JPH0321560A - 電動式動力かじ取装置の回転式変位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、入出力軸間の相対変位を電気的に検出してパ
ワーアシス゛トを行う電動式動力かじ取装置の回転式変
位センサ（こ関する。

く従来の技術〉 車両の走行条件に応じたきめ細かな制御が可能である電
動式の動力かじ取装置は、一般に普及している油圧式の
動力かじ取装置に代わるものとして開発が進められてい
る。

かかる電動式動力かじ取装置として、例えば第１０図及
び第１１図に示すようなものがある。

これは、先ず上カバー１に軸受２を介して筒状の入力軸
３が回転自在に支持され、この入力軸３は上端部を上カ
パ−１から突出させている。この入力軸３の上端部には
、かじ取ハンドル軸４が結合されている。また、入力軸
３の下端部には、入力軸３と同軸状に配設されたかし取
歯車軸（出力軸）としてのピニオン軸５の上端が軸受メ
タル６を介して相対回転可能に支持されている。

さらに、ビニオン軸５は軸受７，８を介してビニオンケ
ース９に回転自在に支持されている。入力軸３の軸心部
には、ねじり棒ばねとしてのトーションバ−１０が配設
されており、このトーションバ−１０の上端は圧入ピン
１１を介して入力軸３の上端に連結固定され、一方、ト
ーションバ−１０の下端はピニオン軸５に圧入されスプ
ライン結合されている。

そして、入力軸３の中間部外周には鍔部１２が形成され
、ビニオン軸５の上端部には従動歯車（ドリブンギャ）
１３が形成されている。

また、上カバー１とピニオンケース９との間にはハウジ
ング１４が設けられている。このハウジング１４には入
力軸３の鍔部１２を囲む円筒状の歯車ハウジング部１５
が一体に形成されている。

歯車ハウジング部１５の上端部内縁には縁鍔１６が形成
されている。さらに、歯車ハウジング部１５の上半部内
周には、内周に歯部を形成した揺動リングギャ１７が回
動自在に嵌合され、この揺動リングギャ１７の上端面は
縁鍔１６により規制されている。また、歯車ハウジング
部１５の下半部内周には、上記揺動リングギャ１７との
間に回動自在な円板状のプレート１８を介在させて、内
周に歯部を形成した固定リングギャ１９が圧入されてい
ろ。入力軸３には太陽歯車２０が回動自在に嵌合され、
太陽歯車２０の上端面ば鍔部１２に規制されている。

鍔部１２の下面からは、一定間隔で３本の第１ビン２１
が突出され、各第１ピン２１にはそれぞれ第１遊星歯車
２２が回動自在に嵌合されている。この第１遊星歯車２
２は、揺動リングギャ１７および太陽歯車２０に噛み合
っている。従動歯車１３の上面から｛よ、３本の第２ビ
ン２３が第１ピン２１と同軸状に突出され、各第２ピン
２３にはそれぞれ第２遊星歯車２４が回動自在に嵌合さ
れている。

この第２遊星歯車２４は、固定リングギャ１９および太
陽歯車２０に噛み合っている。

これによって、図示しないハンドルを介して入力軸３に
回転力が加えられると、トーシνンバー１０を介してビ
ニオン軸５が回転し、第１遊星歯車２２と第２遊星歯車
２４および太陽歯車２０が揺動リングギャ１７および固
定リングギャ１９内でつれ回されて回転する。

そして、ピニオン軸５側の抵抗が大きい場合には、入力
軸３ｔ！けが回転してトーシ７ンバ−１０にねじれが生
じる。この時、第２遊星歯車２４は公転も自転もしない
ので太陽歯車２０が固定状態になり、入力軸３の回転に
より第１遊星歯車２２は公転と共に自転して、揺動リン
グギャ１７を回動させろ。揺動リングギャ１７の回動量
は入力軸３とピニオン軸５との相対回転量に比例する。

上カバー１にはボルト２５により電動機２６が固定され
、電動機２６の回転軸２７は電磁クラッチ２８を介して
駆動歯車（ドライブギャ）２９に連結されている。

一方、このように構成されろ電動機出力部構造部分と隣
接するようにして、中間軸３０が上カバー１とピニオン
ケース９とζζ対して回転自在に支持されている。そし
て、この中間軸３０の上部（歯車ハウジング部１５の上
部）には駆動歯車２９に噛み合う第１減速用歯車３１が
設けられ、中間軸３０の下部（歯車ハウジング部１５の
下部）に（よ従動歯車１３に噛み合う第２減速用歯車３
２が設けられている。

