JP2000272526A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクセンサに接続されるリード線の破断を
防止するための回転限界角設定手段の長さを短くするこ
とができるようにする。 【解決手段】 出力軸２の回転が所定の回転角未満では
停止し、所定の回転角を超えることによって出力軸２に
連動して適宜の回転角を回転したあとハウジング９に当
接してその回転が停止される回転環８１を備え、該回転
環８１の回転によって出力軸２の回転限界角を設定する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は入力軸及び該入力軸
にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対
角変位によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出す
るセンサ及び該センサに接続されたスパイラルのリード
線を備えた車両用操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用操舵装置としては、例えば入力軸
及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる
出力軸の相対角変位によって前記入力軸に加わる操舵ト
ルクを検出するセンサと、該センサの検出結果に基づい
て駆動される操舵補助用の電動モータの回転を減速して
前記出力軸に伝達する減速機構と、操舵輪の回転に応じ
た舵取機構の動作を前記電動モータの回転により補助
し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように
構成されている。

【０００３】この車両用操舵装置のセンサとしては、例
えば特開平６４−７０２６４号公報に記載されているよ
うに接触式センサと、実開平５−６５７５０号公報に記
載されているように非接触式センサとが知られている。

【０００４】前者の接触式センサは、円環状の抵抗体及
び該抵抗体に接続された複数個の入出力端子を有し、前
記出力軸に設けられた抵抗体保持部材と、前記抵抗体に
接触する検出子を有し、前記入力軸に設けられた検出子
保持部材とを備えたポテンシオメータを用いてなり、前
記出力軸の周りに巻回されたスパイラルのリード線が前
記入出力端子に接続されている。

【０００５】後者の非接触式センサは、入力軸及び出力
軸の一方の周りに配置され、端面に矩形状の歯部が周方
向に形成されている一対の磁性体製リングと、該磁性体
製リングの外側に配置される環状のトルク検出コイルと
を備え、前記トーションバーの捩じれに対応して前記磁
性体製リングが相対回転したとき前記歯部の対向面積が
変化し、トルク検出コイルのインピーダンスが変化する
ことにより前記操舵トルクを検出するように構成されて
いる。

【０００６】また、前者の接触式センサを備えた車両用
操舵装置には、前記出力軸の回転限界角を設定するため
の回転限界角設定手段が設けられている。この回転限界
角設定手段は、出力軸の外周に刻設されたねじ部と、該
ねじ部にその回転を拘束して螺合されたナットと、該ナ
ットが軸長方向一方側及び他方側へ相対移動したとき当
接して前記出力軸の回転を制限する一対の当接部とを備
え、ナットが当接部の一方と当接することによって出力
軸及び入力軸の回転が制限され、前記スパイラルのリー
ド線の破断を防止するように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の接触
式センサと、スパイラルのリード線及び回転限界角設定
手段とを備えた車両用操舵装置にあっては、出力軸に対
しナットを軸長方向へ相対移動させて回転限界角を設定
するようにしたねじ式であるため、回転限界角設定手段
の長さ、ひいては車両用操舵装置の軸長方向の長さが所
定の長さ以上に長くなるという問題があった。

【０００８】また、後者の非接触式センサを備えた車両
用操舵装置にあっては、トルク検出コイル及び端面に矩
形状の歯部が周方向に設けられている一対の磁性体製リ
ングを備えているため、構造が複雑であり、しかも、組
立てるとき、磁性体製リングの歯部の対向面積及び歯部
間のギャップを調整することによってトルクセンサの操
舵トルク中立点が調整されるため、その組立てが行い難
く、コスト高になるという問題があった。

【０００９】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであり、入力軸及び出力軸の一方に連動して
適宜の回転角を回転する回転環を設けて入力軸及び出力
軸の一方の回転限界角を設定することにより、回転限界
角設定手段の長さを短くすることができる車両用操舵装
置を構成することを目的とし、また、センサを、入力軸
及び出力軸の一方に設けられる変位基準部と、他方に設
けられ、前記相対角変位に対し変位した変位量に対応す
る電気的出力を発生する変位量検出器とを備えた構成と
することにより、非接触式のセンサの構造を簡単にでき
るとともに、組立てが行い易い車両用操舵装置を構成す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る車両用操
舵装置は、静止部材に回転可能に支持される入力軸及び
該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力
軸の相対角変位によって前記入力軸に加わる操舵トルク
を検出するセンサと、該センサに接続され、前記入力軸
及び出力軸の一方の周りに巻回されるリード線と、前記
入力軸及び出力軸の一方の回転限界角を設定する回転限
界角設定手段とを備えた車両用操舵装置において、前記
回転限界角設定手段は、前記入力軸及び出力軸の一方の
回転が所定の回転角未満では停止し、所定の回転角を超
えることによって前記入力軸及び出力軸の一方に連動し
て適宜の回転角を回転したあと前記静止部材に当接して
その回転が停止される回転環を備えていることを特徴と
する。

