JPS62120272A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電気式動力舵取装置に関し、より詳細には車両
のハンドル人力を低減させるよう電動機の補助動力金与
えるパワーアシスト舵取装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の電気式動力舵取装置は、電動機の動力を減速ギヤ
を介してハンドルの入力軸或は車輪への出力軸に伝達す
る構成であるが、減速ギヤの減速比は一定の値に予め設
定されている。車両特に乗用車に積載される電動機は重
量やスペースの制限から小型のものを使用する必要があ
る。小型の電動機から据切り時等に大きな動力補助を得
る之めには、歯車を組み曾わせて減速し伝達トルクを大
きくしなければならない。一般に、最大補助トルクを必
要とするの１１据切り時でこの時最も操舵抵抗が大きい
。従って、減速比はこの大きＩ：ｒ操舵抵抗全低減でき
る！う大きく定められるのが普通である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上に述べた従来の電気式動力舵取装置では、車が走行
を始めると、と九んに操舵抵抗が大きく減少するにもか
かわらず減速比は大きい′！ま不変である。このＪａ甘
、減速機は走行中の操舵抵抗ＶＣ対して不必要に大きな
減速比全方していることになる。ハンドル側から見たモ
ータ慣性は減速比の二乗に比例するので、モータ慣性の
影響が大さくでて走行中動力補助を得ながらハンドルｒ
民す時などの操舵感覚を著しく害する。

本発明は従来装置の問題点紮解決し、操舵抵抗が大きい
場合には大減速比で、小さい場合には小減速比で電動機
の動力全伝達して走行中の操舵感覚の向上を図った電気
的動力舵取装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決する丸めの手段） 本発明はこの目的を、ハンドルの回動によって車輪が転
舵される舵取機構と、電気により動力を得る電動機と、
ハンドルの回動に要する力全低減するよう１１動機の動
力を舵取機構へと可変の減速比で伝達する伝達手段とよ
り成る電気式１助力舵取装置によって達成している。

（実施例） 以下に本発明の一実施例につき第１図ないし第３因を用
いて説明する。本実施例はラックピニオン式舵Ｉｌ１機
構のハンドル人力軸に電動機の動力全伝達−ｒる例であ
る。

先ず舵取機構１７こついて説明する。入力軸４は、図示
なきハンドルを一端に有して回動さｆＬるノ＼ンドル軸
と一体的に連結さｎ１ハンドルの回動に連動して回動さ
れる。入力軸４の空孔内にはトーションバー５が延び入
り、その一端は入力軸４にビン８により固定されている
。トーションバー５の他端は入力軸４の延長上に延びる
ビニオン軸６ｉＣビン１０により固定さｎている。ビン
８．１０により連結され九入力軸４、トーションバー５
、ビニオン軸６はボルト２Ｃにより一体的に固定される
第１１第２ハウジング２ａ、２ｂより成るハウジング２
内で玉軸受１４．１６．１８により回前自在に支持され
ている。玉軸受１４の外側にはハウジング２と入力軸４
間のグリス洩れ金防ぐシール２０が設けらｎている。

ビニオン軸６の先端にはナツト２２が螺合され、玉軸受
１８によってとニオン軸６の軸方向の移動を防止してい
る。入力ｄＡＢ＋とビニオン軸６との互いに対向する端
部はｒ定範囲で相対ねじれ変位ができるよう第３図に示
す構成となっている。即ち、人力軸４には突起部＋ｂが
設けらｎ１ビニオン軸６Ｖｉこの突起部４ｂの両側面Ｋ
ｑ面する壁部６ａｔＷしており人力軸４がビニオン軸８
ＶＣ対して所定址以上相対回動じ九時突起部４ｂと壁部
６ａとが当接して人力軸４及びビニオン！！］６が一体
回動するＩう几なる。

