JP3663296B2 - ポテンショメータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポテンショメータに係り、特に、往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するのに最適なポテンショメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜１０にしたがって、従来例のポテンショメータについて説明する。
図５には、電動パワーステアリング装置を示す。
ギヤケース１には、回転自在に支持した出力軸２を組み込んでいる。そして、この出力軸２の先端のピニオン３を、両端に図示しない車輪を連係させたラックシャフト４にかみ合せている。なお、このラックシャフト４には、図示しない位置で、アシスト力を付与するための電動モータを連係させている。
【０００３】
さらに、ギヤケース１には、上記出力軸２と同軸上に、図示しないステアリングホイールに連係する入力軸５を組み込んでいる。そして、この入力軸５の中空部分６にトーションバー７を設け、このトーションバー７の一端を上記出力軸２に、また、他端を入力軸５にそれぞれ固定している。
【０００４】
このようにした電動パワーステアリング装置では、図示しないステアリングホイールを回すと、その入力トルクに応じてトーションバー７が捩れ、入出力軸２、５が相対回転する。
そして、その相対回転量及び方向を、後述する可動筒体８及びポテンショメータ９によって検出し、図示しないコントローラーが、その検出量に基づいて上記電動モータを制御している。したがって、電動モータは入力トルクに応じたモータ駆動力を発生し、その駆動力を、アシスト力としてラックシャフト４に伝達することになる。
【０００５】
次に、両軸２、５の相対回転量及び方向を検出するための構成を説明する。
入力軸５及び出力軸２の外周面には、軸方向にスライド自在とした可動筒体８を設けている。そして、この可動筒体８を、入出力軸２、５にそれぞれスプライン結合させている。
つまり、具体的には図示しないが、入力軸５の外周面に螺旋溝１０を形成し、出力軸２の外周面に軸方向溝１１をそれぞれ形成している。また、可動筒体８の内周面にも、その入力軸５側及び出力軸２側に、上記溝１０、１１に対応する螺旋溝１２及び軸方向突起１３をそれぞれ設けている。そして、可動筒体８の内周面の溝１２、突起１３を、それぞれ入出力軸２、５の溝１０、１１にかみ合せている。
【０００６】
いま、図示しないステアリングホイールを回して、入力軸５が、トーションバー７を捩りながら出力軸２に対して回転すると、その回転が、螺旋溝１０、１２のかみ合いを介して可動筒体８に伝えられる。したがって、可動筒体８には、回転方向への分力と軸方向ヘの分力とが作用することになる。ただし、軸方向溝１１及び軸方向突起１３のかみ合いによって可動筒体８の回転が規制されるので、この可動筒体８は、これら軸方向溝１１及び軸方向突起１３に沿って軸方向にスライドすることになる。
このように、トーションバー７の捩れによって生じた両軸２、５の相対回転を、可動筒体８の軸方向へのスライドに変換している。
なお、可動筒体８の中央部分には、外周面に沿って環状溝１４を形成している。そして、この環状溝１４には、これらから説明するポテンショメータ９の起立壁１５を挿入している。
【０００７】
ポテンショメータ９は、図６に示すように、挿入筒部１６ｂを設けた樹脂製ケース１６を有する。
この樹脂製ケース１６内の開口１６ａ側には、図７に示すように、回転プレート１７を組み込み、この回転プレート１７を、挿入筒部１６ｂの軸心Ｏを中心として回転自在にしている。そして、回転プレート１７が回転すると、具体的には図示しないが、樹脂製ケース１６内に収納された抵抗素子上をワイパが摺動し、コントローラーに信号を出力するようにしている。
【０００８】
上記回転プレート１７には、ストッパ片１８を設けている。そして、このストッパ片１８を、樹脂製ケース１６の内周面に設けたストッパ１９、２０間に位置させている。したがって、回転プレート１７は、これらストッパ１９、２０間でのみ、その回転が許容されることになる。
また、上記回転プレート１７にはバネ受け片２１を設け、このバネ受け片２１に、樹脂製ケース１６内に組み込んだコイルスプリング２２を連係させている。したがって、このコイルスプリング２２の弾性力が矢印ｋ方向に作用し、回転プレート１７に他の力が作用しないとき、ストッパ片１８をストッパ１９に当接させた状態に保つ。
【０００９】
さらに、回転プレート１７には、両面ともに幅ｗを有する突出プレート部２３を形成している。そして、この突出プレート部２３の端部を回転プレート１７に対して垂直に折り曲げて、図６にも示すように、樹脂製ケース１６の開口１６ａから突出させている。
さらに、起立させた突出プレート部２３の両面側からプレス加工を施して、この突出プレート部２３を曲げてやる。したがって、この突出プレート部２３には、図８に示すように、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とが形成され、この円弧面２４と背面２６とを有する突出プレート部２３によって、起立壁１５を構成している。
この起立壁１５は、上記可動筒体８の環状溝１４に挿入して、可動筒体８のスライド移動を、回転プレート１７の回転に変換するためのものである。
【００１０】
上記ポテンショメータ９は、次のようにして、ギヤケース１に取り付けられている。
図９に示すように、ギヤケース１の外周面に設けた取り付け面２７に、ギヤケース１の内周まで貫通させた挿入孔２８を形成している。この挿入孔２８は、上記樹脂製ケース１６の挿入筒部１６ｂとほぼ同じ径を有するものである。そして、ギヤケース１の内周側では、この挿入孔２８の開口付近に、上記可動筒体８の環状溝１４がちょうど位置するようにしている。
また、この取り付け面２７には、挿入孔２８を挟んで一対のボルト孔２９を形成している。
【００１１】
ポテンショメータ９をギヤケース１に取り付けるときは、樹脂製ケース１６の挿入筒部１６ｂを、挿入孔２８に挿入する。このとき、挿入筒部１６ｂの開口１６ａから突出させた起立壁１５を、可動筒体８の環状溝１４に挿入してやる。
なお、図６、７に示すように、樹脂製ケース１６の周囲には、取り付けプレート部３０を設けている。そして、挿入筒部１６ｂを挿入孔２８に挿入したときに、この取り付けプレート部３０が、ちょうど取り付け面２７上に載るようにしている。
さらに、この取り付けプレート部３０には、挿入筒部１６ｂを挟んで一対の長孔３１を形成している。これら長孔３１は、挿入筒部１６ｂの軸心Ｏを中心とする円弧状に形成され、取り付けプレート部３０を取り付け面２７上に載せたとき、上記ボルト孔２９の位置と一致するようにしている。
【００１２】
そして、図示しないボルトを、長孔３１に挿入してボルト孔２９に組み付け、この樹脂製ケース１６を、ギヤケース１の取り付け面２７に固定するのであるが、最初はボルトをゆるめた仮止め状態にしておき、樹脂製ケース１６の回転位置を調整できるようにしている。
つまり、仮止め状態では、長孔３１の端部がボルトに当接するまでの範囲で、挿入筒部１６ｂを挿入孔２８に沿わせて、樹脂製ケース１６を回転させることができる。
そこで、可動筒体８が中立位置にある状態で、樹脂製ケース１６を回転させて、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の一方の側面１４ａに当接させる。
【００１３】
したがって、可動筒体８には、環状溝１４の一側面１４ａを介してコイルスプリング２２の弾性力が作用する。
ただし、この可動筒体８は、バネ係数の非常に大きなトーションバー７に連係することから、コイルスプリング２２の弾性力程度では動かない。したがって、相対的に回転プレート１７が固定された状態となり、樹脂製ケース１６をそのまま回転させれば、コイルスプリング２２が縮められていく。
このようにして樹脂製ケース１６を回転させて、回転プレート１７のストッパ片１８を、ストッパ１９、２０のほぼ中間に位置させている。
【００１４】
