JPS63192656A - 電気式パワ−ステアリング装置の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】 （発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電気式パワーステアリング装置の操舵トルク
検出装置に関するもので、更に詳細には電気式パワース
テアリング装置の操舵トルクを軸方向変位に変化し、そ
の大きさ及び方向を検出し、その検出出力に応じて電動
モータの駆動力を制御する電気式パワーステアリング装
置の操舵トルク検出装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の装置として実開昭５５−１７１６７０号
公報及び実開昭５５−１７１６７１号公報に示されるも
のがあった。

これらに開示される電気式パワーステアリング装置の操
舵トルク検出装置は、ステアリングホイールに連結され
る入力軸の下部にスリーブの上部を嵌合し、該スリーブ
の下部をステアリングギヤに連結される出力軸の上部に
スプライン嵌合すると共に、該スリーブをスプリングで
所定位置に保持させ、更にスリーブの上部に軸方向に傾
斜したガイド溝を設け、該ガイド溝に嵌合するようにガ
イドビンを入力軸の下部に設けるか、もしくは、ステア
リングホイールに連結される入力軸の下部を出力軸の上
部に回転自在に嵌合し、該入力軸の下部に軸方向に真直
な縦スリットを、また出力軸の上部に軸方向に傾斜した
スリットを夫々設け、更に両スリットを貫通するガイド
ビンを設けると共に該ガイドビンを出力軸の外周に遊嵌
されたリングに連結し、該リングをスプリングによって
所定位置に保持させることにより、入力軸に操舵トルク
が印加されるとガイドビンがガイド溝もしくはスリット
及び縦スリットに沿って移動し、両者間のカム作用によ
りスリーブもしくはリングを軸方向に移動させ、スリー
ブもしくはリングの周囲に配設された２つのスイッチに
よりその移動を検出し、且つ電動モータの駆動回路を閉
じさせ電動モータの回転を制御させるものであった。

ところが上記した電気式パワーステアリング装置の操舵
トルク検出装置は、ガイドビンとスリーブのガイド溝も
しくは出力軸のスリットとのすべり接触によりカム作用
を成し、リングもしくはスリーブを軸方向に移動させて
いる為、ガイドビンとガイド溝もしくはスリット間でス
ティックが発生し、それによりスリーブもしくはリング
の円滑な動きが損なわれ、モータ振動が発生しやすいと
いう問題があった。

そこで、入力軸に連結された段付軸の大径部に斜溝また
はローラを設け、出力軸に一体回転可能で上下摺動自在
に連結されたスリーブの内側に軸支されたローラ又はそ
の内面に形成された斜溝を段付軸の大径部の斜溝又はロ
ーラに摺動自在に嵌合し、入力軸に操舵トルクが印加さ
れると段付軸に設けられた斜軸又はローラが軸線回りに
移動し、それにより斜軸又はローラに摺動自在に嵌合す
るローラ又は斜溝を有するスリーブがカム作用によって
軸方向に移動し、その移動をポテンショメータにより検
出し、トルク信号とさせる電気式パワーステアリング装
置の操舵トルク検出装置が特開昭５８−１７７７７３号
公報に示される如く、すでに提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の装置においては、ローラにより摺動抵抗
を小さくしているため、スティックは発生しにくく、ス
リーブの円滑な動きが損なわれることはないが、スリー
ブの上下移動量の制限、及び電動モータ故障時に入力軸
の回転を出力軸に伝達するために、ローラを斜溝に当接
させており、ローラそのものをマニュアルロック部材と
している為、ローラに大きな外力が加わることになり、
それによってローラの変形、割れ等が発生しやすく、ス
リーブのスムーズな上下動が損なわれやすいという問題
点があった。

