JPH0520627Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は舵取ハンドルの操作力（操舵力）を軽
減するために用いられる動力舵取装置に関し、特
にその操舵補助力発生手段として電動モータを用
いてなる電動式動力舵取装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

動力舵取装置は一般にパワーステアリングと呼
ばれ、近年では小型車に至る各種の車輌等に広く
搭載されており、運転者の操舵力を軽減して簡単
でしかも軽快な操舵操作を可能とするとともに、
運転者の疲労等を軽減するうえで効果を発揮し得
るものである。そして、この種の動力舵取装置と
して一般には油圧式のものが用いられているが、
近年これに代えて電動モータ等を利用した電動式
のものも種々提案されている。

すなわち、油圧式の装置では、操舵補助力を発
生させるための油圧シリンダを始め、油圧ポン
プ、流路切換バルブ、およびこれらを接続する油
圧配管系等、その構成部品点数が多く、しかも各
部の構成が複雑で加工精度等が要求され、製造、
組立作業が面倒かつ煩雑であるばかりでなく、装
置全体が大型化し重量も増大し、コスト高を招く
等の問題をもつものであつた。このため、最近で
は、簡単な電気配線により車載バツテリおよびコ
ントローラと結線して使用し得る電動モータを、
操舵補助力の発生手段とする電動式の装置が注目
を集めており、油圧式に比べ装置各部の構成の簡
素化が図れるとともに装置全体の小型かつコンパ
クト化等が可能となるものであつた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、電動モータを操舵補助力発生手
段として採用するためには、モータのステアリン
グ系に対する連結構造やモータの動作制御を始め
応答性などの動作性能の面で種々の問題があり、
まだまだ実用化には至つていない。

すなわち、上述した電動式の動力舵取装置の構
成するうえで必要とされることは、運転者の操舵
操作に応じた操舵力や操舵角度、さらには車輌の
走行速度等を始めとする各種走行条件を簡単かつ
適切に検出し、この検出値に応じてモータの駆動
制御を行ない、所要の操舵補助力が得られるよう
にすることである。これは、たとえば車輌停車中
の据切り時や低速走行時の操舵時には軽快な操舵
を行なえることが必要とされる一方、高速走行時
にはある程度の重さを有する剛性感が必要とされ
るためで、特に上述した操舵力、操舵角度等の検
出が必要不可欠となつている。

そして、このような検出手段として従来から
種々知られているが、いずれも構造上や動作性能
の面で問題をもち、これはたとえば舵取ハンドル
に対する運転者の操舵要求を検出する操舵力検出
機構において著しいもので、特にその検出方法
や、検出個所、さらにその検出機構の配設位置や
検出性能、その信頼性等の面で、種々の問題を生
じている。すなわち、操舵力検出機構として従来
一般には接触型のセンサ等を用いかつこれを舵取
ハンドル側のシヤフト等に付設しているが、この
ような接触型によれば、繰返し使用による耐久性
や動作上での信頼性の面で問題があり、さらにセ
ンサの取付けにあたつての煩雑さが避けられず、
その配線等も面倒でスペース的にも問題となる等
の欠点があつた。また、非接触型のセンサを舵取
ハンドル側の入力軸と操舵輪側の出力軸との間に
介在させるようにしたものもあるが、この場合セ
ンサが回転側に設けられているためこれを固定側
に接触するために、摺動接触によるスリツプリン
グ等の橋絡部が必要で、センサ性能やその信頼性
に欠け、安定した検出出力を得るうえで問題をも
つものであつた。

さらに、上述した操舵力を入、出力軸間の相対
的な回転変位等で検出する場合において、その変
位量が小さいために、精度的に優れたセンサを用
いなければならないものであり、これらの点を考
慮し上述した操舵力を簡単な構成により適切かつ
確実に検出し、モータ制御を確実に行なえる何ら
かの対策を講じることが必要とされている。

