JPH0242540Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電気式パワーステアリング装置にお
けるトルク検出装置に関する。

（従来の技術） 一般に、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一軸と、操
向車輪にリンクを介して連結される第二軸とを所
定の相対角変位が可能に連結し、そして前記第一
軸のトルクを電気的に検出し、その検出信号に基
いて第二軸をサーボモータによつて回転駆動する
ようになつている。

従来のこの種の装置、すなわちトルクの検出装
置としては、第一軸の切出し回転運動をネジ軸と
これに螺合するナツトを利用して直線運動に変換
し、該直線運動をポテンシヨメータにより検出す
るものが知られている（たとえば、特開昭58−
53562号公報）。これは、第一軸に固着したネジ軸
を、第二軸に固着した継手用ボツクス内に螺合し
て進退可能に連結するとともに、該継手用ボツク
ス内において、ネジ軸の端部に固着した受部材を
ボツクス内に収容した上下一対のストツパにて上
下方向の移動量を制限する一方、上下一対の復帰
用バネにより常には中立位置に保持するよう付勢
したものである。すなわち、第一軸の回転運動
を、第二軸側の継手用ボツクスに螺合されたネジ
軸を介して第一軸自体の直線変位に変換するよう
にしたものであり、その直線変位はセンサーによ
り検出されるようになつている。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、上述したような従来装置は、ネジを
利用して回転運動を直線運動に変換する方式であ
ることから、直線的変位量が非常に小さなもので
あり、そのため検出精度の高い高級なセンサを必
要とし、コストが高く付く上に、高精度の組付け
を要求されるものであり、また希には走行時の振
動等によつて誤動作するおそれがある。しかも、
ネジ方式であることに起因して、ステアリングホ
イールの操作力を解除したときの圧縮バネによる
中立位置への復帰は、直線的変位を回転運動に変
換する形態となることから、円滑さに欠けるもの
である。

そこで本考案は、以上の問題を解決するため
に、第一軸のトルクにより生じる相対的回転変位
を増幅して直線運動に変換することを、その解決
すべき技術的課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、第一軸と
第二軸とをバネ継手を介して所定の相対角変位可
能に連結し、上記両軸のそれぞれに大歯車を設け
るとともに、第一軸側の大歯車に噛合う小歯車用
の支持軸と、第二軸側の大歯車に噛合う小歯車用
の支持軸とを、回転運動を直線運動に変換する運
動方向変換機構を介して連繋し、前記第一軸又は
第二軸の支持部材には前記運動方向変換機構の直
線変位を検出する検出器を設けたことである。

（作用） 従つて、ステアリングホイールを回転操作する
と、その操作力により生じたトルクに応じてバネ
継手は所定角度の範囲内においてねじれ、第一軸
と第二軸の間に相対的回転変位が生じる。そし
て、この相対角変位時において、第一軸の大歯車
と噛合う小歯車の支持軸が増幅回転されるととも
に、該回転が運動方向変換機構を介して直線運動
に変換されるため、その直線変位を検出した検出
器からの検出信号に基いて、たとえばサーボモー
タが第二軸を回転駆動する。

（実施例 １） 以下、本考案の実施例１を第１図及び第２図に
基いて具体的に説明する。第２図はバツテリー式
リーチフオークリフトにおける電気式パワーステ
アリング装置の全体を示しており、図中１はステ
アリングホイール２が固着された第一軸、３は第
一軸１とバネ継手４を介して連結された第二軸で
あり、該第二軸３はチエーン伝動機構５、伝動軸
６、歯車列７を介してドライブユニツト８と連結
されている。なお、ドライブユニツト８における
操向駆動輪９はドライブモータ１０によつてギヤ
ーボツクス１１内の歯車伝動装置（図示しない）
を介して回転駆動される。１２はステアリング用
のサーボモータであり、コントローラ１４からの
指示により減速歯車機構１３を介して前記第二軸
３を回転駆動する。

なお、前記バネ継手４はヘリカルカツブリング
と呼称され、２軸間における所定の相対角変位を
許容するように構成されている。すなわち、バネ
継手４は第１図に示すように、円筒材の軸方向の
中間部に螺旋状の切り込みを入れることによつて
該円筒材をバネ部４ａとハブ部４ｂとに別けた一
体構造のものであり、バネ部４ａのねじれによつ
て第一軸１と第二軸３との相対角変位を許容する
ようになつている。

つぎに、上記の如く構成されたパワーステアリ
ング装置に組付けられるトルク検出装置を第１図
に基いて説明する。図示のように、第一軸１の下
部側に固着された大歯車１５には、該第一軸１と
平行な支持軸１６に形成（又は固着）された小歯
車１７が噛合されており、該支持軸１６はギヤー
ボツクス１８に回転可能に支持されている。ま
た、第二軸３の上部側に固着された大歯車１９に
は、前記ギヤーボツクス１８に回転可能に支持さ
れた支持軸２０の上部側に形成（又は固着）され
た小歯車２１が噛合されており、該支持軸２０の
中心には上側を大径とする段付きの縦孔２２が貫
設されている。なお、第二軸３側の大歯車１９は
本実施例では前記減速歯車機構１３の従動歯車を
兼用しているが、別設することも可能である。