そこで本発明は、スリーブの変位量の制限時及び電動モ
ータ故障時のマニュアルロック時にカム機構に大きな外
力が加わらないようにすることをその技術的課題とする
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するためにこうじた技術的手
段は、当該電気式パワーステアリング装置の操舵トルク
検出装置を、入力軸及び出力軸間に生じる操舵トルクを
軸方向の変位に変換するトルク−軸方向変位変換機構、
出力軸に嵌合され該トルク−軸方向変位変換機構によっ
て出力軸上を軸方向に変位可能であると共に出力軸と一
体回転可能なスライダと、該スライダの軸方向の変位を
電気的に検出する電気式検出装置と、入力軸の中立位置
の復帰を行わせる中立位置復帰用弾性体とを備え、トル
ク−軸方向変位変換機構が入力軸に挿入され入力軸から
突出したビンと、出力軸に形成され該ビンの突出部が嵌
入されてその端縁がビンの突出部と当接可能であるスリ
ットと、ビンの一端に固定されたベアリングと、スライ
ダに設けられ該ベアリングが嵌合されるらせん溝とを有
する構成とすることである。

（作用） 以上の構成により、操舵トルクが人力軸に印加されると
、ピンの一端に固定されたベアリングがスライダに形成
したらせん溝に沿って転動し、ベアリングとらせん溝と
のカム作用によってスライダを出力軸上を軸方向に円滑
に上下動させ、その変位を電気式検出装置により電気的
に検出することにより、入力軸に加えられたトルクの大
きさ及びその方向のトルク検出信号出力を得ることがで
きる。また、スライダの出力軸上の軸方向移動量の制限
、及び電動モータ故障時における入力軸の回転の出力軸
への伝達が、ピンの突出部がピンの一端に固定されたベ
アリングの外輪がスライダのらせん溝の端縁に当接する
以前に出力軸に形成したスリットの端縁に当接すること
により成されるため、ベアリングが大きな外力をうける
ことはなく、それによりベアリングの変形等の発生がな
く信頼性高く、操舵トルクを検出することができる。

（実施例） 以下、本発明に従った電気式パワーステアリング装置の
操舵トルク検出装置の一実施例を図面に基づき説明する
。

第１図に於いて、ハウジング１１は車両に固定れるもの
で、分割形成した部分１１ａ、１１ｂ。

１１ｃ、ｌｉｄをボルト或いは溶接等により一体に形成
したものである。

ステアリングホイール（図示せず）に連結される入力軸
１２は、ボールベアリング１３によりハウジングｌｌａ
に回転自在に支承されており、その中間部分にフランジ
１２ａを有している。

またステアリングギヤ（図示せず）に連結される出力軸
１４は、その上端部に入力軸１２の下部が緩く嵌入され
る嵌入孔１４ａを有しており、その中央部及び下端部を
ボールベアリング１５，１６を夫々介してハウジング１
１ｂ、１１ｃに回転自在に支持されている。

ハウジング１１の図示下部のハウジングＩＩＣ内には、
ハウジングｌｌｂにボルトにより固定された電動モータ
１７の出力をモータ出力軸１７ａから出力軸１４に伝達
する必要枚数の歯車で電動モータ１７の回転を減速する
減速歯車機構１８が配置されている。減速歯車機構１８
はモータ出力軸１７ａと同軸に配設される歯車１８ａと
、ハウジング１１ｂ、１１ｃにボールベアリング１９゜
２０を介して回転自在に支持された軸２１に取り付けら
れた歯車１８ｂ、１８ｃと、出力軸１４に同軸に配設さ
れる歯車１８ｄとで構成されている。

ハウジング１１の上部のハウジングｌｌａ内には入力軸
１２のトルクに応じた捻り角変位を両輪１２．１４間に
生じさせるトルク−軸方向変位変換機構２２が配置され
ている。該トルク−軸方向変位変換機構２２はトルク平
衡検出部２２Ａと軸方向変位変換手段２２Ｂとから構成
されている。

