JPS63112270A - 電動式動力操舵装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の車両のパワーアシストを行う電動
式の動力操舵装置に関する。

（従来の技術） 近時、操縦性、走行安定性の面からいわゆるパワーステ
アリング装置が車両に装着され、その普及も著しいもの
がある。パワーステアリングの目的は操舵に対する運転
者の負担軽減にあり、要求される諸機能としては、操舵
力の軽減、操舵に応じる適切な反力のフィードバック、
操舵のなめらかさ等がある。また、これらの諸機能を実
現する装置についての所要動力が少ないことも要求され
る。このようなパワーステアリング装置には油圧式、電
動式等のタイプがあるが、系統のシンプルな点から電動
式が着目されている。

従来のこの種の電動式動力操舵装置としては、例えば、
オートモービル　リビルダ−（ＡｕｔｏｍｏｂｔｌｅＲ
ｅｂｕｉｌｄｅｒ　１９８６年６月発行）に記載のもの
がある。この装置では、手動による操舵力はピニオンシ
ャフトを介してラッシャフトに伝達され、電動機による
補助動力は電動機から１組の歯車を介してピニオンシャ
フトに伝達される。これらの歯車は電動機のシャフトお
よびピニオンシャフトの先端部にそれぞれ設けられ、前
記補助動力を伝達する。

（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操舵装置に
あっては、ピニオンシャフトには電動機が１組の歯車を
介して常時連結されていたため、たとえば動力補助を必
要としない高速走行時等に電動機を停止すると歯車およ
び電動機が操舵の際に操舵負荷となる。したがって、運
転者に大きな操舵負荷を与えていたという問題点があっ
た。

すなわち、通常のマニュアルのステアリング装置におい
て、低中速走行時には大きな操舵力を必要とするが高速
走行時にはそれほど大きな操舵力を必要としない。この
ため、電動式動力操舵装置においては、低中速走行時に
のみ電動機などによる動力の補助を行い、高速走行時に
は電動機などを停止してその動力をカットしている。従
来のものにあってはとニオンシャフトが１組の歯車を介
して電動機に常時連結されているため、低中速走行時に
は動力が補助された操舵力で操舵されているが、高速走
行時には電動機などを停止しても運転者がマニュアル操
作によりピニオンシャフトを介して１組の歯車および電
動機を回転させている。

このため、これらの歯車および電動機が操舵負荷となり
操舵の際に無駄な労力を必要としていた。

（発明の目的） そこで本発明はピニオンシャフトと補助動力伝達部材（
歯車）の間にクラッチを設け、このクラッチにより動力
の補助が必要な低中速走行時にピニオンシャフトと動力
伝達部材を接続し、動力の補助が不必要な高速走行時に
ピニオンシャフトと動力伝達部材をしゃ断することによ
り、低中速走行時に操舵力を軽減し、高速走行時に所要
動力の低減を図ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による電動式動力操舵装置は上記目的達成のため
、ラックシャフトに噛み合うピニオンシャフトに電動機
の動力を動力伝達部材を介して伝達する電動式動力操舵
装置において、前記ピニオンシャフトと前記動力伝達部
材の間にクラッチを備えている。

（作用） 本発明では、動力の補助が必要な低中速走行時にピニオ
ンシャフトと動力伝達部材が接続され、電動機の動力が
マニュアルの操舵力に補助される。

一方、動力の補助が不必要な高速走行時にピニオンシャ
フトと動力伝達部材がしゃ断され、電動機を回転させる
ことなく通常のマニュアル操作時の操舵力で操舵される
。したがって、高速走行時にマニュアル操作による操舵
力が軽減される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明の第１実施例を示す図であり、本発
明を自動車等車両のパワーステアリング装置に適用した
例である。

