JPH0156017B2 - - Google Patents

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JPH0156017B2
JPH0156017B2 JP15240781A JP15240781A JPH0156017B2 JP H0156017 B2 JPH0156017 B2 JP H0156017B2 JP 15240781 A JP15240781 A JP 15240781A JP 15240781 A JP15240781 A JP 15240781A JP H0156017 B2 JPH0156017 B2 JP H0156017B2
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JP
Japan
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shaft
box
displacement angle
steering wheel
displacement
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JP15240781A
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Sumio Urabe
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TCM Corp
Original Assignee
Toyo Umpanki Co Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気式パワー・ステアリング装置
に関する。
電気式パワー・ステアリング装置は、ステアリ
ング・ホイールが取付けられた第１のシヤフトと
操向輪に機械的に連結された第２のシヤフトとの
変位角を電気的に検出し、この検出変位角に応じ
て第２のシヤフトをサーボモータなどにより回転
駆動するものである。一般に第１のシヤフトと第
２のシヤフトとは一直線状に配置され、両シヤフ
トが近接している箇所に変位角検出器が配置され
ている。変位角検出器は、両シヤフトの変位角を
電気的に検出するものであるから、その検出信号
をサーボモータの制御回路に送るリード線が不可
避である。そしてこの検出器は一般に両シヤフト
のいずれか一方または両方に固定的に取付けられ
ている。変位角検出器はシヤフトの回転にともな
つて円運動するから、そのリード線に充分に余裕
をもたせ、かつシヤフトの回転等に邪魔にならな
いように配置する必要がある。
この発明は、シヤフトの回転にもかかわらず変
位角検出器を固定することができ、したがつてそ
のリード線に対する対策も不要な電気式パワー・
ステアリング装置を提供することを目的とする。
以下、図面を参照してこの発明の実施例につい
て詳述する。
第１図において、一端にステアリング・ホイー
ル３が取付けられた第１のシヤフト１と、操向輪
９に機械的に連結された第２のシヤフト２とが一
直線状に配置されている。第１のシヤフト１の他
端と第２のシヤフト２の一端とが対向しており、
この対向部分に両シヤフト１，２の変位角を検出
する機構４が設けられている。この変位角検出機
構４から出力される信号に応じてステアリング用
のサーボモータ５が制御される。サーボモータ５
の回転動力は、ギヤなどの伝達機構６を介して第
２のシヤフト２に伝達される。シヤフト２の他端
はステアリング・ギヤ・ボツクス７内のギヤに連
結されており、シヤフト２の回転角はギヤ・ボツ
クス７およびドラグ・リンク８を介して操向輪９
に伝達される。このような機構によつて、ステア
リング・ホイール３が角度θだけ回転すると、操
向輪９はこれに比例した舵角δだけ換向される。
変位角検出機構４の詳細が第２図および第３図
に示されている。この機構４のハウジング１０は
適所に固定されている。ハウジング１０の両端部
に軸受１１，１２が設けられ、第１のシヤフト１
