JPH02114065A - ラックピニオン型舵取り装置における舵角検出装置 - 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〕 本発明は舵角センサを備えてなるラックピニオン型舵取
り装置において、舵角検出装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

舵取り装置においてラックピニオン型のものは、構造が
比較的簡単で、小型、軽量化が図れ配設スペース的に有
利で、しかも舵取り性能の面から優れている等の利点を
有し、小型車を始め各種車輌等に広く搭敬されている。

たとえばマニュアルステアリング用のラックピニオン型
舵取り装置は、一般に、舵取りハンドル側に連結される
ステアリングシャフト先端部に設けられるピニオンと、
そのピニオン歯に噛合するラック歯を有し車輌の操舵輪
（前輪）間に横架されることで舵取りリンク機構の一部
を構成するラックとを、ステアリングギヤ部材としてス
テアリングボディ内に組込んでなる構成とされ、かつラ
ックの両端部に連設されたタイロッドがボールジ璽イン
ドを介して操舵輪側のピットマンアーム側に連結される
ことで舵取りリンク機構が構成されている。また、パワ
ーステアリング用のものは、上述したステアリングシャ
フトとピニオンとの間などに回転式の流路切換弁等を付
設するとともに、ラックの軸線方向の一部にパワーシリ
ンダ部を形成し、所要の操舵補助力が得られるように構
成されている。

ところで、上述したラックピニオン型の舵取り装置に対
し運転者の舵取り操作に応じた操舵力や舵角等を検出す
るセンサ類を付設し、車輌の走行速度などを検出する車
速センサ等と共に、車輌の走行状態を確認する情報源と
して利用し、近年電子化が著しい各種車載機器、装置を
車輌の走行状態に応じて適切に駆動制御することが行な
われるようになってきている。たとえばパワーステアリ
ング用の舵取り装置（動力舵取装置）において、車輌停
車中や低速走行時には軽快な舵取り操作が行なえるよう
に大きな操舵補助力を出力し、一方高速走行時には、こ
れとは逆に操舵補助力を小さくして舵取ハンドルの操作
力をある程度の重さとし、ハンドルが軽すぎることによ
る運転者の不安感を解消し得るようにすることがψまれ
、このような制御は舵角の大、小によっても必要とされ
るもので、上述した舵角センサ等は咀要である。特に、
最近は一般的な油圧式の動力舵取装置でも、油圧制御用
として電磁弁を用いたり、効率のよい運転を行なうため
にポンプをエンジンに電磁クラッチを介して連結したり
するもの等が知られ。

さらに電動モータによりオイルポンプを駆動したり、こ
の伝動モータで直接ステアリングシャフトを駆動制御す
ることも行なわれており、上述した各種の検出センサは
必要不可欠なものである。

また、四輪操舵車における後輪転舵装置等においても、
前輪側の舵取り装置等に前述した舵角センサ等を付設し
、その操舵角の大きさに応じた後輪側の転舵角等を求め
ることで、後輪の転舵制御が行なわれていた。

このような舵角センサを付設するにあたって従来は、前
述したラックピニオン型の舵取り装置において、たとえ
ば舵取りハンドルに応じて回転されるピニオン軸等に回
転変位を検出し得る回転式のセンサを設けたり、あるい
はこのピニオンに噛合して軸線方向に移動されるラー２
りの直線変位を検出し得る直線式のセンナを設けること
が一般に行なわれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ｈａした舵角センサ等を付設してなるラ
ックピニオン型の舵取り装置によれば、その車輌への組
付は時において若干の問題を生じている。すなわち、舵
角センサの配設位置としては、ステアリングボディにお
いてラックに噛合するピニオン軸の先端側に対向する部
分に設けることが、舵取り装置を構成する各機構部品等
との関係においては好ましいが、その一方においてこの
ようなセンサをピニオン軸先端側に対応するボディ外側
に突出させて設けた場合、車輌側でのレイアウトによっ
ては組込みスペースを確保できないという問題を生じる
。また、ボディ内でピニオン軸とこれに平行してセンサ
軸を軸支し、かつそれぞれに回転伝達用のギヤを設けた
ものでは、この伝′ａ機構を組込むためのボディ側の開
口やこれを閉塞しかつセンサ等が設けられる蓋体との間
のシール性を満足することが難しいという問題もある。

これは、上述したように互いに平行する二輪構成では、
その開口部形状が非円形状となり、単純なシールでは確
実性を図れないためであった。

また、上述したピニオン軸先端にセンサ側への回転伝達
を行なうためのギヤを設けたり、ギヤ加工を施すことが
必要で、加工性などの面から問題となるものであった。

さらに、このようなピニオン軸は、舵取り操作によって
左、右両方向に数回回転可能であり、これをポテンショ
メータ等の回転センサにより検出して舵角検出を行なう
には、ピニオン軸側での中立位置をセンサに対して厳密
に位置決めして組合わせるとともに、減速機構によりピ
ニオン軸側の回転を減速しギヤの一回転以内での回転と
し、中立位置からの変位量を舵角検出信号として取出す
ことが必要で、各部の加工、組立作業等が面倒となり、
コスト高を招くといった問題もあった。

