JP4052854B2 - Cable-type steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングハンドルとステアリングギヤボックスとをボーデンケーブル等の撓み易い操作ケーブルで接続したケーブル式ステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかるケーブル式ステアリング装置は、特開平10−310069号公報により公知である。このケーブル式ステアリング装置は、操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに応じてアクチュエータを駆動することで、ドライバーによるステアリングハンドルの操作をアシストすることができる。前記操舵トルクセンサは、ステアリングハンドルと一体に回転するステアリングシャフトと駆動プーリと一体に回転するプーリシャフトとを接続するトーションバーを備えており、ステアリングハンドルの操作によるトーションバーの捩じれ量に基づいて操舵トルクを検出するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ケーブル式ステアリング装置は操舵トルクを伝達する操作ケーブルに若干の伸びが発生することが避けられないため、通常のシャフト式ステアリング装置に比べてステアリングハンドルの捩じり剛性が低くなり、操舵フィーリングが低下する問題がある。従って、かかるケーブル式ステアリング装置にトーションバーを備えた操舵トルクセンサを設けると、トーションバーの捩じれによってステアリングハンドルの捩じり剛性が更に低くなり、操舵フィーリングが一層低下する問題がある。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ケーブル式ステアリング装置において、ステアリングハンドルの捩じり剛性の低下を最小限に抑えながら操舵トルクを検出できるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動プーリケーシングに回転自在に支持される駆動プーリと、車輪を転舵するステアリングギヤボックスに連結されて回転する従動プーリとを操作ケーブルで接続し、ステアリングハンドルから駆動プーリに入力される操舵トルクを操作ケーブルを介してステアリングギヤボックスに伝達するとともに、操舵トルクセンサで検出した前記操舵トルクに応じてアクチュエータの駆動力をステアリングギヤボックスに伝達するケーブル式ステアリング装置であって、ステアリングハンドル及び駆動プーリ間がステアリングシャフトで連結されるものにおいて、前記ステアリングシャフトは、単一部品で構成された剛性軸であって、そのシャフト後端部がステアリングハンドルに接続され、前記ステアリングシャフトと駆動プーリとは、それらの嵌合部に設けた、該シャフト前端に向かって先細りのテーパー結合部を介して互いに連結され、前記ステアリングシャフトの、外周にねじ溝を有する前端部が駆動プーリを貫通してその前側に突出していると共に、その突出部にねじ込まれたナットからの荷重により、該ステアリングシャフト及び駆動プーリが、前記テーパー結合部を密着させる方向に付勢され、前記操舵トルクセンサが、前記ステアリングシャフト後端部と駆動プーリとの中間において該シャフトの表面に取り付けられた磁歪材と、そのステアリングシャフトの歪みに基づく磁歪材の透磁率の変化を検出するコイルとを含む磁歪式のトルクセンサであって、該ステアリングシャフトの歪みに基づいて操舵トルクを検出することを特徴とするケーブル式ステアリング装置が提案される。
【0006】
上記構成によれば、ステアリングハンドル及び駆動プーリ間を連結するステアリングシャフトが、単一部品で構成された剛性軸であって、そのシャフト後端部がステアリングハンドルに接続され、ステアリングシャフトと駆動プーリとは、それらの嵌合部に設けた、該シャフト前端に向かって先細りのテーパー結合部を介して互いに連結され、ステアリングシャフトの、外周にねじ溝を有する前端部が駆動プーリを貫通してその前側に突出していると共に、その突出部にねじ込まれたナットからの荷重により、ステアリングシャフト及び駆動プーリが、テーパー結合部を密着させる方向に付勢され、このようなステアリングシャフトの歪みに基づいて操舵トルクを検出するので、トーションバーの捩じれ量に基づいて操舵トルクを検出するものに比べて、ステアリングハンドルの捩じり剛性を高めて操舵フィーリングの低下を最小限に抑えることができる。
【0007】
また操舵トルクセンサは、ステアリングシャフトの表面に取り付けられた磁歪材と、ステアリングシャフトの歪みに基づく磁歪材の透磁率の変化を検出するコイルとを含む磁歪式のトルクセンサであるので、剛性軸であるステアリングシャフトの、操舵トルクによる僅かな歪みを捉えて操舵トルクを高精度で検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0009】
図1〜図7は本発明の一実施例を示すもので、図1はケーブル式ステアリング装置の全体斜視図、図2は図1の2−2線拡大断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は操舵トルクセンサの斜視図、図5は操舵トルク検出回路を示す図、図6は操舵トルク検出回路の入力波形および出力波形を示す図、図7は図1の7−7線拡大断面図である。
【0010】
