JPS62286872A - 車両用の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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は、車両のハンドル操舵力を軽減又は補助するた
めに、動力源として電動機を用いる車両用の電気式動力
舵取装置の改良に関する。

［従来技術及びその問題点］ 従来から知られている電気式動力舵取装置としては、例
えば米国特許第４４１５０５４号には、ラツク・ピニオ
ン式舵取装置のラック軸と一体に設けたボールスクリュ
・ナツト装置を電動機で回転して、ステアリングホイー
ルの回転によりラツク・ピニオン装置を経てラック軸を
軸方向に移動させる際にこれに補助力を与えるようにす
るものが知られている。しかし、この従来例では、ポー
ルスクリュ・ナツト装置が、ラック軸のまわりにボール
を介してナツトを回転可能に配置し、ナツトの外周部に
はボール循環用のチューブを使用するものとされている
ので、ｊ）舵取装置が高価となる　１１）舵取装置の組
立てが複雑となる　ｉｉｉ　）ポールスクリュ・ナツト
装置故障時の修理が困難である　ｉｖ）電動機とポール
スクリュ・ナツト装置が同軸であるために必然的に電動
機のロータの径をボール循環機構分だけ大きくせざるを
得ない■）ポールスクリュ・ナツト装置のバックラッシ
ュ除去のため予圧を与える形式にすると、舵取装置が益
々高価になる等の不具合があった。これらの諸欠点は、
基本的にはボール循環機構部を備えたナツトを採用して
いたことに起因する。

〔問題点を解決するすたの手段、作用〕本発明は、上記
従来技術における問題点を解決することを目的としてな
されたものであり、そのために、ラック軸上のラツク・
ピニオン機構から軸方向に離れた部分の外周面に多条ね
じを形成し、多条ねじの半径方向外側に少なくとも二つ
のリング状のガイドを配置して各リングガイドの内周面
には円周方向に一条の周みぞを形成し、各らせんみぞと
リングガイドの周みそとが交差する部分に、多条ねじの
条数と等しい個数のボールを介装したのである。なお、
少なくとも二つのガイドリングは一体としてその一体部
材の上に周みぞを少なくとも二本形成しても良い。

リングガイドは軸部材のまわりに回転可能とされた筒状
の保持部材によって保持され、この保持部材が電動機か
らの動力によって回転することにより、回転される。そ
の結果、リングガイドと軸部材との間で運動の変惚力◆
行なわれ、軸部材は電動機の動力によって軸方向に移動
されることになり、運転者がステアリングホイールを操
舵する操舵力が軽減又は補助されることになる。また、
ボールは各ガイドリングの周みぞ内を転勤するのみで、
軸方向には移動しないので、従来のようにボールを循環
させる手段は不要となる。

なお、本発明は多条ねじ（雄ねじ）が形成された軸部材
と、円周方向に一条の周ねじが形成されたリングガイド
との間で運動方向を変換することを意図するものであり
、リングガイドに多条ねじ（雌ねじ）を形成すること、
及びリングガイドにボールの循環手段を設けることは本
発明の意図しない処である。一方、軸部材に形成する多
条ねじの条数及びガイドリングの個数は補助力の大きさ
、安定性、コスト等の面から適宜選定されるものであり
、例えば２条ねじの場合はガイドリングは２又は３個、
３条ねじの場合は１又は２個、４条ねじの場合は１又は
２個等にすることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に基づく電気式動力舵取機構を備えた
自動車用舵取装置を示しており、同図中１０はステアリ
ングホイールペ　１２はホイールを固設したステアリン
グシャフトである。ステアリングシャフト１２はユニバ
ーサルジヨイント１４を介してピニオン軸１６に連結さ
れている。ピニオン軸１６は、その先端にピニオンギヤ
−（第２図参照）１８を有し、このギヤーは、後述する
舵取装置本体部２０に左右方向に移動可能に設けられた
横長の動力伝達部材２２に形成されたラック４６にかみ
合っている。

第１図及び第２図において本体！２０は、舵取用回転入
力を車両の操向車輪への枢動のための直線運動に変換す
る運動変換ユニットであり、この本体部２０には別体と
して駆動力補助用のモータユニット２６が設けである。

モータユニット２６からの回転出力は電磁クラッチ手段
２８を含む回転伝達手段を介して動力伝達部材２２を駆
動するが、モータユニット２６から動力伝達部材２２へ
の回転伝達機構については本発明に直接関係ないので、
詳しい説明は省略する。

