JPH0899643A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 車両の幅方向に軸心方向が沿うように配置さ
れるスクリューシャフト１に噛み合うナット２に、操向
操作により回転する入力軸３の回転が第１ギア群４を介
し伝達される。そのナット２に、運転条件に応じ回転す
るアクチュエータ５の回転が第２ギア群６を介し伝達さ
れる。そのナット２の回転によるスクリューシャフト１
の車両の幅方向への移動により車両が操舵される。その
第１ギア群４を構成するギアの一部と第２ギア群６を構
成するギアの一部とに共通のギアとして、少なくとも前
記ナット２と同軸中心に同行回転するドリブンギア３５
が含まれる。 【効果】 スクリューシャフト１の軸方向寸法を短く
し、装置のサイズと重量を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ナットの回転によるス
クリューシャフトの移動により車両を操舵するパワース
テアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１‐２３３１６４号公報に開示さ
れたパワーステアリング装置は、車両の幅方向に軸心方
向が沿うように配置されるボールスクリューシャフト
と、そのボールスクリューシャフトに噛み合うボールナ
ットと、操向操作により回転する入力軸と、その入力軸
の回転を前記ボールナットに伝達する第１ギア群と、操
舵抵抗に応じ回転する電動アクチュエータと、そのアク
チュエータの回転を前記ボールナットに伝達する第２ギ
ア群とを備える。その入力軸の操向操作による回転は第
１ギア群を介しボールナットに伝達され、そのボールナ
ットの回転によりボールスクリューシャフトが車両の幅
方向に移動して車両が操舵される。また、そのアクチュ
エータは操舵抵抗に応じ回転し、その回転は第２ギア群
を介しボールナットに伝達され、そのボールナットの回
転によりスクリューシャフトを車両の幅方向に移動させ
る操舵補助力が作用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
その第１ギア群と第２ギア群とは別個独立したものであ
り、ボールスクリューシャフトの軸方向に沿って間隔を
おいて設けられている。そのため、ボールスクリューシ
ャフトの軸方向寸法が大きく、装置のサイズと重量を大
きくする要因になる。

【０００４】また、その第１ギア群は、前記ボールナッ
トと同軸中心に同行回転する第１ベベルギアと、その第
１ベベルギアに噛み合う第２ベベルギアとされ、その第
２ベベルギアに前記入力軸が接続されている。そのた
め、その入力軸はボールスクリューシャフトの軸心を中
心とする位置に位置決めできるのみであり、その入力軸
の軸心はボールスクリューシャフトの軸心を通る必要が
あり、レイアウトが制限され、設計の自由度が阻害され
る。

【０００５】また、その第１ギア群は一般に入力軸の回
転を増速してボールナットに伝達する必要があるため、
その第２ベベルギアは大型になる。一方、その第２ギア
群は一般にアクチュエータの回転を減速してボールナッ
トに伝達する必要があるため、大型の減速ギアを有して
いる。それら大型のベベルギアと減速ギアが製作コスト
を増大させ重量を大きくする要因になる。

【０００６】本発明は、上記課題を解決することのでき
るパワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の幅方向
に軸心方向が沿うように配置されるスクリューシャフト
と、そのスクリューシャフトに噛み合うナットと、操向
操作により回転する入力軸と、その入力軸の回転を前記
ナットに伝達する第１ギア群と、運転条件に応じ回転す
るアクチュエータと、そのアクチュエータの回転を前記
ナットに伝達する第２ギア群とを備え、そのナットの回
転によるスクリューシャフトの車両の幅方向への移動に
より車両が操舵されるパワーステアリング装置におい
て、その第１ギア群を構成するギアの一部と第２ギア群
を構成するギアの一部とは共通とされ、その共通のギア
に、少なくとも前記ナットと同軸中心に同行回転するド
リブンギアが含まれることを特徴とする。

【０００８】その第１ギア群と第２ギア群とに共通のギ
アは、前記ドリブンギアと、そのドリブンギアに噛み合
うと共に前記ナットの軸と平行な軸中心に回転するカウ
ンタギアとされ、その第１ギア群に固有のギアは、その
カウンタギアと同軸中心に同行回転する第１中間ギア
と、その第１中間ギアに噛み合う第２中間ギアとされ、
その第２中間ギアに前記入力軸が接続され、その第２ギ
ア群に固有のギアは、そのカウンタギアに噛み合うと共
に前記アクチュエータの出力軸に接続されるピニオンギ
アとされ、そのドリブンギアとピニオンギアとはカウン
タギアよりも小径とされているのが好ましい。

