JP3021141B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車輌の操舵機構に適用さ
れる電動式パワーステアリング装置に関し、詳しくは、
モータによって発生するトルクを操舵機構に伝達し、運
転者の操舵力を軽減させるための電動式パワーステアリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、運転者の操舵力を軽減するための
パワーステアリング装置にあっては、電気モータを利用
して所要の操舵力をステアリングシャフトに伝達するよ
うにしたものが主流となりつつあり、その中でも車両の
レイアウト上のスペースを有効利用するために電気モー
タをピニオンシャフトと同軸状に設けるようにしたもの
がある。この種の電動式パワーステアリング装置とし
て、例えば、特開昭５８−１４１９６３号公報に記載さ
れたようなものがある。

【０００３】このものは、ステアリングホイールを介し
て回転力が付与されるステアリングシャフトと、ステア
リングシャフトの周囲に該ステアリングシャフトに同軸
的に配設されて回転する中空状の電気モータと、該モー
タの回転力を前記ステアリングシャフトに伝達する遊星
歯車機構と、該ステアリングシャフトの回転運動を直線
運動に換えてタイロッドに伝達する歯車機構と、から構
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、
電気モータが中空状になっていたため、モータが特殊な
構造になってしまい、そのコストが増大してしまうとい
う問題があった。そこで本発明は、一般的なモータを用
いて操舵力を軽減するようにして低コストな電動式パワ
ーステアリング装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、ステアリングホイールを介し
て回転力が伝達されるステアリングシャフトと、ギヤケ
ースに収納されるとともに該ステアリングシャフトの端
部に取付けられたモータケースと、モータケース内にス
テアリングシャフトと同一軸芯上になるように収納され
た電気モータ回転子と、モータケースにステアリングシ
ャフトと同一軸芯上になるように取付けられ、先端部に
ラックと噛合するピニオンが形成されたピニオンシャフ
トと、該ピニオンシャフトおよびモータケースの連結部
に設けられた２組の遊星歯車機構を備え、１組目の遊星
歯車機構は、モータの出力軸に連結された第１サンギヤ
と、該第１サンギヤに噛合するとともに第１プラネット
キャリヤとして構成されたピニオンシャフトに回転自在
に保持され、第１サンギヤの周囲を回転可能な第１ピニ
オンと、該第１ピニオンの外側で該第１ピニオンに噛合
する第１リングギヤと、から構成され、２組目の遊星歯
車機構は、第１リングギヤに連結されるとともに、ピニ
オンシャフトの外周部に位置する第２サンギヤと、ギヤ
ケースに取付けられた第２プラネットキャリヤと、該第
２プラネットキャリヤに回転自在に保持されるととも
に、第２サンギヤに噛合する第２ピニオンと、第２ピニ
オンの外側で該第２ピニオンに噛合するとともに、ピニ
オンシャフトと一体的に回転する第２リングギヤと、か
ら構成され、電気モータの回転力を２組の遊星歯車機構
を介してピニオンシャフトに伝達するようにしたことを
特徴としている。

【０００６】

【０００７】

【作用】本発明では、電気モータがステアリングシャフ
トと同一軸芯上に配設されるとともに、ピニオンシャフ
トがステアリングシャフトと同一軸芯上になるようにモ
ータケースに取付けられ、さらに、ピニオンシャフトお
よびモータケースの連結部に遊星歯車機構が設けられ
る。そして、電気モータの回転力が遊星歯車機構によっ
て減速されてピニオンシャフトに伝達され、運転者の操
舵力が倍力される。

【０００８】したがって、一般的な中実軸の電気モータ
を用いて簡単に操舵力の倍力が行われ、電気モータのコ
ストが増大することがなく、結果的に低コストな電動式
パワーステアリング装置が得られる。また、電気モータ
の出力が遊星歯車機構によって減速されてピニオンシャ
フトに伝達されるので、電気モータの出力容量が少なく
なり、電気モータが小型になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の一
実施例を示す図である。まず、構成を説明する。同図に
おいて、１はステアリングシャフトであり、該ステアリ
ングシャフト１の一端部は図示しないステアリングホイ
ールに連結され、該シャフト１にはステアリングホイー
ルを介して運転者の回転力が伝達されるようになってい
る。

