JPH02128960A - 電動式パワーステアリング装置 - 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〕 本発明は、機械式のクラッチ機構を備えた電動式パワー
ステアリング装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置と
して、従来よりの油圧式、並びに、近年注目されるよう
になった電動式のものが知られている。電動式パワース
テアリング装置においては、必要に応じて電動モータに
よりステアリングシャフトを回転させて、ハンドル操作
のアシストがなされるが、電動モータとステアリングシ
ャフトとが常に連結されていると、ハンドル操作の不要
な場合、即ち、電動モータに通電がなされていない場合
に、電動モータが逆に抵抗となり、却って、ハンドル操
作が重くなる。このため、電動モータとステアリングシ
ャフトとの間での断接を行うクラッチ機構を設け、ハン
ドル操作のアシストが必要な場合にのみ、電動モータと
ステアリングシャフトとを連結するようにしている。こ
のようなりラッチ機構としては、電磁クラッチが一般的
であったが、近年では、クラッチ操作の信頼性および制
御性を高めるために機械式のクラッチ機構が提案されて
いる。

例えば、実開昭５９−７９４６６・７９４６７号公報に
開示された電動式動力舵取装置は、ステアリングホイー
ルが上端に取りつけられるアッパーシャフトと、例えば
、ステアリングギアのとニオン軸にその下端が連結され
るロアシャフトと、アッパーシャフトの筒状部内にて、
アッパーシャフトとロアシャフトとを同軸的に弾性的に
連結するトーションバーとを有し、上記ロアシャフト外
周に形成された複数のカム面と、上記ロアシャフト外周
上で回転自在に組み付けられたクラッチハブの内周面と
の間に各々カムフォロアを介装し、これらカムフォロア
をアッパーシャフトに連結されたゲージによって保持し
ている。このような機械式のクラッチ機構においては、
アッパーシャフトとロアシャフト間に相対回転変位が生
じると上記カム面と内周面との間にカムフォロアが挟み
込まれ、楔作用によってロアシャフトとクラッチハブと
が同体回転可能となってクラッチハブを介して電動モー
タの駆動力がロアシャフトに伝達されることになる。ま
た、ハンドル操作のアシストなどが行われて相対回転変
位がな（なったときは、カムフォロアにおけるカム面と
内周面との間の噛み込みは解除され、ロアシャフトとク
ラッチハブとの同体回転状態が解除され、このようにし
てクラッチ機構におけるクラッチ動作が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のごとく、カム面と内周面との間にカム
フォロアが噛み込んだ状態で、万が一電動モータの回転
が止まらず、過剰回転若しくは暴走が起こった場合にお
いて、ハンドルの回転方向と逆方向に電動モータが暴走
した場合は、カムフォロアの噛み込みは自動的に解除さ
れ、ステアリングシャフトは電動モータの補助力（アシ
スト）を受けないので、電動モータの暴走によって車両
の走行方向が左右されることはない。一方、ハンドルの
回転方向と同方向に電動モータが暴走した場合は、ハン
ドルをしっかりと握ってこれを固定しておれば、ゲージ
の回転を止めることになり、カムフォロアが噛み込みか
ら解除され、前述同様、ステアリングシャフトは電動モ
ータのアシストを受けないので、電動モータの暴走によ
って車両の走行方向が左右されることはない、ただ、こ
の場合は、運転者がハンドルを積極的に固定していなけ
ればならず、突発的な暴走に対しては運転者が戸惑って
しまうという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、上記の
課題を解決するために、操舵力伝達系がステアリングホ
イール側伝達系とステアリングギア側伝達系とに分割さ
れていて、ハンドル操作に対応して補助力を与える電動
モータに連結されたリング状回転部材と、このリング状
回転部材の円形内周面に対し所定の間隔をおいて形成さ
れたカム面を有し上記ステアリングギア側伝達系に連結
されている駆動力中継部材と、この駆動力中継部材のカ
ム面と前記リング状回転部材の円形内周面との間に配設
されて当該カム面と円形内周面との間で挟み込まれるこ
とにより前記リング状回転部材゛と駆動力中継部材とを
同体回転可能とし得るカムフォロアとを備えてなるクラ
ッチ機構を有した電動式パワーステアリング装置におい
て、前記カムフォロアと円形内周面との当接点上におけ
る接線と、前記カム面に水平な直線とで挟まれる角は、
上記カムフォロアに対し力を加えていないとこのカムフ
ォロアがカム面と円形内周面との間から抜けてしまうよ
うな角度に設定されていることを特徴としている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、ハンドルの回転方向と同方向に電
動モータが暴走した場合においても、運転者が積極的に
ハンドルを回転させなければ前記のカムフォロアはカム
面と円形内周面との間から抜けるので、ステアリングギ
ア側駆動系は電動モータのアシストを受けず、電動モー
タの暴走によって車両の走行方向が左右されることはな
い。従って、運転者は積極的にハンドルを固定している
必要がなく、突発的な暴走に対゛しても運転者に戸惑い
は生じない。また、カムフォロアに加わる力が小さい段
階ではカムフォロアはカム面と円形内周面との間で滑り
を生じることになるので、電動モータからの補助力の付
与およびその停止の際に伴う衝撃が緩和され、滑らかな
ハンドル操作が可能になる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