したがって、電磁クラッチ２８が接続された時には、電
動機２６の駆動力は、上述の駆動歯車２９，第１減速用
歯車３１，第２減速用歯車３２および従動歯車１３から
なる動力伝達用歯車機構を介して減速とともに増強され
てピニオン軸５に伝えられ、この駆動入力に応じてピニ
オン軸５が回転する。

また、ビニオン軸５のかじ取歯車３３にはラック３４が
噛み合っており、ラック３４はタイロッド３５に連結さ
れている。タイロッド３５には操舵すべき車輪に接続す
るかじ取受腕が連結される。つまり、ピニオン軸５の回
転力ｔよかじ取歯車３３、ラック３４を介してタイロッ
ド３５に伝えられ、かじ取受腕を介して車輪を旋回させ
る。

さらに、上述した揺動リングギャ１７の外周面には、第
１１図に示すように、幅方向に延びるドライブ溝３６が
形成され、ドライブ溝３６にはドライブビン３７の先端
が＠動自在に嵌合している。このドライブビン３７はハ
ウジング１４に形成された保持穴３８内（こ配設されて
いる。

一方、ハウジング１４には、入力軸３の軸心に直交し且
つ保持穴３８に直交する方向でスプール穴４゛０が設け
られており、とのスプール穴４０には、ばね４１により
一方向に付勢されたスプール４２が摺動自在に嵌合して
いる。スブール４２の付勢方向先端部側におけるハウジ
ング１４には変位センサ４３が設けラレ、変位センサ４
３のセンサロッド４４はスブール穴４０内に配設されて
いる。スブール４２とセンサロッド４４とはビン結合さ
れ、保持穴３８とスプール穴４０との交差部において、
ドライブピン３７の基端がスプール４２に取り付けられ
ている。

したがって、揺動リングギャ１７が回動すると、ドライ
ブピン３７を介してスプール４２がスプール穴４０内を
摺動してセンサロッド４４を駆動し、揺動リングギャ１
７の回動変位が変位センサ４３で検出される。そして、
この変位センサ４３の検出値が図示しない制御装置に入
力され、制御装置では変位センサ４３からの検出値に基
づき電動機２６の作動制御信号が出力されろ。

なお、第１１図中、符号４５は保持六３８を塞ぐキャッ
プ、４８はスブール４２１ζ形成された空気穴を示す。

く発明が解決しようとする課題〉 と−ころが、上述したような従来の電動式動力かじ取装
置にあっては、入出力軸間の相対変位を検出する変位セ
ンサとして直線型ポテンシヲメータ等が用いられて、揺
動リングギャの揺動によりスプール穴内をスライドする
スプールの変位量を検出していた。

そのため、スプール等の潤滑に用いる潤滑油が電気部品
を収めたセンサ内部に入り込まないように完全にシール
することが非常に困難であるとともに、スプールを円滑
にスライドさせるための軸受構造に高精度な加工及び組
付精度が要求され、結局生産性の低下によりコストアッ
プを招来するという問題点が−あった０ そこで、本発明は電動式動力かじ取装置に容易に使用で
きてコストダウンが計れる電動式動力かじ取装置の回転
式変位センサを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明は、入出力軸間の相
対変位により出力軸上を軸心方向に摺動する筒状のスラ
イダを備えた電動式動力がじ取装置に用いられる回転式
の変位センサであって、該変位センサは、上記スライダ
の外周面に形成された環状溝に、回転軸の入力端部をそ
の軸本体部の回転中心からオフセットして嵌合させると
ともに、該回転軸を軸素材の曲げ加工により一体に形成
してなることを特徴とする。

く作　　　用〉 かじ取ハンドル軸を操作してかじ取歯車軸に対するねじ
り棒ばねのねしれを伴った入力軸の相対回転を起こさせ
ると、スライダがかじ取歯車軸上を軸心方向に摺動する
ため、該スライダに連繋した変位センサの回転軸が揺動
回転して結局、入力軸とかじ取歯車軸との相対回転量に
対応したスライダの摺動量が変位センサによって回転角
に直して検出され、この検出信号に基づいて電動機が作
動する。

また、入力端部が軸本体部の＠転中心からオフセットさ
れた回転軸は、軸素材の曲げ加工により安価で精度良く
形成される。

く実　施　例〉 以下添付図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する
が、第１図から第１０図において第１１図及び第１２図
と同一部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する
。