図1に示すように、自動車のステアリングハンドル11の前方に設けた駆動プーリケーシング12と、ステアリングギヤボックス13の上方に設けた従動プーリケーシング14とが、ボーデンケーブルよりなる2本の操作ケーブル15,16によって接続される。ステアリングギヤボックス13の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド17L,17Rが、左右の車輪WL,WRを支持するナックル(図示せず)に接続される。駆動プーリケ−シング12の内部にはステアリングハンドル11に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサが内蔵されており、検出した操舵トルクが入力される制御装置18からの司令で従動プーリケーシング14と一体のギヤケーシング19に設けたアクチュエータ20が作動し、ドライバーのステアリング操作をアシストする。
【0011】
図2に示すように、駆動プーリケーシング12は、リヤハウジング21、センターハウジング22およびフロントハウジング23をボルト24…で結合してなり、フロントハウジング23の前面に図示せぬボルトでフロントカバー25が結合される。駆動プーリケーシング12は、リヤハウジング21に設けたブラケット21aが取付ステー26にピン27で固定され、フロントハウジング23に設けたブラケット23aが取付ステー26にボルト28で固定される。
【0012】
ステアリングハンドル11に接続されるステアリングシャフト29は、2個のボールベアリング30,31でそれぞれリヤハウジング21およびセンターハウジング22に回転自在に支持される。ステアリングシャフト29の外周に金属製のプーリボス33が固定されており、このプーリボス33の外周に形成したセレーション結合部33aを覆うように合成樹脂製の駆動プーリ本体34が一体にモールドされる。プーリボス33の両端部が2個のボールベアリング35,36でそれぞれフロントハウジング23およびフロントカバー25に回転自在に支持される。プーリボス33および駆動プーリ本体34は本発明の駆動プーリ59を構成する。
【0013】
図2および図4から明らかなように、操舵トルクセンサSは、ステアリングシャフト29の外周に環状に施した鉄−ニッケル合金(パーマロイ)のメッキよりなる磁歪材37と、磁歪材37を覆うセンターケーシング22の外周に巻き付けたコイル38とを備える。図5は操舵トルクセンサSの回路図であって、5ボルトの電源ライン39とパルス信号発生手段40との間に抵抗41および前記コイル38が直列に接続されており、抵抗41およびコイル38間からセンサ出力V(t)が取り出される。
【0014】
図2から明らかなように、ステアリングシャフト29の前端部とプーリボス33とはセレーション結合部51において結合されるとともに、ステアリングシャフト29の前端部に向かって先細になったテーパー結合部52を介して結合される。ステアリングシャフト29の、外周にねじ溝を有する前端部は、駆動プーリ59を貫通してその前側に突出しており、その突出部にナット53がねじ込まれており、ナット53からの荷重でプーリボス33をステアリングシャフト29に沿って後方に付勢することにより、テーパー結合部52を充分な面圧で密着させてステアリングシャフト29およびプーリボス33を強固に一体化することができる。これにより、セレーション結合部51に存在する微小なガタの影響を解消し、騒音の発生を抑制することができるだけでなく操舵フィーリングを向上させることができる。ナット53を締め付けるとき、駆動プーリ59が軸方向に移動可能であるため、駆動プーリケーシング12に無理な荷重が加わることが防止される。
【0015】
図2および図3から明らかなように、2本の操作ケーブル15,16は、断面略矩形状のコイルばねをモールドした合成樹脂製のアウターチューブ15o,16oと、その内部にスライド自在に収納される金属縒り線よりなるインナーケーブル15i,16iとから構成される。2本のインナーケーブル15i,16iの端部に固定した短円柱状のピン54,54が駆動プーリ本体34の両端面に形成したピン孔34a,34aに嵌合し、ピン54,54から延びる2本のインナーケーブル15i,16iは駆動プーリ本体34の外周に形成した1本の螺旋溝34bに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、ステアリングシャフト29の軸線に直交する方向に引き出される。
【0016】
合成樹脂製の駆動プーリ本体34のピン孔34a,34aの底部はプーリボス33のセレーション結合部33aと駆動プーリ本体34との境界部に達しており、ピン54,54を外した状態では、前記境界部を容易に目視することができる。従って、プーリボス33にセレーション結合部33aが形成されていない不適切な状態で駆動プーリ本体34がモールドされたような加工ミスを確実に発見することができる。
【0017】
フロントハウジング23には円筒状をなす2個の接続部23b,23bが形成されており、それらの内部にアウターチューブ結合部材56,56のボス部56a,56aが固定される。ボス部56a,56aから接続部23b,23bの外部に延びるパイプ部56b,56bがアウターチューブ15o,16oの外周に嵌合し、かしめ部56c,56cをかしめることでアウターチューブ15o,16oの端部がフロントハウジング23に固定される。アウターチューブ結合部材56,56のボス部56a,56aの内周には、インナーケーブル15i,16iとボス部56a,56aとが直接擦れるのを防止すべく、滑りの良い合成樹脂製のガイドブッシュ57,57が保持される。
