JPH0221347Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電気駆動力又は油圧駆動力等をパワ
ーアシストとして有するラツクアンドピニオン式
パワーステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

一般にパワーステアリング装置においては、ハ
ンドル操舵トルクを何らかの検出手段により信号
として取り出し、パワーステアリングバルブ又は
コントローラ等の制御手段によつてハンドル操舵
トルクに対してのパワーアシストを生じさせる。

例えば油圧式パワーステアリング装置において
は、操舵トルクをトーシヨンバー等を用いて機械
的に検出し、制御手段たるスプールバルブやロー
タリバルブのバルブの変位を制御し、パワーアシ
ストを生じさせるようになつている。

一方、電気式又は電気油圧式パワーステアリン
グ装置においては、操舵トルクを何らかの電気信
号として検出し、この信号を所定のコントロール
装置に送りパワーアシストを生じさせるようにな
つている。

この後者における操舵トルク検出手段として、
従来、次の２つの例が示される。

その一つは、第９図に示すように、ハンドル操
舵トルクが、ステアリングシヤフト６１とともに
回転するトーシヨンバー６２のねじれ角に比例す
ることから、このねじれ角を磁気センサー、光セ
ンサー等の非接触型の素子を用いて直接検出する
ものである。即ち、ステアリングホイールを回転
させると、トーシヨンバー６２が捩れ、磁石６４
とガイド６３との相対角度が変化し、磁気センサ
ー６５を通る磁束が変化する。この磁束の変化を
磁気センサー６５で検出し、これを電圧等の電気
製号に変化させて、電子制御ユニツト６７に入力
させる。そして所定の入力操舵トルクに対して、
電子制御ユニツト６７において増幅された電気信
号は、電動機６８を動かし、必要な操舵トルクが
減速機６８Ａ、クラツチ６８Ｂ、歯車６８Ｃを介
して、ステアリングシヤフト６１に与えられる。

また、他の例では、第１０図、第１１図（第１
０図のＡ−Ａ断面図）に示すように、操舵トルク
が入力軸７１に接続されたトーシヨンバー８１の
ねじれ角と一定の関係にあることから、このトー
シヨンバー８１のねじれ角の変位量を遊星ギヤ機
構８３，８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃを介してスプー
ル８２の直線変位量に変換し、この変位量を操舵
トルク検出の電気信号としてポテンシヨンメー
タ、差動変圧器等の検出装置８４によつて取り出
すものである（詳細は特開昭59−11965に示され
ている）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第９図に示された第１の操舵ト
ルク検出手段で使用する磁気センサー（光センサ
ー）は半導体のため、温度特性が良好でなく、ト
ーシヨンバーのねじれ角と操舵トルク変換量とし
て検出されるべき電気量とは必ずしも比例せず、
それを比例関係にするには電子回路ユニツトが必
要で、それだけ部品点数も多く複雑となり、また
故障も生じ易くなるという欠点があつた。また半
導体である磁気センサー（光センサー）はほこり
やごみの影響を受け易く、これ等の外乱対策が必
要となる欠点もあつた。

また、第１０図、第１１図に示される遊星歯車
機構を用いた操舵トルク検出手段では、実績はあ
るものの、構造が著しく複雑となり、高価なもの
となつてしまうという欠点があつた。

本考案は、このような問題点を解決し、簡潔な
構造の操舵トルク検出装置を有するラツクアンド
ピニオン式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本考案は、ラツクを挾
んでギヤボツクスに配置され前記ラツクと噛合す
るピニオンと一体的のピニオン軸が嵌挿された一
対のベアリング部を、前記ギヤボツクスに形成さ
れた長穴により前記ラツクの軸方向のみ移動でき
るように支持し、前記ベアリング部の遊び分の範
囲内における前記ピニオン軸の移動量を操舵トル
ク検出手段により計測してハンドル操舵トルクを
検出し、この検出した信号を基としてパワーアシ
ストを生じさせるように構成したものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、ハンドル操舵トルクの比
例してピニオン軸がベアリングを介してラツクの
軸方向に移動し、このピニオン軸の移動量が操舵
トルク検出手段により計測され信号として取り出
されパワーアシスト用制御部材が制御されハンド
ル操舵トルクに対してのパワーアシストを生じさ
せる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基いて説明
する。第１図から第５図は本考案の第１の実施例
を示す図である。

第１図は電気駆動力をパワーアシストとするラ
ツクアンドピニオン式パワーステアリング装置の
概要図、第２図はラツクとピニオンとの噛み合い
状態を示すギヤボツクスの縦断面図、第３図およ
び第４図は第２図のＢ−Ｂ矢視およびＣ−Ｃ矢視
断面図であり、ベアリング部とギヤボツクスとの
関係を示し、第５図は操舵トルク検出手段を示す
縦断面図である。

第１図において、車輪１はナツクルアーム２を
介して操舵リンク３に連結されている。操舵リン
ク３に一体に形成されたラツク４と、ハンドル５
に入力軸６を介して連結されたピニオン７とは、
ギヤボツクス７Ｂ内において噛み合つている。

