JP2513594Y2 - 電動パワ―ステアリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は電動パワーステアリング装置に関する。

［従来技術およびその問題点］ 車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵
力を発生する電動モータの回転出力を歯車装置により減
速して、転舵装置の出力軸に適当なトルクと速度とを伝
達するように構成したものが知られている（例えば、実
開昭63-110167号）。

ところで、このような電動パワーステアリング装置に
おいては、操作者がステアリングホイールに加える力を
検出し、その程度に応じて補助操舵力を制御するように
なっている。すなわち、操作者がステアリングホイール
に大きな力を加えるとき（車庫入れ時等）、比較的大き
な補助操舵力が電動モータから発生し、操作者がステア
リングホイールにほとんど力を加えないとき（高速走行
中等）、電動モータは停止して補助動力を発生しないよ
うになっている。

このような補助操舵力の制御のため、従来の電動パワ
ーステアリング装置は、入力軸と出力軸との間に発生す
るねじれを利用して、相対回転変位を検出し、この相対
回転変位を直線運動に変換して、直線移動量をポテンシ
オメータで測定することにより、入力軸と出力軸との間
に生じたトルクを検出し、このトルクに応じた操舵補助
力を電動モータから出力されるようになっている。この
ようなトルク検出装置は、例えば、特願平2-47293号に
開示されている。

入力軸と出力軸との間のトルクは、トーションバーに
よりねじれに変換することができる。また、入力軸と出
力軸との間のねじれは、変換手段により直線運動に変換
できる。この変換手段は、螺旋溝を形成された入力軸
と、円周方向内周に円筒穴を設けており、該入力軸の外
周を円周方向ならびに軸線方向に摺動自在であるが、出
力軸に関しては軸線方向にのみ移動を強制されるスリー
ブ状のスライダと、該螺旋溝と該円筒穴とに内包された
ボールとからなっている。入力軸と出力軸との間にねじ
れが発生すると、スライダは入力軸と同方向に回転しよ
うとする。ところがスライダは出力軸に対して相対回転
を防止されるような構成となっているため、スライダと
入力軸との間に相対回転が発生する。この相対回転によ
り、スライダの円筒穴内にある該ボールが入力軸外周の
螺旋溝に沿って移動する。それにより、スライダは入力
軸に対し軸線方向に移動する。すなわち、スライダの軸
線方向移動量を測定することによって、入力軸と出力軸
との間のトルクを測定することができるわけである。

ところで、このようなスライダは出力軸ならびに入力
軸の両方から複雑な力を受けるため、スライダが一体部
材でできている場合には、入力軸外周とスライダ内周と
の間で競り合いが発生することがある。このような競り
合いは、スライダの動きを渋らせ、それにより正確なト
ルク検出が行なわれない恐れがある。

本考案は、スライダの渋りがなく正確にトルク検出の
できる電動パワーステアリング装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決する手段］ 本考案によるトルク検出装置は、 ハウジングと、 回転力が入力される入力軸と、 該入力軸に対して同軸に設けられ、回転力を出力する
出力軸と、 該出力軸と該入力軸とに同軸に連結されてトルクを伝
達するようになっており、トルクを伝達するさいにねじ
れることにより、該入力軸と該出力軸との間に該トルク
に対応する相対回転変位を発生する伝達部材と、 該相対回転変位に応じて、前記ハウジング内を両軸の
軸線方向に移動する移動手段と、 該移動手段の軸線方向移動量を検出する検出手段とか
らなっており、 該移動手段が、該出力軸と該入力軸の内の一方に対し
て軸線方向にのみ移動を制限される第１の部分と、該出
力軸と該入力軸の内の他方に対して円周方向ならびに軸
線方向に摺動移動自在な第２の部分と、第１の部分と第
２の部分とを、該第１の部分と該第２の部分との相対軸
線方向移動は防止するが、軸線に直角な方向の相対移動
は許容するように連結する連結部材とからなっている。

［作用］ 本考案の電動パワーステアリング装置によれば、該移
動手段が、該出力軸と該入力軸の内の一方に対して軸線
方向にのみ移動を制限される第１の部分と、該出力軸と
該入力軸の内の他方に対して円周方向ならびに軸線方向
に摺動移動自在な第２の部分と、第１の部分と第２の部
分とを、該第１の部分と該第２の部分との相対軸線方向
移動は防止するが、軸線に直角な方向の相対移動は許容
するように連結する連結部材とからなっているので、該
出力軸と該入力軸とから力を受けても、該移動手段は該
出力軸と該入力軸の内の他方に対して競り合いを発生す
ることがなく、スムーズに摺動移動できるようになって
いる。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本考案に係るパワーステアリング装置の断
面図である。ハウジング１内には、トーションバー４を
介して連結された入力軸２と出力軸３が、軸受5a、5bに
よって回転自在に支持されている。ただし、入力軸２、
出力軸３およびトーションバー４は同軸に配設され、ハ
ウジング１の入力軸２側の開口部は、シールリング5cに
よって封止されている。

