JPS62286873A - 車輪操舵装置 - 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〕 本発明は車輪操舵装置に関し、更に詳細にのべると、電
動モータによって車輪をパワーアシストする車輪操舵装
置に関するものである。

従来技術 車輪をノモワーアシストするのに電動モータを使用する
パワーステアリング装置が米国特許第４．４１５，０５
４号に開示されている。この米国特許に開示されたステ
アリング装置はステアリングホイールの回転時に起動さ
れるトルクセンサを有する。

このトルクセンサが起動されると、電気コントローラが
電動モータを付勢する。この電動モータはボールナット
を駆動し、このボールナットはラック・ピニオンステア
リング機構のラックに取付けられたねじと協働する。ボ
ールナットが回転すると、ねじおよびラックが軸方向に
移動して車輪を旋回（操舵）する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる米国特許は開示されたパワーステ
アリング装置ではラックが車輌に対して固定されたハウ
ジングを貫通し且つステアリングリンクを介して車輪に
直接取付けられているために作動が円滑に行われなく又
、組立て作業が煩雑であった。

本発明の目的は上記の如球従来技術の欠点を改善した車
輪操舵装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため本発明に係る車輪操舵装置は
次のような構成を有する。

この装置は手動で回転可能な入力部材と、この入力部材
と同心に配置され車輌のリンクに接続された駆動部材（
出力部材）を駆動するように作動し得る電動モータとを
有する。この電動モータは遊星ギヤトランスミッション
およびボールナット・ねじを介して駆動部材に接続され
ている。遊星トランスミッションから得られる機械的効
果を、ｔｆ−シャフト・ねじから得られる機械的効果を
結合することによってボールナツト・ねじには比較的大
きいピッチを設けることができこれによって車輪に比較
的大きい力を伝達することができ、又、電動モータを必
要以上に大きくする必要がない。

遊星トランスミッションは太陽ギヤと、この太陽ギヤと
リングギヤと噛合う遊星ギヤとを備えている。太陽ギヤ
は電動モータの出力部材によって駆動される。リングギ
ヤは回転しないように固定されている。遊星ギヤキャリ
ヤはトランスミッション出力部材に取付けられ、遊星ギ
ヤはその軸線周υにキャリヤおよびトランスミッション
出力部材に対して回転可能である。電動モータの出力部
材、太陽ギヤ、遊星キャリヤおよびトランスミツシコン
出力部材は同心に配置されている。又、トランスミッシ
ョン出力部材およびねじによって回転されるポーシャフ
トはトランスミッション出力部材と同心である。全ての
部品が同心関係にあるので装置の構造がコンバクである
。

実施例 第１図に示すようＫ、トラック１０は操舵すべき車輪１
４を旋回（操舵）するステアリング装置を有する。第１
図には一つの車輪１４のみが示されているが、一対の車
輪がトラック１０の車軸１６の両端部に回転するように
取付けられていることを理解されたい。これら車輪はド
ラッグ（牽引）リンク路およびタイロッド端部に配置さ
れる周知の適当なコネクタによって車軸に回転可能に接
続されている。車軸１６はトラック１０のフレーム１８
にばねｎ。

２４を介して取付けられている。

ステアリング装置１２（第１図）は公知のステアリング
リンク部を有し、このステアリングリンクは車輪１４に
接続されている。ステアリングホイール（９）を回転す
ると、本発明に係るパワーステアリング装置３２はステ
アリングリンクを起動して車輪１４を旋回させる。パワ
ーステアリング装置３２の蓋端部あは車軸１６とステア
リングコラムあとに接続されている。パワーステアリン
グ装置３２の外端部４０はステアリングリンク部に接続
されている。車輪１４を旋回する場合にはパワーステア
リング装置３２を伸長したり縮小したりしてリンク路を
起動し・これによって車輪の旋回を行う。

車輪１４の旋回を開始するためにステアリングホイール
Ｉが運転者によりて手動で回転される。このホイールＩ
を回転すると、トルクセンサ４４が起動して電気コント
ロールモジュール４６に出力信号を与える。このモジュ
ールからの出カバパワーステアリング装置３２の可逆電
動モータ５０（第２図）を車載バッチＩＪ　−５２（第
１図）からの電流によって付勢する。

