JPS6326543A

JPS6326543A - 操舵力センサ

Info

Publication number: JPS6326543A
Application number: JP17070586A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Fushimi; 伏見　武彦; Naoji Sakakibara; 榊原　直次; Junji Maeda; 淳次前田; Hiroshi Nakajima; 洋中島
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-02-04

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、電動式パワーステアリング装置等に利用され
る操舵力センサに係り、その信頼性向上に係る。

（従来の技術）近年パワーステアリング装置では、従来の油圧装置に代
えモータにより操舵力を助勢することが検討されている
。

そして、この種の電動式パワーステアリング装置は、第
１ｃ図に概要を図示したように、一般的に構成される。

ステアリングホイールｓ０ｗには一連のステアリングシ
ャフトＳ、Ｓｌ、Ｓ、Ｓ２．３．Ｓ３が夫々ユニバーサ
ルジョイン）Ｕ、Ｇを介して接続されており、その先端
のステアリングシャフトＳ、Ｓ３は減速機構Ｒ，Ｇを介
して直流サーボモータＤＭと連結されている。また、同
シャフトＳ、Ｓ３の自由端部にはピニオギアが形成され
、該ピニオンギアは操舵用のランクと噛み合いしている
。更に、同ステアリングシャフトＳ、Ｓ３には、操舵力
センサＳ、Ｇが配設されている。そして、操舵力センサ
Ｓ、Ｇから検出したステアリングシャフトＳ、Ｓ３に発
生している操舵力に応じて、図示しない制御装置がモー
タＤＭを駆動し、ステアリングシャフトＳ、Ｓｌ、Ｓ、
Ｓ２、Ｓ、Ｓ３の操舵を助勢する。この結果、操舵が円
滑に行なえるようになっている。

ステアンリグシャフトに作用する操舵力を検出する操舵
力センサＳ、Ｇとしては、特開昭５９−２０９９６４号
公報、或いは特開昭５９−５０８６４号公報に記載され
たものが知られている。

これらのものでは、ステアリングシャフトＳ。

Ｓ３を、ステアリングホイールＳ、Ｗと連結された入力
軸部材と、ビニオンギアと連結された出力軸部材、そし
て、両部材間を連結するトーションバーとから構成する
。特開昭５９−２０９９６４号では、トーションバーに
歪ゲージを取付は入力軸部材と出力軸部材との相対回転
によりトーションバーに生じた回転方向の歪として、操
舵力を検出している。また、特開昭５９−５０８６４号
公報では、永久磁石を出力軸部材に固設すると共に入力
軸部材にホール素子を配設し、入力軸部材と出力軸部材
との相対回転により生じるホール素子と永久磁石との軸
まわりに関する相対的離間距離として、操舵力をネ食出
する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、特開昭５９−２０９９６４号では、トー
ションバーに歪ゲージを取付けている。

このため、歪ゲージを精度良くトーションバーに貼りつ
けないと検出特性がばらついてしまうと言う問題がある
。しかも、歪ゲージを確実にトーションバーに貼りつけ
ないとトーションバーに絶えず作用する歪の影響を受け
て剥離してしまうと言う問題もある。更に、出力軸部材
と入力軸部材とを連結するのでトーションバーは操舵に
応じて回転する。よって、歪ゲージに接続されるリード
線は、軸まわりに巻回装着されることとなり構造が極め
て複雑となる上、操舵に応じて荷重が作用することとな
りリード線に断線を生じ易い。

また、特開昭５９−５０８６４号では、出力軸部材もし
くは入力軸部材に夫々固着された永久磁石とホール素子
を利用するので、検出特性のばらつきや剥離と言う問題
は然してない。しかし、ホール素子を操舵に応じて回転
する出力軸部材に取りつけている。このため、ホール素
子に接続されるリード線には、操舵時荷重が作用するこ
ととなり信頼性を確保することが困難であることは変わ
りない。

