JPH0672341A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速機構を簡単にして性能を向上させ、しか
も伝達ロスを小さくして電動機の容量を小さくする。ラ
ック軸を小さな力でスムーズに移動させる。 【構成】 ラック軸２を支持するハウジング１内に電動
機12により回転させられる筒状の外側回転軸13を設け
る。外側回転軸13の内側に筒状の内側回転軸21を配置す
る。内側回転軸21の内側にラック軸２を通す。両回転軸
13、21をスプライン27を介して相互に軸方向に移動しう
るが回転しないように連結する。内側回転軸21を第１ボ
ールねじ28を介してハウジング１に連結する。ラック軸
２を第２ボールねじ32を介して内側回転軸21に連結す
る。内側回転軸21を、スプライン27を介して外側回転軸
13に連結される第１構成部材22と、第１ボールねじ28を
介してハウジング１に連結されるとともに第２ボールね
じ32を介してラック軸２に連結される第２構成部材23と
で構成する。両構成部材22、23をたわみ軸継手手段を介
して連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの電動式
動力舵取装置、さらに詳しくは、運転者の操舵力とこの
操舵力に応じた電動機の補助操舵力によりラック軸を移
動させるようになった動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】この種の
電動式動力舵取装置においては、電動機の回転を減速し
てラック軸に伝達する必要があり、従来の直流電動機を
使用した電動式動力舵取装置では、たとえば、電動機の
回転をウォームなどの歯車減速機構で減速したのちにさ
らにピニオンとラックによってラック軸に伝達してい
た。

【０００３】また、ラック軸を支持するハウジング内に
電動機により回転させられる筒状回転軸とボールナット
が回転支持されて、これらの内側にラック軸が通され、
回転軸の回転が遊星歯車減速機構を介してボールナット
に伝達され、ボールナットの回転がボールねじ機構を介
してラック軸に伝達されるようになった動力舵取装置も
知られている（特開昭６０−１５４９５５号公報参
照）。

【０００４】上述した従来の電動式動力舵取装置におい
ては、減速機構が上記のように複雑になり、また、ハン
ドル戻りなどの性能への悪影響も大きい。さらに、電動
機の回転がウォームや遊星歯車などの減速機構によって
減速されるため、伝達ロスが非常に大きく、したがっ
て、電動機の容量を大きくする必要がある。

【０００５】そこで、このような問題を解決した電動式
動力舵取装置として、本出願人は、先に、ラック軸を支
持するハウジング内に電動機により回転させられる筒状
の外側回転軸が設けられ、この外側回転軸の内側に筒状
の内側回転軸が軸方向に移動しうるが相互に回転しない
ように取付けられ、内側回転軸の内側にラック軸が通さ
れており、内側回転軸が第１移動ねじ手段を介してハウ
ジングに連結され、ラック軸が第２移動ねじ手段を介し
て内側回転軸に連結されているものを提案した（特願平
３−１８４６５４号参照）。

【０００６】しかしながら、この動力舵取装置では、次
のような問題を生じるおそれがあることが判明した。す
なわち、加工または組立上の理由によりラック軸と内側
回転軸と外側回転軸との間に芯ずれが生じてラック軸が
ハウジングに対して傾き、これによりステアリングシャ
フトに連結されたピニオン軸のピニオンとラック軸のラ
ックとの噛み合い部分に作用する荷重が変動したり、ハ
ウジングに嵌め止められているラックブッシュによるラ
ック軸の移動に対する抵抗力が変動したりする。その結
果、ラック軸の軸方向の移動に大きな力を必要とするお
それがある。