第１図、第２図に於いて、トルク平衡検出部２２Ａは、
スプリング用線材を略Ｃ字形に成形して成るスプリング
２３と、入力軸１２のフランジ１２ａに固定され、且つ
スプリング２３の先端部の互いに平行な両端部２３ａ、
２３ｂ間に挟み込まれたピン２４と、出力軸１４の外周
に嵌合されボルトにより固定され出力軸１４と一体回転
するようにされたプレート２５に固定され、且つスプリ
ング２３の両端部２３ａ、２３ｂ間に挟み込まれたピン
２６とから構成されている。入力軸１２は、スプリング
２３の両端間の円弧状部分２３Ｃをガイドするボス部１
２ｂを有しており、出力軸１４との間にはブツシュ及び
ワッシャが介装されている。

このような構成のトルク平衡検出部２２Ａに於いては、
入力軸１２にトルクが加えられていないで場合には、ス
プリング２３が、その両端部２３ａ、２３ｂがピン２４
．２６を挟んで最も接近する状態に復元し、入力軸１２
と出力軸１４とがねじり角変位ゼロの中立位置関係とな
る。また入力軸１２にトルクが加えられた場合は、該ト
ルクがピン２４を介してスプリング２３の両端部２３ａ
。

２３ｂを離間させるように作用して、スプリング２３の
弾性変形により、入力軸１２と出力軸１４間に入力軸１
２のトルクに応じたねじり角変位が生じる。

第１図において、トルク平衡検出部２２Ａの下方には、
軸方向変換手段２２Ｂが配置されている、該軸方向変換
手段２２Ｂは、第１図及び第３．４図に示すように、出
力軸１４の外周上に嵌入され、出力軸１７に固定されて
放射方向に延びるビン２７が上下方向に摺動可能に嵌入
する溝２８ａを有していて出力軸１４と一体回転される
ようにされたスライダ２８と、人力軸１２の下端部に固
定され、且つその両端が入力軸１２より突出しているピ
ン２９と、該ピン２９の両端突出部２９ａ、２９ｂが嵌
入され、且つその端縁にビン２９の突出部２９ａ、２９
ｂが当接可能に出力軸１４にその軸心に対して対称に形
成されたスリッｌ−１４ａ。

１４ｂと、ピン２９の突出部２９ａの先端に取り付けら
れたベアリング３０と、該ベアリング３０の外輪が僅か
の隙間をもって嵌合され、ベアリング３０がその上を転
勤自在に嵌入されるようにスライダ２８に設けられた軸
方向に傾斜したらせん溝２８ｂと、スライダ２８に設け
られた上部フランジ２８ｅ及び下部フランジ２８ｆとか
ら構成されている。

尚、スライダ２８はビン２７と溝２８ａとによって出力
軸１４に対して上下方向に変位はできるが、回動はてき
ないようになっている。そして、スライダ２８にはピン
２９の抜は止めのための筒体３１が嵌合されている。

スライダ２８のらせん溝２８ｂ内に嵌入されるベアリン
グ３０は、入力軸１２と出力軸１４間のねじり角変位が
ゼロの時にはらせん溝２８ｂの両端２８Ｃ，２８ｄ間の
中央に位置し、第３図に示される状態を保持し、入力軸
１２に操舵トルクが印加され人力軸１２と出力軸１４間
にねじり角変位が生じたときには、ベアリング３０がら
せん溝２８ｂの側面上を転動し、カム作用によりスライ
ダ２８がねじり角変位量に応じて出力軸１４上をその軸
方向へ変位し、上部フランジ２８ｅ及び下部フランジ２
８ｆが変位するようになっている。

またスライダ２８の軸方向変位の制限及び電動モータ１
７の故障時における入力軸１２の回転の出力軸１４への
伝達は、ベアリング３０がらせん溝２８ｂの両端２８ｃ
、２８ｄに当接する以前にビン２９の突出部２９ａ、２
９ｂが出力軸１４に形成されているスリット１４ａ、１
４ｂの端縁に当接することにより成されるようになって
いる。