ビニオン４１１６の先端付近Ｋｄビニオシが投けらｎラ
ック軸τ２のラックと噛み台っている。ラック軸１２は
プレッシャバンド２６を介し、でフづルばね３０に↓リ
ビニオンとの噛合い方向へ付勢されでいる。コイルばね
３Ｇの付勢力はハウジング２に螺入さｎたキャップ２８
により調整され、キャップ２８けナツト２９１Ｃｊ：り
位置固定さ扛でいる。ラック軸１２の両端は図示なき車
輪４転舵する＠構に連結さｔ”Ｌ−（いる。ランク４１
Ｎ２の直線変位は転舵機構全弁し、て車輪へと伝達さＩ
Ｌ車輪紮転舵する。

電動機３２は人力軸４と平行な！動機軸３８を千してハ
ウジング２にボルト３４に↓り固足さｎ、、　ｒいる。

電動機軸３８はハウジング２内で玉軸受４０により回動
自在に支持されでいる。

ｍ動機３２の動力は電動機軸３８に伝えられた後、伝達
Ｈ＠３ｔｌ−介して入力軸４へと伝達される。伝達装置
ｔ　ａ　ｉｄ大減、速比の第１歯車装置３　ａ　、’、
小減速比の第２（支）ｊｐ装置３　ｊ〕とより成ってい
る。、第１歯車装竹３ａと第２歯車装置１３ｂｄ、切損
１え装置１ｉ３ａ、、３　ａ２に」ニリ選択的に切換え
に）れる。

以下に伝達・に置３に一ついで詳述する３、ハウジング
２内に回動自在（−で支承された１イ。

動機軸３８Ｖこ（・ユ電動機３２１目１１より第１切換
えｔｉｌｌ　３３ｔ　、第１歯Ｍ装ｆＲ３ａ７．７２　
’ＭＡＬｋ置３ｂ装、第１切換え装置３１）、の順に係
付配置さＪｌ、、千い６１、 第１及び第２歯車ｉ［３ａ、　、　３１）、　１、−ｆ
″ｆｔそれ電動機軸３８上にスリーブ６１．６３ゲ介（
７千回動自在に遊諌さＡ］、を果１人力キャ５８、第２
人力ギヤ６０と、ハウジング２内に玉軸受ｔｉ４ａ及び
蜘１ケ６４ｈな介１−２で電動機軸３８　、、！：人力
軛！４　Ｋ：＋−行１．τ両渚の中１ｉｔ１位戯に回動
自在に設けらｔ′１．７を中間軸６２上にキー結付され
次第１及び第２中間ギヤ６６．８８を含んでｔ、＾る。

第１１第７≧入カギヤ５８．６０とＭｌ、第２中間ギヤ
６Ｂ、６８はそれぞれ互いに＠付い状態となっている。

第１歯車装置３ａ、でｌＩ′ｉ第２爾単装置３ｂ、より
大減速比を得る九め、第１人力ギヤ５８の歯数は第２人
力ギヤ６０の歯数に対し少なく設定さ１．ている。従っ
て、中間軸６２の第１中間ギヤ６６の歯数は第２中間ギ
ヤ６８の歯数↓シ多く設定されている。

第１及び第２人力ギヤ５８．６０はそれぞれ、電動機軸
３８上に回動自在に遊嵌された第１及び第２アーマチユ
ア＋８．５０に、板ばね４８．５２ｅ介して固定されて
いる。アーマチュア４６．５０に対向してロータ４２．
４４が、電動機軸３８にキー結合されて、電動機ａ３８
とともに一体的に回動する。ロータ◆２．４４とアーマ
チュア４６，５０との互いに対向する面は所定の間隔で
配置され、それぞれ摩擦面として形成されている。

