JPH02220970A - 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、ステアリングホイールの回動に応じて電動機
によるステアリングシャフトの回転駆動が行われる、電
動式パワーステアリング装置に関する。

（従来の技術） 車両のステアリング機構として、車両の操舵に要される
ステアリング操作力を軽減すべく、ステアリングホイー
ルの回動に応じた補助回転駆動力をステアリングシャフ
トに付与するものとされるパワーステアリング装置が提
案されており、斯かるパワーステアリング装置は、油圧
作動式のものとされることが多い。

油圧作動式のパワーステアリング装置においては、例え
ば、車速に応じて作動油の流量を調整し、車両が低速走
行状態にあるもとでは、ステアリング操作力が効果的に
軽減されるようになすが、車両が比較的高速で走行して
いるもとにおいては、車両の走行安定性を確保すべく、
ステアリング操作力が低速走行状態時に比べて軽減され
ないようになす、車速感応制御が行われる。このような
車速感応制御が行われる油圧作動式のパワーステアリン
グ装置にあっては、車両に搭載されたエンジンにより常
時駆動される油圧ポンプによって発生せしめられる作動
油圧が、車両が低速走行状態にあるもとではステアリン
グシャフトに対する補助回転駆動力の付与に用いられる
が、車両が高速走行状態にあるもとでは利用されること
なく消滅せしめられることになり、従って、車両が高速
走行状態にある場合にエンジン出力が浪費されているこ
とになる。

それゆえ、エンジン出力の浪費を伴うことなく必要に応
じたステアリングシャフトに対する補助回転駆動力の付
与を行うことができ、しかも、油圧作動式のものに比し
て構成の簡略化を図り得るものとなる、電動機によって
ステアリングシャフトにステアリングホイールの回動に
応じた補助回転駆動力を与える電動式パワーステアリン
グ装置も、例えば、特開昭６０−５３４６３号公報ある
いは特開昭６２−１３７２７０号公報に示される如くに
提案されている。これらの従来提案されている電動式パ
ワーステアリング装置においては、電動機からの回転駆
動力が、電動機の出力部に係合せしめられたスパーギア
の組合せで成る減速ギア機構、あるいは、ポールナツト
機構を介してステアリングシャフトに伝達されるように
なされ、それにより、電動機の作動時にステアリングシ
ャフトに補助回転駆動力が与えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の如くに、電動機からステアリング
シャフトへの回転駆動力の伝達が、スパーギアの組合せ
で成る減速ギア機構あるいはポールナツト機構を介して
行われる電動式パワーステアリング装置においては、回
転駆動力伝達部において充分な減速比をとるためには大
型化がまねかれてしまうとともに、電動機が非作動状態
とされるもとにおいてステアリングホイールが回動せし
められる際に、電動機とステアリングシャフトとを連結
する回転駆動力伝達部は、その構造上ステアリングシャ
フトの回動に対する抵抗が大となるものとされて、手動
による適正なステアリングホイール操作に影響を与えて
しまうことになる虞かあ、る。

斯かる点に鑑み、本発明は、ステアリングホイールの回
動に応じて電動機によりステアリングシャフトに補助回
転駆動力を付与するものとされるにあたり、電動機から
ステアリングシャフトへの回転駆動力の伝達が、比較的
小型にできるとともに充分な減速比が得られる機構をも
って行われ、また、電動機が非作動時とされるもとにお
いてステアリングが回動せしめられる際には、電動機と
ステアリングシャフトとを連結する回転駆動力伝達部の
ステアリングシャフトの回動に対する抵抗が低減された
ものとなされて、手動による適正なステアリングホイー
ル操作が確保されるようになされた、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する。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る電動式パワース
テアリング装置は、ステアリングホイールに接続される
入カシャフト部、ステアリングギア部に係合する出力シ
ャフト部、及び、入力シャフト部と出力シャフト部との
連結部とを有して成るステアリングシャフトと、連結部
に関連して設けられ、入力シャフト部の出力シャフト部
に対する相対回動量についての検出を行う回動量検出部
と、ステアリングシャフトに対して同軸的に配され、外
部回転駆動力が伝達される入力回動部とステアリングシ
ャフトに外部回転駆動力に応じた回転駆動力を伝達する
出力回動部とを存するプラネタリギア機構と、プラネタ
リギア機構の入力回動部に噛合するギア部が設けられた
出力部を有した電動機とを備え、電動機が、回動量検出
部によりステアリングシャフトにおける入力シャフト部
の出力シャフト部に対する相対回動量が所定以上となっ
たことが検出されるとき、その出力部を回転駆動してプ
ラネタリギア機構の入力回動部に対する外部回転駆動力
の伝達を行うものとされて、構成される。