また、この種の電動式動力舵取装置において望
まれることは、電動モータからのステアリングシ
ヤフトに対する連結構造を簡素化するとともに、
その動作上での信頼性等を確保し得るようにし、
しかも小型かつコンパクト化、および低コスト化
等を達成し得ることで、これらの点をも考慮しな
ければならない。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本考案に係る電
動式動力舵取装置は、操舵輪側の出力軸上に設け
られ電動モータ側のピニオンと噛合する大歯車
と、この大歯車に設けたヘリカル内歯ギヤと、こ
れに噛合しかつ軸線方向にのみ移動可能に支持さ
れる移動歯車を備え、この移動歯車の移動を検出
する非接触型の検出手段を、ステアリングボデイ
側に設けるようにしたものである。

〔作用〕

本考案によれば、入、出力軸間での相対的な回
動変位を、大歯車の外周寄り部分からヘリカルギ
ヤ結合による軸線方向への直線変位として移動歯
車により拡大して取出し、かつこの直線変位を固
定側に設けた非接触型の検出手段により検出する
ものである。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図は本考案に係る電動式動力舵取装置の一
実施例を示し、図において、まず、全体を符号１
で示す電動式の動力舵取装置の概略構成を簡単に
説明すると、２は図示せぬ舵取ハンドル側に連結
される入力軸としてのスタブ軸、３は図示せぬ操
舵輪側に連結されるピニオン３ａを有する出力軸
としてのピニオン軸、４はこれら両軸２，３を所
定角度範囲内で相対的に回動変位可能に連設する
トーシヨンバーで、これらの部材によつてステア
リングシヤフトが構成されている。そして、これ
らステアリングシヤフトを構成する軸２，３等
は、前記ピニオン３ａと噛合するラツク歯５ａを
有するラツク５と共に、ステアリングギヤボデイ
６，７内に貫通して配設されている。なお、８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは上述したボデイ６，７内
で軸２，３を回転自在に支持するためのベアリン
グ、９ａ，９ｂは前記ステアリングボデイ６の軸
孔部分を閉塞するアジヤステイングリングおよび
その固定用ナツトである。また、上述したラツク
５は、周知の通り、図示せぬビツトマンアーム、
タイロツド等と共に操舵輪間を連結する舵取リン
ク機構を構成するものである。

１０は前記操舵輪側に連結されるピニオン軸３
側に駆動力伝達機構として減速歯車機構１１は介
して連結され操舵補助力を与える電動モータで、
このモータ１０は、ピニオン軸３上でその入力軸
寄りの部分に一体に設けられた減速歯車機構１１
を構成する被駆動ギヤとして大歯車１２に対し、
モータ軸１０ａ上に設けたピニオン１３を噛合さ
せることで、モータ１０の回転を所定回転数に減
速して駆動力伝達を行なう構成とされている。こ
こで、上述したモータ１０は、そのモータ軸１０
ａを前記ステアリングシヤフト２，３側の軸線方
向と平行して突出させるようにして、ステアリン
グボデイ７の上方で反ハンドル側に配設されてい
る。ここで、これら減速歯車機構１１を構成する
大歯車１２およびピニオン１３は、ステアリング
ボデイ６，７によつて構成された空間部内に内設
され、かつこの空間部内にはギヤ潤滑用としてグ
リースが封入されている。

そして、このような各構成部材の配設状態によ
れば、上述したステアリングシヤフト２，３，４
およびステアリングギヤ３ａ，５ａ等を有するス
テアリングギヤボデイ６，７、電動モータ１０お
よび減速歯車機構１１を内設したギヤボツクス部
などを効率よく連結し、その結果として動力舵取
装置１全体を小型かつコンパクトな構成とするこ
とができるもので、その実用上の効果は大きい。
また、上述した構成によれば、電動モータ１０か
らの回転駆動力が、ピニオン軸３上で最も剛性の
高いスタブ軸２、ステアリングギヤ３ａ，５ａ間
位置に設けられた被駆動ギヤとしての大歯車１２
に伝達されるとともに、スタブ軸２からラツク５
への手動による操舵トルク伝達経路に沿つてステ
アリングギヤ側に伝達されるため、その駆動力伝
達が適切かつ確実に行なえるばかりでなく、ステ
アリングシヤフト２，３，４、特にピニオン軸３
の耐久性の面で優れている等の利点を奏すること
が可能となる。これは、モータ１０から減速歯車
機構１１を介してのパワー入力経路が前記手動ト
ルク伝達経路と同一となり、強度部分を集中させ
ることができるためで、さらにこのような構成か
ら装置全体の小型化等も達成し得るもので、レイ
アウト上で優れた実車搭載性を確保し得るもので
ある。