まず、構成を説明する。第１〜５図において、１はステ
アリングホイールであり、ステアリングホイール１の操
舵力はステアリングシャフト２を介してピニオンシャフ
ト３に伝達される。ピニオンシャフト３はギヤハウジン
グ４にベアリング５．６を介して回動自在に支持されて
おり、その中央部にラックシャフト７に形成されたラッ
ク７ａと噛合するピニオン３ａを有している。ベアリン
グ５はベアリングリテーナ８によって保持されており、
ベアリングリテーナ８はロックナツト９によりギヤハウ
ジング４にロックされて固定されている。ベアリングリ
テーナ８とピニオンシャフト３の間にはシール１０が介
装されており、シール１０はベアリング５をゴミ等から
保護するとともにギヤハウジング４内にグリース等を封
止する。

また、ピニオンシャフト３の上部にはベアリングリテー
ナ８、ロックナツト９およびシール１０を覆うようにダ
ストカバー１１が固定されており、ギヤハウジング４と
ラックシャフト７の第１図中右側にはブツシュ１２が設
けられる。ラックシャフト７はギヤハウジング４内に軸
方向に摺動自在に設けられており、第２図に示すように
ラック７ａはビニオン３ａ側にリテーナ１３を介してス
プリング１４によって付勢されている。スプリング１４
はリテーナ１３およびアジャストスクリュー１５に形成
された凹部内に設けられており、アジャストスクリュー
１５はギヤハウジング４に螺合しロックナツト１６によ
ってギヤハウジング４にロックされて固定される。また
、第１図に示されたラックシャフト７の端部に形成され
たネジ孔７ｂには第４図に示すタイロッド１７が螺着し
ており、タイロッド１７にはナックルアームエ８を介し
て操向輪１９が取り付けられる。ラックシャフト７とタ
イロッド１７の連結部周辺にはブーツ２０．２１が配設
されており、ブーツ２０．２１はこれらの連結部周辺に
ゴミ等が侵入するのを防止している。ステアリングホイ
ール１を操舵すると、ステアリングシャフト２およびピ
ニオンシャフト３が回転しランクシャフト７が第１図中
左右に動き、タイロフト１７、ナックルアーム１８を介
して操向輪１９を作動する。すなわち、ステアリングホ
イール１の回転変位がランクシャフト７の直線変位に変
換される。

第２図において、ピニオンシャフト３の下部にはクラッ
チ２４の一部を構成する駆動プレート２５が嵌合してお
り、駆動プレート２５の軸方向の移動はストップリング
２６により規制され、駆動プレート２５の回転はキー２
７によって規制されている。なお、キー２７は駆動プレ
ート２５とピニオンシャフト３の相対回転を規制するも
のであればよく、スプライン等を用いてもよい。駆動プ
レート２５の上方のギヤハウジング４には所定の間隔を
もって駆動プレート２５と対向してコイル保持部材２８
がボルト２９により固定される。コイル保持部材２８は
コイル２８ａを保持しており、駆動プレート２５とコイ
ル保持部材２８の間にはシール３０．３１が介装される
。一方、駆動プレート２５の下方には従動プレート３２
が微少の間隙をもって駆動プレート２５と対向して配設
されており、従動プレート３２はボルト３３により板バ
ネ３４に固定され、仮バネ３４はボルト３５によりカサ
歯車３６に固定される。カサ歯車３６はベアリング３７
を介してピニオンシャフト３に回動自在に支持されてお
り、ベアリング３７はナツト３８によりピニオンシャフ
ト３に固定される。なお、ベアリング３７はシール付の
ものが用いられる。ベアリング３７と駆動プレート２５
の間にはカラ３９が介装されており、カラ３９は上述し
た駆動プレート２５と従動プレート３２の微少の間隙を
調節する。したがって、コイル２８が磁力を発生すると
、従動プレート３２は板バネ３４０弾性変形により駆動
プレート２５に当接し駆動プレート３２と一体的に回転
する。さらに駆動プレート２５とカサ歯車３６の間には
シール４０が介装されており、シール４０は上述したシ
ール３０．３１とともに駆動プレート２５と従動プレー
ト３２０当接面にゴミ、油等が侵入するのを阻止する。

