JPH02108933A - トーションバーの捩れ検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人力軸と出力軸とを連結するトーションバ
ーの涙れ検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、自動車の電動パワーステアリング装置において
は、第５図に示すように、ハンドル軸に接続される入力
軸４０と車輪を掻舵する出力軸４１とをトーションバー
４２７連結し、入力軸４０と出力軸４１の相対的な回転
によるトーションバー４２の捩れをセンサ４３で検出し
、その検出信号に基ツいて出力軸駆動用のアシスト用モ
ータの制御を行なうようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような電動パワーステアリング装置において、ト
ーションバー４２の捩れ角度が小さいと、その範囲内で
アシスト用モータの出力制御を最小から最大まで行なう
必要があり、逆に大きくすると、トーションバー４２を
細くすることになるため、破損し易く、また、剛性が低
くなり、捩りフラ付きが多（なる。

このため、ハンドル操舵の面から適正な径と長さのトー
ションバーが決定されている。

上記トーションバー４２の捩れ量は、入力軸４０と出力
軸４１の相対的な回転として取り出されてその角度は小
さく、従来は、トーションバー４２の捩れをセンサ４３
で直接検出するようにしているため、きわめて分解能の
高い高価なセンサを用いなければならないという不都合
があった。

そこで、この発明は上記の不都合を解消し、分解能の低
い安価なセンサを使用することができるようにしたトー
ションバーの捩れ検出装置を提供することを技術的課題
としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明においては、入
力軸の外側に、外輪と内輪との間に転動体をマイナスの
はめ合いをもって組込んだ軸受を取付け、その軸受の転
動体を保持する保持器と前記入力軸にトーションバーを
介して連結された出力軸との間に、出力軸の回転を保持
器に伝えるトルク伝達機構を設け、前記軸受の外輪と入
力軸との間には、両部品の相対的な回転方向の変位を検
出するセンサを設けた構成を採用したのである。

ここで、センサとして、抵抗線と、この抵抗線に接触さ
せたスライド接点とから成るものを採用することができ
る。上記のようなセンサを用いる場合は、入力軸に抵抗
線を取付け、軸受の外輪側にスライド接点を取付ける。

〔作用〕

上記の構成から成る捩れ検出装置において、入力軸を回
転すると、出力軸側の負荷がきわめて小さい場合、入力
軸と共に出力軸が回転する。

出力軸にかかる負荷が次第に大きくなると、トーション
バーが捩れ、入力軸が出力軸に対して相対的に回転する
。入力軸に対する出力軸の回転は、軸受の保持器に伝達
され、その保持器の回転により転動体が内輪の転走面に
沿ってころがり移動し、その転動体の回転によって外輪
が接触回転され、外輪は、出力軸の回転角度の２倍の角
度回転する。

このように、出力軸の回転は拡大されて外輪に伝達され
るため、外輪と入力軸との間に設けたセンサによって、
トーションバーの捩れをきわめて精度よく検出すること
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１図乃至第４図に基づいて
説明する。

第１図は、主として電動パワーステアリング装置に組込
まれるクラッチを示し、外輪１の内径面は円筒形のカム
面２が設けられている。その外輪１の内側両端部には一
対の軸受３．４が組込まれ、一方の軸受３で入力軸５の
端部が回転自在に支持されている。また、他方の軸受４
で出力軸６が回転自在に支持されている。

出力軸６の端部外周面には、複数の傾斜カム面７が設け
られ、その傾斜カム面７と外輪１の円筒形カム面２間に
保持器８が組込まれている。

保持器８は、前記人力軸５の端部に一体に設けられてい
る。この保持器８には、出力軸６の傾斜カム面２と対向
する位置にポケット９が設けられ、そのポケットＳ内に
２個の転動体１０′、１０″と各転動体１０’、１０“
をポケット９の周方向で対向する端面に押し付けるスプ
リング１１とが組み込まれている。

出力軸６の端面には、小径軸部１２が形成され、その小
径軸部１２は入力軸５の軸芯に形成した軸挿入孔１３に
挿入され、軸受１４によって回転自在に支持されている
。

軸挿入孔１３の閉塞端には角孔１５が形成され、一方、
小径軸部１２の先端には上記角孔１５に嵌る角軸１６が
形成され、その角軸１６と角孔１５との間に回転方向す
きまＡが設けられている（第３図参照）。

また、人力軸５と出力軸６のそれぞれには、バー挿入孔
１７が形成され、そのバー挿入孔１７に挿入したトーシ
ョンバー１８は、その両端部が両軸５．６に固定されて
いる。このトーションバー１８のばね力によって、前記
角軸１６は角孔１５の中立位置に保持される。その中立
位置において、一対の転動体１０’、１０”は、円筒形
カム面２および傾斜カム面７のいずれにも係合していな
い。

ここで、トーションバー１８のばね力は、入力軸５に一
定トルク以上の回転力が作用したとき、回転方向すきま
Ａが無くなるまでトーションバー１８がねじれ、入力軸
５と出力軸６が角軸１６を介して係合するように決定さ
れている。

