JP3351451B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電動式パワーステアリング装置

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JP3351451B2 JP01911895A JP1911895A JP3351451B2 JP 3351451 B2 JP3351451 B2 JP 3351451B2 JP 01911895 A JP01911895 A JP 01911895A JP 1911895 A JP1911895 A JP 1911895A JP 3351451 B2 JP3351451 B2 JP 3351451B2
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、操舵トルクを検出する
電動式パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来技術】車両の電動式パワーステアリング装置とし
て、例えば実開昭60−137339号に示すように、
車輪の操舵を行う際に操舵トルクを検出してステアリン
グホイールに印加された手動力を補助するように構成し
たものが知られている。このような構成においては、入
力軸(コントロールシャフト)の円筒部に軸線方向に対
して斜め方向のカム孔を設け、出力軸(ピニオン)に軸
線方向のボール溝(リード溝)を設け、センサリングの
内面に円周溝(ガイド溝)を設けている。また、夫々の
溝に嵌入する、対向して2個設けられたボールにより、
入出力軸の相対角度変位をセンサリングの軸線方向変位
に変換するようになっている。更に、センサリングと入
力軸との間において、変位変換用の前記ボールと同一平
面上に、対向する2個のボールが設けられ、センサリン
グを支持するようになっている。
【0003】
【解決すべき課題】このような従来技術の装置において
は、以下のような問題がある。すなわち、無負荷状態で
ステアリングホイールを回転させる場合には、センサリ
ングの外周溝端面の振れを小さく抑える必要がある。し
かし、センサリングを支持するボールが円周方向に1列
しかないため、センサリングの外周溝の一部に負荷がか
かると、センサリングの傾きを招来し、それによりセン
サリング端面の振れが大きくなる恐れがある。このよう
な端面の振れは検出器の誤測定を招くという問題を生じ
させる。
【0004】また、センサリングが傾くとセンサリング
内面と入力軸外径部が接し、それにより操舵トルクがゼ
ロに戻っても測定値はゼロに戻らないという、いわゆる
トルクヒステリシスが生ずるという問題もある。
【0005】本願発明は、簡素な構成でありながら、操
舵トルク検出の精度を向上させることのできる電動式パ
ワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、本願発
明の電動式パワーステアリング装置は、ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、回転軸を回転させるモー
タと、車輪を操舵する為に操舵力を伝達する出力軸と、
ステアリングホイールと該出力軸とを連結する入力軸
と、該回転軸と該出力軸とを動力伝達可能に連結する動
力伝達機構と、該入力軸に印加された操舵トルクを検出
する検出手段とからなり、該検出手段は、該出力軸と該
入力軸とを連結し、該入力軸が受けた操舵トルクに応じ
て弾性変形するようになっている弾性体と、移動部材
と、該弾性体の弾性変形に応じて、該移動部材を軸線方
向に移動させる変換機構と、該移動部材の軸線方向移動
量を測定する検出器とからなり、該変換機構が、該出力
軸及び該入力軸の一方に形成された少なくとも3溝の螺
旋溝と、該出力軸及び該入力軸の他方に形成された、軸
線方向に延在する、該螺旋溝の数に対応した数のスリッ
トと、複数のボールとからなり、前記移動部材が内周に
2列の円周溝を有し、各円周溝内に該ボールを配置せし
めている軸線方向に移動可能なセンサリングからなり、
該センサリングの円周溝の一方内に配置されたボール
は、前記螺旋溝及び前記スリットに沿って転動自在とな
っているが、該円周溝の他方内に配置されたボールは、
前記螺旋溝のみに沿って移動可能となっている電動式パ
ワーステアリング装置。
【0007】
【作用】本願発明の電動式パワーステアリング装置によ
れば、前記センサリングが2列のボールにより支持され
ているため、出力軸に対するセンサリングの傾きを極力
抑えることができる。また、2列のボール列の一方は、
センサリングの駆動用として用い、それにより簡素な構
成を達成している。
【0008】
【実施例】以下、本願発明の実施例を図面を参照して以
下に詳細に説明する。図1は、本願発明の実施例である
電動式パワーステアリング装置100の軸線方向一部断
面図である。
【0009】図1において、電動式パワーステアリング
装置100は、ハウジング101とそれから延在するチ
ューブ110とから構成されている。ハウジング101
はブラケット114により、またチューブ110はブラ
ケット115により車体(図示せず)に固定されてい
る。チューブ110の内側には、一端をステアリングホ
