JPH0776281A - 電動パワーステアリングの入力トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の電動パワーステアリング装置におい
て、電動パワーが発生すべき補助トルクを決定するのに
必要な入力トルク検出装置を小型化し、この検出装置が
収納されているギヤボックスのハウジングの突出した形
状をできるだけ小さくする。 【構成】 車輪からの負荷がラックギヤ９に伝わった状
態で、ピニオンギヤ１１が回転しようとすると、従来と
同様にピニオンギヤはラックギヤ上を転動し、ピニオン
シャフトが左右に微小寸法揺動する。この揺動に伴っ
て、リンクレバー５３が動き、回動シャフト５５が軸回
りに回動する。この回動角度をロータリーポテンショメ
ータ５７が検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機によって補助ト
ルクを発生する電動パワーステアリングに関し、特にハ
ンドルによって入力されるトルクを検出する入力トルク
検出装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】前記電動パワーステアリングの従来例の
全体図を図４に示す。車輪１はナックルアーム３を介し
て操舵リンク５に連結されており、この操舵リンク５に
連続するラック７に入力側のラックギヤ９が形成されて
いる。このラックギヤ９は入力側のピニオンギヤ１１と
噛み合っており、ピニオンギヤ１１はジョイント軸１３
を介してハンドル１５に連結している。前記噛み合いが
行われる入力側のギヤボックス１７内にはトルクセンサ
ー１９が設けられておりハンドルによって入力されるト
ルクを検出する。このトルク情報と車速センサー２１か
らの情報により、コントローラー２３から電気信号が電
動機２５に送られ、操舵力を最適な力に低減するための
補助トルクが発生される。この補助トルクを伝える電動
機２５の出力側のピニオンギヤ２７は、出力側のラック
ギヤ２９に噛み合っている。この出力側のラックギヤ２
９は前記入力側のラックギヤ９に直列に配置されてい
る。

【０００３】図５に、前記入力側のギヤボックス１７の
断面図を示す。前記ジョイント軸１３の先端に位置する
入力側のピニオンシャフト３１の外周には入力側のピニ
オンギヤ１１が固定されており、入力側のラックギヤ９
と噛み合っている。そして、ピニオンシャフト３１及び
ピニオンギヤ１１の外周を回転自在に支えるベアリング
部３３、３５は、図６及び図７に示すように、ギヤボッ
クス１７に対し微少量Ｃだけ半径方向左右に移動可能と
なっている。即ち、両ベアリング部３３、３５を収納す
るためにギヤボックス１７のハウジング３７に形成され
た孔は、完全な円ではなく楕円に近い長孔３８となって
おり、図６中左右方向にベアリング部との間に微少な寸
法Ｃだけ隙間を有する。これにより、ピニオンシャフト
３１は、図６中左右方向に寸法Ｃだけ揺動可能となり、
ピニオンギヤ１１はラックギヤ９上を転動する。