樹脂製ケース１６の回転位置を決めたら、ボルトをしっかりと締め付けて、樹脂製ケース１６を固定する。したがって、回転プレート１７にはコイルスプリング２２のイニシャル荷重が作用し、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の一方の側面１４ａに当接させた状態に維持する。
【００１５】
図１０には、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す。
可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５の円弧面２４のうち、中央のａ点を含む紙面に垂直な部分が、環状溝１４の側面１４ａに線接触しているとする。
【００１６】
この中立位置から可動筒体８が矢印Ｘ方向にスライドすると、環状溝１４の側面１４ａが起立壁１５を押し進め、回転プレート１７をコイルスプリング２２の弾性力に抗して、矢印ｋと反対方向に回転させる。このとき、起立壁１５の円弧面２４が側面１４ａに沿って移動するので、円弧面２４の点ａを含む部分が側面１４ａから離れるとともに、側面１４ａに接触する部分は、円弧面２４の端部２４ｂ側に移動していく。
そして、可動筒体８が最大限スライドしたとき、起立壁１５の円弧面２４のうち、ｂ点を含む紙面に垂直な部分が、側面１４ａに線接触することになる。
【００１７】
逆に、上記中立位置から可動筒体８が矢印Ｘと反対方向にスライドすると、環状溝１４の側面１４ａが起立壁１５から離れようとするが、コイルスプリング２２の弾性力によって、起立壁１５を側面１４ａに追従させながら、回転プレート１７は矢印ｋ方向に回転する。このとき、起立壁１５の円弧面２４が側面１４ａに沿って移動するので、円弧面２４の点ａを含む部分が側面１４ａから離れるとともに、側面１４ａに接触する部分は、円弧面２４の端部２４ｃ側に移動していく。
そして、可動筒体８が最大限スライドしたとき、起立壁１５の円弧面２４のうち、ｃ点を含む紙面に垂直な部分が、側面１４ａに線接触することになる。
【００１８】
なお、可動筒体８のスライド方向によっては、回転プレート１７が、コイルスプリング２２の弾性力の方向と、その弾性力に抗する方向とに回転する。
ただし、このコイルスプリング２２は、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の側面１４ａに当接させた状態に維持するためのものである。そして、その弾性力は、トーションバー７を捩る入力トルクに比べれば非常に小さく、入力トルクを検出する点からいえば、ほとんど無視できる程度のものである。
【００１９】
以上述べたポテンショメータ９では、起立壁１５に円弧面２４を形成するようにしたので、環状溝１４の幅Ｈ1を広くすることなく、この円弧面２４の曲率を大きくすることができる。
例えば、起立壁１５の代わりに、円柱状のピンを回転プレートに突設したとする。この場合、このピンを幅Ｈ1の環状溝１４に挿入しようとすると、当然ながら、ピンの直径を環状溝１４の幅Ｈ1よりも小さくしなければならず、その表面の円弧面が、起立壁１５の円弧面２４に比べて非常に曲率の小さなものとなってしまう。
そして、円弧面の曲率が小さくなると、側面１４ａに接触する面圧が大きくなり、摺動による摩擦力が集中してしまう。そのため、長期間使用すると、ピンが摩耗してしまい、中立がずれてしまうことがあった。
【００２０】
それに対して、起立壁１５に円弧面２４を形成すれば、環状溝１４の幅Ｈ1を広くすることなく、その円弧面２４の曲率を大きくすることができる。そして、円弧面２４の曲率を大きくできれば、側面１４ａに接触する面圧を小さくすることができ、摺動による摩擦力を分散させることができる。したがって、長期間使用しても、起立壁１５の円弧面２４が摩耗しにくく、中立がずれるのを防ぐことができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記環状溝１４の幅Ｈ1は、次のようにして決められている。
すなわち、図１０に示すように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５の背面２６の端部２６ｂ、２６ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。
そこで、この状態で、これら端部２６ｂ、２６ｃが側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ1を、一方の側面１４ａから端部２６ｂ、２６ｃまでの距離Ｄ1よりも大きくしている。
【００２２】
一方で、環状溝１４の幅Ｈ1は、できるだけ狭くするのが望ましい。例えば、環状溝１４の幅Ｈ1が広くなると、そのぶん可動筒体８の肉薄部分が増えて強度を維持できなくなったり、環状溝１４の幅Ｈ1を確保するために可動筒体８の軸方向長さが長くなってしまったりするからである。
この発明の目的は、起立壁を用いることで、その円弧面の摩耗を少なくするとともに、可動体に形成した溝の幅をさらに狭くすることのできるポテンショメータを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するポテンショメータを前提とする。
そして、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、回転プレートに水平な断面を、円弧と頂点とを有する略扇形状とした起立壁とを備え、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にした点に特徴を有する。
【００２４】
第２の発明は、第１の発明において、可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の頂点が、溝の他方の側面に最も接近する構成にした点に特徴を有する。
第３の発明は、第１、２の発明において、起立壁は、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に曲げて形成した点に特徴を有する。
【００２５】
第４の発明は、中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するために、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、両面ともに同じ幅を有するプレートとを備え、このプレートを曲げて、回転プレートに水平な断面を、円弧面をなす円弧と背面をなす円弧とを有する形状にした起立壁を構成し、しかも、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にしたポテンショメータを前提とする。
そして、上記起立壁の背面のうち両端部を含む部分を取り除いて、新たに形成される端部を、元の端部よりも内側に位置させた点に特徴を有する。
【００２６】
第５の発明は、第４の発明において、可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧面をなす円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の背面をなす円弧の端部が、溝の他方の側面に最も接近する構成にした点に特徴を有する。
第６の発明は、第４、５の発明において、起立壁を構成するプレートは、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に曲げて形成した点に特徴を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１、２に、この発明のポテンショメータの第１実施例を示す。
この実施例では、上記従来例のポテンショメータ９において、起立壁１５の背面２６の形状を変更している。以下では、上記従来例との相違点を中心に説明するとともに、従来例と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
この第１実施例でも、上記従来例と同じく、起立させた突出プレート部２３にプレス加工を施して曲げ、この曲げた突出プレート部２３によって、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを有する起立壁１５を構成している。
