JPH0537741Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はラツクアンドピニオン式の電動式パ
ワーステアリング装置、詳しくは、電動機の出力
軸に食違い歯車機構を介して動力伝達可能に連結
されたピニオンギアを操向ハンドルに連結された
ピニオンギアとともにラツク軸のラツク歯に噛合
させた電動式パワーステアリング装置に関する。

（従来の技術） 電動機が操舵補助力を発生する電動式パワース
テアリング装置は、油圧アクチユエータが操舵補
助力を発生する油圧式パワーステアリング装置に
比較すると、消費電力の提言、小型・軽量化およ
び操舵フイーリングの向上が可能になる等の利点
を有するため、近年、種々の電動式パワーステア
リング装置が提案されている（特開昭59−50864
号公報参照）。

従来、このような電動式パワーステアリング装
置として、例えば、第２図に示すような電動式パ
ワーステアリング装置あるいは第３図に示すよう
な電動式パワーステアリング装置が知られてい
る。第２図に示す電動式パワーステアリング装置
は、操向ハンドル１１と連結したピニオンギア１
１ａを操向車輪と連結したラツク軸１２に形成さ
れたラツク歯１２ａ（ただし、図中背面側で図示
されず）に噛合させるとともに、また、このラツ
ク軸１２に上記ピニオンギア１１ａと噛合したラ
ツク歯１２ａと別の位置にラツク歯１２ｂを形成
してこのラツク歯１２ｂに電動機１３の出力軸に
固設されたピニオンギア１３ａを噛合させ、操向
ハンドル１１とピニオンギア１１ａとの間に介設
された操舵トルクを検出するトルクセンサ１４の
出力信号に基づき電動機１３を制御装置１５によ
り制御して操舵負担を軽減する。

また、第３図に示す電動式パワーステアリング
装置は、操向ハンドル１１と連結したピニオンギ
ア１１ａが噛合するラツク歯１２ａとともにボー
ルねじ溝１２ｃをラツク軸１２に形成し、このラ
ツク軸１２のボールねじ溝１２ｃにボールナツト
１６ａを循環する多数のボールを介し螺合させて
ボールねじ機構１６を構成するとともに、ラツク
軸１２と同軸状にラツク軸１２の外周上に電動機
１３を配設し、この電動機１３の出力軸を上記ボ
ールねじ機構１６のボールナツト１６ａに連結し
て電動機１３が出力する動力をラツク軸１２へ伝
達する。この電動式パワーステアリング装置にあ
つても、操舵トルクを検出するトルクセンサ１４
の出力信号に基づき制御装置１５によつて電動機
１３を制御し、運転者の操舵負担を軽減する。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の電動式パワーステアリン
グ装置にあつては、電動機１３は出力軸にラツク
軸１２のラツク歯１２ｂと噛合するピニオンギア
１３ａが固設されてラツク軸１２に略直交するよ
うに配置されるため、ラツク軸１２の径方向に大
型化し、前置エンジン前輪駆動車のようなエンジ
ンルームが狭い車両に装着することが困難である
という問題点があつた。

また、後者の電動式パワーステアリング装置に
あつては、長尺であるラツク軸１２にボールねじ
機構１６のボールねじ溝１２ｃを形成するため、
ボールねじ溝１２ｃの高精度加工が熱処理の歪や
加工時の撓み等に影響されて困難で製造コストが
大きく、さらに、操舵時に生じる曲げモーメント
によりラツク軸１２が撓みを生じた場合等にボー
ルねじ機構１６の円滑な作動が阻げられて効率が
低下するという問題点があつた。

この考案は、上述した問題点に鑑みてなされた
もので、小型・軽量化が可能で、製造コストも低
く、また、操舵時の曲げモーメント等によつて影
響されない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。