【００１１】第１発明にあっては、操舵中立点から操舵
されるとき、操舵中立点の入力軸は、略１８０度までは
回転環と関係なく回転させることができ、更にそれ以上
に操舵される際には入力軸に連動して回転環が略１８０
度回転し、該回転環が静止部材に当接して入力軸の回転
が制限されることになるため、操舵中立点から左右に略
３６０度に操舵される際においてもリード線の破断を防
止することができ、しかも、回転環を軸長方向へ移動さ
せることなく回転させるため、ねじ式の回転限界角設定
手段を備えたものに比較して車両用操舵装置の全体を短
くすることができる。

【００１２】第２発明に係る車両用操舵装置は、前記回
転環は軸長方向の一方側へ突出する第１当接部及び軸長
方向の他方側へ突出する第２当接部を備え、前記入力軸
及び出力軸の一方又は該一方と連動する部材は前記第１
当接部に当接が可能な第３当接部を備え、前記静止部材
は前記第２当接部に当接が可能な第４当接部を備えてい
ることを特徴とする。

【００１３】第２発明にあっては、操舵中立点の入力軸
が略１８０度以上操舵される際には第３当接部が第１当
接部に当接し、この当接状態で回転環が入力軸と一体化
して適宜の回転角を回転し、第２当接部が第４当接部に
当接して、それ以上の回転を阻止することができる。

【００１４】第３発明に係る車両用操舵装置は、前記セ
ンサは、前記入力軸及び出力軸の一方に設けられる変位
基準部と、他方に設けられ、前記相対角変位に対応して
前記変位基準部に対し変位し、該変位した変位量に対応
する電気的出力を発生する変位量検出器とを備え、該変
位量検出器に前記リード線が接続されていることを特徴
とする。

【００１５】第３発明にあっては、変位基準部として例
えばマグネットを用い、変位量検出器としてマグネチッ
ク・レジスタンス素子、ホール素子等の非接触式の磁気
変位検出器を用いることができるため、コイル及び磁性
体製リングを備えた非接触式センサに比較してセンサの
構造を非常に簡単にでき、しかも、センサが検出した検
出値は、巻回されたリード線によって該リード線を絡ま
せることなく容易に取り出すことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る車両用
操舵装置の操舵軸部分の模式的断面図、図２は車両用操
舵装置の全体の縦断面図である。

【００１７】この車両用操舵装置は、一端部が舵取りの
ための操舵輪（図示せず）に連動する筒状の入力軸１
と、車体の前部に左右方向に延設されたラック軸及び該
ラック軸の中途部に噛合するピニオン２１を有する舵取
機構（図示せず）の前記ピニオン２１が形成された出力
軸２と、前記入力軸１の内部に挿入されて入力軸１及び
出力軸２を同軸的に連結し、前記舵輪に加わる操舵トル
クの作用によって捩れるトーションバー３と、該トーシ
ョンバー３の捩れに応じた入力軸１及び出力軸２の相対
角変位によって前記操舵輪に加わる操舵トルクを検出す
るセンサ４と、該センサ４の検出結果に基づいて駆動制
御される操舵補助用の電動モータ５と、該電動モータ５
の回転を前記出力軸２に伝達する減速機構６と、前記セ
ンサ４に接続されたスパイラルのリード線７と、前記出
力軸２の回転限界角を設定する回転限界角設定手段８
と、前記センサ４、リード線７及び減速機構６を収容す
るとともに前記入力軸１及び出力軸２を回転可能に支持
する静止部材（以下ハウジングという）９とを備えてい
る。

