JP3565950B2

JP3565950B2 - パワーステアリングの入力トルク検出装置

Info

Publication number: JP3565950B2
Application number: JP18215195A
Authority: JP
Inventors: 貞雄三品
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH0915069A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、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軸方向の動きに変換する変換機構の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーステアリングは入力されたトルクを検出し、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。この入力トルク検出装置には、いくつかの方式があるが、例えば特開昭６１−２１８６１号公報には、特に、トーションバーの捩じれによって生じる入力軸と出力軸との相対回転を軸方向の動きに変換する方式が記載されている。
この方式を図７において説明する。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が、図示しないトーションバーを介して出力軸１０３に連結されている。入力軸１０１および出力軸１０３の外周にはスリーブ１０４が軸方向にスライド可能に設けられる。そして、入力軸１０１に設けられた入力軸突起１０５が、前記スリーブ１０４に形成した長穴１０６に係合する。
【０００３】
また、出力軸１０３に設けられた出力軸突起１０７が、前記スリーブ１０４に形成した軸線方向穴１０８に係合する。
以上の構成で、入力軸１０１に入力されたトルクにより、トーションバーが捩じれると、入力軸１０１と出力軸１０３の間に相対回転が生じる。そして、この相対回転により前記長穴１０６と入力軸突起１０５、および軸線方向穴１０８と出力軸突起１０７の働きで前記スリーブ１０４が軸方向にスライドし、このスライド量を図示しないセンサーで検出し補助トルクを発生させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、以下の問題があった。
１、すなわち、スリーブ１０４に設けられる長穴１０６は、スリーブ１０４の強度を確保するため、その両端が閉じた形状にしなければならない（図７参照）。即ち、両端を開放し、突っ切りの形とすることはスリーブ１０４の円筒形状から不可能であり、いずれか一方のみを開放することも強度上不利である。
このようにスリーブ１０４に長穴１０６を形成しなければならないので、その加工が難しかった。
２、しかも、長穴１０６の加工が難しいために、その加工精度を維持するのも困難である。
そして、長穴１０６の加工精度を維持できなければ、長穴１０６内を突起１０５が摺動しにくくなってしまう。ひいてはスリーブ１０４の軸方向のスライドが滑らかでなくなり、入力トルク検出装置としての作動が不均一になりやすかった。
【０００５】
３、また、スリーブ１０４に設ける長穴１０６は、スリーブ１０４の強度を確保するため余り長くできない。そして、長穴１０６を余り長くできなければ、それだけ突起１０５と長穴１０６の作動範囲は大きくできず、これら突起１０５と長穴１０６の相対位置関係の自由度が小さなものとなってしまう。そのため、正確な動作を得るためには、長穴１０６の摺動部分の部品精度に頼らなければならなかった。
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、加工が容易で精度も維持でき、しかも、スリーブが滑らかに作動できる入力トルク検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、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がラック軸のラックギヤに噛み合う構成とし、これら入力軸および出力軸の外周に可動体を軸方向にスライド自在に設ける一方、入力軸と出力軸との相対回転を軸方向の動きに変換できる変換機構を設け、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、この相対回転により前記変換機構の働きで前記可動体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て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。
【０００７】
そして、請求項１の発明は、その変換機構が、少なくとも、入力軸あるいは出力軸の外周に形成された拡径部と、この拡径部の外周に形成されるとともに、両端が拡径部端面に開放されたスパイラル溝と、可動体に設け、スパイラル溝に係合させた係合部材とから構成される点に特徴を有する。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、両端が開放されたスパイラル溝に係合する係合部材は、可動体に回転自在に保持されたボールである点に特徴を有する。