【0018】
フロントハウジング23の接続部23b,23bの外周から操作ケーブル15,16のアウターチューブ15o,16oの所定位置まで(例えば、アウターチューブ結合部材56,56のパイプ部56b,56bから露出する部分まで)がゴム製カバー58,58で覆われる。弾性を有するゴム製カバー58,58はフロントハウジング23の接続部23b,23bの外周と、アウターチューブ15o,16oの外周とに密着してシールするため、アウターチューブ15o,16oをフロントハウジング23に結合するアウターチューブ結合部材56,56のかしめ部56c,56cや、アウターチューブ結合部材56,56のボス部56a,56aと接続部23b,23bとの隙間から水分が浸入するのを防止することができる。
【0019】
駆動プーリ59を収納するフロントハウジング23およびフロントカバー25の内部は、プーリボス33を支持する2個のボールベアリング35,36が防水タイプであるため駆動プーリ59が水濡れする虞もない、このように駆動プーリ59からアウターチューブ15o,16oの所定位置までが密閉された空間に収納されるので、駆動プーリケーシング12が車室に配置されていて乗員が零した飲料水が掛かったような場合でも、アウターチューブ15o,16oおよびインナーケーブル15i,16iのスライド部に水分が付着し、その水分が低温時に凍結して操作ケーブル15,16のスムーズな動きが阻害されたり、インナーケーブル15i,16iが錆びて操作ケーブル15,16の耐久性が低下したりするのを防止することができる。
【0020】
図7に示すように、従動プーリケーシング14は図示せぬボルトで結合されたアッパーハウジング61とロアハウジング62とから構成され、ギヤケーシング19はギヤケーシング本体63と、ギヤケーシング本体63の上面に図示せぬボルトで結合されたアッパーカバー64とから構成され、ロアハウジング62とアッパーカバー64とが複数本のボルト65…で結合される。
【0021】
アッパーハウジング61に設けたボールベアリング66と、ロアハウジング62に設けたボールベアリング67と、ギヤケーシング本体63に設けた2個のボールベアリング68,69とにプーリシャフト70が回転自在に支持される。上側の2個のボールベアリング66,67は、プーリシャフト70を直接支持しておらず、プーリシャフト70の外周に固定したプーリボス71を支持している。アッパーハウジング61に設けたボールベアリング66は環状のナット72で抜け止めされ、ギヤケーシング本体63に設けた下側のボールベアリング69は袋状のナット73で抜け止めされる。
【0022】
プーリシャフト70の上端部とプーリボス71とはセレーション結合部74において結合されるとともに、プーリシャフト70の上端部に向かって先細になったテーパー結合部75を介して結合される。プーリシャフト70の上端にナット76がねじ込まれており、ナット76からの荷重でプーリボス71をプーリシャフト70に沿って下方に付勢することにより、テーパー結合部75を充分な面圧で密着させてプーリシャフト70およびプーリボス71を強固に一体化することで、セレーション結合部74に存在する微小なガタの影響を解消して騒音の発生を抑制し、また操舵フィーリングを向上させることができる。ナット76を締め付けるとき、従動プーリ60が軸方向に移動可能であるため、従動プーリケーシング14やギヤケーシング19に無理な荷重が加わることが防止される。
【0023】
プーリボス71の外周のセレーション結合部71aに合成樹脂製の従動プーリ本体77が一体にモールドされており、2本の操作ケーブル15,16のインナーケーブル15i,16iの端部に固定した短円柱状のピン78,78が従動プーリ本体77の両端面に形成したピン孔77a,77aに嵌合し、ピン78,78から延びる2本のインナーケーブル15i,16iは従動プーリ本体77の外周に形成した1本の螺旋溝77bに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、プーリシャフト70の軸線に直交する方向に引き出される。プーリボス71および従動プーリ本体77は本発明の従動プーリ60を構成する。
【0024】
合成樹脂製の従動プーリ本体77のピン孔77a,77aの底部はプーリボス71のセレーション結合部71aと従動プーリ本体77との境界部に達しており、ピン78,78を外した状態では、前記境界部を容易に目視することができる。従って、プーリボス71にセレーション結合部71aが形成されていない状態で従動プーリ本体77がモールドされたような加工ミスを確実に発見することができる。
【0025】
従動プーリケーシング14には円筒状をなす2個の接続部14a,14aが形成されており、それらの内部にアウターチューブ結合部材79,79のボス部79a,79aが固定される。ボス部79a,79aから接続部14a,14aの外部に延びるパイプ部79b,79bがアウターチューブ15o,16oの外周に嵌合し、かしめ部79c,79cをかしめることでアウターチューブ15o,16oの端部が従動プーリケーシング14に固定される。アウターチューブ結合部材79,79のボス部79a,79aの内周には、インナーケーブル15i,16iとボス部79a,79aとが直接擦れるのを防止すべく、滑りの良い合成樹脂製のガイドブッシュ80,80が保持される。
【0026】
