JPH03193557A - 電動式動力舵取装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、゛電動モータを操舵補助力発生手段として用
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〕

パワーステアリングと呼ばれる動力舵取装置として近年
、油圧式に代えて電動モータ等を利用した電動式のもの
が、特開昭８１−２２６３８２号公報、特開昭８４−４
５７４号公報等を始めとして種々提案されている。この
ような電動式によれば、油圧式に比べて部品点数の増加
を招く結果となり種々の油圧系部品が不要であり、車載
バフテリ、コントローラ等と電動モータとを簡単な電気
配線で結線するだけでよく、しかも各部の構成も簡単で
、製造。

組立性等に優れ、また装置全体の小型、コンパクト化、
低コスト化等を達成し得るものである。

そして、このような電動式の動力舵取装置において操舵
系に対して電動モータを減速歯車機構を介して連結する
部分に、パワーアシスト不要時のν３１１１し、電気制
御系の故障、誤作動等に対してのフェールで−・フ、さ
らに悪路走行、縁石乗り上げ、衝突等といった場合の操
舵輪側からの衝撃力等によるモータ側への悪影響を防ぐ
ことを目的として、電磁クラ５・チを介在させてなる構
成によるものが、たとえば特開平１−１１５７７１号公
報などにより従来から提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した電磁クラッチを用いてなる従来装置
では、操舵系の主軸であるステアリングシャフトに対し
、電動モータのモーターを、電磁クラッチ、操舵補助力
伝達用の減速歯車機構を介して連結するにあたって、こ
れらモーター、電磁クラッチおよび減速歯車機構を構成
する小ギヤ等が一体的に連結して構成されていた。した
がって、このような従来構造では２モータ側に付設され
る電磁クラッチでのクラ・ンチロータとアーマチュアと
の間隙調整作業や、このクラッチと減速歯車機構の小ギ
ヤとの連結位置調整作用等が面倒かつ煩雑となり、さら
に減速歯車機構を構成する小ギヤとステアリングシャフ
ト側の大ギヤとのバックラッシュ調整作業などが面倒か
つ煩雑となる等の問題を生じていた。特に、上述したク
ラッチのロータとアーマチュアとの間に加工誤差や組付
は公差等によって形成される間隙の調整は、０．１〜０
．３■程度の微妙な調整であり、しかもモータからの操
舵補助力の伝達を適切かつ確実に行なううえで大きく影
響するところであり、従来一般には組付作業時において
取付部等の寸法を測定し、シムを取付部間に適宜介在さ
せるという面倒かつ煩雑な調整を行なっている。しかし
、このような微妙な調整作業は、組立作業性の面で問題
であり、このような問題を解決し得るように、各部の構
成や組立性等に配慮することが必要で、何らかの対策を
講じることが望まれている。

〔課題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発明に係る電動式動力
舵取装置は、操舵出力軸系に操舵補助力伝達用の歯車機
構を介して連結され操舵必要時に回転駆動力を伝達する
電動モータと、このモータから操舵出力軸系への歯車機
構途中に介在されモーター側と出力軸側への伝達歯車を
有する歯車軸側の部材との間での回転伝達を選択的に連
結、遮断する電磁クラッチを備えてなり、この電磁クラ
ッチのフィールドコアを含む固定側部材を、モータ本体
側に固定するとともに、モーター側にフィールドコアに
よって磁化されるクラッチロータを設け、かつｔＩｉ１
＋軸側にこのクラッチロータに選択的に吸着されるアー
マチュアを、軸線方向に摺動自在な状態で該ロータ偏に
接するように支持させて設けたものである。

〔作用〕

本発明によれば、モータ本体側に電磁クラッチのフィー
ルドコアを含む固定側部材を設けるとともに、モーター
側に設けられるクラッチロータに対向して、アーマチュ
アを、歯車軸側に軸線方向に摺動動作自在な状態で支持
させて設け、これらロータとアーマチュアとが常時接す
るような状Ｆ８で、モータ本体側を、歯車軸を回動可能
に軸支するステアリングボディ側に嵌合させて組立てる
ことにより、必要時には磁気吸引力により両者を一体化
し回転伝達を行なうとともに、不要時には両部材間が離
間または滑動可能な状態となり１回転伝達を行なえない
ようにしたもので、従来必要であったクラッチロータと
アーマチュアとの間隙調整を省略し得るものである。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明に係る電動式動力舵取装置
の一実施例を示し、これらの図において、まず、全体を
符号ｌで示す電動式動力舵取装置の概略構成を第１図に
て筒単に説明すると、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ビ
ニオン軸、４はこれら円軸２．３を所定角度範囲内で相
対的に回転変位可能に連設するトーションバーで、これ
らによってステアリングシャフトが構成されている。こ
のステアリングシャフトを構成する軸２．３等は、ビニ
オン３ａと噛合するラック歯５ａを有するラック５と共
に、ステアリングギヤボディ６．７内に貫通して配設さ
れ、舵取操作に伴なって回転駆動される。なお、８ａ、
８ｂ。

