JPH0228142Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電気駆動力又は油圧駆動力等をパワ
ーアシストとして利用するラツクアンドピニオン
式パワーステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にパワーステアリング装置においては、ハ
ンドル操舵トルクを何らかの検出手此により信号
として取り出し、パワーステアリングバルブ又は
コントローラ等の制御手段によつてハンドル操舵
トルクに対してのパワーアシストを生じさせる。

例えば油圧式パワーステアリング装置において
は、操舵トルクをトーシヨンバー等を用いて機械
的に位相差等として検出し、これを直接制御手段
たるスプールバルブやロータリバルブに伝えてバ
ルブの変位を制御し、必要な圧力と流量をパワー
シリンダに分配してパワーアシストを生じさせる
ようになつている。

一方、電気式又は電気油圧式パワーステアリン
グ装置においては、操舵トルクを何らかの電気信
号として検出し、この信号を所定のコントロール
装置に送り電気モータの回転又はパワーシリンダ
の移動を操作する電磁切換バルブの変移量を夫々
電気的に制御することによつて所望のパワーアシ
ストを生じさせるようになつている。

この後者における操舵トルク検出手段として、
従来、代表的なものとして、つぎの２つの例が示
される。

その１つは、操舵トルクがステアリングシヤフ
トとともに回転するトーシヨンバーのねじれ角に
比例することから、このねじれ角を磁気センサ、
光センサ等の非接触型の素子を用いて直接検出す
るものである。また他の１つは、トーシヨンバー
のねじれ角の変位量を遊星ギヤ機構を介して直線
変位量に変換し、この変位量を操舵トルク検出の
電気信号としてポテンシヨメータ、差動変圧器等
の検出装置によつて取り出すものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記磁気センサ（光センサ）を
使用した操舵トルク検出手段では、磁気センサが
半導体のため、温度特性が良好でない。またトー
シヨンバーのねじれ角と操舵トルク変換量として
検出されるべき電気量と必ずしも比例せず、それ
を比例関係にするには電子回路ユニツトが必要
で、それだけ部品点数も多く複雑となり、また故
障も生じ易くなるという欠点があつた。さらに半
導体である磁気センサは、ほこりやごみの影響を
受け易く、これ等の外乱対策が必要となる欠点も
あつた。

また上記遊星歯車機構を使用した操舵トルク検
出手段では、実積はあるものの、構造が著しく複
雑となり、コスト高になるという欠点があつた。

本考案は、このような問題点を解決し、複雑な
電子回路ユニツトを必要としない操舵トルク検出
手段をもつたラツクアンドピニオン型の電気式又
は電油式パワーステアリング装置を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本考案は、操舵リンク
を介して車輪のナツクルアームに連結するラツク
に噛合しかつ操向ハンドルとともに回転するピニ
オンを一体的に形成したピニオン軸と、該ピニオ
ン軸を回動自在に支承しかつアウタレースを長穴
に嵌挿した複数の軸受と、前記ピニオン軸に近接
して摺動自在に配設されかつ中立保持スプリング
によつて中立保持されたプランジヤと、前記ピニ
オン軸に嵌挿されかつ先端部を前記プランジヤに
連結し前記ピニオン軸の回動変移に伴つて揺動す
る揺動レバーとを設け、かつ該揺動レバーと前記
プランジヤとの連結部にハンドル操舵トルク検出
手段を設け該検出信号を受けるコントローラによ
り前輪操向駆動用のモータ又はパワーシリンダを
操作させるための電磁制御バルブを制御するコン
トローラを設けたものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、車輪に負荷がかかつてい
る状態において、操向ハンドルを操作してピニオ
ン軸をいずれかの方向に回転させると、車輪、ナ
ツクルアーム、操舵リンクおよびラツクは一つの
固定状態にあり、ラツクの抵抗が大きいため、こ
の回転方向にラツクの軸方向に沿つてピニオン軸
は、長穴と軸受との間隙分だけいずれかの方向に
移動する。このとき揺動レバーも揺動するが、揺
動レバーはプランジヤの中立保持スプリングから
の反力を受けて変形し、この変形量がハンドル操
舵トルク検出手段に電圧として検出される。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基いて説明
する。

第１図から第５図は、本考案の第１実施例に係
り、第１図において、車輪２はナツクルアーム３
を介して操舵リンク４に連結されている。操舵リ
ンク４に一体的に形成されたラツク５と、ハンド
ル６から入力軸８を介して連結するピニオン１０
とは、ギヤボツクス１１内において噛み合つてい
る。

