JPS6137581A - 電動式動力舵取り装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の車両の操舵力を電動機で補助す
る電動式動力舵取り装置に関する。

〔従来技術〕

従来の電動式動力舵取り装置としては、例えば特開昭５
９−７７９６６号公報に記載されているようなものがあ
る。その装置は、ラック軸と噛合するピニオンシャフト
に平歯車が固定されていて、この平歯車を含む４枚の平
歯車からなる歯車減速装置を介して、電動機とピニオン
シャフトとが連結されている。ピニオンシャフトはステ
アリングシャフトに変位可能に連結されており、ステア
リングシャフトの上端に固定されたステアリングホイー
ルの回転により、ピニオンシャフトの回動を介してラッ
ク軸が軸方向に移動し、その結果操舵方向に対応した方
向に操舵輪が転舵される。

これと同時に、舵取り機構の作動に応動する電動機が、
操舵トルクや転舵角等に応じて回転駆動　　・され、こ
の電動機の回転力により舵取り機構を駆動して、操舵力
を補助するようにしている。

ま・た、従来の電動式動力舵取り装置の他の例としては
、特開昭５８−１４１９６３号公報に記載されているよ
うなものもある。その装置は、筒状をなす回転子及び鉄
心等を有する電動機と、前記回転子と一体に回転するサ
ンギヤ及びステアリングシャフトと一体に回転するリン
グギヤ等を存する遊星歯車減速装置とを備え、これら電
動機及び遊星歯車減速装置がステアリングシャフトに外
嵌されていて、舵取り機構の作動に応動する上記電動機
の回転力を、遊星歯車減速装置の作動を介してステアリ
ングシャフトに伝達するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の電動式動力舵取り装置
にあっては、前者の場合には４枚の平歯車を用いた減速
装置を介して、また、後者の場合には遊り歯車機構を用
いた減速装置を介して、舵取り機構の一部を構成するピ
ニオンシャフトと電動機の回転軸とをトルク伝達可能に
直結する構造となっていたため、電動機による操舵補助
力を舵取り機構に供給しないときや断線等によって電動
機が故障したときに、電動機が負荷となり、そのため操
舵力が重くなった。

そこで、本願出願人は、実願昭５８−１９７０１２号に
おいて、電動機の回転軸とピニオンシャフトとの間にク
ラッチ装置を介在し、両軸間を断続可能に構成すること
により、電動機の故障時等には前記クラッチ装置で回転
軸とピニオンシャフトとの間を遮断して、電動機が負荷
とならないようにすることを１ｍ　Ｘした。

ところが、減速ギヤとじニオンシャフトとの間にクラッ
チ装置を配設すると、ピニオンシャフトはステアリング
ホイールにより直接駆動され、ステアリングホイールの
作動に対して時間的遅れがないのに対して、クラッチ装
置自体のトルク伝達に遅れがあるため、クラッチ装置の
接続時に接続ショックが生じるばかりでなく、操舵補助
力の立上りが遅れて感じられるという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
であり、舵取り機構の作動に応動する電動機を備え、舵
取り操作時に前記電動機が発生する操舵補助力を、減速
ギヤを介して前記舵取り機構に供給する電動式動力舵取
り装置において、前記電動機の回転軸と前記減速ギヤと
の間にクラッチ装置を設けることにより、電動機が負荷
となって操舵力が重くならないようにすると共に、パワ
ーアシスト開始時に、クラッチ接続時の衝撃感を少なく
し、モータトルクがスムースに立上るようにすることを
目的としている。

〔作用〕

而して、この発明は、舵取り操作時に舵取り機構の作動
に応動して電動機が発生する操舵補助力を、減速ギヤを
介して舵取り機構に供給して操舵力を動力補助すると共
に、断線等によって電動機が故障したときやパワーアシ
ストしないとき等には、電動機の回転軸と減速ギヤとの
間に設けたクラッチ装置で回転軸と減速ギヤとの間を遮
断することにより、電動機が負荷とならないようにして
操舵力が重くなるのを防止すると共に、クラッチ接続時
の衝撃感を少なくしつつモータトルクの立上りをスムー
スにする。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第１図に示す１がステアリン
グホイール、２は、ステアリングホイール１が上端に固
定されたステアリングシャフトであり、ステアリングシ
ャフト２の下端には、ピニオンシャフト３が変位可能に
連結されている。