第１図に示すように、ピニオンケース９の上部に上カバ
−１がボルト５０で直接組み付けられている。

そして、上記上カバー１へ回転自在に支持された入力軸
３の下半部に、上記ピニオンケース９ヘアンギュラ軸受
７Ａ，８Ａにより軸方向へ遊びなく支持されたピニオン
軸（かじ取歯車軸）５の上端側の嵌合筒部５１が相対回
転可能に嵌合している。なお、図中５２はアンギュラ軸
受７Ａ，８Ａに対する予圧を調整するためのナットであ
る。

上記嵌合筒部５１の外周面には筒状のスライダ５３が軸
受メタル５４を介して相対回転可能でかつ上下方向へ摺
動自在に嵌合されるとともに、このスライダ５３は該ス
ライダ下方のビニオン軸５に嵌着の従動歯車１３との間
に介装された圧縮コイルばね５５により常時上方へ付勢
されている。

上記スライダ５３の上部には、第２図（４），（自）に
示すように、上記嵌合筒部５１に形成された斜孔５６を
摺動自在に貫通して上述した入力軸３の下部外周に刻設
された係合溝５７に先端部が緊密に係合するローラ付き
の二つの駆動ピン５８が、点対称位置に一体的に突設さ
れている。図示例では、駆動ピン５８と一体のねじ棒部
５９がスライダ５３のねじ孔６０に螺合している。スラ
イダ５３の径方向内側に突出するこの駆動ピン５８は、
上記斜孔５６に対して緊密に係合しており、入力軸３の
長手方向に形成された係合溝５７に沿って摺勤自在とな
っている。

従って、入力軸３とビニオン軸５との間に１・−シコン
パ−１０のねじれを伴った相対回転が発生すると、入力
軸３の係合溝５７に係合するｗＡ動ピン５８を介してス
ライダ５３も入力軸３とともに回転するが、嵌合筒部５
１とスライダ５３との相対回転により嵌合筒部５１の斜
孔５６に沿って駆動ピン５８が変位する結果、スライダ
５３は嵌合筒部５１の周面を螺旋状に旋回して上下方向
に変位することとなる。なお、第１図中６１は嵌合筒部
５１の上端部に嵌着して駆動ピン５８の緩み止めを計る
環状のキャップで、６２は入力軸３と嵌合筒部５１との
対向面間に設けられて上述した入力軸３とピニオン軸５
との相対回転量を規制する、ガタガタのセレーション方
式によるストッパ機構である。

また、上記スライダ５３の下部外周には環状溝６３が形
成され、この環状溝６３には、第３図に示すように、回
転型ポテンショメータ６４における回転軸６５の入力端
部６５ａが、その軸本体部６５ｂの回転中心から所定の
距離４だけオフセットされて、当該環状溝６３に沿って
摺動自在に嵌合されている。図示例では、上記入力端部
６５ａに、組付時の脱落防止を計る板ばね状の保持器６
６を介してローラ６７が取り付けられている。

上記回転型ボテンシ璽メータ６４は、上述したスライダ
５３の上下方向変位を回転角に直して検出するもので、
その段付き筒状のケーシング６８がシール部材６９を介
してビニオンケース９に組み付けられる。

また、上記回転型ボテンショメータ６４にあっては、第
４図及び第５図囚，（Ｂｌ，（Ｃ）に示すように、先ず
、ケーシング６８の軸受筒部６８ａに回転軸６５におけ
る軸本体部６５ｂの上半部がブシュ６８ｃを介して回転
自在に支持されるとともに、この軸本体部６５ｂの下半
部に圧入されたロータボス７０の外周にロータ７１が嵌
着される。上記ロータボス７０と軸受筒部６８ａとの対
向面間にはオイルシール７２が介設され、また上記ロー
タ７１及び回転軸６５は圧縮コイルばね７３により常時
下方に付勢されている。そして、上記ロータ７１下面の
点対称位置には、互いに電気的に独立した二つの摺動片
７４が設けられるとともに、これらの摺動片７４がスラ
イドする二つの抵抗体７５がケーシング６８の本体筒部
６８ｂに組み付けられたセラミック基板７６に配設され
ている。上記セラミック基板７６の下面には、上記抵抗
体７５の一方に回路接続される可変抵抗器７７が取り付
けられる。

