JPS581738B2 - ステアリングギャのトルク検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の車両のステアリングギャを組立てる
工程の最終工程において、組立ての完了されたステアリ
ングギャが設計通りに正しく組立てられているか占かを
検査するための装置に関するものである。

先ず本発明を説明する前に、ステアリングギャの構造及
びこれらの組立方法等を第１図及び第２図を参照して説
明する。

同図において、１はハウジング、２はウオームシャフト
、３はセクタシャフトである。

ウオームシャフト２はハウジング１の長手方向と直交し
てハウジング１に２個のベアリング４にて回動自在に支
持されている。

ハウジング１より外方へ突出するウオームシャフト２の
端部２ａには後工程においてステアリングシャフト５が
セレイション結合される。

ハウジング１内のウオームンヤフト本体部２ｂは螺溝６
を有し、多数のボール７を介してポールナット８を軸架
する。

ポールナット８は一部にラツク９が刻設され、後述する
セクタギヤ１１との噛合によってその回転が阻止される
ので、ウオームシャフト２の回転に応じてウオームシャ
フト２上を軸方向に移動する。

セクタシヤフト３はハウジング１の長手方向に２個のベ
アリング１０．１０にて回動自在に支持され、ポールナ
ット８のラツク９に対向ずる位置にセクタギャ１１が刻
設されている。

セクタギャ１１の歯厚は第１図の左方にゆくにつれ次第
に減少されたテーパ状に形成されている。

１２はセクタシヤフト３の一端側（第１図の右方側）に
嵌合されたアシャストスクリュウで、ハウジング１に取
付固定されたセクタカバー１３との螺合状態を調節する
ことにより、セクタシャフト３の軸方向位置を微調整す
る。

ところで、ウオームシャフト２はステアリングシャフト
５に接続され、セクタシャフト３が前輪に接続されてハ
ンドルの操作を前輪に伝達する関係上、これら両シャフ
ト２，３は組付時に正確なニュートラルの位置に合わせ
ておくことが必要であり、その位置合せは次のようにし
て成されている。

即ち、先ずポールナット８を予め見込まれたウオームシ
ャフト２とのニュートラル時の螺合位置に位置させ、ウ
オームシャフト２をハウジング１に装着する。

その後、ハウジング１を組立治具上に所定の姿勢のもと
にセットし、ウオームシャフト２の端部２ａに設けられ
ている切欠部１４（円筒面部）の一方の側から平行光Ｌ
を照射し、他方の側において受光器を配し、ウオームシ
ャフト２を適宜回転させて切欠部１４を通過する光の光
軸が切欠部１４の円筒面と平行になったとき、即ち受光
器の最大受光位置を感知する。

このようにして、切欠部１４を定位置に定めてこれをウ
オームシャフト２のニュートラル位置とするわけである
。

しかる後にウオームシャフト２を固定シ、セクタシャフ
ト３を取り付ける。

セクタシャフト３は第１図に示す左端部３ａにおいて軸
上の一部にマークが施されており、このマークをナット
８の一部に設けられた目印（図示せず）に合わせて挿入
することにより、セクタシャフト３の向きもニュートラ
ル位置と合致する。

そうした状態でアジャストスクリュウ１２をセクタシャ
フト３に嵌合させつつセクタカバー１３を装着しハウジ
ング１に固定スる。

これで、ウオームシャフト２とセクタシャフト３のニュ
ートラル位置設定作業が完了する。

次に今度はウオームシャフト２が正しいブリロードにて
軸装され次いでセクタシャフト３が軸装され、かつ両シ
ャフト２，３のギヤ間の噛合予圧やバツクラツシ量が調
整される。

例えばバツクラツシ量調整を例として説明すると、該調
整はナツＮ２ｂをゆるめ、ウオームシャフト２を固定シ
た状態の下で、セクタシャフト３に揺動を与え、その時
の揺動量を測定し、揺動角の大きさに応じてアジャスト
スクリュウ１２を所定方向に回動調節して、セクタンヤ
フト３を第１図左方の軸方向に移動変位させてセクタギ
ャ１１とラック９との間に噛合予圧を与え、セクタシャ
フト３のニュートラル位置以外でのバツクラツシ量を０
にしているのである。