本発明にかかる電動式パワーステアリング装置は、第２
図に示すように、機械式のクラッチ機構１をステアリン
グホイール２のボス部において備えている。ステアリン
グホイール２は図示しないステアリングギアに操舵力を
伝達するためのステアリングシャフト３より分割されて
これと相対回転可能に設けられている。ステアリングシ
ャフト３の先端部近傍にはこれと同軸に駆動力中継部材
４゛が配され、この駆動力中継部材４はそのボス部４ａ
をステアリングシャフト３の先端部近傍に嵌合させてナ
ツト２５の締結によりステアリングシャフト３に固着さ
れてこれと共に回転するようになっている。

駆動力中継部材４の前面側には、第１図に示すように、
６つのカム面５ａ・・・を有する六角カム部５が形成さ
れている。六角カム部５の外周側には、これよりも大径
の円形内周面６ａを有するリング歯車（リング状回転部
材）６が配されており、このリング歯車６は駆動力中継
部材４と同軸に且つ前記ステアリングホイール２および
駆動力中継部材４の外周面で支持されて回転自在に設け
られている。そして、リング歯車６における上記円形内
周面６ａと六角カム部５のカム面５ａ・・・との間には
、それぞれ円筒形状のカムフォロア７が２個ずつ配され
ている。一対のカムフォロア７・７間にはコイルばね８
が自然長状態で各々介設され、このコイルばね８の自然
長状態で各カムフォロア７とカム面５ａおよび円形内周
面６ａとの間にはそれぞれ微小な間隙が形成されるよう
になっている。

ここで、同図（ｂ）に示すように、前記カムフォロア７
と前記円形内周面６ａとの当接点上における接線と、前
記カム面５ａに水平な直線とのなす角αを、上記カムフ
ォロア７に対し力を加えていないとこのカムフォロア７
がカム面５ａと円形内周面６ａとの間から抜けてしまう
ような角度に設定している。具体的には、上記の角αは
、摩擦角の２倍に設定される。摩擦角とは、二つの物体
の接触面に働く摩擦力Ｆと２面間の垂直荷重Ｎの合力を
Ｒとすると、合力Ｒが垂直荷重Ｎとのなす角ψをいう。

前記のステアリングホイール２の下面側には、第３図に
示すように、上記一対のカムフォロア７・７およびコイ
ルばね８がそれぞれ収まる保合穴２ａ・・・が合計６ケ
所円周状に形成されると共に、駆動力中継部材４におけ
る六角カム部５の中央部に形成された略円形穴５ｂに嵌
合する円弧状突起部２ｂ・２ｃが対向配置に形成されて
いる。円弧状突起部２ｂ・２０間に対応する位置には、
弾性体としてのＵ字形ばね９がステアリングシャフト３
の軸方向と直交する平面内で弾性変形し得るように、且
つ、この弾性変形が前記のボス部４ａによ゛って干渉さ
れないように配設されている。Ｕ字形ばね９は上記略円
形穴５ｂにおける上記円弧状突起部２ｂ・２０間に対応
する部位に形成された切欠部５ｃ・５ｄにて圧縮状態に
係止されており、この圧縮係止状態においてＵ字形ばね
９の一端側９ａの近傍箇所は円弧状突起部２ｂの側端面
に、他端側９ｂの近傍箇所は円弧状突起部２ｃの側端面
にそれぞれ当接されている。

上記一端側９ａを有するＵ字形ばね９の一方の腕部と上
記円弧状突起部２ｂとの間には、第１ピン１０が立設さ
れ、この第１ビンｌＯは前記の駆動力中継部材４に固定
されている。また、円弧状突起部２ｂ上には第２ピン１
１が立設固定されている。なお、これら第１ピン１０、
第２ビン１１、前記のステアリングシャフト３、および
後述の電動モータ１９の回転軸１９ａの各々の中心を結
ぶ線は直線となっている。

