JPH0546548Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、自動車の電動式パワーステアリン
グ装置に関し、特にトルク検出器に係るものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の電動式パワーステアリング装置において
は、操舵時にステアリングハンドルに発生する操
舵トルクをトルク検出器により検出し、このトル
ク検出器からの出力信号に対応して電動機を駆動
し、ステアリング軸に対しパワーアシスト制御す
るように構成されている。

第６図はトルク検出器が適用される電動式パワ
ーステアリング装置の構成図を示し、図におい
て、１はパワーアシストのための電動機、２はこ
の電動機１の出力軸に装着された電磁クラツチ
で、出力軸３に減速用の第１の小歯車４が同軸固
定されている。この小歯車４に噛合した第１の大
歯車５が中間軸６の一端部に同軸固定され、中間
軸６の他端部に減速用の第２の小歯車７が同軸固
定されている。９はピニオン出力軸で、この出力
軸９の一端部に減速用の第２の大歯車８が同軸固
定され、上記第２の小歯車７と噛合されている。
また、ピニオン出力軸９の側端部に形成されたフ
ラツジ部９ａにおいて複数の第１の遊星歯車１０
がピン１８で結合され、ピニオン出力軸の端部に
おいてトーシヨンバー１１の前端部が挿通される
と共に、ピン２２により双方は結合されている。
トーシヨンバー１１の後端部はスリーブ１２の軸
心に形成された中空部２４に挿通され、その後端
部においてピン２３により双方は結合されてい
る。スリーブ１２の前端部の外周にはサンギア１
３が同軸的に遊嵌され、第１の遊星歯車１０と噛
み合う。また、第１の遊星歯車１０はその外周部
がハウジング２１に固定された第１のリングギア
１５と噛み合う。そしてスリーブ１２の中央部に
遊嵌したフランジ部１２ａの側面において複数の
第２の遊星歯車１４がピン１９で結合され、上記
サンギア１３およびハウジング２１と結合され
ず、フリーな第２のリングギア１６と噛み合つて
いる。また、上記スリーブ１２の軸後端部にはス
テアリング軸２５が結合され、ピニオン出力軸９
にはステアリングギア（図示せず）がラツク１７
で結合されている。

第７図は従来のトルク検出器の一例を示すもの
で、３０はポテンシヨメータ式ストロークセンサ
で、このポテンシヨメータ３０の検出レバー３０
ａがスプール３３の右側軸端の穴３３ａに圧入固
定され、スプール３３の左側にばね受孔３３ｂに
スプール３３を中立位置に保持するためのばね３
４が挿入され、ハウジング２１に形成されたスプ
ール挿入穴３２中に挿入されると共に、固定ねじ
３６，３７によりポテンシヨメータ３０はハウジ
ング２１に固定されている。また、スプール挿入
穴３２の中央部にピン挿入穴３１が形成されてい
る。３５はスプール３３の中央部に挿通された作
動レバーピンで、このピン３５の先端部３５ａが
第２のリングギア１６の外周部に形成した切欠部
１６ａに係合されている。上記の構成によつて、
作動レバーピン３５は第２のリングギア１６と共
に左、右方向に駆動されるため、スプール３３お
よび検出レバー３０ａも左、右方向に移動する。

次に従来のトルク検出器の作動について説明す
る。

例えば、今、ピニオン軸９にステアリングギア
（図示せず）およびラツク１７を経て負荷トルク
が伝達されている状態で、ハンドル操作が行なわ
れステアリング軸２５に操舵トルクが作用した場
合を考えてみる。

(a) 操舵トルクが負荷トルクより小さい場合に
は、ハンドルの操舵トルクがスリーブ１２の入
力端（右端部）に伝達されると共に、ピニオン
軸９には負荷トルクが作用するため、トルク検
出用のトーシヨンバー１１はこれら負荷トルク
と操舵トルクの差に比例してねじり変形を受け
る。したがつてスリーブ１２のフランジ部１２
ａにピン１９で結合された第２の遊星歯車１４
はスリーブ１２のねじり変形に応動して回動変
位しようとして、これに噛み合つたサンギア１
３を回動しようとするが、このサンギア１３に
は第１の遊星歯車１０を経てピニオン軸９が係
合し、このピニオン軸９には負荷トルクが作用
しており、かつ負荷トルクの方が操舵トルクよ
り大きいため、ピニオン軸９はロツク状態とな
り、これにより第１の遊星歯車１０の回動は阻
止されると共に、サンギア１３の回動も阻止さ
れる。このため、第２の遊星歯車１４は第２の
リングギア１６を回動変位させることになる。
この結果、第２のリングギア１６に係合した作
動レバーピン３５もリングギアの回動方向に変
位される。そしてこのレバーピン３５の変位に
連動してポテンシヨメータ３０の検出レバー３
０ａも同じ方向に駆動変位される。したがつ
て、操舵トルクに比例したトーシヨンバー１１
のねじり変位が最終的にポテンシヨメータのス
トローク変位に変換され、このストローク変位
を電気出力の形で取り出せば、電気出力は操舵
トルクに比例した量となり、リニアなトルク検
出器が得られる。