上記の構成から成るクラッチにおいて、入力軸５を第１
の駆動軸に連結し、出力軸６を被駆動軸に連結し、さら
に、外輪１を第２の駆動軸に連結すれば、第１の駆動軸
から入力軸５に伝達される回転トルクがトーションバー
１８の設定トルク以下のときは、トーションバー１８の
ねじれは小さく、角軸１６は角孔１５の略中立位置に保
持されるため、転動体１０’、１０“は円筒形カム面２
および傾斜カム面７のいずれにも係合しないので、クラ
ッチは作動せず、第１の駆動軸からトーションバー１８
を介して被駆動軸に回転力を伝達することができる。入
力軸５に伝達される回転トルクがトーションバー１８の
設定トルクを越えると、トーションバー１８は、角軸１
６と角孔１５間の回転方向すきまが無くなるまで大きく
ねじれ、保持器８が出力軸６に対して相対回転し、その
回転によって、ポケットＳ内の一対の転動体１０′１０
″のうち、保持器の回転方向前側の転動体が円筒形カム
面２および傾斜カム面７に係合してクラッチが作動し、
第１および第２の２つの駆動軸から被駆動軸に回転力を
伝達することができる。

また、上記のように構成されたクラッチを電動パワース
テアリング装置に組込む場合には、人力軸をハンドル軸
に連結し、出力軸を車輪操舵用のビニオンに連結し、さ
らに、外輪をアシスト用モータに連結する。

そして、トーションバ−１８の捩れを検出器で検出し、
その検出器から制御装置を通じて上記アシスト用モータ
の制御を行ない、クラッチが作動したとき、そのモータ
の回転を外輪に伝えるようにする。

ここで、人力軸５と出力軸６の相対的な回転にって捩ら
れるトーションバー１８の捩れ量は前述のように比較的
小さく、ｌ＝−ジョンバー１８の捩れをセンサで直接検
出することにすれば、きわめて分解能の高いセンサを用
いる必要が生じる。

そこで、この発明においては、トーションバー１８の涙
れを拡大してその涙れを検出しており、以下、その検出
機構について述べる。

第１図に示すように、人力軸５の外側には軸受２０が取
付けられている。この軸受２０は、外輪２１と内輪２２
との間にボール等の転動体２３を、両輪２１．２２に対
して滑りが生じないようマイナスの嵌め合いをもって組
込んでおり、その転動体２３を保持器２４で保持してい
る。

入力軸５に対する出力軸６の回転は、トルク伝達機構Ｘ
を介して軸受２０の保持器２４に伝達される。トルク伝
達機構Ｘは、入力軸５にピン挿入孔２５を形成し、その
ビン挿入孔２５に挿入したビン２６で保持器２４と出力
軸６の小径軸部１２ヲ連結している。ビン２６とピン挿
入孔２５との間には、第４図に示すように、回転方向に
すきまＢが設けられ、そのすきまＢは、前記角孔１５と
角軸１６との間に形成された回転方向ずきまＡより大き
くなり、入力軸５の回転がビン２６を介して伝達されな
いようにしている。

軸受２０の外輪２１には、フランジ付き筒体２７が嵌着
され、その筒体２７のフランジ２８と入力軸５との間に
、入力軸５と外輪２１の相対的な回転方向変位を形成す
るセンサ３０が組込まれている。

実施例で示すセンサ３０は、抵抗線３１とその抵抗線３
１に接触させたスライド接点３２から成り、上記抵抗線
３１を人力軸５に、スライド接点３２をフランジ２８に
それぞれ取付けてあり、スライド接点３２と抵抗線３１
の相対的な変位による抵抗値の変化を電流に変換し、そ
の出力電流によってアシスト用モータを制御するように
しているが、センサばこれに限定されるものではない。

上記のように構成すれば、トーションバー１８の捩れに
よって入力軸５と出力軸６とが相対的に回転すると、入
力軸５に対する出力軸６の回転は保持器８に伝達され、
その保持器８の回転により、転動体２３は、内輪２２の
転勤面に沿ってころがり移動し、その移動によって外輪
２１が回転される。

外輪２１は、上記のように、遊星機構によって回転され
るため、転動体２３と内輪２２、転動体２３と外輪２１
の相互間における滑りを無視すれば、外輪２１は、入力
軸５と出力軸６の相対的な回転角の２倍の角度回転する
ことになり、その外輪２１の人力軸５に対する回転方向
変位がセンサ３ｏで形成されるため、トーションバー１
８の捩れ量をきわめて精度よく検出することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トーションバーの捩
れによって入力軸と出力軸とが相対的に回転すると、入
力軸に対する出力軸の回転が拡大されて軸受の外輪に取
り出されるため、外輪と入力軸間に設けたセンサによっ
て、トーションバーの瑛れをきわめて精度よく検出する
ことができ、上記センサとして安価なものを用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る捩れ検出装置の一実施例を示
す縦断正面図、第２図は第１図の■−■線に沿った断面
図、第３図は第１図のＩ［ｌ−１線に沿った断面図、第
４図は第１図の■−ＩＶ線に沿った断面図、第５図は従
来の捩れ検出装置を示す断面図である。 ５・・・・・・入力軸、　　　　６・・・・・・出力軸
、１８・・・・・・トーションバー ２０・・・・・・軸受、 ２２・・・・・・内輪、 ３０・・・・・・センサ、 Ｘ・・・・・・トルク伝達機構。 ２１・・・・・・外輪、 ２３・・・・・・転動体、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸と出力軸とを同軸上に配置し、その両軸を
   トーションバーで連結し、入力軸の外側には、外輪と内
   輪との間に転動体をマイナスのはめ合いをもって組込ん
   だ軸受を取付け、その軸受の転動体を保持する保持器と
   出力軸との間に、出力軸の回転を保持器に伝えるトルク
   伝達機構を設け、前記軸受の外輪と入力軸との間に、両
   部品の相対的な回転方向の変位を検出するセンサを設け
   たトーションバーの捩れ検出装置。