その上で、図１、２に示すように、背面２６に対して加工又は成形を行なっている。
【００２８】
具体的には、起立壁１５の背面２６のうち、端部２６ｂ、２６ｃを含む部分(図２の斜線部分)を加工又は成形によって取り除いて、円弧面２４の端部２４ｂ、２４ｃと、円弧状の背面２６の中央部分２６ａとを平面的にむすぶようにしている。したがって、起立壁１５は、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃが取り除かれて、その回転プレート１７に水平な断面が、円弧２４と頂点２６ａとを有する略扇形状に形成されることになる。
なお、円弧面２４をなす円弧には同じ符号２４を付し、円弧状の背面２６をなす円弧には同じ符号２６を付す。また、背面２６の中央部分２６ａをなす頂点にも、同じ符号２６ａを付すことにする。
【００２９】
本第１実施例でも、環状溝１４の幅Ｈ2は、次のようにして決められている。
すなわち、図２に示すように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。
そこで、この状態で、これら端部２４ｂ、２４ｃが側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ2を、一方の側面１４ａから端部２４ｂ、２４ｃまでの距離Ｄ2よりも大きくしている。
【００３０】
ところで、この一方の側面１４ａから円弧面２４の端部２４ｂ、２４ｃまでの距離Ｄ2は、図２、１０からも明らかであるが、上記従来例のように、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃまでの距離Ｄ1に比べて短かくなっている。つまり、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、環状溝１４の幅Ｈ2を、上記従来例で説明した幅Ｈ1よりも狭くすることができる。
そして、環状溝１４の幅Ｈ2を狭くできれば、可動筒体８の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持することができる。また、可動筒体８の軸方向長さを短くすることもでき、電動パワーステアリング装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００３１】
しかも、この第１実施例では、可動筒体８が中立位置にあるとき、万が一、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えて、ほとんど誤信号を出力しないようにすることができる。
まず、図１０にしたがって、従来例の場合について説明する。前述したようにして環状溝１４の幅Ｈ1を決めると、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの最短距離は、図１０に示すように、起立壁１５の背面２６の端部２６ｂ、２６ｃからの距離ｈ1となる。
つまり、上記従来例では、この距離ｈ1は、距離Ｄ1を決める基準となる背面２６の端部２６ｂ、２６ｃによって決められる。
【００３２】
それに対して、この第１実施例では、図２に示すように、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離は、起立壁１５断面の頂点２６ａからの距離ｈ2となる。
つまり、この実施例では、距離ｈ2は、距離Ｄ2を決める基準とした円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃではなく、これら端部２４ｂ、２４ｃよりも他方の側面１４ｂに近い位置にある頂点２６ａによって決められる。
【００３３】
したがって、図２、１０からも明らかであるが、この距離ｈ2を、上記従来例で説明した距離ｈ1に比べて短くすることができる。
そして、可動筒体８が中立位置にあるときに、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離ｈ2を短くできれば、万が一、コイルスプリング２２が破損しても、起立壁１５は、その短い距離ｈ2間でがたつくだけである。したがって、起立壁１５のがたつきを抑えて、ほとんど誤信号を出力しないようにすることができる。
特に、このポテンショメータ９を電動パワーステアリング装置に用いた場合、万が一、コイルスプリング２２が破損したとしても、コントローラーにはほとんど誤信号が伝えられない。したがって、電動モータに不要なアシスト力が発生することもなく、車両の直進走行性を維持して、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３４】
以下では、この第１実施例のように、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えられる条件、つまり、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離ｈを短くすることのできる条件について述べる。
距離ｈを短くする条件としては、上記実施例のように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する一方、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５断面の頂点２６ａが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する必要がある。
【００３５】
例えば、図３に示すように、起立壁１５断面の略扇形状の頂点として、背面２６上にあるが、円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃから等距離にない頂点２６ｄを選んだとする。
この場合、図３に示すように、可動筒体８が矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂではなく、頂点２６ｄが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。したがって、これまで説明したのと同様に、この状態で、頂点２６ｄが他方の側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ3を、一方側面１４ａから頂点２６ｄまでの距離Ｄ3よりも大きくしなければならない。
【００３６】
ところが、このようにして環状溝１４の幅Ｈ3を決めると、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離は、起立壁１５断面の頂点２６ｄからの距離ｈ3となる。
つまり、この場合は、距離ｈ3が、距離Ｄ3を決める基準とした頂点２６ｄからの距離となり、上記の条件を満たさない。そのため、この距離ｈ3は、上記従来例で説明した距離ｈ1とほとんど変わらないことになり、コイルスプリング２２が破損したときに、誤信号が出力されないようにするといった効果を得ることはできない。
【００３７】
ただし、この図３に示す例でも、環状溝１４の幅Ｈ3自体は、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、上記従来例で説明した幅Ｈ1に比べて狭くすることができる。したがって、可動筒体８の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持するとともに、可動筒体８の軸方向長さを短くできるといった効果を得ることは可能となる。
なお、数学的にいえば、扇形状とは、「一つの円弧と、その円の両端を通る半径とによって囲まれる図形」をいう。ただし、この発明でいう略扇形状とは、円弧と頂点とを有するものであれば、半径に囲まれている必要はないものとする。また、頂点についても、円弧の両端から等距離にあるものだけでなく、図３に示した例のように、等距離になくてもよい。
【００３８】
図４に示す第２実施例では、上記従来例や第１実施例と同じく、起立させた突出プレート部２３の両面側からプレス加工を施して曲げ、この曲げた突出プレート部２３によって、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを形成した起立壁１５を構成している(図８参照)。