ピニオンシャフト３は、軸方向の中途部に設けたウオー
ムホイール４と、このウオームホイール４より下端側に
設けたピニオンギヤ５とを有し、ウオームホイール４を
挾むようその両側の軸部には２個の軸受７ａ、７ｂを、
またピニオンギヤ５側先端の軸部には軸受７Ｃをそれぞ
れ外嵌している。かかるピニオンシャフト３が、ギヤボ
ックス６に設けた穴６ａ内にピニオンギヤ５側から挿入
されて、°２個の軸受７ｂ、７ｃによりギヤボックス６
に、また軸受７ａにより環状の蓋体８に、それぞれ回転
自在に支持している。

蓋体８は前記軸受７ａが内嵌されるボス部を有し、且つ
、ギヤボックス６の前記穴６ａの開口端を塞ぐよう該穴
６ａ内に挿入されていて、ギヤボックス６に係合された
スナップリング９によって蓋体８の脱落を防止している
。ｌＯは、軸受７ａに予圧を与えるカラー、１１は、カ
ラー１０の緩みを防止するロックナンド、１２は、カラ
ー１０の大向に装着されてピニオンシャフト３に［接す
るシール部材である。

また、ギヤボックス６は、ピニオンシャフト３の軸心線
と交差する方向で互いに交わらないようにＷｉｆｆＪす
る穴６ｂを有し、この穴６ｂ内をランク軸１４が貫通し
ており、このラック軸１４のラック１４ａが、ギヤボッ
クス６内で前記ピニオンギヤ５に噛合している。

さらに、ランク軸１４の、ピニオンギヤ５とは反対側に
はランクリテーナ１５を臨ませ、このランクリテーナ１
５を、これに一端が着座するスプリング１６でラック軸
１４側に付勢すると共に、スプリング１６の他端を、ギ
ヤボックス６に螺合されたりテーナカバ−１７で支持す
る。リテーナカバー１７には、これを貫通して先端がラ
ックリテーナ１５に当接するアジャストボルト１８を螺
合して設け、このアジャストボルト１８でラック軸１４
に作用する曲げ力を受ける。そして、ナラ）１９によっ
てアジャストボルト１８の緩みを防止する。

前記ウオームホイール４には、ギヤボックス６に設けた
第３の六〇〇内に挿入され且つ２個、の軸受ｉ３ａ、１
３ｂによって該ギヤボックス６に回転自在に支持された
ウオーム軸２０のウオーム２１が噛合している。このウ
オーム２１の歯筋の傾き角α及びウオームホイール４の
摩擦角βは、α〉βとなるように設定し、ウオームホイ
ール４の回転力によってウオーム２１を回転駆動できる
ようにする。

かかるウオーム軸２０の一端にはナツト２２を螺合し、
これによりウオーム軸２０の脱落を防止すると共に、そ
の外側を、穴６ｃの一方の開口を塞ぐキャップ２３によ
って閉塞する。また、ウオーム軸２０の他端には、電磁
式クラッチ装置３０を介して、ギヤボックス６にボルト
２４で固定された直流モータ等の電動機２５の回転軸２
６を同軸上に連結する。

クラッチ装置３０は、ボス部及びこれに連続するフラン
ジを具えた２個のクラッチ片３１．３２と、環状をなす
電磁ソレノイド３３とを有し、一方のクラッチ片３１は
ウオーム軸２０に圧入等により固定すると共に、他方の
クラッチ片３２は回転軸２６に軸方向へ摺動可能にスプ
ライン結合している。そして、電磁ソレノイド３３は、
ウオーム側クラッチ片３１の外側でギヤボックス６側に
固定されていて、モータ側クラッチ片３２のフランジ３
２ａをウオーム側クラッチ片３１のフランジ３１ａに吸
着するよう設置している。