しかして、上記の両支持軸１６，２０は同一線
上に整合するよう配置されるとともに、回転運動
を直線運動に変換するための運動方向変換機構を
介して連結されており、該運動方向変換機構は本
実施例では円筒カム装置から構成されている。す
なわち、斜状のカム溝２３を有した円筒カム２４
は、前記第一軸１側の支持軸１６の下部外周に遊
嵌されるとともに、そのカム溝２３に支持軸１６
に設けたローラ２５が嵌合されている。そして、
円筒カム２４の下部側には上側を大径とする段付
きのカム軸２６が形成されており、該カム軸２６
は前記第二軸３側の支持軸２０の縦孔２２内にキ
ー２７を介して上下動可能に嵌入され、かつ、支
持軸２０と共に一体回転するようになつている。
また、ギヤーボツクス１８にはカム軸２６の直線
変位を検出する検出器としてのポテンシヨメータ
２８が取付けられており、その検出子２８ａがカ
ム軸２６の下端に接触するように支持軸２０の縦
孔２２内に挿入されている。

なお、２９は第二軸３側の大歯車１９上に立設
されたストツパボルトであり、第一軸１側の大歯
車１に形成された長孔３０と係合し、前記バネ継
手４の最大ねじれ角を、たとえば5゜に規制してい
る。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。

ステアリングホイール２により第一軸１が、右
又は左に回転されると、所定の範囲についてはス
テアリングホイール２に加えられた操作力に応じ
てバネ継手の４のバネ部４ａがねじれることによ
つて第一軸１と第二軸３とに相対角変位（たとえ
ば5゜）が生ずる。そして、この相対角変位の範囲
内において、第一軸１の大歯車１５、小歯車１７
を介して支持軸１６が回転されるとともに、該支
持軸１６のローラ２５が円筒カム２４を下向き又
は上向きに押動させるため、該円筒カム２４のカ
ム軸２６は第二軸３側の支持軸２０の縦孔２２内
を下動又は上動するが、この場合、第一軸１側の
大歯車１５と小歯車１７の歯数比と、第二軸３側
の大歯車１９と大歯車２１の歯数比とを、たとえ
ば等しく設定してあれば、第一軸１側の支持軸１
６と、第二軸３側の支持軸２０との間にはその歯
数比倍の回転変位が生ずることとなる。

すなわち、カム軸２６の直線変位は増幅された
ものとなるのであり、該直線変位はポテンシヨメ
ータ２８によつて検出されるとともに、その変位
量及び方向の検出信号がコントローラ１４に入力
される。従つて、コントローラ１４からの指示に
よつてサーボモータ１２が駆動され、減速歯車機
構１３を経て第二軸３が回転される結果、チエー
ン伝動機構５、伝動軸６、歯車列７を介してドラ
イブユニツト８、つまり操向駆動輪９が右又は左
に操向される。

なお、ステアリングホイール２の操作力が解除
されたときは、バネ継手４におけるバネ部４ａの
ねじれが復帰されることに伴い円筒カム２４が歯
車側からの回転力を受けて原位置、すなわち中立
位置へ復帰される。

（実施例 ２） つぎに、本考案の実施例２を第３図に基いて説
明する。

この実施例は運動方向変換機構としてスクリユ
ー方式を採用したものである。すなわち、第一軸
１側の支持軸１６と、第二軸３側の支持軸２０と
のいずれか一方（図では第一軸側の支持軸１６）
に雄ネジ３１を形成し、他方にこれと螺合する雌
ネジ３２を形成し、また第一軸１側の支持軸１６
を回転及び軸方向に摺動可能に支持するととも
に、該支持軸１６の直線変位をポテンシヨメータ
２８によつて検出可能としたものであり、その他
の構成は前述の実施例１と同様である。

従つて、ステアリングホイール２の回転操作に
より第一軸１と第二軸３とに相対角変位が生ずる
と、この角変位は両支持軸１６，２０間で歯車の
歯数比に対応して増幅されるため、第一軸１側の
支持軸１６はその増幅された角変位に応じて上方
又は下方へ直線変位されるものであり、その後の
作用は前記実施例１と同様である。この場合、ネ
ジを多条ネジとしたときは、支持軸１６の直線変
位をさらに増幅することが可能である。

なお、図示の実施例における検出器としてのポ
テンシヨメータ２８は静電容量形のセンサーや磁
石とホール素子を用いたセンサー等に変更するこ
とが可能であり、またバネ継手４は図示のものに
限らず、ゴムやバネ等の他の弾性体を利用しても
差支えない。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案のトルク検出装置
は、第一軸にかかるトルクに応じた相対的回転変
位を増幅して直線運動に変換するようにしたの
で、高精度の高価な検出器を用いずとも、トルク
の検出精度を良化向上することができるととも
に、振動に対する誤操作のおそれを解消し得るも
のである。また、本考案によれば、ステアリング
ホイールの操作力解除時における中立位置への復
帰は、バネ継手のねじれの復元力が歯車側から運
動方向変換機構であるカム機構やスクリユーに作
用することによつて行なわれるので、その復帰作
用は無理のない円滑なものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は実施例
１のトルク検出装置を示す縦断面図、第２図はバ
ツテリ式リーチフオークリフトの電気式パワース
テアリング装置を示す説明図、第３図は実施例２
のトルク検出装置を示す縦断面図である。 １……第一軸、３……第二軸、４……バネ継
手、８……ドライブユニツト、９……操向駆動
輪、１２……サーボモータ、１５，１９……大歯
車、１７，２１……小歯車、１６，２０……支持
軸、２４……円筒カム、２３……カム溝、２６…
…カム軸、２８……ポテンシヨメータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第一軸と第二軸とをバネ継手を介して所定の相
   対角変位可能に連結し、上記両軸のそれぞれに大
   歯車を設けるとともに、第一軸側の大歯車に噛合
   う小歯車用の支持軸と、第二軸側の大歯車に噛合
   う小歯車用の支持軸とを、回転運動を直線運動に
   変換する運動方向変換機構を介して連繋し、前記
   第一軸又は第二軸の支持部材には前記運動方向変
   換機構の直線変位を検出する検出器を設けてなる
   電気式パワーステアリングにおけるトルク検出装
   置。