JP3400575B2 - パワーステアリングの操舵力測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電動パワース
テアリングの左右の操舵力を検出するための操舵力測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、比較的軽いハンドルの操作力
によって自動車等の車両を円滑に旋回可能にすべく、倍
力装置としてのパワーステアリングが広く採用されてい
る。このパワーステアリングには、動力源としてオイル
ポンプを使用するオイルポンプ方式と電動モータを直接
使用する電動モータ方式（以下、電動パワーステアリン
グという）とがある。

【０００３】ところで、パワーステアリングを車両本体
に組み付ける前に、その操舵力を測定する作業が行われ
ている。この種の一般的な測定作業を電動パワーステア
リングを例にとって説明すると、まず、前記電動パワー
ステアリングを構成するステアリングギヤボックスから
延在するシャフト部材の両端に、それぞれ個別の操舵力
測定装置が装着される。

【０００４】次いで、ハンドル（ステアリングホイー
ル）が一方向に回転されてトーションバーに捩じれが発
生すると、この捩じれに対応して電動モータが制御さ
れ、この電動モータのアシスト作用下にシャフト部材が
一方向に突出し、一方の操舵力測定装置によりその一方
向の操舵力が検出される。また、ハンドルが他方向に回
転されると、シャフト部材が他方向に突出して他方の操
舵力測定装置によりその他方向の操舵力が検出される。
これにより、電動パワーステアリングの左右の操舵力が
測定されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合、上記の操舵
力測定装置は、実際上、圧縮コイルスプリングと歪みセ
ンサとを備えており、シャフト部材がこの圧縮コイルス
プリングに抗して突出することにより、前記歪みセンサ
を介して操舵力を検出するように構成されている。しか
しながら、各操舵力測定装置において、それぞれの圧縮
コイルスプリングのばね定数を正確に一致させることは
困難であり、また、各圧縮コイルスプリング毎に異なる
経時変化が生じ易い。従って、各操舵力測定装置の性能
が異なってしまい、それぞれの測定値に誤差が発生して
電動パワーステアリングの左右の操舵力を高精度に測定
することができないという問題が指摘されている。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、簡単な構成でパワーステアリングの左右の操舵力
を高精度かつ容易に測定することが可能なパワーステア
リングの操舵力測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、パワーステアリングを構成するステア
リングギヤボックスの両側から延在するシャフト部材に
並設される装置本体と、前記シャフト部材の両端にそれ
ぞれの一端が係合自在な第１および第２リンク機構と、
を備え、前記装置本体は、前記第１および第２リンク機
構のそれぞれの他端が係合することにより該シャフト部
材に作用する両方向の操舵力を個別に検出可能な単一の
測定機構を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の本発明に係るパワーステアリングの操舵
力測定装置では、シャフト部材が一方向に突出すると、
第１リンク機構を介して測定機構によりこの一方向の操
舵力が検出される。また、シャフト部材が他方向に突出
すると、第２リンク機構を介して前記測定機構によりこ
の他方向の操舵力が検出される。従って、単一の測定機
構でシャフト部材の左右の操舵力が検出されるため、左
右で測定誤差が発生することがなく、パワーステアリン
グの操舵力を高精度に測定することができるとともに、
構成が簡素化する。

【０００９】

【実施例】本発明に係るパワーステアリングの操舵力測
定装置について実施例を挙げ、添付の図面を参照して以
下に説明する。

【００１０】図１において、参照数字１０は、電動パワ
ーステアリングユニットを示す。この電動パワーステア
リングユニット１０は、ステアリングギヤボックス１２
を備え、このステアリングギヤボックス１２にステアリ
ングシャフト１４を介してハンドル１６が連結されると
ともに、このハンドル１６が回転される際に発生するト
ルクを検出するためのトーションバー（図示せず）が設
けられている。

【００１１】ステアリングギヤボックス１２は、電動モ
ータ１８を備え、この電動モータ１８によって回転され
るナットスクリュー２０内にボールシャフト２２が配設
されている。ボールシャフト２２の両端には、第１およ
び第２シャフト部（シャフト部材）２４ａ、２４ｂが同
軸的に設けられ、この第１および第２シャフト部２４
ａ、２４ｂの端部がステアリングギヤボックス１２の両
外方に矢印Ａ方向に沿って延在している。

【００１２】電動パワーステアリングユニット１０は、
基台３２に固着された載置台３４と押さえ部材３６とに
よって上下方向から保持され、この基台３２上で矢印Ａ
方向に指向して位置決めされる。