電動モータ５０は遊星ギヤトランスミッション５６を駆
動する。この遊星ギヤトランスミッションは管状のトラ
ンスミッション出力部材６２（第２図）を回転してボー
ルナット６４を回転する。次いでこのボールナットは出
力部材６６を軸方向に移動してボール・ソケットジョイ
ント６８をパワーステアリング装置３２の外端部４０の
位置で移動する。このボール・ソケットジョイント絽は
ステアリングリンク部に接続されている。出力部材６６
およびボール・ソケットジョイント錦が移動すると、ス
テアリングリンク昂が移動して車輪１４を旋回させる。

電動モータ関は任意の構成のものを使用できる。例えば
ブラシレス電動モータにすることができる。図示のよう
に、電動モータ■はノミワーステアリング装置３２の主
ハウジング８４に接続されたステータ８２を含んでいる
。略円筒のアマチュア８６がステータ８２によって囲ま
れている。このアマチュアはバッチＩＪ　−５２カラコ
ントロールモジユール４６を通って主ハウジング８４内
に配置されたブラシ８８（第３図）に導かれた電流によ
って付勢される。

管状のモータ出力シャフト９２がアマチュア８６に固定
されてこのアマチュアを電動モータ関およびパワーステ
アリング装置３２の中心軸線９４の回りに回転するよう
に支持する。出力シャフト９２はその左端（第３図で見
て）がベアリング９８によって支持されている。出力シ
ャフトの反対端（第４図）は遊星トランスミッション５
６の中に延びてこのミッションを駆動するようにする。

遊星トランスミッションの中に延びている出力シャフト
９２の端部は遊星トランスミッシ＊７５６Ｃｌ太陽ギヤ
１０２（第４図および第６図）を形成するギヤ歯を有す
る。この太陽ギヤは複数の遊星ギヤ１０４．１０６，１
０８（第６図）と噛合っている。これら遊星ギヤは遊星
キャリヤ１１４上に配置されたシャフト１１０（第４図
および第６図）に回転可能に取付けられている。これら
遊星ギヤ１０４，１０６゜１０８はリングギヤ１１８と
噛合っており、このリングギヤは主ハウジング８４に固
定され従って、その軸線周りに回転することができない
。これら太陽ギヤ１０２、遊星ギヤ１０４，１０６，１
０８およびリングギヤ１１８は遊星ギヤセントを構成す
る。

太陽ギヤ１０２が出力シャフト９２によって回転される
と、遊星ギヤ１０４．　１０６．　１０８がシャフト１
１０の周シで遊星キャリヤ１１４に対して回転する。

静止しているリングギヤ１１８に対して遊星ギヤ１０４
．１０６，１０８が回転すると、これら遊星ギヤは公転
して遊星キャリヤ１１４をパワーステアリング装置３２
の中心軸線９４０周りに回転する。遊星キャリヤ１１４
はトランスミッション出力部材６２の第２図および第４
図で見て左端に配置されている。

遊星トランスミッション郭は好ましくは３：１の駆動比
を有する。従って、出力シャフト９２および太陽ギヤ１
０２を３回転する毎に遊星ギヤ１０４゜１０６．１０８
が公転して遊星キャリヤ１１４が一回転する。このこと
は出力シャフト９２がトランスミツ・ンヨン出力シャフ
ト６２と同じ速さで３回転することになる。勿論、遊星
トランスミッション５６には３：１よりも他のギヤ比を
設定することができる。

ボールナツト６４には遊星トランスミッション５６の遊
星キャリヤ１１４が接続されている。従って、電動モー
タ父によって与えられる出力は遊星トランスミッション
５６およびボールナット６４によって与えられる機械的
効果だけ増大する。これは重いトラックステアリングに
必要な比較的大きいステアリング力を電動モータ関にも
たせることができることになる。

