JPH074527Y2 - 操舵トルク検出装置 - Google Patents
操舵トルク検出装置Info
- Publication number
- JPH074527Y2 JPH074527Y2 JP1988139647U JP13964788U JPH074527Y2 JP H074527 Y2 JPH074527 Y2 JP H074527Y2 JP 1988139647 U JP1988139647 U JP 1988139647U JP 13964788 U JP13964788 U JP 13964788U JP H074527 Y2 JPH074527 Y2 JP H074527Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- helical gear
- shaft
- steering torque
- spur gear
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- Expired - Lifetime
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は車輌の電動パワーステアリング装置に利用する
操舵トルク検出装置に関するものである。
操舵トルク検出装置に関するものである。
（従来の技術） 電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出装置の基
本的な機能は、人間が操作するステアリングホイールに
連結されて、共に回転する入力軸と出力軸との相対的な
微小なずれ角を電気信号に変換して取り出すことであ
る。この機能を実現するために従来より種々の方法が考
案されており、中でも機械的な差動機構を応用して、共
に回転している入力軸と出力軸の相対的な微小なずれ角
に比例した機械的変位をつくりだし、ポテンショメー
タ、差動トランス等によって電気信号に変換するという
方法による操舵トルク検出装置は信頼性が高く、実現が
比較的容易であるため実用化がすすんでいる。
本的な機能は、人間が操作するステアリングホイールに
連結されて、共に回転する入力軸と出力軸との相対的な
微小なずれ角を電気信号に変換して取り出すことであ
る。この機能を実現するために従来より種々の方法が考
案されており、中でも機械的な差動機構を応用して、共
に回転している入力軸と出力軸の相対的な微小なずれ角
に比例した機械的変位をつくりだし、ポテンショメー
タ、差動トランス等によって電気信号に変換するという
方法による操舵トルク検出装置は信頼性が高く、実現が
比較的容易であるため実用化がすすんでいる。
具体的な方法として、はすば歯車と平歯車の組合わせに
よる周知の減算機構の応用があげられる。まず、第３図
によってその減算機構の説明をすると、先端外周部にね
じれ角、ピッチ円直径d1の第三のはすば歯車102（以
下、はすば歯車102と称する。）を形成した軸101と、前
記はすば歯車102と同一のピッチ円直径d1の第三の平歯
車104（以下、平歯車104と称する。）を先端外周部に形
成した軸103を同軸上に対向させベアリング111を介して
支持する。また、はすば歯車102と平歯車104にそれぞれ
噛合するピッチ円直径d2の第四のはすば歯車106（以
下、はすば歯車106と称する。）と第四の平歯車107（以
下、平歯車107と称する。）を外周部に同軸一体に形成
したアイドラギヤ105を、支持部材112及び113に対して
軸方向に摺動可能な摺動軸108によって支持する。上記
アイドラギヤ105は摺動軸108に対して軸方向には摺動し
ない。ここで、軸101の基準位置からの回転角をθ１、
軸103の基準位置からの回転角をθ２アイドラギヤ105の
基準位置からの回転角をθ３、摺動軸108の基準位置か
らの軸方向変位をｘとすると、はすば歯車の噛合いより
下記（１）式の関係が成り立つ。
よる周知の減算機構の応用があげられる。まず、第３図
によってその減算機構の説明をすると、先端外周部にね
じれ角、ピッチ円直径d1の第三のはすば歯車102（以
下、はすば歯車102と称する。）を形成した軸101と、前
記はすば歯車102と同一のピッチ円直径d1の第三の平歯
車104（以下、平歯車104と称する。）を先端外周部に形
成した軸103を同軸上に対向させベアリング111を介して
支持する。また、はすば歯車102と平歯車104にそれぞれ
噛合するピッチ円直径d2の第四のはすば歯車106（以
下、はすば歯車106と称する。）と第四の平歯車107（以
下、平歯車107と称する。）を外周部に同軸一体に形成
したアイドラギヤ105を、支持部材112及び113に対して
軸方向に摺動可能な摺動軸108によって支持する。上記
アイドラギヤ105は摺動軸108に対して軸方向には摺動し
ない。ここで、軸101の基準位置からの回転角をθ１、
軸103の基準位置からの回転角をθ２アイドラギヤ105の