【００１３】基台３２上には、電動パワーステアリング
ユニット１０と平行に第１の実施例に係る操舵力測定装
置４０が配設される。図１および図２に示すように、操
舵力測定装置４０は、電動パワーステアリングユニット
１０を構成する第１および第２シャフト部２４ａ、２４
ｂに並設される装置本体４２と、前記第１および第２シ
ャフト部２４ａ、２４ｂの端部にそれぞれの一端が係合
自在な第１および第２リンク機構４４ａ、４４ｂとを備
え、前記装置本体４２は、前記第１および第２リンク機
構４４ａ、４４ｂのそれぞれの他端が係合することによ
り該第１および第２シャフト部２４ａ、２４ｂに作用す
る両方向（矢印Ａ₁ およびＡ₂ 方向）の操舵力を個別に
検出可能な単一の測定機構４６を有する。

【００１４】装置本体４２は、基台３２に固定される支
持板４８ａ、４８ｂを備え、この支持板４８ａ、４８ｂ
には、矢印Ａ方向に互いに平行に延在してガイドロッド
５０ａ、５０ｂが固着される。ガイドロッド５０ａ、５
０ｂは、第１および第２スライド板５２ａ、５２ｂに設
けられたそれぞれ一対のスライド用筒体５４ａ、５４ｂ
に嵌合し、この第１および第２スライド板５２ａ、５２
ｂを矢印Ａ方向に進退自在に支持する。

【００１５】第１スライド板５２ａの内面（第２スライ
ド板５２ｂに対向する面）には、測定機構４６を構成す
るロードセル５６が配設される。ロードセル５６は、内
部に底部５８を設けて軸方向両側に筒形状を有する第１
保持体６０の一方の開口内に収容されるとともに、この
第１保持体６０の端面と第１スライド板５２ａの内面の
間に隙間Ｈが形成される。第１保持体６０の他方の開口
内には、圧縮コイルスプリング６２の一端が係合し、こ
の圧縮コイルスプリング６２の他端が第２スライド板５
２ｂの内面に当接配置された第２保持体６４に係合す
る。

【００１６】第１スライド板５２ａの外面に二本のバー
６６ａの一端側が固着され、このバー６６ａは、支持板
４８ａを貫通してそれぞれの他端に第１押圧部材６８ａ
が一体的に固定される。第２スライド板５２ｂの外面に
は、二本のバー６６ｂの一端側が固着され、このバー６
６ｂは、支持板４８ｂを貫通してそれぞれの他端に第２
押圧部材６８ｂが一体的に固定される。

【００１７】第１および第２スライド板５２ａ、５２ｂ
は、ストッパ部材７０ａ、７０ｂに係止されて互いに所
定の距離だけ離間して保持される。ストッパ部材７０
ａ、７０ｂは、略Ｌ字状を有しており、それぞれ矢印Ａ
方向に長尺な一対の長孔７２ａ、７２ｂを設ける。各長
孔７２ａ、７２ｂに挿入されたねじ７４ａ、７４ｂが基
台３２のねじ穴（図示せず）に螺合されることにより、
ストッパ部材７０ａ、７０ｂがこの基台３２上に位置調
整可能に固定される。

【００１８】第１リンク機構４４ａは、図１および図３
に示すように、揺動自在なリンクアーム（リンク部材）
７６と、このリンクアーム７６の揺動支点を構成すると
ともに、該リンクアーム７６に対して位置調整可能な支
点手段７８とを備える。リンクアーム７６の一端に、第
１シャフト部２４ａに当接自在な柱体８０が固着され、
このリンクアーム７６の他端に、第１押圧部材６８ａに
当接自在なローラ８２が装着される。リンクアーム７６
の中央部には、矢印Ａ方向に交差する矢印Ｂ方向に長尺
な開口部８４が設けられ、この開口部８４を形成する一
側面部にレール８６が構成される。

【００１９】支点手段７８は、スライド台８８を備え、
このスライド台８８の両側に形成された矢印Ｂ方向に長
尺な長孔９０ａ、９０ｂには、ねじ９２ａ、９２ｂが挿
入され、このねじ９２ａ、９２ｂが基台３２の図示しな
いねじ穴に螺合されて前記スライド台８８が位置調整可
能に固定される。

【００２０】スライド台８８の上部平坦面に形成された
孔部９４に支点ピン９６が嵌合し、この支点ピン９６
は、リンクアーム７６の開口部８４内にレール８６に沿
って矢印Ｂ方向に移動自在なガイド部材９８にベアリン
グ１００を介して挿入される。ガイド部材９８の側部に
は、ねじ穴１０２が設けられ、このねじ穴１０２に螺合
するボルト１０４とこのボルト１０４に螺合するロック
ナット１０６を介して前記ガイド部材９８がリンクアー
ム７６に位置決め保持される。

