JPH0238182A

JPH0238182A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0238182A
Application number: JP63190298A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Yamamoto; 敏彦山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-07

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、電動式パワーステアリング装置に関するもの
であり、さらに詳細には、改良されたクラッチ機構を有
する電動式パワーステアリング装置に関するものである
。

先行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
しては、油圧式のものが広く用いられているが、油圧式
パワーステアリング装置においては、エンジンによりつ
ねにポンプを駆動して、油圧を発生させ、必要な場合に
、この油圧を利用して、ハンドル操作のアシストを行う
一方で、直進走行時のように、ハンドル操作のアシスト
が不要な場合には、この油圧を何ら利用することなく解
放しているので、エンジンの動力を有効に活用すること
ができないという問題があり、必要な場合にだけ、ハン
ドル操作のアシストを行うことができる電動式パワース
テアリング装置が、近年注目されるようになっている。

このような電動式パワーステアリング装置においては、
必要なときに、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つねに連結され
ていると、ハンドル操作のアシストが不要な場合、すな
わち、電動モータに通電がなされていない場合に、電動
モータが抵抗となり、かえって、ハンドル操作が重くな
るため、電動モータとステアリングシャフトとを断接す
るクラッチ機構を設け、ノ１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、最近では、
クラッチ操作の信頼性を高めるため、機械式のクラッチ
機構が提案されている。

実開昭５９−７９４６７号公報は、ステアリングホイー
ルがその上端に取り付けられるアッパーシャフトと、た
とえば、ステアリングギアのピ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連
結するトーションバーを有する電動式パワーステアリン
グ装置で、機械式のクラッチ機構を備えたものを開示し
ている。この電動式パワーステアリング装置のり。

ラッチ機構は、第１図に示されるように、ロアシャフト
４１とロアシャフト４１上に回転自在に組付けられたク
ラッチハブ４２に図示しないトーショナルダンパを介し
て組付けられた電動モータにより駆動される大径ギア（
図示せず）との間の動力伝達を、ステアリングシャフト
に加わるステアリングトルクに応じて断接するもので、
クラッチハブ４２と、ロアシャフト４１の外周に形成さ
れた多数のカム面４３ａ、４３ｂ、　　・・・と、クラ
ッチハブ４２と各カム面４３ａ、４３ｂ、・・との間に
介装された多数のカムフォロア、即ちボール４４ａ、４
４ｂ、　　　　・と、アッパーシャフト（図示せず〉の
先端部外周に弾性部材を介して組付けられ、カムフォロ
アたる各ボール４４ａ１４４ｂ、・・・を保持するカム
フォロアの保持具、即ちケージ４５より構成されており
、第１図に示される、アッパーシャフトとロアシャフト
４１間に相対回転変位がない状態において、両シャフト
間に相対回転変位が生じると、ケージ４５とロアシャフ
ト４１間にｔ目対回転変位が生じ、その結果、各ボール
４４ａ、４４ｂ、　　・　・が、各カム面４３ａ、４３
ｂ、　　・・・上を相対移動し、楔作用により、ロアシ
ャフト４１とクラッチハブ４２とを次第に係合させ、両
ンヤフト間の相対回転変位が所定の値に達すると、各ボ
ール４４ａ、４４ｂ。

・によって、ロアシャフト４１とクラッチハブ４２とは
強固に結合され、ロアシャフト４１と電動モータにより
駆動される大径歯車とが連結されるようになっている。

又アッパーシャフトとケージ４５とは弾性部材を介して
連結されているので、ロアシャフト４１とクラッチハブ
４２とが結合した後においてもアッパーシャフトとケー
ジ４５ひいてはカムフォロアたる各ボール４４ａ１４４
ｂ１　・・・更にひいてはロアシャフト４１との相対回
転変位が許容され、かかる相対回転変位を検出してこれ
に応じて電動モーフの駆動を制御し、操舵力に対する助
勢を操舵トルクに応じて制御している。

発明の解決しようとする問題点従来の電磁クラッチなどと比べて信頼性に優れるこのよ
うな機械式クラッチ機構においては、アッパーシャフト
とケージとを連結する弾性部材に過大な力が加わるのを
防止することが必要であり、そのためには、アッパーシ
ャフトとケージの相対回転変位を所定量に規制するスト
ッパーを設けることが好ましいと考えられる。又トーシ
ョンバーに過大な力が加わることも防止する必要があり
、そのためには、トーションバーの回転変位量、即ち７
ツパーシヤフトとロアーシャフトとの相対回転変位量を
所定量に規制するストッパーを設けることが好ましいと
考えられる。