(b) 操舵トルクが微小な場合においては、操舵ト
ルクによるトーシヨンバー１１のねじり変形は
発生せず、したがつて第２のリングギア１６の
回動変位も生じないため、トルク検出は不能と
なる。すなわち、トーシヨンバー１１のねじり
変形の発生しない微小トルク範囲ではトルク検
出器の不感帯が発生する。

(c) 操舵トルクが著しく大きな場合においては、
作動レバーピン３５のストローク範囲は作動レ
バーピン挿入穴３１の内径で規制されており、
この範囲を越えるようなトーシヨンバーの変形
に対応した操舵トルクの検出は不可能となる。
つまり、操舵トルクの検出にも上限が設けられ
ている。以上の作用からトルク検出器のトルク
特性をモデル化すると第８図に示すようにな
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、上記のような従来のトルク検出器に
おいては、検出器出力の直線性が得られにくいこ
と、また、ポテンシヨメータ方式の場合は組立時
等に発生する軸の偏心等により接触抵抗が変動
し、出力信号にドリフト分が含まれて出力変動の
原因となること、さらに、ポテンシヨメータ３０
の検出レバー３０ａはスプール３３の係合穴３３
ａに圧入固定されているので、例えば、この係合
穴３３ａが偏心して加工されているとポテンシヨ
メータの検出レバー３０ａも偏心駆動され、この
ため偏心量が大きい場合は作動不良となり、ま
た、偏心量が小さい場合でも検出レバー３０ａと
ハウジング２１の摩耗を増大させる結果、ブラシ
の接触不良等の動作不良の要因ともなつて、トル
ク検出器の信頼性も低下するという問題があつ
た。

この考案は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、検出器出力の直線性が得ら
れ、かつ信頼性の向上を図ることのできると共
に、フエールセーフ機能を有する電動式パワース
テアリング装置のトルク検出器を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る電動式パワーステアリング装置
のトルク検出器は、第２のリングギアの駆動レバ
ーとポテンシヨメータの検出レバーとをスプール
を介して接続すると共に、スプールに支持したピ
ンと検出レバーをユニバーサル結合し、かつポテ
ンシヨメータにブラシおよび膜状抵抗体からなる
検出部を２組備えたものである。

〔作用〕

この考案においては、上記のように構成したの
で、スプールのピン軸に偏心が生じたとしても、
このピン軸にポテンシヨメータの検出レバーがユ
ニバーサル結合されているため、検出レバーは偏
心駆動されることもなく、したがつてポテンシヨ
メータ内のブラシと抵抗体の接触状態を円滑に行
なうことができる。また、ポテンシヨメータの検
出部を２組設けたことで、一組の検出部が故障し
ても他の一組の検出部を用いることにより、検出
系のフエールセーフ機能が図れる。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図について説明す
る。第１図はこの考案によるトルク検出器を破断
して示す電動式パワーステアリング装置の側面
図、第２図はトルク検出器の要部の部分断面図を
示すもので、３８はスプール３３の右側端に形成
した凹部３３ｂに直交して貫通支持したピンであ
つて、このピン３８にはポテンシヨメータ３０の
検出レバー３０ａ先端部がピン結合されている。
詳しくは、上記ピン３８にピン結合される検出レ
バー３０ａのピン孔３０ｂは第３図に拡大して示
すように孔の上、下部をテーパー状に面取り３０
ｃが施こされたことにより、ピン３８と検出レバ
ー３０ａとはいわゆるユニバーサル結合が行なわ
れている。なお、第１図において、その他の符号
は第７図に示した従来の装置と同一であるので説
明は省略する。

上記のように構成したこの考案によるトルク検
出器は、スプール３３に対してピン３８が偏心し
たり、あるいはスプール３３に形成した凹部３３
ｂが偏心して加工され、ピン３８が第３図に示す
ようにＹ−Ｙ軸から偏心しても、ポテンシヨメー
タ３０の検出レバー３０ａはＸ−Ｘ軸上に保持さ
れるようになり、この結果、ポテンシヨメータ内
のブラシの接触不良等が生ずることがなく、耐久
性および信頼性の高いトルク検出器となる。