基準位置からの回転角をθ３、摺動軸108の基準位置か
らの軸方向変位をｘとすると、はすば歯車の噛合いより
下記（１）式の関係が成り立つ。
また、平歯車の噛合いより下記（２）式の関係が成り立
つ。
つ。
d1・θ２＝d2・θ３ ……（２） ここで、（１）式をｘについて解き、さらに（２）式に
よってθ３を消去すると軸方向変位ｘは、下記（３）式
で表すことができる。
よってθ３を消去すると軸方向変位ｘは、下記（３）式
で表すことができる。
（３）式で明らかなように、本減算機構では軸101と軸1
03の回転角の差、すなわち相対的なねじれ角に比例して
摺動軸108が軸方向に変位する。上述の機構を利用して
軸101を入力軸、軸103を出力軸とし、両者の相対的なね
じれ角、すなわち位置ずれを摺動軸108の軸方向変位と
して、各種センサーを用いて電気信号に変換、検出する
ことができる。
03の回転角の差、すなわち相対的なねじれ角に比例して
摺動軸108が軸方向に変位する。上述の機構を利用して
軸101を入力軸、軸103を出力軸とし、両者の相対的なね
じれ角、すなわち位置ずれを摺動軸108の軸方向変位と
して、各種センサーを用いて電気信号に変換、検出する
ことができる。
第４図は上記減算機構を応用した操舵トルク検出装置で
あり、入力軸201と出力軸203はそれぞれ外周部にピッチ
円直径が近似的に等しい第一のはすば歯車202（以下、
はすば歯車202と称する。）、第一の平歯車204（以下、
平歯車204と称する。）を形成され、互いに同軸上に対
向して、ベアリング209,210,211を介してケース221,222
に支持されている。アイドラギヤ205には外周部にピッ
チ円直径が近似的に等しく、はすば歯車202と平歯車204
にそれぞれ噛合する第二のはすば歯車206（以下、はす
ば歯車206と称する。）と第二の平歯車207（以下、平歯
車207と称する。）が同軸一体に形成され、ベアリング2
12,213、止め輪214,215を介して摺動軸208に取付けられ
ている。摺動軸208は軸方向に摺動可能にケース221,222
に支持され、軸方向変位のないときには中立ばね216,21
7によって中立位置に維持されている。また摺動軸208を
支持するケース221,222の穴は平坦な底部218,219をそれ
ぞれ有しており、摺動軸208の変位を制限している。直
線変位形ポテンショメータ220（以下、ポテンショメー
タと称する）はケース222に取付けられ、その検出軸228
の上端部は摺動軸208の下端部に接して前記摺動軸208の
動作を追従する。
あり、入力軸201と出力軸203はそれぞれ外周部にピッチ
円直径が近似的に等しい第一のはすば歯車202（以下、
はすば歯車202と称する。）、第一の平歯車204（以下、
平歯車204と称する。）を形成され、互いに同軸上に対
向して、ベアリング209,210,211を介してケース221,222
に支持されている。アイドラギヤ205には外周部にピッ
チ円直径が近似的に等しく、はすば歯車202と平歯車204
にそれぞれ噛合する第二のはすば歯車206（以下、はす
ば歯車206と称する。）と第二の平歯車207（以下、平歯
車207と称する。）が同軸一体に形成され、ベアリング2
12,213、止め輪214,215を介して摺動軸208に取付けられ
ている。摺動軸208は軸方向に摺動可能にケース221,222
に支持され、軸方向変位のないときには中立ばね216,21
7によって中立位置に維持されている。また摺動軸208を
支持するケース221,222の穴は平坦な底部218,219をそれ
ぞれ有しており、摺動軸208の変位を制限している。直
線変位形ポテンショメータ220（以下、ポテンショメー
タと称する）はケース222に取付けられ、その検出軸228
の上端部は摺動軸208の下端部に接して前記摺動軸208の
動作を追従する。
以上のように構成された操舵トルク検出装置において、
ステアリングホイール（図示せず。）より入力軸201に
加えられた操舵トルクは、はすば歯車202,206、平歯車2
07,204を通して、出力軸203に伝わる。はすば歯車202と
206の噛合部における前記操舵トルクの伝達にともなっ
て、これに比例した軸方向推力が発生し、摺動軸208は
軸方向に変位する。この変位量は、前記軸方向推力によ
る中立ばね216,217のたわみであり前記操舵トルクに比
例している。
ステアリングホイール（図示せず。）より入力軸201に
加えられた操舵トルクは、はすば歯車202,206、平歯車2
07,204を通して、出力軸203に伝わる。はすば歯車202と
206の噛合部における前記操舵トルクの伝達にともなっ
て、これに比例した軸方向推力が発生し、摺動軸208は
軸方向に変位する。この変位量は、前記軸方向推力によ
る中立ばね216,217のたわみであり前記操舵トルクに比
例している。
従って、入力軸201への入力トルク、即ち操舵トルクに
