JPH0343111B2

JPH0343111B2 -

Info

Publication number: JPH0343111B2
Application number: JP2553882A
Authority: JP
Inventors: Norimichi Kasegawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1991-07-01
Also published as: JPS58141963A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、車両のステアリングシヤフトに電動
機により補助トルクを与える電動式パワーステア
リング装置に関する。

［従来の技術］電動式パワーステアリング装置において、補助
トルクを与えるための電動機をステアリングシヤ
フトと同軸上に配置することにより装置を小型化
する構造が提案されており、これが実開昭56−
4973号公報に開示されている。

同公報記載の技術では、ステアリングシヤフト
の周囲に貫通孔を有する鉄心を配置し、この鉄心
に巻線を施すとともに、鉄心と巻線で構成される
電機子（回転子）の周囲に界磁巻線を固定してい
る。そして電機子とステアリングシヤフト間に減
速装置を設け、電機子のトルクがステアリングシ
ヤフトに伝達される構造を採用している。

［発明が解決しようとする課題］前記構造によると、電動機の電機子（回転子）
が鉄心をコイルとで構成されているために電機子
の慣性モーメントが大きくなり、電動機の応答性
に問題を残す他、運転者がステアリングホイール
を介して電機子の慣性モーメントによる回転力の
作用を強く感じる。このため運転フイーリングが
良好でない。

そこで本発明では、電機子ないしは回転子の慣
性モーメントを可及的に小さくし、電動機の応答
性を改善するとともに、操作者に異和感を与える
ことの少ないフイーリングの改善された電動式パ
ワーステアリング装置を提供せんとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］そのために本発明では、ステアリングホイール
を介して回転力が与えられるステアリングシヤフ
トと、前記ステアリングシヤフトのまわりで車体
に対して回転不能に固定される磁石と、前記磁石
を貫通する部位で前記ステアリングシヤフトと一
体回転する鉄心と、前記磁石と前記鉄心間の環状
空間内で回転可能な電機子巻線と、前記電機子巻
線の回転力を前記ステアリングシヤフトに伝達す
る伝達装置と、前記ステアリングシヤフトの回転
運動を直線運動に換えてタイロツドに伝達する歯
車機構を有することを特徴とする電動式パワース
テアリング装置を創出した。

［作用］本構造によると、電動機がステアリングシヤフ
トのまわりに同軸上に配置されるため、組付スペ
ースが節約される他、鉄心と電機子巻線とが分離
され、電動機において実質的に回転駆動される電
機子ないしは回転子は巻線のみで形成される。鉄
心は電機子巻線と無関係に相対回転することが許
容されるため電機子の慣性モーメントは巻線分の
みのものとなる。このため電機子の慣性モーメン
トは可及的に小さくされ、電動機の応答性が改善
される。また電機子の慣性モーメントによる回転
力も減少し操作者に異和感をもたらすことが抑制
される。

［実施例］本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
好ましい実施例を添付図面に従つて詳説する。

図面は、本発明に係る電動式パワーステアリン
グ装置のステアリング歯車部の断面図である。図
に於いてステアリングシヤフトの一部をなすピニ
オンシヤフト１０は、上端部に図示しないステア
リングメインシヤフトと結合するセレーシヨン１
２が形成され、略円筒状のハウジング１４を貫通
し、下方のギヤボツクス１６に挿入されている。
そして、ピニオンシヤフト１０は、ハウジング１
４の上端部に取付けてあるカバー１８に設けた軸
受２０とピニオンシヤフトの下端部に形成したピ
ニオン２２の両端部に配置されたギヤボツクス１
６内の軸受２４，２６とによつて軸支され、ハウ
ジング１４およびギヤボツクス１６に対し回転自
在になつている。さらに、ハウジング１４内に
は、電機子巻線を主体とする電動機の回転子２８
がピニオンシヤフト１０と同軸的に配置されてい
る。この回転子２８は、上部が略円筒状の大径部
３０をなし、下方が小径部３２となつている。回
転子２８の大径部３０は、ピニオンシヤフト１０
の固着された磁気回路の一部をなす鉄心３４とハ
ウジング１４の内周面に固着された永久磁石から
なる磁極３６との間に位置し、また、小径部３２
にはその外周に整流子３８が取付けられている。
そして、整流子３８は、ハウジング１４に設けら
れた保持具４０に取付けられたブラシ４２に接触
し、ブラシ４２から電流を受けるようになつてい
る。尚、回転子２８は、下端部が再びやや径を大
きくされていて、この下端部がハウジング１４の
底部４４に嵌入してある軸受４６によつて、また
上端部が鉄心３４の上端付近に外嵌してある軸受
４８によつてそれぞれ軸支されている。

