JPS60211330A - 操舵トルク検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の操舵トルク検出装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来の操舵トルク検出装置としは、例えばステアリング
シャフトの軸方向中途部にトーションバーを挿入し、こ
のトーションバーに貼着した歪ゲージで操舵力に対応し
たトーションバーの捩れ量を電気的信号として出力し、
その信号をスリップリングを用いて外部に取り出すこと
により、操舵トルクを検出するものがあった。

しかしながら、このような従来の操舵トルク検出装置に
あっては、歪ゲージの変形による電気的信号の変化をス
リップリングで電気的信号として取り出す構造となって
いたため、スリ、プリングの取付スペース等の点から装
置全体が大型化されるばかりでなく、歪ゲージの取付状
態の如何によって出力信号にバラツキが生しるという欠
点があった。

そこで、かかる欠点を解決するものとして、特開昭５７
−１３８４７０号公報に記載されているようなものが提
供された。その装置は、ラックアンドビニオン式ステア
リングギヤの操舵トルクを検出するものであり、ランク
軸の背面にセンサ手段を設け、ピニオンギヤの回転力が
ランク軸に作用する時に、該ランク軸の背面に生しる圧
力変化を操舵トルクとして検出するようにしている。

しかしながら、この公報に記載されている装置では、ス
テアリングホイールを右に切っても左に切っても同様の
信号が出力され、操舵トルクの大きさのみが検出できて
、操舵方向までは検出できないという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、入力トルクに対する操舵輪側からの反力
によりピニオンギヤ等の駆動体が操舵トルクに応じて軸
方向へ移動することを利用し、該駆動体の変位量を検出
することにより、上記問題を解決することを目的として
いる。

〔発明の構成〕

而して、この発明は、ステアリングシャフトと一体的に
回転する駆動体と、この駆動体の回転力を操舵輪側に伝
達し且つ該操舵輪側からの反力により前記駆動体をその
軸方向へ移動させるスラスト力を付与する従動体と、前
記駆動体を中立位置に保持する弾性体と、を備えた操舵
装置において、前記駆動体の前記軸方向への移動量を検
出する変位検出手段を設け、この変位検出手段からの検
出信号に基づいて操舵トルクを検出する操舵トルク検出
装置に係わる。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示すもので
あり、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤに適用
した図である。

まず、構成を説明すると、第１図に示ず１が、駆動体の
一興体例を示すピニオンシャフトであり、このピニオン
シャフト１は、軸方向の中途部に設けたピニオンギヤ２
の両側を、２個のヘアリング３．４及びスプリング４０
を介してギヤボックス５に回転自在に支持している。ス
プリング４０は、ピニオンシャフト１を中立位置に保持
する役目をする。ピニオンギヤ２には、ギヤボックス５
に軸方向へ摺動自在に支持されたランク軸６のランク　
□６ａが噛合し、またピニオンシャフト１の、ギヤボッ
クス５から突出した端部には図示しないステアリングシ
ャフトが連結される。

而して、ステアリングシャフトの上端に固定されたステ
アリングホイール（図中路）の回転により、ピニオンギ
ヤフト１及びランク軸６の作動を介して、左右の操舵輪
が操舵方向に対応した側に転舵される。

このピニオンギヤ２の歯とこれに噛み合うラック６ａの
歯には所定の傾斜角を設定しており、従ってピニオンシ
ャフト１を回転させると、操舵輪側からの反力によりピ
ニオンシャフト１にはスラスト力が働き、このスラスト
力によって該ピニオンシャフト１は、その軸方向へとス
ラスト力に応じて若干移動する。なお、図中７は、ラン
クガイドである。

また、前記ピニオンシャフト１はギヤボックス５と電気
的に接続すると共に、その下方には、該ピニオンシャフ
ト１端面との間に所定間隔あけて電極８を配置し、これ
によりピニオンシャフト１を可動電極とし且つ電極８を
固定電極とする可変空気コンデンサＶＣを構成する。電
極８は絶縁基板９の表面に取り付けられており、この絶
縁基板９が、ギヤボックス５に嵌合固定されている。そ
して、絶縁基板９の外側には、変位検出手段Ａの一部を
構成する各種の電子機器を取り付けており、この変位検
出手段Ａによって、ピニオンシャフト１の軸方向への移
動量を検出する。

変位検出手段Ａは、例えば第２図に示すように、変位量
検出部１０と、操舵方向判定部１１と、操舵トルク検出
部１２とから構成される。変位量検出部１０は、例えば
２つのＬＣ発振回路１３．１４と、周波数合成回路１５
と、ローパスフィルタ１６と、バッファアンプ１７とか
らなり、第３図に示すようなピニオンシャフト１の軸方
向への変位量に対応した周波数信号を出力する。