また、入力軸２は、ハウジング１に圧入されたステア
リングコラム６に覆われていて、その右端部に結合され
たステアリングシャフト７等を介して、図示しないステ
アリングホイールが、該入力軸２を回転自在とするよう
に取り付けられている。

一方、出力軸３の第１図左端部には、例えば公知のラ
ックピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸
が連結されている。

したがって、操縦者がステアリングホイールを操舵す
ることによって発生した操舵トルクは、操舵系の回転部
位を構成するステアリングシャフト７、入力軸２、トー
ションバー４、出力軸３およびラックピニオン式ステア
リング装置を介して、図示しない操舵輪に伝達される。

そして出力軸３には、出力軸３と同軸かつ一体的に回
動するウォームホイール８が外嵌され、このウォームホ
イール８は、電動モータ９の出力軸10に形成されたウォ
ーム10aと、ハウジング１内で噛合している。

更に、出力軸３の右端部には、径方向外側に突出した
ピン3aが圧入され、このピン3aの外方端部は、入力軸２
に対して軸方向および回転方向に相対変位可能に外嵌さ
れたスライダ11一体的に移動するスリーブ30（第３図）
に形成された、ピン3aよりも若干大きな幅を有する縦溝
11a内に挿入されている。

したがって、出力軸３およびスライダ11は、回動方向
には一体であるが、軸方向には縦溝11aの長さの範囲内
において相対変位が可能である。

スライダ11は、スプリング12によって、第１図右方向
に常時付勢されると共に、その内周面には、円筒穴11b
が形成されている。

また、入力軸２の外周面には、軸に対して傾斜した螺
旋溝2aが形成されていて、螺旋溝2aおよび円筒穴11b内
には、スチール製のボール13が転動自在に収容されてい
る。

第２図は、第１図のII-II線で切断して矢印方向に見
たときの断面図である。第２図において、ハウジング１
にブラケット20aを介して、検出手段であるポテンシオ
メータ20が、ボルト手段である２本の小ネジ21により取
り付けられている。ポテンシオメータ20は軸20bを有
し、軸20bはアーム20cを一端に取り付けている。アーム
20cの他端には突起20dが取り付けられており、突起20d
の先端はスライダ11の周部に回動自在に取り付けられて
いる。この構成により、スライダ11の移動に伴って、ア
ーム20cおよび軸20bが回動するようになっている。ポテ
ンシオメータ20は、軸20bの回動に応じた量の電気信号
を出力するようになっている。なお、図示していない制
御装置が、ポテンシオメータ20と電動モータ９との間に
電気的に連結されており、ポテンシオメータ20の出力信
号に基づき、電動モータ９への駆動信号を制御するよう
になっている。

以下に、本実施例の動作を説明する。

今、車両が直進状態にあり、操舵トルクが発生してい
ないものとすると、入力軸２および出力軸３間には相対
回動が生じないから、スライダ11には何ら軸線方向力は
発生しない。

したがってこの場合には、図示しない制御装置は操舵
系に操舵トルクが発生していないものと判断し、電動モ
ータ９に駆動信号を送らない。

よって、出力軸３には操舵補助トルクを発生しないか
ら、操舵系は直進状態を維持する。

次に、ステアリングホイールを操舵して入力軸２に回
転力が生じると、その回転力はトーションバー４を介し
て出力軸３に伝達される。

このとき、出力軸３には、転舵輪および路面間の摩擦
力や、出力軸３の図示しない左端側に構成されたラック
ピニオン式ステアリング装置の摩擦力等に応じた抵抗力
が生じるため、入力軸２および出力軸３間には、トーシ
ョンバー４がねじれることにより、出力軸３が遅れる相
対回動が発生する。

すると、出力軸３と回動方向に一体となったスライダ
11にも入力軸２の螺旋溝2aと、スライダ11の内面に形成
された矩形穴11bとに、ボール13が転動自在に納まって
いるので、入力軸２とスライダ11との間に相対回動が生
じると、螺旋溝2aの傾斜角度にしたがって、スライダ11
は軸線方向に移動する。

入力軸２および出力軸３間の相対回動に応じてスライ
ダ11が軸線方向に移動すれば、移動量に対応した量だけ
ポテンシオメータ20のアーム20cが回動し、その回動量
に対応する量の電気信号が、ポテンシオメータ20から出
力される。図示しない制御装置は、ポテンシオメータ20
からの出力信号を入力し、入力軸２および出力軸３間の
トルク量に換算して、電動モータ９に適切な駆動信号を
出力する。

