JP3540059B2

JP3540059B2 - パワーステアリングの入力トルク検出装置

Info

Publication number: JP3540059B2
Application number: JP18475395A
Authority: JP
Inventors: 信治成瀬; 考大遠山
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JPH0915068A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電動パワーステアリングの入力トルク検出装置に関し、特に、入力軸と出力軸との相対回転を規制するメカストッパの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパワーステアリングは、ステアリングホイールから入力されたトルクを検出し、この入力トルクの大きさや方向に応じて補助トルクを発生させるものである。そして、入力トルクを検出する装置としては、例えば図６乃至図９に示すようなものがある。
すなわち、ステアリングホイールからのトルクを伝える入力軸１０１を、その内部に設けたトーションバー１０２を介して出力軸１０３に連結させている。そして、この出力軸１０３のピニオンギヤ１１７がラックシャフト１１５のラックギヤ１１６に噛み合っている。なお、ラックシャフト１１５をスプリング１２０によって付勢させて、両ギヤ１１６、１１７をしっかりと噛み合わせている。
これら入力軸１０１および出力軸１０３の外周には、図７に示すスリーブ１０４を軸方向にスライド可能に設けている。そして、入力軸１０１に設けた入力軸突起１０５を、前記スリーブ１０４に形成した曲線たる長穴１０６に係合させる。また、出力軸１０３に設けた出力軸突起１０７を、前記スリーブ１０４に形成した直線たる軸線方向穴１０８に係合させる。
【０００３】
ステアリングホイールからの入力トルクによりトーションバー１０２が捩じれると、入力軸１０１と出力軸１０３とが相対回転する。そして、この相対回転により、スリーブ１０４には長穴１０６を介して軸方向の力と回転方向の力とが作用する。ただし、軸線方向穴１０８によってスリーブ１０４は回転が規制されるので、スリーブ１０４は軸方向にスライドすることになる。
このスリーブ１０４の外周には検出溝１０９を形成するとともに、この検出溝１０９にポテンショメータ１１２の検出レバー１１１を係合させている。そして、前記スリーブ１０４がスライドすれば、それにともなって検出レバー１１１もスライドし、このスライド量によって入力トルクを検出できる。
【０００４】
さて、入力軸１０１に大きなトルクが伝えられると、トーションバー１０２の捩じれも大きくなり、入力軸１０１と出力軸１０３とが大きく相対回転する。ただし、これら両軸１０１、１０３が大きく相対回転してしまうと、トーショバー１０２を破損してしまう恐れがあるので、相対回転を規制するメカストッパ機構を設けている。
つまり、両軸１０１、１０３を連結する際に、入力軸１０１の下端部に設けた縮径部１１８を出力軸１０３の上端部の円筒部１１９内に臨ませるが、上記出力軸１０１の下端部側にはブロック部１１３を設けておく。
そして、出力軸１０３の上端部には壁部１１４を設けておき、上記のように縮径部１１８を円筒部１１９に臨ませると、ブロック部１１３が壁部１１４に挟まれる恰好となる。
そして、これらブロック部１１３と壁部１１４とが相まって、メカストッパ機構を構成している。
【０００５】
ブロック部１１３の一方の側面には、所定の角度で傾斜する２つの面１１３ａを形成し、また、他方の側面にも同様に２つの面１１３ａを形成している。
一方、ブロック部１１３を挟み込む側における壁部１１４の面にも、上記面１１３ａに相対するストッパ面１１４ａを形成している。
これら面１１３ａとストッパ面１１４ａとはそれぞれ所定の傾斜を有するので、その間には隙間が形成される。そして、この隙間の分だけ両軸１０１、１０３が相対回転でき、もし相対回転が大きくなって相対する面１１３ａ、１１４ａが当接すると、軸１０１、１０３はそれ以上相対回転できなくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題点があった。