そこで、本発明は操舵力センサに接続されたリード線に
荷重が作用しないようにすることを、その課題とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この課題解決のために本発明では次の手段を講じた。即
ち、ハウジングと、該ハウジングに回転自在に支承された入力軸部材と、前記ハウジングに回転自在に支承された出力軸部材と、該出力軸部材と前記入力軸部材とを作用的に連結するト
ルク伝達機構と、前記出力軸部材と前記入力軸部材との相対回転を軸方向
に関する変位に変換する変換機構と、該変位機構により
軸方向に変位するスライダ機構と、該スライダ機構に付設された磁石と、該磁石と対向するように前記ハウジングに固設された磁
気検知素子とから操舵力センサを構成したことにある。

（作用）このように、本発明では、変換機構を設けて出力軸部材
と入力軸部材との相対回転を軸方向に関する変位に変換
する。従って、変換機構により軸方向に変位するスライ
ダ機構に取付けられた磁石は、出力軸部材と入力軸部材
との相対回転に応じて軸方向に変位することとなる。よ
って、ハウジングに取付けられた磁気検知素子は、磁石
から出力軸部材と入力軸部材との相対回転に応じた磁力
の影響を受けることとなり操舵力を検出できる。

しかも、磁気検知素子は、ハウジングに取りつけられて
いるので操舵に伴って何等荷重を受けない。よって、磁
気検知素子接続されたリード線の構成が簡単で済むと共
に、断線等が生じる恐れがなく信頼性が向上することと
なる。

（実施例）以下添付図面に従って本発明の一実施例について説明す
る。

第１図に図示したように、電動式パワーステアリング装
置１０は構成されている。

ハウジングは互いに固定された上下のハウジング２，７
から成り、図示しない車体に固定されている。上部ハウ
ジング２には、軸受３を介して入力軸部材１が回転自在
に支承されている。一方、下部ハウジング７には、軸受
９を介して出力軸部材６が回転自在に支承されている。

入力軸部材１と出力軸部材６とは互いに同軸的に配設さ
れ、入力軸部材１の図示左端４は、出力軸部材６の図示
右端に回転自在に嵌合されている。入力軸部材１の右端
はステアリングホイールに連結される。出力軸部材６の
左端にはビニオンが形成され、このピニオンがラック５
に噛み合いされている。

入力軸部材１は中空状を呈し、トーションバー１３が介
挿されている。トーションバー１３の一端はピン１４ａ
をして入力軸部材１に固着され、他端はピン１４ｂをし
て出力軸部材６に固着され　　゛ている。トーションバ
ー１３を介して、入力軸部材１の回転が出力軸部材６に
伝達される。

上部ハウジング２には、直流サーボモータ１２が取付け
られ、その出力軸１２ａが、中間歯車１１ａ、ｌｌｂを
介して、出力軸部材６の歯車６ａと噛み合いされている
。よって、モータ１２により出力部材６が駆動されるこ
ととなり、ステアリングホイールの操舵を助勢できるよ
うになっている。尚、中間歯車１１ａ、ｌｌｂは上下各
部ハウジング２，７に軸受２６．２７で回転自在に支承
されている。

入力軸部材１上には、その軸方向に関し摺動自在なよう
にスライダ１７が配設されている。スライダ１７の図示
左側には径方向に関するスリット１７ｂが形成され、こ
のスリット１７ｂには出力軸部材６の右端に植設された
ピン１９が軸方向に関し摺動自在に係合されている。ピ
ン１９を介して、スライダ１７が出力軸部材６と一体回
転するようにされている。

一方、入力軸部材１の外周には、第１ｂ図に図示したよ
うに、軸方向に対し斜めを向いてガイド４１ａが形成さ
れている。このガイド溝１ａには、ボール１５が係合さ
れている。ボール１５はスライダ１７に形成された穴１
７ａに嵌合保持されると共に、スライダ１７の外周に嵌
合された環状ホルダ１６により抜は止めされている。ま
た、ホルダ１６が膜薄しないようにＣリング１８がスラ
イダ１７に係止されている。よって、出力軸部材６と入
力軸部材１との間に相対回転が発生するとボール１５と
ガイド溝１ａとの係合により、スライダ１７は出力軸部
材１上をその軸まわりに回転しながら軸方向に変位する
こととなる。