最後に、抵抗体７５と、キャップ７８と一体のコネクタ
７９の端子８０とは平板状の折りたたみ自在な導体８１
で接続されるとともに、上記セラミック基板７６は、上
記キャップ７８の上面に基板部が支持された板ばね８２
により常時上方へ村勢されて本体筒部６８ｂの下向き段
部へ押し当てられている。なお、図中８３は可変抵′抗
器７７の調整用孔８４を密封する栓体である。

従って、図示しない制御装置には二つの検出値が入力さ
れろとともに、この制御装置では上記二つの検出値が同
一値である場合にのみその検出値に応じた作動信号を後
述する電動機２６に出力する。

また、上述した回転軸６５は、第６図に示すように、軸
素材イの一端部を所定の曲率を有するようにベンダーで
曲げ加工した後、旋盤作業で入力端部６５ａと軸本体部
６５ｂとを所定の形状に切削加工して形成される。図示
例では、入力端部６５ａがローラ６７と保持器６６の取
付座面を有するように二段に亘って縮径形成される。

一方、上カバー１の上面には嵌合筒部８５が突設され、
該嵌合筒部８５を利用して当該上カバー１に上述した電
動機２６が一体的に組み付けられる。

即ち、上記嵌合筒部８５の外周にはケーシング８６の下
端開口部が嵌合され、このケーシング８６の上端開口部
を閉塞する上蓋８７がボルト８８で上記上カバー１に結
合される。

また、嵌合筒部８５の内周には樹脂製のブラシホルダー
８９が緩嵌するとともに、このブラシホルダー８９はそ
の蓋板９０とともにボルト９１で上カバー１に締め付け
られる。上記ブラシホルダー８９の内部にはブラシ９２
の摩耗粉を受ける環状溝部９３が形成され、またブラシ
ホルダー８９の下部外周にはリードヮイヤ９４を配線す
るための二つの切欠き９５ａ，９５ｂが形成される。上
記リードワイヤ９４は、第７図及び第８図に示すように
、上カバー１に穿設した二つの貫通孔９６を円筒状のグ
ロメット９７を介して押通し、外部に導出されている。

また、上記ケーシング８６内のモータ室ロは連通路９８
を介して上カバー１とビニオンケース９とで画成された
比較的大ボリュームのギヤ室八と通じている。上記迎通
路９８は、第９図に示すように、上カバー１に樅設した
貫通孔９８ａと、該貫通孔９８ａと上述した二つの切欠
％　９５ｍ，９５ｂとを連通すべくブラシホルダー８９
の下面に横設した細溝９８ｂと、上記ブラシホルダー８
９と嵌合同部８５との間の嵌合隙間９８ｃとから構成さ
れろ。

上記電動機２６における回転軸２７の下端側は二段に亘
って縮径されてその最小径部２７ａはビニオンケース９
を略貫通するまで延出される。そして、上記最小径部２
７ａに中空に形成された歯車軸９９がすさまばめされ、
この歯車軸９９の中間部に第１減速用歯車３１と噛合す
る駆動歯車２９が一体に形成される。上記歯車軸９９の
両端部は上記回転軸２７の下端側の中間径部２７ｂと略
同一外径となるように縮径され、その上端部にあっては
上記中間径部２７ｂと兼用して配設されｔこ第１軸受１
００ａを介して上カバー１に回転自在に支持される。一
方、歯車軸９９の下端部は第２軸受１００ｂを介してビ
ニオンケース９に回転自在に支持される。また、回転軸
２７の下端にはロックナット１０１が螺合され、このロ
ックナット１０１を締め付けることで、上記歯車軸９９
が第１、第２軸受１　０　０　ａ，　ｌ　０　０　ｂの
内輪に扶持されつつ回転軸２７の肩部に押し当てられ、
この際のスラストカで両軸２７，９９が一体的に結合さ
れるようになっていろ。なお、第１図中１０２は位置決
めピン、１０３はキャップで、１０４はダストプレート
である。

このように構成されるため、入力軸３がピニオン軸５に
対し相対回転すると、これら両軸３，５に駆動ピン５８
を介して連繋するスライダ５３がビニオン軸Ｓ上を摺動
する。この際、上記駆動ピン５８を点対称位置に二つ設
けるとともに、圧縮コイルばね５５によりスライダ５３
が常時上方へ付勢されているため、とじれやガタによる
遊び等を生じることなくスライダ５３が円滑かつ正確に
作動し、後述する回転型ポテンショメータ６４の検出精
度が高められ′る。