【０００９】

【本発明の作用および効果】本発明の構成によれば、そ
の入力軸の操向操作による回転は第１ギア群を介しナッ
トに伝達され、そのナットの回転によりボールスクリュ
ーシャフトが車両の幅方向に移動して車両が操舵され
る。そのアクチュエータは操向操作の際の運転条件に応
じ回転し、その回転は第２ギア群を介しナットに伝達さ
れ、そのナットの回転によりスクリューシャフトを車両
の幅方向に移動させる操舵補助力が作用する。

【００１０】その第１ギア群と第２ギア群とに共通のギ
アに、そのナットと同軸中心に同行回転するドリブンギ
アが含まれるので、第１ギア群と第２ギア群とが別個独
立したものである従来の構成に比べ、スクリューシャフ
トの軸方向寸法を短くし、装置のサイズと重量を小さく
できる。

【００１１】また、そのドリブンギアに噛み合うと共に
前記ナットの軸と平行な軸中心に回転するカウンタギア
と同軸中心に同行回転する第１中間ギアに、入力軸に接
続される第２中間ギアが噛み合わされることで、その入
力軸を、スクリューシャフトの軸心を中心とする位置に
位置決めできるだけでなく、カウンタギアの軸心を中心
とする位置にも位置決めできる。これにより、入力軸の
レイアウトの制限が従来例に比べ小さくなり、設計の自
由度が大きくなる。

【００１２】そのカウンタギアの径をドリブンギアの径
よりも大きくすることで、その中間ギアの径を大きくす
ることなく、入力軸の回転を増速してナットに伝達する
ことができ、さらに、そのカウンタギアにアクチュエー
タの出力軸に接続されるピニオンギアが噛み合うことに
より、そのカウンタギアをピニオンギアよりも大径とし
てアクチュエータの回転を減速してナットに伝達するこ
とができる。これにより、そのカウンタギアは入力軸の
回転の増速のためのギアとアクチュエータの出力軸の回
転の減速のためのギアとを兼用でき、製作コストを減少
させ重量を軽減できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１に示すフォークリフト用パワーステア
リング装置Ｐは、車両の幅方向に軸心方向が沿うように
配置されるボールスクリューシャフト１と、そのボール
スクリューシャフト１に噛み合うボールナット２と、入
力軸３と、その入力軸３の回転をボールナット２に伝達
する第１ギア群４と、電動モータ（アクチュエータ）５
と、そのモータ５の回転をボールナット２に伝達する第
２ギア群６とを備える。そのボールスクリューシャフト
１の各端に、ボールジョイント７、タイロッド８および
ナックルアーム９を介し後輪１０が接続される。図５に
示すように、その後輪１０をキングピン１８を介し支持
するリヤアクスル１９に、そのパワーステアリング装置
Ｐは支持される。その入力軸３に、自在継手１１、連結
シャフト１２、ギア機構１３およびハンドルシャフト１
４を介しハンドル１５が接続され、これにより、操向操
作によるハンドル１５の回転により入力軸３が回転す
る。そのハンドルシャフト１４の捩れに基づいて操舵抵
抗に対応するトルクを検出するトルクセンサー１６と、
そのトルクセンサー１６の出力に応じ前記モータ５を制
御するコントローラー１７とが設けられ、これにより、
操舵抵抗に応じモータ５が回転駆動される。

【００１５】図２に示すように、そのパワーステアリン
グ装置Ｐは、前記リヤアクスル１９に固定されるハウジ
ング２０を有し、そのハウジング２０内に前記ボールス
クリューシャフト１がブッシュ２１、２２を介し軸方向
移動可能に支持され、そのハウジング２０から突出する
ボールスクリューシャフト１の各端部は伸縮カバー２
３、２４により覆われる。そのハウジング２０に、一方
の伸縮カバー２３の内部と他方の伸縮カバー２４の内部
との間で空気が流通するよう通孔２５、２６が形成され
る。前記各ボールジョイント７は、ケース７ａと連結部
材７ｂとを有し、そのケース７ａに形成された雄ねじ部
７ａ′がボールスクリューシャフト１の各端にねじ合わ
され、ロックナット７ｃにより固定される。なお、その
連結部材７ｂはケース７ａにボールスクリューシャフト
１の軸中心の相対回転のみが規制されるように係合し、
これにより、ボールナット２の回転によるボールスクリ
ューシャフト１の連れ回りが防止されている。

【００１６】そのボールナット２は、そのハウジング２
０の内部にベアリング３０、３１を介し回転可能に支持
され、ボール３２を介しボールスクリューシャフト１に
噛み合う。