アーマチュア４６．５０の軸方向外側にはそれぞれ第１
、第２コイル５４．５６がコア５３．５７上に固定配置
されている。コア５３．５７はプレート５５．５９紮介
１ツてハウジング２に固定されて（・）る。第１、第２
コイル５４．５６は図示なき制御装置に接続さｌＬ１必
要に応じて励磁ざｎる４、第１又ｅゴ第２コイル５４又
は５６が励磁されると、その電磁吸引力によジ、第１又
げ第２アーマチユア４６又は５０が吸引きｎる。板ばね
４８．５２のばね力はコイル５４．５６の吸引力エリ小
さく設定されているので、板ばね４８．５２は変形して
第１、ｉ２アーマチュア４６．５０がロータ４２．４４
と摩襟係台する↓うになる。ロータ４２、＋４とアーマ
チュア４６．５０が卓擦係台すると、電動機軸３８の回
動につれ、ロータ４２．４４、アーマチュア４６．５０
、入力ギヤ５８．６ＱＺＩＥ−１ｔｃＶＣ回動する。使
って、電動機軸３８０回動はｍ１人力ギャ５８又は第２
人力ギヤ６０を介して、第１中間ギヤ６６又は第２中間
ギヤ６８に伝達され、中間軸６２金回動させる。

中間軸６２には第３の中間ギヤ７０が固定さｒ−でおり
、この第３中間ギヤ７０Ｆｉ、ピニオン軸６にトーショ
ンバー５とともにビン１０により固定された最終ギヤ１
２に噛仕っていイ）。第１５！は第２中間ギヤ６６．６
８を介して中間軸６２に：伝達さｎた回動は更に、第３
中間ギヤ１Ｏｆｆ、経て最終ギヤ７２七してピニオン軸
６へと伝えらｎ、る。

ビニオンａ６に必要な伝達−１力の情報ｔ−得るためト
ルク検出ｉ＊：ＩＱＯが人力軸４と最終ギヤ７２０間に
設けられている。

人力軸４は円周方向外側に延び出す円形フランジ４　ａ
　１・有し、円形フランジ４ａ＠面にＶｉ第２因に示す
如く、一定間隔で３つの第１遊坦キヤ７８　（７８ａ、
７８ｂ、７８Ｃ）がフランジ４ａｌＣ１ｌ！設されたビ
ン８０上に回動可能Ｖ（配設されて（八る。第１遊星ギ
ヤ７８は人力４１１４上に回動自在ＶＣ遊低さｔしたサ
ンギ１１８２と１Ｉｌｌｌ付うとともに、中径方向外側
位置でハウジング２内に遊妖されｆｃ第１リングギヤ８
６とも噛８っている。

−・ガ、澱、終ギヤ７２のフランジ４ａに対向する側面
十にはやはり３つの第２遊星ギヤ７４　（７４８％　　
？　４　ｂｓ　　７４　Ｃ）　カ、ｅ終ギヤ７２の側面
上に植設さ扛たビン７６に回動自在に配役さおでいる。

３つの兎、２遊星ギヤ７４は、３つの第１遊星ギヤ７８
に対応する位置に、即ち、第１遊星ギヤ７８と第２遊星
ギヤ７４とは互いに鏡面対称位置に配置されている。第
２遊星ギヤ７４１ｉ牛径方向内側でサンギヤ８２とＩｎ
甘うと同時に、半径方向外側でハウジング２Ｖｃ固定し
た第２リングギヤ８４と櫂仕っている。

この機構において、ハンドルを介して入力軸４に回転が
加えられると回転は、トーションバー５を介してビニオ
゛ン軸６に伝達さ１．る。

このとき第１と第２の遊星ギヤ７８、？＋とサンギヤａ
２は第１と第２のリングギヤ８６．８４の内部でつれ廻
されて回転する。

ビニオン軸６側の操舵抵抗に対応して入力軸４全回転さ
せるために、入力軸４にトルクを加えるとトーションバ
ー５にトルクに比例し７’Ｃ握れが生じ、入力軸４とピ
ニオン軸６の闇に回転上の位相差が生じる。