比例して摺動軸208が軸方向に変位し、それがポテンシ
ョメータ220によって検出される。ただし、入力トルク
が所定の大きさ以上の場合は、摺動軸208が変位してケ
ース221,222の穴の平坦な底部218,219に突き当たること
となり、それ以上摺動軸208は変位しない。このことに
よって、入力軸201と出力軸203のねじれ角が所定の角度
で制限される。
比例して摺動軸208が軸方向に変位し、それがポテンシ
ョメータ220によって検出される。ただし、入力トルク
が所定の大きさ以上の場合は、摺動軸208が変位してケ
ース221,222の穴の平坦な底部218,219に突き当たること
となり、それ以上摺動軸208は変位しない。このことに
よって、入力軸201と出力軸203のねじれ角が所定の角度
で制限される。
（考案が解決しようとする課題） 以上が第４図の操舵トルク検出装置の構成と動作である
が、この場合、入力軸201から入力される操舵トルクは
全て、はすば歯車202,206、平歯車207,204を通して出力
軸203に伝達されるため、特に車輪（図示せず。）の操
舵角が最大切り角になっても、尚ステアリングホイール
（図示せず。）を回転させようとする場合などは非常に
大きいトルクが各歯車に加えられることになる。そのた
め、はすば歯車202,206、平歯車204,207、ベアリング21
2,213などには高い強度が要求され、検出装置全体が大
型化せざるを得ないという課題があった。また、歯車が
大きいトルクを伝達するために大きなラジアル荷重が発
生して、摺動軸208の摺動部分の面圧が高くなり、なめ
らかな摺動ができなくなって正確な操舵トルクを検出す
ることができなくなるという課題があった。
が、この場合、入力軸201から入力される操舵トルクは
全て、はすば歯車202,206、平歯車207,204を通して出力
軸203に伝達されるため、特に車輪（図示せず。）の操
舵角が最大切り角になっても、尚ステアリングホイール
（図示せず。）を回転させようとする場合などは非常に
大きいトルクが各歯車に加えられることになる。そのた
め、はすば歯車202,206、平歯車204,207、ベアリング21
2,213などには高い強度が要求され、検出装置全体が大
型化せざるを得ないという課題があった。また、歯車が
大きいトルクを伝達するために大きなラジアル荷重が発
生して、摺動軸208の摺動部分の面圧が高くなり、なめ
らかな摺動ができなくなって正確な操舵トルクを検出す
ることができなくなるという課題があった。
（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するために、本考案の操舵トルク検出
装置（以下、本考案と称する。）にあっては、前記入力
軸の第一のはすば歯車と、前記出力軸の第一の平歯車と
を弾性カップリングによって連結した構成とした。
装置（以下、本考案と称する。）にあっては、前記入力
軸の第一のはすば歯車と、前記出力軸の第一の平歯車と
を弾性カップリングによって連結した構成とした。
（実施例） 本考案の実施例を、第１図、第２図に基づいて詳述す
る。本考案による弾性カップリングの構成を第１図Ａ−
Ａ断面を示すところの第２図（ａ）によって説明する
と、223は出力軸203の中心部から突出した軸であり、ベ
アリング211を介して入力軸201に連結されている。227
は前記軸223に接するよう垂直方向に、かつ左右対称に
配置されている重ね板ばねで、左右それぞれ複数枚のば
ね板で構成されている。226は入力軸201に形成されてい
るはすば歯車202の下端面から下向き、かつ平歯車204の
上端面に接しない程度に立設している第一の爪で、図示
の如く互いに対向する４箇所に設けられている。225は
出力軸203に形成されている平歯車204の上端面から上向
き、かつはすば歯車202の下端面に接しない程度に立設
している第二の爪で、図示の如く互いに対向する４箇所
に、前記第一の爪226の外周を囲むようにして設けられ
ている。前記第一の爪226及び第二の爪225の左右それぞ
れ垂直方向に平行な側面部は、前記重ね板ばね227に当
接しており、ステアリングホイール（図示せず。）が中
立位置にある状態では、左右の重ね板ばね227は、たわ
むことなく真直ぐな状態で前記第一の爪226、第二の爪2
25および前記軸223に支持されている。224は前記平歯車
204の上端面から突出しているストッパピンで、ステア
リングホイール（図示せず。）を操作し、入力軸201に
トルクが加わったとき、前記はすば歯車202に形成され
ている第一の爪226の回転を制限するものであり、左右
対称に図示の如く設けられている。以上のように構成さ
れた本考案において、ステアリングホイール（図示せ
ず。）を操作し、入力軸201にトルクが加わったとき、
そのトルクは、はすば歯車202,206、平歯車204,207を介
することなく弾性カップリングを通して直接出力軸203