【００２１】第２リンク機構４４ｂは、第１リンク機構
４４ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同
一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００２２】図１に示すように、ロードセル５６からの
荷重信号がコントローラ１１０に入力されるとともに、
このコントローラ１１０には、ハンドル１６の回転によ
り発生するトルクと電動モータ１８に流れる電流値とが
入力される。電動モータ１８は、ＥＣＵ１１２により制
御されるとともに、このＥＣＵ１１２に電源１１４が接
続される。

【００２３】次に、このように構成される第１の実施例
に係る操舵力測定装置４０の動作について説明する。

【００２４】まず、基台３２に固着された載置台３４に
電動パワーステアリングユニット１０が載置された状態
で、押さえ部材３６がこの電動パワーステアリングユニ
ット１０の上方から前記載置台３４に固定される。これ
により、電動パワーステアリングユニット１０が基台３
２上に位置決め保持される。そして、電動パワーステア
リングユニット１０の電動モータ１８には、ＥＣＵ１１
２が接続される。

【００２５】そこで、ハンドル１６が一方向に回転され
ると、この回転がステアリングシャフト１４を介してス
テアリングギヤボックス１２に伝えられる。その際、ハ
ンドル１６の回転により発生するトルクがトーションバ
ー（図示せず）によって検出され、コントローラ１１０
に入力される。この検出されたトルクに基づき、ＥＣＵ
１１２を介して電動モータ１８に電流が供給されると、
ナットスクリュー２０が回転され、このナットスクリュ
ー２０に嵌合するボールシャフト２２が、例えば、矢印
Ａ₁ 方向に移動して操舵力のアシストが行われる。

【００２６】ボールシャフト２２が矢印Ａ₁ 方向に移動
すると、このボールシャフト２２に設けられた第１シャ
フト部２４ａが矢印Ａ₁ 方向に突出し、第１リンク機構
４４ａを構成するリンクアーム７６が、支点ピン９６を
支点にして矢印Ｄ方向に揺動する。このため、リンクア
ーム７６の端部に設けられたローラ８２は、装置本体４
２を構成する第１押圧部材６８ａを矢印Ａ₂ 方向に押圧
し、この第１押圧部材６８ａに一対のバー６６ａを介し
て連結された第１スライド板５２ａが、ガイドロッド５
０ａ、５０ｂと筒体５４ａ、５４ｂの案内作用下に矢印
Ａ₂ 方向に移動する。

【００２７】その際、第１スライド板５２ａと第２スラ
イド板５２ｂの間に圧縮コイルスプリング６２が介装さ
れるとともに、この第２スライド板５２ｂは、ストッパ
部材７０ｂに当接して矢印Ａ₂ 方向への移動が阻止され
ている。従って、第１スライド板５２ａは、圧縮コイル
スプリング６２をさらに圧縮しながら矢印Ａ₂ 方向に移
動し、この圧縮コイルスプリング６２による弾発力の増
加がロードセル５６によって検出され、操舵力としてコ
ントローラ１１０に入力される。これにより、図４に示
すように、電動モータ１８に流れる電流と操舵力との関
係を表す電流−操舵力線図が得られる。

【００２８】一方、ハンドル１６が他方向に回転される
と、電動パワーステアリングユニット１０を構成する第
２シャフト部２４ｂが矢印Ａ₂ 方向に突出し、第２リン
ク機構４４ｂを構成するリンクアーム７６が矢印Ｄ方向
に揺動される。このため、リンクアーム７６が第２押圧
部材６８ｂを矢印Ａ₁ 方向に押圧し、この第２押圧部材
６８ｂに一対のバー６６ｂを介して連結された第２スラ
イド板５２ｂが、矢印Ａ₁ 方向に移動する。

【００２９】ここで、第１スライド板５２ａは、ストッ
パ部材７０ａに阻止されて矢印Ａ₁方向に移動すること
ができず、第２スライド板５２ｂのみが矢印Ａ₁ 方向に
移動する。これにより、圧縮コイルスプリング６２が圧
縮され、この圧縮力は、ロードセル５６によって検出さ
れ、操舵力としてコントローラ１１０に入力されること
になる。

【００３０】このように、第１の実施例では、電動パワ
ーステアリングユニット１０の左右（矢印Ａ₁ およびＡ
₂ 方向）の操舵力を、第１および第２リンク機構４４
ａ、４４ｂを介して単一の測定機構４６で個別に検出す
ることができる。このため、電動パワーステアリングユ
ニット１０の左右の操舵力に測定誤差が発生することが
なく、両操舵力を高精度に測定することが可能になると
いう効果が得られる。しかも、電動パワーステアリング
ユニット１０の両側にそれぞれ操舵力測定装置（図示せ
ず）が配設される従来の構造に比べ、操舵力測定装置４
０の全体構成が一挙に簡素化かつ小型化するという利点
がある。