他方、ギヤボツクス１６の上部には回転子２８
の回転力をピニオンシヤフトに伝達する伝達機構
である遊星歯車減速機５０が収納されている。こ
の遊星歯車減速機５０の太陽歯車５２は、ピニオ
ンシヤフト１０の同軸的に設けられており、上端
がハウジング１４の底部４４を貫通して回転子２
８の下端部に嵌入し、回転子２８と一体的に回転
するようになつている。そして太陽歯車５２の下
端外周面には遊星歯車５４と噛み合う歯が形成さ
れている。この遊星歯車５４は上端部と下端部と
にそれぞれ歯が形成され、上端部は下端部より径
が大きくなつていて、太陽歯車に噛み合うと共
に、ギヤボツクス上端部の内周面に沿つて取付け
てあるリングギヤ５６に噛み合つている。従つ
て、遊星歯車５４は太陽歯車５２の回転に伴い太
陽歯車５２とリングギヤ５６との噛み合いつつ太
陽遊星の周囲を回転する。

また、遊星歯車５４の径が小さい歯車、即ち、
遊星歯車５４の下端部の歯車は、太陽歯車５２を
介して伝達された回転子２８の回転力をピニオン
シヤフト１０に伝達するリング歯車５８と噛合し
ている。このリング歯車５８は中央部に円筒状の
ボス６０を有し、ピニオンシヤフト１０に外嵌さ
れ、ピニオンシヤフト１０に形成したスプライン
６２によつてピニオンシヤフト１０と結合し、ピ
ニオンシヤフト１０と一体的に回転できるように
なつている。さらに、リング歯車５８は、ボス６
０と一体的に形成された歯車６４が遊星歯車５４
の外方に位置し、歯部６４の内周面に形成された
歯が遊星歯車５４の下端部の歯と噛合している。

一方、ピニオンシヤフト１０の下端部に形成さ
れたピニオン２２は、ピニオンシヤフト１０とほ
ぼ直交する方向に移動可能なラツクバー６６と噛
み合つている。このラツクバー６６は、ラツクガ
イド６８とプレロード調整用キヤツプ７０との間
に圧縮介在しているばね７２からの押圧力をラツ
クガイド６８を介して受け、プレロード調整用キ
ヤツプ７０によつて調節された適度の押圧力によ
り、ピニオンシヤフト１０のピニオン２２に押圧
されている。

尚、ハウジング１４とギヤボツクス１６とは、
複数のボルト７４とナツト７６とによつて結合さ
れている。即ち、ハウジング１４上部のカバー１
８とギヤボツクス１６の上端部との間には、ボル
ト７４が挿通され、ボルト７４の下方から螺入さ
れたナツト７６によつてハウジング１４とギヤボ
ツクス１６とが結合している。そして、遊星歯車
減速機５０のリングギヤ５６は、フランジ部がハ
ウジング１４の底部４４とギヤボツクス１６の上
端との間において挾持され、ギヤボツクス１６に
固定されている。