イール(図示せず)に連結するようになっている入力軸
111が延在し、チューブ110に対して回転自在に支
持されている。入力軸111の他端は検出手段であるト
ルク検出装置112に連結されている。
【0010】トルク検出装置112はまた、ハウジング
101内を延在し、回転自在に支持されている出力軸1
13に連結されている。出力軸113は図示しない操舵
装置に連結され、車輪を操舵するトルクを伝達するよう
になっている。トルク検出装置112は、補助操舵力を
制御すべく入力軸111と出力軸113との間に働く相
対(操舵)トルクを検出するようになっている。
【0011】トルク検出装置112の近傍において、出
力軸113にウォームホイール104が同軸に取り付け
られている。ウォームホイール104は、図1において
紙面に垂直方向に延在している減速器入力軸103のウ
ォームギヤ103aと噛合している。減速器入力軸10
3は、モータ102の回転軸(不図示)に連結されてい
る。
【0012】図2は、図1のトルク検出器112の要部
分解図である。図1、図2を参照すると、入力軸111
の内方端に軸線方向に延在する3本のスリット111a
(1本のみ図示)が形成されている。一方、出力軸11
3の内方端には3本の螺旋溝113aが形成されてい
る。組み付けられた状態において、螺旋溝113aの周
囲には略円管状のセンサリング116が設けられるよう
になっている。
【0013】センサリング116は、その内周に円周方
向に延在し互いに離隔する内周溝116a及び116b
を形成しており、その外周には円周方向に延在する2列
の壁116c、116dを形成している。2列の壁11
6cと116dとの間に、外周溝116cが形成される
ようになっている。センサリング116と出力軸113
上のウォームホイール104との間にはコイルばね11
7が設けられている。組み付けられた状態で、コイルば
ね117はセンサリング116の壁116cを図中右方
向に付勢し、後述するボールを螺旋溝の一方の壁に押し
つけて、いわゆる「ガタ取り」を行うものである。
【0014】組み付けられた状態で、センサリング11
6の内周溝116a、116bは第1のボール118、
第2のボール119をそれぞれ3個ずつ内包するように
なっている。第1、第2のボール118、119は、全
て螺旋溝113aにはめ込まれてその上を転動するが、
同時に第2のボール119のみがスリット111aには
め込まれるようになっている。ここで、内周溝116
a、116bの間隔をLとし、ボールのPCD(ピッチ
サークル直径)をDとすると、L/D≧0.5となるよ
うな関係となっている。なお、センサリング116の外
周溝116eには、トルク検出器120(図1)の測定
子がはめ込まれるようになっている。入力軸111と出
力軸113とは弾性部材であるトーションバー121に
より連結されている。
【0015】図1に示す電動式パワーステアリング装置
100の作用について以下に説明する。図示しないステ
アリングホイールからの操舵トルクの入力により、入力
軸111が回転し、トルク検出装置112のトーション
バー121を介して出力軸113に回転トルクが伝達さ
れる。出力軸は上述したように操舵装置(図示せず)に
連結されており、操舵トルクを伝達するようになってい
る。この場合において、トルク検出装置112で検出さ
れたトルクの値は、図示しない判断回路に送られ、そこ
で所定値と比較される。該トルクが所定値を超えた場合
には、補助操舵力を必要とする場合であるので、モータ
102を駆動すべく検出トルクに応じた駆動指令が出さ
れる。駆動指令により駆動されたモータ102は減速器
入力軸103を回転させ、更にウォームホイール104
を介して出力軸113にその回転トルクが伝達される。
一方、トルク検出装置112で検出されたトルクの値が
所定値より低い場合には、補助操舵力は不要であるの
で、モータ102は駆動されない。なお、減速器入力軸
103およびウォームホイール104とで動力伝達機構
を構成する。
【0016】トルク検出装置112の動作について更に
説明する。入力軸111と出力軸113との間の働く操
舵トルクに応じて、トーションバー121がねじれ、す
なわち弾性変形し、入力軸111と出力軸113との間
に相対角度変位が生じる。このように相対角度変位が生
じると、螺旋溝にはめ込まれたボール118、119は
出力軸113と一体的に回転しようとする。ところが、
ボール119は、入力軸111のスリット111aにも
はめ込まれているため、スリット111aに沿ってのみ
移動可能となる。従って、ボール119は螺旋溝113
a及びスリット111aの双方から力を受けることとな
り、螺旋溝113aに沿って転動し、センサリング11
6を軸線方向に移動させるよう力を加える。一方、ボー
ル118はセンサリング116から力を受けて、同様に
螺旋溝113a上を転動する。このセンサリング116
の軸線方向移動量を、トルク検出器120の測定子によ
り測定することにより、操舵トルクが検出されるように
なっている。
【0017】ところで、上述より明らかであるが、セン
サリング116の内周溝116bと1列のボール119
があれば、理論的には操舵トルクを検出できる。しかし
ながら、1列のボールでこのようにして操舵トルクを検
出しようとすると、以下の問題がある。すなわち、螺旋