以上バツクラツシ量調整にて例示したように種種の調整
が行なわれながら、ステアリングギャが組立てられるの
である。

本発明は以−トの様にして組立てられたステアリングギ
ャが設計通りに組立てられているか舌かを自動的に検査
することができる装置を提供するものであり、特にウオ
ームシャフトとセクタシャフトの駆動トルクが所定の値
の範囲内でかつ滑らかに作動するか否かを検査すること
ができる装置を提供するものである。

以下、図向に基すいて本発明を説明する。

一般にバリアブルギャ比のステアリングギャにおいては
、ウオームシャフト２の１駆動トルクはギヤ比変化の設
定から、当然第３図に示すように、ニュートラル位置（
図示０位置）で略最人となり両回転方向にて減少する特
性を有している例が多く、従って、ステアリング操作へ
の影響の大きな駆動トルク最大値を所定の範囲内に定め
る必要がある。

さらに一例として同図Ｓ部分におけるトルク変化をセク
タシャフトにおけるトルク変化として捕えると、第４図
Ａに示すような小トルク変化が含まれている。

なお、この小トルク変化をセクタンヤフト側で捕える理
由は、ウオームシャフト２とセクタシャフト３とのギヤ
比の関係からセクタシャフト３側のトルク変化としてほ
ほギャ比分の倍率でもって顕著に表われることによって
計測可能となるためである。

この小トルク変化は、比較的に低周波のトルク変動と、
高周波のトルク変動とが含まれている。

このようなトルク変動はステアリング操作の円滑性を損
ない特にステアリングを切って戻す時に引っかかり気味
となりフィーリングを害するほか、ステアリングの円滑
な復元性を阻害して車両の安全運転の支障となる等の問
題となり、所定以上のかかるトルク変動は当然防止しな
ければならない。

このため、従来行なわれていたステアリングギャの回転
円滑度の検査は、人間が手でセクタシャフト３を回転し
、その感覚によって判定する検査、いわゆる官能検査が
行なわれていた。

しかしこの作業は熟練を要することと作業者間にバラツ
キが生じ、検査方法としては不安定な欠点があった。

また、前述の第４図Ａ．Ｂに示す小トルク変化は、長周
期のトルク変動と短周期のトルク変動が複数混在する上
に規則性は無く、そのいくつかがステアリングギャの円
滑度を損なうので、特定周期の成分のみを検出して済ま
すことはできなかった。

以下、第５図、第６図に従って本発明装置について説明
する。

第６図に本発明装置を示す。

図において１Ａは検査されるステアリングギャ、２はウ
オームシャフト、３はセクタシャフトである。

Ａ−はウオームシャフトトルク検出部であり、町逆転モ
ータ２０のスライド可能な出力軸２１の先端に、ウオー
ムシャフト２の軸端部のセレーションに嵌合シ得るよう
になしたソケット２２を設けると共に、該出力軸２１に
トルクセンサ２３と回転角センサ６１とを介装しており
、ウオームシャフト２を正・逆に回転させてその時の、
駆動トルクを検出する。

回転角センサ６１は、後述するシークエンス回路５８に
出力軸２１の回転角信号を出力し、モータ２０により，
駆動される出力軸２１の正逆転・回転角を制御するため
のものである。

Ｂはウオームシャフトトルク判断回路部で、前記トルク
センサ２３の信号を増巾する増巾器２４、トルクの最大
値をホールドする最大値ホールド回路２５、Ａ／Ｄ変換
器２６及び予め設定された上限、下限の各信号を発する
上限設定スイッチ２７、下限設定スイッチ２８と前記検
出信号を比較する比較演算回路２９とを有し、ウオーム
シャフト２の，駆動トルク（最大値）が設定トルク（Ｔ
，，Ｔ２）（第３図参照）の間にあるか否かを判別し、
これをトルク−上限ＮＧランプ３０、ＯＫランプ３１域
いはトルク下限ＮＧランプ３２にて表示するようになっ
ている。