ラツクアンドピニオン式ステアリング装置１
は、ハンドル６の回転をピニオン１０とラツク５
とからなる歯車機構を介して操舵リンク４に伝達
し、左右の車輪２の方向を変えるものである。

このラツクアンドピニオン式ステアリング装置
１の操舵力を動力的に補助するためにモータ１２
が装着され、モータ１２の出力軸端に取り付けら
れたピニオン１３がラツク５と噛み合い、ラツク
５を摺動させることによりパワーアシストを生じ
させるようになつている。このモータ１２の正逆
回転および出力制御は、ハンドル操舵トルク検出
機構１５において検出した電気信号をコントロー
ラ１６で処理することにより行なわれる。

第２図は、ラツク５とピニオン１０との噛み合
い状態および操舵トルク検出機構１５を示すギヤ
ボツクス１１部分における縦断面図、第３図は、
第２図の−矢視縦断面図、第４図は、第２図
の−矢視縦断面図である。

第２図において、ピニオン１０と一体的に形成
されたピニオン軸１８は、ピニオン１０の前後に
配置された軸受１９，２０を介してギヤボツクス
１１に回動自在に支承されている。軸受１９，２
０は、第３図に示すように、軸受１９，２０のア
ウタレース１９Ａ，２０Ａは、ギヤボツクス１１
に形成された長穴１１ａに左右方向に間隙寸法ａ
をもつて嵌挿されており、軸受１９，２０のイン
ナレース１９Ｂ，２０Ｂは、ピニオン軸１８に嵌
挿されている。

制御バルブ２２は、ピニオン軸１８に配設され
ており、制御バルブ２２には、第４図に示すよう
に、ピニオン軸１８と直交してポンプからの圧油
をパワーシリンダ２３に送油方向を選択して供給
するスプールバルブ２４が、バルブブロツク本体
２５に摺動自在に嵌挿されている。

操舵トルク検出機構１５は、揺動レバー２６
と、ハンドル操舵トルク検出手段の一例たる抵抗
線歪ゲージ２７とを備えており、揺動レバー２６
は、リング部２８と、該リング部２８の中心を通
つてそれぞれ反応側に突出形成された支持部２９
および駆動部３０とからなつている。リング部２
８は、ピニオン軸１８に嵌挿されており、支持部
２９の先端に球面状に形成された支持ピン２９ａ
は、バルブブロツク本体２５に圧入されたカラー
３２の穴３２ａにより支持されている。また駆動
部３０の先端に球面状に形成された先端部３０ａ
は、ピニオン軸１８と直交して形成されたピン穴
２４ａに嵌入されている。

歪ゲージ２７は、第４図および第５図に示すよ
うに、揺動レバー２６の駆動部３０の左右両側面
に付着されている。

つぎに、本考案の第１実施例の作用を説明す
る。

車輪２に負荷がかかつている状態において、ハ
ンドル６を操作してピニオン軸１８をいずれかの
方向に回転させると、車輪２、ナツクルアーム
３、操舵リンク４およびラツク５は一つの固定状
態にあり、ラツク５の抵抗が大きいため、この回
転方向にラツク５の軸方向に沿つてピニオン軸１
８は、ギヤボツクス１１に設けられた軸受１９，
２０との間隙寸法ａだけいずれかの方向に移動す
る。この移動に伴つて揺動レバー２６が、支持ピ
ン２９ａを支点にしてピニオン軸１８と同じ方向
に移動し、プランジヤ２４を中立保持スプリング
３４のばね力に抗して移動させる。このとき、揺
動レバー２６は、プランジヤ２４を介し中立保持
スプリング３４の反力を受けて変形し、この変形
量は揺動レバー２６の駆動部３０に付着された歪
ゲージ２７の抵抗値変化として捉えられ、この変
化量が電圧として検出される。

ところで操舵トルクは、ピニオン１０がラツク
５から受ける反力に比例するもので、この反力は
揺動レバー６の変形量、すなわち、歪ゲージ２７
の歪量に比例するものである。したがつて、操舵
トルクにほぼ比例した電圧を操舵トルク検出手段
である歪ゲージ２７によつて得ることができる。

このようにして歪ゲージ２７によつて電圧変化
を検出してモータ１２の回転方向を決定し、いず
れかの方向のパワーアシストを生じさせるもので
ある。

第６図は本考案の第２実施例に係り、揺動レバ
ー２６の先端部３０ａが当接するプランジヤ２４
のピン穴２４ａに、操舵トルク検出手段の一例た
る圧電素子３８が埋設されている。そして揺動レ
バー２６が、第１実施例において説明したよに揺
動すると、先端部３０ａにより圧電素子３８が圧
縮され、この圧縮力による電圧変化を検出する。
その他の構成および作用は第１実施例に示すもの
と同様であり、その説明は省略する。

