JPS6159206A - 動力舵取装置の操舵角変位量検出装置 - 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／Ｘ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力制御を行な
うために用いて好適な操舵角変位量センサを備えてなる
操舵角変位検出装置に関する。

〔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＠等に広＜
ｗＦａ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！１１Ｉ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裾切りや
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適切に制御するため
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電磁クラッチなどを介してオ
ン・オフ制御すること等も望まれ、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！ａｉへと復帰する場合に、一般に
は、操舵輪での接地面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、これがロータの回転に抗
するような作用力を生じさせ、セルファライニングトル
クだけでは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。

このため、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
ス砒の面で欠点をもつものであり、これは、たとえば運
転者が舵取ハンドルを、中立位置からどちらの方向へど
の位の操舵角度にて回動操作したかを検出する操舵角変
位量検出機構においても大きいもので、特にその検出方
法、ａ構配設位置、検出性能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。

すなわち、従来から知られている操舵角変位量検出装置
としては、一般には、ステアリングシャフトの回転をギ
ヤ、ベルト等で減速してポテンシオメータなどの回転セ
ンサにて構成されているが、このような回転センサによ
れば、減速機構などが必要でその構造が複雑となるばか
りでなく、その出力信号がアナログ信号であるため、こ
れを動力舵取装置の制御用として使用するには一旦デジ
タル信号に変換するといった面倒で回路構成が複雑化す
る構造を採用しなければならないもので、これにより構
成が複雑でコスト高を招くといった問題を生じるもので
あった。

また、直線変位する部分の変位量をポテンシオメータで
検出するようにした構造のものも知られているが、この
場合にも、上述した場合と同様に構造が複雑なものであ
り、さらにその出力をデジタル信号に変換して使用する
ことも必要であり。

またこのような構成ではその測定精度の信頼性を得るこ
とは困難で、実用上の問題が大きいものであった。

特に、上述したような操舵角変位量検出装置は、電動モ
ータを用いた電動式の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。すなわち、この社主動
式の動力舵取装置では、操舵された舵取ハンドルを中立
位置に復帰させる際に、一般のマニュアルステアリング
や油圧式の動力舵取装置のようにセルファライニングト
ルクにて自動的に戻すことは前述した通り困難なもので
あり、通常はモータを逆転させて復帰させる構成が採用
されている。しかしながら、このような構成を採用する
うえで問題とされることは、車輌等に用いられる舵取ハ
ンドルは、周知のように、通常中立位置から両方向に対
し二回転以上にも回転操作されるものであり、このため
その回転量を検出するためには、一般によく知られてい
る回転式のセンサではその実用化が難しいものである。

また、上述した操舵角変位量センサにおいては、操舵輪
を偏向させた状態で−Ｈエンジンを停止させ、その後再
度エンジンを始動させて操舵操作を行なう際においても
その操舵角変位量を適切に判断して復旧させるような機
能をも必要とされるもので、このような要請を満足し得
る何らかの対策を講じることが望まれている・ そして、このような要請は、油圧式の動力舵取装置にモ
ータを操舵補助力送出手段として組合わせたものでも同
様であり、さらには油圧式の動力舵取装置においても、
たとえば車輌の高、低速走行時の舵取ハンドルの剛性を
制、御する油圧反力制御や、オイルポンプを直進状態で
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、その改善が求められている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
操舵操作に応じて操舵輪を偏向させるリンク機構の一部
に、その軸線方向への変位量を検出してその検出信号を
送出する操舵角変位量センサを設けるという簡単な構成
によって、操舵角変位量の検出を簡単かつ精度よく行な
え、しかも全体の構成が簡素化され、その製造が容易に
行なえるとともに、コスト低減化を図ることができ、ま
たその検出精度の信頼性も大幅に向上させることが可能
で、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でき、さら
に従来のようなアナログ・デジタル変換を不要とし得る
等といった種々優れた利点を奏する動力舵取装置の操舵
角変位量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図ないし第３図は本発明に係る動力舵取装置の操舵
角変位量検出装置の一実施例を示すものであり、これら
の図においては、その要部とする操舵角変位量検出装置
１０を付設したステアリングリンク機構部１のみを示し
ている。

まず、このステアリングリンク機構ｌを、第１図を用い
て簡単に説明すると、図中符号２は図示せぬ舵取ハンド
ルから延設されたステアリングシャフトで、その先端は
符号３で示すステアリング本体部内に嵌入され、その先
端にはピニオン（図示せず）が設けられ、かつこのピニ
オンは車輌の操舵輪（図示せず）間に横架されたステア
リングリンク機構４を構成するラック５に噛合されてい
る。なお１図中６はステアリングリンク機構４の両端側
に設けられ操舵輪側のピットマンアーム側に連設される
キングピン、７はこれに連結されたタイロッドで１両側
のタイロフト７間に前記ラック５が介在した状態で一連
に設けられている。また、８はステアリングリンク機構
４を包囲するハウジングで、車輌側に組付けられる取付
ブラケット９ａ、９ｂなどを備えているとともに、その
両端には蛇腹状弾性筒体８ａ、８ｂが配設されてその部
分からのシール性を確保するような構成とされている。