【０００７】この発明の目的は、上記の問題を解決した
電動式動力舵取装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による電動式動
力舵取装置は、ラック軸を支持するハウジング内に電動
機により回転させられる筒状の外側回転軸が設けられ、
この外側回転軸の内側に筒状の内側回転軸が配置され、
内側回転軸の内側にラック軸が通されており、両回転軸
がスプライン様式の連結手段を介して相互に軸方向に移
動しうるが回転しないように連結され、内側回転軸が第
１移動ねじ手段を介してハウジングに連結され、ラック
軸が第２移動ねじ手段を介して内側回転軸に連結されて
おり、内側回転軸が、連結手段を介して外側回転軸に連
結されている第１構成部材と、第１移動ねじ手段を介し
てハウジングに連結されるとともに第２移動ねじ手段を
介してラック軸に連結されている第２構成部材とよりな
り、第１および第２構成部材がたわみ軸継手手段を介し
て連結されているものである。

【０００９】

【作用】電動機による外側回転軸の回転が内側回転軸に
伝達され、内側回転軸が外側回転軸とともに回転すると
同時に、第１移動ねじ手段により内側回転軸が軸方向に
移動させられる。そして、内側回転軸の回転と軸方向の
移動が、第２移動ねじ手段により、ラック軸の軸方向の
移動に変換される。その結果、電動機の回転が減速され
てラック軸に伝達される。

【００１０】電動機の回転が移動ねじ手段により減速さ
れるので、伝達ロスは第１および第２移動ねじ手段の部
分だけで発生するようになり、移動ねじ手段の伝達ロス
は小さいので、全体の伝達ロスも非常に小さくなる。

【００１１】また、外側および内側回転軸の単位回転量
当たりのラック軸の移動量すなわち減速比（伝達比）
は、２つの移動ねじ手段のねじの方向およびねじのリー
ドによって任意に設定することができる。

【００１２】さらに、内側回転軸が、連結手段を介して
外側回転軸に連結されている第１構成部材と、第１移動
ねじ手段を介してハウジングに連結されるとともに第２
移動ねじ手段を介してラック軸に連結されている第２構
成部材とよりなり、第１および第２構成部材がたわみ軸
継手手段を介して連結されているので、ラック軸と内側
回転軸と外側回転軸との間に芯ずれが生じた場合にも、
第１および第２構成部材が連結部分で相互にたわむこと
により上記芯ずれが吸収される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００１４】図１〜図４は第１実施例を示し、図１は自
動車の電動式動力舵取装置の部分の全体、図２〜図４は
その主要部の詳細を示している。なお、以下の説明にお
いて、図面の左右を左右というものとする。

【００１５】図１および図２において、自動車の車体に
左右方向に長いハウジング(1) が固定されており、この
ハウジング(1) 内に左右方向にのびるラック軸(2) が回
転はしないが左右方向（軸方向）に移動しうるように支
持されている。ハウジング(1) の左端寄りの部分に形成
されたギヤボックス(3) 内に、トーションバー（図示
略）によって連結された入力軸(4) と出力軸(5) が回転
自在に支持されている。出力軸(5) にはラック軸(2) の
ラック(2a)とかみ合うピニオン(6) が一体に形成され、
入力軸(4) は図示ししないハンドル（ステアリングホイ
ール）に連結されている。ギヤボックス(3) には、入力
軸(4) と出力軸(5) の間のトーションバーのねじれを検
出することによってハンドルからの操舵トルクを検出す
るトルクセンサ（図示略）が設けられている。ハウジン
グ(1) 内の右端部にラックブッシュ(7) が嵌め止められ
ており、ラック軸(2) がラックブッシュ(7) に軸方向に
移動自在に通されている。ハウジング(1) から突出した
ラック軸(2) の左右両端部に、ボール継手(8)(9)を介し
てタイロッド(10)(11)が連結されている。

【００１６】ハウジング(1) の中間部内に、ブラシレス
電動機(12)により回転させられる筒状の外側回転軸(13)
が軸受(14)(15)を介して軸方向には移動しないように回
転支持されている。電動機(12)は、ハウジング(1) 内に
固定されたステータ(16)と外側回転軸(13)の外周部に直
接設けられたロータ(17)とから構成されている。