【００１８】出力軸２は、一端部に前記入力軸１の他端
部の外周に挿嵌される挿嵌孔２２及び該挿嵌孔２２と連
続する凹凸条孔２３と、円板状の第１保持体２４とが設
けてあり、他端部の外周に前記ピニオン２１が設けられ
ている。また、出力軸２の中途部は一対の玉軸受１０，
１０を介して前記ハウジング９の中途部に支持されてお
り、他端部はニードル軸受３０を介して前記ハウジング
９の他端部に支持されている。

【００１９】トーションバー３は、所望の捩じれ特性を
得るべく外径及び軸長を定めた中間部と、該中間部より
もやや大径であり、前記入力軸１の一端部に嵌合されて
同軸的に繋がる一端部と、前記中間部よりもやや大径で
あり、前記凹凸条孔２３に嵌合されて同軸的に繋がる他
端部とを備え、前記一端部にラジアル方向へ貫通するピ
ン孔が設けられている。

【００２０】入力軸１は、その一端部に前記ピン孔に対
応するピン孔を設け、これらピン孔に打設されるダウエ
ルピン３１によってトーションバー３の一端部が結合さ
れており、中間部の外周面には前記第１保持体２４と軸
長方向に適宜の間隔を隔てて対向する円板状の第２保持
体１１が設けられている。また、入力軸１の中間部は玉
軸受３２を介して前記ハウジング９の一端部に支持され
ており、他端部はニードル軸受３３を介して前記挿嵌孔
２２に支持されている。

【００２１】センサ４は、前記第１保持体２４の一面に
設けられるマグネット等の一つの変位基準部４０と、前
記入力軸１の軸長方向へ適宜の間隔を隔てて対向するよ
うに前記第２保持体１１に設けられ、入力軸１及び出力
軸２の相対角変位に対応して前記変位基準部４０に対し
変位し、該変位した変位量に対応する電気的出力を発生
する変位量検出器４１とを備えている。

【００２２】この変位量検出器４１はマグネチック・レ
ジスタンス素子、ホール素子等の非接触式の磁気変位検
出器を用いてなり、変位基準部４０に対し変位量検出器
４１の位置が入力軸１の回転方向へ変位したときの磁束
密度の変化量を入力軸１及び出力軸２の相対角変位量と
して検出するように構成されており、該変位量検出器４
１に前記リード線７の一端部が接続されている。

【００２３】このリード線７は、舵輪の下側に配設され
るエアーバッグ用のスパイラルケーブルを利用し、該ス
パイラルケーブルと一体的に設けられている。スパイラ
ルケーブルは複数本の導線を一方向に整列させた状態で
一括して被覆したフラットに形成されており、このスパ
イラルケーブルの幅方向一方に複数本の導線を増設し、
該増設部分を前記リード線７とするのである。リード線
７はスパイラルケーブルとともに巻回され、前記入力軸
１の周りに配設される。

【００２４】リード線７の巻回中心側端部は導線を介し
て前記変位量検出器４１の電源端子及び出力端子に接続
され、また、巻回外周側は前記ハウジング９に固定さ
れ、その巻回外周側端部を外部電源及びマイクロプロセ
ッサを用いてなる制御部に接続されており、操舵輪の操
舵に伴ってリード線７の巻回中心側が縮径／拡径するよ
うに構成されている。

【００２５】リード線７は、操舵輪が操舵中立点のとき
リード線７が縮径／拡径を伴なわないように組込みされ
た場合、操舵によってリード線７を適正に縮径／拡径さ
せることができるのであるが、操舵輪が操舵中立点のと
きリード線７が予め余分に縮径又は拡径された状態で組
込みされた場合、リード線７の中間部が断線、又は接続
端部が破断することが危惧されるため、出力軸２及びハ
ウジング９の間に、出力軸２の回転限界角を設定する回
転限界角設定手段８が設けられている。

【００２６】図３は回転限界角設定手段８を示す斜視
図、図４は回転限界角設定手段８の動作を示す模式図で
ある。この回転限界角設定手段８は、操舵輪の回転限界
角を操舵中立点から略３６０度に設定できるようにした
もので、出力軸の一端部の周りに３６０度以上にわたっ
て回転が可能に支持され、軸芯に対して偏倚した位置か
ら軸長方向の一方側へ突出する第１当接部８１ａ及び軸
長方向の他方側へ突出する第２当接部８１ｂを有する回
転環８１と、出力軸２に軸芯に対し偏倚して設けられ、
出力軸２の回転が所定の回転角を超えたとき前記第１当
接部８１ａに当接する第３当接部８２と、ハウジング９
に設けられて出力軸２の軸長方向へ突出し、前記回転環
８１が適宜の回転角を回転したあと前記第２当接部８１
ｂに当接する第４当接部８３とを備えている。