ボールナット６４は外側ノ・ウジング１２４（第５図）
を有し、このハウジングはトランスミッション出力部材
６２と一体に形成されている。外側ハウジング１２４に
は内側ねじ部１２６（第５図）が形成されている。この
内側ねじ部は出力部材６６に設けられた外側ねじ部１３
０を包囲している。複数の球状のボール１３２がこれら
内側および外側ねじ部の間に挿入されている。一対の管
１３４，１３６がボールナツトハウジング１２４の外側
に配置されている。これら管はボールをねじ部に供給し
たり戻したりする機能を果す。又、管１３４，１３６Ｍ
側および外側ねじ部１２６，１３０の軸方向に間隔をあ
けたらせん部間にボール１３２を導く通路を形成してい
る。

ポールナンドハウジング１２４を回転すると、ホール１
３２が出力部材６６を軸方向に移動せしめる。

出力部材６６は、トランスミッション出力部材６２と同
心であってパワーステアリング装置３２の中心軸線９４
０周りで回転しないようにローラアセンズ１Ｊ１４０（
第７図参照）によって保持されている。

このローラアセンブリは、又、出力部材６６の軸方向移
動を案内する。このローラアセンブリ１４０は一対のロ
ーラ１４２，１４４（第５図および第７図）を有し、こ
れらローラは出力部材６６を貫通する支持ビン１４６（
第７図）上に回転可能に取付けられている。これらロー
ラは主ノ）ウジング８４の外端部に形成された複数のト
ラック１５０，１５２，１５４゜１５６（第７図）に係
合する。主ノ・ウジング８４がトラック１５０〜１５６
を形成するように第７図に示されているが、これらトラ
ックをノ・ウジングと別個に形成して・・ウジングの内
側に設けるようにすることもできる。

パワーステアリング装置の作動中、電動モータ父はトラ
ンスミッション出力部材６２をパワーステアリング装置
の中心軸線９４（第２図）の周りに回転する。一対のス
ラストベアリング１６０，１６２（第４図）が遊星キャ
リヤ１１４と協働してトランスミッション出力部材６２
を主ハウジング８４に対して軸方向移動しないように保
持する。出力部材６６がローラ１４２．１４４によって
主ノ・ウジン４４に対して回転しないように保持される
のでトランスミッション出力部材６２を回転すると、こ
の出力部材６６は出力部材６２およびボールナットハウ
ジング１２４からボ−ル１３２を介して出力部材６６に
伝達される駆動力ニヨって主ハウジング８４に対して軸
方向に移動することになる。

電動モータＩを一方向に回転すると、出力部材６６はボ
ールナット６４によって第５図で見て右方向に移動され
る。電動モータを反対方向に回転すると、出力部材６６
は第５図で見て左方向に向って軸方向に移動される。注
目すべきは、出力部材６６が第２図、第４図および第５
図の完全縮小位置で示され、電動モータ５ｏの次の作動
が出力部材６６を第２図、第４図および第５図で見て右
方向に向って伸張させることである。

ボールナツトハウジング１２４および出力部材６６に設
けられた内側および外側ねじ部１２６，１３０は、夫々
、比較的大きなピッチ即ちリードを有する。

これは比較的大きな直径のボール１３２をボールナット
６４に用いることができ且つねじ部１２６，１３０の厚
さを充分に大きくさせることができ従って重いトランク
ステアリングに必要な高い負荷を担持することができる
。本発明の一つの特定の実施例では、ボールナット６４
は１インチ（２，５４ｃ＋＋ｔ）に付き０．６６６巻き
のり−ドを有し、ボール１３２は約０．２８インチ（０
，７ｃ＊）−径を有する。

電動モータ刃が遊星トランスミッション出力部材６２を
回転させ且つ車輪を旋回するため出力部材６６を移動さ
せるように作動すると、シャフト７２が遊星トランスミ
ッション出力部材６２を回転する。

手動で作動される入力部材７２は管状のモータ出力シャ
フトを貫通し且つこのシャフトと同心であってこのシャ
フトに対して回転可能である。シャフト７２は遊星トラ
ンスミッション出力部材６２に駆動接続されて車輌をマ
ニュアルステアリン／させることができる。