この機構では、人カフ６４とビニオン軸６０間に回転上
の位相差が生じると、第２のリンクギヤ８４がハウジン
グ２に固定され、第１のリングギヤ８６（′：Ｉハウジ
ング２内で回動自在に遊妖さｎているので第１のリング
ギヤ８６がｉＩＩ記回転上の位相差に応じて回動変位ブ
る。回転上の位相差は前述のように入力軸トルクに比例
しているので第１のリングギヤ８６の回ＩＪ１変位盪も
入力転トルクに比例する。

第１リングギヤ８６が回動変位すると、第２図に図示す
る工うに第１リングギヤ８６の外周面上に、外周面より
突出するよう植設さｎたビン８８が左右に変位する。と
ン８８の直線変位はスプール９０を介して変位検出器９
２に伝えられ、変位量Ｆｉ電気的信号に変換され、図示
なき制御装置に送られる。変位検出器９２はポテンショ
メータ、差動トランス、パルスエンコーダ等の公知の検
出器で良い。

又、本実施例では、変位検出器９２紮スプール９０の両
側ｅζビスＳＶｃより固定する構成としたが、どちらか
一方にだけ配置しても良い。

以上の構成になる電気式動力舵取装置の作！ｔＥ！ＩＫ
つき説明する。

図示なきハンドル及びハンドル軸が回動さ扛ると人力４
１４４も同時に回動する。入力軸４の回動はト・−ジョ
ンバー５を介し２てピニオン軸Ｇへと伝えられ、更にラ
ックピニオン紫経てラック軸１２ｆｔ直線変位させる。

ラック軸１２は転舵機構を介して車輪へと伝えられるが
、車輪に操舵抵抗が負荷されていない場合は、単に車輪
が転舵さｎるだけで電動機３２による動力補助は与えら
ｎない。

車輪に操舵抵抗が負荷さむている場曾は、ピニオン軸６
の回動が妨げられるので、人力軸４に加えら扛たトルク
により１・−ジョンバー５がねじれ人力軸４とピニオン
軸６との間にねじれ変位が生ずる。このねじＶ、変位に
より、第１リングギ１１８６が回４ｊ７変位し、前述し
たＱ口く、ビニ／８８が変位し、仁の変位が変位検出器
９２姓：より電気的信号に変換される。

人力軸４とビニオン軸６との相対ねｅｔｔ、Ｋ。

位置、即ち、操舵抵抗の大きさ金表わす、電気的信号は
、図示なき制御装置へと送られる。

制御装置は、操舵抵抗及び車速等の情報によって、電動
機３２及び切換え装置３ａ−１，３Ｊのコイル５４．５
６を制御している。

例えば、車速に応じて減速比を変える場合には、ある所
定の速度以下では第１歯車装置３ａ、ｔ、その速度以上
では第２歯車装置３ｂ。

全使って電動機３２の動力をビニオン軸６へと伝達する
。即ち、据切シ時や低速走行時には、第１コイル５辱が
励磁され第１アーマチユア４６を吸引する。この時第１
アーマチユア４６とロータ４２ｔ：を摩擦係付状態に到
ジ第１人力ギャ５８が動力伝達状態となる。電動機３２
の動力は、第１人力ギヤ５８から第１中間ギセ′６６そ
Ｌ４第３中１１Ｊｌ　ｆセフ０−＼伝−さｔｌ、絞終ギ
ヤ７２からビニオン４１１６＼、ノー伝えられ・５５、
このｔμ盆の伝達で（寸、第１人力ギヤ５Ｂから第１中
１団ギヤ６６、〜ｔ　Ｌτ第３中間ギヤから最終″ｔニ
ヤ７２へ、と大きな減ｄｉ叱Ｃ減速が行わｆｌ、　　大
きな出カドルウが１１ら７１．る。

父、所足速朋；斌」二〇楊９゛に（・１、切換装−３ｂ
、の第２コイル５６が励磁さ１η２、第２７・−マヲユ
ア５０金吸引−する。第２７゛−マナコア５０はロータ
４４と摩擦係合し、口・−夕４４とともに回動するうこ
れにより、第２歯車装置が動力伝達状態、哨に５゛１１
す、第２人力ギヤ６゜から、第２中間ギヤ６８、第３中
曲ギヤ７゜及びｉｌｋ終ギヤ７２ケ介Ｌ７て動力を１ビ
ニ−オン軸６へと伝えらｎる。この場合、減速は小さな
減速比で行わｎ１高速ではモータ慣性は小さく感じられ
、きｒの良い操舵感覚が得られる。