【００２７】第３当接部８２は、出力軸２に嵌合固定さ
れる環部材８２ａの軸長方向一端部に突設されており、
回転環８１の第１当接部８１ａに当接が可能にしてあ
る。第４当接部８３は、ハウジング９における出力軸２
の周りに取付けられる環部材８３ａの軸長方向一端部に
突設されており、回転環８１の第２当接部８１ｂと係合
が可能にしてある。

【００２８】減速機構６は、前記出力軸２の外周であり
前記回転限界角設定手段８と軸長方向に隣合う位置に嵌
合によって固定されるウォームホイール６１及びこれに
噛合するウォーム６２とを備え、前記電動モータ５の回
転を減速して出力軸２に伝達するようにしてある。

【００２９】以上の如く構成された車両用操舵装置は、
操舵輪が操舵中立点から左又は右へ回転されるとき、そ
の操舵トルクによってトーションバー３が捩じれ、この
捩じれに応じて入力軸１が出力軸２に対し相対角変位す
るとともに、変位基準部４０に対し変位量検出器４１の
位置が変位し、この変位に伴う磁束密度の変化量が入力
軸１及び出力軸２の相対角変位量として検出され、この
変位量検出器４１の検出結果がリード線７を介して制御
部に入力される。このようにセンサ４は、入力軸１に設
けられた変位量検出器４１と、出力軸２に設けられる変
位基準部４０との相対位置の変位を検出する非接触式の
簡易な磁気変位センサであるため、コイル及び磁性体製
リングを備えた非接触式センサに比較してセンサの構造
を非常に簡単にでき、コストを低減できる。

【００３０】また、リード線７は、スパイラルになって
いるため、操舵輪が左又は右へ回転されるとリード線７
の巻回中心側部分が縮径又は拡径されることになり、リ
ード線７の中間部が断線したり、接続端部が破断したり
することを防止することができる。また、リード線７は
標準装備されるエアーバックのスパイラルケーブルと一
体に設けられているため、センサ専用のリード線を用い
るものに比較して安価に構成することができる。

【００３１】操舵輪が操舵中立点から左又は右へ回転さ
れるとき、出力軸２は、第３当接部８２が回転環８１の
第１当接部８１ａに当接するまでの略１８０度を回転す
る。これによって回転環８１が出力軸２と一体化して略
１８０度を回転し、該回転環８１の第２当接部８１ｂが
ハウジング９の第４当接部８３に当接する。この当接に
よって出力軸２はそれ以上の回転が阻止される。

【００３２】このように出力軸２が回転環８１に対して
略１８０度回転し、さらに、回転環８１が出力軸２と一
体化して略１８０度回転することになるので、出力軸２
を操舵中立点から左右へ略３６０度回転させることがで
き、操舵中立点からの回転限界角を略３６０度に設定す
ることができる。

【００３３】尚、回転環８１は１個である他、第３当接
部８２と第４当接部８３との間に複数個設けてもよい。
回転環８１が例えば２個である場合、一つ目の回転環８
１が出力軸２と一体化して略１８０度回転したあと、該
一つ目の回転環８１の第２当接部８１ｂが二つ目の回転
環８１の第１当接部８１ａに当接し、一つ目及び二つ目
の回転環８１，８１が出力軸２と一体化して略１８０度
回転したあと、二つ目の回転環８１の第２当接第８１ｂ
がハウジング９の第４当接部８３に当接することにな
る。従って、回転環８１を１個増加する都度、操舵中立
点からの回転限界角を約１８０度増加することができ
る。

【００３４】また、以上説明した実施の形態では出力軸
２に変位基準部４０を設け、入力軸１に変位量検出器４
１を設けたが、その他、例えば入力軸１に前記変位基準
部４０を設け、出力軸２に前記変位量検出器４１を設け
てもよいのであり、また、変位基準部４０及び変位量検
出器４１は入力軸１、出力軸２に設ける他、これら入力
軸１、出力軸２と連動する部材に設けてもよい。