かくして、電磁ソレノイド３３を励磁させると、その電
磁力が互いに対向する２つのクラッチ片３１．３２に作
用して、モータ側クラッチ片３２を吸引してこれを軸方
向に移動させ、そのフランジ３２ａに設けた摩擦材３２
ｂをウオーム側クラッチ片３１のフランジ３１ａに設け
た摩擦材３１ｂに圧接させる。これにより、クラッチ装
置３０が接続されて、回転軸２６とウオーム軸２０とが
一体的に回転する。

なお、第２図中、３４は、回転軸２６とウオーム軸２０
との芯合せのための軸受、３５は、クラッチ片３１を回
転自在に支持する軸受、３６は、電磁ソレノイド３３が
固定された基板、３７は、軸受３５の移動を規制するス
ナップリング、３８は、軸受１３ａの移動を規制するス
ナップリングである。

前記電動機２５及び電磁式クラッチ装置３０の駆動制御
は、コンＩ−ローラ４０から出力される制御信号によっ
て行われ、その制御信号が、例えば、図示しないモータ
出力制御回路、モータ回転方向切換回路及びクラッチ断
続制御回路を介して、電動機２５及びクラッチ装置３０
に供給される。

すなわち、コントローラ４０は、モータ出力制御回路に
は電動機２５を所定位置まで回転させるためのモータ駆
動信号ＤＳを送出し、またモータ回転方向切換回路には
電動機２５の回転方向を操舵方向に対応した方向に切換
えるためのモータ凹転方向信号ＣＳを送出し、さらに、
クラッチ断続制御回路には、電動機２５が回転して操舵
補助力を舵取り機構系に供給しようとするときにのみク
ラッチ装置３０を接続するためのクラッチ接続信号Ｋ　
Ｓを出力する。これにより、モータ出力制御計回路、モ
ータ凹転方向切換回路及びクラッチ断続制御回路の作動
を介して、クラッチ装置３ｏが接続されると共に、電動
８２５が操舵方向に対応した方向に所定位置まで回転駆
動される。

かかるコントローラ４０は、例えばアナログ入出力イン
タフェースと演算処理装置と記憶装置とを有するマイク
ロコンピュータ等の処理装置によって構成され、その記
憶装置に予め記憶されている所定の処理プログラムに従
い、且っ車速検出器４１及び操舵状態検出器４２がらの
各検出信号に基づいて、前記制御信号を出力する。

車速検出器４１は、例えば変速機の出力軸の回転速度に
基づいて車速を検出し、且つ車速に応じてパルス数が変
化する車速検出信号ＶＳをコントローラ４０に供給する
。また、操舵状態検出器４２は、例えばステアリングシ
ャフト２に゛関連して設りられ、操舵トルクに応じてパ
ルス幅が変化する操舵トルク検出信号ＴＳ及び操舵角に
応じた数のパルス信号である操舵角検出信号θＳ等の操
舵状態検出信号をコントローラ４０に供給する。

なお、第２図において、２７は、ギヤボックス６を車体
側に弾性的に支持するためのマウンティングラバー、２
８はラバークランプである。

次に、作用について説明する。

今、車両が直進状態にあるときには、ステアリングシャ
フト１及びステアリングシャフト２が中立位置にあり、
操舵状態検出器４２がら操舵状態検出信号ＴＳ及びθＳ
が出力されないため、コントローラ４０が制御信号（モ
ータ駆動信号ＤＳ、モータ回転方向信号ＣＳ及びクラッ
チ接続信号ＫＳ）を電動機２５及び電磁式クラッチ装置
３ｏに出力しない。そのため、クラッチ装Ｗ３０が遮断
されていて、電動機２５も停止した状態にある。