ここで、ＬＣ発振回路１３は、前記可変空気コンデンサ
ＶＣを有し、そのピニオンシャフト１と電極８との間の
隙間の大きさに応して変化する静電容量の大きさに対応
した周波数ｆ信号を発振する。また、ＬＣ発振回路１４
は、基準値となる周波数ｆｏ倍信号発振するものであり
、両ＬＣ発振回路１３．１４の出力信号は周波数合成回
路１５に供給される。周波数合成回路１５は、画周波数
ｆ、ｆｏ信号に基づいて、その和の周波数成分（ｆ＋ｒ
ｏ）と差の周波数成分Ｈ−ｆｏ）とを作り出し、画周波
数成分をローパスフィルタ１６に送出する。

ローパスフィルタ１６では、前記用の周波数成分（（十
ｆｏ）を遮断して差の周波数成分（ｆ−ｆｏ）のみを通
過させ、これがバンファアンプ１７を介して変位量検出
部１０の検出信号として、操舵方向判定部１１と操舵ト
ルク検出部１２とに出力される。この場合、前記基準周
波数ｆＯは、例えば左側に最も大きく切った時の周波数
ｆＬを基準値として設定しくｆＯ＝ｆＬ）、この状態か
ら右側へ切返すに伴って静電容量が増加して、最も大き
く右側へ切った時にその静電容量と周波数ｆＲが共に最
大となるように設定する。

なお、前記差の周波数成分を遮断して和の周波数成分を
通過させるように構成してもよく、その場合には、前記
ローパスフィルタに代えて／＼イパスフィルタを用いる
ようにする。

操舵方向判定部１１は、例えばＡＣ／ＤＣ変換器１８と
、基準値設定器１９と、コンパレータ２０とで構成され
、操舵方向が例えば右であるのか否かを判定する。その
ため、基準値設定器１９の基準値信号の大きさは、車両
が直進状態にある操舵していない時に前記変位量検出部
１０が出力する所定値に設定する。従って、コンパレー
タ２０から出力される信号の有無を見ることにより、例
えば信号の出力がある時には右側に操舵されており、且
つ出力がない時は左側に操舵されているものと判定する
ことができる。

また、操舵トルク検出部１２は、例えばＦ／Ｖ変換器２
１と、関数発生器２２とで構成され、例えば第４図に示
すような操舵トルクに対応した電圧信号を出力する。す
なわち、関数発生器２２は、車両が直進状態にある時に
変位量検出部１０から出力される周波数ｆＣを中心とし
て左右対称をなす同図に示すような折れ線の関数を発生
させるようにする。これにより、右側への操舵時にはそ
の操舵トルクに応じて上昇する電圧信号が出力され、ま
た左側への操舵時にはその操舵トルクに応じて減少する
電圧信号が出力される。

次に、作用について説明する。

ステアリングシャフト側からピニオンシャフト１に操舵
トルクが伝達されると、その操舵トルクにより、ピニオ
ンシャフト１と一体のピニオンギヤ２にラック６ａが噛
合するランク軸６が操舵方向に対応した側に移動し、こ
れにより左右の操舵輪が操舵方向に転舵される。

この場合、ピニオンギヤ２には、操舵輪側からの反力が
ランク軸６を介して入力される。かかるピニオンギヤ２
の歯及びラック６ａの歯には共に傾斜角が設けられてい
るため、その反力の軸方向の分力（スラスト力）により
、ピニオンシャフト１が軸方向に前記操舵トルクの大き
さに応して若干量移動する。これにより、可変空気コン
デンサＶＣを構成するピニオンシャフト１の下端面と電
極８との間の隙間が大きく又は小さくなり、該可変空気
コンデンサＶＣの静電容量が変化する。

すると、変位検出手段ＡにおけるＬＣ発振回路１３の発
振周波数ｆが変わり、変位量検出部１０の出力信号の値
が変化する。この出力信号は、操舵方向判定部１１と操
舵トルク検出部１２とに供給され、操舵方向の判定と操
舵トルクの検出とに使用される。すなわち、操舵方向判
定部１１では、出力信号の大きさが基準値より大きい時
には例えば右側へ操舵しているものと判定され、またそ
の出力信号の大きさが基準値より小さい時には左側へ操
舵しているものと判定される。一方、操舵トルク検出部
１２では、変位量検出部１０から出力された周波数信号
を操舵トルクに対応した電圧信号に変換する。従って、
この電圧出力の大きさを見ることにより、その時の操舵
トルクの大きさを検出することができる。