【００１０】ステアリングシャフト１の他端部（端部）
はベアリング２を介してギヤケース３に回転自在に軸支
されており、このギヤケース３は車両に固定されてい
る。ステアリングシャフト１の他端部にはモータケース
４が取付けられており、このモータケース４はステアリ
ングシャフト１と共に回転するようになっている。モー
タケース４の内部には中実軸の電気モータ回転子５が収
納されており、この電気モータ回転子５はステアリング
シャフト１と同一軸芯上に配設されている。また、ギヤ
ケース３には電気ターミナル６が取付けられており、こ
のターミナル６は図示しない制御部に接続され、該制御
部の出力信号に基づいてモータケース４を介して電気モ
ータ回転子５に電流を供給するようになっている。モー
タケース４にはピニオンシャフト７が取付けられてお
り、このピニオンシャフト７はステアリングシャフト１
と同一軸芯上に配設されている。

【００１１】ピニオンシャフト７の先端部にはピニオン
７ａが形成されており、このピニオン７ａは車幅方向に
延在するラック軸８のラック８ａに噛合している。この
ため、ステアリングシャフト１が回転するのに伴い、こ
の回転力はモータケース４およびピニオンシャフト７を
介してラック軸８に伝達され、該ラック軸８の両端部に
取付けられた図示しないタイロッドを介して前輪に伝達
される。

【００１２】一方、電気モータ回転子５の出力軸５ａに
は第１サンギヤ９が取付けられており、この第１サンギ
ヤ９にはモータ回転子５の回転力が直接伝達される。第
１サンギヤ９の周囲には複数の第１ピニオン10（図示１
つ）が配設されており、この第１ピニオン10は第１サン
ギヤ９に噛合するとともに、ピン11を介してピニオンシ
ャフト７の第１プラネットキャリヤ７ｂに回転自在に保
持されている。

【００１３】すなわち、モータケース４との連結部にお
けるピニオンシャフト７は第１プラネットキャリ７ｂを
構成しており、第１ピニオン10はピニオンシャフト７が
回転するのに伴って第１サンギヤ９の周囲を回転するよ
うになっている。第１ピニオン10はその外側が第１リン
グギヤ12に噛合しており、この第１リングギヤ12は連結
部材13を介して第２サンギヤ14に固定されている。

【００１４】第２サンギヤ14はピニオンシャフト７の外
周部に位置し、第１リングギヤ12の回転力が連結部材13
を介して伝達されるようになっている。第２サンギヤ14
の周囲には複数の第２ピニオン15（図示１つ）が配設さ
れており、該第２ピニオン15はピン16を介してギヤケー
ス３に固定された第２プラネットキャリヤ17に回転自在
に保持されている。

【００１５】第２ピニオン15の外側には第２リングギヤ
18が設けられており、第２ピニオン15は第２リングギヤ
18に噛合している。第２リングギヤ18は連結部材19を介
してピニオンシャフト７に固定されており、該ピニオン
シャフト７と一体的に回転するようになっている。上述
した第１サンギヤ９、第１プラネットキャリヤ７ｂ、第
１ピニオン10および第１リングギヤ12は１組目の遊星歯
車機構20を構成するとともに、第２サンギヤ14、第２ピ
ニオン15、第２プラネットキャリヤ17および第２リング
ギヤ18は２組目の遊星歯車機構21を構成している。ま
た、ステアリングホイールの回転力は図示しないトルク
センサによって検出され、該検出情報は上述した制御部
を介して電気ターミナル６に伝達されるようになってお
り、電気モータ回転子５はステアリングシャフト１の回
転力に応じて回転するようになっている。なお、図中2
2、23はピニオンシャフト７とギヤケース３の間に介装
され、ピニオンシャフト７を回転自在に軸支する軸受で
ある。

【００１６】次に、作用を説明する。運転者がステアリ
ングホイールを操舵すると、その回転力（操舵力）はス
テアリングシャフト１およびモータケース４を介してピ
ニオンシャフト７に伝達される。このとき、電気モータ
回転子５はステアリングシャフトの回転力に応じて回転
し、この回転力は第１サンギヤ９に伝達される。