【００３１】さらに、第１の実施例では、第１および第
２リンク機構４４ａ、４４ｂが、揺動自在なリンクアー
ム７６とこのリンクアーム７６に対して位置調整可能な
支点手段７８を備えている。このため、異なる電動パワ
ーステアリングユニット１０の操舵力測定作業を行う場
合には、まず、ロックナット１０６が弛緩されるととも
に、ねじ９２ａ、９２ｂが弛緩されてスライド台８８が
矢印Ｂ方向に所定の位置まで移動される。その際、支点
ピン９６が挿入されているガイド部材９８は、リンクア
ーム７６の開口部８４内をレール８６に沿って矢印Ｂ方
向に移動し、このリンクアーム７６の揺動支点である支
点ピン９６の位置が調整される。

【００３２】次いで、ねじ９２ａ、９２ｂが締め付けら
れてスライド台８８が基台３２に固定されるとともに、
ロックナット１０６が締め付けられてガイド部材９８が
リンクアーム７６に固定される。

【００３３】これにより、同一の操舵力測定装置４０で
種々の異なる電動パワーステアリングユニット１０の操
舵力測定作業を行うことができ、極めて汎用性に優れる
という効果が得られる。

【００３４】次に、第２の実施例に係る操舵力測定装置
２００について、図５を参照しながら説明する。なお、
第１の実施例に係る操舵力測定装置４０と同一の構成要
素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。

【００３５】この操舵力測定装置２００では、第１およ
び第２リンク機構２０２ａ、２０２ｂのみが、操舵力測
定装置４０を構成する第１および第２リンク機構４４
ａ、４４ｂと異なっている。すなわち、第１および第２
リンク機構２０２ａ、２０２ｂを構成するリンクアーム
２０４は、矢印Ｂ方向に所定間隔離間して支点ピン挿入
用孔部２０６ａ〜２０６ｃを有している。このため、孔
部２０６ａ〜２０６ｃに選択的に支点ピン９６が挿入さ
れることによって、リンクアーム２０４の揺動支点の位
置が変更可能となる。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係るパワーステアリングの操舵
力測定装置によれば、以下の効果乃至利点が得られる。

【００３７】シャフト部材の左右の操舵力が、第１およ
び第２リンク機構を介して単一の測定機構により検出さ
れるため、左右で測定誤差が発生することがなく、パワ
ーステアリングの操舵力を高精度に測定することができ
る。しかも、単一の測定機構でよく、操舵力測定装置全
体の構成が簡素化かつ小型化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る操舵力測定装置お
よび電動パワーステアリングユニットの構成を示す平面
図である。

【図２】前記操舵力測定装置の側面図である。

【図３】前記操舵力測定装置を構成するリンク機構の斜
視説明図である。

【図４】電流−操舵力線図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る操舵力測定装置を
構成するリンク機構の平面説明図である。

【符号の説明】

１０…電動パワーステアリングユニット １２…ステア
リングギヤボックス １６…ハンドル １８…電動モ
ータ ２４ａ、２４ｂ…シャフト部 ３２…基台 ４０…操舵力測定装置 ４２…装置本
体 ４４ａ、４４ｂ…リンク機構 ４６…測定機
構 ５２ａ、５２ｂ…スライド板 ５６…ロード
セル ６２…圧縮コイルスプリング ６８ａ、６８
ｂ…押圧部材 ７０ａ、７０ｂ…ストッパ部材 ７６…リンク
アーム ７８…支点手段 ８４…開口部 ８６…レール ８８…スライ
ド台 ９６…支点ピン １１０…コン
トローラ １１２…ＥＣＵ ２００…操舵
力測定装置 ２０２ａ、２０２ｂ…リンク機構 ２０４…リン
クアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/22 G01L 3/04 B62D 5/04 B62D 5/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パワーステアリングを構成するステアリン
   グギヤボックスの両側から延在するシャフト部材に並設
   される装置本体と、 前記シャフト部材の両端にそれぞれの一端が係合自在な
   第１および第２リンク機構と、 を備え、 前記装置本体は、前記第１および第２リンク機構のそれ
   ぞれの他端が係合することにより該シャフト部材に作用
   する両方向の操舵力を個別に検出可能な単一の測定機構
   を有することを特徴とするパワーステアリングの操舵力
   測定装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の測定装置において、前記第
   １および第２リンク機構は、揺動自在なリンク部材と、 前記リンク部材の揺動支点を構成するとともに、該リン
   ク部材に対して位置調整可能な支点手段と、 を備えることを特徴とするパワーステアリングの操舵力
   測定装置。