JPS6285764A - 電動式パワ−ステアリング装置 - 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、電動式パワーステアリング装置に係り、特
に電磁型倍力装置の減速機構の改良に関する。

（従来の技術） 近年、電磁型倍力装置を自動車のステアリング装置に応
用したものが、電動式パワーステアリング装置として知
られている。この種のパワーステアリング装置は、ステ
アリングホイルからの操舵力に応答して電動機を駆動し
補助トルクを得る。

この補助トルクを発生する電動機の回転トルクは、複数
の歯車の組合わせにより構成した減速機構を介して減速
され、トルクを倍力させて出力軸に伝達される。このよ
うな構成により、ステアリングホイルの操舵力の軽減を
図っている。

この場合、減速機構は、例えば遊星機構を一般には複数
段連結して利用している。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、以−Ｌのような減速機構では、複数段の歯車を
組合わせていることから次のような各種の問題が生じる
。すなわち、（１）歯車の加工誤差やパーツクラッシュ
が段数を重ねるごとに積算され、振動や騒音を増大させ
る結果操舵フィーリ〉・グを阻害していた。また、（２
）バックラッシュ補正のための機構を設けると、構造を
複雑にし大型となるため望ましくなかった。更に、（３
）複数段の歯車を使用するため、伝達効率が大幅に低下
し、電動機の消費電力を不必要番で大きなものとしてい
た。

従って、この発明は、バラフン−２シユや加工誤差の積
算を簡単な構成で回避し、小型で伝達効率の良好な′７
ｒｔ、動式パワーステアリング装置を提供することを目
的とする。

（問題点のを解決手段並およびその作用）第１発明に係
る電動式パワーステアリング装置によれば、人力軸の操
作力に応答して補助トルクを発生する電動機と、この電
動機の回転速度を減少させて前記補助トルクを出力軸に
伝達する減速機構とを備えた電磁型倍力装置において、
前記減速機構が、前記電動機の回転に伴って回転するキ
ャリアと、このキャリアによって回転駆動される遊星歯
車と、この遊星歯車の運動範囲を画定すへくこの遊星歯
車と噛合する内歯車と、前記遊星歯車に連結され前記遊
星歯車の偏心回転運動を一軸回転運動に変換し前記出力
軸へこの回転運動を伝達するためのオルダム軸継手とに
より構成されている。

また、第２発明に係る電動式パワーステアリング装置に
よれば、入力軸の操作力に応答して補助トルクを発生す
る電動機と、この電動機の回転速度を減少させて前記補
助トルクを出力軸に伝達する減速装置とを備えたＴｌｉ
磁型倍型倍力装置いて、前記減速機構は、前記電動機の
回転に伴って回転するキャリアと、このキャリアによっ
て回転駆動される遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在
に支承するオルタム軸継手と、前記遊星歯車で回転駆動
され前記出力軸に伝達するための回転運動を形成する内
歯車とにより構成されている。

したがって、減速機構が、内歯車に対して偏心した遊星
歯車を一組設けて構枯：され、この遊星歯車の偏心回転
運動がオルダム軸継手によって通常の一軸回転運動に変
換されて、遊星歯車又は内歯車から回転出力が取出され
るので従来の減速機構が遊星歯車の公転を出力として利
用１７ていたのに対して、遊星歯車の自転を利用するこ
とができ、一段の簡単な構成で必要充分な減速が可能と
なり、パックランシ１．などの積算を回避し、伝達効率
を良好なものとでき、操舵フィーリングが向ヒする。

（発明の実施例） 以下、添伺図面に従ってＪ、の発明の詳細な説明する。

なお、谷間において回−の符号は同様の構成対象を示す
ものとする。

第１図はこの発明の実施例に係る電磁型倍力装だ（１）
を９０°折曲さセて示す縦断面図である。

図において、（２）はステアリングココラム、（３）は
補助トルクを発生する電動機のステータ、（８）は減速
機構のケーシング、（４）はステアリング（図示せず）
の操作で作動する入力軸、（５）は入力軸（４）と同軸
に配設しまた出力軸である。入力軸（４）の内端部は出
力軸（５）の内端部に遊嵌し、これらの端部は相互にト
ーションバー（８）で連結する。また、入力軸（４）は
軸受（９）、（ｔｏ）で回動自在に支承し、出力軸（５
）は軸受（１１）　、（＋３）で回動自在に支承する。