【０００８】
【作用】
請求項１の発明では、入力軸あるいは出力軸に拡径部を形成するとともに、この拡径部外周に両端が開放されたスパイラル溝を設けたので、このスパイラル溝はその両端部を開放する突っ切りの形にすることができる。このようにスパイラル溝を突っ切り形にしたので、その分、加工が簡単となる。
また、スパイラル溝に係合する係合部材を可動体に設け、スパイラル溝を入力軸側あるいは出力軸側に形成したので、全体的にもその加工が簡単となる。しかも、スパイラル溝の長さを十分に長くしても強度上に問題は生じない。
請求項２の発明では、係合部材をボールとすることで、溝に対する接触が転がり接触となり、それだけ可動体が滑らかに動くことができる。
【０００９】
【実施例】
この発明の第１実施例に係るパワーステアリングの入力トルク検出装置を図１乃至図３において説明する。
ステアリングホイールからのトルクを伝える入力軸１が中空となっており、この中空部分に連結されたトーションバー２を介して出力軸３に連結される。出力軸３のピニオンギヤ４は、ラック軸５のラックギヤ６に噛み合っている。そして、これら入力軸１および出力軸３の外周には、可動体としてスリーブ７が軸方向にスライド可能に設けられる。
このスリーブ７には、図２に示すように、係合部材として２つのピン８が１８０°離れて設けられ、又、２つの軸線方向穴９が１８０°離れて設けられる。そして、これらピン８と軸線方向穴９は互いに９０°だけ位置がずれている。なお、図１に示す軸線方向穴９の部分は、便宜上、ピン８と同じ側に描いてあるが、実際にはピン８と９０°離れてる。
【００１０】
又、入力軸１の外周には、図３に示すように円筒状の拡径部１１が形成され、その両端部は９０°の角部１２からなる段差になっている。そして、この拡径部１１に一対のスパイラル溝１３を形成するとともに、その両端を突っ切りの形で加工している。なお、このスパイラル溝１３に対しては、前記スリーブ７のピン８が係合することになる。
また、スリーブ７の２つの軸線方向穴９には、出力軸３に設けられたピン１４が係合することになる（図１）。
そして、このようにしたスパイラル溝１３、軸線方向穴９とピン８、１４とにより変換機構が構成されるものとする。
この変換機構により、トルクが入力されトーションバー２が捩じれると、入力軸１と出力軸３の間に相対回転が生じ、この相対回転が前記変換機構によりスリーブ７の軸方向へのスライド移動に変換される。
【００１１】
スリーブ７の外周には円環状の検出溝１５が形成され、この検出溝１５にセンサー１７の検出レバー１６を係合させている。これにより、スリーブ７のスライド量をセンサー１７で検出し、よって入力トルクを検出できる。そして、この入力トルクの大きさおよび方向に従って、図示しない電動モータなどにより補助トルクが発生される。
これら入力トルク検出装置を構成する各部品はほとんどが、ギヤボックス１８に組付けられ収納されている。即ち、入力軸１、トーションバー２、出力軸３、スリーブ７、出力軸３のピニオンギヤ４、このピニオンギヤ４と噛み合うラックギヤ６、ラックギヤ６が設けられるラック軸５等がギヤボックス１８内に組付けられている。また、ギヤボックス１８の側面には、スリーブ７のスライド量を検出する前記センサー１７が取り付けられている。
【００１２】
また、ギヤボックス１８の上端には入力軸１との間にオイルシール１９が設けられ、更にオイルシール１９の内側にはベアリング２１が設けられて入力軸１を回転自在に支持している。また、ピニオンギヤ４の先端もベアリング２２が設けられ回転自在に支持されている。ピニオンギヤ４の更に先端にはナット２３が捩じ込まれて、ベアリング２２を押圧し、ベアリング２２とピニオンギヤ４とのガタ付きをなくしている。更に、ナット２３の外側でプラグ２４がギヤボックス１８に捩じ込まれ、ベアリング２２をギヤボックス１８に押圧し、ベアリング２２とギヤボックス１８とのガタ付きをなくす締め付けを行っている。
また、ラック軸５は、ギヤボックス１８に捩じ込まれた別のプラグ２５との間に配置されたスプリング２６により押圧され、ラックギヤ６がピニオンギヤ４としっかり噛み合うように付勢されている。
【００１３】
以下、前記変換機構の動作を説明する。
入力軸１に伝えられるトルクによりトーションバー２が捩じれると、入力軸１と出力軸３の間に相対回転が生じる。この時、出力軸３のピン１４はスリーブ７の軸線方向穴９に係合しているので、スリーブ７は出力軸３に対して回転することができない。これに対し、出力軸３と相対回転を生じた入力軸１のスパイラル溝１３によって、スリーブ７のピン８は力を受ける。そして、この力のうち軸方向の分力によって、スリーブ７は軸方向にスライドする。
このようにして軸方向にスライドするスリーブ７に対し、スリーブ７の外周に形成された検出溝１５に、センサー１７の検出レバー１６が係合しているので、スリーブ７のスライド量が検出され、従って入力トルクが検出される。
【００１４】