【００１７】このとき、ピニオンシャフト７が回転する
ため、第１サンギヤ９の回転に伴い第１ピニオン10が第
２プラネットキャリヤ７ｂと共に第２サンギヤ９の周囲
を自転しつつ公転し、第１リングギヤ12を回転させる。
この回転運動は連結部材13、第２サンギヤ14に伝達され
る。一方、第２サンギヤ14の回転運動は第２ピニオン1
5、第２リングギヤ18および連結部材19を介してピニオ
ンシャフト７に伝達される。このため、ピニオンシャフ
ト７が受ける回転力は、運転者がステアリングホイール
を操舵するときに発生するステアリングシャフト１の回
転力と、電気モータ回転子５から出力された後に１、２
組の遊星歯車機構20、21によって減速された回転力と、
を合わせた回転力になり、運転者の操舵力は電気モータ
回転子５および１、２組の遊星歯車機構20、21によって
倍力されてピニオンシャフト７に伝達される。そして、
この回転力がピニオン７ａからラック軸８を介してタイ
ロッドに伝達されることにより前輪が転舵される。

【００１８】このように本実施例では、電気モータ回転
子５をステアリングシャフト１と同一軸芯上に配設する
とともに、ピニオンシャフト７をステアリングシャフト
１と同一軸芯上になるようにモータケース４に取付け、
さらに、ピニオンシャフト７およびモータケース４の連
結部に遊星歯車機構20、21を設けているため、電気モー
タ回転子５の回転力を遊星歯車機構20、21によって減速
してピニオンシャフト７に伝達することができ、運転者
の操舵力を倍力することができる。

【００１９】このため、一般的な中実軸のモータを用い
て簡単に操舵力を倍力することができ、モータのコスト
が増大するのを防止することができる。この結果、電動
式パワーステアリング装置のコストを低減させることが
できる。また、モータの出力を２組の遊星歯車機構20、
21によって減速してピニオンシャフト７に伝達している
ので、モータの出力容量を少なくすることができ、モー
タを小型化することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、電気モータの回転力を
遊星歯車機構によって減速してピニオンシャフトに伝達
することができ、運転者の操舵力を倍力することができ
る。このため、一般的な中実軸の電気モータを用いて簡
単に操舵力を倍力することができ、電気モータのコスト
が増大するのを防止することができる。この結果、電動
式パワーステアリング装置のコストを低減させることが
できる。また、電気モータの出力を遊星歯車機構によっ
て減速してピニオンシャフトに伝達しているので、電気
モータの出力容量を少なくすることができ、電気モータ
を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
一実施例を示すその断面図である。

【符号の説明】

１ ステアリングシャフト ３ ギヤケース ４ モータケース ５ 電気モータ回転子 ５ａ 出力軸 ７ ピニオンシャフト ７ａ ピニオン ７ｂ 第１プラネットキャリヤ ９ 第１サンギヤ 10 第１ピニオン 12 第１リングギヤ 14 第２サンギヤ 15 第２ピニオン 17 第２プラネットキャリヤ 18 第２リングギヤ 20 １組目の遊星歯車機構 21 ２組目の遊星歯車機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイールを介して回転力が伝
   達されるステアリングシャフトと、ギヤケースに収納さ
   れるとともに該ステアリングシャフトの端部に取付けら
   れたモータケースと、モータケース内にステアリングシ
   ャフトと同一軸芯上になるように収納された電気モータ
   回転子と、モータケースにステアリングシャフトと同一
   軸芯上になるように取付けられ、先端部にラックと噛合
   するピニオンが形成されたピニオンシャフトと、該ピニ
   オンシャフトおよびモータケースの連結部に設けられた
   ２組の遊星歯車機構と、を備え、 １組目の遊星歯車機構は、モータの出力軸に連結された
   第１サンギヤと、該第１サンギヤに噛合するとともに第
   １プラネットキャリヤとして構成されたピニオンシャフ
   トに回転自在に保持され、第１サンギヤの周囲を回転可
   能な第１ピニオンと、該第１ピニオンの外側で該第１ピ
   ニオンに噛合する第１リングギヤと、から構成され、 ２組目の遊星歯車機構は、第１リングギヤに連結される
   とともに、ピニオンシャフトの外周部に位置する第２サ
   ンギヤと、ギヤケースに取付けられた第２プラネットキ
   ャリヤと、該第２プラネットキャリヤに回転自在に保持
   されるとともに、第２サンギヤに噛合する第２ピニオン
   と、第２ピニオンの外側で該第２ピニオンに噛合すると
   ともに、ピニオンシャフトと一体的に回転する第２リン
   グギヤと、から構成され、 電気モータの回転力を２組の遊星歯車機構を介してピニ
   オンシャフトに伝達するようにしたことを特徴とする電
   動式パワーステアリング装置。