JPS6154419A - 動力舵取装置の操舵力検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は運転者による舵取ハンドルの操作力（操舵力）
を軽減するために用いられる動力舵取装置に関し、特に
車輌の各種走行条件に応じた適切な操舵制御を行なうた
めに非接触型の操舵力センサを備えてなる操舵力検出装
置に関する〔従来技術〕 動力舵取装置は一般にパワーステアリング装置として称
され、近年では小型車を始めとして各種の車輌等に広く
搭載され、運転者の操舵力を軽減して簡単でしかも軽快
な操舵操作を可能とするとともに、運転者の疲労等を軽
減するうえでもその効果を発揮し得るものである。そし
て、この種の動力舵取装置として従来から油圧式のもの
が一般によく知られており、また近年ではこれに加えて
電動モータ等を利用した電動式のものも提案されるよう
になっている。

ところで、上述したような動力舵取装置において問題と
されることは、運転者の操舵操作に応じた操舵力や操舵
角度、さらには車輌の走行速度などを始めとする各種走
行条件にて装置動作を適切に制御し、必要に応じた操舵
補助力が得られるような構成とすることである。すなわ
ち、この種の動力舵取装置を搭載した車輌等にあっては
、車輌停車中における操舵操作いわゆる据切りや低速走
行時の操舵操作を行なう際には、きわめて軽い操舵操作
力が得られるように大きな操舵補助力を出力し得る構成
とすることが必要とされるものであり、このような場合
に用いてその効果を発揮させ得るものである。しかし、
その一方において、車輌が高速走行を行なっているとき
に、上述した低速走行時等のような大きな操舵補助力を
生じさせると、舵取ハンドルの操作力が軽くなりすぎて
、運転者の不安感を促進する等といった問題を招くもの
で、運転感覚の適正化を図るうえで実用上好ましくなく
、逆に操舵補助力を小さくさせて舵取ハンドルをある程
度の重さ、つまり操舵力を増大させるような構成が必要
とされるものである。

そして、このような要請に応えるためには、上述した各
種の動力舵取装置を、車輌の走行条件、走行速度、操舵
力の大きさ、さらには操舵角度の大、小等に応じて制御
した状態で駆動することが必要であり、このためには各
種の検出装置を付設しなければならないものである。

すなわち、上述した動力舵取装置において油圧式のもの
では、エンジンにより駆動されるオイルポンプからの吐
出流量を上述した各種条件に合せて制御するために電磁
弁等を用いることが行なわれるようになっており、また
近年要求されている省エネルギ化等に対して応えるため
にオイルポンプ等をオン・オフ制御することも望まれ、
上述した検出装置は重要とされるものである。

さらに、上述した要請は、動力舵取装置として電動モー
タを用いたタイプのものにおいても、各部の動作上の信
頼性、耐久性、さらには適正な制御を行なううえで必要
とされるものであり、これは電動モータを用いると舵取
ハンドルの操舵操作に追随した作動特性を得ることがモ
ータの慣性等にて難しく、しかもステアリングシャフト
とモータとの間の減速機構などの存在により操舵された
舵取ハンドルを元の中立位置に復帰させる場合にも、そ
の運転者の操舵条件を検出してモータを逆転させること
が必要とされる等の理由から明らかであろう、すなわち
、動力舵取装置を付設した舵取装置において、操舵輪が
旋回状態から直進状態へと復帰する場合に、一般には、
操舵輪での接地符からの反力にて生じるセルファライニ
ングトルク（車輌の走行中に直進状態となるように作用
する力）が利用されているが、上述したモータではブラ
シ等において摩擦があり、これがロータを逆転させるに
は力不足で、この不足分を補うことが必要とされるもの
であった。

そして、上述した各種検出機構として、従来から種々構
成のものが知られているが、いずれも構造上や動作性能
の面で欠点をもつものであり、これは、たとえば舵取ハ
ンドルに対する運転者の操舵要求を検出する操舵力検出
機構においても大きいもので、特にその検出方法、機構
配設位置、検出性俺等の面で種々の問題を生じ、何らか
の対策を講じることが望まれている。

たとえば特公昭５４−９７７４号公報には、コラムシャ
フト下方に対しオン・オフ式の操舵力検出機構を付設し
たものが提案されているが、このような構成では配設ス
ペース的に余裕のないシャフト下端が大型化し、その構
造の複雑さと１１立作業の煩雑さとを生じるばかりでな
く、接触タイプの検出手段を用いていることからその繰
り返し使用にて頻繁な調整作業が必要とされるとともに
、耐久性の面でも問題を生じるものであった。

また、特開昭５４−１７２２８号公報等には、舵取ハン
ドルのシャフトとの連結部分に接点片によるスイッチ手
段を設けた場合が示されているが、このような構成でも
スイッチが接触型であることから繰り返し使用による耐
久性や動作上の信頼性の面で問題を生じるものであり、
実用化するにあたっての問題は大きいものである。

さらに、従来からよく知られているトルクセンサとして
は、ストレインゲージタイプが一般的であり、このよう
な検出手段では、温度、湿度などの環境変化に対する信
頼性や長期間にわたっての使用に対する信頼性に難点が
あり、このような構成も実用的ではなく、実際に使用す
るには問題が多いものである。