特に、このような舵角検出装置は、上述した舵取り操作
によるピニオンおよびラックによるステアリングギヤ部
材を介しての操舵輪の操舵状態の検出に限らず、車輌走
行時において操舵輪側からの反力などに対しての舵角検
出も適切に行なえることが必要で、このような点を考慮
し前述した舵角検出を適切かつ確実に行なえる、何らか
の対策を講じることがψまれてい゛る。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係るラックピニ
オン型動力舵取り装置における舵角検出装置は、ステア
リングギヤ部材としてステアリングボディ内に組込まれ
るラックの一部に、舵角検出用のラックギヤを軸線方向
に沿って形成するとともに、このラックギヤに噛合しラ
ックの最大変位を一回転以内での回転に変換する舵角検
出用のピニオンを設け、かつこのピニオンの回転を舵角
検出信号として取出す舵角センサを設けたものである。

〔作用〕

本発明によれば、舵取り操作に伴なうピニオンおよびラ
ックの動きを、ラックＥに設けられる舵角検出用のチー
２クギヤとこれに噛合し回転変位量を検出する舵角検出
用のピニオンとによって、一回転以内の回転とし、これ
を舵角センサにより舵角検出信号として取出しているも
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図は本発明に係る舵角検出装置を適用
してなるラックピニオン型舵取り装置の一実施例を示し
、本実施例ではパワーステアリング附である装置構成を
示し、その要部とする舵角検出装置１０を付設してなる
ステアリング機構部１のみを示している。

まず、このステアリング機構部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ボディの本体部３ａ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、かっ
このピニオンは車輌の操舵輪（図示せず）間に横架され
た舵取りリンク機構４を構成する前記ピニオンが噛合す
るラック歯５ａを有するラー７り５に噛合されている。

なお、上述した舵取りリンク機構４を構成するラック５
の両端側は、周知の通り、図示しないポールジヨイント
等でタイロッド、キングピンおよびピットマンアーム等
を介して操舵輪側に連結される。また、本実施例では、
上述したステアリングボディ３の筒状部３ｂの一端側に
金属バイブロ等が連設され、その内部にラー２り５のロ
ッド部５ｂ上に設けたピストン７やその両端側をシール
するシール材８ａ　、８ｂによって左、右一対のシリン
ダ室７ａ、７ｂｉによる周知のパワーシリンダ部９が形
成され、前記ボディ本体部３＆内に設けられる回転式流
路切換弁（図示せず）による舵取り操作に応じた流路切
換え機能により、所要の方向への操舵補助力を生じさせ
るような構成となっている。なお、この種のラックピニ
オン型舵取り装置における各部の構成および動作等は周
知の通りで、詳細な説明は省略する。

さて、本発明によれば、舵角検出装＠ｉｏとして、舵取
り操作に応じて操舵輪を偏向させる舵取りリンク機構４
を構成するラック５の一部、すなわちラックｔＮ１５ａ
部分とパワーシリンダ部９を構成するロッド部５ｂとの
間に、舵角検出用のラックギヤ１１を軸線方向に沿って
形成するとともに、このラックギヤ１１に噛合しう、り
５の最大変位を一回転以内での回転に変換する舵角検出
用ノヒニオン１２を設け、かっこのピニオン１２の回転
を舵角検出信号として取出す舵角センサ１３を設けたと
ころに特徴を有している。ここで、本実施例では、舵角
検出用のラックギヤ１１を、ステアリングギヤ部材とし
てのピニオンが噛合するラックに５ａとは別に、サブラ
ックギヤ１１としてラック５の他の部分に別体嵌込み式
としており、これにセンサ１３のセンサ軸１３ａＪ：、
に支持される舵角検出用ピニオン１２を噛合させて設け
ている。そして、このようなサブラックギヤ１１とサブ
ピニオン１２を用いて舵角検出を行なう構成では、サブ
ラックギヤｉｔを、ステアリングギヤとなるラック歯５
ａとは別製作することが可能であり、低コスト化を図れ
る。特に、この舵角検出用のラックギヤ１１は、センサ
１３側に回転トルクだけ伝達できればよいもので、樹脂
材等で安価に形成できるもので、その利点は大きい、し
かし、これに限定されず、ラック５の一部に直接歯切り
したり、鍛造で形成してもよく、要はラック５の軸線方
向に沿って、該ラック５の最大変位量を考慮し、そのス
トローク全域をカバーできるように設けるとよい。

また、上述したラックギヤ１１に噛合するピニオン１２
としては、ギヤ比を適宜選定することで、ラック５の最
大変位を一回転以内での回転に変換できるように構成す
ることが望まれる。そして、このような構成とすること
により、舵角センサ１３として、安価なポテンショメー
タを用いることが可能となる。

なお、図中１４はステアリングボディ３の筒状部３ｂ上
で本体部３ａからは軸線方向に離れた側部に穿設される
開口１４ａを、ピニオン１２等を含めて覆うようにして
閉塞するセンサ部カバーである。