【０００４】さらに、図６に示すように、ピニオンシャ
フト３１の後方部分には揺動レバー３９が設けられてい
る。この揺動レバー３９の下端は、ギヤボックス１７内
の支点部４１回りに揺動可能となっており、中央はピニ
オンシャフト３１を囲むリング部４３を形成している。
また上端４４は、ピニオンシャフト３１の上方で、ピニ
オンシャフト３１の軸方向と９０度異なる方向に設けら
れたプランジャ４５に、ガタがないように挿入されてい
る。このプランジャ４５の一端には直動式のトルクセン
サー４７が設けられ、他端にはバネ４９により揺動レバ
ー３９の先端４４を中立位置に戻す中立復帰機構５１が
設けられている。以上の構成において、ハンドル１５に
よって入力されるトルクは、以下のようにして検出され
る。即ち、ハンドル１５を回転させた時、負荷状態にあ
る車輪１、ナックルアーム３、操舵リンク５、ラック
７、及びラックギヤ９は一種の固定状態にあるので、ラ
ックギヤ９からピニオンギヤ１１は反力を受ける。この
反力のため、ピニオンギヤ１１及びピニオンシャフト３
１の外周を支えているベアリング部３３、３５は前記寸
法Ｃの範囲内において左右のいずれかの方向に移動す
る。この移動に伴い、図８に示すように揺動レバー３９
は支点部４１を中心として揺動し、先端４４がプランジ
ャ４５を移動させトルクセンサー４７を働かせて、入力
トルクが検出される。尚、以上の技術に類する先行技術
として、特開昭６２−２３８６６号、特開昭６２−２９
４６９号、特開昭６２−６８１７６号、特開平１−１３
２４７０号記載の技術が存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
構成によれば、トルクセンサー４７、中立復帰機構５
１、及びプランジャ４５等を納めるため、ギヤボックス
１７のハウジング３７の一部３７Ａが突出した形状にな
らざるを得ない。即ち、入力されるトルクの大きさを揺
動レバー３９の動きとして、ピニオンシャフト３１の軸
から離れた位置に取り出すため、この離れた位置に前記
トルクセンサー４７、中立復帰機構５１、及びプランジ
ャ４５等を配列しなければならない。さらに、配列の方
向は、揺動レバー３９の動きから必然的に、ピニオンシ
ャフト３１の軸方向と直角方向となる。したがって、こ
れらトルクセンサー４７等を収納するためにギヤボック
ス１７のハウジング３７は一部３７Ａが突出した形状と
なり、エンジンルーム内における周辺機器、例えばエン
ジンやミッションケースと干渉してしまうという問題が
あった。本発明は、以上の問題点を解決するために成さ
れたもので、トルクセンサー等を収納するためにギヤボ
ックスの一部を突出した形状とする必要が少なく、した
がってエンジンルーム内における周辺機器との干渉問題
を解消できる電動パワーステアリングの入力トルク検出
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明は、ハンドルによって入力されるトルクを
検出し、このトルク情報及び他の情報により電動機が発
生すべき補助トルクを決定する電動パワーステアリング
の入力トルク検出装置において、トルクが入力されるこ
とでピニオンギヤがラックギヤ上を転動しピニオンシャ
フトが左右に微小寸法揺動可能とする揺動構造と、ピニ
オンシャフトの前記左右のいずれかの側面に接し前記揺
動に伴って動くリンクレバーと、リンクレバーに略クラ
ンク状に連続する回動シャフトを有し回動シャフトの回
動角度を検出するロータリーポテンショメータと、ピニ
オンシャフトを左右方向の中立位置に戻すためピニオン
シャフトの側面に設けられる反力付勢部材と、を備えた
ことを特徴とする電動パワーステアリングの入力トルク
検出装置。

【０００７】

【作用】車輪からの負荷がラックギヤに伝わった状態
で、ピニオンギヤが回転しようとすると、ピニオンギヤ
はラックギヤ上を転動し、ピニオンシャフトが左右に微
小寸法を揺動する。この揺動に伴ってリンクレバーが動
き、回動シャフトが回動する。この回動をロータリーポ
テンショメータが検出する。入力されるトルクが大きく
なれば揺動が大きくなり、したがって回動角度が大きく
なる。また、入力されるトルクがなくなれば、反力付勢
部材によりピニオンシャフトは左右の中立位置に戻され
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３におい
て説明する。なお、図１のＶＩ−ＶＩ断面図及びＶＩＩ
−ＶＩＩ断面図は従来例の図６及び図７と同じである。
また電動パワーステアリングの全体図も従来の図４と同
じである。そして、同一の部分ついては同一の番号を付
す。従来例と同じく図６及び図７の構造によりピニオン
シャフト３１は左右方向に微小寸法揺動可能となってい
る。この揺動構造を有するピニオンシャフト３１の左右
のいずれかの側面、即ち本実施例においては図２の右側
面にリンクレバー５３が接して設けられ、接すること
で、ピニオンシャフト３１が左右に揺動すると、ピニオ
ンシャフト３１に押されて動く。このリンクレバー５３
の上方は、略クランク状に回動シャフト５５へ連続す
る。このクランク状の働きで、前記リンクレバー５３の
動きは、回動シャフト５５の回動となって表れる。回動
シャフト５５はロータリーポテンショメータ５７に属
し、このロータリーポテンショメータにより前記回動角
度が検出される。なお、ロータリーポテンショメータ５
７の内部には、前記回動シャフト５５を回動させようと
する力がなくなった場合に、元の位置に戻す反力付勢部
材が設けられている。また、図３に示すようにピニオン
シャフト３１の外周には、このピニオンシャフト３１と
の摺動を容易にするブッシュ５９が接し、このブッシュ
５９の外周にカラー６１が固定されている。カラー６１
の外側には反力付勢部材６３が接している。反力付勢部
材６３はスチール製、ゴム製等で、通常の矩形板状のも
ののみならず皿バネ様の形状を有することもできる。こ
の反力付勢部材６３は一対設けられて、それぞれハウジ
ング３７に対し上下端が固定され中央部分が前記カラー
６１に接している。これにより、反力付勢部材６３はピ
ニオンシャフト３１を常に中立位置に戻そうとする付勢
力を与える。