以上の構成はウオームシャフト２のトルクを検査するも
のであり、次に本発明が特徴とするセクタシャフト３の
トルク検査系を説明する。

Ｃはセクタシャフトトルク・回転角検出部であり、可逆
転モータ３３のスライド可能な出力軸３４の先端にセク
タシャフト３の軸端部のセレーションに嵌合し得るよう
になしたソケット３５を設けると共に、前記出力軸３４
にトルクセンサ３６、回転角センサ３７を介装しており
、セクタシャフト３を正・逆に回転させてその時の，駆
動トルク及び回転角を検出する。

なお回転角センサ３７の出力も、回転角センサ６１と同
様に後述するシークエンス回路５８に入力されている。

Ｄはｐ波回路部であり、前記トルクセンザ３６の信号を
増ｄＪする増巾器３８を有する一方、遮断周波数（これ
以上の周波数のトルク信号をカットする）が夫々相違す
る二以上のＰ波器３９．４０を並接続している。

本例においては、Ｐ波器３９の遮断周波数は沖波器４０
のそれよりも高く設定してある。

Ｅはサンプリング間隔設定回路部であり、予め設定され
たサンプリング間隔すなわち回転角△θ１，△θ２に対
応する信号を夫々発するサンプリング間隔設定信号源４
１ ．４２の信号と、前記回転角センサ３７の信号とか
ら演算して後述のトルク値検出ホールド回路部Ｆに夫々
異なる時期にサンプリング信号を送出する回転角計数回
路４３を有している。

トルク値検出ホールド回路部Ｆは前記ｐ波器３９ ．４
０を通った信号から、前記サンプリング信号の各々に基
ずく回転角範囲内での最大値、最小値を夫々検出すると
共に、次のサンプリング信号が入るまでそれらの値をホ
ールドする最大値検出ホールド回路４４．４５及び最小
値検出ホールド回路４６．４７を有し、更にこれら各最
大値、最小値検出同路４４，４６及び４５，４７の各々
の値の差を計算しかつ増巾する差動増巾回路４８ ．４
９及びＡ／Ｉ）変換器５０．５１を有している。

Ｇは比較回路部であり当該サンプリング間隔におけるト
ルク変動の許容差信号を発する許容差信号設定器５２．
５３と、この信号設定器５２ ．５３からの信号を前記
トルク値検出ホールド回路部Ｆからの信号と比較する比
較回路５４，５５とを備えている。

そして、Ｈは判別回路部であり、前記比較回路５４ ．
５５の少なくとも一方からＮＧ信号が出力されたときに
当該ＮＧ信号を送出するＯＲ回路５６と、この出力信号
によりステアリングギャの組立がＮＧであることを表示
する良否表示回路５７とを有しでいる。

尚、前記各呵逆転モータ２０，３３はモータ駆動部■に
接続され、各モータ２０ ，３３が選択的に作動するよ
うになっている。

５８はシーケンス回路、５９．６０は夫々可逆転モータ
２０，３３の，駆動用電源回路である。

シークエンス回路５８は、回転角センサ６Ｌ３７の回転
角信号に基づいて、可逆転モータ２０ ，３３の各々の
正逆転、回転角、モータ２０ ，３３の切換等を制御す
るさ共に、モータ２０，３３によるウオームシャフト２
とセクタシャフト３の起動時と正逆転の折返し時の回転
角では測定される大トルクによって発せられるＮＧ信号
をカットするゲート回路６２，６３を作動させるように
なっている。

以上の構成に於ける作用を次に説明する。

先ず、ウオームシャフト２のトルク検査についてみれば
、ウオームシャフトトルク検出部Ａにてウオームシャフ
ト２のトルク値を検出させる。

即ち、可逆転モータ２０をスライドさせ、出力軸２１の
先端に設けたソケット２２を予めニュートラル位置にセ
ットされたウオームシャフト２の軸端部に嵌合する。

次にモータ，駆動部■のシーケンス回路５８の信号によ
り、可逆転モータ，駆動用電源回路５９を介して可逆転
モータ２０を，駆動し、出力軸２１を回転してソケット
２２を介してウオームシャフト２に最初に回転範囲一杯
に回し、次いでこの範囲内で往復し、再びニュートラル
位置に戻る回転を与え、この往復中のウオームシャフト
２のトルクをトルクセンサ２３にて検出する。