は軸受１１に回転自在かつその軸方向に移動自在
に受けられており、第２のシヤフト２は軸受１２
に回転のみ自在に受けられている。シヤフト１の
ハウジング１０内に進入している端部には、シヤ
フト１の軸方向延長線上にねじ軸１３が固定さ
れ、このねじ軸１３の先端部に円板状の受部材１
４が取付けられている。第２のシヤフト２のハウ
ジング１０内に進入している端部には、筒状であ
つてその両端面が閉鎖された継手用ボツクス１５
がその一端壁１５ｂで固定されている。このボツ
クス１５の内部には空間１６が形成されている。
ボツクス１５の他方の端壁１５ａにはねじ孔１７
が形成され、このねじ孔１７にねじ軸１３がねじ
はめられ、ねじ軸１３の先端はボツクス１５の内
部空間１６内に侵入している。両シヤフト１，２
が中央位置にあるときには、受部材１４は空間１
６の中央に位置している。この受部材１４と、ボ
ツクス１５の両端壁１５ａおよび１５ｂとの間に
は、復帰用押ばね１８，１９がそれぞれ設けられ
ている。受部材１４には端壁１５ａの方向にのび
て、端壁１５ｂの内面には受部材１４の方向にの
びて、それぞれ円筒状のストツパ２０，２１が固
定されている。
ねじ軸１３の基端部にはしやへい部材２２が取
付けられている。このしやへい部材２２は、ねじ
軸１３に取付けられる円板状の部分２２ｃと、こ
の部分２２ｃの外周端からシヤフト１，２の軸方
向に互いに反対方向にのびたしやへい部分２２
ａ，２２ｂとから構成されている。これらのしや
へい部分２２ａ，２２ｂが進入する溝２３ａ，２
４ａをそれぞれもつ支持部材２３，２４が、ハウ
ジング１０内に配置されている。支持部材２３は
取付部材２７により軸受１１とハウジング１０
に、支持部材２４は取付部材２８によりハウジン
グ１０にそれぞれ取付け固定されている。両支持
部材２３，２４にはそれぞれ変位角検出器２５，
２６が設けられている。これらの検出器２５，２
６はそれぞれ、溝２３ａ，２４ａを挾んで対向す
る位置に設けられた送信コイル２５Ａ，２６Ａと
受信コイル２５Ｂ，２６Ｂとから構成されてい
る。
ステアリング・ホイール３によつてシヤフト１
が回転させられると、シヤフト１に固定されたね
じ軸１３がボツクス１５にねじはめられているか
ら、シヤフト１はその回転角に比例した距離だけ
軸方向に変位するので、これにともなつてしやへ
い部材２２もまた同方向に変位する。検出器２
５，２６の送信コイル２５Ａ，２６Ａには、10M
Hz程度の高周波信号が印加されており、コイル２
５Ａ，２６Ａから送信される電磁波は受信コイル
２５Ｂ，２６Ｂにそれぞれ受信される。シヤフト
１の変位によつてしやへい部分２２ａ，２２ｂは
溝２３ａ，２４ａ内を進退する。これにより、両
検出器２５，２６のうち一方では受信コイルに受
信される電磁波が増大し、他方では減少する。受
信高周波信号の増減にもとづいて後述する検出回
路によつて、シヤフト１の変位量すなわちシヤフ
ト１の変位角が検出される。
シヤフト１がシヤフト２に対して所定の角度以
上回転した場合には、ストツパ２０，２１がそれ
ぞれボツクス１５の端壁１５ａおよび受部材１４
にそれぞれ当接するので、その摩擦力によつて両
シヤフト１，２が結合してシヤフト１の回転力が
直接シヤフト２に伝達される。操作者がステアリ
ング・ホイール３から手を放すことによりシヤフ
ト１に回転力が加わらなくなると、復帰ばね１
８，１９によつてシヤフト１は中立位置に戻る。
第４図は検出回路の一例を示している。受信コ
イル２５Ｂ，２６Ｂに受信された高周波信号は、
検波回路３１，３２でそれぞれ検波され、差動増
巾器３３に送られる。差動増巾器３３では両信号
の差信号が取出されるので、シヤフト１の変位量
の２倍の出力が得られる。この出力信号はサーボ
モータ５の制御回路に送られるので、サーボモー
タ５は、シヤフト１の回転方向および回転角に応
じた方向および角度だけシヤフト２を回転させ
る。
ここで変位角検出器２５，２６は、シヤフト１
と２の相対的な変位角を検出していることに注目
すべきである。ドライバがステアリング・ホイー
ル３によつてシヤフト１をある方向に回転させる
