JPS5911966A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

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】 本発明は車両のハンドル操舵力を軽減するために、動力
源として電動機を用いる車両用の電気式動力舵取装置に
関する。

電気式動力舵取装置は油圧式服１カ舵取装置と比較して
、常開エンジン直結で駆動する動力源としての油ポンプ
が必要ないので、エンジン馬力の損失がないこと。油圧
作動油を使用しないから作動油の洩れ、汚れ等の心配が
な（メンテナンスがやりやすいこと。油圧配管の必要が
なく電気配線ですむから組付けが答易であること。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。

部品点数、ＭＪｔ、も減り、エンジン廻りがすっきりし
整備性が良くなること。手動舵取装置と主要部品を共用
できること等の諸点においてメリットがあり、かつ多数
の提案がなされているにもか〜わらず、実用化が進まな
い理由は、（１１、駆動源として一般に使用されるに充
分な出力を有する電動機は、操舵装置部品としては寸法
的にかなり大きなものとなり、最近ＯＦ　Ｆ乗用車には
スペースがなく、１１９．伺けが困難である。（２）、
電現ノ機には、乗用車用電源が直流１２Ｖであることか
ら、１２Ｖの直流小型電動機を使用するのが一般的であ
るが、こわらの電動機の発生トルクは数ｋｇ”ｃｍの小
さなものであり、軸受抵抗、朔を鴎日執摺動子抵抗など
の４影響も大きく、効率は電動機単体で５０〜６５％で
ある。不用意に軸受径や摺動子径を大きくしたり、一段
目の減速機に損失の大きいウオームギヤなどを使用すれ
ば、ステアリングギヤを含めた効率は３０％以下（（な
り、これが電動機の小型化、軽量化を阻害し、大電流を
必袋とし、乗用車への壜付けを困難にしている。（３）
、電気式動力舵取装置では、ステアリングギヤの入力軸
側に、電動機および犬＃５速比の減速装置が接続される
ため、必然的にステアリングギヤ単体の場合に比較し、
入力軸側の割振が増加する。これは乗用車のハンドル戻
りを阻害し、操舵力と保舵力の間のトルク差を犬とし、
また高速走行中の做小操舵領域においてダイレクト感の
ない、あいまいな操舵フィーリングを与え、最終的な油
圧式との比較において劣り、実用化を阻んでいる。（４
）、電気式動力舵取装置の電気制御回路は信租性に実績
がなく、重要保安部品としての安全性に対する配慮に問
題がある。等である。

本発明はこれらの問題を解決すべく、特に電動機を小型
軽１化を可能にして増付スペースを確保し得るようにす
ることを目的としたものである。

以下に本発明の実施例を示す図面について説明する。

車体に装着されたステアリングギヤ組立１は両側に十字
軸継手５を有する中間軸７を介して出力軸１１に４ｄ　
＋ｌ’ｉｅしている。車体にブラケット６で装着された
ステアリングコラム組立８は、ステアリングホイール９
を上端に装着した入力軸１０および出力軸１１を回転自
在に支承している。ステアリングコラム組立８には伝導
装置２が付設されており、伝導装置２はトルクケーブル
４により電動機３０回転を受は入れている。伝導装置２
は入力軸１０と出力軸１１を２個の玉軸受２６，２７お
よび１個の玉軸受四で回転自在に支承する入力軸側のハ
ウジング３０と出力軸側のカバー３１を備えており、ハ
ウジング３０とカバー３１はインローで芯合わせして嵌
合し図示しないボルトにより結合さハでいる。入力軸１
０と出力軸】１はトーションバー１２と２本のピン１３
により接続されており、トーションバー１２に捩れを与
えることにより相対的にも回転することができ、相互に
トーションバー１２の大径部に嵌合した剣状ころ軸受路
で支承され、渭もかな相対的回転が保証されている。こ
の入出力軸の相対的な回転は、両軸の１１５合部に設け
られたストッパ部１４により、トーションバー１２に過
大なトルクがかへらないように制限されている。第３図
にストツノ（部１４の構造を示す。すなわち、入力軸１
０の端部には２個の突起３２が設けられ、出力軸１１の
端部に設けた２個の切欠き３３に所定のすきまをもって
嵌合し、すきま分の相対的回転を許容された後、突起３
２と切欠き記が係合するようになっている。入出力軸［
０，１１は互に向き合ったフランジ部１５．１６を有し
、入力軸のフランジ部１５には２本のピン１７が出入固
定され、ピン１７には遊星歯車１９が回転可能に嵌合し
、出力軸のフランジ部１６にも同様２本のピン１８がフ
ランジ部１ｂの両側に突き出して圧入固定され、ピン１
８の入力軸１０側に突き出た部分に遊星歯車２０が回転
可能に嵌合しており、双方の遊星歯車］９、加は共通す
るサンギヤ２１に噛み合っている。

