JPS62214056A - 電気式パワ−ステアリング装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は操舵力の一部を電動モータの駆動に委ねる電気
式パワーステアリング装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種装置の例として第４図に示す如きものがあ
る。同装置は特開昭５９−２２７５６０号公報で提案さ
れているものである。

この装置につき、ステアリングシャフトの回転方向と操
舵力の検出部を中心にその概要を説明すると、ステアリ
ングシャフト３６とウオームシャフト３３はトーション
バー３７の両端に各々ピンＰ、、Ｐ。

で結合されており、ステアリングシャフト３６の先端に
は摺動抵抗４０に接触する摺動子４１が固定され。

摺動抵抗４０と摺動子４１によりステアリングシャフト
３６の回転方向と操舵力を検出するセンサ４２が構成さ
れる。

いま、図示しないステアリングホイールが操作され、ス
テアリングシャフト３６が回転すると、トーションバー
３７が捩られ、摺動子４１は摺動抵抗４０に対して初期
の位置より変化する。センサ４２のこの抵抗値の変化を
出力Ｓ、としてコントローラ４３に出力し、コントロー
ラ４３はこの信号Ｓ１に応じて電動モータ３９に駆動信
号Ｓ、を出力し、電動モータ３９は同駆動信号Ｓ、によ
り回転方向と回転力が制御さ扛つつ回転して操舵アシス
ト力を発生する。

ところで、このようにトーションバーの捩れを利用して
操舵力及び回転方向の検出を行う形式のパワーステアリ
ング装置にあっては、特性の左右対称性を保障するため
その中立位置を厳密に調整する、所謂センタリング作業
が必要であり、特に電気式パワーステアリング装置にお
いては中立状態におけるセンサの出力信号レベルをコン
トローラの人力信号の基準レベルに合わせることが重要
である。

一方、上記の装置も含めて従来のこの種電気式パワース
テアリング装置では、センサがステアリングシャフト・
ギヤ等の構成部品と一体となって構成されているため、
前記センタリング作業が大樹りとなるばかりでな（、高
精度の加工が要求されるためコストアップの要因ともな
っていた。

こｔらの点を解消しようとして、センサにおけるセンタ
リング作業をラフに行い、コントローラ側で人力信号の
基準レベルをセンサの中立状態の出力信号レベルに合わ
せるように調整することも考えられるが、この場合には
コントローラの互換性を失わせることになり、常にセッ
サとコントローラを一対として取扱う必要があって、コ
ントローラからその互換性を奪うデメリットの方が多（
な９、当紙採用できるものではない。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の入出力軸の相対回転を利用して、そ
の回転力及び回転方向を検出して電動モータの回転制御
を行なう形式の電気式パワーステアリング装置にあって
は、ステアリングギヤの構成部品とセンサが一体とされ
ているため、そのセンサ部のセンタリング作業が大樹り
となり、かつ高精度の加工が必要である等の問題点を有
していた。

本発明は、これらの点を解決すべ（開発されたもので、
検出部の一部をステアリングギヤ等の構成部品から分離
させて、センサ単独にセンタリング調整を可能とする電
気式パワーステアリング装置を提供しようとするもので
ある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は入出力軸間の相対角度変位の方向と
大きさを検出する検出部と、出力軸に連結され前記検出
部からの出力信号に応じてコントローラを介して、その
回転が制御される電力モータからなる電気式パワーステ
アリング装置において、前記検出部は入出力軸間の相対
角度変位を軸方向変位に変換する変換機構と同軸方向の
変位量を検出する検出装置とからなり、同検出装置の中
立位置を他の部材とは独立させて調整可能とすることを
構成とし、これを上記問題点の解決手段とするものであ
る。

（作　　用） 検出装置をステアリングギヤ等の構成部品とは独立させ
、中立位置を調整する。従って、この調整時には前記各
構成部の取付け、取外し作業の必要がな（、またコント
ローラの調整作業も不要であるＯ （実施例） 以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示し、第１図は電
気式パワーステアリング装置の全体構成を第２図は同装
置の検出部を正面からみた断面を、第３図は同検出部の
一部を側面からみたもので、同図（、）はセンタリング
調整前を示し、同図（ｂ）はその調整範囲を図示してい
る。