８ｃ；９ａ、９ｂはボディ６．７内で軸３，２を回転自
在に支持するポールベアリング、ニードルベアリング、
ブツシュ等による軸受である。また、ラック５は１図示
せぬピットマンアーム、タイロッ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。

また、ステアリングシャフト機構部において、木実施例
では、舵取ハンドル側のスタブ軸２にトーション八−４
を介１．て連結された操舵輪側のビニオン軸３上に、入
力軸２側の側面が歯面１０ａとされた被伝達歯用となる
大ギヤ１０を設けるとともに、この大ギヤ１０を介して
ピニオン軸３側に操舵補助力を与える電動モータ１１お
よびそのモーター１１ａから回転伝達を受けるギヤ軸【
２を、前記ピニオン軸３に略直交して回軸（。

に配置させ、そのギヤ軸１２先端に、大ギヤ１０と共に
操舵補助力伝達用の歯車機構１３となる減速歯車機構を
構成する伝達歯車である小ギヤ１２ａを設け、モータ１
１からの操舵補助力をピニオン軸３側に伝達可能に構成
している。このような構成によれば、ステアリングシャ
フト（２゜３．４）等を有するギヤボディ６．７、ピニ
オン軸３にハイポイドギヤ、傘歯車等による減速歯車機
構を介して直接的に連結される電動モータ１１などを効
率よく連結でき、装置全体の小型、軽量かつコンパクト
化が可能となる。特に１本実施例のハイポイドギヤでは
、軸の食違い分だけ軸線方向での小型化が可能となる。

一方、前記スタブ軸２とピニオン軸３とのトーション八
−４のねじりによる相対的な回転変位を検出しモータ１
１を駆動するための検出機構１４は、非接触型のトルク
センサとしてピニオン軸３側に設けられるホール素子１
５およびこれに対向してスタブ軸２側に設けられるマグ
ネット１６と、前記ホール素子１５が付設されかつその
検出回路としてのセンサ信号処理回路を有するプリント
配線基板１７等によって構成され、その検出信号は、ノ
＾板１７に一体的に設けた出力信号取出し用スリップリ
ングとこれに摺接するブラシ（摺動子）を有し信号取出
部となるブラシホルダ１８からリード線１８ａによって
引出されかつその先端コネクタ部が接続されるジヨイン
ト部１９ａを有するコネクタ部材１９によりボディ６外
部に引出されるように構成されている。なお、このコネ
クタ部材１９は、ボディ６に穿設される開口部６ａをシ
ール材で水密構造をもって閉塞した状態で着脱自在にね
じ市めされるように構成され、その内部には前記ジヨイ
ント部１９ａに電気的に接続されるとともに外部に導出
されるリード線１９ｂが付設されている。なお、Ｌ述し
たホール素子１５とマグネット１６とによるトルクセン
サ等を含む検出機構１４は、たとえば特開平１−１１５
７７１号公＋Ｊｊ等に示されるものと時間等の構成を有
するもので、その詳細な説明は省略する。

また、２０は舵取操作に応じて操舵補助力を操舵輪側に
４える操舵系での出力側部材であるビニオン軸３先端側
での回転変位にて操舵角度、その角速度を検出する操舵
角速度センサである。

さて、本発明によれば、操舵輪側のステアリングシャフ
トであるピニオン軸３　（出力軸系）に操舵補助力を伝
達する電動モータ１１からの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ
１０による歯車機構１３の途中に介在されモーター１１
ａ側とピニオン軸３側への伝達用の小ギヤ１２ａを有す
るギヤ軸１２側との間での回転伝達を選択的に連結、遮
断する電磁クラッチ３０を備えてなり、この電磁クラッ
チ３０のフィールドコア３１を含む固定側部材であるク
ラッチハウジング３２を、モータ１１の本体部１１ｂ側
に固定するとともに、モーター１１ａ側にフィールドコ
ア３１によって磁化されるクラッチロータ３３を設け、
このクラッチロータ３３に選択的に吸着されるアーマチ
ュア３４を、ギヤ軸１２側に設けられるフランジ状部材
３５に板ばね３６によりクラ−，チロータ３３に接する
ように付勢した状態で軸線方向に摺動動作可能に設けた
ところに特徴を有している。ここで、図中３７はアーマ
チュア３４と７ランジ状部材３５とのスプライン結合部
、３８はこれら両部材を回転しない状態で軸線方向には
移動可能に連結するカイトピンである。また、前記ギヤ
軸１２をポールベアリング３９．４０を介して回動可能
に軸支するステアリングボディ６例の段付き軸受孔４１
に、モータ本体部１１ｂ側のクラ−７チハウジング３２
の筒状部３２ａが嵌合され、インロー結合により連結固
定されている。