そして、起立壁１５の背面２６のうち、端部２６ｂ、２６ｃを含む部分(図４の斜線部分)を加工又は成形によって取り除いている。したがって、起立壁１５は、従来例と同じく、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを有するが、背面２６の新たに形成される端部２６ｅ、２６ｆは、元の端部２６ｂ、２６ｃの位置よりも内側に位置する。
【００３９】
このようにした第２実施例でも、上記従来例に比べれば、環状溝１４の幅Ｈ4を、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、幅Ｈ1よりも狭くすることができる。
つまり、実際問題として、両面ともに同じ幅ｗ(図８参照)を有する突出プレート部２３を起立させ、プレス加工を施して曲げるだけでは、その曲率や突出プレート部２３の厚み等によって、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃの位置が自然に決められてしまう。
【００４０】
それに対して、なんらかの方法によって、背面２６の端部２６ｅ、２６ｆを、上記突出プレート部２３によって定められた端部２６ｂ、２６ｃよりも内側に位置させるようにすれば、第１実施例で述べたのと同様に、環状溝１４の幅Ｈ4を狭くすることが可能となる。
もちろん、上記第１実施例のように、略扇形状とするのが理想的であるが、現実的には略扇形状にまでしなくても、この第２実施例の形状にするだけで、環状溝１４の幅Ｈ4を十分に狭くでき、所期の目的を達成しうる。
【００４１】
また、この第２実施例でも、第１実施例で説明した距離ｈを短くする条件と同じく、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧面２４をなす円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する一方、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５断面の背面２６をなす円弧２６の端部２６ｅ、２６ｆが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近するようにすれば、可動筒体８が中立位置にあるとき、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えることができる。
【００４２】
例えば、図４に示す例では、上記の条件を満たしてしない。この場合、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの最短距離は、図４に示すように、起立壁１５の背面２６の端部２６ｅ、２６ｆからの距離ｈ4となる。ただし、これら端部２６ｅ、２６ｆは、距離Ｄ4を決める基準ともなっているので、上記の条件を満たさず、この距離ｈ4は、上記従来例で説明した距離ｈ1とほとんど変わらないことになる。
【００４３】
なお、起立壁１５をどのように構成するかについて、上記第１、２実施例はなんら限定するものではない。
例えば、上記第２実施例では、比較するために、両面ともに同じ幅ｗを有する突出プレート部２３を用いて説明したが、この突出プレート２３の面のうち、円弧面２６を構成する側の面の幅を、円弧面２４を構成する側の面の幅ｗよりもあらかじめ狭くしておいてもかまわない。この場合には、突出プレート部２３にプレス加工を施して曲げてやるだけで、第２実施例で述べた形状を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
第１、４の発明によれば、起立壁に円弧面を形成するようにしたので、環状溝の幅を広くすることなく、その円弧面の曲率を大きくすることができる。そして、円弧面の曲率を大きくできれば、そのぶん溝の側面に接触する面圧を小さくすることができ、摺動による摩擦力を分散させることができる。したがって、長期間使用しても、起立壁の円弧面が摩耗しにくく、中立ずれが発生するのを防ぐことができる。
しかも、第１の発明では、起立壁の断面を略扇形状にしたので、円弧状の背面を有するものと比べれば、溝の幅を、その背面の端部を含む部分を取り除いた分だけ、さらに狭くすることができる。
また、第４の発明でも、両面ともに同じ幅を有するプレートにプレス加工を施して構成した起立壁に比べれば、溝の幅を、その背面の端部を含む部分を取り除いた分だけ、さらに狭くすることができる。
そして、溝の幅を狭くできれば、可動体の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持することができる。また、可動体の軸方向長さを短くすることもでき、電動パワーステアリング装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００４５】
第２、５の発明によれば、第１、４の発明において、可動体が中立位置にあるとき、起立壁から溝の他方の側面までの距離を短くすることができる。したがって、可動体が中立位置にあるとき、万が一、スプリングが破損したとしても、起立壁はその短い距離間でがたつくだけで、ほとんど誤信号が出力されない。
第３、６の発明によれば、第１、２、４、５の発明において、起立壁を回転プレートに一体的に設けたので、別部品を固定するような手間がかからず、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のポテンショメータ９のうち、起立壁１５部分を示す拡大図である。
【図２】第１実施例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図３】起立壁１５の形状を変更したポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図４】第２実施例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図５】電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図６】従来例のポテンショメータ９を示す斜視図である。
【図７】従来例のポテンショメータ９を示す平面図である。
【図８】従来例のポテンショメータ９の起立壁１５部分を示す拡大図である。
【図９】ギヤケース１の一部を外周面側から見た図である。
【図１０】従来例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【符号の説明】
８ 可動筒体
９ ポテンショメータ
１４ 環状溝
１４ａ 一方の側面
１４ｂ 他方の側面
１５ 起立壁
１７ 回転プレート
２２ コイルスプリング
２３ 突出プレート部
２４ 円弧面、円弧
２４ｂ、２４ｃ 端部
２６ 円弧状の背面、円弧
２６ａ 中央部分、頂点
２６ｄ 頂点
２６ｂ、２６ｃ (元の)端部
２６ｅ、２６ｆ (新たに形成される)端部
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポテンショメータに係り、特に、往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するのに最適なポテンショメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜１０にしたがって、従来例のポテンショメータについて説明する。
図５には、電動パワーステアリング装置を示す。
ギヤケース１には、回転自在に支持した出力軸２を組み込んでいる。そして、この出力軸２の先端のピニオン３を、両端に図示しない車輪を連係させたラックシャフト４にかみ合せている。なお、このラックシャフト４には、図示しない位置で、アシスト力を付与するための電動モータを連係させている。
【０００３】
さらに、ギヤケース１には、上記出力軸２と同軸上に、図示しないステアリングホイールに連係する入力軸５を組み込んでいる。そして、この入力軸５の中空部分６にトーションバー７を設け、このトーションバー７の一端を上記出力軸２に、また、他端を入力軸５にそれぞれ固定している。