第４図ａ，ｂおよび第５図はポテンシヨメータ
３０の実施例を示すもので、３０ｇはブラシ、３
０ｆはブラシ３０ｇに電気的に接触する膜状抵抗
体であつて、これらブラシ３０ｇおよび膜状抵抗
体３０ｆは検出部として２組み構成してある。３
０ｄはポテンシヨメータ３０のハウジング、３０
ｅは膜状抵抗体３０ｆを形成している基板、３０
ｈはブラシ３０ｇを保持しているブラシホルダー
で、このホルダー３０ｈは検出レバー３０ａに同
軸にして、ガイド部３０ｉに保持されて軸方向に
移動可能である。３０ｊはばね検出器出力のヒス
テリシスを吸収するばね、３０ｎは膜状抵抗体３
０ｆと外部引出ピン３０ｐとの接続部、３０ｋは
外部引出線、３０ｌ，３０ｍはポテンシヨメータ
３０の取付部である。

上記のように構成したポテンシヨメータ３０
は、一組の検出部が接触不良等により検出不能の
場合でも、他の一組の検出部を用いることによ
り、検出系のフエールセーフ機能を得ることがで
きる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、第２のリング
ギアの駆動レバーとポテンシヨメータの検出レバ
ーとをスプールを介してピンと検出レバーとのユ
ニバーサル結合したので、ポテンシヨメータのブ
ラシと膜状抵抗体の接触状態を円滑に行なうこと
ができる。また、ブラシと抵抗体との検出系を２
組備えてフエールセーフ機能を有するようにした
ので、検出器出力の直線性および耐久性、信頼性
が向上した電動式パワーステアリング装置のトル
ク検出器となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるトルク検出器を備えた
電動式パワーステアリング装置の一部破断側面
図、第２図はスプールと作動レバーとの結合状態
の断面図、第３図ａ，ｂはピンと作動レバーの詳
細な結合状態の断面図、第４図ａ，ｂはポテンシ
ヨメータの内部構成を示す正面断面図と側断面
図、第５図はブラシと膜状抵抗体との接続状態の
平面図、第６図はトルク検出器が適用される従来
の電動式パワーステアリング装置の構成図、第７
図は従来のトルク検出器を備えた電動式パワース
テアリング装置の一部破断側面図、第８図はトル
ク検出器のモデル化した出力特性図である。 １……電動機、２……電磁クラツチ、４……第
１の小歯車、５……第１の大歯車、６……中間
軸、７……第２の小歯車、８……第２の大歯車、
９……ピニオン出力軸、１０……第１の遊星歯
車、１１……トーシヨンバー、１２……スリーブ
軸、１３……サンギア、１４……第２の遊星歯
車、１５……第１のリングギア、１６……第２の
リングギア、１７……ラツク軸、２１……ハウジ
ング、３０……ポテンシヨメータ、３０ａ……検
出レバー、３０ｂ……ピン孔、３０ｃ……面取
り、３０ｅ……基板、３０ｆ……膜状抵抗体、３
０ｇ……ブラシ、３０ｈ……ブラシホルダー、３
０ｊ……戻しばね、３３……スプール、３５……
作動レバーピン、３８……ピン。なお、図中同一
符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. パワーアシスト用の電動機と、この電動機の出
   力軸に介装される電磁クラツチと、電磁クラツチ
   により上記出力軸と結合される出力軸に同軸的に
   固定されている減速用の第１の小歯車と、この小
   歯車と係合する第１の大歯車と、この大歯車を同
   軸的に固定するための中間軸と、中間軸の他端部
   に同軸的に固定される第２の小歯車と、この小歯
   車と係合する第２の大歯車をその一端部において
   同軸的に固定するピニオン軸と、このピニオン軸
   の側端部に形成したフランジ部においてピン結合
   される複数の第１の遊星歯車と、上記ピニオン軸
   にその一端が挿通され、ピニオン軸とピン結合さ
   れるトーシヨンバーと、このトーシヨンバーをそ
   の中央部に介装し軸端部でトーシヨンバーをピン
   結合されてなるスリーブ軸と、スリーブ軸の外周
   部に同軸的に遊嵌され上記第１の遊星歯車と係合
   するサンギアと、スリーブ軸外周部に設けたフラ
   ンジ部の一側面にピン結合され、サンギアと結合
   する第２の遊星歯車と、上記第１の遊星歯車とそ
   の内歯が係合され、その外周面がハウジングに固
   定される第１のリングギアと、第２の遊星歯車と
   その内歯が係合され外周部が上記ハウジングに固
   定されない第２のリングギアと、上記スリーブ軸
   の軸端部と結合されるステアリング軸と、上記ピ
   ニオン軸とラツク結合されるステアリングギアを
   備えてなる電動式パワーステアリング装置におい
   て、上記第２のリングギアの外周面に係合する駆
   動レバーと、この駆動レバーの直線変位を検出す
   るポテンシヨメータの検出レバーがスプールを介
   して接続されており、スプールに支持したピンと
   上記検出レバーがユニバーサル結合され、上記ポ
   テンシヨメータは内部にブラシおよび膜状抵抗体
   からなる検出部を２組備えたことを特徴とする電
   動式パワーステアリング装置のトルク検出器。