そして、上述したような操舵力検出装置は、電動モータ
を用いた動力舵取装置に採用した場合にその必要性が大
きいものであるが、さらに油圧式の動力舵取装に１にお
いても、たとえば車輛の高。

低速走行時の舵取ハンドルの剛性をＩＩ７制御する油圧
反力制御やオイルポンプを非操舵状態では不動作状態と
してエンジンから切離しておく等といった場合にも必要
なもので、その改善が望まれている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような本積に鑑みてなされたものであり、
舵取ハンドルおよびこれを所定角度範囲内で回動可能に
支持してなるステアリングシャフトとの連設部に配設さ
れ両者の相対的な回動角度にて操舵力を検出する操舵力
検出装置を、舵取ハンドルまたはステアリングシャフト
のいずれか一方に配設されかつ他方の部材の検出端と対
向する非接触型センサにて構成するという簡単な構成に
よって、従来一般に用いられているオン争オフ型のトル
クセンサやストレインゲージタイプ等のような長期使用
や環境変化に対する信頼性や、その調整作業の煩雑さな
どといった問題は解消され。

しかも適正かつ確実Ａ″操舵力の検出を行ない、これに
より車輛の走行条件に応じた適ν」で円滑な操舵補助力
を得て装置性能を発揮させることが可能で、またその構
成が簡単で全体の小型化および低コスト化を図れる等と
いった利点を奏する動力舵取装置の操舵力検出装置を提
供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図（ａ）、（ｂ）　８よび第２図は本発明に係る動
力舵取装置の操舵力検出装置の一実施例を示すものであ
り、木実施例では動力舵取装置として電動モータを用い
てなる電動式のものについて示している。

これらの図において、まず、全体を符号ｌで示す電動式
の動力舵取装置は、第２図に示されるように、舵取ハン
ドル２をその上端部に有するステアリングシャフト３に
対し減速歯車機構４を介して連結された電動モータ５を
備え、かつ前記ステアリングシャフト３の下端部に設け
られたピニオン６は、操舵輪７ａ、７ｂ間を連結するピ
ットマンアーム、タイロッド等のリンク機構８上に設け
られたラック（図示せず）と噛合され、前記舵取ハンド
ル２の操舵操作にて前記電動モータ５を回転させること
により、適切な操舵補助力を得て操舵輪７ａ、７ｂの偏
向操舵を行なえるような構成とされている。ここで、電
動モータ５は１図中９で示すコントローラに対する車速
センサ９ａ、操舵角センサ９ｂ、さらに後述する本発明
を特徴づける操舵力検出装置１０としての非接触型セン
サ１１等からの検出信号にて得られる制御信号にて駆動
されるものである。

さて１本発明によれば、上述した構成による動力舵取装
置ｌに採用する操舵力検出装置１０を、第１図（ａ）、
（ｂ）に示すように、舵取ハンドル２およびこれを所定
角度範囲内で回動可能に支持してなるステアリングシャ
フト３との連設部に配設するようにしたところに特徴を
有している。そして、このようなｍ舵力検出装置ｌＯは
、上述したＡｔ　塩ハンドル２とステアリングシャフト
３との間での相対的な回動角度にて操舵力を検出し得る
ように、舵取ハンドル２の裏面側に配設されたいわゆる
ギャップセンサ等による非接触型センサ１１と、これに
対向するようにして前記ステアリングシャフト３側に設
けられた磁性材からなる検出端としての鉄片１２とで構
成されている。

これを詳細に説明すると、第１図（ａ）、　（ｂ）中符
号１３は前記ステアリングシャフト３側に固定され舵取
ハンドル２とはベアリング１４を介して回動可能に連結
された回動板で、その一部に固定された前記鉄片１２が
、舵取ハンドル２の裏面に設けられた支持プレート１５
上に配設された非接触型センサ１１と対向するような構
成とされている。また、この回動板１３の鉄片１２とは
反対側の外周部からはストッパ片１６が一体的に延設さ
れ、かつこのストッパ片１６を所定間隔おいて挟み込む
ように前記プレート１５上には一対のストッパ部材１７
．１７が配設され、舵取ハンドル２が所定角度以上回動
されたときには、ステアリングシャフト３と一体的に回
動されるようになる。いわゆるフェールセーフ機構を構
成している。そして、上述したストッパ部材１７．１７
内には、抑圧子１８．１８を常時前記ストッパ片１６側
に当接させるように付勢し回動板１３の回動位置を非接
触型センサ１１に対しセンタリングを行なう一対のスプ
リング部材１９．１９が内設されている。なお、図中２
０は前記舵取ハンドル２の裏面部に設けられた操舵力検
出装置１０内でステアリングシャフト３の周囲に巻回し
て配置されたフラットケーブルで、これは上述したよう
にステアリングシャフト３に対し回動可能に支持されて
いる舵取ハンドル２側の非接触型センサ１１へのり一ド
２１を相対的な回動運動にかかわらず。

