JPS63541Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はマニユアルステアリング装置との部品
共用化が図れるラツク・ピニオン型ステアリング
ギヤを用いた電動式パワーステアリング装置に関
する。

従来、ステアリングシヤフトの操舵トルクをセ
ンサによつて電気的に検知し、このステアリング
シヤフトに連結した操向ギヤ装置に前記センサで
検知した信号に応じて回転駆動するモータによつ
て増力作用を与えるようにした電動式パワーステ
アリング装置が知られている。

ところが、このような回転駆動形モータを用い
たものでは、ラツク・ピニオン型のステアリング
ギヤによるステアリング装置に適用する場合、構
成が複雑化、大型化して一般のマニユアルステア
リング装置との部品共用化が困難であるという問
題がある。即ち、ラツク・ピニオン型ステアリン
グギヤを用いたステアリング装置においては、ス
テアリングシヤフトに連結したピニオン軸の回転
駆動を、操向車輪側のラツク軸の往復運動にピニ
オン、ラツクを介して直接的に変換するものであ
る。従つて、回転駆動形モータは軸心をピニオン
軸と平行にギヤボツクス内に配置して所定のギヤ
装置を介してこのピニオン軸に連結するようにし
ており、このためピニオン軸、ギヤボツクス等が
複雑、大形化し、殆ど専用部品が必要になると共
に、部品点数も増加する。しかも大形化により重
量が増加すると共に大きい設置スペースを要し適
用範囲が制約され、さらに装置全体のコストが高
くなるなどの問題もある。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、ラツク・ピニオン型ステアリングギヤを用い
るものであつて、一般のマニユアルステアリング
装置との部品共用化が図れ、生産及び部品交換等
の便宜が図れると共に、構成を簡単化及び小形、
軽量化し、スペースを有効に利用し、かつコスト
を低下でき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。

このような目的を達成する本考案の特徴は、ピ
ニオン軸に、ステアリングを操向すべき回転トル
クに応じた変位を検出する検出装置を設け、ラツ
ク軸をリニヤモータによつて軸心方向に補助駆動
するようにし、これによつてピニオン軸、ギヤボ
ツクス等を余計な構造を必要としないでマニユア
ルステアリング装置と同様な簡素な部品構成にす
ることができるようにしたことにある。

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

ステアリングシヤフト１に連結したピニオン軸
２のピニオン３と、操向車輪側に連結したラツク
軸４のラツク５とを、ギヤハウジング６内で所定
の捩れ交差角θで噛合させている。ラツク軸４は
スプリング装置７によつてピニオン３側に押圧し
ている。ピニオン軸２には、ステアリングを操向
すべき回転トルクに応じて、ピニオン軸２とラツ
ク軸４による捩れ交差角θでの噛合によつて生ず
るピニオン軸２の軸方向変位を生じさせる変位発
生手段と、ステアリングを操向すべき回転トルク
が零のときに、前記ピニオン軸２の軸方向変位を
零に保持するセンタリング機構８と、前記ピニオ
ン軸２の軸方向変位を電気的出力量に変換するセ
ンサ９とを設けている。即ち、センタリング機構
８はピニオン軸２に遊嵌したセンタリングプレー
ト１０を、ピニオン軸２に固定した一対の保持部
材１１によつて両側面側からロール１２を介して
挾持し、このセンタリングプレート１０をピニオ
ン軸２と共に軸方向に一体移動可能に、かつピニ
オン軸２と相対回転し得るようにしたものであ
る。そして、センタリングプレート１０の外周近
傍を圧縮コイルスプリング１３，１４を用いたス
プリング手段１５，１６によつて軸方向両側つま
り進退方向に所定の押圧力で付勢している。これ
によつて、ステアリングシヤフト１を介してピニ
オン軸２を回転させた場合、即ち操向操作時に、
このピニオン軸２が捩れ交差角θに起因するラツ
ク軸４からの反力で軸方向に微小進退移動するよ
うにしている。一方、ステアリングシヤフト１か
ら回転力を除去した場合、つまり操向操作を停止
した場合はスプリング手段１５，１６によつてセ
ンタリングプレート１０が反力を除去する方向に
押圧され、ピニオン軸２が進退中立位置に戻され
るようにしている。このピニオン軸２が中立位置
から変化する変位量を、センタリングプレート１
０に突設されスプリング手段の一方１５の圧縮コ
イルスプリング１３を支持するピンの先端に設け
た磁気スケール１７の動作により検出する。つま
り補助駆動すべき回転トルクが生じていることを
このスケール１７の移動によつて機械的に検出す
るようにしている。

一方、センサ９は、ギヤハウジングとともに固
定され、スケール１７の機械的変位を電気信号と
して取出すようにしている。なお、センサ９は、
差動変圧器型変位計、磁気スケール、非接触型微
少変位計等を任意に適用し得るものである。ま
た、センタリング機構８はセンタリングプレート
１０の同一円周上に、６等分された位置に交互に
押圧用スプリング１３、及び吸引用スプリング１
４を配置しているが、センサ９とスケール１７は
スプリング１３と１４との間に設けてもよいし、
スプリング１３，１４と反対側に設けてもよい。

このセンサ９を増幅器１８、特性回路１９を介
して、所定のモータ制御信号を発するサーボ装置
２０に接続している。特性回路１９では、例えば
走行速度或いは操向角度等に応じた特性を前記信
号に加え、サーボ装置２０で種々の条件に基づく
適正なモータ制御信号を発生させるようにしてい
る。