ラツクアンドピニオン式パワーステアリング装
置は、ハンドル５の回転をピニオン７とラツク４
とからなる機構を介して、操舵リンク３に伝達
し、左右の車輪１の方向を変えるものである。

このラツクアンドピニオン式パワーステアリン
グ装置の操舵力を補助するためにモータ９が装着
され、モータ９の出力軸端に取り付けられたピニ
オン９Ａがラツク４と噛み合い、ラツク４を摺動
させることによりパワーアシストを生じさせるよ
うになつている。このモータ９の正逆回転および
出力制御は、操舵トルク検出装置７Ａにおいて検
出した電気信号をコントローラ８で処理すること
により行なわれる。

第２図において、４はラツク、７はピニオン、
７Ｂはギヤボツクス、２１，２２は一対のベアリ
ング部、２１Ａ，２２Ａはベアリング部２１，２
２のアウタレース、２１Ｂ，２２Ｂはピニオン軸
７Ｃに嵌合されたインナレース、２３は揺動レバ
ーである。

ラツク４と噛み合うピニオン７は、ピニオン軸
７Ｃと一体的に形成されており、ピニオン軸７Ｃ
は、ラツク４を挾んで前後に配置されたベアリン
グ部２１，２２により支持されている。また第２
図に示すように、ピニオン軸７Ｃの左端にはスプ
リングピン２４が挿入されている。

ギヤボツクス７Ｂには、第３図および第４図に
示すように、ベアリング部２１，２２を左右方
向、即ちラツク４の軸線方向にのみ移動可能に支
持した長穴２６が形成されている。揺動レバー２
３はピニオン軸７Ｃに直交して配置され、中心部
がピニオン軸７Ｃに嵌合されており、ギヤボツク
ス７Ｂ内の一部に支持された支点部２３Ａを中心
として揺動するようになつている。また先端部２
３Ｂはギヤボツクス７Ｂから突出している。

第５図に示すように、操舵トルク検出手段は板
ばね３１と歪ゲージ３２とからなり、板ばね３１
の一端は揺動レバー２３の先端部３１Ｂに直立し
て固定されており、他端はギヤボツクス７Ｂに取
り付けられた固定片３３に固定されている。また
歪ゲージ３２は板ばね３１の両面に貼付されてい
る。

つぎに本考案の実施例の作用を説明する。

揺動レバー２３は、スプリングピン２４と図示
しないコイルばねとのつり合いから、操舵トルク
にほぼ比例して揺動し、この揺動レバー２３の移
動量は歪ゲージ３２により検出される端子電圧に
ほぼ比例する。従つて操舵トルクにほぼ比例した
電圧を操舵トルク検出手段である歪ゲージ３２に
よつて得ることができる。

即ち、ハンドル５を時計方向（第３図において
矢印ａの方向）に回転させると、負荷状態にある
車輪１、ナツクルアーム２、操舵リンク３、ラツ
ク４は一つの固定状態にあるので、ピニオン７は
ラツク４から反力を受け、ピニオン５と一体とな
つているピニオン軸７Ｃが、ベアリング部２１，
２２とともにベアリング部２１，２２の外周面と
長穴２６との間に形成された遊び分Ｃの範囲内に
おいて左方向に移動する。これに伴つて揺動レバ
ー２３も支点部２３Ａを中心として同方向に揺動
する。すると板ばね３１が変形して歪ゲージ３２
の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を電圧とし
てブリツジやオツシログラフ（図示せず）で測定
する。このように歪ゲージ３２で板ばね３１の変
形による電圧変化を検出し、この電気信号をコン
トローラ８で処理してモータ９の回転方向および
出力を決定し、右方向操舵のパワーアシストを生
じさせるものである。

一方、ハンドル５を反時計方向に回転させた場
合においては、ピニオン軸７Ｃが遊び分Ｃの範囲
内において反対方向、即ち右方向に移動し、以下
ハンドル５を時計方向に回転させた場合と同一の
作用により左方向操舵のパワーアシストを生じさ
せるものである。

第６図は、本考案の第２の実施例に係る操舵ト
ルク検出手段７Ａを示す縦断面図である。これは
操舵トルク検出手段としては、第１の実施例の板
ばね３１および歪ゲージ３２の代りに、ポテンシ
ヨンメータ４１を設けたもので、該ポテンシヨン
メータ４１は、ギヤボツクス７Ｂの外側に固定さ
れた固定片４２に揺動レバー２３の先端部２３Ｂ
に対向して配置されており、連結ロツド４３で揺
動レバー２３の先端部２３Ｂに連結されている。
そして、揺動レバー２３の揺動量に比例してポテ
ンシヨンメータ４１の抵抗値が変化するもので、
操舵トルクをポテンシヨンメータ４１の抵抗変化
として検出することができる。なお、ポテンシヨ
ンメータ４１の代りに差動トランスを設けるよう
にしてもよい。