前記Ｕ字形ばね９上には、操舵トルク検出部材１２が上
記の第１ピン１０に嵌合されて回動自在に設けられてい
る。操舵トルク検出部材１２の後端側は、第２ピン１１
に係合されて前記ステアリングホイール２の回転力を受
けるようになっている。また、操舵トルク検出部材１２
の中心部にはその移動を許容するために前記ボス部４ａ
に対応した逃げ孔１２ａが形成されている。操舵トルク
検出部材１２の先端側１２ｂは前記他端側９ｂを有する
Ｕ字形ばね９の他方の腕部と上記円弧状突起部２Ｃとの
間に位置しており、かかる先端側１２ｂには導電材料か
らなるＵ字状のブラシ１３が固着されている。このブラ
シ１３は前記駆動力中継部材４上に固着されている抵抗
器１４の抵抗部１４ａと導電部１４ｂとを跨ぐように一
方の先端が抵抗部１４ａに、他方の先端が導電部１４ｂ
にそれぞれ接触されている。よって、操舵トルク検出部
材１２の回動によるブラシ１３の移動により抵抗部１４
ａとブラシ１３と導電部１４ｂとを結ぶ回路の抵抗値が
変化し、これによって操舵トルクが検出されるようにな
っている。なお、操舵トルク検出部材１２の先端側１２
ｂの移動軌跡に対応して円弧状突起部２Ｃには円弧状の
切欠部が形成されている。

また、駆動力中継部材４の背面側にはステアリングシャ
フト３と同軸に円筒部４ｂが形成されており、この円筒
部４ｂの外周側には大径のボールベアリング１５を介し
て保持部材１６が設けられている。保持部材１６の保持
部１６ａには小径のボールベアリング１７が嵌合され、
このボールベアリング１７にてビニオン歯車１８が回転
自在に支持され、且つ、このビニオン歯車１８が前記リ
ング歯車６の歯部６ｂに歯合されるように配置されてい
る。これにより、ビニオン歯車１８とリング歯車６との
位置関係が確固なものとなり、それらの歯合において歯
飛びなどが生ずるのが防止されている。また、保持部１
６ａにはモータ支持部材２０が嵌合されており、このモ
ータ支持部材２０により電動モータ１９の先端部側が支
持されている。モータ支持部材２０の中空部内において
前記のビニオン歯車１８と電動モータ１９の回転軸１９
ａとが連結されている。そして、電動モータ１９の後端
側は、ブラケット２１を介してステアリングシャフト３
の外周側に設けられた外筒２２に固着されている。

上記の構成において、ハンドル２６が操作されてステア
リングホイール２が回転されると、ステアリングホイー
ル２と駆動力中継部材４との間で相対回転変位が生じる
が、ステアリングホイール２が例えば、図中反時計方向
に回転すると、円弧状突起部２ｂはＵ字形ばね９を撓ま
せながら移動し、これに伴って第２ビン１１が移動して
操舵トルク検出部材１２が第１ピン１０を支点にして反
時計方向に回動する。操舵トルク検出部材１２０回動に
より、その先端側１２ｂのブラシ１３が移動じ、このブ
ラシ１３と抵抗器１４とで形成される回路に抵抗変化が
生じて操舵トルクが検出される。この検出値に基づいて
電動モータ１９のＯＮ・ＯＦＦ並びに出力の大小がおよ
び回転方向などが制御される。

一方、前記ステアリングホイール２の回転によって、ス
テアリングホイール２の下面側にある係合穴２ａ・・・
のカムフォロア７に対する相対位置が変化し、回転方向
上流側のカムフォロア７が先ず係合穴２ａの壁面に押さ
れて移動し、この移動によりコイルばね８に付勢力が生
じ、この付勢力によって回転方向下流側のカムフォロア
７が移動する。すると下流側のカムフォロア７がカム面
５ａと円形内周面６ａとの間に噛み込み、模作用によっ
て駆動力中継部材４とリング歯車６とが同体回転可能と
なる。よって、前記電動モータ１９の回転力が回転軸１
９ａ→ピニオン歯車１８→リング歯車６→駆動力中継部
材４を経てステアリングシャフト３に伝達されて、ハン
ドル操作のアシストが行われることになる。また、ハン
ドル操作のアシストなどが行われて相対回転変位がなく
なったときは、カムフォロア７におけるカム面５ａと円
形内周面６ａとの間の噛み込みが解除され、リング歯車
６と駆動力中継部材４との同体回転状態が解除され、こ
のようにしてクラッチ機構１におけるクラッチ動作が行
われる。