（作　用） 上述の如くに構成される本発明に係る電動式パワーステ
アリング装置においては、ステアリングシャフトに対し
て同軸的に配されるプラネタリギア機構が、電動機から
ステアリングシャフトへの回転駆動力の伝達を行う回転
駆動力伝達部を形成する。そして、ステアリングホイー
ルが回動せしめられて、ステアリングシャフトにおける
入力シャフト部の出力シャフト部に対する相対回動量が
所定以上とされると、それを検出した回動量検出部の出
力に応じて電動機が作動状態とされ、電動機の回転駆動
力がプラネタリギア機構の入力回動部に伝達されるとと
もに、プラネタリギア機構が、入力回動部に伝達された
回転駆動力に応じた回転駆動力を出力回動部からステア
リングシャフトへと伝達し、ステアリングシャフトに補
助回転駆動力が付与される。

このようにして、ステアリングホイールの回動操作に応
じてステアリング操作力の軽減が図られることになるが
、電動機とステアリングシャフトとを連結する回転駆動
力伝達部が、ステアリングシャフトに対して同軸的に配
されるプラネタリギア機構によって形成されることによ
り、電動機からステアリングシャフトへの回転駆動力の
伝達が、比較的小型にできるとともに充分な減速比が得
られる機構をもって行われることになり、また、電動機
が非作動時とされるもとにおいてステアリングホイール
が回動せしめられる際には、プラネタリギア機構はその
構造上ステアリングシャフトの回動に対する抵抗が小と
されることになり、手動による適正なステアリングホイ
ール操作が確保される。

（実施例） 第２図は、本発明に係る電動式パワーステアリング装置
の一例を示す。

この例においては、ステアリングホイール１１が、ステ
アリングシャフト１３における入力シャフト部１５の上
端部分に接続されており、また、ステアリングシャフト
１３における出力シャフト部１９は、その下端部分がジ
ヨイント部２１を介してステアリングギア機構２３に連
結されている。

そして、ステアリングシャフト１３の中間部分には、ス
テアリングコラム２４に接続されたハウジング２５を備
えるプラネタリギア機構部２７が取り付けられており、
さらに、プラネタリギア機構部２７には、電磁クラッチ
３１ａが付設された電動機３１がハウジング２５によっ
て支持されて、取り付けられている。電動機３１及びそ
れに付設された電磁クラッチ３１ａは、それらを駆動制
御する電動機制御回路部が接続されているが、第２図に
おいては、それらの図示は省略されている。

第１図及び第３図は、第２図に示される例におけるステ
アリングシャフト１３の中間部分及びそれに取り付けら
れたプラネタリギア機構部２７の詳細を、電磁クラッチ
３１ａを伴った電動機３１及び電動機制御回路部３３と
共に示す。なお、第３図は、第１図におけるｍＡ−ｍＡ
線断面及び■Ｂ−Ｉ［［Ｂ線断面を示している。

第１図及び第３図において、ステアリングコラム２４に
挿通せしめられて支持された入力シャフト部１５が、ト
ーションバ一部３５を介して、出力シャフト部１９に連
結されており、これら入力シャフト部１５．トーション
バ一部３５及び出力シャフト部１９によって、ステアリ
ングシャフト１３が構成されている。入力シャフト部１
５とトーションバ一部３５との接続は、トーションバー
部３５における入力シャフト部１５側の端部３５ａに、
スリーブ３７がスプライン係合せしめられるとともに、
入力シャフト部１５に形成された凹部１５ａがスプライ
ン係合せしめられ、トーションバ一部３５の端部３５ａ
、入力シャフト部１５及びスリーブ３７が、係合ピン３
９によって夫々の軸方向の移動が規制されることによっ
てなされている。また、出力シャフト部１９とトーショ
ンバ一部３５との接続は、トーションバ一部３５におけ
る出力シャフト部１９側の端部３５ｂに、スリーブ４１
がスプライン係合せしめられるとともに、トーションバ
一部３５の端部３５ｂに形成された段部に係止されたス
ペーサ４３とトーションバ一部３５の端部３５ｂに形成
された螺子部に螺合せしめられたナツト４５とによって
、軸方向の移動が規制されて取り付けられ、そのスリー
ブ４１に、出力シャフト部１９に形成された凹部１９ａ
がスプライン係合せしめられることによりなされている
。