従動プーリケーシング14のほぼ全体から、接続部14a,14を経て操作ケーブル15,16のアウターチューブ15o,16oの所定位置まで(例えば、アウターチューブ結合部材79,79のパイプ部79b,79bから露出する部分まで)が単一のゴム製カバー81で覆われる。このゴム製カバー81によって、水分が最も浸入し易いアウターチューブ結合部材79,79のかしめ部79c,79cを確実にシールできるだけでなく、従動プーリケーシング14のアッパーハウジング61およびロアハウジング62の割り面や、プーリシャフト70の上端を支持するボールベアリング66からの水分の浸入をも阻止することができる。
【0027】
これにより、エンジンルームの下部に配置されていて前記駆動プーリケーシング12よりも水に濡れ易い従動プーリケーシング14の防水性を高めることができ、アウターチューブ15o,16oおよびインナーケーブル15i,16iのスライド部に付着した水分が低温時に凍結して操作ケーブル15,16のスムーズな動きが阻害されたり、インナーケーブル15i,16iが錆びて操作ケーブル15,16の耐久性が低下したりするのを防止することができる。
【0028】
シール部材91を介して従動プーリケーシング14との間をシールされたギヤケーシング19の上部において、プーリシャフト70に固定されたウオームホイール82と、電気モータよりなるアクチュエータ20(図1参照)の出力軸20aに固定したウオーム83とが噛み合っている。プーリシャフト70の下部に形成したピニオン84に、ステアリングギヤボックス13(図1参照)のラック85が噛み合っており、その噛み合い部においてラック85がピニオン84に向けて付勢される。
【0029】
即ち、ギヤケーシング本体63に形成した貫通孔63aにスライド部材86がOリング87を介してスライド可能に嵌合しており、貫通孔63aにねじ結合したばね座88とスライド部材86との間に配置したコイルばね89の弾発力で、スライド部材86に設けた低摩擦部材90がラック85の背面に当接する。これにより、プーリシャフト70の回転がピニオン84を介してラック85に伝達されて車輪WL,WRが転舵される際に、ラック85は大きな摺動抵抗を受けることなくガタや撓みの発生を防止されてスムーズに作動することができる。
【0030】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【0031】
操舵トルクセンサSで検出した操舵トルクは制御装置18に入力され、制御装置18は操舵トルクに基づいてアクチュエータ20の作動を制御する。即ち、車両を旋回させるべくステアリングハンドル11を操作すると、図2に示すように、操舵トルクがステアリングシャフト29を介して駆動プーリ本体34に伝達され、駆動プーリ本体34に巻き付けられた操作ケーブル15,16の一方のインナーケーブル15i,16iが引かれ、他方のインナーケーブル15i,16iが弛められることにより、駆動プーリ59の回転が従動プーリ60に伝達される。その結果、図7に示すプーリシャフト70が回転し、ステアリングギヤボックス13内のピニオン84、ラック85およびタイロッド17L,17Rを介して車輪WL,WRに操舵トルクが伝達される。
【0032】
さて、ドライバーがステアリング操作を行ってステアリングハンドル11に操舵トルクが入力すると、その操舵トルクによりステアリングシャフト29に捩じり荷重が作用する。ステアリングシャフト29はトーションバーに比べて捩じり剛性が遙に大きい剛性軸であるため、その歪みは極めて小さいものとなり、ステアリングハンドル11の捩じり剛性が低下することはない。しかしながら、ステアリングシャフト29の僅かな歪みにより、その表面に設けた磁歪材37に歪みsが発生して透磁率が変化する。
【0033】
前記コイル38のインダクタンスLは次式で与えられる。
【0034】
L=k×μ0 ×μT (s)×πr2 /(a×N2 )
ここで、rはコイル38の半径、aはコイル38の長さ、Nはコイル38の巻き数、μ0 は空気の透磁率、μT (s)は歪みsにより変化する磁歪材37の透磁率、kは長岡係数である。長岡係数kは、2r/aをパラメータとして換算表から求められる。
【0035】
上式から明らかなように、歪みsが作用すると磁歪材37の透磁率μT (s)が変化してコイル38のインダクタンスLが変化するため、そのインダクタンスLの変化に基づいて磁歪材37に作用する歪みsを検出することができる。そして前記歪みsはステアリングハンドル11に入力される操舵トルクに比例するため、コイル38のインダクタンスLの変化に基づいて操舵トルクを検出することができる。
【0036】
これを更に説明すると、図5に示す回路のパルス信号発生手段40が図6(A)に示すような矩形波を出力すると、図6(B)に示すセンサ出力V(t)の立ち下がり部分はV(t)=5×exp(−Rt/L)で与えられる。そしてセンサ出力V(t)のボトム電圧はコイル38のインダクタンスLが大きいときに大きくなり、コイル38のインダクタンスLが小さいときに小さくなるため、このボトム電圧を出力電圧としてステアリングハンドル11の操舵トルクを検出することができる。
【0037】
操舵トルクセンサSで操舵トルクが検出されると、制御装置18は操舵トルクセンサSで検出した操舵トルクが予め設定した所定値に保持されるように、アクチュエータ20を駆動する。これにより、アクチュエータ20のトルクがウオーム83およびウオームホイール82を介してプーリシャフト70に伝達され、ドライバーによるステアリング操作がアシストされる。このように、操舵トルクセンサSとアクチュエータ20とを組み合わせたことにより、電気的な制御だけでアクチュエータ20を作動させることが可能となり、制御系の構造が簡素化される。