まず、第１図によって本実施例装置の全体構成を説明す
る。

同図において、工は一端をステアリングシャフトを介し
てステアリングホイール（図示せず。）に接続された人
力軸で、トーションバー１３を介してピニオンシャフト
６と一体化されている。即ち人力軸■とピニオンシャフ
ト６は夫々ピン１４ａ及びピン１４ｂによってトーショ
ンバー１３と結合している。入力軸１はステアリングホ
イール側を上部ハウジング２に圧入された軸受３で支持
され、他端はピニオンシャフト６の一端円筒内面に圧入
された軸受４によジ支持されている。また、ピニオンシ
ャフト６は下部ノ・ウジノブ７に装着された−対のアン
ギュラ玉軸受８．９により軸方向に遊びがないように支
持される。

当該ピニオンシャフト６の先端側にはピニオンギヤが形
成され、車輪を操舵作動させるラック５と噛合しており
、同ピニオンシャ７ト６０人力軸１の保合側外周面には
大径の平歯車が形成されて中間歯車１１ａ、ｌｌｂを介
して電動機１２の出力軸先端の歯車１２ａと互に噛合連
結して減速装置を構成している。

一方、人力軸１の中央部付近には、らせん状の溝１ａが
刻設され、間溝１ａは入力軸１に遊嵌された一部にフラ
ンジを有する円筒状のスライダ１７に設けられた穴１７
ａに嵌入するボール１５と係合している。

スライダ１７の前記７ランジの外周面にはその周方向に
環状溝１７ｃが刻設されており、また同スライダ１７の
前記ビニオンシャフト６と対向する端面には軸方向に向
けて長溝１７ｂが刻設され、該長溝１７ｂ内にはピニオ
ンシャフト６の端面に圧入されたビン１９が係合さ扛て
、スライダ１７を入力軸ｌの軸方向に移動可能とすると
共にピニオンシャフト６０回転には随伴して回転しうる
ようにしている。

なお、１６はスライダ１７の円筒部外周面に嵌合させた
環状部材で、１８は前記環状部材の外れを防止するため
の弾性リングである。

他方、前記上部ハウジング２の一部には、上面に取り外
し可能な蓋を有するケース２３が取り付けられ、該ケー
ス２３内には一端にボール２１を保持する板バネ状の弾
性材料で構成されるレバー２０の他端が固設保持される
。

これを具体的に説明すると、第１図及び第２図において
ケース２３は上部ハウジング２に一側面が固定され、そ
の固定側側面の開口部内を上記レバー２０がその平面を
スライダ１７の環状溝Ｌ７ｃの溝側面に平行するように
挿通さ扛る。レバー２０の上記他端は一部に同レバー２
０の平面と平行な面が形成された調整軸２６端に調整軸
と直交させてワッシャ２５を介しボルト２４により固設
される。

前記調整軸２６の外端にはフランジ２６ａが形成され、
このフランジ２６ａをもって上記ケース２３の一側面を
構成する。このフランジ２６ａには、第３図に示すよう
に２箇所に穴２６ｂが形成されており、同大２６ｂはフ
ランジ２６ａをケース２３に取り付けるときのボルト２
７の貫通用であると同時に、後述する如（レバー２０の
位置調整用穴ともなるもので、従ってボルト２７の軸径
より多少径を太き（ボルト２７の軸回りに所定の隙間が
確保されるように形成されるものである。

そして、上記レバー２０の一端に保持されたボール２工
はスライダ１７の環状溝１７ｃ内に嵌入される。

また、同レバー２０には歪ゲージ２２が貼布固定され、
歪ゲージ２２はコントローラ２８と電気的に接続されて
、コントローラ２８では歪ゲージ２２から出力される信
号に応じてバッテリ２９から電動モータ１２に電流を供
給する。

以上の構成からなる本実施例装置の作動について述べる
と、いまステアリングホイール（図示せず）に操舵力が
加えられない状態、即ち中立状態にあるときは、レバー
２０には撓みが発生しないため歪ゲージ２２の出力は零
であり、コントローラ２８もバッテリ２９と電動モータ
■２の間を遮断しており、従って電動モータ１２に電流
が流れず作動しない。