なお、上述の駆動プレート２５、コイル保持部材２８、
コイル２８ａ、従動プレート３２、および板バネ３４は
全体としてクラッチ２４を構成する。カサ歯車３６には
カサ歯車４１が噛合しており、カサ歯車３６、カサ歯車
４１は所定のギヤ比をもて形成される。カサ歯車４１は
電動機４２のシャフト４２ａにスプライン４１ａ、４２
ｂによって結合されており、カサ歯車４１はシャフト４
２ａにナツト４３により固定される。電動機４２はギヤ
ハウジング４にボルト４４により固定されており、シャ
フト４２ａはギヤハウジング４にベアリング４５を介し
て回動自在に支持される。カサ歯車３６．４１を収納す
るよう形成されたハウジング４の収納部にはカバー４６
が固定され、カバー４６はカサ歯車３６．４１を保護す
るとともにカサ歯車３６．４１に塗布されたグリース等
の洩れを封止し、又ゴミ等の侵入も防止する。なお、ギ
ヤハウジング４は第４図に詳示するように取付金具４７
およびボルト４８によって車体４９に装着される。

クラッチ２４および電動機４２は制御回路５１の駆動信
号によって駆動され、クラッチ２４は電動機４２の補助
力を断続する。制御回路５１は例えばマイクロコンピュ
ータによって構成され、制御回路５１にはトルクセンサ
５２および車速センサ５３からの信号が入力される。ト
ルクセンサ５２はステアリングシャフト２に装着され、
ステアリングホイール１の操舵力の方向および大きさを
検出するものである。

このような操舵力を検出するものとしては、例えばトル
クにより生じる歪量を電気量に検出する歪ゲージ式のも
の、トルクによる捩れを変位量として電気的に検出する
ポテンショ弐のもの、あるいは捩れ変位を磁界の変化量
として検出するホール素子を利用するもの等を用いるこ
とができる。また、操舵角を検出するものとしては、例
えば回転板のスリットを通過する光をパルス信号として
検出する方式のもの等を用いることができる。車速セン
サ５３は車速を検出するもので、例えば、スピードメー
タの信号等が利用できる。

制御回路５１は各センサ５２．５３からの検出情報に基
づき内部に格納されているプログラムに従って車両の操
舵補助に必要な処理値を演算し、必要に応じて駆動信号
をクラッチ２４および電動機４２に出力する。電動機４
２は駆動信号に応じた回転力を発生し、この回転力はカ
サ歯車４１．３６を介してクラッチ２４に伝達される。

クラッチ２４は駆動信号に応じて電動機４２の回転力を
ピニオンシャフト３に伝達する。

次に、作用を説明する。

ステアリングホイール１が操舵されると、その操舵力は
ステアリングシャフト２、ピニオンシャフト３を介して
ランクシャフト７に伝達され、ラックシャフト７がギヤ
ハウジング４内で操舵力に応じて第１図中左右に移動す
る。また、ステアリングホイール１の操舵力および操舵
方向はトルクセンサ５２により検出され、車速は車速セ
ンサ５３により検出される。これらの各センサ５２．５
３の検出結果から操舵補助力に必要な処理値が制御回路
５１で演算され、駆動信号がクラッチ２４および電動機
４２に出力される。これにより、電動機４２は真に操舵
力の補助を必要とするとき（例えば、低中速走行時）の
み正転あるいは逆転して操舵力、操舵方向および車速に
応じた補助動力を発生させる。この補助動力はカサ歯車
４１．３６を介してクラッチ２４の従動プレート３２に
伝達される。コイル２８ａに駆動信号が入力されると、
コイル２８ａの発生する磁力により従動プレート３２が
駆動プレート２５に吸着され、補助動力はカサ歯車３６
より板バネ３４、従動プレート３２および駆動プレート
２５を介してピニオンシャフト３に伝達される。すなわ
ち、ステアリングホイール１の操舵力に電動機４２の補
助動力が加わり、これら２つの力がピニオンシャフト３
、ラックシャフト７、タイロッド１７およびナックルア
ーム１日を介して操向輪１９に作用する。このため、操
舵に際して適切なパワーアシストがなされる。