【０００９】以下、本実施例の作用について説明する。
図４及び図１において、ハンドル１５を回転しトルクを
入力すると、このトルクはジョイント軸１３、ピニオン
シャフト３１、及びピニオンギヤ１１を経てラックギヤ
９に伝わり、ラック７、操舵リンク５、ナックルアーム
３を経て車輪１へ出力される。この時、車輪１が接地し
ていることから、車輪１、ナックルアーム３、操舵リン
ク５、ラック７、及びラックギヤ９は負荷状態にある。
よって、ピニオンギヤ１１はラックギヤ９を往復運動さ
せにくく、ラックギヤ９の上で転動し、ピニオンシャフ
ト３１は半径方向に微小な寸法Ｃの範囲で揺動する（図
６及び図７）。この揺動によりリンクレバー５３が押さ
れて動く（図１〜図３）。この動きは回動シャフト５５
を左右方向軸回りに回動させる。この回動角度はロータ
リーポテンショメータ５７により検出される。検出され
た回動角度は電気信号によるトルク情報として、コント
ローラ２３へ送られる（図４）。コントローラ２３は、
このトルク情報及び車速センサ２１からの情報等と共に
演算をおこない、最適な操舵力を与えるような補助トル
クを出力するように電動機２５へ指令信号を送る。車輪
１等への負荷が小さくなり入力されるトルクが小さくな
ると、ピニオンシャフト３１は反力付勢部材６３の付勢
力により中立位置へ戻される（図３）。同時にロータリ
ーポテンショメータ５７内部の反力付勢部材の働きで回
動シャフト５５も中立状態へ戻り、したがってリンクレ
バー５３も元の位置に戻る（図２）。

【００１０】以上説明したように、本実施例によれば、
入力されたトルクの大きさを、ピニオンシャフト３１の
左右の揺動を経て、このピニオンシャフト３１の側面に
接するリンクレバー５３の動きとして取り出し、リンク
レバー５３はピニオンシャフト３１の側方へ動くことに
なり、ロータリーポテンショメータ５７をピニオンシャ
フト３１からそれ程離れた位置に設ける必要はない。即
ち、従来は入力されるトルクの大きさを、ピニオンシャ
フト３１の上方における揺動レバー３９の左右の動きと
して取り出すため（図８）、ピニオンシャフト３１の軸
から遠く離れた位置にトルクセンサ４７を設けなければ
ならなかった。これに対し本実施例のリンクレバー５３
はピニオンシャフト３１の側面に接して設け、側方への
動きをおこなわせればすむ。そして、このリンクレバー
５３に連続する回動シャフト５５の図１中左右方向の長
さは、原理的には殆ど必要としない。したがってロータ
リーポテンショメータ５７はピニオンシャフト３１の上
方のすぐ近くに設けることが可能となる。また、従来か
なりの寸法を有していたプランジャ４５をまったく廃止
してしまうことができる。