そして、このような構成によれば、モータ本体１１ｂ側
に電磁クラッチ３０のフィールドコア３１を含む固定側
部材（ハウジング３２）を設けるとともに、モーター１
１ａ側にクラッチロータ３３を設け、かつ歯東軸１２側
にアーマチュア３４を単に軸線方向に摺動動作自在な状
態で支持させて設けるとよいもので、従来のような面倒
なりラッチ３０の間隙調整が不要となる。すなわち、こ
れらロータ３３とアーマチュア３４とを常時接するよう
な状態で、モータ本体１１ｂ側を、歯車軸１２を回動可
能に軸支するステアリングボディ６側に小線に嵌合させ
て組立てることで、ステアリング本体側へのモータｉｔ
の組付けを行なえるもので、組立作業性を大幅に向上さ
せ得るものである。また、このようなりラッチ３０は、
通常は通電して使用されるものであり、たとえばモータ
出力やモータ制御系に異常を生じたときにだけ、モータ
１１からの操舵出力軸系（ピニオン軸３）への回転伝達
を遮断するとよいもので、このときにはクラッチ３０へ
の通電を止め、オフ状態とすればよいもので、上述した
構成を採用しても動作上では何ら支障ないものである。

すなわち、クラッチ３０は必要時には磁気吸引力により
回転伝達可能な状態とされる一方、通電電流がオフした
ときには、ロータ３３とアーマチュア３４との連結力は
、板ばね３６による押付は力のみであり、これら両者間
は滑動可能な状態となり、モータ１１の回転が操舵系側
には殆ど伝達されず、実用ヒで何ら支障ないものである
。

ここで、前記一方のポールベアリング３９は、スラスト
およびラジアル方向においてギヤ軸１２を軸支する四点
接触タイプのものが用いられている。また、図中１１ｃ
はモーター１１ａをクラッチハウジング３２側に軸支す
るポールベアリング、４２はギヤ軸１２を軸支するポー
ルベアリング３９を段付き軸受孔４１内に係止保持させ
るためのリング状板材で、ねじ４２ａによりステアリン
グボディ６側に固定されている。さらに、４３はインロ
ー結合によりステアリングボディ６偏にｉ！Ｉ！設され
るクラッチハウジング３２の止めねじで、また４４は前
記段付き軸受孔４１の大径部による段部とこれに嵌合し
て保持されるポールベアリング３９との間に介装される
小ギヤ１２ａの大ギヤ１０の歯部１０ａへの尚当り調整
を行なうためのシム、１２ｂはギヤ軸１２のクラッチ側
端面に凹設され装置組立時において適宜の治具でギヤ軸
１２を回動調整することにより小ギヤ１２ａと大ギヤ１
０側とのバックラッシュ調整を行なうための調整用ねじ
穴である。

なお、上述した構成において、クラッチロータ３３はモ
ーター１１ａに、アーマチュア３４を可動可能に支持す
るフランジ状部材３５はギヤ軸１２に、それぞれ図示は
省略したが、キー結合または圧入等で一体的に固定され
るものであり、またこれら電磁クラ−７チ３０やモータ
１１はそれぞれ周知の構造を有し、さらに周知の動作を
行なうものであり、その詳細な説明は省略する。ここで
、モータ１１からの回転をステアリングシャフト側に選
択的に伝達する電磁クラッチ３０としては、操舵必要時
にのみモータ１１側と操舵系側とを連結し、モータ１１
からの操舵補助力をステアリングシャフト（３）側に伝
達することで、！気系故障時などにおけるフェールセー
フとして、モータの慣性による操舵特性の劣化防止、操
舵輪側からの衝撃などによる各部の損傷防止等といった
機能を発揮させ得るものである。

さらに、上述したような実施例構造では、各部の構成が
簡単であるにもかかわらず、ピニオン軸３への操舵補助
力伝達用の歯車機構１３、電磁クラ−Ｉチ３０、電動モ
ータ１１の組立作業や歯車機構１３での歯当りおよびバ
ックラッシュ調整をきわめて簡単に行なえるとともに、
電磁クラッチ３０の間隙調整などの調整作業は不要とな
り、またモーター１１ａ側とギヤ軸１２側との間での芯
出しも容易に行なえる等の組立性の面での利点は大きい
。