に伝えられる。そのとき弾性カップリングは第２図
（ｂ）又は（ｃ）の如く動作する。すなわち軸223を支
点として、第二の爪225及び第一の爪226に押されて重ね
板ばね227がたわみ、入力軸201と出力軸203にトルクに
比例して相対的なねじれ角が生じる。このねじれ角に比
例してアイドラギヤ205および摺動軸208が軸方向に変位
し、ポテンショメータ220によって検出される。また入
力軸201に加えられるトルクが所定の大きさ以上のとき
は、第一の爪226がストッパピン224に当たることによ
り、ねじれ角を制限することができる。
る。本考案による弾性カップリングの構成を第１図Ａ−
Ａ断面を示すところの第２図（ａ）によって説明する
と、223は出力軸203の中心部から突出した軸であり、ベ
アリング211を介して入力軸201に連結されている。227
は前記軸223に接するよう垂直方向に、かつ左右対称に
配置されている重ね板ばねで、左右それぞれ複数枚のば
ね板で構成されている。226は入力軸201に形成されてい
るはすば歯車202の下端面から下向き、かつ平歯車204の
上端面に接しない程度に立設している第一の爪で、図示
の如く互いに対向する４箇所に設けられている。225は
出力軸203に形成されている平歯車204の上端面から上向
き、かつはすば歯車202の下端面に接しない程度に立設
している第二の爪で、図示の如く互いに対向する４箇所
に、前記第一の爪226の外周を囲むようにして設けられ
ている。前記第一の爪226及び第二の爪225の左右それぞ
れ垂直方向に平行な側面部は、前記重ね板ばね227に当
接しており、ステアリングホイール（図示せず。）が中
立位置にある状態では、左右の重ね板ばね227は、たわ
むことなく真直ぐな状態で前記第一の爪226、第二の爪2
25および前記軸223に支持されている。224は前記平歯車
204の上端面から突出しているストッパピンで、ステア
リングホイール（図示せず。）を操作し、入力軸201に
トルクが加わったとき、前記はすば歯車202に形成され
ている第一の爪226の回転を制限するものであり、左右
対称に図示の如く設けられている。以上のように構成さ
れた本考案において、ステアリングホイール（図示せ
ず。）を操作し、入力軸201にトルクが加わったとき、
そのトルクは、はすば歯車202,206、平歯車204,207を介
することなく弾性カップリングを通して直接出力軸203
に伝えられる。そのとき弾性カップリングは第２図
（ｂ）又は（ｃ）の如く動作する。すなわち軸223を支
点として、第二の爪225及び第一の爪226に押されて重ね
板ばね227がたわみ、入力軸201と出力軸203にトルクに
比例して相対的なねじれ角が生じる。このねじれ角に比
例してアイドラギヤ205および摺動軸208が軸方向に変位
し、ポテンショメータ220によって検出される。また入
力軸201に加えられるトルクが所定の大きさ以上のとき
は、第一の爪226がストッパピン224に当たることによ
り、ねじれ角を制限することができる。
（考案の効果） 本考案にあっては、以上詳述したように入力軸から入力
される操舵トルクは、弾性カップリングを介して出力軸
に伝えられるため、どのような操舵の状態においても歯
車に大きいトルクが加えられることはない。
される操舵トルクは、弾性カップリングを介して出力軸
に伝えられるため、どのような操舵の状態においても歯
車に大きいトルクが加えられることはない。
また、歯車にはポテンショメータを変位させるために必
要な軸方向の力、即ちはすば歯車が発生する微小なトル
クが加わるだけであるので、はすば歯車、平歯車、ベア
リングには高い強度は要求されず、例えば、はすば歯
車、平歯車の材質をプラスチックにして小形軽量化、低
価格化を図ることができる。
要な軸方向の力、即ちはすば歯車が発生する微小なトル
クが加わるだけであるので、はすば歯車、平歯車、ベア
リングには高い強度は要求されず、例えば、はすば歯
車、平歯車の材質をプラスチックにして小形軽量化、低
価格化を図ることができる。
さらに、操舵角が最大切り角になっても、尚ステアリン
グホイールを回転させようとした時にしばしば生ずる衝
撃的なトルクが歯車に加わることがないので、機械的な
信頼性が増すと共に、発生するラジアル荷重も微小で、
摺動軸の摺動部分の面圧も小さく、滑らかな摺動が可能
となり、操舵トルク検出装置としても良好な動作を得ら
れ、摺動部の耐久性も増すという絶大な効果を奏する。
グホイールを回転させようとした時にしばしば生ずる衝
撃的なトルクが歯車に加わることがないので、機械的な
信頼性が増すと共に、発生するラジアル荷重も微小で、
摺動軸の摺動部分の面圧も小さく、滑らかな摺動が可能
となり、操舵トルク検出装置としても良好な動作を得ら
れ、摺動部の耐久性も増すという絶大な効果を奏する。
第１図は本考案の操舵トルク検出装置の断面図、第２図
（ａ）は第１図のＡ−Ａ断面を示す断面図、第２図