１、メカストッパ機構を構成するためには、入力軸１０１にブロック部１１３を形成しなければならず、その長さＨ分だけ入力軸１０１を軸方向に長くなることがある。しかも、このブロック部１１３には二面幅加工により面１１３ａを形成するので、加工工数が多くなり、コストも高くなってしまう。
２、また、出力軸１０３には壁部１１４を設けているので、その長さｈ分だけ出力軸１０３が軸方向に長くなってしまう。しかも、この壁部１１４には二面幅加工によりストッパ面１１４ａを形成するので、加工工数が多くなり、コストも高くなってしまう。
したがって、これら２つの問題点により、この入力トルク検出装置では加工工数が多くなり、コストが高くなってしまう。
この発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、加工工数を少なくすることができ、しかも、入力軸及び出力軸の長さを短くできるパワーステアリングの入力トルク検出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】
この発明は、ステアリングホイールからのトルクを伝える入力軸が、トーションバーを介して出力軸に連結され、この出力軸のピニオンギヤをラック軸のラックギヤに噛み合わせる一方、入力軸および出力軸の外周にスリーブを軸方向にスライド自在に設けるとともに、前記入力軸および出力軸のそれぞれに設けた突起のうち一方を、スリーブに設けた曲線に係合させ、また、他方を、スリーブに設けた直線に係合させ、これら線と突起により変換機構を構成し、トルクによりトーションバーが捩じれると、入力軸と出力軸の間に相対回転が生じ、この捩じれ変位により前記変換機構の働きで前記スリーブが軸方向にスライドし、このスライド量をセンサーで検出し補助トルクを発生させるパワーステアリングの入力トルク検出装置を前提とする。
そして、第１の発明は、入力軸あるいは出力軸のいずれか一方の軸の端部内に、他方の軸の端部を臨ませるとともに、一方の軸にはこれら端部が重なる位置に突起を設け、しかも、この突起の一端を軸内まで突出させて、この突出部分を他方の軸の端部に形成したストッパ孔に臨ませることでメカストッパ機構を構成した点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、ストッパ孔にストッパ面を形成し、このストッパ面に突起の突出部分が線接触あるいは面接触して、入力軸と出力軸との相対回転を規制する構成とした点に特徴を有する。
【０００９】
【作用】
第１の発明では、入力軸あるいは出力軸に設けた突起が、これらの軸の相対回転を規制するメカストッパ機構を兼ねて構成している。したがって、メカストッパ機構を構成するためにブロック部や壁部を形成する必要がなく、これらブロック部や壁部に二面幅加工をする必要もない。
また、一方の軸に設けた突起部の一端をこの軸内に突出させて、他方の軸の端部に形成したストッパ孔に臨ませている。そして、入力軸と出力軸とが大きく相対回転すると、突起の突出部分がストッパ孔にぶつかって入力軸と出力軸との相対回転を規制することになる。
第２の発明では、突起部の突出部分とストッパ孔とが、線接触又は面接触することになる。
【００１０】
【実施例】
図１〜５に、この発明に係る一実施例を示す。そして、この実施例は、従来例とメカストッパ機構の構造が異なるものであり、同一の構成要素については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
入力軸１０１及び出力軸１０３の外周にスライド自在に設けたスリーブ１０４には、図に示すように曲線たる長穴１０６と、直線たる軸線方向穴１０８とをそれぞれ一対ずつ形成している。なお、この実施例では、これら長穴１０６と軸線方向穴１０８とを同一の直線上に形成している。
そして、長穴１０６に入力軸突起１０５を係合させ、また、軸線方向穴１０８に出力軸突起１０７を係合させている。したがって、従来例と同様に、軸１０１、１０３が相対回転すると、スリーブ１０４が軸方向にスライドしてポテンショメータ１１２が入力トルクを検出することになる。
