JPH02129527A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハンドル操作時の操舵トルクを検出する操舵
トルク検出装置に関し、主に電動式パワーステアリング
装置において利用される。

〔従来の技術〕

ハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置と
して、従来よりの油圧式、並びに、近年注目されるよう
になった電動式のものが知られている。電動式パワース
テアリング装置においては、必要に応じて電動モータに
よりステアリングシャフトを回転させて、ハンドル操作
のアシストがなされるが、電動モータとステアリングシ
ャフトとが常に連結されていると、ハンドル操作の不要
な場合、即ち、電動モータに通電がなされていない場合
に、電動モータが逆に抵抗となり、却って、ハンドル操
作が重くなる。このため、電動モータとステアリングシ
ャフトとの間での断接を行うクラッチ機構を設け、ハン
ドル操作のアシストが必要な場合にのみ、電動モータと
ステアリングシャフトとを連結するようにしている。こ
のようなりラッチ機構としては、電磁クラッチが一般的
であったが、近年では、クラッチ操作の信鎖性および制
御性を高めるために機械式のクラッチ機構が提案されて
いる。

例えば、実開昭５９−７９４６６・７９４６７号公報に
開示された電動式動力舵取装置は、ステアリングホイー
ルが上端に取りつけられるアッパーシャフトと、例えば
、ステアリングギアのピニオン軸にその下端が連結され
るロアシャフトと、アッパーシャフトの筒状部内にて、
アッパーシャフトとロアシャフトとを同軸的に弾性的に
連結するトーションバーとを有し、上記ロアシャフト外
周に形成された複数のカム面と、上記ロアシャフト外周
上で回転自在に組み付けられたクラッチハブの内周面と
の間に各々カムフォロアを介装し、これらカムフォロア
をアッパーシャフトに連結されたゲージによって保持し
ている。このような機械式のクラッチ機構においては、
アッパーシャフトとロアシャフト間に相対回転変位が生
じると上記カム面と内周面との間にカムフォロアが挟み
込まれ、模作用によってロアシャフトとクラッチハブと
が同体回転可能となってクラッチハブを介して駆動モー
タの駆動力がロアシャフトに伝達される。

ここで、上記駆動モータの駆動力の大きさは一定ではな
く、前記相対回転変位の大きさに応じて制御される。即
ち、操舵力のアシストの程度は、操舵トルクの大きさに
応じて決定される。操舵トルクの大きさは、操舵トルク
検出装置によって行われるが、従来の操舵トルク検出装
置は、前記アッパーシャフトとロアシャフト間に設けら
れたトーションバーの捻じれ量（角度）を電気的に検出
するようにしたものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記アッパーシャフトとロアシャフト間に上
記トーションバーを設ける構成では、軸方向に長くなり
、操舵トルク検出装置が大型化する。しかも、トーショ
ンバー捻じれが小さい段階ではその反力も小さいので、
ハンドル操作に°°ふらつき°感が生じ、ハンドルの適
当な中立感が得られないという欠点も有していた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る操舵トルク検出装置は、上記の課題を解決
するために、操舵力伝達系をステアリングホイール側伝
達系とステアリングギア側伝達系とに分割し、両伝達系
を弾性体を介して連結し、両伝達系の相対回転変位によ
り操舵トルクを検出するようにした操舵トルク検出装置
において、上記の弾性体はＵ字形ばねからなり、このＵ
字形ばねはステアリングシャフトの軸方向に対し直交す
る平面内で弾性変形可能に設けられ且つ予め所定量だけ
圧縮された状態で組み込まれていることを特徴としてい
る。

〔作　用〕

上記の構成において、ハンドル操作によるステアリング
ホイール側伝達系の回転は、圧縮状態に設けられたＵ字
形ばねの撓みを伴って行われることになるが、圧縮状態
に設けられたＵ字形ばねを撓ませるには、縮められた分
の初期力を超える力が必要となる。即ち、ハンドルを操
作する際に最初から幾分大きな反力が生じることになる
。これによってハンドル静止状態からハンドル操作に移
る際に適当な手応えが生じ、ハンドル操作に中立感を持
たせることができる。また、Ｕ字形ばねはステアリング
シャフトの軸方向に幅をとらずに配されるから、従来の
トーションバーを用いるものから比べると、装置は格段
に小型化されることになる。その上、Ｕ字形ばねはその
構造が非常に簡素であることから、ばね寸法管理（ばね
定数管理）が極めて容易である。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