上記スライダ５３の摺動により、回転型ボテンシコメー
タ６４の回転軸６５がピニオン軸５の軸心方向へ揺勤回
転し、結局、上述した両軸３，５の相対回転量に応じた
スライダ５３の摺！＠量が回転角に直して測定される。

このように、回転式の変位センサ６４を用いれば、スラ
イド式の変位センサに比べて潤滑油シールが容易である
とともにオーバ八ングの軸受構造でも十分に対処するこ
とができろ。

まｔ二、上述した回転軸６５１ｆ軸本体部６５ｂと、該
軸本体部６５ｂとオフセットされた入力端部６５ａとを
有し、これらを軸素材イの曲げ加工により一体に形成し
たため、軸方向精度を容易にとれろとともに、安価に製
作することができる。さらに、上記回転型ボテンショメ
ータ６４にあっては、電気的に独立させて二つの摺動片
７４及び抵抗体７５を組み付けるとともに、いずれか一
方の抵抗体７５に可変抵抗器７７を接統するようにした
ので、誤検出により不用意にパワーアジストがなされる
のを未然に回避することができるとともに、部品等の誤
差により二つの検出値にずれが生じた場合には、組付後
においても可変抵抗器７７により容易に零点調整が行い
得る。

また、本実施例では、ピニオンケース９に直接結合され
た上カバー１の上面に嵌合筒部８５を突設し、との嵌合
筒部８５を利用して当該上カバー１に電動機２６を一体
的に組み付けるようにしたので、部品点数及び組付工数
を大幅に削減することができる。さらに、モータ室ロは
連通路９８でギヤ室八と通じているため、モータ室ロの
温度変化による圧力変化を小さくすることができ、モー
タ室ロ内への水等の浸入が防止される。さらにまた、電
ｖＪＪ機２６の回転軸２７に中空の歯車軸９９を嵌合さ
せるとともに、上記回転軸２７の軸端に螺合するロック
ナット１０１で上記歯車軸９９を、その両側に第１、第
２軸受１００ａ，１００ｂを配して締め付けて、両軸２
７，９９を軸方向に遊びなく固定するようにしたので、
同芯性を保持しつつ電動機２６の回転力を遊びなく確実
にｍ動歯車２９に伝達することができる。

なお、上記実施例では、変位センサとして回転型ポテン
ショメータを用いたが、本発明は回転式であれば他の変
位センサでも適用可能である。

く発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、入出力軸間の相対
変位量を検出するにあたって、回転式の変位センサを容
易に使用することができ、依ってシール性や組付性の向
上により安価で信頼性の高い電動式動力かじ取装置を提
供することができる。また、本発明では、入力端部がオ
フセッ１・シた回転軸を軸素材の曲げ加工により一体に
形成したので、変位センサ自体のコストダウンと精度ア
ップが計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ζよ本発明の一実施例を示す側断面図、第２図（
４）は入力軸の横断面図、第２図（５）は嵌合筒部の側
面図、第３図は回転型ボテンシｙメータ取付部の一部切
欠き平面図、第４図は回転型ポテンショメータの断面図
、第５図（４）はセラミック基板の上面図、第５図（５
）；よセラミック基板の下面図、第５図（ｑはロータの
下面図、第６図は回転軸の作り方を示す説明図、第７図
はブラシホルダ一部の断面図、第８図は連通，＄９８の
開口位置を示す断面図、第９図は第８図のＤ（一■綿断
面図、第１０図は従来例の全体側断面図、第１１図はそ
の一部切欠き平面図である。 また、図面中１は上カパ−　３は入力軸、４ばかじ取ハ
ンドル軸、５はビニオン軸、９ばピニオンケース、１０
はトーシ〕ンバー　１３は従動歯車、２６は電動機、２
９は駆動歯車、５１は嵌合筒部、５３はスライダ、５６
は斜孔、５７は係合溝、５８は駆動ピン、６３は環状溝
、６４は回転型ポテンショメータ、６５は回転軸、６５
ａは入力端部、６′５ｂは軸本体部、イは軸素材である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入出力軸間の相対変位により出力軸上を軸心方向に摺動
   する筒状のスライダを備えた電動式動力がじ取装置に用
   いられる回転式の変位センサであって、該変位センサは
   、上記スライダの外周面に形成された環状溝に、回転軸
   の入力端部をその軸本体部の回転中心からオフセットし
   て嵌合させるとともに、該回転軸を軸素材の曲げ加工に
   より一体に形成してなることを特徴とする電動式動力か
   じ取装置の回転式変位センサ。