【０００４】
このようにした電動パワーステアリング装置では、図示しないステアリングホイールを回すと、その入力トルクに応じてトーションバー７が捩れ、入出力軸２、５が相対回転する。
そして、その相対回転量及び方向を、後述する可動筒体８及びポテンショメータ９によって検出し、図示しないコントローラーが、その検出量に基づいて上記電動モータを制御している。したがって、電動モータは入力トルクに応じたモータ駆動力を発生し、その駆動力を、アシスト力としてラックシャフト４に伝達することになる。
【０００５】
次に、両軸２、５の相対回転量及び方向を検出するための構成を説明する。
入力軸５及び出力軸２の外周面には、軸方向にスライド自在とした可動筒体８を設けている。そして、この可動筒体８を、入出力軸２、５にそれぞれスプライン結合させている。
つまり、具体的には図示しないが、入力軸５の外周面に螺旋溝１０を形成し、出力軸２の外周面に軸方向溝１１をそれぞれ形成している。また、可動筒体８の内周面にも、その入力軸５側及び出力軸２側に、上記溝１０、１１に対応する螺旋溝１２及び軸方向突起１３をそれぞれ設けている。そして、可動筒体８の内周面の溝１２、突起１３を、それぞれ入出力軸２、５の溝１０、１１にかみ合せている。
【０００６】
いま、図示しないステアリングホイールを回して、入力軸５が、トーションバー７を捩りながら出力軸２に対して回転すると、その回転が、螺旋溝１０、１２のかみ合いを介して可動筒体８に伝えられる。したがって、可動筒体８には、回転方向への分力と軸方向ヘの分力とが作用することになる。ただし、軸方向溝１１及び軸方向突起１３のかみ合いによって可動筒体８の回転が規制されるので、この可動筒体８は、これら軸方向溝１１及び軸方向突起１３に沿って軸方向にスライドすることになる。
このように、トーションバー７の捩れによって生じた両軸２、５の相対回転を、可動筒体８の軸方向へのスライドに変換している。
なお、可動筒体８の中央部分には、外周面に沿って環状溝１４を形成している。そして、この環状溝１４には、これらから説明するポテンショメータ９の起立壁１５を挿入している。
【０００７】
ポテンショメータ９は、図６に示すように、挿入筒部１６ｂを設けた樹脂製ケース１６を有する。
この樹脂製ケース１６内の開口１６ａ側には、図７に示すように、回転プレート１７を組み込み、この回転プレート１７を、挿入筒部１６ｂの軸心Ｏを中心として回転自在にしている。そして、回転プレート１７が回転すると、具体的には図示しないが、樹脂製ケース１６内に収納された抵抗素子上をワイパが摺動し、コントローラーに信号を出力するようにしている。
【０００８】
上記回転プレート１７には、ストッパ片１８を設けている。そして、このストッパ片１８を、樹脂製ケース１６の内周面に設けたストッパ１９、２０間に位置させている。したがって、回転プレート１７は、これらストッパ１９、２０間でのみ、その回転が許容されることになる。
また、上記回転プレート１７にはバネ受け片２１を設け、このバネ受け片２１に、樹脂製ケース１６内に組み込んだコイルスプリング２２を連係させている。したがって、このコイルスプリング２２の弾性力が矢印ｋ方向に作用し、回転プレート１７に他の力が作用しないとき、ストッパ片１８をストッパ１９に当接させた状態に保つ。
【０００９】
さらに、回転プレート１７には、両面ともに幅ｗを有する突出プレート部２３を形成している。そして、この突出プレート部２３の端部を回転プレート１７に対して垂直に折り曲げて、図６にも示すように、樹脂製ケース１６の開口１６ａから突出させている。
さらに、起立させた突出プレート部２３の両面側からプレス加工を施して、この突出プレート部２３を曲げてやる。したがって、この突出プレート部２３には、図８に示すように、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とが形成され、この円弧面２４と背面２６とを有する突出プレート部２３によって、起立壁１５を構成している。
この起立壁１５は、上記可動筒体８の環状溝１４に挿入して、可動筒体８のスライド移動を、回転プレート１７の回転に変換するためのものである。
【００１０】
上記ポテンショメータ９は、次のようにして、ギヤケース１に取り付けられている。
図９に示すように、ギヤケース１の外周面に設けた取り付け面２７に、ギヤケース１の内周まで貫通させた挿入孔２８を形成している。この挿入孔２８は、上記樹脂製ケース１６の挿入筒部１６ｂとほぼ同じ径を有するものである。そして、ギヤケース１の内周側では、この挿入孔２８の開口付近に、上記可動筒体８の環状溝１４がちょうど位置するようにしている。
また、この取り付け面２７には、挿入孔２８を挟んで一対のボルト孔２９を形成している。
【００１１】
ポテンショメータ９をギヤケース１に取り付けるときは、樹脂製ケース１６の挿入筒部１６ｂを、挿入孔２８に挿入する。このとき、挿入筒部１６ｂの開口１６ａから突出させた起立壁１５を、可動筒体８の環状溝１４に挿入してやる。
なお、図６、７に示すように、樹脂製ケース１６の周囲には、取り付けプレート部３０を設けている。そして、挿入筒部１６ｂを挿入孔２８に挿入したときに、この取り付けプレート部３０が、ちょうど取り付け面２７上に載るようにしている。
さらに、この取り付けプレート部３０には、挿入筒部１６ｂを挟んで一対の長孔３１を形成している。これら長孔３１は、挿入筒部１６ｂの軸心Ｏを中心とする円弧状に形成され、取り付けプレート部３０を取り付け面２７上に載せたとき、上記ボルト孔２９の位置と一致するようにしている。
【００１２】
そして、図示しないボルトを、長孔３１に挿入してボルト孔２９に組み付け、この樹脂製ケース１６を、ギヤケース１の取り付け面２７に固定するのであるが、最初はボルトをゆるめた仮止め状態にしておき、樹脂製ケース１６の回転位置を調整できるようにしている。
つまり、仮止め状態では、長孔３１の端部がボルトに当接するまでの範囲で、挿入筒部１６ｂを挿入孔２８に沿わせて、樹脂製ケース１６を回転させることができる。
そこで、可動筒体８が中立位置にある状態で、樹脂製ケース１６を回転させて、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の一方の側面１４ａに当接させる。
【００１３】
したがって、可動筒体８には、環状溝１４の一側面１４ａを介してコイルスプリング２２の弾性力が作用する。
ただし、この可動筒体８は、バネ係数の非常に大きなトーションバー７に連係することから、コイルスプリング２２の弾性力程度では動かない。したがって、相対的に回転プレート１７が固定された状態となり、樹脂製ケース１６をそのまま回転させれば、コイルスプリング２２が縮められていく。
このようにして樹脂製ケース１６を回転させて、回転プレート１７のストッパ片１８を、ストッパ１９、２０のほぼ中間に位置させている。
【００１４】
樹脂製ケース１６の回転位置を決めたら、ボルトをしっかりと締め付けて、樹脂製ケース１６を固定する。したがって、回転プレート１７にはコイルスプリング２２のイニシャル荷重が作用し、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の一方の側面１４ａに当接させた状態に維持する。
【００１５】
図１０には、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す。
可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５の円弧面２４のうち、中央のａ点を含む紙面に垂直な部分が、環状溝１４の側面１４ａに線接触しているとする。
【００１６】
この中立位置から可動筒体８が矢印Ｘ方向にスライドすると、環状溝１４の側面１４ａが起立壁１５を押し進め、回転プレート１７をコイルスプリング２２の弾性力に抗して、矢印ｋと反対方向に回転させる。このとき、起立壁１５の円弧面２４が側面１４ａに沿って移動するので、円弧面２４の点ａを含む部分が側面１４ａから離れるとともに、側面１４ａに接触する部分は、円弧面２４の端部２４ｂ側に移動していく。