以上の実施例では、車速に応じて２つの歯車装置を切換
えて、減速比全可変とする例を示し友が、操舵抵抗にろ
じて切換え制御するようにしても良い。

さらに高速で動力補助を必要としない場合あるいはシス
テムの異常が検出され几ｊａ酋は、第１と第２のコイル
５４．５６双方共励磁しないようにし、モータ３２をシ
ステムから切離してマニアル操舵とすることにより安全
性を向上することもできる。

又、可変の減速比を与える伝達装置は、２つ以上の歯車
装置より構成する外に、公知の減速ｉを複数並べ九り、
連続可変比の無段変速機等でも良い。

電動機はビニオン軸に動力を与える外に、ラック軸に動
力を伝達するようにしても良く、ボールねじを介してラ
ック軸を直線変位させることも可能である。更に又、ト
ルク検出器は操舵抵抗？１−１１気的信号で取り出せる
ものであれば適用可能である。

（発明の効果） 以上述べたように本発明による電気的動力舵取装置は、
可変の減速比で電動機の動力を舵取装置へと伝達する伝
達手段金膜けたので、操舵抵抗が大きい場合には大減速
比で大きなトルク検出器し、小さい場合には小減速比で
切への良い操舵感ｔを与λ−ることができる。

４図面の′＃５１ｖＪ、な説・明 第１図は本発明の１実施例を示すｒｌ気式動力舵取装置
の主要部分の一部断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線ン
こ沿う断面図、第３図は第１図の■−■線に沿う断面図
である。

（主要部分の符号の説明〉 １・・・舵取機構　３・・・伝達装置 ヰ・・・入力軸　３’ｌ、３Ｊ・・・第１、第２歯車装
置５・・・トーションバー ３１）１．３１）！・・・切換装置　６・・・ビニオン
軸５８．６０・・・入力ギヤ　１２川ラツク軸６６．６
８．７０・・・中間ギヤ ３２・・・１動機　７２・・・最終ギヤ１００・・・ト
ルク検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ハンドルの回動によつて車輪が転舵される舵取機構
   と、 電気により動力を得る電動機と、 ハンドルの回動に要する力を低減するよ う該電動機の動力を舵取機構へと可変の減 速比で伝達する伝達手段と、 より成る電気式動力舵取装置。 ２　前記舵取機構はラックピニオン式舵取装置であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲 第１項に記載の電気式動力舵取装置。 ３　前記伝達手段は歯車より成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の電気 式動力舵取装置。 ４　前記伝達手段はハンドル軸に対して動力伝達を行う
   ように設けられていることを特 徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電 気式動力舵取装置。 ５　前記伝達手段はハンドル軸に交差して車輪を転舵す
   る軸に対して動力伝達を行うよ うに設けられていることを特徴とする特許 請求の範囲第１項に記載の電気式動力舵取 装置。 ６　前記伝達手段は、 大減速比の第１歯車装置と、 小減速比の第２歯車装置と、 電動機の動力を第１又は第２歯車装置に 選択的に切換えるための切換え手段と より成ることを特徴とする特許請求の範囲 第１項に記載の電気式動力舵取装置。 ７　前記切換え手段は電磁クラッチであることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記 載の電気式動力舵取装置。 ８　前記切換え手段は、第１歯車装置用の第１クラッチ
   と第２歯車用の第２クラッチよ り成ることを特徴とする特許請求の範囲第 ６項に記載の電気式動力舵取装置。 ９　前記切換え手段は、車速及びハンドルへの入力に応
   じて制御されることを特徴とす る特許請求の範囲第６項に記載の電気式動 力舵取装置。