第３図は本発明の別の実施例を示すものであって、上述
した実施例では、アーマチュア３４を板ばね３６により
ロータ３３側に押付けることで間隙の発生を積極的にな
くしているが、本発明はこれに限定されないことは言う
までもない、すなわち、アーマチュア３４を、ギヤ軸１
２側にスプライン結合部３７等で軸線方向に摺動動作可
能に設け、かつその移動範囲を、　θ〜ｌａｍ程度に設
定しておくとよい。そして、この、ような構成としても
、アーマチュア３４の動きは、車輌の走行状態では電磁
クラッチ３０が常にオン状態にあり、ロータ３３に吸着
されていることから、何ら支障ないもので、その実用上
での利点は大きい。

第４図は本発明のさらに別の実施例を示し、この実施例
では、電磁クラーノチ３０とステアリングボディ６側と
の結合部構造が多少相違し、またアーマチュア３４を軸
線方向に案内するガイドビン５０にコイルばね５１を巻
回させて設けた場合を示しているが、その作用効果は前
述した二つの実施例と略凹等で、詳細な説明は省略する
。

なお、本発明は、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１種々の変形例が考えられよう、たとえば、
上述した実施例では、モータ１１からの操舵補助力伝達
用の満車機構１３として、ハイポイドギヤを用いた場合
を例示したが、本発明はこれに限定されず、千肯車を始
め。

はすば歯車、遊星歯車、傘歯車等による歯車機構１３で
あってもよいもので、種々の変形例が考えられるもので
ある。

〔発明の効果〕

以−ヒ説明したように本発明に係る電動式動力舵取装置
によれば、操舵出力軸系に操舵補助力伝達用の歯車機構
を介して連結され操舵必要時に回転駆動力を伝達する電
動モータと、このモータから操舵出力軸系への歯車機構
途中に介在されモーター側と出力軸側への伝達歯車を有
する歯車軸側の部材との間での回転伝達を選択的に連結
、遮断する電磁クラッチを備えてなり、この電磁クラッ
チのフィールドコアを含む固定側部材を、モータ本体側
に固定するとともに、モーター側にフィールドコアによ
って磁化されるクラッチロータを設け、かつ歯車軸側に
このクラッチロータに選択的に県名されるアーマチュア
を、軸線方向に摺動自在な状１ムで該ロータ側に接する
ごとく支持させて設けるようにしたので、簡単な構成に
もかかわらず、操舵補助力の伝達が必要である時には磁
気吸引力によりクラッチロータとアーマチュアとを体化
し回転伝達を行なうとともに、不要時には両部材間が離
間または滑動可能な状態となり、回転伝達を行なえない
ようにすることが可能で、従来組立時に必要であったシ
ム調整によるクラッチロータとアーマチュアとの間隙調
整作業が不要となり、組立作業がきわめて簡単に行なえ
、装置全体の組立時間を大幅に短縮することが可能とな
る等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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図はその要部拡大図、第３図お
よび第４図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す図であ
る。 １・・・・電動式動力舵取装置、２・・・・スタブ軸（
入力軸）、３・・・・ビニオン軸（出力軸）、４・・・
・トーンヨンバー、５・・・・ラック、６．７・・・・
ステアリングギヤボディ、１０・・・・大ギヤ（被伝達
歯車）、ｌＯａ・・・・歯部、１１・・・・電動モータ
、ｌｌａ・・・・モーター、１２・・・・ギヤ軸（歯車
軸）、１２ａ・・・・小ギヤ（伝達歯車）、１２ｂ・・
・・バックラッシュ調整用ねじ穴、１３・・・・操舵補
助力伝達用の歯車機構、３０・・・・電磁クラッチ。 ３１・・・・フィールドコア、３２・・・・クラッチハ
ウジング（固定側部材）、３３・・・・クラッチロータ
、３４・・・・アーマチュア、３５・・・・フランジ状
部材、３６・・・・板ばね、３７・・・・スプライン結
合部、３８・・・・ガイドビン、５０・・・・ガイドビ
ン、５１・・・・コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵出力軸系に操舵補助力伝達用の歯車機構を介して連
   結され操舵必要時に回転駆動力を伝達する電動モータと
   、このモータから前記操舵出力軸系への歯車機構途中に
   介在して設けられモーター側と出力軸側への伝達歯車を
   有する歯車軸側の部材との間での回転伝達を選択的に連
   結、遮断する電磁クラッチを備えてなり、この電磁クラ
   ッチのフィールドコアを含む固定側部材を、モータ本体
   側に固定するとともに、前記モータ軸側にフィールドコ
   アによって磁化されるクラッチロータを設け、かつ前記
   歯車軸側の部材にこのクラッチロータに選択的に吸着さ
   れるアーマチュアを、軸線方向に摺動自在な状態で該ロ
   ータ側に接するように支持させて設けたことを特徴とす
   る電動式動力舵取装置。