JPS60234069A - 電動式パワ−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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動車用のパワーステアリング装置に係り、
特にどのような自動車に対しても容易に適用できるよう
にした電動式パワーステアリング装置に関する。

〔発明の背景〕

ユーザ一層が多岐にわたる自動車などにおいては、大形
車から小形車までパワーステアリングの装備が広く行な
われておシ、疲労の軽減とそれによる安全運転の確保に
大いに役立っている。

ところで、このパワーステアリング装置としては、従来
から主として液圧式のものが用いられていた。

しかして、近年にいたシ、制御内容の豊富さや省エネル
ギー面での効用に着目して電動式のパワーステアリング
装置が実用に供されるようになってきた。

そして、この゛電動式のパワーステアリング装置におい
ては、それに用いる電動式のアクチェエータに要求され
る大きな操作力を得るため、このアクチェエータとして
電動機を用い、その出力を減速して最終的な補助操舵用
の操作力を得る方式のものが主として採用されるように
なっている。

ところで、このような′電動式パワーステアリング装置
としては以下に列挙するような粂件を満していることが
望ましい。

（１）　どのような車両にも容易に装着できるよう汎用
性に富んだものであること。

（２）装置全体がコンパクトでユニット化が容易である
こと。

（３）安全性の確保のため、クラッチ機構を備えている
こと。

（４）構造が簡単でローコスト化が容易であること。

従来、このような要件を成る程度洒して（・る電電式パ
ワーステアリング装置としては、例え＆１物開昭５７−
１３４３６１号公報によるものなどカー知られている。

〔発明の目的〕

本発明は、このような挙情に鑑みてなされｔこもので、
汎用性に冨み、クラッチ機構も含めて全体がコンパクト
にまとめられ、ユニット化カー容易でローコストの′ｖ
ＩＬｗＪ式ノくワーステアリング装置を提供することを
目的としたものである。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため１本発明は、ステアリングシャ
フトの一部を分割し、これに対して操錯乞カアシスト用
の電動機本体と減速機構、クラッチ機構などを一体に構
成するようにした点を特徴とし、さらに必要に応じてク
ラッチ機構を伝達トルクが小さくて済む部分に設けたシ
、減速機構とステアリングシャフトの軸受ブラケット部
との間に形成される空間部分に制御回路素子を設けるよ
うＫした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による電動式パワーステアリング装置につ
いて、図示の実施例によシ評細に説明する。

まず、本発明の基本概念を第２図によって説明する。

この第２図において、１は操舵ハンドル、２゜３．４は
ステアリングシャフトであり、Ａは本発明による電動式
パワーステアリング装置全体を表わしている。そして、
この図から明らかなようＫ。

本発明においては、ステアリングシャフトを３１ｒｌＡ
の部分、すなわちハンドル側部分のステアリングシャフ
ト２と、パワーステアリング部分のステアリングシャフ
ト３．それにギアボックス側のステアリングシャフト４
のそれぞれの部分に分割し、ステアリングシャフト３に
対して、これも含めて電動式パワーステアリング装置人
をユニット化したものである。

第１図は本発明の一実施例で、Ｍは電動機、Ｃはクラッ
チ機構、ｑは減速機構、にはトルク検出機構をそれぞれ
表わす。

パワーステアリング部分のステアリングシャフト３はさ
らに２個の部分３Ａ、３Ｂに分割され、トルク検出機構
Ｋを介して相互に結合されておシ、これによりハンドル
側のステアリングシャフト２からギヤボックス側のステ
アリングシャフト４に伝達されるトルク（操舵ハンドル
１から加えられる操舵力によるトルク）の検出が行なえ
るようになっている。

電動機Ｍは、その軸５がステアリングシャフト３と平行
になるように配置され、この軸５にはクラッチ機構Ｃの
トルク人力１１１１６が取付けられている。

クラッチ機構Ｃのトルク出力側７は回転軸８に取付けら
れておシ、この回転軸８の他方にはピニヨン９があシ、
これが平歯車１０に噛合っている。

平歯車ｌＯの回転軸１１に設けられているプーリ一部１
２と、ステアリングシャフト３Ｂに取付けられているプ
ーリー１３との間にはベルト１４が掛は渡しである。

従って、ピニョン９と平歯車１ｏの間での減速と、プー
リ一部１２とプーリー１３との間での減速にょシ減速機
構Ｇとしての減速比が決まシ、この減速比としては例え
ば１６対１程度の値を与えることができる。