ここで、図中１４は前記モータ軸１０ａをステ
アリングボデイ７内で回転自在に支持するベアリ
ングで、このベアリング１４は、前記ピニオン１
３をその被駆動側である大歯車１２側に所要の弾
撥力をもつて圧接する押圧手段１５により押圧支
持されている。すなわち、図中１６は前記ベアリ
ング１４の上側半分に被冠されるような半リング
状を呈しボデイ７内に形成された縦溝内で上下動
可能に支持されたゴム等の弾性体によるパツド
体、１７はその上部に形成されたねじ孔内にねじ
込まれる調整ねじ部材、１８はこのねじ部材１６
で前記パツド体１６に所要の弾撥力をもつて圧接
されるコイルスプリングで、これらの部材によつ
て前記ベアリング１４が図中下側すなわちピニオ
ン１３を大歯車１２に対し噛合させる方向に押圧
された状態となつている。

このような押圧手段１５を設けた理由は次の通
りである。すなわち、上述した減速歯車機構１１
を構成する大歯車１２とピニオン１３との間では
必然的にバツクラツシユが生じるものであるが、
この場合に両歯車１２，１３における軸間距離方
向でのバツクラツシユ（各部の寸法誤差等により
0.1mm以上となる）により、両歯車軸３，１０ａ
間でがた付きが生じる。特に、このようながた付
きによる問題は、入力軸としてのスタブ軸２に対
し舵取ハンドル側のステアリングシヤフトが所定
の傾きをもつてユニーバサルジヨイントを介して
連結されており、操舵時等において生じる軸の曲
りや振れ等によつて、上述した大歯車１２が設け
られている出力軸としてのピニオン軸３が、ピニ
オン１３との間のバツクラツシユを増減するよう
に揺動動作されることを避けられないことから著
しいものである。そして、このような揺動時に上
述したバツクラツシユが大きくなると、その分だ
けモータ１０が逆転して回転伝達を行なう際にモ
ータ１０に空転状態が生じ、トルクの発生が遅れ
るといつた応答不良を生じたり、走行時において
操舵輪側からのキツクバツクによりがた付き音が
生じる等の問題を招いてしまうものであるが、上
述した押圧手段１５を設けることで、両歯車１
２，１３間での軸間距離方向でのバツクラツシユ
を、常に許容値以下（0.02mm以下）に維持し得る
ため、がた付きによる応答不良やがた付き音等の
問題を防止することが可能となるものである。

さて、本考案によれば、上述した構成による電
動式動力舵取装置において、前記ピニオン軸３上
に設けられ電動モータ１０側のピニオン１３と噛
合する大歯車１２に対し、ヘリカル内歯ギヤ２０
を設けるとともに、これに噛合しかつ軸線方向に
のみ移動可能に支持される移動歯車２１を、前記
入、出力軸２，３上に設け、かつこの移動歯車２
１の移動を検出する非接触型の検出手段を、ステ
アリングボデイ６側に設けるようにしたところに
特徴を有している。