と、シヤフト１は上述のように軸方向に変位す
る。シヤフト１はシヤフト２に近づく方向に動く
ものと仮定する。検出器２５，２６によつて、シ
ヤフト１のこの変位量が検出され、その検出信号
がサーボモータ５に送られる。サーボ・モータ５
によつてシヤフト２はシヤフト１と同方向に回転
する。シヤフト１のステアリング・ホイール３は
ドライバによつて保持されているから、シヤフト
１は回転を阻止されている。シヤフト２の回転に
よつてボツクス１５も回転する。シヤフト１のね
じ軸１３はボツクス１５にねじはめられているか
ら、ボツクス１５の回転によつてシヤフト１は、
その軸方向であつてかつシヤフト２から離れる方
向に動く。シヤフト１と２との間の距離は、シヤ
フト１と２の相対的な変位角を表わしており、こ
れが検出器２５，２６によつて検出され、サーボ
モータ５はこの変位角が０になるまでシヤフト２
を回転させる。このような機械的なフイードバツ
ク機構によつて、検出器２５，２６はシヤフト１
と２の相対的な変位角を検出する。
この実施例では、１対の変位角検出器２５，２
６が設けられ、これらの検出信号の差信号を変位
角検出信号としているから、１個の検出器を設け
た場合に比べて２倍の出力が得られ、より精度の
高いものとなつている。また、送信コイルに高周
波信号を印加しているが、比較的低周波の信号を
印加し、かつ送信コイルと受信コイルの相互誘導
作用を利用することもできる。この場合には、し
やへい部分の位置によつて、送受信コイルの結合
の度合が変化する。変位角検出器にはこの他に、
投光器と受光器とからなりしやへい部材による光
量の変化を検出するもの、しやへい部材との距離
を検出するもの、しやへい部材に代えて磁石を設
け、磁電変換素子によつて磁石からの磁束の変化
を検出するものなどが用いられる。
また上記実施例の円筒状ストツパに代えて、ピ
ンをねじ軸にその径方向に設け、かつボツクスの
周面に周方向に長い長孔をあけ、ピンをこの長孔
内に挿入させるようにすることもできる。
第５図から第７図は、他の実施例を示してい
る。第５図においては第２図のハウジング１０内
の構成の一部のみが示されているが、図示されて
いない部分は第２図に示すものと同じ構成であ
る。第５図および第６図において、第１のシヤフ
ト１には軸受４１が設けられており、この軸受４
１は環状体４２に支持されている。軸受４１はシ
ヤフト１に対して回転自在であるが、シヤフト１
の軸方向にシヤフト１と一緒に移動する。環状体
４２の一部には案内孔４３が形成され、ハウジン
グ１０の内壁に固定された摺動棒４４がこの案内
孔４３内を摺動自在に挿通されている。この摺動
棒４４によつて、軸受４１および環状体４２の回
転が阻止される。
この実施例では、変位角検出器としてポテンシ
ヨメータ４５が用いられている。ポテンシヨメー
タ４５は取付部材４６によつてハウジング１０に
固定されており、その摺動片４５ｂをもつシヤフ
ト４５ａが環状体４２に固定されている。
第７図において、ポテンシヨメータ４５はブリ
ツジ回路の一部に接続されている。ポテンシヨメ
ータ４５の摺動片４５ｂによつて電気的に分割さ
れた抵抗をそれぞれＲ３，Ｒ４とする。ブリツジ
回路の他の抵抗をＲ１，Ｒ２とする。このブリツ
ジ回路では、シヤフト１が中立位置にあるときに
は、Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４となるように調整さ
れている。またブリツジ回路には一定電圧Vccが
印加されている。
ブリツジ回路の出力VXは、 VX＝Ｒ１・Ｒ４−Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）（Ｒ３
＋Ｒ４）・Vcc で表わされる。第１のシヤフト１がハンドル３に
よつて回転させられると、シヤフト１はその軸方
向に変位するので、ポテンシヨメータ４５のシヤ
フト４５ａもまた同方向に動き、抵抗Ｒ３，Ｒ４
の値が変わる。したがつて、ブリツジ回路の出力
VXもまた変化する。シヤフト１が中立位置にあ
るときには、出力VXは０である。シヤフト１が