次に検出したトルク信号をウオームシャフトトルク判断
回路部Ｂに人力してウオームシャフト２の回転トルクが
設定トルク範囲（ Ｔ１， Ｔ２）内にあるか否かを判
断する。

即ち、トルク信号を増巾器２４で増巾し 、そのトルク
信号を最大値ホールド回路２５及びＡ／Ｄ変換器２６を
経由して比較演算回路２９に設定トルク範囲（Ｔ１，Ｔ
２）内にあるか否かの判断を行なわせその判断結果を出
力して各ランプ３０，３１．３２にて表示させるのであ
る。

次にセクタシャフト３のトルク検査について説明する。

最初にセクタシャフトトルク・回転角検出部Ｃにてセク
タシャフト３のトルクと回転角を検出させる。

即ち、可逆転モータ３３をスライドさせ、出力軸３４の
先端に設けたソケット３５をウオームシャフト２のトル
ク検査でニュートラル位置にセットされているヒクタシ
ャフト３の軸端部に嵌合する。

次にモータ，駆動部■のシーケンス回路５８のセクタシ
ャフト測定信号により可逆転モータ，駆動用電源回路６
０を介して町逆転モータ３３を駆動し、出力軸３４を同
転してセクタシャフト３に前記ウオームシャフト２の駆
動と同様の回転を与える。

そして、トルクセンサ３６にてセクタシャフト３の回転
トルクを検出し、回転角センサ３７にて回転角を検出す
る。

トルクセンサ３６からの信号は各Ｐ波器３９ ．４０を
夫々通され、ろ波器３９を通った信号は第４図Ａのよう
に、またｐ波器４０を通つた信号は第４図Ｂにように戸
過される。

同時に、回転角センサ３７からの信号が回転角計数回路
４３に入力されると、サンプリング間隔設定信号源４Ｌ
４２からの信号に基すいて夫々異なるサンプリング間隔
△θ１，△θ２を持ってサンプリング信号が出力され、
最大値、最小値検出回路４４ ，４５ ，４６ ，４７
に入力される。

従って、これらのサンプリング信号により、検出回路４
４ ．４６においては第５図Ａに示すように狭いサンプ
リング間隔△θ１内での最大トルク及び最小トルクが検
出される。

同様に検出回路４５，４７にあっては第５図Ｂに示すよ
うな比較的広いサンプリング間隔△θ２内での最大トル
ク及び最小トルクが検出される。

そして、各検出信号は差動増巾回路４８，４９にて各々
の最大と最小の差が計算され、更にＡ／Ｄ変換器５０．
５１にてＡ／Ｄ変換されて比較回路５４ ．５５に夫々
入力される。

比較回路５４ ．５５には、当該サンプリング間隔に対
応する許容差信号が許容差信号設定器５２ ．５３から
入力されており、該回路５４ ．５５において比較され
る。

この結果、比較回路５４．５５のいずれか少なくとも一
方において、検出信号が許容差信号よりも犬であると、
ＯＲ回路５６を通して良否表示回路５７によりＮＧの表
示がなされるのである。

比較回路５４，５５の双方で共に検出信号が許容差信号
よりも小さいときに初めてＯ Ｂとなるのである。

ここで、ろ波器３９．４０の遮断周波数を相違させたの
はろ波器３９側で高周波のトルク変動を検査するためで
あり、Ｐ波器４０側で低周波のトルク変動を検査するた
めで、従ってサンプリング間隔もこれに応じてろ波器４
０側では広くしてある。