この状態から、ステアリングホイールｌを微少角度回転
さセると、その回転力がステアリングシャフト２を経て
どニオンシャフト３に伝達される。

すると、ウオームホイール４の摩擦角βがウオーム２１
の歯筋の傾き角αより小さく形成されていて、ウオーム
ホイール４でウオーム２１を回転させることができるた
め、該ウオーム２１に噛合するウオームホイール４と一
体のピニオンシャフト３が回転不能となることがない。

そのため、ピニオンシャフト３に伝達された操舵トルク
が、ピニオンギヤ５を介してランク軸１４に伝達され、
このランク軸１４が操舵方向に対応した方向に微少距離
移動する。

この場合のように、操舵角が微少のときには操舵補助力
は必要とせず、また、このとき操舵状態検出器４２から
出力される操舵状態検出信号の値は極めて小さいためこ
れによってはコントローラ４０が制御信号を出力しない
。そのため、電動機２５は回転駆動されないが、前述し
たようにウオームホイール４からの回転力がウオーム２
工に作用してこのウオーム２１を増速させるように回転
駆動するため、手動操作による操舵■だけ操舵輪が転舵
される。そして、電磁式クラッチ装置３０ば非作動状態
にあって回転軸２６とウオーム軸２０とが遮断されてい
るため、ウオーム軸２０の回転力で回転軸２６が連れ廻
されることがない。従って、電動機２５が負荷とならな
いから操舵力が重くなることがない。

次に、ステアリングホイール１を大きく回転させると、
その回転力がステアリングシャフト２を介してピニオン
シャフト３に伝達され、これと同時に、操舵状態検出器
４２から出力される操舵トルク検出信号ＴＳ、操舵角検
出信号θＳ及び車速検出器４１から出力される車速検出
信号ＶＳとに基づいて、コントローラ４０が、クラッチ
接続信号ＫＳを電磁ソレノイド３３に出力してクラッチ
装置３０を接続すると共に、車速、操舵トルク及び操舵
角に応じたモータ駆動信号ＤＳ及びモータ回転方向信号
ＣＳを電動機２５に供給する。

これにより、電動機２５が操舵方向に対応した方向に回
転駆動され、その回転軸２６の回転力が、これにクラッ
チ装置３０を介して連結されたウオーム軸２０に伝達さ
れる。そして、ウオーム軸２０に伝達された回転力がウ
オーム２１からウオームホイール４に伝達され、これで
ピニオンシャフト３が回転駆動される。

従って、ピニオンシャフト３は、ステアリングホイール
１からステアリングシャフト２を経てピニオンシャフト
３に付与される手動での操舵による回転力に、電動機２
５の回転軸２６からクラッチ装置３０及びウオーム軸２
０を経てピニオンシャフト３に付与される電動機２５の
回転力を加えた操舵力によって回転駆動される。その結
果、ピニオンギヤ５にラック１４ａが噛合するラック軸
１４が操舵方向に対応した方向に摺動し、このランク軸
１４の移動を介して、その両端に連結された左右の操舵
輪が操舵方向に転舵される。

このようにして、電動機２５による回転力が操舵補助力
として作用し、その操舵補助力付だけ手動による操舵力
が減少される。

一方、電動機２５が断線等の電気回路の故障で回転不能
状態になっても、ウオームホイール４の回転力によって
ウオーム２１を回転駆動することができ、しかもクラッ
チ装ｗ３０の介在によって回転軸２６とウオーム軸２０
との連結を遮断しているため、このような場合にも本舵
取り装置をマニュアルステアリングと同様に作動させる
ことができる。従って、電動機が故障した場合にも舵取
り操作が不能となることがなく、操縦安定性を向上させ
ることができる。