【００１７】ラック軸(2) の周囲のハウジング(1) の適
当な位置にロータリエンコーダなどを使用した回転位置
センサ(18)が取付けられており、このセンサ(18)の入力
軸に一体に形成された歯車(19)と外側回転軸(13)の右端
部外周に一体に形成された歯車(20)とがかみ合わされて
いる。そして、外側回転軸(13)の回転が歯車(20)(19)に
より減速されてセンサ(18)に伝えられ、センサ(18)によ
って外側回転軸(13)すなわちロータ(17)の回転位置が検
出される。

【００１８】外側回転軸(13)の内側に、筒状の内側回転
軸(21)が軸方向に移動しうるが相互に回転はしないよう
に配置されている。内側回転軸(21)は、その右側部分を
構成する筒状の第１構成部材(22)と、左側部分を構成す
る筒状の第２構成部材(23)とよりなる。図３および図４
に示すように、第１構成部材(22)の左端部には、他の部
分よりも小径の差込み筒部(22a) が形成されている。第
２構成部材(23)の右端部には、差込み筒部(22a) を受け
入れる受け筒部(23a) が形成されている。差込み筒部(2
2a) の周壁の１直径上に貫通穴(24)が形成され、受け筒
部(23a) における貫通穴(24)と対応する部分にこれより
も大きな貫通穴(25)が形成されている。そして、ピン(2
6)が受け筒部(23a) の貫通穴(25)に外側から通され、差
込み筒部(22a) の貫通穴(24)に圧入されて固定されてい
る。差込み筒部(22a) の外周面と受け筒部(23a) の内周
面との間、およびピン(26)の外周面と受け筒部(23a) の
貫通穴(25)の内周面との間にそれぞれ隙間が存在してお
り、差込み筒部(22a) 、受け筒部(23a) 、貫通穴(25)、
およびピン(26)によりたわみ軸継手手段が構成されてい
る。

【００１９】内側回転軸(21)の第１構成部材(22)が、ス
プライン(27)などの連結手段を介して外側回転軸(13)の
内側に軸方向に移動しうるが相互に回転はしないように
取付けられている。内側回転軸(21)の第２構成部材(23)
の一部は、内側回転軸(21)が外側回転軸(13)に対して移
動しても常に外側回転軸(13)より左側に突出しているよ
うになっており、この部分が、次のように、第１移動ね
じ手段を構成する第１ボールねじ(28)を介してハウジン
グ(1) に連結されている。すなわち、内側回転軸(21)の
第２構成部材(23)の外周面にねじ部(29)が形成され、こ
のねじ部(29)が、ハウジング(1) に固定されたボールナ
ット(30)に多数の循環ボール(31)を介してねじ嵌められ
ている。

【００２０】ラック軸(2) が、次のように、第２移動ね
じ手段を構成する第２ボールねじ(32)を介して内側回転
軸(21)の第２構成部材(23)に連結されている。すなわ
ち、ラック軸(2) の外周面にねじ部(33)が形成され、こ
のねじ部(33)が、第２構成部材(23)の右端部に一体に設
けられたボールナット部(34)に多数の循環ボール(35)を
介してねじ嵌められている。

【００２１】この実施例では、２つのボールねじ(28)(3
2)のねじの向きは逆であり、第２ボールねじ(32)のねじ
のリードが第１ボールねじ(28)のそれより大きくなって
いる。

【００２２】運転者がハンドルを回転させると、その回
転が入力軸(4) 、トーションバーおよび出力軸(5) を介
してピニオン(6) に伝えられ、ピニオン(6) の回転によ
りラック軸(2) が左右に移動させられて、車輪が操舵さ
れる。このとき、図示しないトルクセンサにより検出さ
れた操舵トルクの方向および大きさに基づいて電動機(1
2)が駆動され、これによってラック軸(2) がピニオン
(6) によるのと同じ方向に移動させられる。