次に操舵力センサＡについて説明する。

スライダ１７の外周には断面凹状の溝１７Ｃが形成され
、この凹状溝１７ｃにレバー２０の一端が係合されてい
る。レバー２０の他端はポルト２４を介してブラケット
５０に固定されている。レバー２０はバネ材で形成され
、ブラケット５０に固定された下端（図示）を中心とし
て弾性変形可能であり、スライダ１７の変位に応じて図
示左右方向に湾曲する。スライダ１７の軸まわりに関す
る回転を損なわないように、レバー２０の図示上端には
保持部材４０を介してボール２１が嵌合保持されている
（第４図参照）。このボール２１を介してレバー２０の
上端は、溝１７ｃに嵌合されている。また、ブラケット
５０の上端は、上部ハウジング２の取付は穴に嵌合位置
決めされた上で、図示しないボルト等で着脱自在に上部
ハウジング２に取付けられている。

レバー２０の先端（上端）側には、第２図に図示したよ
うに、永久磁石３１が取りつけられている。永久磁石３
１と対向するように、その両側に夫々回路基板３４．３
５が配設されている。回路基板３４．３５には、永久磁
石３１と対向するように、一対のホール素子３２．３３
が半田付けされている（第４図参照）。また、回路基Ｆ
ｊ、３４゜３５の図示下端はブラケット５０の上端に固
着されている。ブラケット５０の下端には増幅部３９が
設けられ、ホール素子３２．３３からの操舵力検出信号
をハンジング２，７内で直ちに増幅するようにしている
。

増幅部３９で増幅された操舵力検出信号は制御部２５に
付与され、制御部２５は検出した操舵力に応じてモータ
１２を付勢する。

増幅部３９は、第３ａ図に図示したように、ホール素子
３２．３３からの検出信号を、まず増幅器Ａｔ、Ａ２で
夫々増幅し、次ぎに両信号を差動増幅器Ａ３で増幅する
。更に、リニアイコライザーＡ４でホール素子の検出特
性に合わせて検出信号を線形補正している。よって、制
御部２５には、第３ｂ図に図示したように、操舵力が軸
まわり右方向ならば正電圧が操舵力に応じて出力され、
操舵力が軸まわり左方向ならば負電圧が操舵力に応じて
出力される。

次に本発明による操舵力センサＡの作動について、パワ
ーステアリング装ＥＩＯの作動と併せてて説明する。

ステアリングホイールを回転操作すると、ステアリング
装置１０の入力軸部材１が回転する。入力軸部材１の回
転はトーションバー１３を介して出力軸部材６に伝達さ
れ、出力軸部材６のビニオンを介してラック５を揺動せ
しめ操舵輪が操舵される。

トーションバー１３を介して入力軸部材ｌと出力軸部材
６とが連結されているに過ぎないので、ステアリングホ
イールの操舵に応じて出力軸部材６と入力軸部材２との
間には相対回転が生じる。

この相対回転により、出力軸部材６とピン１９を介して
連結されたスライダ１７が入力軸部材１上を回転する。

スライダ１７に保持されたボール１５が、出力軸部材１
まわりにその軸方向に関し斜めに形成されたガイド溝１
３に沿って移動する。

よって、スライダ１７は、入力軸部材１上をその軸まわ
りに回転しながらその軸方向に変位することとなる。こ
の結果、スライダ１７の外周に形成された溝１７ｃに係
合されたレバー２０が湾曲する。レバー２０に配設され
た永久磁石３１が回路基板３４．３５に取りつけられた
ホール素子３２．３３の何れか一方に近づき、何れか他
方から離れる。従って、離れた側のホール素子３２．３
３からの検出信号レベルは、離れた距離に比例して小さ
くなり、逆に近づいた側のホール素子３２゜３４では、
近づいた距離に比例してその検出レベルが大きくなるか
ら、操舵力を検出できる。