第１図において上記ステアリングシャフト１２にはステ
アリングホイール１０に加えられるトルクを検出するト
ルク検出器３２が設けてあり、この検出器の出力は制御
回路３４に接続されている。

制御回路はさらに、例えば車速検出器３６等必要に応じ
て他の入力源に接続すれば良い。なお、図中３８は電源
である。制御回路３４は電気モータユニット２６及び電
磁クラッチ２８に接続されており、ステアリングシャフ
ト１２に加えられるトルク及び／又は車速等の情報に基
づき電気モータユニット２６及び電磁クラッチ２８を制
御するが、この制御回路も本発明には直接関係ないので
、詳細な説明は省略する。なお、本体部・２０はブラケ
ット４２及び４４により車両に固定される。また、動力
伝達部材２２の両端にはボールジヨイント（図示せず）
が取り付けられ、ナックルアーム等を介して公知の方法
により操向車輪に連結される。

次に第２図を参照して本発明の実施例である電気式動力
舵取機構の本体部２０について詳細に説明する。前述し
たように、１８はピニオン軸１６に固定されたピニオン
ギヤ−１４６は動力伝達部材２２に形成された直線歯を
有するラックギヤーである。５０は動力伝達部材２２の
ラジアル方向即ち長手方向の荷重を受けるフレラシャ−
パッド、５２はピニオンギヤ−１８とラックギヤー４６
にパッド５０を介して噛合予圧を与えるばね、５４はこ
の噛合予圧を調整可能とする蓋部材、５６は蓋部材を固
定するためのロックナツト、５８はハウジング部材であ
る。

一方、動力伝達部材２２の他の品分には二条ねじを形成
する二つのらせんみぞが形成されており、その一部を取
り巻いて三つのガイドリングが設けである。即ち第３図
に拡大して示すように、各ガイドリング７０．７２及び
７４はねじの幅よりも若干大きな幅を有し、その内周面
には断面半円形の周みぞ７１．７３及び７５が円周方向
に形成されている。各ガイドリング７０．７２及び　７
４の冬用みぞ７１．７３及び７５と動力伝達部材２２の
らせんみぞ６０及び６２との間には各々二個ずつのボー
ル８２．８４及び８６が介装されている。ガイドリング
７０と７２との間、及びガイドリング７２と７４との間
にはバックラッシュ除去用のばね７６．７８が介装され
て、隣接するガイドリングを互いに離反する方向に付勢
している。

ガイドリング７０．７２及び７４並びにばね７６及び７
８は筒状の保持部材８６により保持されており、この保
持部材は一対の玉軸受８８及び９０によりハウジング５
８に回転自在に支持されている。保持部材８６はフラン
ジ９２を有しており、このフランジにはギヤー９４が固
設されている。ギヤー９４は電磁機ユニット２６の回転
出力を電磁クラッチ２８を介して取り出すピニオンギヤ
−９６に噛合している。ギヤー９４と９６とは電磁機ユ
ニット２６の回転出力を所定の減速比で保持部材８６に
伝達する回転伝達手段を構成している。なお、１００は
軸受８８及び９０に予圧を与えるための蓋部材、１０．
２は蓋部材を固定するためのロックナツト、１０４は動
力伝達部材２２のラジアル方向の荷重を受けるラックブ
ッンユである。　次に、本実施例の作動を説明する。

クラッチ２８が非作動状態のとき、電動機ユニット２６
の出力軸と減速手段のピニオンギヤ−９６の軸とは分離
されている。この状態でステアリングホイール１０を操
作すると、その回転はピニオンギヤー１８とラックギヤ
ー４６との噛合によって動力伝達部材２２の軸方向の運
動に変換され、不図示のボールジヨイント、ナックルア
ームを介して操向車輪の方向を決める。この作動は一般
的な手動式のラックアンドピニオン式舵取装置の場合と
同じである。

一方、クラッチ２８が作動状態にあるとき、電動機ユニ
ット２６の出力軸と減速手段のピニオンギヤ−９６の軸
とが結合される。この状態でステアリングホイール１０
を操作すると、動力伝達部材２２が外部から受ける負荷
に応じたトルクがトルク検出器３２により検出され、制
御回路３４に伝達される。また車速検出器３６からは車
速が制御回路３４に伝達される。そして、これらの信号
に基づいて所定の特性で電動機ユニット２６の出力が制
御され、この出力がピニオンギヤ−９６、減速ギヤー９
４、保持部材８６ガイドリング７０〜７４及びボール８
２〜８６を介して動力伝達部材２２に伝達され、動力伝
達部材２２が軸方向に移動されることとなる。なお、ガ
イドリング７０゜７２及び７４の回転により動力伝達部
材２２を軸方向に移動させる力、量は、ねじ６０及び６
２のリード角の大きさ、ガイドリング７０．７２及び７
４の回転速度等に依存して変化する。