７ヤフト７２（第３図および第４図）はヘヘルギャセッ
）　１６６　（第３図）によって駆動され、このセット
ハシャフト７６Ｋｆｆｌ読され、このシャフトはステア
リングホイール（９）に接続されている。このベベルギ
ヤセットはシャフト７２に接続されたベベルギヤ１６８
を含む。ベベルギヤ１７０カベベルギヤ１６８に噛合う
よって配置され且つマニュアルステアリングシャフト７
６に接続されている。ベベルギヤ１６６とは反対のシャ
フト７２の端部は遊星キャリヤ１１４および遊星トラン
スミッション出力部材６２にスプライン７２ａによって
接続されている。

車輪がステアリングホイールＩの回転量に応じである程
度旋回されたときシャフト７２からベベルギヤセット１
６６を通してシャフト７６およびトルクセンサ４４に回
転が伝達されると、トルクセンサがコントロールモジュ
ール４６に零信号を与える。この信号に応じてコントロ
ールモジュール４６が電動モータ５０を止める。

ステアリングホイールが回動され、次いでこの回動が止
められたとき出力部材６６に加えられた負荷力は、出力
部材６６を車輪の直進方向位置に主ハウジング８４に対
して移動させるのに十分である。

この負荷力は出力部材６６をボールナット６４に対して
軸方向に移動させる。この軸方向移動によってボールナ
ットハウジング１２４およびトランスミッション出力部
材６２が回転する。トランスミッション出力部材６２が
回転すると、シャフト７２が回転する。このシャフトの
回転はベベルギヤセット１６６およびシャフト７６（第
３図）を通してステアリングコラムあに伝達される。こ
の回転はステアリングホイールＩを車輪１４の直進位置
に相応する位置に戻すように回転させる。ボールナット
のねじ部１２６．１３０が比較的大きいピッチを有する
ためにパワーステアリング装置３２は直進状態に容易に
戻ることができる。

ステアリングホイールが回動されたときに電動モータ関
がモータ出力シャフト９２および／又は遊星トランスミ
ッション５６を駆動しないというアクシデントがあった
場合、シャフト７２はマニュアル回転力をトランスミノ
・／ヨン出力部材６２に伝達するのに有効に働く。従っ
て、ステアリングホイールＩに加えられたマニュアル回
転力はステアリングコラム３８を介してシャフト７６（
第３図）に伝達される。このシャフト７６はステアリン
グホイールの回転方向に相応する方向に回転する。この
シャフトの回転はベベルギヤセット１６６によってシャ
フト７２に伝えられる。このシャフト７２がトランスミ
ッション出力部材６２に接続されているのでシャフト７
２の回転によってトランスミッション出力部材６２が回
転して出力部材６６を移動するようにボールナツト６４
を回転して車輪１４を操舵せしめる。

パワーステアリング装置３２はボール・ソケットジョイ
ント１７２（第３図および第８図）によって車軸１６１
Ｃ接続されている。このジヨイント１７２バ一対のボル
ト１７４，１７６（第８図）によって主ハウジング８４
に固定されている。このジヨイントはボールスタットゝ
１８０を有し、このボールスタッドはソケットハウジン
グ１８２から突出してその外端部に螺合されたナンド１
８４によって車軸１６に接続されている。

電動モータ５０の回転中、ボール・ソケットジョイント
１７２は車軸１６にモータ反動力を伝達する。

このジヨイント１７２はパワーステアリング装置３２を
ボールスタッ）１８０の中心軸線１８８（第８図）の周
りに回転せしめてステアリングリンク２８の運動に適合
せしめる。ボールスタッド１８０ハ、又、軸線１８８お
よびパワーステアリング装置３２の中心軸線９４によっ
て形成された平面にボールスタッドの中心軸線１８８を
移動するため中心１９２（第８図）の周りに枢動して車
軸１６とステアリングリンク四との間の相対移動に更に
適合せしめる。しかし、ソケットハウジング１８２はボ
ールスタッ）”１８０と協働してボールスタッドがこの
スタッドの中心軸線１８８およびノセワーステアリング
装置３２の中心軸線９４によりて画定された平面に対し
て横切る方向に枢動しないように保持する。