これを詳述すると、前記移動歯車２１は、第１
図さらには第２図からも明らかなように、そのボ
ス部２１ａの内周部が前記スタブ軸２上に摺動可
能に支持されるとともに、その内周部の一部に形
成した軸線方向のキー溝２１ｂ，２１ｂにスタブ
軸２上のピン２２，２２が係合することで、スタ
ブ軸２上で回転せず、軸線方向にのみ動作するよ
うに支持されている。そして、この移動歯車２１
外周のヘリカルギヤ部は、前記大歯車１２の一側
に形成された凹部内に臨みその内周部分にねじ止
め等で設けられたヘリカル内歯ギヤ２０に噛合
し、これによるヘリカルギヤ結合により前記両軸
２，３間でのトーシヨンバー４のねじりによる相
対的な大歯車１２の回転変位に応じて軸線方向に
往復移動される。なお、第１図中２３はこの移動
歯車２１を常時大歯車１２側に付勢しがた付きの
ない状態での変位伝達を可能とするスプリング手
段である。

また、前記移動歯車２１のボス部２１ａ外周部
には、ベアリング２４を介してリング体２５が設
けられ、その一部から側方に突設されたホルダ部
２５ａに対し、軸線方向に並んで一対のマグネツ
ト２６ａ，２６ｂが保持され、これらのマグネツ
ト２６ａ，２６ｂは、前記ステアリングボデイ６
の側部に穿設された軸線方向に沿う長溝２７内に
臨み、かつこの長溝２７を覆うようにボデイ６外
側にガイド板２８を介して前記非接触型の検出手
段としてホール素子２９を有する蓋体２９ａが設
けられている。ここで、前記マグネツト２６ａ，
２６ｂは異なる極性が前記ホール素子２９と対向
するように配設され、これにより前記移動歯車２
１の軸線方向への移動を検出し得るような構成と
されている。また、上述したマグネツト２６ａ，
２６ｂを保持するリング体２５をベアリング２４
を介して移動歯車２１側に支持させたのは、この
移動歯車２１がスタブ軸２と共には回転変位する
ため、マグネツト２６ａ，２６ｂとホール素子２
９との回転方向位置が変化しないようにするため
である。なお、図中２８ａは前記ガイド板２８に
穿設されたガイド溝、２８ｂはボデイ６との間に
介在されたシール材である。

そして、このような構成によれば、入、出力軸
２，３間でのトーシヨンバー４による相対的な回
動変位を、大歯車１２の外周寄り部分からヘリカ
ルギヤ結合による軸線方向への直線変位として移
動歯車２１により拡大して取出し、かつこの直線
変位を固定側に設けた非接触型の検出手段として
のホール素子２９とマグネツト２６ａ，２６ｂに
より簡単かつ適切に検出でき、安定した検出出力
を得ることが可能となる。特に、このような構成
では、ピニオン軸３に設けた大歯車１２において
最も回転変位の大きな外周寄り部分からヘリカル
ギヤ結合により直線変位へと変換して取出してい
るため、変位量を大きくすることができ、これに
より精度のよい操舵力検出が可能で、その結果相
対的にトーシヨンバー４の剛性を上げることがで
き、動力舵取装置としての応答性や操舵フイーリ
ングを向上させることができる。

さらに、このような本実施例構成では、舵取ハ
ンドルに与えられる所定の方向への操舵トルクを
簡単かつ適切に検出でき、しかもこの変位検出部
としての非接触型の検出手段をステアリングギヤ
ボデイ６に効率よく組込むことができるため、装
置全体の小型化等を達成するうえでもその効果は
大きいものである。なお、操舵操作によるハンド
ルの戻りは、操舵輪からのセルフアライニングト
ルクによつて変位する出力側のピニオン軸３と入
力側のスタブ軸２との相対的な回動変位で制御さ
れるモータ１０で行なえるものである。

また、このような構成によれば、操舵操作に伴
なうステアリングシヤフトのトーシヨンバー４で
連結された部分での回動変位を、非接触型の検出
手段としてのホール素子２９等で検出して操舵ト
ルクを把握できるため、その構成が簡単でしかも
非接触な構造であることから、この種の舵取ハン
ドルのように長期間にわたつて頻繁に繰り返し使
用されるものの検出手段として用いてその効果を
発揮させ得るものである。さらに、上述したホー
ル素子２９等の非接触型の検出手段は、温度、湿
度等の環境変化に対する信頼性も大きく、さらに
従来のような頻繁なバランス調整なども不要で、
メンテナンスも簡単である等といつた利点があ
る。