さて１本発明によれば、操舵操作に応じて操舵輪を偏向
させるステアリングリンク機構４の一部すなわちラック
５およびタイロッド７間を連結するロッド部５ａに、そ
の軸線方向への変位量を検出してその検出信号を送出す
る操舵角変位量センサ１１を設けるようにしたところに
特徴を有している。

これを詳述すると、上述した操舵角変位量センサｉｔは
、第２図および第３図に示されるように、前記ラック５
と一体に移動するロッド部５ａからハウジング８の一側
にその軸線方向に沿って穿設された長溝１２を貫通して
外部に突出するし／＜−１３先端に設けられた五個の摺
動子１４ａ〜１４ｅと、これら摺動子１４ａ〜１４ｅが
慴接することにより所望の検出信号を送出し得る二進法
にしたがった五列の配線パターン１５ａ−１５ｅおよび
その共通配線１６が印刷配線されたプリント基板１７と
によって構成されている。なお、このプリント基板１７
は、取付ブラケット１８にて前記ハウジング８の外側部
に取付固定されている。そして、前記配線パターン１５
ａ〜１５ｅおよび共通配線１６は相互に導通状態とされ
るとともに、その共通配ｊｉｌｌ　Ｂ側に十電圧が印加
され、かつ前記各配線パターン１５ａ−１５ｅに摺接す
る摺動子１４ａ−１４ｅから引出されたリード（図示せ
ず）にて導通（１）または空白（０）による五桁のデジ
タル信号が送出され、これによりラック５の軸線方向位
置すなわち操舵輪の操舵角度位置が検出されることとな
る。

ここで、上述したプリント基板１７−ヒの配線パターン
１５ａ〜１５ｅとこれに＃ｇ接する摺動子１４ａ〜１４
ｅにて操舵角変位量センサ１１を構成するうえで問題と
されることは、変位方向に所定間隔毎に区分けされた区
分間に跨がる位置にラック５が位置しているときの検出
精度である。そして、このような問題に応えるためには
、第４図に示すように、上述した区分間に跨がって位置
するときに保持信号を送出するための摺動子１４ｆとこ
れが摺接する配線パターン１９とを形成し、その空白部
１９ａに摺動子１４ｆが位置しているときには、その直
前での読取り信号による制御状態を保持し、その状態が
解除されたときに位置の検出動作を行なうような構成と
すればよいものである。

そして、このような構成によれば、ラック５およびタイ
ロッド７等の移ｒＥＪｉにより操舵輪の操舵角度を簡単
かつ適切に検出し、これにより舵取ハンドルの操舵角変
位量を検出し得るとともに、従来のような回転式のセン
サを用いる場合に比べてその構成を簡素化し、コスト低
減化を図れるもので、またオン・オフ式であることから
、検出精度を大幅に向上させ、特に経時的変化および温
度変化による精度低下等を招くことがないといった利点
を奏するものである。特に、本実施例によれば、プリン
ト基板１７等による二進法にしたがった接点（配線パタ
ーン１５ａ−１５ｅ；　１６）を印刷し、直接デジタル
信号にて出力を送出し得るものであることから、従来の
ようなＡ／Ｄ変換器等が不要となるといった利点がある
。

したがって、上述した構成による本発明に係る操舵角変
位量検出装置ｌＯによれば、簡単な構成によって、操舵
角変位量の検出を簡単かつ精度よく行なえ、しかも全体
の構成が簡素化され、その製造が容易に行なえるととも
に、コスト低減化を図ることができ、またその検出精度
の信頼性も大幅に向上させることが可能で、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でき、さらに従来のような
アナログ・デジタル変換を不要とし得る等、その効果は
大きい。

なお、第５図は上述した第４図に示す配線パターン（１
５ａ−１５ｅ　、１９　；　１６）を有するプリント基
板１７を用いた場合の各摺動子１４ａ〜１４ｆでの出力
信号を示すもので、この場合図中■は摺動子１４ｆ、■
〜■は摺動子１４　ａ　−１４ｅによる出力信号を示し
ている。

また、上述した実施例では、前記操舵角変位量センサｔ
ｉからの信号取出し手段としてのリードを可動側である
摺動子１４ａ〜１４ｅ　、１４ｆ側から引出す場合につ
いて説明したが、本発明はうれに限定されずたとえばｗ
Ｓ６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、
固定側であるプリント基板１７側からリード２０．２１
ａ〜２１ｅを引出しり一ド２０にて＋側の電圧を印加す
るとともに、各摺動子１４ａ　Ｎ１４ｅでの検出信号を
リード２１ａ〜２１ｅにてコントローラ２２側に送出す
るようにしてもよいことは勿論である。ここで１図中２
３ａ〜２３ｅは前記摺動子１４　ａ　Ｎ１４　ｅとそれ
ぞれ導通されプリント基板１７の裏面側に摺接する摺動
子、２４ａ〜２４ｅは前記基板表面の配線パターン１５
ａ−１５ｅに対応して裏面側に形成され上述したリード
２Ｌａ〜２１ｅが引出されるとともに摺動子２３ａ〜２
３ｅが摺接する配線リードで、その作用効果は容易に理
解されよう。