（問題点を解決するための手段） この考案は、操向ハンドルと連結したピニオン
ギアを操向車輪と連結したラツク軸に形成された
ラツク歯に噛合させるとともに、前記ラツク軸に
電動機の出力軸を連結し、該電動機が出力する操
舵補助力を前記操向ハンドルに加えられる手動操
舵力とともに操向車輪へ伝達して該操向車輪を転
舵する電動式パワーステアリング装置において、
前記ラツク軸のラツク歯と噛合する第２のピニオ
ンギアを設け、前記ラツク軸と同軸状に前記電動
機を配設し、該電動機の出力軸を前記第２のピニ
オンギヤに食違い歯車機構を介して動力伝達可能
に連結したことを特徴とする。

（作用） この考案にかかる電動式パワーステアリング装
置によれば、電動機がラツク軸と同軸的に配設さ
れているため、その小型化が図れる。そして、ラ
ツク軸には、ラツク歯が形成されるのみで高精度
加工が不可欠なボールねじ溝等を形成する必要が
無いため、その製造コストの低減も可能である。
さらに、電動機は出力軸が食違い歯車機構を介し
ラツク軸のラツク歯と噛合するピニオンギアに連
結され、これらピニオンギアとラツク歯とを経て
電動機の出力する操舵補助力が伝達されるため、
操舵時にラツク軸に作用する曲げモーメントによ
つてラツク軸が撓みを生じても影響を受けること
は無い。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図はこの考案の一実施例にかかる電動式パ
ワーステアリング装置の断面図である。

図面中、２１は図示しない車体に支持されたギ
アケースであり、このギアケース２１の図中右方
には図示しない操向ハンドルに連結されたピニオ
ン軸２２が軸受２３，２４，２５によつて回転自
在に支持されている。ピニオン軸２２は、上記操
向ハンドルと連結した上軸２２ａに下軸２２ｂを
図示しないトーシヨンバーによつて相対回動変位
可能に連結して成り、下軸２２ｂにはラツク軸２
６に形成された第１のラツク歯２６ａと噛合する
ピニオンギア２７が固設されている。なお、２８
はピニオン軸２２とギアケース２１の上端部との
間に介設されたシール部材、２９はダストカバー
である。

ラツク軸２６はギアケース２１に軸方向摺動自
在に支持され、ギアケース２１の左右両端から突
出した端部がそれぞれステアリングケージ等を介
して図外の操向車輪のナツクルアームに連結され
ている。このラツク軸２６には、その図中右方に
前述のピニオン軸２２のピニオンギア２７と噛合
した第１のラツク歯２６ａが形成され、また、図
中左方に図中背面側に第２のラツク歯２６ｂが形
成されている。この第２のラツク歯２６ｂは、後
述する電動機に連結したピニオンギア３０と噛合
している。

ギアケース２１内には、略中央部に電動機３１
がラツク軸２６と同軸的に設けられている。電動
機３１はギアケース２１の内壁面に固着された界
磁石３２と、この界磁石３２とラツク軸２６との
間に回転自在に配設されたロータ３３とを備えて
いる。ロータ３３は一対の軸受３４，３５により
回転自在かつ微少の軸方向変位を許容されてギア
ケース２１に支持された円筒状の出力軸３６を有
し、この出力軸３６の外周にスキユー溝を有する
積層鉄芯３７および多重巻きされた電機子巻線３
８が同軸かつ一体に固着されている。この電機子
巻線３８は出力軸３６に固設された整流子３９お
よび整流子３９に弾接するブラシ４０を介し後述
する駆動ユニツトに接続されている。この電動機
３１は、電機子巻線３８に通電される電流値に応
じたトルク（操舵補助力）を発生する。