【００１７】その第１ギア群４は、そのボールナット２
と同軸中心に同行回転するドリブンギア３５と、そのド
リブンギア３５に噛み合うカウンタギア３６と、図３に
示すように、そのカウンタギア３６と同軸中心に同行回
転する第１中間ギア３７と、その第１中間ギア３７に噛
み合う第２中間ギア３８とから構成され、その第２中間
ギア３８が前記入力軸３に接続される。そのドリブンギ
ア３５はカウンタギア３６よりも小径の平歯車であり、
そのハウジング２０の内部においてボールナット２の外
周に一体化される。そのカウンタギア３６は平歯車であ
り、そのハウジング２０にベアリング４０、４１を介し
ボールナット２の軸と平行な軸中心に回転可能に支持さ
れる支持シャフト４２に一体化されている。その第１中
間ギア３７はベベルギアであり、その支持シャフト４２
の一端に一体的に設けられている。その第２中間ギア３
８はベベルギアであり、その入力軸３の一端に一体的に
設けられ、その入力軸３と同軸中心に同行回転する。そ
の入力軸３は、そのハウジング２０にベアリング４３、
４４を介し支持され、図３、図４に示すように、そのカ
ウンタギア３６の軸心に直角な平面に平行な軸中心に回
転する。

【００１８】図２に示すように、その第２ギア群６は、
前記ドリブンギア３５と、前記カウンタギア３６と、前
記モータ５の出力軸５ａにカップリング５０を介し接続
されるピニオンギア５２とにより構成されている。図３
にも示すように、そのピニオンギア５２はカウンタギア
３６よりも小径の平歯車であり、そのハウジング２０に
ベアリング５３、５４を介しボールナット２の回転軸と
平行な軸中心に回転可能に支持される。なお、そのモー
タ５はハウジング２０に接続される。

【００１９】上記構成によれば、ハンドル１５を回転さ
せて操向操作すると入力軸３が回転し、その入力軸３の
回転は第１ギア群４を介しボールナット２に伝達され、
そのボールナット２の回転によりボールスクリューシャ
フト１が車両の幅方向に移動して車両が操舵される。そ
のモータ５は操向操作の際の操舵抵抗に応じ回転駆動さ
れ、その回転は第２ギア群６を介しボールナット２に伝
達され、そのボールナット２の回転によりボールスクリ
ューシャフト１を車両の幅方向に移動させる操舵補助力
が作用する。

【００２０】その第１ギア群４と第２ギア群６とに共通
のギアとしてドリブンギア３５が含まれるので、第１ギ
ア群と第２ギア群とが別個独立したものである従来例の
構成に比べ、ボールスクリューシャフト１の軸方向寸法
を短くし、装置のサイズと重量を小さくできる。また、
そのドリブンギア３５に噛み合うと共にボールナット２
の軸と平行な軸中心に回転するカウンタギア３６と同軸
中心に同行回転する第１中間ギア３７に、入力軸３に接
続される第２中間ギア３８が噛み合わされることで、そ
の入力軸３を、ボールスクリューシャフト１の軸心を中
心とする位置に位置決めできるだけでなく、カウンタギ
ア３６の軸心を中心とする位置にも位置決めできる。す
なわち、従来のような入力軸の軸心がボールスクリュー
シャフトの軸心を通る必要がある場合に比べ、設計の自
由度が大きくなる。そのカウンタギア３６の径はドリブ
ンギア３５の径よりも大きいので、その第１中間ギア３
７の径を大きくすることなく、入力軸３の回転を増速し
てボールナット２に伝達することができ、さらに、その
カウンタギア３６の径はピニオンギア５２の径よりも大
きいので、モータ５の回転を減速してボールナット２に
伝達することができる。これにより、従来のような入力
軸の回転の増速のための大型ギアとアクチュエータの出
力軸の回転の減速のための大型ギアとを個別に必要とす
る従来例に比べ、製作コストを減少させ重量を軽減でき
る。