ステアリングギャがマニュアルステアのバリアブルギャ
比の場合には一般に，駆動トルクは、ウオームシャフト
２側では第３図に示したようにニュートラル位置で最大
となる変化を示すが（セクタシャフト３側では逆にニュ
ートラル位置で最小となる。

）、一このバリャブルギャ比に基づくトルク変化に比し
て、前述の検出すべき小トルク変化は、十分高周波であ
るため、サンプリング間隔を十分狭く採ることが可能で
ある。

この結果、バリアプルギャ比に基づくトルク変化は、１
サンプリング間隔内では無視できる程度のものとなり、
差動増巾器４８．４９の出力は、バリアブルギャ比に基
づくトルク変化は除去されたものとして取扱い得る利点
がある。

バリアブルギャ比のギヤ比変化を大きく設計したステア
リングギャでは、セクタギャ３の回転角位置によっては
、１サンプリング間隔内のトルク変化が大きくなり得る
が、その場合には、第６図に破線に示したように、回転
角計算回路４３からの回転角信号によって許容差信号設
定器５２，５３の許容差を大きくするようにしてもよい
。

トルク変動をより詳細に検査するには濾波器及びこれに
連らなる検出回路、差動増巾回路、比較回路等を更に増
設すればよい。

また、周期の短いトルク変動のサンプリング間隔を狭く
し、かつ許容差をより小さく設定することにより、検出
感度を更に高めることができる。

尚、Ａ／Ｄ変換器は濾波器の直後に設け、差動増巾を差
動演算としてトルク値検出ホールド回路部Ｆからデジタ
ル回路構成としてもよく、又入／Ｄ変換器を省略して比
較回路部Ｇもアナログ回路構成としてもよいのである。

以上要するに本発明装置によれば、セクタシャフトの回
転トルクを検出しこれを沖波器を通した上でサンプリン
グ間隔内において最大トルクと最小トルクとの差を求め
、これを許容値と比較することによりバリアブルギャ比
のステアリングギャの正常なトルク変化の影響を除去し
、セクタシャフト及びウオームシャフト等が正しく組立
てられているか否かをセクタシャフト駆動トルクによっ
て検査することができ、しかもこの作業を全自動的に行
なうことができるので、組立完成段階でのステアリング
ギャの総合判定を簡単にかつ確実に行なうことができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリングギャの縦断面図、第２図は第１図
の■−■線断面図、第３図はウオームシャフトトルク特
性図、第４図Ａ，Ｂは第３図Ｓ部の拡大図で沖波器を通
したもの、第５図Ａ，Ｂはサンプリング間隔を説明する
第４図Ａ，Ｂと同様の図、第６図は本発明装置の構成図
である。 １Ａ・・・・・・ステアリングギャ、２・・・・・・ウ
ォームシャフト、３・・・・・・セクタシャフト、Ｃ・
・・・・・セクタシャフトトルク・回転角検出部、Ｄ・
・・・・・濾波回路部、Ｅ・・・・・・サンプリング間
隔設定回路部、Ｆ・・・・・・トルク値検出ホールド回
路部、Ｇ・・・・・・比較回路部、Ｈ・・・・・・判別
回路部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングギャのヒクタシャフトを回動する一方
   該シヤフトの，駆動トルク及び回転角を検出するセクタ
   シャフトトルク・回転角検出部と、前記駆動トルクの設
   定周波数範囲のトルク変化のみを通す１以上のｌ戸波器
   と、前記検出回転角に応じて前記戸波器の各々について
   所定のサンプリング間隔毎にサンプリング信号を送出す
   るサンプリング間隔設定回路部と、前記サンプリンク信
   号毎にトルク変化の当該サンプリング間隔内における最
   大値校び最小値を前記Ｐ波器の各々について検出しかつ
   その差を差信号として出力するトルク値検出回路部と、
   前記ザンプリング間隔に対応した許容値信号と該差信号
   とを夫々比較する比較回路部と、該比較回路部の出力信
   号にて前記駆動トルクの変化が所定の許容範囲内にある
   か否かを判別する判別回路とを備えたことを特徴とする
   ステアリングギャのトルク検査装置。