【００１１】さらに、従来の中立復帰機構５１に相当す
る反力付勢部材６３は、ピニオンシャフト３１とハウジ
ング３７との間に従来から存在するスペースを利用し
て、ピニオンシャフト３１の側面に取り付けることがで
きる。このため取付スペースを新たに設ける必要が殆ど
ない。これらのことから、ギヤボックス１７のハウジン
グ３７内部には、ピニオンシャフト３１の近くに設ける
ことができるロータリーポテンショメータ５７を収納す
るスペースがあればよく、したがって突出した形状を従
来（図８）に比べ非常に小さくでき（図１）装置の大幅
な小型化が図れる。したがってエンジンルーム内におけ
る他の周辺機器、例えばエンジンやミッションケース等
と干渉が起きにくい。また、従来のプランジャ４５は外
周面がハウジング３７の内周面と摺動し摩擦が大きいも
のであったが、本実施例では前記したようにプランジャ
４５が廃止されたので、その分の摩擦をなくしてしまう
ことができる。同時に反力付勢部材６３とピニオンシャ
フト３１との間に摺動の容易なブッシュ５９を有するカ
ラー６１を配置し、ピニオンシャフト３１が回転する際
の反力付勢部材６３との回転摩擦を減少させている。こ
れらのことから、入力されたトルクがロータリーポテン
ショメータ５７へ伝達される際の伝達ロス、及び本実施
例に係る入力トルク検出装置が設けられることに伴う摩
擦が、低減される。この摩擦の低減により、パワーステ
アリング特性のヒステリシスが減少できる。

【００１２】ロータリーポテンショメータ５７を、ギヤ
ボックス１７の一体的なハウジング３７の内部に収納し
てしまうことができるので、従来のようにトルクセンサ
４７等を収納するため、一部３７Ａが突出した２分割構
成のハウジング３７（図５）を設ける必要がない。この
ように一体的とすることで、従来のように２分割とした
ハウジング３７の分割部分のシール部材を設ける必要は
なく、泥水侵入防止に対する信頼性が向上する。また、
従来のプランジャ４５を廃止し、ハウジング３７を殆ど
一体化することにより部品点数を減少することができ
る。

【００１３】

【効果】以上説明したように、本発明の電動パワーステ
アリングの入力トルク検出装置によれば、従来の揺動レ
バーに相当するリンクレバーは、ピニオンシャフトの側
面に接して設けられるので、このリンクレバーに連続す
る回動シャフト及びロータリーポテンショメータをピニ
オンシャフトの上方のそれ程離れた位置に配置する必要
がない。また、従来の中立復帰機構に相当する反力付勢
部材は、ピニオンシャフトの側面に設けられるので、ピ
ニオンシャフトに密接した位置に配置できる。同時に従
来のプランジャは廃止することができる。これらのこと
から、ギヤボックスのハウジングの一部が突出した形状
は従来に比べ小さくでき、エンジンルーム内における周
辺機器との干渉問題を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す入力側のギヤボックス
の縦断面側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図４】従来の電動パワーステアリングの全体図であ
る。

【図５】図４の入力側ギヤボックスの縦断面側面図であ
る。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。

【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

【符号の説明】

１ 車輪 ３ ナックルアーム ５ 操舵リンク ７ ラック ９ 入力側のラックギヤ １１ 入力側のピニオンギヤ １３ ジョイント軸 １５ ハンドル １７ ギヤボックス １９ トルクセンサー ２１ 車速センサー ２３ コントローラー ２５ 電動機 ２７ 出力側のピニオンギヤ ２９ 出力側のラックギヤ ３１ ピニオンシャフト ３３ ベアリング部 ３５ ベアリング部 ３７ ハウジング ３８ 長孔 ３９ 揺動レバー ４１ 支点部 ４３ リング部 ４４ 上端 ４５ プランジャ ４７ トルクセンサー ４９ バネ ５１ 中立復帰機構 ５３ リンクレバー ５５ 回動シャフト ５７ ロータリーポテンショメータ ５９ ブッシュ ６１ カラー ６３ 反力付勢部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルによって入力されるトルクを検
   出し、このトルク情報及び他の情報により電動機が発生
   すべき補助トルクを決定する電動パワーステアリングの
   入力トルク検出装置において、トルクが入力されること
   でピニオンギヤがラックギヤ上を転動しピニオンシャフ
   トが左右に微小寸法揺動可能とする揺動構造と、ピニオ
   ンシャフトの前記左右のいずれかの側面に接し前記揺動
   に伴って動くリンクレバーと、リンクレバーに略クラン
   ク状に連続する回動シャフトを有し回動シャフトの回動
   角度を検出するロータリーポテンショメータと、ピニオ
   ンシャフトを左右方向の中立位置に戻すためピニオンシ
   ャフトの側面に設けられる反力付勢部材と、を備えたこ
   とを特徴とする電動パワーステアリングの入力トルク検
   出装置。