本発明に係る操舵トルク検出装置は、第２図に示すよう
に、クラッチ機構１と共にステアリングホイール２のボ
ス部において設けられる。ステアリングホイール２は図
示しないステアリングギアに操舵力を伝達するためのス
テアリングシャフト３より分割されてこれと相対回転可
能に設けられている。ステアリングシャフト３の先端部
近傍にはこれと同軸に駆動力中継部材４が配され、この
駆動力中継部材４はそのボス部４ａをステアリングシャ
フト３の先端部近傍に嵌合させてナツト２５の締結によ
りステアリングシャフト３に固着されてこれと共に回転
するようになっている。

駆動力中継部材４の前面側には、第１図に示すように、
６つのカム面５ａ・・・を有する六角カム部５が形成さ
れている。六角カム部５の外周側には、これよりも大径
の円形内周面６ａを有するリング歯車６が配されており
、このリング歯車６は駆動力中継部材４と同軸に且つ前
記ステアリングホイール２および駆動力中継部材４の外
周面で支持されて回転自在に設けられている。そして、
リング歯車６における上記円形内周面６ａと六角カム部
５のカム面５ａ・・・との間には、それぞれ円筒形状の
カムフォロア７が２個ずつ配されている。−対のカムフ
ォロア７・７間にはコイルばね８が自然長状態で各々介
設され、このコイルばね８の自然長状態で各カムフォロ
ア７とカム面５ａおよび円形内周面６ａとの間にはそれ
ぞれ微小な間隙が形成されるようになっている。

前記のステアリングホイール２の下面側には、第３図に
示すように、上記一対のカムフォロア７・７およびコイ
ルばね８がそれぞれ収まる保合穴２ａ・・・が合計６ケ
所円周状に形成されると共に、駆動力中継部材４におけ
る六角カム部５の中央部に形成された略円形穴５ｂに嵌
合する円弧状突起部２ｂ・２ｃが対向配置に形成されて
いる０円弧状突起部２ｂ・２ｃ間に対応する位置には、
弾性体としてのＵ字形ばね９がステアリングシャフト３
の軸方向と直交する平面内で弾性変形し得るように、且
つ、この弾性変形が前記のボス部４ａによって干渉され
ないように配設されている。Ｕ字形ばね９は上記略円形
穴５ｂにおける上記円弧状突起部２ｂ・２ｃ間に対応す
る部位に形成された切欠部５ｃ・５ｄにて圧縮状態に係
止されており、この圧縮係止状態においてＵ字形ばね９
の一端側９ａの近傍箇所は円弧状突起部２ｂの側端面に
、他端側９ｂの近傍箇所は円弧状突起部２ｃの側端面に
それぞれ当接されている。

上記一端側９ａを有するＵ字形ばね９の一方の腕部と上
記円弧状突起部２ｂとの間には、第１ビン１０が立設さ
れ、この第１ビン１０は前記の駆動力中継部材４に固定
されている。また、円弧状突起部２ｂ上には第２ビン１
１が立役固定されている。なお、これら第１ビン１０、
第２ビン１１、前記のステアリングシャフト３、および
後述の駆動モータ１９の回転軸１９ａの各々の中心を結
ぶ線は直線となっている。

前記Ｕ字形ばね９上には、操舵トルク検出部材１２が上
記の第１ビン１０に嵌合されて回動自在に設けられてい
る。操舵トルク検出部材１２の後端側は、第２ビン１１
に係合されて前記ステアリングホイール２の回転力を受
けるようになっている。また、操舵トルク検出部材１２
の中心部にはその移動を許容するために前記ボス部４ａ
に対応した逃げ孔１２ａが形成されている。操舵トルク
検出部材１２の先端側１２ｂは前記他端側９ｂを有する
Ｕ字形ばね９の他方の腕部と上記円弧状突起部２Ｃとの
間に位置しており、かかる先端側１２ｂには導電材料か
らなるＵ字状のブラシ１３が固着されている。このブラ
シ１３は前記駆動力中継部材４上に固着されている抵抗
器１４の抵抗部１４ａと導電部１４ｂとを跨ぐように一
方の先端が抵抗部１４ａに、他方の先端が導電部１４ｂ
にそれぞれ接触されている。よって、操舵トルク検出部
材１２の回動によるブラシ１３の移動により抵抗部１４
ａとブラシ１３と導電部１４ｂとを結ぶ回路の抵抗値が
変化し、これによって操舵トルクが検出されるようにな
っている。なお、操舵トルク検出部材１２の先端側１２
ｂの移動軌跡に対応して円弧状突起部２ｃには円弧状の
切欠部が形成されている。