そして、可動筒体８が最大限スライドしたとき、起立壁１５の円弧面２４のうち、ｂ点を含む紙面に垂直な部分が、側面１４ａに線接触することになる。
【００１７】
逆に、上記中立位置から可動筒体８が矢印Ｘと反対方向にスライドすると、環状溝１４の側面１４ａが起立壁１５から離れようとするが、コイルスプリング２２の弾性力によって、起立壁１５を側面１４ａに追従させながら、回転プレート１７は矢印ｋ方向に回転する。このとき、起立壁１５の円弧面２４が側面１４ａに沿って移動するので、円弧面２４の点ａを含む部分が側面１４ａから離れるとともに、側面１４ａに接触する部分は、円弧面２４の端部２４ｃ側に移動していく。
そして、可動筒体８が最大限スライドしたとき、起立壁１５の円弧面２４のうち、ｃ点を含む紙面に垂直な部分が、側面１４ａに線接触することになる。
【００１８】
なお、可動筒体８のスライド方向によっては、回転プレート１７が、コイルスプリング２２の弾性力の方向と、その弾性力に抗する方向とに回転する。
ただし、このコイルスプリング２２は、起立壁１５の円弧面２４を、環状溝１４の側面１４ａに当接させた状態に維持するためのものである。そして、その弾性力は、トーションバー７を捩る入力トルクに比べれば非常に小さく、入力トルクを検出する点からいえば、ほとんど無視できる程度のものである。
【００１９】
以上述べたポテンショメータ９では、起立壁１５に円弧面２４を形成するようにしたので、環状溝１４の幅Ｈ1を広くすることなく、この円弧面２４の曲率を大きくすることができる。
例えば、起立壁１５の代わりに、円柱状のピンを回転プレートに突設したとする。この場合、このピンを幅Ｈ1の環状溝１４に挿入しようとすると、当然ながら、ピンの直径を環状溝１４の幅Ｈ1よりも小さくしなければならず、その表面の円弧面が、起立壁１５の円弧面２４に比べて非常に曲率の小さなものとなってしまう。
そして、円弧面の曲率が小さくなると、側面１４ａに接触する面圧が大きくなり、摺動による摩擦力が集中してしまう。そのため、長期間使用すると、ピンが摩耗してしまい、中立がずれてしまうことがあった。
【００２０】
それに対して、起立壁１５に円弧面２４を形成すれば、環状溝１４の幅Ｈ1を広くすることなく、その円弧面２４の曲率を大きくすることができる。そして、円弧面２４の曲率を大きくできれば、側面１４ａに接触する面圧を小さくすることができ、摺動による摩擦力を分散させることができる。したがって、長期間使用しても、起立壁１５の円弧面２４が摩耗しにくく、中立がずれるのを防ぐことができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記環状溝１４の幅Ｈ1は、次のようにして決められている。
すなわち、図１０に示すように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５の背面２６の端部２６ｂ、２６ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。
そこで、この状態で、これら端部２６ｂ、２６ｃが側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ1を、一方の側面１４ａから端部２６ｂ、２６ｃまでの距離Ｄ1よりも大きくしている。
【００２２】
一方で、環状溝１４の幅Ｈ1は、できるだけ狭くするのが望ましい。例えば、環状溝１４の幅Ｈ1が広くなると、そのぶん可動筒体８の肉薄部分が増えて強度を維持できなくなったり、環状溝１４の幅Ｈ1を確保するために可動筒体８の軸方向長さが長くなってしまったりするからである。
この発明の目的は、起立壁を用いることで、その円弧面の摩耗を少なくするとともに、可動体に形成した溝の幅をさらに狭くすることのできるポテンショメータを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するポテンショメータを前提とする。
そして、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、回転プレートに水平な断面を、円弧と頂点とを有する略扇形状とした起立壁とを備え、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にした点に特徴を有する。
【００２４】
第２の発明は、第１の発明において、可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の頂点が、溝の他方の側面に最も接近する構成にした点に特徴を有する。
第３の発明は、第１、２の発明において、起立壁は、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に曲げて形成した点に特徴を有する。
【００２５】
第４の発明は、中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するために、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、両面ともに同じ幅を有するプレートとを備え、このプレートを曲げて、回転プレートに水平な断面を、円弧面をなす円弧と背面をなす円弧とを有する形状にした起立壁を構成し、しかも、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にしたポテンショメータを前提とする。
そして、上記起立壁の背面のうち両端部を含む部分を取り除いて、新たに形成される端部を、元の端部よりも内側に位置させた点に特徴を有する。
【００２６】
第５の発明は、第４の発明において、可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧面をなす円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の背面をなす円弧の端部が、溝の他方の側面に最も接近する構成にした点に特徴を有する。
第６の発明は、第４、５の発明において、起立壁を構成するプレートは、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に曲げて形成した点に特徴を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１、２に、この発明のポテンショメータの第１実施例を示す。
この実施例では、上記従来例のポテンショメータ９において、起立壁１５の背面２６の形状を変更している。以下では、上記従来例との相違点を中心に説明するとともに、従来例と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
この第１実施例でも、上記従来例と同じく、起立させた突出プレート部２３にプレス加工を施して曲げ、この曲げた突出プレート部２３によって、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを有する起立壁１５を構成している。
その上で、図１、２に示すように、背面２６に対して加工又は成形を行なっている。
【００２８】
具体的には、起立壁１５の背面２６のうち、端部２６ｂ、２６ｃを含む部分(図２の斜線部分)を加工又は成形によって取り除いて、円弧面２４の端部２４ｂ、２４ｃと、円弧状の背面２６の中央部分２６ａとを平面的にむすぶようにしている。したがって、起立壁１５は、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃが取り除かれて、その回転プレート１７に水平な断面が、円弧２４と頂点２６ａとを有する略扇形状に形成されることになる。
なお、円弧面２４をなす円弧には同じ符号２４を付し、円弧状の背面２６をなす円弧には同じ符号２６を付す。また、背面２６の中央部分２６ａをなす頂点にも、同じ符号２６ａを付すことにする。
【００２９】
本第１実施例でも、環状溝１４の幅Ｈ2は、次のようにして決められている。
すなわち、図２に示すように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。