しかし、上記の如く、ストッパーを二つ設けると、各々
が規制する相対回転変位量の相互間係の如何によって、
電動モータが誤作動した場合に、適正なハンドル操作を
行えなくなる場合を生ずるという問題があった。

発明の目的本発明は、かかる問題に鑑みて構成されたものであり、
構成要素に過大な力が加わらず、且つ電動モータが誤作
動した場合にも、適正なハンドル操作を行える電動式パ
ワーステアリング装置を提供することを目的とするもの
である。

発明の構成本発明のかかる目的は、操舵力伝達系をステアリングホ
イール側伝達系とステアリングギア側伝達系とに分割し
、前記ステアリングホイール側伝達系とステアリングギ
ア側伝達系との間に所定の相対回転変位が生じた時に、
前記ステアリングギア側伝達系の操舵力伝達軸の外周に
設けられ、電動モータにより駆動される駆動ギアを前記
操舵力伝達軸に結合させるクラッチ機構をカムフォロア
と保持具とによって構成した電動式パワーステアリング
装置において、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の間の相対回転変位を所定量に規
制する第１のストッパと、カムフォロアとステアリング
ホイール側伝達系との回転方向相対変位を所定量に規制
する第２のストッパとを設け、第１のストッパによって
規制されるステアリングホイール側伝達系とステアリン
グギア側伝達系との間の最大相対回転変位量を、第２の
ストッパによって規制されるカムフォロアとステアリン
グホイール側伝達系との最大相対回転変位量よりも大き
く設定することによって達成される。

本発明によれば、第１と第２のストッパとにより、クラ
ッチ機構の構成要素に過大な力が加わることが防止され
、また、クラッチ接続後、ステアリングホイールを戻し
た時に、第１のストッパが作動する前に第２のストッパ
が作動し、これによって、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が一体的に回転を始め
る前に、カムフォロアとステアリングホイール側伝達系
とを一体的に回転させることができ、もってクラッチを
解除することができる。従って、電動モータが誤作動し
た場合にも適正なハンドル操作を行える電動式パワース
テアリング装置を得ることができる。

実施例以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、詳
細に説明を加える。

第２図は、本発明の実施例に係る電動式パワーステアリ
ング装置のクラッチ機構の略平面図であり、第３図は、
そのＡ−Ａ矢視図である。第４図は、第３図のＢ−Ｂ矢
視図、第５図は、第３図のＣ−Ｃ矢視図である。

第２図ないし第５図において、クラッチ機構１は、ステ
アリングホイール２のボス部に設けられており、ボルト
３によりステアリングホイール２に直接結合された第１
円板４と、ボルト５によって第１円板４をその間に挟ん
で互いに結合され、ボルト６によりステアリングギア側
に操舵力を伝達するステアリングシャフト７に組付けら
れた第２円板８および第３円板９を有している。第１円
板４と、第２円板８および第３円板９とは相対的に回転
可能に構成されている。

第１円板４には、複数の２つの孔１１が形成され、また
、第２円板８および第３円板９の対応する位置にも、そ
れぞれ、溝１２．１３が形成されており、孔１１および
溝１２．１３の内部には、第１スプリング１０が収容さ
れ、中立状態において、第１円板４と第２円板８および
第３円板９との間に相対回転変位がないように保持する
とともに、ステアリングホイール２が操作され、第１円
板４と第２円板８および第３円板９とが相対的に回転す
ると、この第１スプリングＸＯが縮められるように構成
されている。また、第１円板４には、長孔１４が形成さ
れ、第２円板８および第３円板９に設けられたストッパ
ピン１５が長孔１４内を貫通するように構成されて、第
１円板４と第２円板８および第３円板９との相対回転変
位量が規制されるようになっている。又、中立状態（直
進状態）おいて、ストッパピン１５が、長孔１４の中央
に位置するように構成されている。さらに、第１円板４
および第２円板８ならびに第３円板９には、それぞれ、
長孔１６．１７（第２円板８に形成された長孔は図示さ
れていない。）が、互いに対応する位置に形成され、こ
れらの長孔１６．１７内には、その一端が、第２円板８
および第３円板９に軸支された抵抗線体１８が設けられ
るとともに、第１円板４に、その一端が固定され、その
他端の接点が抵抗線体１８に押圧接触された摺動子１９
が設けられおり、第１円板４と第２円板８および第３円
板９とが相対的に回転すると、抵抗線体１８と摺動子１
９の接点との接触位置が変化するので、抵抗線体１８の
抵抗変化を測定することにより、ポテンシオメータの原
理にしたがって、第１円板４と第２円板８および第３円
板９との相対回転変位量が測定し得るようになっている
。