ここで、万が一ハンドル２６の回転方向と同方向に電動
モータ１９が暴走したとしても、運転者が積極的にハン
ドル２６を回転させなければ前記のカムフォロア７はカ
ム面５ａと円形内周面６ａとの間から抜けるので、ステ
アリングシャフト３は電動モータ１９からの補助力（ア
シスト）を受けず、電動モータ１９の暴走によって車両
の走行方向が左右されることはない。従って、運転者は
積極的にハンドル２６を固定している必要がなく、突発
的な暴走に対しても運転者に戸惑いは生じない。また、
カムフォロア７に加わる力が小さい段階ではカムフォロ
ア７はカム面５ａと円形内周面６ａとの間で滑りを生じ
ることになるので、電動モータ１９からの補助力の付与
およびその停止の際に伴う衝撃が緩和され、滑らかなＡ
ンドル操作が可能になる。さらに、前記の角αは摩擦角
ψの２倍以上の範囲であればよいので、この範囲内にお
いて各部材の寸法精度等の要求が緩和され、ごれによっ
て生産性の向上および価格の低減等も図ることができる
。

なお、本実施例では、カムフォロア７として円筒形状の
ものを示したが、これに限らすボール状等のカムフォロ
アを用いても良い。また、一つのカム面５ａと円形内周
面６ａにて囲まれる空間内にカムフォロアを２個設けて
いるが、かかる空間にカムフォロアを１個だけ設けるよ
うにしたものであってもよいものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、以上の
ように、操舵力伝達系がステアリングホイール側伝達系
とステアリングギア側伝達系とに分割されていて、ハン
ドル操作に対応して補助力を与える電動モータに連結さ
れたリング状回転部材と、このリング状回転部材の円形
内周面に対し所定の間隔をおいて形成されたカム面を有
し上記ステアリングギア側伝達系に連結されている駆動
力中継部材と、この駆動力中継部材のカム面と前記リン
グ状回転部材の円形内周面との間に配設されて当該カム
面と円形内周面との間で挟み込まれることにより前記リ
ング状回転部材と駆動力中継部材とを同体回転可能とし
得るカムフォロアとを備えてなるクラッチ機構を有した
電動式パワーステアリング装置において、前記カムフォ
ロアと円形内周面との当接点上における接線と、前記カ
ム面に水平な直線とで挟まれる角は、上記カムフォロア
に対し力を加えていないとこのカムフォロアがカム面と
円形内周面との間から抜けてしまうような角度に設定さ
れている構成である。

これにより、車両の安全性の一層の向上が図れると共に
、滑らかなハンドル操作により快適な走行が可能となる
。さらに、電動式パワーステアリング装置の生産性向上
並びに価格の低減が図れるという効果も併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図（ａ）は電動式パワーステアリング装置の
要部の内部構造を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
におけるＡ矢示部拡大図、第２図は電動式パワーステア
リング装置の要部の断面図、第３図は電動式パワーステ
アリング装置の要部の概略の分解斜視図である。 １はクラッチ機構、２はステアリングホイール（ステア
リングホイール側伝達系）、３はステアリングシャフト
（ステアリングギア側伝達系）、４は駆動力中継部材、
５は六角カム部、６はリング歯車、７はカムフォロア、
９はＵ字形ばね、１０は第１ビン、１１は第２ピン、１
２は操舵トルク検出部材、１３はブラシ、１４は抵抗器
、１５はボールベアリング、１６は保持部材、１７はボ
ールベアリング、１８はビニオン歯車、１９は電動モー
タである。 第 図（ａ） 第 図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵力伝達系がステアリングホイール側伝達系とス
   テアリングギア側伝達系とに分割されていて、ハンドル
   操作に対応して補助力を与える電動モータに連結された
   リング状回転部材と、このリング状回転部材の円形内周
   面に対し所定の間隔をおいて形成されたカム面を有し上
   記ステアリングギア側伝達系に連結されている駆動力中
   継部材と、この駆動力中継部材のカム面と前記リング状
   回転部材の円形内周面との間に配設されて当該カム面と
   円形内周面との間で挟み込まれることにより前記リング
   状回転部材と駆動力中継部材とを同体回転可能とし得る
   カムフォロアとを備えてなるクラッチ機構を有した電動
   式パワーステアリング装置において、 前記カムフォロアと円形内周面との当接点上における接
   線と、前記カム面に水平な直線とで挟まれる角は、上記
   カムフォロアに対し力を加えていないとこのカムフォロ
   アがカム面と円形内周面との間から抜けてしまうような
   角度に設定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。