ここで、例えばステアリングホイールに布切の操舵トル
クが加えられると１両端を人力軸１とビニオンシャフト
６に結合しているトーションバー１３は、ステアリング
ホイールに加えられたマニュアル操舵トルクをビニオン
シャフト６に伝える機能の他に、人力軸に加えられるト
ルク（人力トルク）により、入力軸ｌとビニオンシャフ
ト６の間に人力トルクに比例する相対捩れを発生させる
トルク−変位の変換機能をも有し、入力軸１はビニオン
シャフト６に対して相対的に右回転の変位をする。

ところで、入力軸ｌの外周に嵌挿されたスライダ１７は
ビニオンシャフト６の端部から軸方向に突設されたピン
１９と係合しているため、ビニオンシャフト６とは同方
向に一体となって回転する結果、入力軸ｌはスライダ１
７に対してもビニオンシャフト６に対してと同じたけ右
回転の変位をすることになる。

この入力軸１とスライダ１７の相対変位により、入力軸
ｌの外周に刻設された、らせん状の溝１ａはスライダ１
７の穴１７ａに嵌入さ扛たボール１５を押し上げ、更に
ボール１５はスライダ１７を押し上げてスライダ１７を
入力軸ｌに対して相対的に上方（ステアリングホイール
側）へ変位させる。

ここで、人力細工は軸方向には固定されているから、ス
ライダ１７は上・下部ハウジング２．７に対して入力軸
１の軸方向を上方へと変位することになる。

一方、レバー２０の一端は調整軸２６、ケース２３を介
して上部ハウジング２の一部に固設されており、前記の
如くスライダ１７が上部ハウジング２に対して上方に変
位すると、レバー２０の他端に保持されたボール２１が
スライダ１７の環状溝１７ｃにより押し上げられて、レ
バー２０に上方に向けての撓みを発生させる。

Ｌ／　バー２０に貼付された歪ゲージ２２はレバ−２０
１Ｃ発生した撓み量とその方向を検出して、そのレバー
２０の撓み量（＝操舵トルクの大きさ）と方向（−操舵
トルクの方向）に対応する電気信号（電圧）をコントロ
ーラ２８に出力する。コントローラ２８は歪ゲージ２２
から出力された前記電気信号に応じて、バッテリ２９か
ら電動モータ１２に流れる電流の大きさ及び方向を制御
して、電動モータ１２を適切な状態で駆動し布切の助勢
トルクを発生させる。

電動モ〜り１２に発生した助勢トルクは、歯車１２ａ中
間歯車１１ａ、ｌｌｂを介してビニオンシャフト６に設
けられた平歯車６ａに伝達され、トーションバー１３を
介して伝達されるマニュアル操舵トルクに加算されて車
輪（図示せず）を右に偏向する。

次に、ステアリングホイールに圧切の操舵トルクが加え
られた場合について述べると、布切の場合とは逆に、入
力軸１とビニオンシャフト６の相対捩れにより、スライ
ダ１７は上部ハウジング２に対して下方（ビニオンシャ
フト６側）に変位するため、レバー２０には下方に向け
て撓みが発生する。

歪ゲージ２２はこの撓み量に応じて、布切の場合とは基
準レベル（中立状態の出力信号レベル）に対して逆方向
の電気信号を出力し、コントローラ２８は電動モータ１
２に布切の場合とは逆向きの電流を供給して電動モータ
１２を駆動し、電動モータ１２が発生する助勢トルクを
ビニオンシャフトに伝え、これをマニュアル操舵トルク
に加算して車輪を左方向に偏向する。

以上のように作動するシステムの中にあって、レバー２
０、ケース２３等により構成されるスライダ１７の変位
検出機構部と、コントローラ２８は各単体で調整及び性
能検査を受けた後に、ステアリングギヤと組合わされて
最終性能検査が行われる。

即ち、各単体毎の調整・検査の段階では、まず変位検出
機構部については、ケース２３にボルト２７で仮締めさ
れた調整軸２６に、レバー２０をボルト２４及びワッシ
ャ２５で固定した後、基準レベルの調整並びにレバー２
０の撓み量に対する出力信号レベルの確認・調整等が行
われ、またコントローラ２８については模擬人力信号に
対する左・右対称性・・ゲイン等の調整及び検査を行う
。