上部フランジ２８ｅと下部フランジ２８ｆとの間のスラ
イダ溝２８ｇには、第５図に示すようにカンチレバー３
２の一端の自由端に保持器により保持された鋼球３３が
挟持されており、鋼球３３によりスライダ２８の上部及
び下部フランジ２８ｅ、２８ｆの変位に対して、その接
触抵抗を小さくしている。

カンチレバー３２の他の一端はボルトでハウジングｌｉ
ｄに固着した取付基体（図示せず）に堅固に螺合され、
正確に位置決めされている。カンチレバー３２には、そ
の中央部よりボルトの取付孔側の両面に抵抗ブリッジを
構成した歪ゲージ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが絶
縁層をコーティングされた表面上に貼付けられており、
カンナレバー３２の自由端にスライダ２８により変位が
与えられていないとき、抵抗ブリッジを構成する３４．
３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの出力を最小とし、カンチレバ
ー３２の自由端に最大の変位が与えられているとき、抵
抗ブリッジを構成した歪ゲージ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ
、３４ｄの出力を最大とするものである。

尚、本実施例ではカンチレバー３２の材料をリン青銅と
し、歪ゲージ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ。

３４ｄの表面には油や湿度の影響をなくすために防湿コ
ーティングを行ない、更にシリコーンゴム等でコーティ
ングする。

また、歪ゲージ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄをブリ
ッジ回路とし、その出力を取り出す周知の歪検出回路を
示す第６図において、Ｅは定電圧電源、ＡＭＰは増幅回
路であり、この歪検出回路、カンチレバー３２及び鋼球
３３からスライダ２８の軸方向変位を電気的に検出する
電気式検出装置３５を構成している。第７図は、入力軸
１２のトルク検出出力電圧とスライダ２８の上下方向変
位量との関係を示したもので、スライダ２８の上下方向
変位量とトルク検出出力電圧はＡＭＰの増幅率或いはバ
イアス電圧、歪ゲージの抵抗値等によって任意に設定す
ることができる。

以上の構成から成る本実施例の作用を説明する。

運転者が入力軸１２に連結ささたステアリングホイール
に操舵トルクを加えると、トルク平衡検出部２２Ａを構
成するスプリング２３０弾性力によって入力軸１２のト
ルクに応じた相対角変位が入力軸１２と出力軸１４間に
発生し、該相対角変位が軸方向変位変換手段２２Ｂを構
成するスライダ２８をらせん４２８ｂとベアリング２９
とのカム作用により軸方向に円滑に変位させ、該スライ
ダ２８の軸方向変位は鋼球３３を介してカンチレバー３
２の自由端の変位となるから、カンチレバー３２に貼付
けられた歪ゲージ３４ａ、３４ｂ。

３４ｃ、３４ｄにより、入力軸１２に加えられたトルク
の大きさ及びその方向のトルク検出信号出力を得ること
ができる。このトルク検出信号出力は図示しないコント
ローラに入力され、該コントローラにより該入力信号に
応じて電動モータ１７への通電電流が制御される。それ
により制御された通電電流よって電動モータ１７が駆動
され、電動モータ１７の駆動力が減速歯車機構１８を介
して出力軸１４に伝達され運転者の操舵トルクを助勢す
る。

また、この時スライダ２８の出力軸１４上の軸方向移動
量の制限及び電動モータ故障時における入力軸１２の回
転の出力軸１４への伝達が、ピン２９の突出部２９ａ、
２９ｂがピン２９の一端に固定されたベアリング３０の
外輪がスライダ２８のらせん溝２８ｂの端縁に当接する
以前に出力軸１４にその軸心に対し対象に形成されたス
リット１４ａ、１４ｂの端縁に当接することにより成さ
れるため、スライダ２８の軸方向移動量の制限時及び’
を動モータ故障時のマニュアルロック時にカム作用を成
すベアリング３０及びらせん溝２８ｂから成るカム機構
に大きな外力が加わることがない。そのため、ベアリン
グ３０の変形等の発生がなく、信転性高く、入力軸１２
に加えられた操舵トルクの大きさ及び方向を検出するこ
とができる。