以上の構成による操舵角変位量検出装置１０によれば、
簡単かつ安価な構成にもかかわらず、操舵輪の操舵角変
位量を適切かつｍ実に検出し得るため、各種の動力舵取
装置に適用してその効果を発揮し得るものである。すな
わち、本発明による操舵角変位量検出装置によれば、ス
テアリングリンク機構４の一部を構成するラック５部分
での軸線方向への移動量にて操舵輪の惺向碕を確実に検
出し得るものであるため、これを電動式の動力舵取装置
に適用した場合に問題とされる舵取ハンドルの戻り動作
をモータにて簡単に制御し得るものである。そして、こ
のような利点は油圧式にモータを組合わせた形式の動力
舵取装置においても同様である。

また、油圧式の動力舵取装置においても、たとえば高、
低速走行状態での操舵力制御を適正化するための油圧反
力制御用として、あるいは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、
さらに操舵角度が大きくなるにしたがって操舵力を大な
らしめる制御手段として用いてその効果を発揮し得るこ
とも明らかであろう。

なお、本ＩＡす１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。たとえば上述した操舵角変位量検
出装置１０を構成するプリント基板１７上の配線パター
ン１５．１６；１９などの位置検出区分としては、その
必要に応じて増減してもよいものである。

また１本発明に係る操舵角変位量検出装置１０としては
、上述したような配線パターン１５等を有するプリント
基板１７と摺動子１４等からなる直進型のデジタル式バ
イナリ−センサ構成のものに限定されず、第７図に示す
ように、非接触型の差動トランス型変位計を使用したア
ナログ式のセンサ３０を用いてもよいものである。これ
を簡単に説明すると、図中３１は車体側のノ＼ウジング
８に取付固定され第８図に示すような構成とされている
筒状のコイル組立体、３２はその内部に挿抜自在に配設
され前記ラック５と一体のタイロッド７側に固定された
可動コアで、このような構成としても操舵輪の操舵角変
位量を簡単に検出し得ることは明らかであろう、ここで
、図中３３ａは一次側コイル、３３ｂ、３３ｃは二次側
コイルで、−次側に印加される交流電圧にてコア３２を
介し二次側に起電圧が誘起され、その変化に応じてηｆ
動側の変位量：を検出するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、木発明に係る動力舵取装置の操舵
角変位量検出装置によれば、操舵操作に応じて操舵輪を
偏向させるリンク機構の一部に、その軸線方向への変位
量を検出してその検出信号を送出する操舵角変位量セン
サを設けるようにしたので、簡単な構成にもかかわらず
、操舵角変位量の検出を簡単かつ精度よく行なえ、しか
も全体の構成が簡素化され、その製造が容易に行なえる
とともに、コスト低減化を図ることができ、またその検
出精度の信頼性も大幅に向上させることが可使で、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でき、さらに従来の
ようなアナログ・デジタル変換を不要とし得る等といっ
た種々後れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の操舵角変位量検出
装置の一実施例を示すステアリング機構部を示す概略平
面図、０′５２図はその要部を拡大して示す概略ネ１視
図、第３図は操舵角変位量センサを構成するプリント基
板の配線パターンの一例を示す概略平面図、第４図はそ
の変形例を示す概略平面図、第５図はその出力信号の波
形図、第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は木発明
の別の実施例を示す要部平面図、正面図、底面図および
その断面図、第７図は本発明の他の実施例を示すステア
リング機構部の概略平面図、５Ｓ８図はその動作説明図
である。 ｌ・・・・ステアリング機構部、２・・・・ステアリン
グシャフト　４　ｓ　＊・・ステアリングリンクＬ’ｔ
ｃ　４Ｗ、５　ｓ　＊　＊　ａラック、５ａφ・・・ロ
ッド部、７・・・・タイロッド、８・・・・ハウジング
、１０−−・・操舵角変位量検出装置、１１・・・・操
舵角変位量センサ、１２・・・・長１１号、１３ａ＊−
−レバー、１４ａ−１４ｅ　、１４ｆ−−−−１ｆＪｌ
子、１５ａ〜１５ｅＩＩ＠中・配線パターン、ｌ　６１
１　＠　１１　ｅ共通配線、１７−−−・プリント基板
、１９・・・・配線パターン、１９ａｅ　ａ　ａ　ｅ空
白部、２０．２１ａ−２１ｅｅ　ａ　番・ＩＪ−ド、ｚ
２・・・・コントローラ、２３ａ〜２３ｅ＊・・拳摺動
子、２４ａ〜２４ｅ・・・・配線リード、３０・・−・
差動トランス型センサ、３１・拳・・コイル組立体、３
２・・・・可動コア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵操作に応じて操舵輪を偏向させる舵取リンク機構の
   一部に、その軸線方向への変位量を検出して検出信号を
   出力する操舵角変位量センサを備えてなることを特徴と
   する動力舵取装置の操舵角変位量検出装置。