さらに、第３円板９の外周面に当接してリング状の保持
具５０が設けられ、このリング状保持具５０の外側には
、図示しない電動モーフにより駆動される減速ギア２１
が設けられている。又減速ギア２１の内周面とリング状
保持具５０の外周面との間には、わずかな間隙が設けら
れている。リング状保持具５０は、図示する如く第１円
板４と一体形成された内側リング５３と、何れの円板に
も結合しない外側リング５４とから構成される。

内側リング５３には複数の貫通穴５３ａ及び外周面に複
数の局部溝５３ｂが設けられており、−万作側リング５
４にも複数の貫通穴５４ａ及び内周面に複数の局部溝５
４ｂが設けられている。第５図に示す中立状態（直進状
態）において、局部溝５３ｂと５４ｂとは対面する位置
にあって室５５を形成し、該室５５内には第２スプリン
グ５６が配設され、第２スプリング５６の両端には第２
スプリング５６の室５５内での座りをよくするためのボ
ール６０．６１が配設されている。又第５図に示す中立
状態において、貫通穴５３ａと５４８も対面する位置に
あって保持空間５８を形成し、保持空間５８内にローラ
状のカムフォロア５９が配設されている。第５図に示す
如く、ローラー形状カムフォロア５９は第３円板９の外
周面に設けた平坦部、即ちカム面２７に当接していおり
、又第５図に示す中立状態において、ローラー形状カム
フォロア５９と減速ギア２１の内周面との間に若干の隙
間が形成されるように、カムフォロア５９の直径が定め
られている。クラッチ接続後も第１円板４が第２円板８
及び第３円板９に対して相対的に回転できるようにする
ために、且つ該回転によって第２スプリング５６に加わ
る力が過大なものとならないようにするために、貫通穴
５３ａは第５図に示す中立状態において、カムフォロア
５９に対して、適正な間隙を有する相補的形状に形成さ
れており、一方貫通穴５４ａは、第５図に示す中立状態
において、カムフォロア５９に対して若干の間隙を有す
る相補的形状に形成されている。

ここで、本実施例では、中立状態に於いて、第５図に示
すカムフォロア５９と貫通穴５３ａとの間隙が第３円板
の中心に対して囲む角度βが、第４図に示すストッパピ
ン１５と長孔１４との間隙が第３円板の中心に対して囲
む角度αよりも小さくなるように前記両間隙が形成され
ている。

このように構成された本実施例の電動式パワーステアリ
ング装置のクラッチ機構においては、まず、第５図に示
す中立状態では、カムフォロア５９と減速ギア２１の内
周面との間の間隙により、クラッチは切断されている。

次いで、ステアリングホイール２が回転すると、これに
連結されている第１円板４が回転し、第２円板８、第３
円板９および内側リング５３、外側リング５４も、第１
円板４とともに回転する。しかし、ステアリングシャフ
ト７と連結されている第２円板８および第３円板９は、
ステアリングシャフト７を介して、路面からの抵抗を受
け、この路面抵抗が、第１スプリング１０のバネ力に打
ち勝つようになると、第１スプリング１０を縮めながら
、第１円板４と第２円板８および第３円板９とは相対的
に回転するようになる。これに対して、第１円板４に結
合された内側リング５３は、第１円板４とともに回転す
るから、第２円板８および第３円板９と内側リング５３
との間にも、相対的な回転変位が生じ、その結果、第２
スプリング５６の押圧下に内側リング５３と一体的に回
転する外側リング５４に押されてローラ状カムフォロア
５９がカム面２７上を相対移動して、減速ギア２１に当
接し、楔作用により、第３円板９と減速ギア２１とは次
第に係合してクラッチが接続される。

カム面２７と減速ギア２１との間隙、カムフォロア２６
の直径、スプリング２４．２５のバネ定数等は、カムフ
ォロア５９がカム面２７及び減速ギア２１と係合し、ク
ラッチが接続された時、ストッパピン１５が、長孔１４
の端部に接触することがないように、すなわち、まだ、
第２円板８および第３円板９が、第１円板４に対して、
相対的に回転可能なように、設定されており、カムフォ
ロア５９がカム面２７及び減速ギア２１と係合し、クラ
ッチが接続された後も、ステアリングホイール２を回転
させると、第１円板４と第２円板８および第３円板９と
は、第１スプリングＩＯを縮めながら、ストッパピン１
５が長孔１４の端部の位置に達するまで、さらに相対的
な回転変位が可能となっている。これは、クラッチ接続
後も、さらに、相対的回転を可能にすることによって、
操舵トルクを測定することを可能として、操舵トルクに
応じた駆動力を電動モータより、ステアリングホイール
２に与えるようにするためである。操舵トルクに対応す
る第１円板４と第２円板８および第３円板９との間の相
対的回転変位量は、抵抗線体１８と摺動子１９とにより
測定される。

