウェッ
ジローラ２９ｂ（又は２９ａ）及びガイドローラ２８の
外周面である第三の円筒面３８、３８と外輪３３の内周
面である第二の円筒面３７との当接部である２個所の外
径側当接部５０、５０の当接圧が高くなる。

【００２４】上記１本の枢軸２５ｂ（又は２５ｃ）に回
転自在に支持したウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）
を、上記環状空間４２内でこの環状空間４２の幅の狭い
部分に向け移動させようとする力は、上記中心ローラ２
２から上記外輪３３に伝達するトルクの大きさに応じて
変化する。即ち、前記電動モータ５による上記中心ロー
ラ２２の駆動トルクが大きくなる程、上記ウェッジロー
ラ２９ａ（又は２９ｂ）を上記環状空間４２の幅の狭い
部分に向け移動させようとする力が大きくなる。そし
て、この力が大きくなる程、上記各内径側、外径側両当
接部４９、５０の当接圧が大きくなる。逆に言えば、上
記駆動トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径
側両当接部４９、５０の当接圧が小さい。前記減速機４
ａの伝達効率を確保すべく、上記各当接部４９、５０で
滑りが発生する事を防止する為には、これら各当接部の
当接圧を、伝達すべきトルクに応じて高くする必要があ
る。

【００２５】これに対して、伝達すべきトルクが小さい
場合にも上記当接圧を大きくしたままにすると、上記各
当接部４９、５０での転がり抵抗が増大し、上記減速機
４ａの伝達効率を悪化させる。これに対して本発明の電
動式動力補助装置を構成する減速機４ａは、伝達すべき
トルクが小さい場合には、上記各内径側、外径側両当接
部４９、５０の当接圧を小さくし、反対に伝達すべきト
ルクが大きい場合には、上記各内径側、外径側両当接部
４９、５０の当接圧を大きくする。従って、上記電動モ
ータ５への通電量の相違に基づく補助動力のトルク変動
に拘らず、上記減速機４ａの伝達効率を常に良好に維持
して、上記電動モータ５に通電する為のバッテリーの消
耗防止を図れる。

【００２６】以上に述べた様に、本発明の電動式動力補
助装置の場合には、減速機４ａとしてウェッジローラ型
の摩擦ローラ式減速機を使用している為、運転時に騒音
や振動が発生せず、バックラッシュもない。この為、舵
角付与時に運転者を含む乗員に不快感を与えたり、ステ
アリングホイール１の操作感を悪くする事がない。しか
も消費電力を抑えて、バッテリーへの負担軽減も図れ
る。尚、上記減速機４ａの出力軸３９の回転を前記ステ
アリングシャフト２に伝達する駆動側傘歯車４７と従動
側傘歯車４６との噛合部には、多少バックラッシュが存
在する場合もあるが、この部分のバックラッシュが拡大
されて上記ステアリングシャフト２の遊びになる事はな
い。従って、これら駆動側傘歯車４７と従動側傘歯車４
６との噛合部の存在に基づき、運転者に不快感を与える
程応答性が悪化する事はない。

【００２７】次に、図４は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、減速機４ａの出力軸
３９からステアリングシャフト２に回転補助力を伝達す
る為の回転力付与部材及び回転力受取部材として、駆動
側テーパローラ５５と従動側テーパローラ５６とを使用
している。即ち、上記出力軸３９の周囲で上記減速機４
ａを構成する外輪３３の外側面（図４の左側面）部分
に、駆動側円すい凸面５７を有する上記駆動側テーパロ
ーラ５５を、キー５８を介して結合支持している。一
方、上記ステアリングシャフト２の中間部外周面にはカ
ム板５９を、スプライン係合部等を介して、上記ステア
リングシャフト２と同期した回転を自在に外嵌固定し、
このカム板５９よりも上記駆動側テーパローラ５５に寄
った部分に、上記従動側テーパローラ５６をラジアル軸
受６０を介して、このステアリングシャフト２に対する
相対回転を自在に支持している。そして、上記従動側テ
ーパローラ５６に形成した従動側円すい凸面６１の一部
と、上記駆動側円すい凸面５７の一部とを当接させてい
る。