電気的に接続するためのものである。さらに、２２はス
テアリングシャフト３の周囲に配置されたホス部材であ
る。

また、前記非接触型センサ１１は、第３図に示すように
、鉄心１１＆とその周囲に巻回されたコイルｌｌｂとか
らなり、舵取ハンドル２の操舵操作にて回転されること
によって、これと共に回転してステアリングシャフト３
側の鉄片１２に対し進退勤作し、その間隔を変化させる
ものである。

そして、このような鉄片１２に対する進退勤作にて磁気
抵抗値が変り、その結果電圧が変化するため、これによ
り両者間のギャップ量を検出し、これを前記コントロー
ラ９内の回路にて演算することにより操舵力検出が行な
えることとなる。なお、第４図は非接触型センサ１１に
よる磁気抵抗の変化を電圧変化に変換したもので１図中
ａは舵取ハンドル２が中立状態にある直進位置、ｂが舵
取ハンドル２を右方に、０が左方に最大回動操作したと
きの位置である。

そして、このような構成によれば、舵取ハンドル２のス
テアリングシャフト３に対する相対的な角度変化による
ギャップを非接触型センサ１１にて検出して操舵力の状
態を検出しているため、その構成が簡単でしかも非接触
な構造であることから、この種の舵取ハンドルのように
長期間にわたって頻繁に繰り返し使用されるものの検出
手段として用いてその効果を発揮させ得るものである。

また、上述した非接触型センサ１１によれば、温度、湿
度等の環境変化に対する信頼性も大きく、さらに従来の
ような頻繁なバランス調整なども不要で、メンテナンス
も簡単である等といった利点がある。また、上述した構
成では、非接触型上ンサ１１等からなる操舵力検出装置
１０を、舵取ハンドルｚ内に配設しているため、゛配設
スペース等といった問題もなく、全体の小型化を図れ、
さらに一対のスプリング部材１９．１９を用いてそのセ
ンタリング位置を自由に調節し得るものであり、しかも
ねじりトルクを一定値以上与えないと変位が発生せず、
操舵力検出を行なわないようにする、いわゆるプリセッ
ト量を自由に調節できる等の利点もある。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定されず、各
部の形状、構造等を必要に応じて適宜変形、変更するこ
とは自由である。また、本発明に係る操舵力検出装置１
０は、上述した実施例で説明した電動式の動力舵取装置
に限定されず、油圧式の動力舵取装置等に適用してもそ
の効果は大きい、すなわち、上述した検出装置にて得ら
れる操舵力および操舵要求を、油圧式の動力舵取装置に
おいて走行速度の大、小に応じて舵取ハンドルの剛性を
可変する油圧反力制御用の信号として利用したり、直進
走行時においてオイルポンプをエンジンから切離す電磁
クラッチ制御用として用いてその効果を発揮し得るもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る動力舵取装置の操舵
力検出装置によれば、舵取ハンドルおよびこれを所定角
度範囲内で回動可能に支持してなるステアリングシャフ
トとの連設部に配設され両者の相対的な回動角度にて操
舵力を検出する操舵力検出装置を、舵取ハンドルまたは
ステアリングシャフトのいずれか一方に配設されかつ他
方の部材の検出端と対向する非接触型センサにて構成す
るようにしたので、簡単な構成にもかかわらず、従来一
般に用いられているオンφオフ型のトルクセンサやスト
レインゲージタイプ等のような長期使用や環境変化に対
する信頼性や、その調整作業の煩雑さなどといった問題
は解消され、しかも適正かつ確実な操舵力の検出を行な
い、これにより車輌の走行条件に応じた適切で円滑な操
舵補助力を得て装置性能を発揮させることが可能で、ま
たその構成が簡単で全体の小型化および低コスト化を図
れる等といった利点を奏する等、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明に係る動力舵取装置
の操舵力検出装置の一実施例を示す舵取ハンドル部分の
みの概略構成を拡大して示す舵取ハンドルの底面図およ
びその要部断面図、第２図は本発明に係る操舵力検出装
置を実施した動力舵取装置の概略構成を示す斜視図、第
３図は非接触型センサとしてのキャップセンサの原理図
、第４図は上述したギャップセンサにて得られる電圧変
化を示す特性図である。 ｌ・・・・動力舵取装置、２拳・・・舵取ハンドル、３
１１・・・ステアリングシャフト、５１１・−・電動モ
ータ、９・・・・コントローラ、１０・・・・操舵力検
出装置、１１・φ・・非接触型センサ、１２働・・・鉄
片、１３伊・・・回動板、１６拳争・・ストッパ片、１
７・・・・スートツバ部材、１８・・・・押圧子、１９
・・・・スプリング部材、２０・・会番ケーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取ハンドルおよびこれを所定角度範囲内で回動可能に
   支持してなるステアリングシャフトとの連設部に配設さ
   れかつこれら両者間での相対的な回動角度にて操舵力を
   検出する操舵力検出装置を備え、この操舵力検出装置は
   、前記舵取ハンドルまたはステアリングシャフトのいず
   れか一方に配設されかつ他方側の検出端と対向する非接
   触型センサにて構成されていることを特徴とする動力舵
   取装置の操舵力検出装置。