トーションバ一部３５に配されたスリーブ３７及び４１
には、夫々、ベアリング４７及びベアリング４９を介し
て、ステアリングコラム２４に接続されたプラネタリギ
ア機構部２７のハウジング２５が、スリーブ３７及び４
１が回転自在とされる状態のもとに取り付けられている
。そして、ノ＼ウジング２５の内部に、ステアリングシ
ャフト１３に対して同軸状に配されるものとされたプラ
ネタリギア機構５１が収容されている。

ステアリングシャフト１３に対して同軸状に配されたプ
ラネタリギア機構５１は、スリーブ４１に一体形成され
た駆動サンギア５３．スリーブ４１にスペーサ５５を介
して嵌合せしめられるとともにスペーサ５５に設けられ
たフランジ部を挾んで駆動サンギア５３に対向し、一体
形成された筒状部がハウジング２５にスプライン係合す
るものとされて回動規制された固定サンギア５７．スリ
ーブ４１の外周面に回動自在に係合するものとされ、周
縁部にリングギア５９ａが設けられたプラネタリキャリ
ア５９、及び、プラネタリキャリア５９の側面に、同一
円周上で等角度間隔をおき、取付シャフト６５により回
転自在に軸着された３個のプラネタリギア６３を含んで
構成されており、３個のプラネタリギア６３の夫々は、
駆動サンギア５３に噛合する大径ギア６１と固定サンギ
ア５５に噛合する小径ギア６２とが一体に形成されて成
るものとされている。

また、プラネタリギア機構部２７におけるハウジング２
５の内部には・、電動機３１の出力シャフト３１ｂが、
ベアリング６６及び６７を介してハウジング２５により
回動自在に支持された状態で配されており、この出力シ
ャフト３１ｂには、プラネタリキャリア５９に設けられ
たリングギア５９ａに噛合する出力ギア口９がスプライ
ン係合せしめられている。

このようなちとで、プラネタリギア機構５１においては
、プラネタリキャリア５９が、電動機３１の出力シャツ
）３１ｂの回転駆動力が出力ギア口９から外部回転駆動
力として伝達される入力回動部としての役割を果たし、
また、３個のプラネタリギア６３が、スリーブ４１を介
してステアリングシャフト１３に、電動機３１の出力シ
ャフト３１ｂの回転駆動力に応じた回転駆動力を伝達す
る出力回動部としての役割を果たすものとされている。

さらに、プラネタリギア機構部２７におけるハウジング
２５の内部においては、スリーブ４１におけるスリーブ
３７側の端部に、スリーブ３７が挿入された状態とされ
るスリーブ７１が螺合せしめられており、スリーブ７１
には、スリーブ３７とスリーブ７１との間におけるトー
ションバ一部３５の回転方向における相対変位量に基づ
いて、ステアリングシャフト１３における入力シャフト
部１５の出力シャフト部１９に対する相対回動量を検出
する回動量検出部としてのトルクセンサ７３が取り付け
られている。そして、トルクセンサ７３からは、入力シ
ャフト部１５の出力シャフト部１９に対する相対回動量
をあられす検出出力信号Ｓｔが得られ、それが電動機制
御回路部３３に供給される。

斯かる構成のもとで、ステアリングホイール１１が回動
操作されると、ステアリングホイール１１の回動がステ
アリングシャフト１３に伝達され、ステアリングシャフ
ト１３において、トーションバ一部３５によって連結さ
れた入力シャフト部１５と出力シャフト部１９とが、ト
ーションバ一部３５の捩れを伴って相対回動を生じ、入
力シャフト部１５の出力シャフト部１９に対する相対回
動量がトルクセンサ７３によって検出される。そして、
入力シャフト部１５の出力シャフト部１９に対する相対
回動量が所定以上となると、そのときトルクセンサ７３
から送出される検出出力信号Ｓｔに応じて、電動機制御
回路部３３が、電動機３１を作動させるとともに電動機
３１に付設された電磁クラッチ３１ａを締結させて、電
動機３１の出力シャフト３１ｂが回転駆動される状態と
する。

それにより、電動機３１の出力シャフト３１ｂの回転駆
動力が、出力ギア口９からプラネタリギア機構５１にお
けるプラネタリキャリア５９に設けられたリングギア５
９ａに伝達されて、プラネタリキャリア５９が回動せし
められ、プラネタリキャリア５９の回転に伴って、３個
のプラネタリギア６３の夫々が、取付シャフト６５の回
りを自転するとともに、小径ギア６２が噛合する固定サ
ンギア５７の回りを公転する状態とされる。その結果、
プラネタリギア６３における小径ギア６２と一体形成さ
れた大径ギア６１に噛合する駆動サンギア５３が、出カ
ギアロ９．リングギア５９ａ１及び、大径ギア６１の夫
々の歯数の比によって決定される減速比に基づいて減速
された状態で回転せしめられ、ステアリングシャフト１
３における出力シャフト部１９が、電動機３１からの補
助回転駆動力が与えられて回転駆動されることになる。