サンギヤ２■は入力軸１０および出力軸１１のフランジ
部の間の細部において出力軸１１に回転可能に支承され
ている。また、入力軸１０の遊星歯車１９はハウジング
３りに回転可能に嵌合したリングギヤ２２に噛み合い、
出力軸の遊星歯車２０はハウジング加に回転できぬよう
に嵌合したリングギヤＵに噛み合っており、これらで第
１の遊星歯車装置を構成している。入力軸側のリングギ
ヤ２２の外周面には切欠き讃が設けられており、こ〜に
ピン別の球状の頭部が嵌合している。ビン別の他端はス
プール部の（１゜ 中央部に設けた穴３７に嵌合固定されており、スプール
２５はハウジング３０に設けた入力軸１０と直交する方
向の穴３９に摺動可能に嵌合している。穴３０は第４図
に示すように両端を蓋８３で閉ぢられており、蓋８３と
スプール部の間にはけね３５がそれぞれ介装されており
、ばね３５は適当なセット荷重をもってスプール５を中
立位置に保持する。また、−力の蓋８３には、ポテンシ
ョメータ、差動トランス、パルスエンコーダ等スプール
５の位置を検出し、電気信号に変換するハンドルトルク
検出装置３６が固定されており、スプール部の一端に固
定されたピン８５が蓋８３に設けられた穴を通ってハン
ドルトルク検出装置３６の内部に出入りする。なお、嶋
４図中符号３８はピンＵの移動を可能にするため）・ウ
ジング３０に設けた穴である、。

また、出力軸のフランジ部ＩＬ）に圧スされたピン１８
の出力軸側に突き出た部分には、遊星歯車４１が回転ｂ
」能に嵌合し、これに噛み合うリングギヤ４０が１ハウ
ジング（資）に回転不能に固定され、サンギヤ４２け出
力軸１１の外周で回転可能に支承されて遊星歯車４１と
噛み合っている。

またサンギヤ４２にはギヤリヤ４：３の内周のスプライ
ンが噛み合っており、キャリヤ４３には２本のピン４４
が圧入されていて、ピン４４にはそれぞれ遊星歯車４５
が回転可能に嵌合し、遊星歯車４５にはサンギヤ４６お
よびリングギヤ４７が噛み合っており、これらで第２の
遊星歯車装置を構成しているが遊星歯車組は１組であっ
てもよい。サンギヤ４６は出力軸１１の外周に回転可能
に支承されており、リングギヤ４７はハウジング３０に
回転可能に嵌合している。リングギヤ４７の外周には第
５図に示すよっな斜面を持った四部５２が多数設けられ
ている。ハウジング３０の外向に固定されたソレノイド
５３によって駆動されるピン５４がハウジング加とリン
グギヤ４７の嵌合面に突出可能になっており、ソレノイ
ド５３がオンとなって、図示のようにピン５４が凹部５
２に係合すると、リングギヤ４７はハウジング加に対し
回転不能となり、ソレノイド５３がオフになると、ピン
５４はばね５５の力で凹部５２かも抜は出し、リングギ
ヤ４７は回転５Ｊ能となる１、、ソレノイド５３がオフ
になってピン５４が凹部５２がら離脱したとき、ピン５
４の反りングギャ側の端部は、ソレノイド５３と電源を
結ぶ電源ライン上に設けた接点７７をオフとする。−力
、サンギヤ４６は出カ軸］１上に針状ころ軸受６９で回
転自在て支承された減速歯車４８の内面のスプラインと
噛み合い、一体となって回転する。