入力軸（４）の周囲には操舵速度検出用の操舵回転セン
サ（２０）を配備するゆ入力軸（４）と出力軸（５）と
の嵌合部分の周囲には、操舵トルク検出用の操舵トルク
センサ（２４）を配備する。この入力軸（４）と出力軸
（５）との嵌合部分から出力軸（５）の自由端（図面左
側）に向けて電動機（３３）及び減速機構（６０）を配
備し、操舵回転センサ（２０）及び操舵トルクセンサ（
２４）からの検出信号に基づいて電動機（３３）を駆動
制御する制御装置（７０）とを備えている。

以上の各構成要素は更に複数の構成要素を含んでおり、
以下これらを更に詳述する。

操舵回転センサ（２０）は、コラム（２）外周に固着さ
れた直流発電機（２１）により構成し、この発電機（２
１）はその回転軸が入力軸（４）の軸心に直交して配置
７σされ、その軸端に取付けられた傘歯車（２２）とこ
れに対応して入力軸（４）の外周に固着された傘歯車（
２３）とが噛合している。そして、入力Ｍ　（４）の回
転に伴なって発電Ｉｔ（２１）が回転し、入力軸（４）
の回転方向と回転数に応じた検出信号が得られる。

操舵トルクセンサ（２４）は、入力軸（４）と出力軸（
５）との嵌合部分の外周に、軸方向に変位可能に設けた
筒状の可動鉄心（２５）と、ステアリングコラム（２）
の内周に固着したコイル部（２６）とを備えて成り、こ
れら可動鉄心（２５）とコイル部（２８）とが差動変圧
器を構成するようにしている。可動鉄心（２５）は、出
力軸（５）の各突片に突設された２本のビン（２７Ａ）
　と、これらのビン（２７Ａ）に対し９Ｑ”ずらして入
力軸（４）に突設されたビン（２７Ｂ）に夫／／係合す
る長孔（２８Ａ）と（２８Ｒ）を備えている。長孔（２
８Ｂ）は軸心方向に対して所要の角度傾斜、長孔（２８
Ａ）は軸心方向に沿い形成されている。従つて、入力軸
（４）と出力軸（５）との間に角度差が生ずると、可動
鉄心（２５）が軸方向に移動することになり、入力軸（
４）に与えられる操舵トルクに対応１、て可動鉄心（２
５）が変位する。可動鉄心（２５）の周囲に配設されて
いるコイル部（２Ｂ）は、パルス等の交流信号が入力さ
れる一部コイルと、可動鉄心（２５）の変位に対応した
出力信号を出力する二次コイルとから成る。従って、ト
ーションバー（８）ノ捩れに伴って入力軸（４）と出力
軸（５）の角度差は、可動鉄心（２５）の軸方向変位と
なり、二次コイルにより電気信号に変換されて出力され
る。

電動機（３３）はステータ（３）及びロータ（３４）か
ら成り、例えば直流電動機である。ステータ（３）は、
ボルト（３５）によりステアリングコラム（２）及びケ
ーシング（６）に一体重に固着した筒状フレームを有し
、このフレームの内面に界磁極を成す少なくとも一対の
永久磁石（３８）を備えている。ロータ（３４）は、２
つの軸受（１２）、（３？）を介して出力軸（５）に回
転可能に環装した筒袖（３８）を有し、この竹＄４／Ｑ
ｉ爪が　田１１　　フ　七　−−４店九もナス桃、−ゝ
、　Ｃ１）藷び多重巻線（４１）を順次一体重に環装す
る。ステータ（３）とロータ（３４）との間、更に詳し
くは磁石（３６）と鉄心（３９）との間には、もちろん
微小なエアギャップが形成されることとなる。また、筒
袖（３８）の表面には多重！１線（４１）に接続した整
流子（４３）を配備しである。この整流子（４３）には
、ステータフレームに固定したブラシホルダ（４５）に
収納したブラシ（４４）を圧接して、電気的接続を達成
する。そして、ブラシ（４４）に直流電圧を供給してロ
ータ（３４）を回転させ、補助トルクを発生させる。

減速機構（６０）は、基本的には、一段の遊星歯車機構
とオルダム軸継手とから成り、第２図及び第３図を併せ
て参照することにより、これらの構成をよりよく理解す
ることができるであろう。