【００２１】図６の（１）は、上記実施例のボールジョ
イント７の第１変形例のボールジョイント６０を示し、
連結部材６１と、一対の支持部材６２、６３と、支持ス
プリング６４と、一方の支持部材６２の保持部材６５
と、固定ネジ６６とを有する。その連結部材６１の一端
部６１ａの外周は球面とされ、ボールスクリューシャフ
ト１の一端に形成された空洞部１ａに挿入される。ま
た、その連結部材６１は空洞部１ａの開口周縁にボール
スクリューシャフト１の軸中心の相対回転のみが規制さ
れるように係合し、これにより、ボールナット２の回転
によるボールスクリューシャフト１の連れ回りが防止さ
れる。その一対の支持部材６２、６３の外周面は円柱面
とされ、一端面は連結部材６１の一端部６１ａを受ける
球面とされる。その保持部材６５は円筒状で、内周面に
より一方の支持部材６２の外周面を受け、外周面は空洞
部１ａの内周面により受けられる。その支持スプリング
６４は、その空洞部１ａの内面と一方の支持部材６２と
の間で圧縮される。その固定ネジ６６は空洞部１ａにね
じ込まれ、一対の支持部材６２、６３と連結部材６１の
一端部６１ａとをスプリング６４とで挟み込む。なお、
その空洞部１ａの開口はカバー６８により覆われる。こ
れにより、連結部材６１のボールスクリューシャフト１
に対するボールスクリューシャフト１の軸中心の相対回
転位置は、ボールスクリューシャフト１への組み付けに
より一定位置に定まる。

【００２２】図６の（２）は、上記実施例のボールジョ
イント７の第２変形例のボールジョイント６０′を示
し、第１変形例のボールジョイント６０との相違は、支
持スプリング６４と空洞部１ａの内面との間にスペーサ
７０を介在させ、固定ネジ６６をロックナット７１によ
ってロックするようにした点にある。そのスペーサ７０
の厚さを変更することで、車両のトレッドやトーインの
調節が可能とされている。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、上記実施例ではボールスクリューシャフト
１とボールナット２とを用いたが、スクリューシャフト
とナットであれば種類は特に限定されない。また、上記
実施例ではフォークリフトの後輪の操舵用パワーステア
リング装置に本発明を適用したが、適用される車両は特
に限定されず、また、前輪の操舵用パワーステアリング
装置にも適用できる。また、第１中間ギア３７と第２中
間ギア３８としてベベルギアを用いたが、ギアの種類は
特に限定されず、例えばウオームギアとウオームホイー
ルとを用いてもよい。また、モータ５は操舵抵抗に応じ
回転駆動させたが、操舵角のような操舵補助力を付与す
る基準になる他の運転条件に応じ回転駆動させても良
い。また、アクチュエータは電動モータ５に限定されな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のパワーステアリング装置の構
成説明用斜視図

【図２】そのパワーステアリング装置の正断面図

【図３】そのパワーステアリング装置の要部の平断面図

【図４】そのパワーステアリング装置の側面図

【図５】そのパワーステアリング装置の車両への搭載状
態の説明図

【図６】そのパワーステアリング装置のボールジョイン
トの（１）は第１変形例の断面図、（２）は第２変形例
の断面図

【符号の説明】

１ ボールスクリューシャフト ２ ボールナット ３ 入力軸 ４ 第１ギア群 ５ モータ（アクチュエータ） ６ 第２ギア群 ３５ ドリブンギア ３６ カウンタギア ３７ 第１中間ギア ３８ 第２中間ギア ５２ ピニオンギア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の幅方向に軸心方向が沿うように配
   置されるスクリューシャフトと、そのスクリューシャフ
   トに噛み合うナットと、操向操作により回転する入力軸
   と、その入力軸の回転を前記ナットに伝達する第１ギア
   群と、運転条件に応じ回転するアクチュエータと、その
   アクチュエータの回転を前記ナットに伝達する第２ギア
   群とを備え、そのナットの回転によるスクリューシャフ
   トの車両の幅方向への移動により車両が操舵されるパワ
   ーステアリング装置において、その第１ギア群を構成す
   るギアの一部と第２ギア群を構成するギアの一部とは共
   通とされ、その共通のギアに、少なくとも前記ナットと
   同軸中心に同行回転するドリブンギアが含まれるパワー
   ステアリング装置。
2. 【請求項２】 その第１ギア群と第２ギア群とに共通の
   ギアは、前記ドリブンギアと、そのドリブンギアに噛み
   合うと共に前記ナットの軸と平行な軸中心に回転するカ
   ウンタギアとされ、その第１ギア群に固有のギアは、そ
   のカウンタギアと同軸中心に同行回転する第１中間ギア
   と、その第１中間ギアに噛み合う第２中間ギアとされ、
   その第２中間ギアに前記入力軸が接続され、その第２ギ
   ア群に固有のギアは、そのカウンタギアに噛み合うと共
   に前記アクチュエータの出力軸に接続されるピニオンギ
   アとされ、そのドリブンギアとピニオンギアとはカウン
   タギアよりも小径とされている請求項１に記載のパワー
   ステアリング装置。