そこで、この状態で、これら端部２４ｂ、２４ｃが側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ2を、一方の側面１４ａから端部２４ｂ、２４ｃまでの距離Ｄ2よりも大きくしている。
【００３０】
ところで、この一方の側面１４ａから円弧面２４の端部２４ｂ、２４ｃまでの距離Ｄ2は、図２、１０からも明らかであるが、上記従来例のように、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃまでの距離Ｄ1に比べて短かくなっている。つまり、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、環状溝１４の幅Ｈ2を、上記従来例で説明した幅Ｈ1よりも狭くすることができる。
そして、環状溝１４の幅Ｈ2を狭くできれば、可動筒体８の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持することができる。また、可動筒体８の軸方向長さを短くすることもでき、電動パワーステアリング装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００３１】
しかも、この第１実施例では、可動筒体８が中立位置にあるとき、万が一、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えて、ほとんど誤信号を出力しないようにすることができる。
まず、図１０にしたがって、従来例の場合について説明する。前述したようにして環状溝１４の幅Ｈ1を決めると、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの最短距離は、図１０に示すように、起立壁１５の背面２６の端部２６ｂ、２６ｃからの距離ｈ1となる。
つまり、上記従来例では、この距離ｈ1は、距離Ｄ1を決める基準となる背面２６の端部２６ｂ、２６ｃによって決められる。
【００３２】
それに対して、この第１実施例では、図２に示すように、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離は、起立壁１５断面の頂点２６ａからの距離ｈ2となる。
つまり、この実施例では、距離ｈ2は、距離Ｄ2を決める基準とした円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃではなく、これら端部２４ｂ、２４ｃよりも他方の側面１４ｂに近い位置にある頂点２６ａによって決められる。
【００３３】
したがって、図２、１０からも明らかであるが、この距離ｈ2を、上記従来例で説明した距離ｈ1に比べて短くすることができる。
そして、可動筒体８が中立位置にあるときに、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離ｈ2を短くできれば、万が一、コイルスプリング２２が破損しても、起立壁１５は、その短い距離ｈ2間でがたつくだけである。したがって、起立壁１５のがたつきを抑えて、ほとんど誤信号を出力しないようにすることができる。
特に、このポテンショメータ９を電動パワーステアリング装置に用いた場合、万が一、コイルスプリング２２が破損したとしても、コントローラーにはほとんど誤信号が伝えられない。したがって、電動モータに不要なアシスト力が発生することもなく、車両の直進走行性を維持して、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３４】
以下では、この第１実施例のように、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えられる条件、つまり、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離ｈを短くすることのできる条件について述べる。
距離ｈを短くする条件としては、上記実施例のように、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する一方、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５断面の頂点２６ａが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する必要がある。
【００３５】
例えば、図３に示すように、起立壁１５断面の略扇形状の頂点として、背面２６上にあるが、円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃから等距離にない頂点２６ｄを選んだとする。
この場合、図３に示すように、可動筒体８が矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧２４の端部２４ｂではなく、頂点２６ｄが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する。したがって、これまで説明したのと同様に、この状態で、頂点２６ｄが他方の側面１４ｂにぶつからないように、環状溝１４の幅Ｈ3を、一方側面１４ａから頂点２６ｄまでの距離Ｄ3よりも大きくしなければならない。
【００３６】
ところが、このようにして環状溝１４の幅Ｈ3を決めると、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの距離は、起立壁１５断面の頂点２６ｄからの距離ｈ3となる。
つまり、この場合は、距離ｈ3が、距離Ｄ3を決める基準とした頂点２６ｄからの距離となり、上記の条件を満たさない。そのため、この距離ｈ3は、上記従来例で説明した距離ｈ1とほとんど変わらないことになり、コイルスプリング２２が破損したときに、誤信号が出力されないようにするといった効果を得ることはできない。
【００３７】
ただし、この図３に示す例でも、環状溝１４の幅Ｈ3自体は、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、上記従来例で説明した幅Ｈ1に比べて狭くすることができる。したがって、可動筒体８の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持するとともに、可動筒体８の軸方向長さを短くできるといった効果を得ることは可能となる。
なお、数学的にいえば、扇形状とは、「一つの円弧と、その円の両端を通る半径とによって囲まれる図形」をいう。ただし、この発明でいう略扇形状とは、円弧と頂点とを有するものであれば、半径に囲まれている必要はないものとする。また、頂点についても、円弧の両端から等距離にあるものだけでなく、図３に示した例のように、等距離になくてもよい。
【００３８】
図４に示す第２実施例では、上記従来例や第１実施例と同じく、起立させた突出プレート部２３の両面側からプレス加工を施して曲げ、この曲げた突出プレート部２３によって、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを形成した起立壁１５を構成している(図８参照)。
そして、起立壁１５の背面２６のうち、端部２６ｂ、２６ｃを含む部分(図４の斜線部分)を加工又は成形によって取り除いている。したがって、起立壁１５は、従来例と同じく、円弧面２４と、この円弧面２４とほぼ同じ曲率を有する円弧状の背面２６とを有するが、背面２６の新たに形成される端部２６ｅ、２６ｆは、元の端部２６ｂ、２６ｃの位置よりも内側に位置する。
【００３９】
このようにした第２実施例でも、上記従来例に比べれば、環状溝１４の幅Ｈ4を、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃを含む部分を取り除いた分だけ、幅Ｈ1よりも狭くすることができる。
つまり、実際問題として、両面ともに同じ幅ｗ(図８参照)を有する突出プレート部２３を起立させ、プレス加工を施して曲げるだけでは、その曲率や突出プレート部２３の厚み等によって、背面２６の端部２６ｂ、２６ｃの位置が自然に決められてしまう。
【００４０】