各図において、（３日）は出力＋Ｉ＋（５）に回転可能
に環装し電動機ロータの一部を成す筒袖、（４７）は他
の内歯車（５１）と共に一対に分割１７た内歯車、（４
８）はオルダム軸継手（５０）の一部を成す遊星歯車、
（４８）はこの遊星歯車（４８）を回転駆動させるだめ
のキャリア、（５０）はオルダム＠継手、（５２）は分
割した２つの内歯車（４７）、（５１）を相互に接線方
向に付勢するため板ハネなどを折曲して形成した弾性部
材、（５３）は軸受、（５７）は筒袖（３日）を支持す
る軸受（１２）と減速機構（６０）との間に一定の間隔
を保持するため筒袖（３日）に環装したスペーサ、（５
８）はキャリア（４９）とオルダム軸継手（５０）との
間の空隙を除去するためのキャリア（４９）を軸方向に
付勢する皿バネである。

内歯車（４７）は、偏平な筒状部材であり、ボルト（６
ａ）によってケーシング（６）に固定しである。この内
歯車（４７）の出力端側には、その端部から一定幅で、
歯を切っていない部分（４７ｃ）がある、この歯の無い
部分（４７ｃ）に連なって内歯を一定幅で形成してあり
、更にこの内歯部分の周面に沿って所定間隔で複数の突
起（４７ａ）を軸方向に伸長形成している。各突起（４
７ａ）−（４７ａ）の間は四部（４７ｂ）−（４７ｂ）
である。このような内歯車（４７）の突起（４７ａ）及
び凹部（４７ｂ）は、もう１つのリング状の内歯車（５
１）の外周面全体にわたって形成した突起（５１ａ）及
び四部（５１ｂ）とほぼ相補的な形状であり、これをも
って２つの内歯車（４７）、（５１）を係合させ一連に
組合わせることができる。こうして組合わせた内歯車（
４７）、（５１）の各突起（４７ａ）　、（５１ａ）の
間には弾性部材（５２）を挿入介在させて、各内歯車を
成す円周の接線方向に沿って歯車（４７）、（５１）相
互を付勢し、遊星歯車（４７）とのバックラッシュを除
去する。

遊星歯車（４８）は、キャリア（４９）に軸受（５３）
を介して回転自在に支承する。この遊星歯車（４日）の
出力端側の一面（４８ｂ）には、直径方向に沿ってカム
（４８ａ）を形成する。このカム（４８ａ）は軸線方向
に向かって所定のテーパ角を有する形状となる。

キャリア（４９）は、前述の電動機（３３）の筒袖（３
８）の回転中心と距＃ｅだけ偏心させて回転中心を設定
する（第２図）。このような設定をするため、キャリア
（４９）にバランスウェイト（３８ａ）を一体重に設け
る。筒袖（３８）の外周と軸受（１２）の内周とは、微
小の間隙を保って嵌合する。

オルダム軸継手（５０）は、遊星歯車（４日）に形成し
たカム（４８ａ）と共に、中間リング頁５４）、筒体（
５５）、出力周円！　（５Ｂ）を備えている。中間リン
グ（５４）の−面には、遊星歯車（４８）のカム（４８
ａ）を嵌合させるための第１のカム溝（５４ａ）を穿設
する。

カム（４８ａ）は、４枚のニードル（５９Ａ）−（５９
Ａ）を介して第１のカム溝（５４ａ）に嵌合する。また
、中間リング（５４）のこのカム溝（５４ａ）を形成し
たとは反対の面には、第１のカム溝（Ｓａａ）と９０度
異なる方向に伸長する第２のカム溝（５４ｂ）を穿設す
る。

この中間リング（５４）の中心の貫通孔（５４ｃ）には
、ニードル（５９Ａ）が出力軸（５）方向に脱落するの
を防止するため、筒体（５５）を圧入固定する。中間リ
ング（５４）の第２のカム溝（５４ｂ）には、４枚のニ
ードル（５９Ｂ）−（５９Ｂ）を介して、出力用円盤（
５６）の−面に形成したカム（５ｅａ）を嵌合させる。