この単体毎の調整・検査が終了したものをステアリング
ギヤと組合わせて最終的な性能検査が行われることにな
る。

最終的な性能検査の段階で、入力軸１に操舵トルクが加
わらない中立の状態において、レバー２゜に撓みが発生
していると、歪ゲージ２２の出力信号の基準レベルが単
体で調整した時の値とずれてしまい、コントローラ２８
の制御特性のうちの左右対称性が失なわれることになっ
て再調整が必要となる。

この場合、従来の装置であると、大樹りな調整作業を行
わなければならず、これが市場に出た後に発見さ牡たと
きには最悪の場合、システム全体を交換せざるを得ない
状況にもなり兼ねない。このように、市場におけるサー
ビス性を考慮すると、システムの一部に不備があるとき
に、システム全体を交換することは経済性の面からも得
策ではな（、コンポーネントレベルでの交換可能性が十
分に配慮さ扛る必要がある。また、その場合でも市場に
おいて複雑な電気的特性の調整まで行わせることは技術
的にも品質保証の上からも困難性が高いと思われるから
、最低限の調整で済むようにすることか必要である。

本発明は当初述べた従来技術の問題点に加えて、これら
の点をも考慮してなされたもので、本実施例においても
これらの点が十分に考慮されている。

即ち、本実施例では例えば上記の如き最終的な性能検査
の段階で、歪ゲージ２２の出力信号の基準レベルがず扛
てしまったときに、前記基準レベルを維持したままレバ
ー２０の撓み量を零の状態にするには、上記スライダ１
７の変位検出機構部を、レバー２０先端に保持されたポ
ール１５をスライダ１７の環状溝１７ｅに嵌入するよう
にして、上部ハウジング２に組込み固定する。次で、歪
ゲージ２２とコントローラ２８を連結すると共にコント
ローラ２８、電源、電動モータ１２を電気配線で接続す
る。

この接続が終えた後、レバー２０を固定する調整２６を
ボルト２７を緩めてケース２３の仮締めを解く。

歪ゲージ２２の出力信号をテスタに分岐接続して、テス
タ・を観整七つつ調整軸２６を回転させ、歪ゲージ２２
の出力レベルが零のときを基準レベルに合わせる。

調整軸２６をその位置に保持させたままボルト２７を締
めて、調整軸２６をケース２３に固定して調整を完了す
る。

この調整は車両の出荷前には勿調なされるものであるが
、市場に出回った後でも、必要なときは上記と同様の要
領で簡単にその調整を行うことが可能である。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した如く本発明によると、入・出力軸
の相対回転を軸方向の変位に変換させ、その変位量を検
出する変位検出装置をステアリングギヤの構造部品から
分離独立させ、単独にその中立位置を調整できるように
したため、特にコントローラ等の他のシステムに影響を
与えることな（、同変位検出装置における中立状態にあ
る基準レベル調整を簡単に行うことが可能となる。

また、前記変位検出装置を他の部材と独立させて、例え
ばハウジング等に脱着可能に固定し５るように構成すれ
ば、同装置を単独にしかも前記簡単な調整機能と相俟っ
て簡単に交換できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である電気式パワーステアリン
グ装置の全体を示す断面図、第２図は第１図のｍ−１ｔ
矢視断面図、第３図（ａ）（ｂ）は夫々第２図の■−Ｉ
Ｖ矢視図で同図（、）はレバーが中央に位置する状態を
、同図（ｂ）はレバーの調整範囲を示し、第４図は従来
のボールネジ式電動パワーステアリング装置の主要部断
面図である。 図の主要部分の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入出力軸間の相対角度変位の方向と大きさを検出する検
   出部と、出力軸に連結され前記検出部からの出力信号に
   応じてコントローラを介して、その回転が制御される電
   動モータからなる電動式パワーステアリング装置におい
   て、前記検出部は入出力軸間の相対角度変位を軸方向変
   位に変換する変換機構と同軸方向の変位量を検出する変
   位検出装置とからなり、同変位検出装置の中立位置を他
   の部材とは独立させて調整可能とすることを特徴とする
   電気式パワーステアリング装置。