第７図は本考案の第３実施例に係り、圧電素子
３８を揺動レバー２６の先端部３０ａに埋設した
もので、その作用は、第２実施例に示すものと、
実質的に同一であり、その説明は省略する。

第８図は、電気駆動力をパワーアシスト力とし
て利用する第１実施施例において、電気駆動力に
代えて油圧駆動力をパワーアシスト力としたラツ
クアンドピニオン式パワーステアリング装置１の
概要図であり、パワーアシストの手段が異なる点
で、第１実施例とは相違点を有する。

第８図において、歪ゲージ２７、圧電素子３８
等を設けた操舵トルク検出機構１５で検出した電
気信号は、コントローラ１６に入力処理され、電
気式コントロールバルブ４０を制御することによ
り、ラツク５に付設されたパワーシリンダ２３に
管路４１を通じて圧油を供給し、操舵リンク４に
パワーアシストを生じさせるものである。

なお、第８図において、４３は油圧圧ポンプ、
４５は油タンクである。

〔考案の効果〕

上述のとおり、本考案によれば、従来の油圧式
パワーステアリングのコントロールバルブ切換操
作用に設けられていた既存の揺動レバーを利用
し、かつ歪ゲージ、圧電素子等の検出素子で操舵
トルクが電気量として検出されるので、複雑な電
子回路が不要となり、装置全体が小形になるとと
もに装置全体のコストを低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本考案の第１実施例に係
り、第１図は電気駆動力をパワーアシストとする
ラツクアンドピニオン式パワーステアリング装置
の概要図、第２図はラツクとピニオンとの噛み合
い状態および操舵トルク検出機構を示すギヤボツ
クス部分における縦断面図、第３図は第２図の
−矢視縦断面図、第４図は第２図の−矢視
縦断面図、第５図は第４図に示すものの部分拡大
図、第６図は本考案の第２実施例に係る操舵トル
ク検出機構を示す第５図に示すものと同じ状態の
部分拡大図、第７図は本考案の第３実施例に係る
操舵トルク検出機構を示す第５図に示すものと同
じ状態の部分拡大図、第８図は油圧駆動力をパワ
ーアシストとするラツクアンドピニオン式パワー
ステアリング装置の概要図である。 １……ラツクアンドピニオン式パワーステアリ
ング装置、２……車輪、３……ナツクルアーム、
４……操舵リンク、５……ラツク、６……操向ハ
ンドル、１０……ピニオン、１１ａ……長穴、１
２……モータ、１５……操舵トルク検出機構、１
８……ピニオン軸、１９，２０……軸受、１９
Ａ，２０Ａ……アウタレース、２３……パワノシ
リンダ、２４……プランジヤ、２６……揺動レバ
ー、２７，３８……ハンドル操舵トルク検出手段
である歪ゲージおよび圧電素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 操舵リンクを介して車輪のナツクルアームに
   連結するラツクに噛合しかつ操向ハンドルとと
   もに回転するピニオンを一体的に形成したピニ
   オン軸と、該ピニオン軸を回動自在に支承しか
   つアウタレースを長穴に嵌挿した複数の軸受
   と、前記ピニオン軸に近接して摺動自在に配設
   され、かつ中立保持スプリングによつて中立保
   持されたプランジヤと、前記ピニオン軸に嵌挿
   されかつ先端部を前記プランジヤに連結し前記
   ピニオン軸の回動変移に伴つて揺動する揺動レ
   バーとを設け、かつ該揺動レバーと前記プラン
   ジヤとの連結部にハンドル操舵トルク検出手段
   を設け、前記ラツクに関与した前輪操向用のモ
   ータ又はパワーシリンダを操作させるための電
   磁制御バルブを前記ハンドル操舵トルク検出値
   に基いて制御するコントローラを設けたことを
   特徴とするラツクアンドピニオン式パワーステ
   アリング装置。 (2) 前記ハンドル操舵トルク検出手段が、抵抗線
   歪ゲージであることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載のラツクアンドピニオン
   式パワーステアリング装置。 (3) 前記ハンドル操舵トルク検出手段が、圧電素
   子であることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載のラツクアンドピニオン式パワ
   ーステアリング装置。