【００２３】たとえば、ハンドル操作によりラック軸
(2) を左側に移動させる場合、電動機(12)のロータ(17)
は図２の左側から見て左方向、すなわち図４において左
方向（反時計方向）に回転させられる。これにより、外
側回転軸(13)と内側回転軸(21)も同じ方向に同じ量だけ
回転させられる。内側回転軸(21)が上記の方向に回転す
ると、第１ボールねじ(28)の作用により内側回転軸(21)
がハウジング(1) に対して左側に移動するとともに、第
２ボールねじ(32)の作用によりラック軸(2) が内側回転
軸(21)に対して左側に移動する。その結果、ラック軸
(2) がハウジング(1) に対して左側に移動し、その移動
量は、ハウジング(1) に対する内側回転軸(21)の移動量
と内側回転軸(21)に対するラック軸(2) の移動量の和に
等しい。ハウジング(1) に対する内側回転軸(21)の移動
量は、内側回転軸(21)の回転量および第１ボールねじ(2
8)のねじのリードに比例し、内側回転軸(21)に対するラ
ック軸(2) の移動量は、内側回転軸(21)の回転量および
第２ボールねじ(32)のねじのリードに比例する。したが
って、ハウジング(1) に対するラック軸(2) の移動量
は、２つのボールねじ(28)(32)のねじのリードの和およ
び内側回転軸(21)の回転量に比例する。

【００２４】ハンドル操作によりラック軸(2) を右側に
移動させる場合も、同様である。

【００２５】２つのボールねじ(28)(32)のねじの向きを
同じにすると、ハウジング(1) に対する内側回転軸(21)
の移動方向と内側回転軸(21)に対するラック軸(2) の移
動方向が逆になり、したがって、ハウジング(1) に対す
るラック軸(2) の移動方向は内側回転軸(21)の回転方向
と２つのボールねじ(28)(32)のねじのリードの大小関係
によって決まり、移動量はこれらのねじのリードの差お
よび内側回転軸(21)の回転量に比例する。

【００２６】このように、電動機(12)による内側回転軸
(21)の単位回転量当たりのラック軸(2) のハウジング
(1) に対する移動量すなわち減速比は２つのボールねじ
(28)(32)のねじのリードによって決まるので、これらを
適当に決めることによって減速比を任意に設定すること
ができる。

【００２７】電動機(12)による内側回転軸(21)の回転が
伝達ロスの非常に小さいボールねじ(28)(32)によってラ
ック軸(2) に伝達されるので、全体の伝達ロスが非常に
小さく、したがって、電動機(12)の容量を小さくするこ
とが可能である。

【００２８】加工または組立上の理由によりラック軸
(2) と内側回転軸(21)と外側回転軸(13)との間に芯ずれ
が生じた場合、内側回転軸(21)の第１および第２構成部
材(22)(23)が連結部分において相互にたわむことにより
上記芯ずれが吸収される。その結果、ラック軸(2) のハ
ウジング(1) に対する傾きが防止され、ピニオン(6) と
ラック軸(2) のラック(2a)との噛み合い部分に作用する
荷重や、ラックブッシュ(7) によるラック軸(2) の移動
に対する抵抗力の変動が防止される。したがって、ラッ
ク軸(2) の軸方向の移動に大きな力を必要とせず、ラッ
ク軸(2) を小さな力でスムーズに移動させることができ
る。

【００２９】なお、上記実施例においては、１対のピン
(26)により内側回転軸(21)の第１および第２構成部材(2
2)(23)が連結されているが、両構成部材(22)(23)は１個
のピンで連結されていてもよい。

【００３０】図５〜図７は第２実施例を示し、第１実施
例と同じ部分には同一の符号を付している。

【００３１】第２実施例の場合、内側回転軸(21)の第１
構成部材(22)の左端部に相対向する１対の突出部(40)が
２又状に形成されている。第２構成部材(23)の右端部に
も相対向する１対の突出部(41)が２又状に形成されてい
る。そして、両構成部材(22)(23)の突出部(40)(41)が互
いに他の構成部材(23)(22)の突出部(41)(40)間に嵌まる
ように両構成部材(22)(23)が組み合わされている。これ
らの突出部(40)(41)の内側において、ラック軸(22)の周
囲にリング(42)が緩く嵌め被せられている。リング(42)
の外周面と突出部(40)(41)との間には隙間が存在してい
る。

