JPH0322402A - 回転型ポテンショメータ - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、入出力軸間の相対変位を電気的に検出してパ
ワーアシストを行う電動式動力かじ取装置等に用いられ
て好適な回転型ポテンショメータに関する。

く従来の技術〉 車両の走行条件に応じたきめ細かな制御が可能である電
動式の動力かじ取装置は、一般に普及している油圧式の
動力かじ取装置に代わるものとして開発が進められてい
る。

かかる電動式動力かじ取装置として、例えば第１０図及
び第１１図に示すようなものがある。

これは、先ず上カバー１に軸受２を介して筒状の入力軸
３が回転自在に支持され、この人力軸３は上端部を上カ
バー１から突出させている。この入力軸３の上端部には
、かじ取ハンドル軸４が結合されている。また、入力軸
３の下端部には、入力軸３と同軸状に配設されたかじ取
歯車軸（出力軸）としてのビニオン軸５の上端が軸受メ
タル６を介して相対回転可能【こ支持されている。

さらに、ピニオン軸５は軸受７，８を介してピニオンケ
ース９に回転自在に支持されている。入力軸３の軸心部
には、ねじり棒ばねとしてのトーションバ−１０が配設
されており、このトーシ璽ンバー１０の上端は圧入ビン
１１を介して入力軸３の上端に連結固定さレ、一方、ト
ーションバ−１０の下端はピニオン軸５に圧入されスプ
ライン結合されている。

そして、入力軸３の中間部外周には鍔部１２が形成され
、ピニオン軸５の上端部には従勤歯車（ドリブンギャ）
１３が形成されている。

また、上カバー１とピニオンケース９との間にはハウジ
ング１４が設けられている。このハウジング１４には入
力軸３の鍔部１２を囲む円筒状の歯車ハウジング部１５
が一体に形成されている。

歯車ハウジング部１５の上端部内縁には縁鍔１６が形成
されている。さらに、歯車ハウジング部１５の上半部内
周には、内周に歯部を形威した揺動リングギャ１７が回
動自在に嵌合され、この揺動リングギャ１７の上端面は
縁鍔１６により規制されている。また、歯車ハウジング
部１５の下半部内周には、上記揺動リングギャ１７との
間に回動自在な円板状のプレート１８を介在させて、内
周に歯部を形成した固定リングギャ１９が圧入されてい
る。入力軸３には太陽歯車２０が回動自在に嵌合され、
太陽歯車２０の上端面は鍔部１２に規制されている。

鍔部１２の下面からは、一定間隔で３本の第１ビン２１
が突出され、各第１ピンｚ１にはそれぞれ第１遊星歯車
２２が回動自在に嵌合されている。この第１遊星歯車２
２は、揺動リングギャ１７および太陽歯車２０に噛み合
っている。従動歯車１３の上面からは、３本の第２ピン
２３が第１ピン２１と同軸状に突出され、各第２ピン２
３にはそれぞれ第２遊星歯車２４が回動自在に嵌合され
ている。

この第２遊星歯車２４は、固定リングギャ１９および太
陽歯車ｚＯに噛み合っている。

これによって、図示しないハンドルを介して入力軸３に
回転力が加えられると、トーシー３− νンバー１０を介してピニオン軸５が回転し、第１遊星
歯車２２と第２遊星歯車２４および太陽歯車２０が揺動
リングギャ１７および固定リングギャ１９内でつれ回さ
れて回転する。

そして、ピニオン軸５側の抵抗が大きい場合には、入力
軸３だけが回転してトーシ冒ンバー１０にねじれが生じ
る。この時、第２遊星歯車２４は公転も自転もしないの
で太陽歯車２０が固定状態になり、入力軸３の回転によ
り第１遊星歯車２２は公転と共に自転して、Ｎ１ｌｌｂ
リングギャ１７を回動させる。揺動リングギャ１７の回
動量は入力軸３とピニオン軸５との相対回転量に比例す
る。

上カバー１にはボルト２５により電動機２６が固定され
、電動機２６の回転軸２７は電磁クラッチ２８を介して
駆動歯車（ドライブギャ）２９に連結されている。

一方、このように構成される電動機出力部構造部分と隣
接するようにして、中間軸３０が上カバー１とピニオン
ケース９とに対して一４ 回転自在に支持されている。そして、この中間軸３０の
上部（歯車ハウジング部１５の上部）には駆動歯車２９
に噛み合う第１減速用歯車３１が設けられ、中間軸３０
の下部（歯車ハウジング部１５の下部）には従動歯車１
３に噛み合う第２減速用歯車３２が設けられている。

したがって、電磁クラッチ２８が接続された時には、電
動機２６の駆動力は、上述の駆動歯車２９，第１減速用
歯車３１，第２減速用歯車３２および従動歯車１３から
なる動力伝達用歯車機構を介して減速とともに増強され
てピニオン軸５に伝えられ、この駆動入力に応じてピニ
オン軸５が回転する。