左または右に回転すると、出力VXは回転方向に
応じて正または負の値となり、かつその絶対値は
変位角を表わす。この出力VXによつてサーボモ
ータ５が制御され、サーボモータ５は出力VXが
０になるように第２のシヤフト２を回転させる。
以上詳細に説明したように、この発明の電気式
パワー・ステアリング装置においては、ステアリ
ング・ホイールが取付けられた第１のシヤフト
は、回転するとその軸方向に変位するように構成
されており、この軸方向の変位量は、操向輪に連
結された第２のシヤフトとの相対的な変位角を表
わしている。変位角検出器は第１のシヤフトの軸
方向変位量を検出するものでよいから、この検出
器をハウジングその他の適所に固定することがで
き、変位角検出器はシヤフトの回転にもかかわら
ず移動しない。したがつて、変位角検出器からそ
の検出出力を取出すリード線もあらかじめ固定的
に取付けておくことが可能となり、リード線が邪
魔になることもなくかつ装置全体をコンパクトに
することができる。また、第１のシヤフトの回転
を軸方向の変位に変換するためにねじ機構が使用
されているので、構造が簡単で、加工も容易であ
り、耐久性に富み、安価に製作することができ
る。しかも、ねじ軸がねじはめられた継手用ボツ
クス内に１対の復帰用部材が納められているの
で、復帰用部材がシヤフトの部分から露出するよ
うなことがなく、コンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、電気式パワー・ステアリング装置の
全体的な構成を示す概略構成図、第２図は変位角
検出機構を示す縦断面図、第３図は同機構の横断
面図、第４図は変位角検出回路図、第５図から第
７図は他の実施例を示し、第５図は変位角検出機
構の一部の縦断面図、第６図は同機構の横断面
図、第７図は変位角検出回路図である。 １……第１のシヤフト、２……第２のシヤフ
ト、３……ステアリング・ホイール、４……変位
角検出機構、５……サーボモータ、１０……ハウ
ジング、１３……ねじ軸、１４……受部材、１５
……継手用ボツクス、１５ａ，１５ｂ……端壁、
１６……内部空間、１７……ねじ孔、１８，１９
……復帰ばね、２０，２１……ストツパ、２２…
…しやへい部材、２５，２６……変位角検出器、
２５Ａ，２６Ａ……送信コイル、２５Ｂ，２６Ｂ
……受信コイル、４１……軸受、４５……環状
体、４５……ポテンシヨメータ、４５ａ……ポテ
ンシヨメータのシヤフト、４５ｂ…ポテンシヨメ
ータの摺動片、Ｒ１〜Ｒ４……抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリング・ホイール、 ステアリング・ホイールが一端に取付けられた
    第１のシヤフト、 第１のシヤフトと一直線状に配置され、一端が
    第１のシヤフトの他端と対向している第２のシヤ
    フト、 両端面が閉鎖されかつ内部に空間を有するもの
    であつて、一端壁が第２のシヤフトの対向端に固
    定された継手用ボツクス、 第１のシヤフトの対向端にその軸方向に延長し
    て設けられ、かつ継手用ボツクスの他端壁にねじ
    はめられ先端が継手用ボツクス内の空間のほぼ中
    央に位置するねじ軸、 ねじ軸の先端に設けられた受部材、 継手用ボツクスの内部空間に配置され、受部材
    とボツクスの両端壁との間に設けられた１対の復
    帰用部材、 第１のシヤフトの軸方向の変位量を検出する変
    位角検出器、および 変位角検出器の出力に応じて第２のシヤフトに
    回転力を与えるステアリング用サーボモータ、 からなる電気式パワー・ステアリング装置。 ２ ねじ軸と継手用ボツクスとの間に設けられ、
    両シヤフトの相対的な変位角が所定角度以上にな
    つたときに、両シヤフトを継手用ボツクスを介し
    て結合させる係合部材が設けられている、特許請
    求の範囲第１項記載の電気式パワー・ステアリン
    グ装置。
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