尚、上述した実施例では、２１１１ｉｌのホール素子３
２．３３を使用したが、１個のホール素子だけでも構成
できることは言うまでもない。

また、本実施例では、ブラケット５０上にレバー２０と
基板３４，３５を装着し、レバー２０の先端には永久磁
石３１を、一方、回路基板３４゜３５にはホール素子３
２．３３を取付けている。

従って、操舵力センサＡは、上部ハウジング２に着脱自
在となり、センサの調節やメンテナンスが容易になる。

本発明の変形実施例としては、第５図に図示したように
、アモルファス磁心４２上に巻回されたコイル４１とか
らなるセンサ４３を利用しても良い。この場合には、第
６図に図示したように、コンデンサｃｂ、抵抗Ｒｂ−Ｒ
Ｌ、Ｉ−ランジスタＴｒ１・Ｔｒ２．可変抵抗ＶＲ，及
び能動濾波器とから成るセンサ回路の付設により、セン
サ４３と永久磁石３１との距離に応じた出力電圧Ｅｏｕ
ｔが得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、変換機構を設け
て出力軸部材と入力軸部材との相対回転を軸方向に関す
る変位に変換する。従って、変換機構により軸方向に変
位するスライダ機構に取付けられた磁石は、出力軸部材
と入力軸部材との相対回転に応じて軸方向に変位するこ
ととなる。よって、ハウジングに取付けられた磁気検知
素子は、磁石から出力軸部材と入力軸部材との相対回転
に応じた磁力の影響を受けることとなり１榮舵力を検出
できる。

しかも、磁気検知素子は、ハウジングに取りつけられて
いるので操舵に伴って同等荷重を受けない。よって、磁
気検知素子接続されたリード線の構成が簡単で済むと共
に、断線等が生じる想れがなく信頼性が向上することと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例を示す断面図、第１ｂ図は
入力軸部材とスライダとの関係を示す部分拡大図、第１Ｃ図は電動式パワーステアリング装置の概略システ
ムを示す説明図、第２図は本発明による操舵力センサを示す断面図、第３ａ図は増幅部の構成を示す回路図、第３ｂ図は操舵
力センサの検出特性を示すグラフ、第４図は回路基板とレバーの先端部分を示す部分拡大図
、第５圓は本発明による変形実施例を示す第４圓に相当す
る部分拡大図、そして、第６図は変形実施例に使用されるセンサ回路の
構成を示す回路図である。１・・・入力軸部材、１ａ　・　・　・ガイド溝、２・・・上部ハウジング、６・・・出力軸部材、７・・・下部ハウジング、１３・　・　・トーションバー、１５・・・ポール、１７・・・スライダ、１９・　・　・ピン、２０・　・　・レバー、３１・・・永久磁石、５０・・・ブラケット、３２．３３・・・ホール素子、３４．３５・・・回路基板、３９・・・増幅部、Ａ・・・操舵力センサ。特許出願人　１イシシＶ４措株式書社代表者　　伊　藤　　　清第市図１１：１１つ第１Ｃ図第２図第３ａ　Ｈ第　４　図第５Ｇｌ第６図

Claims

【特許請求の範囲】ハウジングと、該ハウジングに回転自在に支承された入力軸部材と、前記ハウジングに回転自在に支承された出力軸部材と、該出力軸部材と前記入力軸部材とを作用的に連結するト
ルク伝達機構と、前記出力軸部材と前記入力軸部材との相対回転を軸方向
に関する変位に変換する変換機構と、該変位機構により
軸方向に変位するスライダ機構と、該スライダ機構に付設された磁石と、該磁石と対向するように前記ハウジングに固設された磁
気検知素子とから成る、操舵力センサ。