また、ギアケース２１内には、電動機３１の図
中左方にラツク軸２６の第２のラツク歯２６ｂと
噛合するピニオンギア３０および食違い歯車機構
（skew bevel gear）４１が収容されている。ピ
ニオンギア３０は、電動機３１の出力軸３６と平
行でなくかつ交わらない位置に軸受４２，４３を
介して回転自在に配設され、電動機３１の出力軸
３６と食違い歯車機構４１を介して動力伝達可能
に連結されている。食違い歯車機構４１は、電動
機３１の出力軸３６の左端に固設されて駆動食違
いかさ歯車４１ａと、ピニオンギア３０に固設さ
れて駆動食違いかさ歯車４１ａと噛合する被動食
違いかさ歯車４１ｂとを備えている。これら食違
いかさ歯車４１ａ，４１ｂは、周知のように、回
転双曲面（hykperboloid of revolution）の一部
をピツチ面として歯すじが母線の方向に形成され
ている。なお、４４は駆動食違いかさ歯車４１ａ
と軸受３４のインナレースとの間に縮装されたス
プリング、４５はラツクガイドであり、このスプ
リング４４は駆動食違いかさ歯車４１ａを被動食
違いかさ歯車４１ｂに押圧してバツクラツシユを
除去し、また、ラツクガイド４５はラツク軸２６
の案内とともに第２のラツク歯２６ｂとピニオン
ギア３０とのバツクラツシユを除去する。

さらに、ギアケース２１内の図中右方には、ラ
ツク軸２６の上方にトルクセンサ４６と制御ユニ
ツト４７とが、また、ラツク軸２６の下方に駆動
ユニツト４８が配設されている。トルクセンサ４
６は、ピニオン軸２２が挿通した略円筒状の可動
鉄芯４９とこの可動鉄芯４９の周に配置された差
動変圧器５０とを備え、ピニオン軸２２の上軸２
２ａと下軸２２ｂとの結合部の近傍にピニオン軸
２２と同軸状に配設されている。可動鉄芯４９
は、カム機構を介しピニオン軸２２の上下軸２２
ａ，２２ｂに連結され、上下軸２２ａ，２２ｂの
トーシヨンバーによる弾性的な相対回動変位に応
じ比例的に軸方向に変位する。差動変圧器５０
は、制御ユニツト４７に結線され、制御ユニツト
４７からパルス信号を印加されて可動鉄芯４９の
変位すなわち操舵トルクの作用方向と大きさとを
表す信号を制御ユニツト４７へ出力する。

制御ユニツト４７は、マイクロコンピユータ回
路５１および定電圧回路５２等を有し、駆動ユニ
ツト４８にフレキシブルサーキツト５３を介して
接続されている。マイクロコンピユータ回路５１
は、トルクセンサ４６等に接続されて該トルクセ
ンサ４６等の出力信号を処理し、また、駆動ユニ
ツト４８に処理結果に基づき駆動信号を出力す
る。定電圧回路５２は、駆動ユニツト４８を経て
図外のバツテリに接続され、マイクロコンピユー
タ回路５１等へ一定電圧の電力を供給する。駆動
ユニツト４８は、電界効果型トランジスタをブリ
ツジ状に結線したスイツチ回路５４、リレー回路
５５および電流検出回路５６等を有している。ス
イツチ回路５４は、リード線５７を介し電動機３
１に接続され、マイクロコンピユータ回路５１か
ら入力する駆動信号に応じたデユーテイフアクタ
および方向の断続電流を電動機３１へ通電する。
リレー回路５５はマイクロコンピユータ回路５１
から入力する駆動信号に応じてスイツチ回路５４
への電力の供給・遮断を行い、また、電流検出回
路５６は、電動機３１へ通電される電流値を検出
してこの電流値を表す検知信号をマイクロコンピ
ユータ回路５１へ出力する。なお、５８は電動機
３１の給電用リード線、５９，５９は定電圧回路
５２の給電用リード線、６０は車速センサ・ワー
ニングラツプ点燈用のカプラである。

上述したトルクセンサ４８、制御ユニツト４７
および駆動ユニツト４８等の詳細については、本
出願人が先に提出した特願昭61−93950号明細書
（特開昭63−112176号参照）等に記載されている
ため、以下の説明は簡略する。