第３図は本考案の別の実施例を示し、前述した
実施例との相違は、前記移動歯車２１の軸線方向
の動きを検出するための非接触型の検出手段とし
て、上述したホール素子２９とマグネツト２６
ａ，２６ｂに代え、この移動歯車２１の側面部に
対向するステアリングボデイ６の側壁部に設けた
ギヤツプセンサ３０を用いている点であるが、こ
のようにしても同様の作用効果を奏することがで
き、しかもこれに加えて構成がより一層簡素化す
るといつた利点もある。

なお、本考案は、上述した実施例構造に限定さ
れず、各部の形状、構造等を必要に応じて適宜変
形、変更することは自由である。たとえば、上述
した実施例では、本考案を特徴づける移動歯車２
１を大歯車２１に対しヘリカルギヤ結合するにあ
たつて、大歯車１２の一側の凹部内にヘリカル内
歯ギヤ２０をねじ止めして設けるようにした場合
を示したが、本考案はこれに限定されず、大歯車
１２の一側部に突設して設けたり、またこの大歯
車１２に一体にヘリカル内歯ギヤ２０を形成する
等といつた種々の変形例が考えられる。

また、上述した実施例では、減速歯車機構１１
として、大歯車１２とピニオン１３とからなる場
合を説明したが、これに限定されず、種々のギヤ
構成が考えられるものである。さらに、上述した
実施例では、ステアリングギヤとしてラツクピニ
オン型のものを用いた場合を説明したが、本考案
はこれに限定されず、たとえばボールねじ型等に
も適用してその効果を発揮し得ることも容易に理
解されよう。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案に係る電動式動力
舵取装置によれば、電動モータ側のピニオンと噛
合する出力軸上の大歯車にヘリカル内歯ギヤを設
け、かつこれに噛合する移動歯車を軸線方向にの
み移動可能に支持するとともに、この移動歯車の
移動を検出する非接触型の検出手段を固定側に設
けるようにしたので、簡単かつ安価な構成にもか
かわらず、大歯車外周寄り部分にヘリカルギヤ結
合された移動歯車により、回動変位を拡大された
直線変位として簡単かつ適切に取出し、これを固
定側の非接触型検出手段で検出するため、安定し
た検出出力を適切かつ確実に得ることが可能で、
またトーシヨンバーの剛性を高めてモータの応答
性や操舵フイーリングを向上させることも可能
で、さらに全体の構成が簡素化され、加工性や組
立性等の面からも優れている等の実用上種々優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電動式動力舵取装置の一
実施例を示す概略側断面図、第２図は本考案の要
部構成を示す要部分解斜視図、第３図は本考案の
別の実施例を示す要部側断面図である。 １……電動式動力舵取装置、２……スタブ軸
（入力軸）、３……ピニオン軸（出力軸）、４……
トーシヨンバー、５……ラツク、６，７……ステ
アリングギヤボデイ、１０……電動モータ、１０
ａ……モータ軸、１１……減速歯車機構、１２…
…大歯車、１３……ピニオン、１４……ベアリン
グ、１５……押圧手段、２０……ヘリカル内歯ギ
ヤ、２１……移動歯車、２３……スプリング手
段、２４……ベアリング、２５……リング体、２
６ａ，２６ｂ……マグネツト（非接触型検出手
段）、２９……ホール素子（非接触型検出手段）、
３０……ギヤツプセンサ（非接触型検出手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステアリングボデイ内で舵取ハンドル側の入力
   軸とトーシヨンバーを介して連結された操舵輪側
   の出力軸上に設けられて電動モータ側のピニオン
   と噛合される大歯車と、この大歯車に設けられた
   ヘリカル内歯ギヤと、このヘリカル内歯ギヤと噛
   合され前記入、出力軸上で軸線方向に移動可能に
   支持される移動歯車を備え、この移動歯車の移動
   を検出する非接触型の検出手段を、前記ステアリ
   ングボデイ側に設けたことを特徴とする電動式動
   力舵取装置。