以上述べた第１実施例では、入力軸１にスパイラル溝１３を設け、このスパイラル溝１３に係合する係合部材としてのピン８をスリーブ７に設けることにした。そして、スパイラル溝１３を入力軸１に形成しているので、その加工が簡単であり、それだけ加工精度を維持することもできる。
しかも、その長さを十分に長くしても入力軸１の強度上にも問題はない。そして、スパイラル溝１３を長くできれば、例えば、トーションバー２の剛性を小さくして入力軸１と出力軸３の間の相対回転を大きくすることが可能となる。つまり、スパイラル溝１３とピン８との相対位置関係の自由度を大きくとれることになる。
このため、スパイラル溝１３をピン８が摺動して移動する範囲や、スリーブ７が軸方向にスライドする範囲、即ち動作範囲を大きくでき、さらに、加工精度のバラ付きを吸収でき、正常で滑らかな動作を確保できる。
【００１５】
さらに、拡径部１１にスパイラル溝１３を形成しているので、このスパイラル溝１３の端部を開放する突っ切りの形が可能となる。そして、突っ切りの形で加工できれば、それだけ加工が簡単となる。
このように、第１実施例ではスパイラル溝１３の加工を簡単にでき、しかも加工精度を維持することが可能となる。したがって、スライドの滑らかな動作を確保でき、入力トルク検出装置としての作動を安定させることができる。
【００１６】
図４〜６に示す第２実施例では、スリーブ７に設けた係合部材として、スリーブ７に回転自在に保持されたボール２７を用いている。このボール２７は、円筒状のボール穴１０に維持されている。また、ボール穴１０のスリーブ７外面側には、リング部材１０ａを設け、ボール２７の外面側への脱落を防止している。
一方、スパイラル溝１３は、その断面がＶ形になっている。そして、断面をＶ形にすることで、ボール２７との接触面を更に小さくできる。
このように第２実施例では、ボール２７がスパイラル溝１３に対し転がり接触による係合を行う。そして、転がり接触は摺動よりも滑らかな接触が可能なので、その分だけ、スリーブ７は滑らかにスライドできる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、入力軸あるいは出力軸の拡径部外周に、スパイラル溝を形成しているので、その加工が簡単となり、加工精度も維持できる。
しかも、十分に長いスパイラル溝を形成することが可能なので、スパイラル溝を係合部材が摺動して移動する範囲を大きくできる。したがって、加工精度のバラ付きを吸収でき、正常で滑らかな動作を確保でき、入力トルク検出装置としての作動を安定させることができる。
さらに、スパイラル溝の両端を拡径部の両端部に開放することができるので、スパイラル溝を突っ切りの形に形成でき、端部を閉じた状態でスパイラル溝を形成する場合に比べ、その加工がさらに簡単となる。
請求項２の発明によれば、係合部材をボールとすることで、溝に対する接触は転がり接触となる。そして、転がり接触では、請求項１の発明よりもさらに滑らかに動かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す全体縦断面図である。
【図２】図１のスリーブを示す図である。
【図３】図１の出力軸を示すもので、（Ａ）は出力軸の縦断面図であり、（Ｂ）は図Ａの外周の一部を示す図である。
【図４】この発明の第２実施例を示す全体縦断面図である。
【図５】図４のスリーブを示す図である。
【図６】図４の出力軸を示すもので、（Ａ）は出力軸全体縦断面図であり、（Ｂ）は図Ａの外周の一部を示す図である。
【図７】従来例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１入力軸
２トーションバー
３出力軸
４ピニオンギヤ
５ラック軸
６ラックギヤ
７スリーブ
９軸線方向穴
８、１４ピン
１１拡径部
１３スパイラル溝
２７ボール

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がラック軸のラックギヤに噛み合う構成とし、これら入力軸および出力軸の外周に可動体を軸方向にスライド自在に設ける一方、入力軸と出力軸との相対回転を軸方向の動きに変換できる変換機構を設け、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、この相対回転により前記変換機構の働きで前記可動体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て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、変換機構は、少なくとも、入力軸あるいは出力軸の外周に形成された拡径部と、この拡径部の外周に形成されるとともに、両端が拡径部端面に開放されたスパイラル溝と、可動体に設け、スパイラル溝に係合させた係合部材とから構成される特徴とするパワーステアリングの入力トルク検出装置。
両端が開放されたスパイラル溝に係合する係合部材は、可動体に回転自在に保持されたボールである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。