【００３２】リング(42)に等角度間隔で４つの貫通穴(4
3)が形成され、各突出部(40)(41)における貫通穴(43)と
対応する部分にこれよりも大きな貫通穴(44)(45)が形成
されている。そして、ピン(46)(47)が突出部(40)(41)の
貫通穴(44)(45)に外側から通され、リング(42)の貫通穴
(43)に圧入されて固定されている。ピン(46)(47)の外周
面と突出部(40)(41)の貫通穴(44)(45)の内周面との間に
隙間が存在しており、ここにリング状弾性体(48)(49)が
介在させられている。そして、突出部(40)(41)、リング
(42)、貫通穴(44)(45)、ピン(46)(47)、およびリング状
弾性体(48)(49)によりたわみ軸継手手段が構成されてい
る。

【００３３】上記２つの実施例において、たわみ軸継手
手段は、上述したような構成のものに限られない。ま
た、移動ねじ手段はボールねじに限らず、すべりねじで
あってもよい。

【００３４】

【発明の効果】この発明の電動式動力舵取装置によれ
ば、上述のように、減速機構を簡単にして、性能を向上
させることができ、また、全体の伝達ロスが小さく、し
たがって、電動機の容量を小さくすることができる。

【００３５】また、２つの移動ねじ手段のねじの向きと
リードによって電動機の単位回転量当たりのラック軸の
移動量を任意に設定することができ、設計の自由度が非
常に高くなる。

【００３６】さらに、ラック軸と内側回転軸と外側回転
軸との間に芯ずれが生じた場合にも、内側回転軸の第１
および第２構成部材が両者の連結部分で相互にたわむこ
とにより上記芯ずれが吸収されるので、ラック軸のハウ
ジングに対する傾きが防止され、ピニオンとラックとの
かみ合い部分に作用する荷重や、ラックブッシュによる
ラック軸の移動に対する抵抗力の変動が防止される。し
たがって、ラック軸を小さな力でスムーズに移動させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す電動式動力舵取装
置の部分切欠き背面図である。

【図２】図１の主要部を拡大して示す部分切欠き背面図
である。

【図３】図２の一部分を拡大して示す図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】この発明の第２実施例を示す内側回転軸の両構
成部材の連結部分の分解斜視図である。

【図６】同じくこの発明の第２実施例を示す図３相当の
図である。

【図７】図６のVII −VII 線断面図である。

【符号の説明】

(1) ハウジング (2) ラック軸 (12) ブラシレス電動機 (13) 外側回転軸 (21) 内側回転軸 (22) 第１構成部材 (22a) 差込み筒部 (23) 第２構成部材 (23a) 受け筒部 (25) 貫通穴 (26) ピン (27) スプライン (28) 第１ボールねじ (32) 第２ボールねじ (40)(41) 突出部 (42) リング (44)(45) 貫通穴 (46)(47) ピン (48)(49) リング状弾性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラック軸を支持するハウジング内に電動機
   により回転させられる筒状の外側回転軸が設けられ、こ
   の外側回転軸の内側に筒状の内側回転軸が配置され、内
   側回転軸の内側にラック軸が通されており、両回転軸が
   スプライン様式の連結手段を介して相互に軸方向に移動
   しうるが回転しないように連結され、内側回転軸が第１
   移動ねじ手段を介してハウジングに連結され、ラック軸
   が第２移動ねじ手段を介して内側回転軸に連結されてお
   り、内側回転軸が、連結手段を介して外側回転軸に連結
   されている第１構成部材と、第１移動ねじ手段を介して
   ハウジングに連結されるとともに第２移動ねじ手段を介
   してラック軸に連結されている第２構成部材とよりな
   り、第１および第２構成部材がたわみ軸継手手段を介し
   て連結されている電動式動力舵取装置。