【００２８】上記従動側テーパローラ５６と上記カム板
５９との、互いに対向する側面には、それぞれが円周方
向に亙る凹凸であるカム面６２ａ、６２ｂを設けてい
る。そして、これら両カム面６２ａ、６２ｂ同士の間に
複数のローラ６３、６３を、これら各ローラ６３、６３
の中心軸と上記ステアリングシャフト２の段面の直径方
向とを互いに一致させた状態で配置する事により、ロー
ディングカム式の押圧装置６６を構成している。又、上
記外輪３３を構成する円筒部３４の開口端面と、電動モ
ータ５とハウジング１５との間に設けた仕切板６４との
間には、スラストニードル軸受６５等のスラスト軸受を
設けている。

【００２９】上述の様に構成する本例の場合には、上記
電動モータ５への通電に基づいて上記出力軸３９が回転
すると、この回転は従動側円すい凸面６１と駆動側円す
い凸面５７との当接部を介して、上記駆動側テーパロー
ラ５５から上記従動側テーパローラ５６に伝達される。
この従動側テーパローラ５６は、上記電動モータ５への
通電に先立ち、上記ステアリングシャフト２の回転に基
づいて作動する上記押圧装置６６により上記駆動側テー
パローラ５５に向け押圧された状態となっている。この
様に両テーパローラ５５、５６同士を押し付け合う押圧
力は、上記駆動側テーパローラ５５から従動側テーパロ
ーラ５６へのトルク伝達の開始に伴って増大し、しか
も、これら駆動側テーパローラ５５と従動側テーパロー
ラ５６との間で伝達すべきトルクの大きさに応じて変化
する（伝達すべきトルクが大きくなる程押圧力も大きく
なる）。従って、上記従動側円すい凸面６１と駆動側円
すい凸面５７との当接部の当接圧を、電動モータ５から
ステアリングシャフト２に付与すべき補助動力の大きさ
に応じて調節し、上記当接部で滑りや過大な転がり抵抗
が発生する事を防止して、効率の良い動力伝達を行なえ
る。尚、上記従動側テーパローラ５６を上記駆動側テー
パローラ５５に向け押圧する事によりこの駆動側テーパ
ローラ５５に加わるスラスト荷重は、上記スラストニー
ドル軸受６５により支承する。又、上記駆動側テーパロ
ーラ５５と従動側テーパローラ５６との当接部は、歯車
式の動力伝達部とは異なり、バックラッシュは発生しな
い。この為、前述した第１例の場合に比べても、より優
れた操作感を得られる電動式パワーステアリング装置を
実現できる。前記減速機４ａの基本構成及び作用に就い
ては、前述した第１例の場合とほぼ同様である。但し、
本例の減速機４ａは、第１例の減速機４ａが備えていた
様な、ハウジング１５から独立したケーシング１８（図
１）を備えてはいない。

【００３０】次に、図５は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。上述した第２例の場合、減速機４ａの
出力軸３９の中心軸とステアリングシャフト２の中心軸
とを直交させていた。これに対して本例の場合には、出
力軸３９の中心軸をステアリングシャフト２の中心軸に
対し傾斜させている。これに伴って本例の場合には、駆
動側テーパローラ５５に設けた駆動側円すい凸面５７、
並びに従動側テーパローラ５６に設けた従動側円すい凸
面６１の傾斜角度を、上述した第２例の場合と異ならせ
ている。その他の構成及び作用は、上述した第２例の場
合と同様である。

【００３１】尚、本発明の電動式動力補助装置の場合
も、電動モータ５が焼き付き等により回転不能になった
場合には、前記電磁クラッチ１７の接続を断ち、上記電
動モータ５が前記ステアリングシャフト２を回転させる
事を妨げない様にする。上記電磁クラッチ１７は、前述
した従来構造と同様、上記電動モータ５の出力部に組み
込んでも良いが、本発明の電動式動力補助装置を構成す
るウェッジローラ型の摩擦ローラ式減速機である減速機
４ａの特性を利用し、上記電磁クラッチ１７を省略する
事もできる。即ち、上記電動モータ５が焼き付き等によ
り回転不能になった場合に、上記減速機４ａを構成する
前記１対のウェッジローラ２９ａ、２９ｂを、何れも前
記環状空間４２の幅の広い部分に移動させ、前記内径
側、外径側各当接部４９、５０の当接圧を喪失させる様
に構成すれば、上記減速機４ａの出力軸３９を自由に回
転自在として、上記電磁クラッチ１７を省略可能にな
る。