【0038】
しかして、ステアリングハンドル11と駆動プーリ59とを連結する剛性軸であるステアリングシャフト29の歪みに基づいて操舵トルクを検出するので、従来のトーションバーの捩じれ量に基づいて操舵トルクを検出するものに比べて、ステアリングハンドル11の捩じり剛性を大幅に高め、操舵フィーリングの低下を最小限に抑えることができる。特に、ステアリングシャフト29の表面に取り付けられた磁歪材37の歪みに基づく透磁率の変化をコイル38で検出するので、操舵トルクによるステアリングシャフト29の僅かな歪みを捉えて操舵トルクを高精度で検出することができる。
【0039】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ステアリングハンドル及び駆動プーリ間を連結するステアリングシャフトが、単一部品で構成された剛性軸であって、そのシャフト後端部がステアリングハンドルに接続され、ステアリングシャフトと駆動プーリとは、それらの嵌合部に設けた、該シャフト前端に向かって先細りのテーパー結合部を介して互いに連結され、ステアリングシャフトの、外周にねじ溝を有する前端部が駆動プーリを貫通してその前側に突出していると共に、その突出部にねじ込まれたナットからの荷重により、ステアリングシャフト及び駆動プーリが、テーパー結合部を密着させる方向に付勢され、このようなステアリングシャフトの歪みに基づいて操舵トルクを検出するので、トーションバーの捩じれ量に基づいて操舵トルクを検出するものに比べて、ステアリングハンドルの捩じり剛性を高めて操舵フィーリングの低下を最小限に抑えることができる。
【0041】
また操舵トルクセンサは、ステアリングシャフト後端部と駆動プーリとの中間において該シャフトの表面に取り付けられた磁歪材と、ステアリングシャフトの歪みに基づく磁歪材の透磁率の変化を検出するコイルとを含む磁歪式のトルクセンサであるので、剛性軸であるステアリングシャフトの、操舵トルクによる僅かな歪みを捉えて操舵トルクを高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ケーブル式ステアリング装置の全体斜視図
【図2】 図1の2−2線拡大断面図
【図3】 図2の3−3線断面図
【図4】 操舵トルクセンサの斜視図
【図5】 操舵トルク検出回路を示す図
【図6】 操舵トルク検出回路の入力波形および出力波形を示す図
【図7】 図1の7−7線拡大断面図
【符号の説明】
11 ステアリングハンドル
13 ステアリングギヤボックス
15 操作ケーブル
16 操作ケーブル
20 アクチュエータ
29 ステアリングシャフト(剛性軸)
37 磁歪材
38 コイル
52 テーパー結合部
53 ナット
59 駆動プーリ
60 従動プーリ
S 操舵トルクセンサ
WL 車輪
WR 車輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cable-type steering apparatus in which a steering handle and a steering gear box are connected by an operation cable that is easily bent such as a Bowden cable.
[0002]
[Prior art]
Such a cable-type steering device is known from Japanese Patent Laid-Open No. 10-310069. This cable type steering device can assist the driver in operating the steering wheel by driving the actuator in accordance with the steering torque detected by the steering torque sensor. The steering torque sensor includes a torsion bar that connects a steering shaft that rotates integrally with the steering handle and a pulley shaft that rotates integrally with the drive pulley, and steers based on the twisting amount of the torsion bar due to the operation of the steering handle. Torque is detected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since it is inevitable that the cable-type steering device is slightly stretched in the operation cable for transmitting the steering torque, the torsional rigidity of the steering wheel is lower than that