ここで、本実施例においては、長孔１４とストッパピン
１５とにより、第１円板４と第３円板９とを弾性的に連
動させる第１スプリング１ｏの変位量が規制され、又カ
ムフォロア５９と内側リング５３との闇の間隙により、
内側リングと外側リングとを弾性的に連動させる第２ス
プリング５６の変位量が規制されるので、これらの部材
に過大な力が加わることはない。又、中立状態に於いて
、第５図に示すカムフォロア５９と貫通穴５３ａとの間
隙が第３円板の中心に対して囲む角度βが、第４図に示
すストッパピン１５と長孔１４との間隙が第３円板の中
心に対して囲む角度αよりも小さくなるように前記両間
隙が形成されているので、クラッチ接続後、コントロー
ル系の故障などにより、必要以上の駆動力が電動モータ
からステアリングホイール２に加えられたような場合に
、運転者がステアリングホイール２を戻したときに、ス
トッパピン１５が長孔１４の端部に当接する前に、内側
リング５３の貫通孔５３ａの端部がカムフォロア５９に
当接し、これにより、第２円板８及び第３円板９より先
に、カムフォロア５９が内側リング５３ひいては第１円
板４と一体的に回転し、カムフォロア５９と減速ギア２
１との係合が解除されて、クラッチの接続が解かれる。

したがって、電動モータの誤作動時においても適正なハ
ンドル操作を行うことができる。

また、本実施例においては、クラッチ機構および電動モ
ーフによる駆動部などが、ステアリングホイール２のス
テアリングシャフト７へのボス部に設けられているため
、マニュアルステアリングの自動車に、パワーステアリ
ング装置を容易に取り付けることができるという利点も
併せて得ることができる。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能
であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであ
ることはいうまでもない。

発明の効果本発明によれば、構成要素に過大な力が加わらず、且つ
電動モータが誤作動した場合にも、適正なハンドル操作
を行える電動式パワーステアリング装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のクラッチ機構の構成を示す概略図であ
る。第２図は、本発明の実施例に係る電動式パワーステ
アリング装置のクラッチ機構の略平面図、第３図は、そ
のＡ−Ａ矢視図である。第４図は、第３図のＢ−Ｂ矢視
図、第５図は、第３図のＣ−Ｃ矢視図である。１・・・クラッチ機構、２・・・ステアリングホイール、３．５．６・・・ボルト、４・・・第１円板、７・・・ステアリングシャフト、８・・・第２円板、　９・・・第３円板、ｌ　Ｏ・１４　・１５　・１６、１１８　・２７　・４２　・　３　ａｌ　４　ａｌ４５　・５０　・５３　・５３ａ　　・５３ｂ　　・５４　・５４ａ　　・５４ｂ　　・５５　・・第１スプリング、・孔、　１２．１３・・長孔、・ストッパピン、７・・・長孔、・抵抗線体、　　１９・・カム面、・ロアシャフト、・クラッチハブ、４３ｂ・・・ボール、４４ｂ・・・カム面、・ゲージ、・リング状保持具、・内側リング、・貫通孔、・局部溝、・外側リング、・貫通孔、・局部溝、・室・溝、・摺動子、５６　・５８　・５９　・６０、・第２スプリング、・保持空間、・ローラ状カムフォロア、６１・・・ボール、第１図

Claims

【特許請求の範囲】

　操舵力伝達系を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し、前記ステアリングホ
イール側伝達系とステアリングギア側伝達系との間に所
定の相対回転変位が生じた時に、前記ステアリングギア
側伝達系の操舵力伝達軸の外周に設けられ、電動モータ
により駆動される駆動ギアを前記操舵力伝達軸に結合さ
せるクラッチ機構を、カムフォロアと該カムフォロアを
弾性部材を介して支持する保持具とにより構成した電動
式パワーステアリング装置において、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の間の相対
回転変位を所定量に規制するストッパと、カムフォロア
とステアリングホイール側伝達系との回転方向相対変位
を所定量に規制するストッパとを設け、第１のストッパ
によって規制される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の間の最大相対回転変位量が
、第２のストッパによって規制されるカムフォロアとス
テアリングホイール側伝達系との最大相対回転変位量よ
りも大きくなるように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。