ボールスタッドの中心軸線１８８と軸線９４とによって
画定された平面を横切る方向におけるボールスタッ）−
”１８０の枢動を阻止することによって、ボールスタッ
ドは、電動モータ関によってハウジングに加えられる反
動力の下にハウジング８４を回転しないように保持する
。従って、アマチュア８６をステータ８２に対して回転
するだめの電動モータ５０の加速および減速中、ステー
タはハウジング８４に反動力を加える。これら反動力は
、ハウジング８４をパワーステアリング装置３２の中心
軸線９４の周りで時計方向又は反時計方向（第８図で見
て）に回転する傾向がある。

電動モータ狛によってハウジングに加えられた反動力の
下にハウジング８４の回転を阻止するため、ソケットハ
ウジング１８２にはスロット１９６（第９図）が設けら
れ、このスロットはパワーステアリング装置３２の中心
軸線９４に平行に延びる真直ぐな側面１９８，２００を
有する。このスロット１９６はパワーステアリング装置
の中心軸線９４に平行に延びる中心軸線を有する。この
スロットはボールスタッド１８０を軸線２０４に平行な
方向に枢動せしめる。

しかし、側面１９８，２００は、軸線２０４に対して横
切る方向におけるボールスタッ）’１８０の側方枢動を
阻止する。

電動モータの反動力はハウジング８４に伝達される。こ
れら反動力は次いでソケットハウジング１８２に伝達さ
れる。これら反動力はスロット１９６の中心軸線２０４
およびノ耐ワーステアリング装置３２の中心軸線９４に
対して横切る方向にソケットハウジング１８２をポール
スタット″１８ｏに対して回転する傾向がある。しかし
、これら反動力によるソケットハウジングの回転はスロ
ット１９６の側面１９８゜又は２００とボールスタッド
１８ｏとの係合によって阻止される。

ボール・ソケットジョイント１７２にはスロット１９６
（第９図）が設けられて回転作用力を車軸１６に伝達す
るようにしているが、ノ４ワーステアリング装置３２の
反対側のボール・ソケットジョイント６８（第２図）は
出力部材６６に対して任意の方向に枢動するのが自由で
ある。従って、ボール・ソケットジョイント６８は電動
モータ関の作動中、反動力に抵抗しない。