of a normal shaft-type steering device, and the steering fee is reduced. There is a problem that the ring is lowered. Accordingly, when a steering torque sensor having a torsion bar is provided in such a cable-type steering device, the torsional rigidity of the steering handle is further lowered due to the torsion of the torsion bar, and the steering feeling is further lowered.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to detect a steering torque while minimizing a decrease in torsional rigidity of a steering handle in a cable type steering apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the invention described in claim 1, and drive the dynamic pulley rotatably supported by the drive pulley casing, a driven to rotate is connected to a steering gear box for steering the wheels The pulley is connected with an operation cable, and the steering torque input from the steering handle to the drive pulley is transmitted to the steering gear box via the operation cable, and the driving force of the actuator according to the steering torque detected by the steering torque sensor Is a cable-type steering device that transmits a steering gear box to which a steering handle and a drive pulley are connected by a steering shaft. The steering shaft is a rigid shaft composed of a single component, and contacting the shaft rear end to the steering wheel Is, the A steering shaft and the driving pulley, provided their fitting portions, are connected to each other through a tapered coupling portion tapering toward the shaft front end, the front end having a steering shaft, the screw groove on the outer circumference The part penetrates the drive pulley and protrudes to the front side thereof, and the steering shaft and the drive pulley are biased in the direction in which the taper coupling part is brought into close contact by a load from a nut screwed into the protrusion, The steering torque sensor includes a magnetostrictive material attached to the surface of the shaft in the middle of the rear end portion of the steering shaft and the drive pulley, and a coil that detects a change in the magnetic permeability of the magnetostrictive material based on the distortion of the steering shaft. A magnetostrictive torque sensor including a steering torque based on the distortion of the steering shaft. Cable steering apparatus is proposed, which comprises detecting.