本実施例においては、動力伝達部材２２の軸線と電動機
ユニット２６の軸線とが喰違って（非同軸的に）配置さ
れており、それ故ギヤー９４の回転を動力伝達部材２２
の軸方向の移動に変換する機構をよりコンパクトに構成
することが要求される。しかし、上述したように、従来
はボール循環用チューブを備えたボールナツトを採用し
ていたのに対して、本実施例ではガイドリング７０゜７
２及び７４を採用したので循環手段は不要となり、運動
方向変換機構部をコンパクトにできたのである。また、
各ガイドリング間にばね７６及び７８を介装したことに
より、ガイドリング７０゜７２及び７４の周みぞ７１．
７３及び７５と、らせんみぞ６０及び６２と、ボール８
２〜８６との間のバックラッシュが良好に吸収されるこ
と−なった。

なお、第４図に示すように動力伝達部材２２には三条の
らせんみぞ６１．６３及び６５を形成し、二つのガイド
リング８１及び８３並びにばね８５を配置して、各らせ
んみぞ６１，６３及び６５と各ガイドリング８１及び８
３とが交差する部分に各々三個（計六個）のボール８７
を介装させても良い。このようにすれば、上記例に比べ
て、ガイドリング８１．８３の回転量が同一である場合
の動力伝達部材２２の移動量が大きくなる。

次に、第５図をもとに動力伝達部材と電動機ユニットと
が同軸的に配置された本発明の別の実施例について説明
する。これは、動力伝達部材と電動機ユニットとが同軸
的に配置された実施例である。なお、上記実施例に対応
する部分は同一の番号を付して説明を省略する。

電動機ユニット１５０は筒状の７１ウジング本体１５１
及びこれに固設された両側部材１５２゜１５４により構
成されるハウジングを有している。

右側部材１５２はラツク・ピニオンギヤ−のハウジング
１５６と一体的に形成されているが、両者は別体であっ
ても良い。ハウジング本体１５０の内周部には固定子１
６０が設けである。両側部材１５２．１５４の中心部に
は回転軸１６２が軸受１６４．１６６により回転可能に
かつ軸方向には移動不能に支持されている。固定子１６
０に半径方向に向い合って回転軸１６２には回転子１６
８が固設されている。固定子１６０には電磁コイル１７
０が設けてあり、これに前記制御回路（第１図）３４か
ら電力が供給されるが、モータの構造自体は慣用のもの
であるので、詳細な説明は省略する。

モータ回転軸１６２は中空筒状であり、その中空部を動
力伝達部材１７２が貫通している。こうして、ハウジン
グ１５０．１５２及び１５４、固定子１６０、回転子１
６８及び回転軸１６２から成るモータ構造体は、動力伝
達部材１７２と同軸に配列されている。モータ回転軸１
６２はハウジング側部材１５４を貫通して後述するクラ
ッチ１８０のハウジング１８１内に突出した部分１７６
を有している。

クラッチハウジング１８１は、その一端で前記モータハ
ウジング側１１５４に、他端でボールねじ・ナツトのハ
ウジング１８２に固設された円筒状の部材である。モー
タ回転軸１６２のクラッチハウジング内への突出部１７
６には筒状部材１８６が固設されており、その端部には
半径方向に摩擦ディスク１８８が一体に形成されている
。

摩擦ディスク１８８には摩擦ライニング１９０が設けで
ある。

クラッチハウジング１８１のモータ側内周面の一部には
支持リング１９２が固設されており、これに電磁コイル
１９４が配設されている。電磁コイル１９４は制御回路
（第１図）３４に接続されており、これによりオン・オ
フ制御される。

ハウジング１８２には一対の玉軸受２０２を介して筒状
の保持部材２０４が動力伝動部材１７２のまわりに回転
可能に取り付けられており、その内周面には三つのガイ
ドリング２０６が間に二つのばね２０８を介して軸方向
に並置されている。

前記実施例において説明したのと同様に（第３図参照）
、各ガイドリング２０６は内周面にみぞを有し、これと
動力伝達部材１７２の三条の各みぞとの交差する部分に
各々三つのボール２１２が介装されている。