また、動力補助の不用な高速走行時においては、車速セ
ンサ５３の検出結果から制Ｊ１１１回路５１では高速走
行時であるから補助動力が不用であると判断され、クラ
ッチ２４および電動８４２に動作不用の駆動信号が出力
される。これにより、電動機４２は停止し、クラッチ２
４では駆動プレート２５と従動プレート３２が板バネ３
４の反力により離反する。すなわち、ステアリングホイ
ール１が操舵されると、ステアリングシャフト２を介し
てピニオンシャフト３が回転するだけなのでマニュアル
の操舵装置と同様の操舵力で操舵される。

したがって、ステアリング操作が重く動力の補助を必要
とする低中速走行時にはとニオンシャフト３とカサ歯車
３６が接続されて電動機４２の動力が補助され、適度な
操舵力で操舵される。一方、ステアリング操作が軽く動
力の補助を必要としない高速走行時にはピニオンシャフ
ト３とカサ歯車３６がしゃ断されて電動機４２、カサ歯
車３６．４１が操舵負荷として作用することなくマニュ
アル操作による適度な操舵状態が維持される。その結果
、マニュアル操作時の操舵力が軽減され、全速度域にわ
たって適度な操舵力で操舵できる。また、動力の補助が
真に必要とするときのみ電動機が駆動されるため大幅に
所要動力が低減できる。

さらに、カサ歯車３６．４１および電動機４２が故障し
た場合においてもクラッチ２４によりピニオンシャフト
３とカサ歯車３６．４１および電動機４２がしゃ断され
るため、マニュアルの操舵装置として作用でき安全に操
舵できる。

次に、クラッチについて他の好ましい態様を以下に示す
。

第６図は本考案の第２実施例を示す図である。

同図において、駆動プレート６２とコイル保持部材２８
の間にシール３０を介挿しカサ歯車３６にリテーナ６３
を圧入等で固定し、コイル保持部材２８とリテーナ６３
の間にシール３１を介挿している。したがって、少ない
シール箇所でゴミ、油等がクラッチ６１内に侵入するの
が阻止される。その結果、シールの信頼性を向上させる
ことができる。その他の構成および作用は前述した第１
実施例と同様である。

（効果） 本発明によれば、ピニオンシャフトと動力伝達部材の間
にクラッチを設けているので、動力の補助が必要な低中
速走行時にはピニオンシャフトと動力伝達部材を接続し
て電動機の動力を補助でき、動力補助が不必要な高速走
行時にはピニオンシャフトと動力伝達部材をしゃ断して
電動機による操舵負荷をなくすことができ、マニ、ユア
ル操作時の操舵力を軽減することができるとともに所要
動力の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る電動式動力操舵装置の第１実
施例を示す図であり、第１図はその要部断面図、第２図
は第１図のｎ−ｎ　’矢視拡大断面図、第３図は第２図
のｍ−ｍ　’矢視平面図、第４図はその実装概略平面図
、第５図は第４図のＶ−Ｖ′矢視側面図であり、第６図
は本発明に係る電動式動力操舵装置の第２実施例の要部
断面図である。 ３・・・・・・ピニオンシャフト、 ７・・・・・・ラックシャフト、 ２４・・・・・・クラッチ、 ４２・・・・・・電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ラックシャフトに噛み合うピニオンシャフトに電動機の
   動力を動力伝達部材を介して伝達する電動式動力操舵装
   置において、前記ピニオンシャフトと前記動力伝達部材
   の間にクラッチを設けたことを特徴とする電動式動力操
   舵装置。