なお、スリーブ１０４の一端側にスプリング５を設け、その弾性力をスリーブ１０４に作用させている。したがって、スリーブ１０４のがたつきを抑えることができ、より正確に入力トルクを検出できる。
【００１１】
この実施例では、次に述べるようにしてメカストッパ機構を構成している。
つまり、入力軸１０１の下端に縮径部１を設ける一方、出力軸１０３の上端部には上記縮径部１の外径とほぼ同じ内径を有する円筒部２を形成している。そして、これら軸１０１、１０３をトーションバー１０２を介して組み付けると、入力軸１０１の端部の縮径部１が出力軸１０３の端部の円筒部２内に臨むことになり、これら縮径部１と円筒部２とが重なった状態となる。
上記出力軸１０３には、その円周上の対向する位置に一対の出力軸突起１０７を設けるとともに、これら出力軸突起１０７の一端を円筒部２内にまで突出させている。
また、縮径部１には、上記出力軸突起１０７の位置に対応させて一対のストッパ孔３を形成している。そして、入力軸１０１と出力軸１０２とを組み付けると、このストッパ孔３に、出力軸突起１０７の突出部分１０７ｂが臨むことになる。
このようにして、出力軸突起１０７の突出部分１０７ｂとストッパ孔３とが相まってメカストッパ機構を構成している。
【００１２】
上記ストッパ孔３には、図５に示すようにストッパ面３ａを形成しており、その断面を扇状としている。
例えば、軸１０１、１０３の最大相対回転角度を角度αに設定する場合を説明する。なお、出力軸突起１０７は半径ｒの円柱形状をしており、その軸線を１０７ａとする。
まず、入力軸１０１の径方向に、出力軸突起１０７の軸線１０７ａを位置させる。そして、この軸線１０７ａから入力軸１０１の軸を中心として角度αだけずらし、さらにそこから出力軸突起１０７の半径ｒ分だけ平行にずらした位置にストッパ面３ａを形成する。
【００１３】
この実施例により、以下の効果を得る。
１、この実施例では、出力軸突起１０７が変換機構を構成するとともに、メカストッパ機構も構成している。したがって、メカストッパ機構を構成するために壁部１１４やブロック部１１３を形成する必要がなく、加工工数を減らすことができる。しかも、これらブロック部１１３や壁部１１４に二面幅加工をする必要が無いので、さらに加工工数を減らすことができる。そして、加工工数を減らすことができれば、コストダウンが可能となる。
２、しかも、入力軸１０１にブロック部１１３を、また、出力軸１０３に壁部１１４を設ける必要がなく、その分これら両軸１０１、１０３の長さを短くできる。
【００１４】
３、又、この実施例のメカストッパ機構では、入力軸１０１と出力軸１０３とが大きく相対回転すると、出力軸突起１０７の突出部分１０７ｂがストッパ孔３のストッパ面３ａに当接してこの相対回転が規制される。そして、ストッパ面３ａを上記のようにして形成したので、これら突出部分１０７ｂとストッパ面３ａとは線接触することになる。したがって、点接触となる場合に比べ、この接触部分における単位長さあたりの負荷荷重が小さくなり、強度及び耐久性を向上できる。
４、更に、この実施例では、メカストッパ機構を構成する出力軸突起１０７を一対設けるとともに、これら出力軸突起１０７を出力軸１０３の円周方向に１８０度離れた位置に配置している。したがって、この出力軸突起１０７とストッパ孔３との係合によって入力軸１０１及び出力軸１０３に作用する力を、バランスさせることができる。また、出力軸突起１０７を複数にすることで、一ヶ所に作用する負荷荷重を小さくでき、耐久性を高めることができる。
【００１５】
なお、以上の実施例では、出力軸突起１０７は円柱状のピンとし、ストッパ面３ａと線接触させているが、出力軸突起１０７を四角断面の棒材としストッパ面３ａと面接触させる構成としてもよい。