発明の効果 本発明によれば、上記の如き構成によって車輪の操舵が
円滑に作動でき且つ全体の構造が簡単でコンパクトであ
る車輪操舵装置が提供できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車輪操舵装置の一部斜視図、第２
図はパワーステアリング装置の断面図、第３図は第２図
の装置の一部の拡大断面図、第４図は第２図の装置の他
の部分の拡大断面図、第５図は第２図の装置の更に他の
部分の拡大断面図、第６図は第４図の６−６線一部所面
図、第７図は第５図の７−７線断面図、第８図は第３図
の８−８線立面図、第９図は第８図の一部断面図である
。 １０・・・トラック　　　１２・・・ステアリング装置
１４・・・車輪３２・・・パワーステアリング装置５０
・・・電動モータ ５６・・・遊星ギヤトランスミッション６２・・・トラ
ンスミッション出力部材６４・・・ボールナット６６・
・・出力部材６８・・・ボール・ソケットジョイント９
２・・・出力シャフト （外５名）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングホイールに接続されたステアリング
   シャフトと、該ステアリングシャフトの回転に応じて起
   動可能であり且つ中心軸線と該中心軸線の周りに回転可
   能な出力部材とを有する電動モータと、前記出力部材に
   接続された遊星ギヤセットと、前記中心軸線と同心であ
   り且つ前記遊星ギヤセットに接続されて前記出力部材の
   回転時に前記遊星ギヤセットによつて回転可能なトラン
   スミッション出力部材と前記トランスミッション出力部
   材に接続され且つ前記モータの出力部材の回転時前記中
   心軸線の周りにトランスミッション出力部材と共に回転
   するボールナットと、該ボールナットによって囲まれて
   該ボールナットと係合するように前記中心軸線と同心に
   配置され且つ車輪の旋回のための前記モータ出力部材の
   回転時にボールナットによつて軸方向に移動可能な外周
   にねじを設けた部材と、前記電動モータと遊星ギヤセッ
   トとを通して軸方向に延びる手動の回転可能な駆動シャ
   フトとを備えて成り、該駆動シャフトはステアリングシ
   ャフトに接続された入力端部と前記トランスミッション
   出力部材に接続された出力端部とを有することを特徴と
   する車輪操舵装置。
2. （２）遊星ギヤセットが電動モータと同心関係に配置さ
   れた太陽ギヤと、該太陽ギヤと噛合うように配置された
   複数の遊星ギヤと、該遊星ギヤと噛合うように配置され
   且つ主ハウジングに固定されたリングギヤとを有し、前
   記遊星ギヤは前記トランスミッション出力部材によって
   担持され且つ該トランスミッション出力部材に対して回
   転可能である特許請求の範囲第１項の装置。
3. （３）トランスミッション出力部材が前記遊星ギヤのた
   めの遊星キヤリヤから成り且つ太陽ギヤおよび遊星ギヤ
   の相対回転時リングギヤに対して回転可能である特許請
   求の範囲第２項の装置。
4. （４）外周にねじを設けた部材の軸方向移動を案内し且
   つ該部材をその軸線周りに回転しないように保持する手
   段が設けてある特許請求の範囲第１項の装置。
5. （５）電動モータ、遊星ギヤセットおよびボールナット
   を収容する主ハウジングと、該主ハウジングに接続され
   たボール・ソケットジョイントとを有し、該ボール・ソ
   ケットジョイントは車輌に接続されるようになされたボ
   ールスタッドと該ボールスタッドの一端を収容し且つ主
   ハウジングに接続されたソケットハウジングとを有し、
   該ソケットハウジングは、電動モータから主ハウジング
   に伝達された反動力の下でモータの軸線に対して横切る
   方向における主ハウジングの移動を阻止する面手段を備
   えている特許請求の範囲第１項の装置。
6. （６）ハウジングと、該ハウジング内に取付けられた手
   動で回転可能な入力部材と、該入力部材と同心に配置さ
   れ且つ回転アマチユアを有する電動モータと、前記入力
   部材のトルクを検出し且つ前記電動モータを起動するセ
   ンサと、前記入力部材と同心であり且つ前記アマチユア
   によつて駆動される第一のギヤと、該第一のギヤと噛合
   う少くとも一つの遊星ギヤと、前記入力部材に接続され
   且つ前記遊星ギヤをその軸線周りに回転するように支持
   し且つ前記入力部材の軸線周りに回転可能である遊星キ
   ヤリヤと、前記遊星ギヤと噛合うようにハウジングに固
   定されたリングギヤと、前記入力部材と同心であって前
   記遊星キヤリヤによつて駆動され且つ少くとも一つのボ
   ールを有するねじ部を備えたボールナット手段と、該ボ
   ールナット手段と同心に配置され且つ前記ボールを収容
   するねじの形態の円周凹部を有する直線起動部材とを備
   えて成り、前記ねじは前記ボールナットの回転が前記起
   動部材の軸方向移動を起すようなリード角を有する直線
   起動機構。
7. （７）直線起動部材の軸方向移動を案内し且つ該部材を
   その軸線周りに回転しないように保持する手段を有する
   特許請求の範囲第６項の機構。
8. （８）直線起動機構を起動手段に接続するボール・ソケ
   ットジョイントを含み、該ジョイントは起動手段に接続
   されるようになされたボールスタッドと、該ボールスタ
   ッドの一端を収容してハウジングに接続されたソケット
   ハウジングとを備え、該ソケットハウジングは電動モー
   タからハウジングに伝達された反動力の下でモータ軸線
   を横切る方向におけるハウジングの移動を阻止する面手
   段を有する特許請求の範囲第６項の機構。