そして、このような構成によれば、舵取り操作に伴なう
ステアリングギヤとしてのピニオンおよびラック５の動
きを、ラック５上に設けられる舵角検出用のラックギヤ
１１とこれに噛合し回転変位量を検出する舵角検出用の
ピニオン１２とによって、一回転以内の回転とし、これ
を舵角センサ１３により舵角検出信号として取出して、
所要の検出信号として利用することが可能となるもので
、その利点は容易に理解されよう。

以上の構成による本発明装置ｌＯによれば、舵角センサ
１３を車輌への組込みスペースの面で余裕のあるボディ
筒状部３ｂ部分の側部に設けることができ、従来問題と
なっていたピニオン軸先端側（ボディ本体部３ａ先端＃
）には余裕のない車輌への搭載性の面で有利であり、し
かもこのような舵角センサ１３等の組付は時においても
邪魔となったり干渉したりする機構部品等のない位置で
の組付は作業を行なえ１作業性の面で優れており、また
ラック５の動きに応じて確実で精度のよい舵角検出が行
なえる等の優れた効果がある。特に、本発明によれば、
舵角検出用ピニオン１２の一回転以内での回転によりラ
ック５の変位量から舵角を検出できるもので、安価な回
転型センサであるポテンショメータの使用が可能となる
。

そして、上述した舵角検出装置１０によれば。

簡単かつ安価な構成にもかかわらず、操舵輪の舵角変位
量を適切かつ確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、本発明による舵角検出装置ｌＯによれば、舵取りリ
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偏向穢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ｍｌ！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。また、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。

さらに、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効果を発揮し得るもの
で、同様に四輪操舵車の後輪転舵装置の情報として用い
たりする等の種々の用途が考えられる。

なお、本発明は、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。たとえば上述した実施例では、ラック
５上でラック歯５ａ部分とパワーシリンダ部９を構成す
るロッド部５ｂとの間に、本発明による装置を付設した
場合を説明したが、これに限定されず、このラック５上
でスペース的に余裕のあるところに付設すればよいもの
で、種々の変形例が考えられよう。

また、上述した実施例では、ラックピニオン型舵取り装
置としてパワーステアリング用を例示したが、マニュア
ルステアリング用であってもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るラックピニオン型動力
舵取り装置における舵角検出装置によれば、ステアリン
グギヤ部材であるラックの一部に、舵角検出用のラック
ギヤを軸線方向に沿って形成するとともに、これに噛合
しラックの最大変位を一回転以内での回転に変換する舵
角検出用のピニオンを設け、かつこのピニオンの回転を
舵角検出信号として取出す舵角センサを設けるようにし
たので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、舵角セン
サを車輌への組込みスペースの面で余裕のあるボディ筒
状部分に設けることができ、車輌への搭載性の面で有利
であり、しかもセンサ組付は時においても邪魔となった
り干渉したりする機構部品等のない位置に組付けること
ができ、組立作業も容易に行なえ、またラー２りの動き
に応じて確実で精度のよい舵角検出が行なえる等の種々
優れた効果がある。さらに、本発明によれば、ラック側
に設けられる舵角検出用のラックギヤは、センサ側のピ
ニオンを回転させるだけでよいため、ラックとは別体に
構成して組付は式とすることができ、これによりラック
ギヤの製作が簡単で、低コスト化も図れる。また、本発
明によれば、舵角センサにラック側の動きを伝達するピ
ニオンを、ラックの最大変位を一回転以内の動きで許容
できるように構成でき、安価なポテンシ、メータ等のセ
ンサ手段を用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る舵角検出装置を適用してなるパワ
ーステアリング式のラックピニオン型舵取り装置の一実
施例を示すステアリング機構部を示す概略平面図、１２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１図中矢印ｍ
方向から見た要部断面図である。 ｌ・・・・ラックピニオン型舵取り装置におけるステア
リング機構部、２・・・・ステアリングシャフト、３・
・・・ステアリングボディ、３ａ・・・・本体部、３ｂ
・・・・筒状部、４・・・・舵取りリンク機構、５・・
・・ラック、５ａ・・・・ラック歯、５ｂ・・・・ロッ
ド部、１０・・・・舵角検出装置、１１・・・・舵角検
出用ラックギヤ、１２・・・・舵角検出用ピニオン、１
３・・・・舵角センサ、１３ａ・・・・センサ軸、１４
・・・・センサ部カバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舵取り操作に応じて操舵輪を操舵するピニオンおよびラ
   ックからなるステアリングギヤ部材をステアリングボデ
   ィ内に組込んでなるラックピニオン型舵取り装置におい
   て、前記ラックの一部に、舵角検出用のラックギヤを軸
   線方向に沿って形成するとともに、このラックギヤに噛
   合しラックの最大変位を一回転以内での回転に変換する
   舵角検出用のピニオンを設け、かつこのピニオンの回転
   を舵角検出信号として取出す舵角センサを設けたことを
   特徴とするラックピニオン型舵取り装置における舵角検
   出装置。