また、ピニオン軸５のかじ取歯車３３にはラック３４が
噛み合っており、ラック３４はタイロッド３５に連結さ
れている。タイロッド３５には操舵すべき車輪に接続す
るかじ取受腕が連結される。つまり、ピニオン軸５の回
転力はかじ取歯車３３、ラック３４を介してタイロッド
３５に伝えられ、かじ取受腕を介して車輪を旋回させる
。

さらに、上述した揺動リングギャ１７の外周面には、第
１１図に示すように、幅方向に延びるドライブ溝３６が
形成され、ドライブ溝３６にはドライブビン３７の先端
が回動自在に嵌合している。このドライブビン３７はハ
ウジング１４に形成された保持穴３８内に配設されてい
る。

一方、ハウジング１４には、入力軸３の軸心に直交し且
つ保持六３８に直交する方向でスプール穴４０が設けら
れており、とのスプール穴４０には、ばね４１により一
方向に付勢されたスプール４２が摺動自在に嵌合してい
る。スブール４２の付勢方向先端部側におけるハウジン
グ１４には変位センサ４３が設けられ、変位センサ４３
のセンサロッド４４はスプール穴４０内に配設されてい
る。スプール４２とセンサロッド４４とはビン結合され
、保持六３８とスプール穴４０との交差部ル４２に取り
付けられている。

したがって、揺動リングギャ１７が回動すると、ドライ
ブビン３７を介してスプール４２がスプール穴４０内を
摺動してセンサロッド４４を駆動し、揺動リングギャ１
７の回動変位が変位センサ４３で検出される。そして、
この変位センサ４３の検出値が図示しない制御装置に入
力され、制御装置では変位センサ４３からの検出値に基
づき電動ａｌＩ２６の作動制御信号が出力される。

なお、第１１図中、符号４５は保持六３８を塞ぐキャッ
プ、４８はスプール４２に形成された空気穴を示す。

く発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述したような電動式動力かじ取装置にあっ
ては、変位センサに異常が発生すると、操舵しないのに
勝手にハンドルを回して危険となる場合がある。

そのため、従来では、特開昭６３−８２８７５７一 号公報のように、複数個のトルクセンサを設けて、ある
トルクセンサに異常が発生した時には、正常なトルクセ
ンサの選択使用によりパワーアシスト力制御の継続を計
るようにしたものがある。また、特開昭６３−１６２３
７０号公報のように、トルクセンサ内に第１及び第２の
変位対電気信号変換部を設けてトルク一検出を二重系に
するとともに、上記両出力信号の偏差が所定以上になる
と、コントロールユニットが異常と判断してモータの電
流と電磁クラッチの印加電圧を遮断してパワーアレスト
を停止するようにしたものもある。

ところが、前者のものにあっては、部品点数の増大で装
置の繁雑化とコストアップを招来し、また後者のものに
あっては、トルクセンサの組立て後に、加工及び組立誤
差等により第１及び第２の変位対電気信号変換部の出力
信号に大きなずれが生じた場合には、何らこれを調整す
ることができないことから、非常に不便であった。

一８一 そこで、本発明は、フエイルセーフの機能を有するにも
拘らず安価で便利な回転型ボテンシ旨メータを提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明に係る回転型ポテン
シ算メータは、回転軸に固設されてケーシング内を回転
自在なロータに互いに電気的に独立して設けられた第１
及び第２の摺動片と、上記ケーシング内の基板上に配設
されて上記各摺動片がそれぞれ対応して摺接する第１及
び第２の抵抗体と、これら両抵抗体のいずれか一方に上
記ケーシング外からの調整が可能に回路接続された可変
抵抗器とを具えたことを特徴とする。

く作　　　用〉 上述した構成によれば、二つの出力信号によりフエイル
セーフの機能が達成される。また、組付時に部品等の加
工及び組付誤差により両出力信号に大きなずれが生じた
場合には、組付後においても可変抵抗器によりケーシン
グ外から容易に零点調整される。

く実　施　例〉 以下添付図面に基づいて、本発明の回転型ボテンｉ／＊
メータを電動式動力かじ取装置に適用したー実施例を説
明するが、第１図から第１０図において第１１図及び第
１２図と同一部材には同一符号を付して詳しい説明は省
略する。

第１図に示すように、ピニオンケース９の上部に上カバ
ー１がボルト５０で直接組み付けられている。

そして、上記上カバー１へ回転自在に支持された入力軸
３の下半部に、上記ビニオンケース９ヘアンギュラ軸受
７Ａ，８Ａにより軸方向へ遊びなく支持されたピニオン
軸（かじ取歯車軸）５の上端側の嵌合筒部５１が相対回
転可能に嵌合している。なお、図中５２はアンギュラ軸
受７Ａ，８Ａに対する予圧を調整するためのナットであ
る。