円盤（５６）の他面には筒部を一体的に形成し、軸受（
１３）を介してこの筒部をケーシング（６）に回転自在
に支承する。

以上のような構成によれば、入力軸（４）に操舵トルク
が加わり、トーションバー（８）を介して出力軸（５）
にトルクが伝達される。この際、操舵トルクセンサ（２
４）によって、操舵トルクの方向とトルクの大きさとを
検出するとともに、操舵回転センサー（２０）によって
操舵回転方向と回転数を検出し、これらの検出データを
制御回路（７０）で処理することにより、電動機（３３
）に所定の電力を供給する。この電力の供給によって、
電動機（３３）は操舵トルクに見合った補助トルクと操
舵回転に見合った回転を発生する。電動！！１（３３）
により発生された補助トルクは、減速機構（６０）の遊
星歯車（４８）の自転をオルダム軸継手（５０）によっ
て出力軸（５）に伝達される。このように、この実施例
の電動式パワーステアリング装置によれば、減速機構（
６０）の偏心回転する遊星歯車の自転運動を、オルダム
軸継手により一輛回転に変換して出力軸（５）を駆動す
る。

第４図は、この発明の他の実施例に係る電動式パワース
テアリング装置の減速機構を示すものである。

この実施例によれば、前述の実施例とは遊星歯車機構と
オルダム軸継手（５０）の配列順序を逆にしている。ま
た、オルダム軸継手（５０）はケーシング（６）側に固
定されており、内歯車（４７）　、（５１）のユニット
が回転して出力軸（５）を駆動するようにしている。す
なわち、遊星歯車（４８）と内歯車（４７）　。

（５１）との相対運動のいずれから出力を取出しても同
じであり、前の実施例は前者から、この実施例は後者か
ら出力を取出したものであり、前者は筒袖（３８）の回
転と出力軸（５）の回転とが逆であり、後者は同方向で
あり、同様の効果が得られる。

（発明の効果） この発明によれば１以上のように遊星歯車機構とオルダ
ム軸継手とを組合わせて減速機構を構成することにより
、一段の遊星歯車による簡単な構成で必要充分な減速を
達成でき、バックラッシュなどの積算を回避し、伝達効
率の良好な電磁型倍力装置を得ることができる。また、
バックラッシュの補正機構も簡単なものとなる。更に、
減速機構は内歯と外歯との組合わせであるため、噛合い
率が高く、そのため噛合いが滑らかで騒音が低く、操舵
フィーリングも良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る電磁型倍力装置を９０
″切断面で折曲させて示すトルクセンサを説明するため
の横断面図（ａ）、平面図（ｂ）、並びに側面図（Ｃ）
、第２図は減速機構を示す第１中の図のＩＩ　−ＩＩ矢
視断面図、第３図は減速機構の分解説明図、第４図はこ
の発明の他の実施例に係る電磁型倍力装置の減速機構を
示す縦断面図である。 図面中（４）は入力軸、（５）は出力軸、（３３）は電
動機、（４７）、（５１）は内歯車、（４８）は遊星歯
車、（４８）はキャリア、（５０）はオルダム軸継手で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸の操作力に応答して補助トルクを発生する
   電動機と、この電動機の回転速度を減少させて前記補助
   トルクを出力軸に伝達する減速機構とを備えた電動式パ
   ワーステアリング装置において、 前記減速機構を、前記電動機の回転に伴って回転するキ
   ャリアと、このキャリアによつて回転駆動される遊星歯
   車と、この遊星歯車の運動範囲を画定すべくこの遊星歯
   車と噛合する内歯車と、前記遊星歯車に連結され前記遊
   星歯車の偏心回転運動を一軸回転運動に変換し前記出力
   軸へこの回転運動を伝達するオルダム軸継手とにより構
   成したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   内歯車が、軸線方向に沿って２つに分割され、且つ歯車
   の成す円周の接線方向にバックラッシュ補正用の弾性部
   材で相互に付勢されていることを特徴とする電動式パワ
   ーステアリング装置。
3. （３）入力軸の操作力に応答して補助トルクを発生する
   電動機と、この電動機の回転速度を減少させて前記補助
   トルクを出力軸に伝達する減速機構とを備えた電動式パ
   ワーステアリング装置において、 前記減速機構を、前記電動機の回転に伴って回転するキ
   ャリアと、このキャリアによって偏心駆動される遊星歯
   車と、この遊星歯車を偏心自在に支承するオルダム軸継
   手と、前記遊星歯車で回転駆動され前記出力軸に伝達す
   るための回転運動を形成する内歯車とにより構成したこ
   とを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記
   内歯車が、軸線方向に沿って２つに分割され、且つ歯車
   の成す円周の接線方向にバックラッシュ補正用の弾性部
   材で相互に付勢されていることを特徴とする電動式パワ
   ーステアリング装置。