それに対して、なんらかの方法によって、背面２６の端部２６ｅ、２６ｆを、上記突出プレート部２３によって定められた端部２６ｂ、２６ｃよりも内側に位置させるようにすれば、第１実施例で述べたのと同様に、環状溝１４の幅Ｈ4を狭くすることが可能となる。
もちろん、上記第１実施例のように、略扇形状とするのが理想的であるが、現実的には略扇形状にまでしなくても、この第２実施例の形状にするだけで、環状溝１４の幅Ｈ4を十分に狭くでき、所期の目的を達成しうる。
【００４１】
また、この第２実施例でも、第１実施例で説明した距離ｈを短くする条件と同じく、可動筒体８が矢印Ｘ方向、及び、矢印Ｘと反対方向に最大限スライドした状態で、起立壁１５断面の円弧面２４をなす円弧２４の端部２４ｂ、２４ｃが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近する一方、可動筒体８が中立位置にある状態で、起立壁１５断面の背面２６をなす円弧２６の端部２６ｅ、２６ｆが、環状溝１４の他方の側面１４ｂに最も接近するようにすれば、可動筒体８が中立位置にあるとき、コイルスプリング２２が破損したとしても、起立壁１５のがたつきを抑えることができる。
【００４２】
例えば、図４に示す例では、上記の条件を満たしてしない。この場合、可動筒体８が中立位置にあるとき、起立壁１５から環状溝１４の他方の側面１４ｂまでの最短距離は、図４に示すように、起立壁１５の背面２６の端部２６ｅ、２６ｆからの距離ｈ4となる。ただし、これら端部２６ｅ、２６ｆは、距離Ｄ4を決める基準ともなっているので、上記の条件を満たさず、この距離ｈ4は、上記従来例で説明した距離ｈ1とほとんど変わらないことになる。
【００４３】
なお、起立壁１５をどのように構成するかについて、上記第１、２実施例はなんら限定するものではない。
例えば、上記第２実施例では、比較するために、両面ともに同じ幅ｗを有する突出プレート部２３を用いて説明したが、この突出プレート２３の面のうち、円弧面２６を構成する側の面の幅を、円弧面２４を構成する側の面の幅ｗよりもあらかじめ狭くしておいてもかまわない。この場合には、突出プレート部２３にプレス加工を施して曲げてやるだけで、第２実施例で述べた形状を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
第１、４の発明によれば、起立壁に円弧面を形成するようにしたので、環状溝の幅を広くすることなく、その円弧面の曲率を大きくすることができる。そして、円弧面の曲率を大きくできれば、そのぶん溝の側面に接触する面圧を小さくすることができ、摺動による摩擦力を分散させることができる。したがって、長期間使用しても、起立壁の円弧面が摩耗しにくく、中立ずれが発生するのを防ぐことができる。
しかも、第１の発明では、起立壁の断面を略扇形状にしたので、円弧状の背面を有するものと比べれば、溝の幅を、その背面の端部を含む部分を取り除いた分だけ、さらに狭くすることができる。
また、第４の発明でも、両面ともに同じ幅を有するプレートにプレス加工を施して構成した起立壁に比べれば、溝の幅を、その背面の端部を含む部分を取り除いた分だけ、さらに狭くすることができる。
そして、溝の幅を狭くできれば、可動体の肉薄部分も少なくでき、その強度を維持することができる。また、可動体の軸方向長さを短くすることもでき、電動パワーステアリング装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００４５】
第２、５の発明によれば、第１、４の発明において、可動体が中立位置にあるとき、起立壁から溝の他方の側面までの距離を短くすることができる。したがって、可動体が中立位置にあるとき、万が一、スプリングが破損したとしても、起立壁はその短い距離間でがたつくだけで、ほとんど誤信号が出力されない。
第３、６の発明によれば、第１、２、４、５の発明において、起立壁を回転プレートに一体的に設けたので、別部品を固定するような手間がかからず、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のポテンショメータ９のうち、起立壁１５部分を示す拡大図である。
【図２】第１実施例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図３】起立壁１５の形状を変更したポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図４】第２実施例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【図５】電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図６】従来例のポテンショメータ９を示す斜視図である。
【図７】従来例のポテンショメータ９を示す平面図である。
【図８】従来例のポテンショメータ９の起立壁１５部分を示す拡大図である。
【図９】ギヤケース１の一部を外周面側から見た図である。
【図１０】従来例のポテンショメータ９において、可動筒体８がスライドするときの起立壁１５の動きを示す図である。なお、符号Ｏは、回転プレート１７の回転中心を示している。
【符号の説明】
８ 可動筒体
９ ポテンショメータ
１４ 環状溝
１４ａ 一方の側面
１４ｂ 他方の側面
１５ 起立壁
１７ 回転プレート
２２ コイルスプリング
２３ 突出プレート部
２４ 円弧面、円弧
２４ｂ、２４ｃ 端部
２６ 円弧状の背面、円弧
２６ａ 中央部分、頂点
２６ｄ 頂点
２６ｂ、２６ｃ (元の)端部
２６ｅ、２６ｆ (新たに形成される)端部
Claims (6)
- 中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するポテンショメータにおいて、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、回転プレートに水平な断面を、円弧と頂点とを有する略扇形状とした起立壁とを備え、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にしたことを特徴とするポテンショメータ。
- 可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の頂点が、溝の他方の側面に最も接近する構成にしたことを特徴とする請求項１記載のポテンショメータ。
- 起立壁は、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に折り曲げて形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のポテンショメータ。
- 中立位置を中心に往復移動する可動体の移動量及び方向を検出するために、可動体の側面に隣り合って位置させた回転プレートと、回転プレートの一回転方向に弾性力を作用させたスプリングと、回転プレートに突設し、両面ともに同じ幅を有するプレートとを備え、このプレートを曲げて、回転プレートに水平な断面を、円弧面をなす円弧と背面をなす円弧とを有する形状にした起立壁を構成し、しかも、起立壁を、可動体の側面に形成した溝に挿入するとともに、この起立壁の円弧面を、上記スプリングの弾性力によって溝の一方の側面に当接させ、可動体が移動したとき、起立壁の円弧面を溝の一方の側面に沿って移動させながら回転プレートが回転して、その回転量及び方向に応じて信号を出力する構成にしたポテンショメータにおいて、上記起立壁の背面のうち両端部を含む部分を取り除いて、新たに形成される端部を、元の端部よりも内側に位置させたことを特徴とするポテンショメータ。
- 可動体が中立位置から両方向に最大限移動した状態で、起立壁断面の円弧面をなす円弧のいずれかの端部が、溝の他方の側面に最も接近する一方、可動体が中立位置にある状態で、起立壁断面の背面をなす円弧の端部が、溝の他方の側面に最も接近する構成にしたことを特徴とする請求項４記載のポテンショメータ。
- 起立壁を構成するプレートは、回転プレートの一部を回転プレートに対して垂直に折り曲げて形成したことを特徴とする請求項４又は５記載のポテンショメータ。
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