[0006]
According to the above configuration, the steering shaft that connects the steering handle and the drive pulley is a rigid shaft that is formed of a single component, and the rear end of the shaft is connected to the steering handle, and the steering shaft and the drive pulley Are connected to each other through a taper coupling portion tapered toward the front end of the shaft provided in the fitting portion, and the front end portion having a thread groove on the outer periphery of the steering shaft passes through the drive pulley and the front side thereof. The steering shaft and the drive pulley are urged in the direction in which the tapered coupling portion is brought into close contact with the load from the nut screwed into the protruding portion, and the steering torque is based on the distortion of the steering shaft. Therefore, the steering torque is detected based on the twist amount of the torsion bar. Compared to the decrease in the steering feeling by increasing the torsional rigidity of the steering wheel can be minimized.
[0007]
The steering torque sensor is a magnetostrictive torque sensor including a magnetostrictive material attached to the surface of the steering shaft and a coil for detecting a change in permeability of the magnetostrictive material based on the distortion of the steering shaft. A slight distortion due to the steering torque of a certain steering shaft can be detected and the steering torque can be detected with high accuracy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0009]
1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall perspective view of a cable type steering apparatus, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the steering torque sensor, FIG. 5 is a diagram showing a steering torque detection circuit, FIG. 6 is a diagram showing input waveforms and output waveforms of the steering torque detection circuit, and FIG. It is a 7-7 line expanded sectional view.
[0010]
As shown in FIG. 1, a
[0011]
As shown in FIG. 2, the
[0012]
A
[0013]
As apparent from FIGS. 2 and 4, the steering torque sensor S includes a
[0014]
As is apparent from FIG. 2, the front end portion of the
[0015]
As apparent from FIGS. 2 and 3, the two
[0016]
The bottoms of the
[0017]
The
[0018]
From the outer periphery of the
[0019]
The inside of the
[0020]
As shown in FIG. 7, the driven
[0021]
The
[0022]
The upper end portion of the
[0023]
A driven
[0024]
The bottoms of the pin holes 77a and 77a of the driven
[0025]
The driven
[0026]
From almost the entire driven
[0027]
Thereby, the waterproofness of the driven
[0028]
A
[0029]
That is, the slide member 86 is slidably fitted to the through
[0030]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
[0031]
The steering torque detected by the steering torque sensor S is input to the
[0032]
When the driver performs a steering operation and a steering torque is input to the
[0033]
The inductance L of the
[0034]
L = k × μ 0 × μ T (s) × πr 2 / (a × N 2 )
Here, r is the radius of the
[0035]
As apparent from the above equation, when the strain s acts, the permeability μ T (s) of the
[0036]
Further explaining this, when the pulse signal generating means 40 of the circuit shown in FIG. 5 outputs a rectangular wave as shown in FIG. 6A, the falling portion of the sensor output V (t) shown in FIG. 6B. Is given by V (t) = 5 × exp (−Rt / L). Since the bottom voltage of the sensor output V (t) increases when the inductance L of the
[0037]
When the steering torque is detected by the steering torque sensor S, the
[0038]
Thus, since the steering torque is detected based on the distortion of the steering
[0039]
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the steering shaft that connects the steering handle and the drive pulley is a rigid shaft constituted by a single component, and the rear end portion of the shaft is connected to the steering handle. And the driving pulley are connected to each other through a tapered coupling portion tapered toward the front end of the shaft provided in the fitting portion, and the front end portion having a thread groove on the outer periphery of the steering shaft passes through the driving pulley. Thus, the steering shaft and the drive pulley are urged in the direction in which the taper coupling portion is brought into close contact with each other by the load from the nut screwed into the protruding portion. Steering torque is detected based on the torsion amount of the torsion bar. Compared to those leaving, a reduction in the steering feeling by increasing the torsional rigidity of the steering wheel can be minimized.