また、駆動力中継部材４の背面側にはステアリングシャ
フト３と同軸に円筒部４ｂが形成されており、この円筒
部４ｂの外周側には大径のボールベアリング１５を介し
て保持部材１６が設けられている。保持部材１６の保持
部１６ａには小径のボールベアリング１７が嵌合され、
このボールベアリング１７にてビニオン歯車１８が回転
自在に支持され、且つ、このビニオン歯車１８が前記リ
ング歯車６の歯部６ｂに歯合されるように配置されてい
る。これにより、ビニオン歯車１８とリング歯車６との
位置関係が確固なものとなり、それらの歯合において歯
飛びなどが生ずるのが防止されている。また、保持部１
６ａにはモータ支持部材２０が嵌合されており、このモ
ータ支持部材２０により駆動モータ１９の先端部側が支
持されている。モータ支持部材２０の中空部内において
前記のビニオン歯車１８と駆動モータ１９の回転軸１９
ａとが連結されている。そして、駆動モータ１９の後端
側は、ブラケット２１を介してステアリングシャフト３
の外周側に設けられた外筒２２に固着されている。

上記の構成において、ハンドル２６が操作されてステア
リングホイール２が回転されると、ステアリングホイー
ル２の下面側にある係合穴２ａ・・・のカムフォロア７
に対する相対位置が変化し、回転方向上流側のカムフォ
ロア７が先ず保合穴２ａの壁面に押されて移動し、この
移動によりコイルばね８に付勢力が生じ、この付勢力に
よって回転方向下流側のカムフォロア７が移動する。す
ると下流側のカムフォロア７が功ム面５ａと円形内周面
６ａとの間に噛み込み、喫作用によって駆動力中継部材
４とリング歯車６とが同体回転可能となる。よって、前
記駆動モータ１９の回転力が回転ｆｍ　１９　ａ→ピニ
オン歯車１８→リング歯車６→駆動力中継部材４を経て
ステアリングシャフト３に伝達されて、ハンドル操作の
アシストが行われることになる。また、ハンドル操作の
アシストなどが行われて相対回転変位がなくなったとき
は、カムフォロア７におけるカム面５ａと円形内周面６
ａとの間の噛み込みが解除され、リング歯車６と駆動力
中継部材４との同体回転状態が解除され、このようにし
てクラッチ機構１におけるクラッチ動作が行われる。な
お、下流側のカムフォロア７がカム面５ａと円形内周面
６ａとの間に噛み込んだ後もコイルばね８の縮小によっ
てステアリングホイール２の回転が許容されるので、ス
テアリングホイール２と駆動力中継部材４との相対回転
変位検出がまだ行えるようになっている。

一方、前記ステアリングホイール２の回転によって、ス
テアリングホイール２と駆動力中継部材４との間で相対
回転変位が生じるが、ステアリングホイール２が例えば
、図中反時計方向に回転すると、円弧状突起部２ｂはＵ
字形ばね９を撓ませながら移動し、これに伴って第２ビ
ン１１が移動して操舵トルク検出部材１２が第１ピンｌ
Ｏを支点にして反時計方向に回動する。操舵トルク検出
部材１２の回動により、その先端側１２ｂのブラシ１３
が移動し、このブラシ１３と抵抗器１４とで形成される
回路に抵抗変化が生じて操舵トルクが検出される。この
検出値に基づいて駆動モータ１９のＯＮ・ＯＦ旦並びに
出力の大小がおよび回転方向などが制御される。ここで
、第１ビン１０の中心から第２ビン１１の中心までの距
離に対し、第１ビン１０から操舵トルク検出部材１２の
先端側１２ｂまでの距離が大きく設定されており、第２
ビン１１の移動量が操舵トルク検出部材１２の先端側１
２ｂで増幅されるので、操舵トルクの検出が容易且つ確
実となる。