増力作用を行なうためのモータは、ラツク軸４
を移動子とするリニヤモータ２１としている。即
ち、ラツク軸ハウジング２２の内周部に励磁コイ
ル２３を配装し、ラツク軸４の外周部に永久磁石
層２４を形成している。この励磁コイル２３をサ
ーボ装置２０にリード線２５を介して接続し、サ
ーボ装置２０の出力に基づく信号電流によつてラ
ツク軸４に、その永久磁石層２４との間の電磁誘
導による軸方向の推力を生じさせるようにしてい
る。なお、リニヤモータ２１はDCサーボ型、AC
サーボ型、又はパルスモータ型のいずれでも適用
し得る。なお、ラツク軸４は、ハウジング２２の
先端側に、弾性体４０を介して、ブツシユ４１に
よつて摺動自在に支持している。

このような構成によれば、図示しないステアリ
ングホイールの操向操作時に、ピニオン軸２に回
転トルクが生じていることを、変位発生手段とセ
ンタリング機構８を介して、そのピニオン軸２の
軸方向変位としてセンタプレート１０の変位を検
出することができる。そして、その変位はセンサ
９によつて電気的信号、例えば電圧変化に変換さ
れ、サーボ装置２０等を介してリニヤモータ２１
に伝達され、移動子であるラツク軸４をピニオン
軸２の回転トルクを除去する方向、つまり所定の
補助駆動回転すべき方向に移動することができ
る。

この増力作用が行なわれると、ピニオン軸２は
軸方向中立位置に戻されるようになり、操向終了
位置ではセンタリングプレート１０も中立位置に
戻るようになつて、センサ９の出力が零となり、
これによつてサーボ制御が行なわれる。

従つて、このような実施例の装置によれば、動
作応答性が良く、高効率の増力作用を得ることが
可能となるものである。

しかも、装置構成としては、ピニオン軸２に増
力すべき回転トルクに応じた変位を検出するため
のセンタリング機構８と、これを電気的に取出す
センサ９部を設けるだけであり、増力駆動用モー
タをリニヤモータ２１として、ピニオン軸２から
離れたラツク軸４部に配設したので、ピニオン軸
２及びギヤボツクス等の構成は、一般のマニユア
ルステアリング装置と殆ど共通な簡素、小形なも
のにすることができる。従つて、生産、部品交換
等に際して、部品を一般のマニユアルステアリン
グ装置と共用することができるから、実用上、多
大な利点を得ることが明らかである。しかも、こ
のようにコンパクトなものであるから、従来の回
転駆動型モータを使用するものと異なり、部品点
数が少なく、重量軽減化や、或いは、設置スペー
スの縮少等も図れる。また、本考案によれば、操
向操作トルクをラツク・ピニオン機構そのものか
ら生じるピニオン軸方向変位としてとらえ、なお
かつ、補助駆動すべきラツク軸に推力そのものを
与えるので特別の動力方向変換装置を用いること
なく効率よく構成できる。

なお、前記実施例では、センタリングプレート
１０の変位検出手段として、センタリングプレー
ト１０に突設した磁気スケール１７をセンサ９に
挿入する差動変圧器型のものを示したが、センタ
リングプレート１０の変位検出手段はそのような
ものに限らず、前述の如く他の型式のものにして
もよい。例えば第６図は、非接触変位計２９によ
りセンタリングプレート１０とのギヤツプを直接
検出するものを示している。

以上のように、本考案によれば、ピニオン軸に
補助駆動すべき回転トルクに応じた変位を検出す
る検出装置を設け、ラツク軸をリニヤモータによ
つて軸心方向に増力駆動するようにし、これによ
つてピニオン軸、ギヤボツクス等を余計な構造を
必要としないで、マニユアルステアリング装置と
同様な簡素な部品構成にしたので、一般のマニユ
アルステアリング装置との部品共用化が図れ、生
産及び部品交換等の便宜が図れると共に、構成を
簡単化及び小形、軽量化し、スペースの有効利
用、或いは低コスト化、高効率化等の実用上の多
大な効果を奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示すもの
で、第１図は一部を省略して示す要部の中央縦断
面図、第２図は同平面図、第３図は第２図の−
線断面図、第４図は第３図の−線断面図、
第５図は第３図の一部を拡大して示す図、第６図
は本考案の他の実施例を示す第５図に対応した図
である。 ２……ピニオン軸、３……ピニオン、４……ラ
ツク軸、５……ラツク、８……変位発生手段構成
用センタリング機構、９……センサ、２０……サ
ーボ装置、２１……リニヤモータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステアリングシヤフトに連結したピニオン軸
   と；操向車輪側に連結され、前記ピニオン軸のピ
   ニオンと所定の捩れ交差角でそのラツクに噛合す
   るラツク軸と；前記ピニオン軸に回転自在に嵌合
   するセンタリングプレートと、前記ピニオン軸に
   固定され該センタリングプレートの前記ピニオン
   軸方向の移動を回転自在に拘束する保持部材と、
   該センタリングプレートの前記ピニオン軸方向の
   移動に対し所定の押圧力を付加する弾性体とから
   成る変位発生手段と；この変位発生手段に付設さ
   れ、その変位を電気的出力量に変換するセンサ
   と；このセンサに接続され所定のモータ制御信号
   を発するサーボ装置と；前記ラツク軸にこれを移
   動子とする如く設けられ、前記サーボ装置の発す
   る制御信号に応じて前記ラツク軸に前記ピニオン
   軸の回転トルクを軽減する方向の移動力を与える
   リニヤモータとを具備してなることを特徴とする
   電動式パワーステアリング装置。