上記の如く構成された実施例の作用は次の通り
である。

運転者が図示しないステアリングホイールを回
転させるとその回転力（トルク）は、図示しない
ステアリングメインシヤフトを介してピニオンシ
ヤフト１０に伝達される。そして、そのトルク
は、従来の一般的な方法と同様に図示しないトル
ク検出器により検出され、その検出信号が同じく
図示しない制御部に送られる。図示しない制御部
は、トルク検出信号を受けると、電動機の出力ト
ルクがステアリングホイールの操作トルクに比例
して回転子２８が回転するように、電動機駆動電
気信号をブラシ４２を介して整流子３８に与え
る。そして、回転子２８は、整流子３８からの電
動機駆動電記信号（電流）を受けると、運転者が
ステアリングホイールから予め設定された適度な
反力を受けるように、遊星歯車減速機５０の減速
比で定められる回転数をもつてピニオンシヤフト
１０の周囲をピニオンシヤフトの回転に伴つて回
転する。この回転子２８の回転に伴うトルクは、
回転子２８と一体的に回転する太陽歯車５２をピ
ニオンシヤフト１０の周囲に回転させ、それに伴
い遊星歯車５４が太陽歯車５２の周囲を自転しつ
つ公転する。さらに、遊星歯車５４の回転運動
は、遊星歯車５４の下端部に於いて噛合している
リング歯車５８に伝達される。そして、図示しな
い制御部の指示により回転子２８に於いて発生し
た所定のトルクは、太陽歯車５２、遊星歯車５４
を介してリング歯車５８に伝達され、この間に遊
星歯車減速機の減速比分だけ倍増されてピニオン
シヤフト１０に伝達される。即ち、前記したよう
にリング歯車５８は、スプライン６２を介してピ
ニオンシヤフト１０と結合してピニオンシヤフト
と一体的に回転するようになつており、回転子２
８に於いて発生させたトルクが遊星歯車減速機５
０により倍増されてリング歯車５８を介して伝達
される。従つて、ピニオンシヤフト１０の受ける
トルクは、運転者のステアリングホイールの操作
トルクと回転子２８が発生した遊星歯車減速機に
於いて倍増されたトルクとであり、ピニオンシヤ
フト１０の下端部のピニオン２２を介してラツク
バー６６に伝達され、ラツクバー６６に結合され
た図示しないタイロツドを操作する。このため、
運転者のステアリングホイールを操作する操作ト
ルクを軽減することができる。

また、電動機の回転子に鉄心を用いない所謂コ
アレスモータを使用し、回転子２８をピニオンシ
ヤフト１０の周囲に同軸的に配設し、回転子の回
転トルクをピニオンシヤフト１０と同軸的に設け
た遊星歯車減速機５０を介してピニオンシヤフト
１０に伝達することにより、ピニオンシヤフト１
０に与える補助トルクを伝達する機構が小型、か
つコンパクトな形状にすることができる。さら
に、回転子２８に鉄心を用いないことにより、電
動機の応答性を良くし、かつ運転者がステアリン
グホイールを介して感じる電動機回転子の慣性モ
ーメントを小さくすることができるので、運転操
作に於けるフイーリングを良くすることができ
る。

なお、前記実施例においては、ラツクピニオン
式のステアリングギヤ装置について説明したが、
ステアリングギヤ装置は他の型式、例えば、ボー
ルスクリユ式等であつてもよい。また、ピニオン
シヤフト１０を高透磁率の材質によつて形成し、
鉄心３４を省略することも可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、ステアリ
ングシヤフトに補助トルクを与える電動機をステ
アリングシヤフトのまわりに同軸上に配置すると
ともに、その電機子ないしは回転子を鉄心とは別
に巻線のみで形成していることから、装置の小型
化が実現される他、電動機の慣性モーメントが可
及的に小さくされ、その応答性が改善され、また
電動機の追従遅れによつて運転者に異和感を生じ
させる程度が抑制される。このため運転フイーリ
ングが改善され、電動式パワーステアリング装置
を乗用車等に搭載することが可能となるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る電動式パワーステアリング
装置のステアリング歯車部の断面図である。１０…ピニオンシヤフト、２２…ピニオン、２
８…回転子、３４…鉄心、３６…磁極、３８…整
流子、４２…ブラシ、５０…遊星歯車減速機、５
２…太陽歯車、５４…遊星歯車、５８…リング歯
車、６６…ラツクバー。

Claims

【特許請求の範囲】１ステアリングホイールを介して回転力が与え
られるステアリングシヤフトと、前記ステアリン
グシヤフトのまわりで車体に対して回転不能に固
定される磁石と、前記磁石を貫通する部位で前記
ステアリングシヤフトと一体回転する鉄心と、前
記磁石と前記鉄心間の環状空間内で回転可能な電
機子巻線と、前記電機子巻線の回転力を前記ステ
アリングシヤフトに伝達する伝達装置と、前記ス
テアリングシヤフトの回転運動を直線運動に換え
てタイロツドに伝達する歯車機構を有することを
特徴とする電動式パワーステアリング装置。２前記鉄心が透磁性材料からなる前記ステアリ
ングシヤフトと一体形成され、前記伝達装置が前
記電機子巻線と一体的に回転し外周面に多数の歯
が形成された前記ステアリングシヤフトと同軸の
太陽歯車と、この太陽歯車に噛合して太陽歯車の
周囲を回転する遊星歯車と、この遊星歯車と噛合
する歯が遊星歯車の外側に前記ステアリングシヤ
フトと同軸に形成され、かつ、前記ステアリング
シヤフトと一体的に回転するリング歯車とからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電動式パワーステアリング装置。