上記保持部材２０４に固設されたフランジ部材２５０は
クラッチハウジング１８０の内部にある。

フランジ部材２５０には半径方向外向きに延びる板ばね
２５４を介して回転被伝達摩擦ディスク２５６が固設さ
れている。この摩擦ディスク２５６は磁性体から成り、
摩擦ディスク１８８の摩擦ライニング部１９０と対向す
る面を存しており、通常板ばね２５４の作用により第５
図中左方位置にあり、摩擦被伝達部材２５６は摩擦ディ
スク１８８と非係合状態にあるが、電磁コイル１９４が
励磁されると、これに吸引されて第５図中右方向に移動
する。その結果、被伝達部材２５６は摩擦ディスク１８
８に摩擦係合して電動機１５０の回転出力を保持部材２
０４に伝達可能となる。なお、第５図中２６０は軸受２
０２に予圧を与えるための蓋部材、２６２は蓋部材２６
０を調整するためのロックナツト、２６４は動力伝達部
材１７２の半径方向の荷重をうけるラックブツシュであ
る。

本発明はこの他にも、その趣旨を損ねない範囲内におい
て適宜変更、修正が可能であることは言うまでもない。

例えば、動力伝動部材に形成する多条ねじのピッチをそ
の両側と中央部とて異ならせて減速比に変化を与えれば
、電動機ユニットを一層小形化することが可能となる。

また、複数のガイドリングを一体的に形成し、周みぞの
ピッチをかえて予圧をかけるようにすれば、予圧用のば
ねは不要となる。

［発明の効果］ 以上述べてきたように、本発明によれば、車両用の電気
式動力舵取装置において、動力伝達部材に形成した多条
ねじのらせんみぞと、そのまわりに配置されたガイドリ
ングの少なくとも二本の周′みぞとの間にボールを介装
して、ガイドリングと動力１云達部材との間でボールを
介して運動方向を変換するようにしたので以下の効果が
得られることとなった。即ち、　　■）減速兼補助力伝
達機構部の構造の簡単化が図れる　２）舵取装置の制作
費、組立費が著しく低減される　３）舵取装置全体の小
形化が図れる（特に動力伝達部材と電動機ユニットとが
同軸の場合）　４）ガイドリングを二つ以上のリング部
材から構成してその間に予圧用のばねを介装した場合で
も、バックラッシュがなくなるので、ガイドリングから
動力伝達部材に補助力の伝達がスムーズに行なわれ、ま
たボールはらせんみぞと周みぞとが交差する部分に保持
さ□れボール同志のスリップが生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の、一実施例を示す全体説明図、第２図
はその要部正面断面図、第３図は第２図の要部拡大図、
第４図は第３図の変形例を示す断面図、第５図は第２図
の変形例を示す正面断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １０・・・・・・・・・ステアリングホイール１２・・
・・・・・・・ステアリングシャフト２６・・・・・・
・・・電動機ユニット１８．４６・・・・・・ラツク・
ピニオン装置２２・・・・・・・・・動力伝達部材 ６０．６２・・・・・・らせんみぞ ７０．７２．７４・・・リングガイド ７１．７３．７５・・・周みぞ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングホイールが固定されたステアリングシ
   ヤフトの回転が、ラツク・ピニオン機構を介して、操向
   車輪を旋回させるための軸部材の軸方向の移動に変換さ
   れるようになつている車両用の舵取装置において、 前記軸部材上の前記ラツク・ピニオン機構から軸方向に
   離れた部分の外周面に形成された多条ねじと；該多条ね
   じの半径方向外側に配設され、その内周面に少なくとも
   二本の周みぞが軸方向に離れて形成されたガイドリング
   と；前記軸部材の多条ねじの各らせんみぞと、前記ガイ
   ドリングの各周みぞとの間に介装された多条ねじの条数
   と等しい個数のボールと；前記ガイドリングを保持する
   ための保持部材と；該保持部材に連結された電動機と；
   を含み、 前記電動機の出力が前記保持部材を介して前記ガイドリ
   ングに伝えられ、該ガイドリングの回転が前記各ボール
   を介して前記軸部材の軸方向の移動に変換され、以つて
   前記ステアリングシヤフトの回転による軸部材の軸方向
   の移動を補助するようにしたことを特徴とする車両用の
   電気式動力舵取装置。 ２、前記軸部材と前記電動機とは同軸的に配置されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の舵取装置。 ３、前記電動機は前記軸部材と平行に配置されている特
   許請求の範囲第１項に記載の舵取装置。 ４、前記ガイドリングは軸方向に並置された複数のガイ
   ドリングから成り、各ガイドリング間には、該ガイドリ
   ング間の間隔が広がるように軸方向に付勢するばね部材
   が介装されている特許請求の範囲第２項又は第３項に記
   載の舵取装置。