【００３２】上述の様な目的を達成する為、上記１対の
ウェッジローラ２９ａ、２９ｂを何れも前記環状空間４
２の幅の広い部分に移動させたままとする構造の２例に
就いて、図６〜８により説明する。先ず、図６〜７に示
した第１例の場合には、ケーシング１８を構成する蓋体
２１に１対の押圧腕５１、５１を、上記蓋体２１の直径
方向に亙る変位自在に支持している。そして、これら各
押圧腕５１、５１を、ソレノイド、エアシリンダ等、図
示しないアクチュエータにより、上記蓋体２１の直径方
向に駆動自在としている。これら各押圧腕５１、５１の
先端部には、それぞれ傾斜面５２を形成している。そし
て、上記各押圧腕５１、５１を上記外輪３３の直径方向
内方に進入させた状態では、上記傾斜面５２と枢軸２５
ｂ、２５ｃの外周面との係合に基づき、これら枢軸２５
ｂ、２５ｃに枢支したウェッジローラ２９ａ、２９ｂ
を、環状空間４２の幅の広い部分に向け退避させる様に
構成している。

【００３３】次に、図８に示した第２例の場合には、ウ
ェッジローラ２９ａ、２９ｂを枢支した枢軸２５ｂ、２
５ｃを、鋼等の磁性材により構成している。そして、ケ
ーシング１８を構成する蓋体２１の一部に１対の保持孔
５３、５３を、この蓋体２１に形成した１対の支持孔２
７、２７の内周面のうち、それぞれ環状空間４２（図２
〜４参照）の幅の広い側に開口する状態で設けている。
そして、上記各保持孔５３、５３内に、それぞれソレノ
イド５４、５４を保持すると共に、これら各ソレノイド
５４、５４の先端面（図８の下端面）を、上記各枢軸２
５ｂ、２５ｃの端部外周面に対向させている。上記各ソ
レノイド５４、５４への通電時に、これら各ソレノイド
５４、５４と上記各枢軸２５ｂ、２５ｃとの間に作用す
る磁気吸引力は、これら各枢軸２５ｂ、２５ｃを上記環
状空間４２の幅の狭い側に押圧すべく、連結板２６内に
設けた圧縮コイルばね４４、４４（図３、６参照）の弾
力よりも大きい。この様に、上記各圧縮コイルばね４
４、４４を上記連結板２６内に、上記各ソレノイド５
４、５４を上記蓋体２１内に、互いに整合させた状態で
設ける事により、上記各枢軸２５ｂ、２５ｃに枢支した
上記各ウェッジローラ２９ａ、２９ｂの変位方向の選択
を自在としている。即ち、上記各ソレノイド５４、５４
への非通電時には上記各枢軸２５ｂ、２５ｃ及びこれら
各枢軸２５ｂ、２５ｃに枢支したウェッジローラ２９
ａ、２９ｂを、上記圧縮コイルばね４４、４４の弾力に
基づいて上記環状空間４２の幅の狭い部分に向け弾性的
に押圧し、上記各ソレノイド５４、５４への通電時には
上記各枢軸２５ｂ、２５ｃ及びこれら各枢軸２５ｂ、２
５ｃに枢支したウェッジローラ２９ａ、２９ｂを、上記
環状空間４２の幅の広い部分に向け退避させる様にして
いる。

【００３４】図６〜７に示した様な第１例の構造、或は
図８に示した様な第２例の構造を減速機４ａ内に組み込
む事により、この減速機４ａの出力軸３９の回転を軽く
行なえる様にできる。従って、この様な構造を上記減速
機４ａ内に組み込めば、前記電動モータ５に付属した電
磁クラッチ１７（図１参照）を省略して、電動パワース
テアリングの小型・軽量化並びに低廉化を図れる。尚、
本発明の動力補助装置は、パワーステアリング装置に限
らず、人手により回転させる回転軸に補助動力を付与す
る、各種機械装置に利用できる。この場合に、回転軸の
回転方向が常に一定であれば、複数個の中間ローラのう
ちの１個のみをウェッジローラとすれば足りる。又、上
述の様に回転軸の回転方向が常に一定であれば、中間ロ
ーラは、最低限２個あれば足りる。２個のみ設ける場合
には、両中間ローラを、中心ローラの偏心方向に亙る直
径方向反対側から少しだけ円周方向にずれた位置に設け
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明の電動式動力補助装置は、以上に
述べた通り構成され作用するが、例えばパワーステアリ
ング装置として使用した場合に、運転時に騒音や振動が
発生せず、バックラッシュもない為、舵角付与時に運転
者を含む乗員に不快感を与えたり、ステアリングホイー
ルの操作感を悪くする事がなく、高級車への組み付けも
可能になる等、電動式動力補助装置の用途拡大に寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分切断面
図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】同じくＢ−Ｂ断面図。