減速歯車４８は１に速入刃軸８４上に設けた小歯車４９
に噛み合っており、減速歯車４８および小歯車４９はウ
オームとウオームホイール以外の高効率で正逆回転可能
１よ平歯車、はすば歯車、傘歯車等であればよい。減速
入力軸８４はハウジング３０およびカバー３１に２個の
小径の玉軸受５ｏで回転自在に支承され、トルクケーブ
ル４で電動機３に連結し、電動機の回転を少い摩擦で減
速歯車４８に伝達する。トルクケーブル４は屈曲が太き
いと序優を増すので、必要によりはすは歯車、傘歯車を
使って減速入力軸８４の方向を調整するとよい。

次に伝婢装置の作用について説明する。

出力軸１１側に負荷トルりがないとき、入力軸１ｏに回
転を与えると、第１のｔ絆ｏ遊星歯車絹の出力軸側のリ
ングギヤ２３は固定であり、入力軸側のリングギヤｎは
はね３５のセット荷重により同転を押えられているので
共に回転せず、出力軸１１．２組の遊星歯車１９．２０
およびサンギヤ２１が回転し、出力軸１１は入力軸１０
と相対的な回転を生ずることなく、入力軸ＩＯと同方向
に同速度で回転する。出力軸１１側に負荷トルクがある
と、入力軸１ｏに加えられるトルクが負荷トルクに打ち
勝つまでは、トーションバー１２は捩られるが出力軸１
１は回転しない。入力軸１０の入力トルクによって生ず
るリングギヤ２２の回転トルクがはね３５０セット荷重
によりリングギヤ２２の回転を押えているトルク以上に
なると、ばね３５はたわみ、リングギヤ２２が回転し、
スプールδは中立位置に対し変位を生ずる。入力トルク
が出力軸１１の負荷トルクに釣合えば、それ以上の入力
トルクに対しては出力軸１１が回転し、共通のサンギヤ
２１が回転するから、はね３５、トーションバー１２お
よびスプール部は変位を保ったま〜で、人力軸ＩＯ１出
力軸１１は同方向に同速度で回転する。従って、入力ト
ルクの大きさおよび方向をはね３５およびトーションバ
ー１２の変位にともなうスグール乙の変位に変換し、ス
グール位置を電気信号に変換してハンドルトルク検出装
置を形成したものである。また、電動後の回転はトルク
ケーブル４により減速入力軸８４に伝達され、小歯車４
９、鍼遮廂車４８、サンギヤ４６に噛み合う遊星歯車４
５、遊星歯車４５に噛み合うリングギヤ４７に伝えられ
るが、リングギヤ４７がソレノイド５３により［５ｌＳ
ｔされているときは、遊Ｍ歯車４５はリングギヤ４７の
内周に沿って自転公転し、キャリヤ４；うを回転させる
。キャリヤ４３の回転はサンギヤ４２に伝えられ、サン
ギヤ４２の回転は遊星歯車４１に伝えられるが、リング
ギヤ４０がハウジング３０　Ｋ　ｍ定されているので、
遊星歯車４１はリングギヤ４ｏの内周Ｋ　Ｙ’ｄって自
転公転し、出力軸の７ラック部１Ｇにその回転を伝え、
出力軸ＩＩを回転させる。リングギヤ４７がソレノイド
５３により固定さハてぃないときは、リングギヤ４７が
遊星歯車４５により回転させられるので、遊星歯車４５
の公転すなわちキャリヤ４３０回転が生ぜなわち、リン
グギヤ４７とソレノイド５３等は電動クラッチとして機
能する。

第６図は伝導装置２を２ツクピニオン式舵増装置のステ
アリングギヤ組立ｌに設置した他の実施例を示し、伝導
装置２の構造は第２図と同様であり、ラック軸５のラッ
クに噛み合うピニオン（図示せず）は出力軸１１に設け
られ、ビニオン軸は土部において入力軸１ｏとなり、下
部で出力軸１１となっている。電動機３はギヤボックス
に装着されていてトルクケーブル４で伝導装置２に連結
されているが、作用効果は第１の実施例と同様である。