また、以上の実施例では、入力軸１０１の下端部の縮径部１１８、出力軸１０３の上端部の円筒部１１９、およびスリーブ１０４が、この順で内側から半径方向に重なった状態になっている。そして、メカストッパ機構を構成する突起は、出力軸１０３に設けた突起１０７であった。ただし、出力軸１０３の上端部に縮径部を設け、また、入力軸１０１の下端部に円筒部を設け、これら縮径部、円筒部、およびスリーブ１０４をこの順で内側から半径方向に重なった状態としてもかまわない。そして、この場合はメカストッパ機構を構成する突起を入力軸１０１に設ければよい。
さらにまた、この実施例では、スリーブ１０４に形成した長穴１０６と軸線方向穴１０８とを同一の直線上に形成している。しかし、もちろんこれら長穴１０６と軸線方向穴１０８とを、従来例と同じ様にほぼ９０度ずらして形成しても構わない。そして、このほうがスリーブ１０４に作用させる力をバランスさせられ、スリーブ１０４を円滑にスライドさせることができる。
【００１６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、壁部及びブロック部を形成しなくてもよいので、その分加工工数を減らすことができる。もちろん、これら壁部及びブロック部に二面幅加工をする必要もないので、さらに加工が簡単となり、コストダウンが可能となる。
しかも、壁部及びブロック部を設けなくてもよいので、その分、軸の長さを短くできる。
第２の発明によれば、更に、突起の突出部分がストッパ面に線接触あるいは面接触して、入力軸と出力軸との相対回転を規制している。そして、線接触あるいは面接触するので、これら突出部分がストッパ面との接触部分における単位長さあたり或いは単位面積あたりの負荷荷重を小さくでき、強度及び耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る装置の縦断面図である。
【図２】この実施例のスリーブの斜視図である。
【図３】この実施例のメカストッパ機構を示す図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線の一部断面図である。
【図５】メカストッパ機構を構成する突起の突出部分とストッパ孔との関係を示す図である。
【図６】従来例の装置を示す縦断面図である。
【図７】この従来例のスリーブの斜視図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。ただし、出力軸突起１０７はこの線上にはないが、便宜上、二点鎖線で示している。
【図９】従来例のメカストッパ機構を示す図である。
【符号の説明】
１縮径部
２円筒部
３ストッパ孔
３ａストッパ面
１０１入力軸
１０２トーションバー
１０３出力軸
１０４スリーブ
１０５入力軸突起
１０６長穴
１０７出力軸突起
１０７ｂ突出部分
１０８軸線方向穴
１１３ブロック部
１１４壁部

Claims

ステアリングホイールからのトルクを伝える入力軸が、トーションバーを介して出力軸に連結され、この出力軸のピニオンギヤをラック軸のラックギヤに噛み合わせる一方、入力軸および出力軸の外周にスリーブを軸方向にスライド自在に設けるとともに、前記入力軸および出力軸のそれぞれに設けた突起のうち一方を、スリーブに設けた曲線に係合させ、また、他方を、スリーブに設けた直線に係合させ、これら線と突起により変換機構を構成し、トルクによりトーションバーが捩じれると、入力軸と出力軸の間に相対回転が生じ、この捩じれ変位により前記変換機構の働きで前記スリーブが軸方向にスライドし、このスライド量をセンサーで検出し補助トルクを発生させるパワーステアリングの入力トルク検出装置において、入力軸あるいは出力軸のいずれか一方の軸の端部内に、他方の軸の端部を臨ませるとともに、一方の軸にはこれら端部が重なる位置に突起を設け、しかも、この突起の一端を軸内まで突出させて、この突出部分を他方の軸の端部に形成したストッパ孔に臨ませることでメカストッパ機構を構成したことを特徴とするパワーステアリングの入力トルク検出装置。
ストッパ孔にストッパ面を形成し、このストッパ面に突起の突出部分が線接触あるいは面接触して、入力軸と出力軸との相対回転を規制する構成としたことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリングの入力トルク検出装置。