ここで、ステアリングホイール２の回転は、圧縮状態に
設けられたＵ字形ばね９の撓みを伴って行われることに
なるが、圧縮状態に設けられたＵ字形ばね９を撓ませる
には、縮められた分の初期力を超える力が必要となる。

即ち、ハンドル２６を操作する際に最初から幾分大きな
反力が生じることになる。これによってハンドル静止状
態からハンドル操作に移る際に適当な手応えが生じ、ハ
ンドル操作に中立感を持たせることができる。また、Ｕ
字形ばね９はステアリングシャフト３の軸方向には非常
に短いものだから、ステアリングホイール２のボス部に
コンパクトに収まることができる。この点、従来のトー
ションバーを用いるものから比べると、装置は格段に小
型化されることになる。その上、Ｕ字形ばね９はその構
造が非常に簡素であることから、ばね寸法管理（ばね定
数管理）が極めて容易である。しかも、本実施例では、
六角カム部５における略円形穴５ｂの切欠部５ｃ・５ｄ
にＵ字形ばね９を押し込むだけの簡単な構造であるから
、組み立てが容易であると共に自動組み立てにも簡単に
対応でき、製造コストの低減も図ることができる。なお
、上記のＵ字形ばね９の断面形状は矩形、円形等いずれ
でもよいものである。また油圧式のパワーステアリング
装置においても適用できるものであり、さらに、本実施
例では操舵トルク検出装置はステアリングホイール２の
ボス部に設けたが、これに限らず、ステアリングシャフ
ト３を中間部でこれを分割してこの間に設けるようにし
てもよいものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る操舵トルク検出装置は、以上のように、操
舵力伝達系をステアリングホイール側伝達系とステアリ
ングギア側伝達系とに分割し、両伝達系を弾性体を介し
て連結し、両伝達系の相対回転変位により操舵トルクを
検出するようにした操舵トルク検出装置において、上記
の弾性体はＵ字形ばねからなり、このＵ字形ばねはステ
アリングシャフトの軸方向に対し直交する平面内で弾性
変形可能に設けられ且つ予め所定量だけ圧縮された状態
で組み込まれている構成である。

これにより、ハンドル静止状態からハンドル操作に移る
際に適当な手応えが生じ、ハンドル操作に中立感を持た
せることができる。また、Ｕ字形ばねはステアリングシ
ャフトの軸方向に幅をとらずに配されるから、従来のト
ーションバーを用いるものから比べると、装置は格段に
小型化されることになる。その上、Ｕ字形ばねはその構
造が非常に簡素であることから、ばね寸法管理（ばね定
数管理）が極めて容易であるという効果も併せて奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図はクラッチ機構を含む操舵トルク検出装置
の内部構造を示す平面図、第２図はクラッチ機構を含む
操舵トルク検出装置の断面図、第３図はクラッチ機構を
含む操舵トルク検出装置の概略の分解斜視図である。 １はクラッチ機構、２はステアリングホイール（ステア
リングホイール側伝達系）、３はステアリングシャフト
（ステアリングギア側伝達系）、４は駆動力中継部材（
ステアリングギア側伝達系）、５は六角カム部、６はリ
ング歯車、７はカムフォロア、９はＵ字形ばね、１０は
第１ビン、１１は第２ピン、１２は操舵トルク検出部材
、１３はブラシ、１４は抵抗器、１５はボールベアリン
グ１６は保持部材、１７はポールベアリング、１８はビ
ニオン歯車、１９は駆動モータである。 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．操舵力伝達系をステアリングホイール側伝達系とス
   テアリングギア側伝達系とに分割し、両伝達系を弾性体
   を介して連結し、再伝達系の相対回転変位により操舵ト
   ルクを検出するようにした操舵トルク検出装置において
   、 上記の弾性体はＵ字形ばねからなり、このＵ字形ばねは
   ステアリングシャフトの軸方向に対し直交する平面内で
   弾性変形可能に設けられ且つ予め所定量だけ圧縮された
   状態で組み込まれていることを特徴とする操舵トルク検
   出装置。