[0041]
The steering torque sensor includes a magnetostrictive material attached to the surface of the shaft in the middle between the rear end portion of the steering shaft and the drive pulley, and a coil for detecting a change in the permeability of the magnetostrictive material based on the distortion of the steering shaft. Since it is a magnetostrictive torque sensor, it is possible to detect the steering torque with high accuracy by capturing a slight distortion caused by the steering torque of the steering shaft, which is a rigid shaft.
[Brief description of the drawings]
1 is an overall perspective view of a cable-type steering apparatus. FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1. FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 5 is a diagram showing a steering torque detection circuit. FIG. 6 is a diagram showing an input waveform and an output waveform of the steering torque detection circuit. FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along line 7-7 in FIG.
11 Steering handle 13
37
53
Claims (1)
ステアリングハンドル(11)及び駆動プーリ(59)間がステアリングシャフト(29)で連結されるものにおいて、
前記ステアリングシャフト(29)は、単一部品で構成された剛性軸であって、そのシャフト(29)後端部がステアリングハンドル(11)に接続され、
前記ステアリングシャフト(29)と駆動プーリ(59)とは、それらの嵌合部に設けた、該シャフト(29)前端に向かって先細りのテーパー結合部(52)を介して互いに連結され、
前記ステアリングシャフト(29)の、外周にねじ溝を有する前端部が駆動プーリ(59)を貫通してその前側に突出していると共に、その突出部にねじ込まれたナット(53)からの荷重により、該ステアリングシャフト(29)及び駆動プーリ(59)が、前記テーパー結合部(52)を密着させる方向に付勢され、
前記操舵トルクセンサ(S)は、前記ステアリングシャフト(29)後端部と駆動プーリ(59)との中間において該シャフト(29)の表面に取り付けられた磁歪材(37)と、そのステアリングシャフト(29)の歪みに基づく磁歪材(37)の透磁率の変化を検出するコイル(38)とを含む磁歪式のトルクセンサであって、該ステアリングシャフト(29)の歪みに基づいて操舵トルクを検出することを特徴とする、ケーブル式ステアリング装置。A drive moving pulley (59) rotatably supported by the drive pulley casing (12), a wheel (WL, WR) and a driven pulley (60) which rotates connected to a steering gear box (13) to steer the The steering cable (15, 16) is connected, and the steering torque input from the steering handle (11) to the drive pulley (59 ) is transmitted to the steering gear box (13) via the operation cable (15, 16). A cable type steering device that transmits a driving force of an actuator (20) to a steering gear box (13) in accordance with the steering torque detected by a steering torque sensor (S) ,
In the case where the steering handle (11) and the drive pulley (59) are connected by a steering shaft (29),
The steering shaft (29) is a rigid shaft composed of a single component, and the rear end of the shaft (29 ) is connected to the steering handle (11) .
The steering shaft (29) and the drive pulley (59) are connected to each other via a taper coupling portion (52) tapered toward the front end of the shaft (29) provided in the fitting portion thereof.
A front end portion of the steering shaft (29) having a thread groove on the outer periphery passes through the drive pulley (59) and protrudes to the front side thereof, and due to a load from a nut (53) screwed into the protrusion portion, The steering shaft (29) and the drive pulley (59) are urged in a direction in which the taper coupling part (52) is brought into close contact,
The steering torque sensor (S) includes a magnetostrictive material (37) attached to the surface of the shaft (29) between the rear end portion of the steering shaft (29) and the drive pulley (59), and the steering shaft ( 29) a magnetostrictive torque sensor including a coil (38) for detecting a change in magnetic permeability of the magnetostrictive material (37) based on the strain of 29), and detecting the steering torque based on the strain of the steering shaft (29). A cable-type steering device characterized in that:
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