第３図及び第４図には、この発明の他の実施例を示す。

この実施例は、回転軸２６でウオーム軸２０を回転する
場合にのみトルクを伝達することができ、ウオーム軸２
０では回転軸２６を回転できないローラ軸接手５０をク
ラッチ装置として用いたものである。このローラ軸接手
５０は、ウオーム軸２０の一端に形成された六角軸部５
１と、この六角軸部５１が挿入され且つ回転軸２６の先
端に形成された筒軸部５２と、この筒軸部５２と六角軸
部５１との間に介在されたローラ５３とから構成してい
る。他の構成は前記実施例と同様である。

而して、このローラ軸接手５０では、筒軸部５２が、例
えば第４図において時計方向に回転すると、ローラ５３
が筒軸部５２と同方向に自転しつつ六角軸部５１の回り
を公転するため、このローラ５３の回転力によって六角
軸部５１も時計方向に回転する。これは、筒軸部５２が
反時計方向に回転する場合も同様である。

一方、六角軸部５１が回転すると、これと一体的にロー
ラ５３が公転するが、ローラ５３は筒軸部５２の内周面
を摺接するため、六角軸部５１の回転力は筒軸部５２側
には伝達されない。従って、ピニオンシャフト、３側か
らのトルクに対してはウオーム軸２０が空転するため、
電動機２５が負荷となることがなく、操舵力が重くなる
のを防止することができる。しかも、ローラ軸接手５０
が接続するまでの遊びがあっても、減速ギヤが介在して
いることにより、ステアリングホイールに直接駆動され
るピニオンシャフトに対して遊びは十分小さく設定され
ることになるので、モータトルクが早期にウオーム軸２
０側に伝達され、トルクの立上り遅れを感じることなく
、またクラッチ接続時の接続ショックを効果的に抑制す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明では、電動機で操舵
補助力を舵取り機構系に供給しないときや断線等によっ
て電動機が故障したとき等の操舵補助力非供給時には、
電動機の回転軸と減速ギヤとの間に設けたクラッチ装置
で回転軸と減速ギヤとの間を遮断する構成とした。その
ため、操舵補助力非供給時には、電動機が負荷とならな
いようにすることができ、操舵力による電動機の逆駆動
をな（して操舵力が重くなるのを防止することができる
。しかも、減速ギヤが介在していることにより、ステア
リングホイールにより直接駆動されるピニオンシャフト
よりも回転数の多い減速ギヤの手前にクラッチ装置を設
けたので、クラ・ノチ装置の接続の遅れによる接続ショ
ックや操舵補助力の立上りが遅れて感じられるという欠
点が生じないという効果がある。さらに、減速ギヤの手
前にクラッチ装置を設けたため、クラ・ノチ装置のトル
ク容量が小さくてよく、従ってその耐久性を向上させる
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す一部を断面した説明
図、第２図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３図はこの発
明の他の実施例を示す断面説明図、第４図は第３図のＩ
Ｖ−ＩＶ線断面図である。 １・・・・・・ステアリングホイール、２・・・・・・
ステアリングシャフト、３・・・・・・ピニオンシャフ
ト、４・・・・・・ウオームホイール、５・・・・・・
ピニオンギヤ、６・旧・・ギヤボックス、１４・・・・
・・ラック軸、２０・・・・・・ウオーム軸、２１・・
・・・・ウオーム、２５・・・・・・電動機、２６・・
・・・・回転軸、３０・・・・・・クラッチ装置、３１
．３２・・・・・・クラッチ片、３３・・・・・・電磁
ソレノイド、４０・・・・・・コントローラ、４１・・
・・・・車速検出器、４２・・・・・・操舵状態検出器
、５０・・・・・・ローラ軸接手（クラッチ装置）、５
１・・・・・・筒軸部、５２・・・・・・六角軸部、５
３・・・・・・ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取り機構の作動に応動する電動機を備え、舵取り操作
   時に前記電動機が発生する操舵補助力を、減速ギヤを介
   して前記舵取り機構に供給する電動式動力舵取り装置に
   おいて、前記電動機の回転軸と前記減速ギヤとの間にク
   ラッチ装置を設けたことを特徴とする電動式動力舵取り
   装置。