溝とボールにある程度の隙間を与えないと、その間のフ
リクションが大きくなりスムーズな動作が達成されな
い。一方、スムーズな動作を達成すべく螺旋溝とボール
の間の隙間を大きくすると、受けたモーメントによりセ
ンサリングが傾き、安定したトルクの検出が不可能とな
る。
【0018】本実施例においては、ボール119の他に
ボール118を設け、更にセンサリング116には、ボ
ール118を収容すべく、内周溝116bから隔置され
た内周溝116aを設けている。ボール118は螺旋溝
113aにのみはめ込まれており、その上で転動自在と
なっているため、ボール119が受けた力によりセンサ
リング116が移動させられたときに、センサリングの
移動を制限することがない。一方、螺旋溝113aとボ
ール118との間に比較的大きい隙間があったとして
も、隔置されたボール118、119によりセンサリン
グ116は、出力軸113に略平行に支持され、安定し
たトルク検出が可能となる。また、ボールが受ける荷重
が分散されるため、ボールと螺旋溝の間に働くフリクシ
ョンが小さくなり、更にスムーズな動作が確保される。
また、内周溝116a、116bの間隔をLとし、ボー
ルのPCDをDとしたとき、L/D≧0.5とすれば、
とくにセンサリングは傾きにくく、安定性が向上する。
【0019】このような本実施例によれば、簡単な構造
であるため、部品点数を必要最小限に抑えることがで
き、低コストが可能となること、移動部材としてボール
を用いているために、低フリクションであること、及び
軸線方向に小さくでき設計上のレイアウト性が良くなる
等の効果が得られる。
【0020】以上、本発明を実施例を参照して説明して
きたが、本発明は上記実施例に限定して解釈されるべき
ではなく、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、ボールの数は各3個としたが4個もし
くはそれ以上でも良い。また、スリットを出力軸に、螺
旋溝を入力軸に設けてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本願発明の電動式パ
ワーステアリング装置によれば、センサリングが2列の
ボールにより支持されているため、出力軸に対するセン
サリングの傾きを極力抑えることができる。また、2列
のボール列の一方は、センサリングの駆動用として用
い、それにより簡素な構成を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施例である電動式パワーステアリ
ング装置100の軸線方向一部断面図である。
【図2】図1の電動式パワーステアリング装置のI要部
分解図である。
【符号の説明】
101・・・・・・ハウジング本体 111・・・・・・入力軸 111a・・・・・・スリット 113・・・・・・出力軸 113a・・・・・・螺旋溝 116・・・・・・センサリング 120・・・・・・トルク検出器 121・・・・・・トーションバー

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングと、 該ハウジングに取り付けられ、回転軸を回転させるモー
    タと、 車輪を操舵する為に操舵力を伝達する出力軸と、 ステアリングホイールと該出力軸とを連結する入力軸
    と、 該回転軸と該出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝
    達機構と、 該入力軸に印加された操舵トルクを検出する検出手段と
    からなり、 該検出手段は、 該出力軸と該入力軸とを連結し、該入力軸が受けた操舵
    トルクに応じて弾性変形するようになっている弾性体
    と、 移動部材と、 該弾性体の弾性変形に応じて、該移動部材を軸線方向に
    移動させる変換機構と、 該移動部材の軸線方向移動量を測定する検出器とからな
    り、 該変換機構が、 該出力軸及び該入力軸の一方に形成された少なくとも3
    溝の螺旋溝と、 該出力軸及び該入力軸の他方に形成された、軸線方向に
    延在する、該螺旋溝の数に対応した数のスリットと、 複数のボールとからなり、 前記移動部材が内周に2列の円周溝を有し、各円周溝内
    に該ボールを配置せしめている軸線方向に移動可能なセ
    ンサリングからなり、 該センサリングの円周溝の一方内に配置されたボール
    は、前記螺旋溝及び前記スリットに沿って転動自在とな
    っているが、該円周溝の他方内に配置されたボールは、
    前記螺旋溝のみに沿って移動可能となっている電動式パ
    ワーステアリング装置。
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DE4141160A1 (de) * 1991-12-13 1993-06-17 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektrische hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge

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