第５図乃至第７図には、この発明の他の実施例を示す。

この実施例は、変位検出手段の一部に加圧導電ゴムを使
用し、この加圧導電ゴムのスイッチ機能を用いて操舵ト
ルクの大小と操舵方向とを検出するようにしたものであ
る。

すなわち、第５．６図に示す３０が、変位検出手段Ａの
他の実施例を示すゴムシートであり、このゴムシート３
０は、上面に電極がプリントされたフレキシブル基板３
１と、この基板３１の上面に貼着された加圧導電ゴム３
２と、この加圧導電ゴム３２の上面を被覆する保護シー
ト３３とから構成している。ゴムシー）３０は、比較的
剛性の大きい材質により形成された支持プレート３４に
載置されていて、これらをピニオンシャフト１の下方に
配置している。

支持プレート３４は、その−例をギヤボックス５側に固
定すると共に、他側の下方にはＵ字状板ばね等のスプリ
ング３５を配置し、このスプリング３５のばね力により
、支持プレート３４を介してゴムシート３０をピニオン
シャフト１側に付勢し、その一部を該ピニオンシャフト
１の下部に押し付けている。３６は、スプリング３５の
ばね力を調整するための調整ネジである。

前記ゴムシート３０及び支持プレート３４は、ギヤボッ
クス５の下側に形成された開口を閉じる蓋体３７の内側
中央に保持されている。また、図中３８は、ピニオンシ
ャフト１の径方向への移動を制限するためのガイドリン
グであり、ギヤボックス５に嵌合固定されている。

第７図は、電極のプリントパターンの一例を示すもので
あり、互いに所定間隔を有する櫛刃状の共通電極Ｅと、
この共通電極Ｅの各間隔の中間部に配置された８個の電
極３１．Ｓ２．・・・Ｓ８とで構成している。これらの
共通電極Ｅ及び電極Ｓｌ・・・は、車両が直進状態にあ
るときには、予め電極３１・・・の半数が導通されるよ
うに設定しておく。

そのため、この実施例ではゴムプレート３０を、支持プ
レート３４を介して傾動可能に支持しており、従って、
調整ネジ３６を用いてゴムシート３０の角度を変えるこ
とにより、当初の導通面積を適宜に設定することができ
る。

なお、電極Ｓの数を奇数個に設定しその中間を中立位置
とすることにより、操舵していない状態を明確に確認す
ることができる。

かくして、操舵時には、例えば右側へ操舵することによ
りピニオンシャフト１が第５図において下方へ移動する
ものとすると、該ピニオンシャフト１からゴムシート３
０に加えられる圧力のかかる面積が増加し、一方、左側
へ操舵することによりピニオンシャフト１が同図におい
て上方へ移動すると、ゴムシート３０に加えられる圧力
面積が減少する。従って、前記導通部分の面積変化を電
気信号として検出し、その大小を見ることにより、操舵
方向の判定と操舵トルクの大小とを検出することができ
る。しかも、ゴムシート３０によって操舵トルク及び操
舵方向が同時に検出できるため、コンデンサセンサやリ
アクタンスセンサを用いた検出装置に比べて、電子回路
のみならず装置全体を簡素化することができる。

なお、これら第１．第２の実施例では、ランクアンドピ
ニオン式ステアリングギヤを用いて説明したが、本発明
は、他の形式のステアリングギヤに採用することができ
ることはもちろんである。

すなわち、ボールスクリュ一式ステアリングギヤでは、
ウオームシャフトに係合するボールナンドが駆動体を形
成し且つこのボールナンドに噛合するセクタシャフトが
従動体を形成する。また、ウオームローラ式ステアリン
グギヤでは、ステアリングシャフトと一体のウオームが
駆動体をなし且つこれに噛合するローラが従動体をなす
。さらに、ウオームピン式ステアリングギヤでは、ウオ
ームが駆動体をなし且つこれに係合されたピンが従動体
をなす。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明では、入力トルクに
対する操舵輪側からの反力により、ピニオンシャフト等
の駆動体がその軸方向へ移動することを利用し、その駆
動体の変位量を検出してその検出値から操舵トルクを検
出する構造とした。

従って、操舵トルクの大きさと同時に操舵方向までも検
出することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングシャフトと一体的に回転する駆動体と、こ
   の駆動体の回転力を操舵輪側に伝達し且つ該操舵輪側か
   らの反力により前記駆動体をその軸方向へ移動させるス
   ラスト力を付与する従動体と、前記駆動体を中立位置に
   保持する弾性体と、を備えた操舵装置において、前記駆
   動体の前記軸方向への移動量をヰ★出する変位検出手段
   を設け、この変位検出手段からの検出信号に基づいて操
   舵トルクを検出することを特徴とする操舵トルク検出装
   置。