また、クラッチ機構Ｃは、いわゆるワンウェイクラッチ
機能を与えるためのもので、電動機Ｍの軸５からのトル
クは回転軸８に伝達されるが、反対に回転軸８からのト
ルクは電動機Ｍの軸５には伝達されないようにし、これ
にょシ、何らかの理由で電動機Ｍがロックしたシ、或い
はそれによるトルクアシストが得られなくなったときで
も、操乳ハンドルｌによる操舵が不可能になったシ、或
いは、ハンドル操作に異常に大きな力が必要になりたシ
しないようにする働きをするものである。

なお、このようなりラッチ機構としては、例えば電磁ク
ラッチを用い、ｔｗＪＩＩＩ！Ｍがトルクを発生してい
るときだけトルク伝達が行なわれるように制御したシ、
或いは遠心クラッチを用い、電動機Ｍが回転したときだ
けトルク伝達が得られるようにしたシすればよい。

ステアリングシャツ）３Ａと３Ｂは結合部１５の弾性部
材１６を介して結合され、ステアリングシャフト３Ａ、
３Ｂ間の伝達トルクの大きさに比例し　□て相互にねじ
れ変位が可能なように構成されており、このねじれ変位
を円板１７と１８の変位として検出器１９が検出し、ト
ルク検出機構にとしての機能が得られるようになってい
る。

第３図は結合部１５の断面図で、ステアリングシャフト
３Ａの端部３　Ａ’とステアリングシャフト３Ｂの端部
３　Ｂ’とを図示のような形状にし、これらの間にゴム
などの適当な弾性材料からなる弾性部材１６を設けたも
のである。

ここで、検出器１９としては、例えばホール効果素子、
光電素子などによる変位検出器や可変抵抗器などを用い
ればよい。

ステアリングシャツ）３Ａの軸受加は電動機Ｍの軸受ブ
ラケット２１に対して、この電動機Ｍの軸受ｎと共通に
取付けられておシ、同様にステアリングシャフト３Ｂの
軸受冴、２５も減速機構Ｇのフレームやブラケッ）２３
に取付けられ、全体がステアリングシャフト３を含めて
ユニット化されるようになっている。

一方、このようにユニット化した結果、ステアリングシ
ャツ）３Ａの側方に形成されるスペースＳ内には、電動
機Ｍに対する制御回路の一部や、検出器１９からの信号
処理回路の一部などからなる回路基板がが設けられ、こ
れらの回路も含めてのユニット化を可能にしている。

ここで、このような電ｍ式パワーステアリング装置の動
作について説明すると、′電動機Ｍはトルク検出機＊Ｋ
Ｋよるトルク検出信号に応じて制御され、クラッチ機構
Ｃ９減速機構Ｇを介してステアリングシャツ）３Ｂに所
定のトルクを与え、ステアリングシャツ）３Ａから３Ｂ
に加えられている操舵用のトルクが零に収斂するような
フィードバック動作を行ない、これによりハンドル１か
ら加えられる操舵力に対するトルクアシスト作用が得ら
れ、パワーステアリング装置として動作するのである。

従って、この実施例によれば、ステアリングシャフト３
も含めた形でパワーステアリング装置がユニット化され
ているため、第２図で示したように、ハンドル側のステ
アリングシャフト２とギヤボックス側のステアリングシ
ャフト４０間に設置するだけで容易にパワーステアリン
グ化が可能になり、充分な汎用性を得ることができる。

また、上記実施例では、電動機Ｍとステアリングシャフ
ト３とを充分に接近させることができるから、小形化が
容易になシ、自動車への装着にも占有スペースが少くて
済み、適用範囲を充分に広くすることができる。

さらに、上記実施例では、クラッチ機構Ｃが゛電動機Ｍ
の軸に設けられているため、このクラッチ機構ＣＫ必要
なトルク伝達耐量をトルクアシスト量に比して充分に小
さくでき、小型軽量化が得られる。