（発明の効果〕 本発明によれば、スライダに形成したらせん溝とそれに
嵌入されるベアリングとによるカム作用により回転変位
−軸方向変位の変換を円滑に行うことができるばかりで
な（、ベアリングとらせん溝とで構成されるカム機構と
は独立してスライダの軸方向変位量の制限及び電動モー
タ故障時の入力軸から出力軸へのトルク伝達を行なうた
めのマニュアルロック機構が入力軸に固定されたピンの
突出部と、該ピンの突出部の一端に固定されたベアリン
グの外輪がスライダのらせん清の端縁に当接する以前に
ピンの突出部が当接するように出力軸に形成されたスリ
ットとで構成されているため、マニュアルロック時にカ
ム機構のベアリングに大きな外力が加わることがなく、
ヘアリングに変形等が生じることなく、信顧性高く、入
力軸に加えられた操舵トルクの大きさ及び方向を検出す
ることができる。

また、本発明においては、スライダが入力軸と出力軸間
の操舵トルクの伝達要素となっていないため、こじれ等
の外乱を受けることがなく、スライダに正確で滑らかな
上下動を行なわせることができ、正確なトルクセンシン
グが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った電気式パワーステアリング装置
の操舵トルク検出装置の一実施例を示す断面図、第２図
は第１図におけるトルク平衡検出部の要部断面図、第３
図は第１図における軸方向変位変換手段の要部拡大図、
第４図は第３図におけるＡ−Ａ断面図、第５図は第１図
におけるカンチレバーの要部拡大図、第６図は歪ゲージ
をブリッジ回路とし出力を取り出す周知の歪検出回路図
、第７図はスライダ変位量−トルク検出出力電圧特性を
示す特性図である。 １２・・・入力軸、１２ａ・・・フランジ、１４・・・
出力軸、１４ａ、１４ｂ・・スリット、１７・・・電動
モータ、１８・・・減速歯車機構、２２・・・トルク−
軸方向変位変換機構、２２Ａ・・・トルク平衡検出部、 ２２Ｂ・・・軸方向変位変換手段、 ２８・・・スライダ、２８ｂ・・・らせん溝、２８ｅ・
・・上部フランジ、 ２８ｆ・・・下部フランジ、２９・・・ピン、２９ａ、
２９ｂ・・・突出部、 ３０・・・ベアリング、 ３５・・・電気式検出装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両のステアリングホイールに接続される入力軸とステ
   アリングギヤ及び電動モータのトルク伝導装置に接続さ
   れる出力軸との間に加わる操舵トルクを検出する電気式
   パワーステアリング装置の操舵トルク検出装置に於いて
   、前記入力軸及び出力軸間に生じる操舵トルクを軸方向
   の変位に変換するトルク−軸方向変位変換機構と、前記
   出力軸に嵌合され該トルク−軸方向変位変換機構によつ
   て前記出力軸上を軸方向に変位可能であると共に前記出
   力軸と一体回転可能なスライダと、該スライダの軸方向
   の変位を電気的に検出する電気式検出装置と、前記入力
   軸の中立位置復帰を行なわせる中立位置復帰用弾性体と
   を備え、前記トルク−軸方向変位変換機構が前記入力軸
   に挿入され、その両端が前記入力軸から突出したピンと
   、前記出力軸に形成され該ピンの突出部が嵌入されてそ
   の端縁が該ピンの突出部に当接可能であるスリットと、
   前記ピンの突出部の端部に固定されたベアリングと、前
   記スライダに設けられ該ベアリングが嵌合されるらせん
   溝とを有することを特徴とする電気式パワーステアリン
   グ装置の操舵トルク検出装置。