本発明の電気式動力舵取装置は、電動機をトルクケーブ
ルによって伝導装置の減速入力軸に連結したので、電動
機を設置するスペースの選定が容易になった。また、減
速入力軸を玉軸受で支承して摩擦を少くし、減速入力軸
の小歯車およびこれに噛み合う減速歯車を従来減速機に
多用されていて摩擦の多いウオームとウオームホイール
の組み合わせを除いた、正逆回転可能な歯車にして高効
率な減　゛速装置とすると共に減速入力軸の方向を任意
の方向に設定できるようにして、トルクケーブルの屈曲
率を下げ、電動機を高効率で使用できるようにしたので
、′ｔＥ動機を小型軽量化することができ、乗用車の電
佇を変更することなく使用できるように最大篭流仙を下
げることができる。さらに、第１および第２の丼ヰ廿；
＃遊星歯車装置−を設けたので、そのリングギヤを利用
してハンドルトルク検出装置および電動クラッチを伝導
装置に付設でき、高機能でコンパクトかつ安価な電気式
動力舵取装置を提供し得る効果がある。また、電動機に
平歯車を用いた減速装置を直結し、減速装置の出力軸と
伝導装置の減速入力軸をトルクケーブルで連結するよう
にすれば、ＴＨＥ動機の最大電流値をさらに下げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は電気式動力舵取
装置の概念的な側面図、第２図は伝導装置の拡犬秩断Ｗ
ｉ図、第３図は第２図の■−■腺における拡大横断面図
、第４図は第２図の■−■厭における拡大横断面図、第
５図は第２図の■−ｖ線における拡大様断面図、第６図
は伝導装置の設置個所のことなる他の実施例を示す電気
式動力舵取装置の要部の歓念的な側面図である。 府号の説明 １ニステアリングギヤ組立、２：伝導装置、３：’！Ｌ
　Ｎ　Ｂ’＆、４：トルクケーブル、８ニステアリンク
コラム組立、９ニステアリングホイール、１ｏ：入力軸
、１１：出力軸、１２ニド−ジョンバー、１７．２ｕ、
４１．４５：遊星歯車、２１．４２．４６ニサンギヤ、
２２、２３．４０．４７：リングギヤ、２４：ビン、′
２ｂニスプール、２６．２７．２９．５ｏ：玉軸受、３
０　：　ハウジング、　：ｓｌ：カバー、３・１：切欠
き、３５：はね、３６：ハンドルトルク検出装置、４３
：キャリヤ、４８：減速歯車、４９：小歯車、５２：四
部、５３：ソレノイド、５４：ビン、５５：はね、８４
：減速人力軸特許出脚１人　　日本精工株式会社 第２図 ／σ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ステアリングハンドルに加えられる操舵トル
   クを操向車輪に伝えるステアリングギヤを含む機械的操
   舵系に、電動機のトルクを付加して操舵する電気式動力
   舵取装置において、機械的操舵系は電動機のトルクを伝
   達する伝導装置を含み、伝導装置はステアリングハンド
   ルに連動する入力軸と、入力軸にトーションバーで連結
   し操向車輪に連動する出力軸と、入力軸および出力軸を
   回転自在に支承したハウジングと、入力軸と出力軸の回
   転に関連さぜた第１の遊星筒車装置と、電動機にトルク
   ケーブルで連結されかつ正逆回転可能な小歯車を有しハ
   ウジングに玉軸受で回転自在に支承された減速人力軸と
   、０Ｊｉ、速人力軸の小歯車と噛み合う正逆回転可能な
   減速歯車と、減速歯車と出力軸の回転を関連させた第２
   の遊星歯車装置を備えたことを特徴とする電気式動力舵
   取装置。
2. （２）前記電動機は平歯車を用いた減速装置を直結して
   おり、減速装置の出力軸を前記減速入力軸にトルクケー
   ブルで連結したことを０９とする特許請求の範囲第１項
   記載の電気式動力舵取装置。