また、上記実施例では、制御回路などの回路基板も含め
てユニット化しているから、電動機Ｍに対する制御回路
からの配線長を短かくすることができ、電気的な損失を
少くして効率の改善を得ることができる。

なお、以上の実施例では、ステアリングシャフト３を介
して伝達されるトルクの検出のために、弾性結合部１５
によるトルク検出機構Ｋを用いているが、ステアリング
シャフト３を一体のものとし、トルクによってこのシャ
フト３それ自身に発生するねじれを直接、ストレーンゲ
ージなどで測定し、トルクを検出するようにしてもよく
、或いは、このときにシャフト３に発生する内部応力を
、他の物理量変化、例えばシャフト３の磁気特性の変化
などによって測定し、トルクを検出するようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明忙よれば、パワーステアリ
ング機構が、ステアリングシャフトの一部も含めてユニ
ット化しであるため、自動車など。

のステアリングシャフト部の形状を変更するだけでどの
ような車両に対してもパワーステアリング装置の取付け
が可能であり、汎用性に富んだ電動式パワーステアリン
グ装置を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるｔｌｄＪ式パワーステアリング装
置の一実施例を示す断面図、第２図は本発明の基本原理
を示す説明図、第３図は結合部の断面図である。 １・・・・・・操舵ハンドル、２・・・・・・ノ・ノド
ル側のステアリングシャフト、３・・・・・・パワース
テアリング部分のステアリングシャフト、４・・・・・
・ギヤボックス側のステアリングシャフト、５・・・・
・・電動機Ｍの軸。 ６・・・・・・クラッチ機構Ｃのトルク入力側、７・・
・・・・クラッチ機構Ｃのトルク出力側、８．１０・・
・・・・回転軸。 ９・・・・・・ビニョン、１０・・・・・・平歯車、１
２・・・・・・プーリ一部、１３・・・・・・プーリー
、１４・・・・・・ベルト、１５・・・・・・結合部、
１６・・・・・・弾性部材、１９・・・・・・トルク検
出器、２１゜ｎ・・・・・・ブラケット、Ｍ・・・・・
・電動機、Ｃ・・・・・・クラッチ機構、Ｇ・・・・・
・減速機構、Ｋ・・・・・・トルク検出機構。 Ａ、１１．、、パワーステアリングユニット〇代理人　
弁理士　武　順次部（ほか１名）第１　＠ 第２図 １ 第３図 手続補正帯動式） ％式％ １　事件の表示 特願昭５９−９０１７６号 ２　発明の名称 電動式パワーステアリング装置 ３　補正をする者 事件との関係　出願人 住　所　東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地名称　
（５１０）株式会社日立製作所 代理人　三　１）勝　茂 ４　代理人 住　所　〒１０５東京都港区西新橋１丁目６番１３号相
屋ビル ７　補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ８　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トルクアシスト用のｔＩＩｈ機を備え、ハンドルか
   らステアリングシャフトに与えられるトルクに応じて上
   記電動機によるトルクアシスト量を制御するようにした
   電動式パワーステアリング装置において、ステアリング
   シャフトの中間部分をステアリングシャフトのハンドル
   側部分とステアリングギヤボックス側部分から分割し、
   上記トルクアシスト用′ｖＬＷｈ機と減速機構、クラッ
   チ機構及びトルク検出機構を含むパワーステアリングシ
   ステムの主要部を上記ステアリングシャフトの中間部分
   と共にユニット化して構成したことを％徴とするＩＥＭ
   式パワーステアリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記トルクアシス
   ト用電動機は、その回転軸が上記ステアリングシャフト
   の中間部分と平行になるように配置され、かつ、このス
   テアリングシャフトの中間部分は上記電動機の本体外周
   部に充分圧近接するように配置されていることを特徴と
   する電動式パワーステアリング装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記クラッチ機構
   が上記トルクアシスト用電動機の回転軸と上記減速機構
   の入力軸との間に設けられていることを特徴とする電動
   式パワーステアリング装置。 ４、％許請求の範囲ｗＪ１項において、上記パワーステ
   アリングシステムの主要部処、上記トルクアシスト用電
   動機の制御回路菓子を含む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。