【００３５】また、変位基準部４０及び変位量検出器４
１は入力軸１の軸長方向に適宜の間隔を隔てて対向させ
る他、例えば変位基準部４０を第１保持体２４の外周面
に設け、第２保持体１２の外周部に前記第１保持体２４
の外周面とラジアル方向に適宜の間隔を隔てて対向する
筒部を設け、該筒部に前記変位量検出器４１を前記変位
基準部４０とラジアル方向に適宜の間隔を隔てて対向す
るように設けてもよい。また、リード線７は、入力軸１
の周りに巻回したスパイラルとする他、出力軸２の周り
に巻回したスパイラルとしてもよいし、また、入力軸１
又は出力軸２と連動する部材の周りに巻回してスパイラ
ルとしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】第１発明によれば、回転環を軸長方向へ
移動させることなく回転させることによって回転限界角
を設定するため、ねじ式の回転限界角設定手段を備えた
ものに比較して車両用操舵装置の全体を短くすることが
できる。

【００３７】第２発明によれば、入力軸又は出力軸に回
転自在に支持される回転環と、入力軸等の回転側部材及
びハウジング等の静止部材に設けられる当接部とによっ
て回転限界角設定手段を構成することができるため、該
回転限界角設定手段の構造が簡単であり、回転限界角設
定手段を備えた車両用操舵装置を安価に提供することが
できる。

【００３８】第３発明によれば、センサは、入力軸及び
出力軸の一方に設けられる例えばマグネット等の変位基
準部と、他方に設けられる例えばマグネチック・レジス
タンス素子、ホール素子等の変位量検出器とを備え、該
変位量検出器にスパイラルのリード線が接続されている
簡易な構造であるため、コイル及び磁性体製リングを備
えた非接触式センサに比較してセンサの構造を非常に簡
単にでき、しかも、センサが検出した検出値は、リード
線を絡ませることなく容易に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用操舵装置の操舵軸部分の模
式的断面図である。

【図２】本発明に係る車両用操舵装置の全体の縦断面図
である。

【図３】本発明に係る車両用操舵装置の回転限界角設定
手段の斜視図である。

【図４】本発明に係る車両用操舵装置の回転限界角設定
手段の動作を示す模式図である。

【図５】本発明に係る車両用操舵装置の回転限界角設定
手段の別の形態を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る車両用操舵装置の回転限界角設定
手段の別の形態の動作を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ トーションバー ４ センサ ４０ 変位基準部 ４１ 変位量検出器 ７ リード線 ８ 回転限界角設定手段 ８１ 回転環 ８１ａ 第１当接部 ８１ｂ 第２当接部 ８２ 第３当接部 ８３ 第４当接部 ９ 静止部材（ハウジング）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材に回転可能に支持される入力軸
   及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる
   出力軸の相対角変位によって前記入力軸に加わる操舵ト
   ルクを検出するセンサと、該センサに接続され、前記入
   力軸及び出力軸の一方の周りに巻回されるリード線と、
   前記入力軸及び出力軸の一方の回転限界角を設定する回
   転限界角設定手段とを備えた車両用操舵装置において、
   前記回転限界角設定手段は、前記入力軸及び出力軸の一
   方の回転が所定の回転角未満では停止し、所定の回転角
   を超えることによって前記入力軸及び出力軸の一方に連
   動して適宜の回転角を回転したあと前記静止部材に当接
   してその回転が停止される回転環を備えていることを特
   徴とする車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記回転環は軸長方向の一方側へ突出す
   る第１当接部及び軸長方向の他方側へ突出する第２当接
   部を備え、前記入力軸及び出力軸の一方又は該一方と連
   動する部材は前記第１当接部に当接が可能な第３当接部
   を備え、前記静止部材は前記第２当接部に当接が可能な
   第４当接部を備えている請求項１記載の車両用操舵装
   置。
3. 【請求項３】 前記センサは、前記入力軸及び出力軸の
   一方に設けられる変位基準部と、他方に設けられ、前記
   相対角変位に対応して前記変位基準部に対し変位し、該
   変位した変位量に対応する電気的出力を発生する変位量
   検出器とを備え、該変位量検出器に前記リード線が接続
   されている請求項１又は請求項２記載の車両用操舵装
   置。