第３図は第１図の矢印IIIで示す部分を拡大した図で
ある。第３図において、スライダ11の出力軸側端部に
は、半径方向外方に突出するスライダフランジ部11cが
形成されている。スライダ11にほぼ同軸に設けられ、か
つスライダ11より一回り径の大きなスリーブ30は、入力
軸側端部に内側に突出するスリーブフランジ部30aを設
けている。スライダフランジ部11cとスリーブフランジ
部30aとは互いに係合している。なお、スリーブフラン
ジ部30aの内径は、対応するスライダ11の外周部の外形
よりわずかに大きく形成されている。第３図では図示さ
れていないが、スリーブ30には縦溝11aが形成され、ピ
ン3aがその縦溝11a係合している。

スライダ11の外周におけるスライダフランジ部11cの
近傍において、円周溝11dが形成されており、円周溝11d
にはリング状のリテーナ31が係合している。リテーナ31
とスリーブフランジ部30aとの間には皿バネ32が設けら
れ、皿バネ32はその付勢力により、スリーブフランジ部
30aをスライダフランジ部11cに向かって押圧している。
通常の動作におけるスリーブ30とスライダ11との間に発
生する力は、皿バネ32の付勢力より小さいため、通常の
動作においてはスリーブ30とスライダ11とは一体的に軸
線方向に移動する。

入力軸２と出力軸３とが相対回転すると、スリーブ30
は出力軸３から、スライダ11は入力軸２からボール13を
介してそれぞれ力を受ける。このとき、スリーブ30とス
ライダ11とが一体であれば、スライダ11と入力軸２とが
競り合いを起こし、スライダ11の円滑な動作が行なわれ
なくなるおそれがある。本実施例においては、スリーブ
30とスライダ11とは別体であり、しかも皿バネ31で互い
に軸線方向に付勢されているため、スリーブ30はスライ
ダ11に対して半径方向にわずかに移動可能になってい
る。そのため、スリーブ30が出力軸３から力を受けて
も、半径方向に移動することにより、スライダ11へ競り
合いを発生させるような力の伝達を防止することができ
る。なお、スリーブ30が第１の部分を構成し、スライダ
11が第２の部分を構成し、皿バネ32が連結部材を構成し
ている。

スリーブ30は外周に円周溝30bを設けており、円周溝3
0bにはリテーナ33が係合している。リテーナ33には保持
部材34が係合しており、スリーブ30は保持部材34および
リテーナ33を介して、コイルスプリング35により入力軸
側に付勢されるようになっている。この構成は、円筒穴
11bとボール13と螺旋溝2aの間の遊びを除去するもので
ある。

以上、本考案を実施例を参照して詳細に説明してきた
が、本考案は上記実施例に限定して解釈されるべきでは
なく、本考案の範囲内で適宜、変更改良が可能であるこ
とはもちろんである。例えば、連結部材は皿バネでなく
て、コイルスプリングでも良い。

［考案の効果］ 以上のべてきたように、本願考案の電動パワーステア
リング装置によれば、該移動手段が、該出力軸と該入力
軸の内の一方に対して軸線方向にのみ移動を制限される
第１の部分と、該出力軸と該入力軸の内の他方に対して
円周方向ならびに軸線方向に摺動移動自在な第２の部分
と、第１の部分と第２の部分とを、該第１の部分と該第
２の部分との相対軸線方向移動は防止するが、軸線に直
角な方向の相対移動は許容するように連結する連結部材
とからなっているので、該出力軸と該入力軸とから力を
受けても、該移動手段は該出力軸と該入力軸の内の他方
に対して競り合いを発生することがなく、スムーズに摺
動移動できるようになっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係るパワーステアリング装置の断面
図である。 第２図は、第１図のII-II線で切断して矢印方向に見た
ときの断面図である。 第３図は第１図の矢印IIIで示す部分を拡大した図であ
る。 ［主要部分の符号の説明］ １、……ハウジング 11、……スライダ 30、……スリーブ 32、……皿バネ

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 回転力が入力される入力軸と、 該入力軸に対して同軸に設けられ、回転力を出力する出
   力軸と、 該出力軸と該入力軸とに同軸に連結されてトルクを伝達
   するようになっており、トルクを伝達するさいにねじれ
   ることにより、該入力軸と該出力軸との間に該トルクに
   対応する相対回転変位を発生する伝達部材と、 該相対回転変位に応じて、前記ハウジング内を両軸の軸
   線方向に移動する移動手段と、 該移動手段の軸線方向移動量を検出する検出手段とから
   なっており、 該移動手段が、該出力軸と該入力軸の内の一方に対して
   軸線方向にのみ移動を制限される第１の部分と、該出力
   軸と該入力軸の内の他方に対して円周方向ならびに軸線
   方向に摺動移動自在な第２の部分と、第１の部分と第２
   の部分とを、該第１の部分と該第２の部分との相対軸線
   方向移動は防止するが、軸線に直角な方向の相対移動は
   許容するように連結する連結部材とからなっている電動
   パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】前記連結部材は皿バネである請求項１記載
   のトルク検出装置。