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１図のＡ−Ａ断面の動作を
示す断面図、第３図は、はすば歯車と平歯車の組合わせ
による差動機構を説明するための断面図、第４図は第３
図の差動機構を応用した従来の操舵トルク検出装置の断
面図である。 201……入力軸 202……第一のはすば歯車 203……出力軸 204……第一の平歯車 205……アイドラギヤ 206……第二のはすば歯車 207……第二の平歯車 208……摺動軸 220……直線変位形ポテンショメータ 223……軸 224……ストッパピン 225……第二の爪 226……第一の爪 227……重ね板ばね 228……検出軸
（ａ）は第１図のＡ−Ａ断面を示す断面図、第２図
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１図のＡ−Ａ断面の動作を
示す断面図、第３図は、はすば歯車と平歯車の組合わせ
による差動機構を説明するための断面図、第４図は第３
図の差動機構を応用した従来の操舵トルク検出装置の断
面図である。 201……入力軸 202……第一のはすば歯車 203……出力軸 204……第一の平歯車 205……アイドラギヤ 206……第二のはすば歯車 207……第二の平歯車 208……摺動軸 220……直線変位形ポテンショメータ 223……軸 224……ストッパピン 225……第二の爪 226……第一の爪 227……重ね板ばね 228……検出軸
Claims (1)
- 【請求項１】ステアリングホイールに連結されて先端外
周部に第一のはすば歯車を形成した入力軸と、該入力軸
の第一のはすば歯車と近似的に同一のピッチ円直径を有
する第一の平歯車を先端外周部に形成した出力軸とを、
同軸上に対向させて支持し、前記第一のはすば歯車と噛
合する第二のはすば歯車と、該第二のはすば歯車と近似
的に同一のピッチ円直径を有し、前記第一の平歯車と噛
合する第二の平歯車とを、それぞれ同軸一体に形成した
アイドラギヤを有し、該アイドラギヤを軸方向に摺動可
能な摺動軸によって支持し、該摺動軸の軸方向変位量を
各種センサーを用いて電気信号として検出する操舵トル
ク検出装置において、前記第一のはすば歯車と、前記第
一の平歯車とを弾性カップリングによって連結したこと
を特徴とする操舵トルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988139647U JPH074527Y2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 操舵トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988139647U JPH074527Y2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 操舵トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260835U JPH0260835U (ja) | 1990-05-07 |
| JPH074527Y2 true JPH074527Y2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=31403096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988139647U Expired - Lifetime JPH074527Y2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 操舵トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074527Y2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6150029A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Naoyuki Fujita | 伝達動力計 |
| JPH0242540Y2 (ja) * | 1984-12-20 | 1990-11-13 | ||
| JPH043242Y2 (ja) * | 1985-04-24 | 1992-02-03 |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP1988139647U patent/JPH074527Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260835U (ja) | 1990-05-07 |
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