第７図は、本考案の第３の実施例に係る操舵ト
ルク検出手段７Ａを示す縦断面図である。これは
操舵トルク検出手段として、第１の実施例の板ば
ね３１と歪ゲージ３２の代りに、永久磁石５１と
磁気センサー５２を設けたもので、永久磁石５１
は、揺動レバー２３の先端部２３Ｂに固定されて
おり、磁気センサー５２はギヤボツクス７Ｂの外
側に固定された固定片５３に永久磁石５１に対向
して配置されている。そして揺動レバー２３の揺
動に伴つて磁気センサー５２を通る磁束が変化す
るもので、操舵トルクを磁気センサー５２の磁束
変化として検出することができる。

第１２図および第１３図は、本考案の第４実施
例の操舵トルク検出手段７Ａとして、永久磁石６
０と磁気抵抗素子６１とからなる磁界センサを設
けたものである。第１２図は、揺動レバー２３の
先端部２３Ｂに永久磁石６０を固定するととも
に、ピニオン軸７Ｃの軸中心から揺動レバー２３
の先端部２３Ｂを通る半径方向に位置され、かつ
永久磁石６０の上方に対向して磁気抵抗素子６１
がガイド６２を介して固定されている。また第１
３図は、揺動レバー２３の先端部２３Ｂに永久磁
石６０を固定するとともに、ピニオン軸７Ｃの軸
中心線に略平行かつ永久磁石６０の側方に対向じ
て磁気抵抗素子６１がガイド６２Ａを介して固定
されている。なお、上記実施例では、永久磁石６
０を揺動レバー２３側に固定され、磁気抵抗素子
６１を固定のガイド６２，６２Ａに固定されてい
るが、これとは逆に磁気抵抗素子６１を揺動レバ
ー２３側とし、永久磁石６０をガイド６２，６２
Ａ側に各々固定するようにしてもよい。

前記実施例によると、揺動レバー２３の揺動に
伴つて磁気抵抗素子６１に作用する磁気の強さが
変化するので、操舵トルクを磁気抵抗素子６１の
電気抵抗変化として検出することができる。

第８図は、本考案の第４の実施例に係り、電気
駆動力をパワーアシストとする第１実施例におい
て、電気駆動力に代えて油圧駆動力をパワーアシ
ストとしたラツクアンドピニオン式パワーステア
リング装置の概要図であり、パワーアシストの手
段が異なる点で前記第１〜第２の実施例（第１〜
６図）とは相違点を有する。

第８図において、歪ゲージ、ポテンシヨンメー
タ、磁気センサ等の操舵トルク検出手段７Ａで検
出した電気信号は、コントローラ８に入力処理さ
れ、コントロールバルブ５４を制御することによ
り、シリンダ５８に管路５７を通じて圧油を供給
し、リンク３にパワーアシストを生じさせるもの
である。なお、第８図において、５５は油圧ポン
プ、５６は油タンクを示すものである。

〔考案の効果〕

上述のとおり、本考案によれば、既存の揺動レ
バーを利用して操舵トルクを電気量として検出
し、パワーアシスト用のモータ又はコントロール
バルブを制御するようになつているので、簡潔な
構造の操舵トルク検出手段を有するラツクアンド
ピニオン式パワーステアリング装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本考案の第１の実施例に係
り、第１図はラツクアンドピニオン式パワーステ
アリング装置の概要図、第２図は第１図にあつて
ギヤボツクスの縦断面図、第３図は第２図のＢ−
Ｂ矢視縦断面図、第４図は第２図のＣ−Ｃ矢視縦
断面図、第５図は操舵トルク検出手段を示す縦断
面図、第６図は本考案の第２の実施例に係る操舵
トルク検出手段を示す縦断面図、第７図は本考案
の第３の実施例に係る操舵トルク検出手段を示す
縦断面図、第８図は本考案の第４の実施例に係る
ラツクアンドピニオン式パワーステアリング装置
の概要図、第９図は従来の第１の操舵トルク検出
手段を示す断面図、第１０図は従来の別の操舵ト
ルク検出手段を有するパワーステアリング装置の
概要図、第１１図はその操舵トルク検出手段の要
部断面図、第１２図は磁気抵抗素子を用いた操舵
トルク検出手段を示す縦断面図、第１３図は磁気
抵抗素子を用いた操舵トルク検出手段の変形例を
示す縦断面図である。 ４……ラツク、７……ピニオン、７Ａ……操舵
トルク検出手段、７Ｂ……ギヤボツクス、７Ｃ…
…ピニオン軸、２１，２２……ベアリング部、２
３……揺動レバー、２６……長穴、３１……板ば
ね、３２……歪ゲージ、４１……ポテンシヨンメ
ータ、５１……永久磁石、５２……磁気センサ
ー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ラツクを挾んでギヤボツクスに配置され前記ラ
   ツクと噛合するピニオンと一体的のピニオン軸が
   嵌挿された一対のベアリング部を、前記ギヤボツ
   クスに形成された長穴により前記ラツクの軸方向
   のみ移動できるように支持し、前記ベアリング部
   の遊び分の範囲内における前記ピニオン軸の移動
   量を操舵トルク検出手段により計測してハンドル
   操舵トルクを検出し、この検出した信号を基とし
   てパワーアシストを生じさせるように構成したこ
   とを特徴とするラツクアンドピニオン式パワース
   テアリング装置。