【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す部分切断面
図。

【図５】同第３例を示す部分切断面図。

【図６】減速機の出力軸を回転自在にする為の構造の第
１例を、図３と同方向から見た状態で示す要部略断面
図。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。

【図８】減速機の出力軸を回転自在にする為の構造の第
２例を示す断面図。

【図９】本発明の対象となる電動式動力補助装置の１例
である、電動式パワーステアリング装置の全体構造を示
す略図。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４、４ａ 減速機 ５ 電動モータ ６ 制御器 ７ 自在継手 ８ 中間シャフト ９ ステアリングギヤ １０ 入力軸 １１ ピニオン １２ ラック １３ タイロッド １４ 操舵輪 １５ ハウジング １６ 玉軸受 １７ 電磁クラッチ １８ ケーシング １９ 保持部 ２０ 本体 ２１ 蓋体 ２２ 中心ローラ ２３ 通孔 ２４ 玉軸受 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 枢軸 ２６ 連結板 ２７ 支持孔 ２８ ガイドローラ ２９ａ、２９ｂ ウェッジローラ ３０ ラジアルニードル軸受 ３１ 突部 ３２ 連結ボルト ３３ 外輪 ３４ 円筒部 ３５ 底板部 ３６ 第一の円筒面 ３７ 第二の円筒面 ３８ 第三の円筒面 ３９ 出力軸 ４０ 第二の通孔 ４１ 玉軸受 ４２ 環状空間 ４３ シリンダ孔 ４４ 圧縮コイルばね ４５ 支持孔 ４６ 従動側傘歯車 ４７ 駆動側傘歯車 ４８ 玉軸受 ４９ 内径側当接部 ５０ 外径側当接部 ５１ 押圧腕 ５２ 傾斜面 ５３ 保持孔 ５４ ソレノイド ５５ 駆動側テーパローラ ５６ 従動側テーパローラ ５７ 駆動側円すい凸面 ５８ キー ５９ カム板 ６０ ラジアル軸受 ６１ 従動側円すい凸面 ６２ａ、６２ｂ カム面 ６３ ローラ ６４ 仕切板 ６５ スラストニードル軸受 ６６ 押圧装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 裕之 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力部から回転方向の力を付与される回
   転軸と、この回転軸の中間部に固定された回転力受取部
   材と、この回転力受取部材と係合し、回転する事により
   この回転力受取部材を介して上記回転軸を回転駆動する
   回転力付与部材と、この回転力付与部材を出力側に結合
   した減速機と、この減速機の入力側に配置され、この減
   速機を介して上記回転力付与部材を回転駆動する電動モ
   ータとを備えた電動式動力補助装置に於いて、上記減速
   機は、上記電動モータにより回転駆動される、外周面を
   第一の円筒面とした中心ローラと、内周面を第二の円筒
   面として上記中心ローラの周囲に、この中心ローラに対
   する相対回転を自在に設けた外輪と、この外輪と同心で
   基端部をこの外輪に、先端部を上記動力付与部材に、そ
   れぞれ結合した出力軸と、上記第一の円筒面と上記第二
   の円筒面との間の環状空間内に、上記中心ローラと平行
   に配置された複数本の枢軸と、これら各枢軸により回転
   自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円筒面とし
   た複数個の中間ローラとを備え、上記中心ローラの中心
   と上記出力軸及び外輪の中心とを偏心させる事により、
   上記環状空間の幅寸法を円周方向に亙って不同にし、上
   記複数個の中間ローラのうちの少なくとも一部の中間ロ
   ーラを、上記環状空間の円周方向に亙る若干の変位自在
   に支持してウェッジローラとすると共に、これらウェッ
   ジローラとなる中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部
   分に向けて弾性的に押圧する押圧手段を設けた摩擦ロー
   ラ式減速機である事を特徴とする電動式動力補助装置。
2. 【請求項２】 摩擦ローラ式減速機に、ウェッジローラ
   を環状空間の幅の広い部分に向け変位させたままとして
   中心ローラと外輪との間での回転力の伝達を断つクラッ
   チ機構を付設した、請求項１に記載した電動式動力補助
   装置。
3. 【請求項３】 回転軸の回転に伴って回転力受取部材と
   回転力付与部材とを互いに押し付け合う方向の荷重を発
   生させる、ローディングカム式の押圧装置を付設した、
   請求項１又は請求項２に記載した電動式動力補助装置。