そして、・斯かる電動機３１からの補助回転駆動力が与
えられたもとでの出力シャフト部１９の回動が、ステア
リングギア機構２３に伝達され、ステアリング操作力が
軽減されることになる。

次に、電動機３１が非作動状態とされたもとで、ステア
リングホイール１１が回動操作される場合には、ステア
リングシャフト１３において、ステアリングホイール１
１の回動に伴う入力シャフト部１５の回動が、トーショ
ンバ一部３５を通じて出力シャフト部１９に伝達され、
さらに、出力シャフト部１９の回動がステアリングギア
機構２３に伝達される。また、斯かる際には、出力シャ
フト部１９の回動がスリーブ４１を介して駆動サンギア
５３に伝達される。それにより、駆動サンギア５３に噛
合する大径ギア６１及び大径ギア６１と一体形成された
小径ギア６２から成るプラネタリギア６３の、取付シャ
フト６５の回りの自転及び小径ギア６２が噛合する固定
サンギア５７の回りの公転が生じ、さらに、プラネタリ
キャリア５９及びプラネタリキャリア５９に設けられた
リングギア５９ａに噛合する出力ギア口９が回動せしめ
られて、出力シャフト部１９の回転駆動力がプラネタリ
ギア機構５１に伝達されることになる。

しかしながら、斯か′る際における出力シャフト部１９
からプラネタリギア機構５１への回転駆動力の伝達は、
プラネタリギア機構５１の構成上の特性からして比較的
高い伝達効率をもって行われることになり、プラネタリ
ギア機構５１のステアリングシャフト１３の回動に対す
る抵抗は小なるものとされて、ステアリング操作力は比
較的小で済むことになる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る電動式パワ
ーステアリング装置によれば、ステアリングホイールの
回動に応じて電動機の回転駆動力をステアリングシャフ
トに伝達し、それによってステアリングシャフトに補助
回転駆動力を付与するにあたり、電動機とステアリング
シャフトとを連結する機構が、ステアリングシャフトに
対して同軸的に配されるプラネタリギア機構によって形
成されるので、電動機からステアリングシャフトへの回
転駆動力の伝達を、比較的小型にすることができるとと
もに充分な減速比が得られる機構をもって行えることに
なり、また、電動機が非作動状態とされるもとにおいて
ステアリングホイールが回動せしめられる際には、プラ
ネタリギア機構はその構造上ステアリングシャフトの回
動に対する抵抗が小とされることになり、手動による適
正なステアリングホイール操作を確保できる利点が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
一例の要部を示す断面図、第２図は本発明に係る電動式
パワーステアリング装置の一例を示す側面図、第３図は
第１図におけるＴＪｉＡ−ｍＡ線断面及びＩ［ＩＢ−Ｉ
［ＩＢ線断面を示す断面図である。 図中、１１はステアリングホイール、１３はステアリン
グシャフト、１５は入力シャフト部、１９は出力シャフ
ト部、２３はステアリングギア機構、２７はプラネタリ
ギア機構部、３１は電動機、３１ｂは出力シャフト、３
３は電動機制御回路部、３５はトーションバ一部、５１
はプラネタリギア機構、６９は出力ギア、７３はトルク
センサである。 特許出願人　　　マツダ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングホィールに接続される入力シャフト部、ス
   テアリングギア部に係合する出力シャフト部、及び、上
   記入力シャフト部と上記出力シャフト部との連結部とを
   有して成るステアリングシャフトと、 上記連結部に関連して設けられ、上記入力シャフト部の
   上記出力シャフト部に対する相対回動量についての検出
   を行う回動量検出部と、 上記ステアリングシャフトに対して同軸的に配され、外
   部回転駆動力が伝達される入力回動部と上記ステアリン
   グシャフトに上記外部回転駆動力に応じた回転駆動力を
   伝達する出力回動部とを有するプラネタリギア機構と、 該プラネタリギア機構の上記入力回動部に噛合するギア
   部が設けられた出力部を有し、上記回動量検出部により
   上記ステアリングシャフトにおける入力シャフト部の出
   力シャフト部に対する相対回動量が所定以上となったこ
   とが検出されるとき、上記出力部を回転駆動して上記プ
   ラネタリギア機構の入力回動部に対する外部回転駆動力
   の伝達を行う電動機と、 を具備する電動式パワーステアリング装置。