次に、この実施例の作用を説明する。

この電動式パワーステアリング装置は、トルク
センサ４６等の出力信号をマイクロコンピユータ
回路５１が所定のプログラムに従い処理してスイ
ツチ回路５４へ駆動信号を出力し、スイツチ回路
５４により電動機３１が通電され、電動機３１が
通電される電流に応じた操舵補助力を発生する。
そして、ラツク軸２６には、ピニオンギア２７お
よび第１のラツク歯２６ａを経て伝達される手動
操舵力とともに、食違い歯車機構４１、ピニオン
ギア３０および第２のラツク歯２６ｂを経て伝達
される電動機３１の補助力が作用し、ラツク軸２
６は軸方向に移動して操向車輪を転舵する。した
がつて、運転者の操舵負担は軽減され、軽快な操
舵が可能となる。

一方、この電動式パワーステアリング装置は、
ラツク軸２６と同軸状に電動機３１が配設され、
この電動機３１に出力軸３６が比較的小型の食違
い歯車機構４１、ピニオンギア３０および第２の
ラツク歯２６ｂを介しラツク軸２６に連結されて
いる。したがつて、この電動式パワーステアリン
グ装置は、ラツク軸２６の径方向に大型化するこ
とも無く、前置エンジン前輪駆動車のようなエン
ジンルームが狭い自動車にも容易に装置すること
ができる。そして、この電動式パワーステアリン
グ装置は、上述のようにピニオンギア３０と第２
のラツク歯２６ｂを介し電動機３１が出力する操
舵補助力をラツク軸２６にするため、加工が困難
なボールねじ溝をラツク軸２６に形成する必要も
無く製造コストを減少することができ、また、操
舵時に発生する曲げモーメントによるラツク軸２
６の撓みの影響を受けることも無く円滑な作動が
保障される。

なお、上述した実施例では、食違い歯車機構４
１として食違いかさ歯車４１ａ，４１ｂから成る
ものを例示するが、この食違い歯車機構４１をハ
イポイド歯車（hypoid gear）から構成すること
もできることは言うまでも無い。また、上述した
実施例では、第１および第２のラツク軸２６ａ，
２６ｂをそれぞれ独立的にラツク軸２６に形成し
て電動機３１の両側にそれぞれピニオンギア２
７，３０を配設するが、電動機３１の一側に２つ
のピニオンギア２７，３０を並設してこれらピニ
オンギア２７，３０をラツク軸２６に延長して形
成した１つのラツク歯に噛合させることも可能で
ある。

（考案の効果） 以上に説明したように、この考案にかかる電動
式パワーステアリング装置によれば、電動機の出
力軸に食違い歯車機構を介して連結されたピニオ
ンギアをラツク軸に形成されたラツク歯に噛合さ
せて電動機が発生する操舵補助力をラツク軸へ伝
達するため、その小型化が図れ、た、ラツク軸の
加工が容易となり、さらに、ラツク軸の撓みの影
響を受けることも無く円滑な作動を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案にかかる電動式パワーステア
リング装置の一実施例を示す断面図である。第２
図および第３図はそれぞれが異なる態様の従来の
電動式パワーステアリング装置を示す概略図であ
る。 ２１……ギアケース、２２……ピニオン軸、２
６……ラツク軸、２６ａ……第１のラツク歯、２
６ｂ……第２のラツク歯、２７，３０……ピニオ
ンギア、３１……電動機、４１……食違い歯車機
構、４１ａ……駆動食違いかさ歯車、４１ｂ……
被動食違いかさ歯車。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 操向ハンドルと連結したピニオンギアを操向車
   輪と連結したラツク軸に形成されたラツク歯に噛
   合させるとともに、前記ラツク軸に電動機の出力
   軸を連結し、該電動機が出力する操舵補助力を前
   記操向ハンドルに加えられる手動操舵力とともに
   操向車輪へ伝達して該操向車輪を転舵する電動式
   パワーステアリング装置において、前記ラツク軸
   のラツク歯と噛合する第２のピニオンギアを設
   け、前記ラツク軸と同軸状に前記電動機を配設
   し、該電動機の出力軸を前記第２のピニオンギヤ
   に食違い歯車機構を介して動力伝達可能に連結し
   たことを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。