上記嵌合筒部５１の外周面には筒状のスライダ５３が軸
受メタル５４を介して相対回転可能でかつ上下方向へ摺
動自在に嵌合されるとともに、このスライダ５３は咳ス
ライダ下方のピニオン軸５に嵌着の従動歯車１３との間
に介装された圧縮コイルばね５５により常時上方へ付勢
されている。

上記スライダ５３の上部には、第２図（８），（自）に
示すように、上記嵌合筒部５１に形成された斜孔５６を
摺動自在に貫通して上述した入力軸３の下部外周に刻設
された係合溝５７に先端部が緊密に係合するローラ付き
の二つの駆動ピン５８が、点対称位置に一体的に突設さ
れている。図示例では、駆動ピン５８と一体のねじ棒部
５９がスライダ５３のねじ孔６０に螺合している。スラ
イダ５３の径方向内側に突出するこの駆動ピン５８は、
上記斜孔５６に対して緊密に係合しており、入力軸３の
長手方向に形成された係合溝５７に沿って摺動自在とな
っている。

従って、人力軸３とピニオン軸５との間にトーシ吊ンバ
ー１０のねじれを伴った相対回−１１− 転が発生すると、入力軸３の係合溝５７に係合する駆動
ビン５８を介してスライダ５３も入力軸３とともに回転
するが、嵌合筒部５１とスライダ５３との相対回転によ
り嵌合筒部５１の斜孔５６に沿って駆動ビン５８が変位
する結果、スライダ５３は嵌合筒部５１の周面を螺旋状
に旋回して上下方向に変位することとなる。なお、第１
図中６１は嵌合筒部５１の上端部に嵌着して駆動ビン５
８の緩み止めを計る環状のキャップで、６２は入力軸３
と嵌合筒部５１との対向面間に設けられて上述した入力
軸３とピニオン軸５との相対回転量を規制する、ガタガ
タのセレーシ盲ン方式によるストッパ機構である。

また、上記スライダ５３の下部外周には環状溝６３が形
成され、この環状溝６３には、第３図に示すように、回
転型ポテンシνメータ６４における回転軸６５の入力端
部６５ａが、その軸本体部６５ｂの回転中心から所定の
距離ｌｔ！けオフセットされて、当該環状溝−１２ー ６３に沿って摺動自在に嵌合されている。図示例では、
上記入力端部６５ａに、組付時の脱落防止を計る板ばね
状の保持器６６を介してローラ６７が取り付けられてい
る。

上記回転型ボテンシ旨メータ６４は、上述したスライダ
５３の上下方向変位を回転角に直して検出するもので、
その段付き筒状のケーシング６８がシール部材６９を介
してピニオンケース９に組み付けられる。

また、上記回転型ポテンショメータ６４にあっては、第
４図及び第５図（４），（６），０に示すように、先ず
、ケーシング６８の輸受筒部６８ａに回転軸６５におけ
る軸本体部６５ｂの上半部がブシュ６８ｃを介して回転
自在に支持されるとともに、この軸本体部６５ｂの下半
部に圧入されたロータボス７０の外周にロータ７１が嵌
着される。上記ロータボス７０と軸受筒部６８ａとの対
向面間にはオイルν一ル７２が介設され、また上記ロー
タ７１及び回転軸６５は圧縮コイルばね７３により常時
下方に付勢されている。そして、上記ロータ７１下面の
点対称位置には、互いに電気的に独立した第１及び第２
の摺動片７４ａ，７４ｂが設けられるとともに、これら
の摺動片７４ａ，７４ｂが摺接する導電プラスチック等
の第１及び第２の抵抗体７５ａ，７５ｂがケーシング６
８の本体筒部６８ｂに組み付けられたセラミック基板７
６に配設されている。上記セラミック基板７６の下面に
は、上記第１及び第２の抵抗体７５ａ，７５ｂの一方に
上記ケーシング６８外からの調整が可能に回路接続され
る可変抵抗Ｉ＃７７が取り付けられる。最後に、第１及
び第２の抵抗体７５ａ，７５ｂと、キャップ７８と一体
のコネクタ７９の端子８０・・・とは平板状の折りたた
み自在な導体８１・・・で接続されるとともに、上記セ
ラミック基板７６は、上記キャップ７８の上面に基板部
が支持された板ばね８２により常時上方へ付勢されて本
体筒部６８ｂの下向き段部へ押し当てられている。なお
、図中８３はキャップ７８に穿設された、可変抵抗＠７
７の調整用孔８４を密封する栓体である。

従って、図示しない制御装置には二つの検出値が入力さ
れるとともに、この制御装置では上記二つの検出値が同
一値である場合にのみその検出値に応じた作動信号を後
述する電動機２６に出力する。

また、上述した回転軸６５は、第６図に示すように、軸
素材イの一端部を所定の曲率を有するようにベンダーで
曲げ加工した後、旋盤作業で入力端部６５ａと軸本体部
６５ｂとを所定の形状に切削加工して形成される。図示
例では、入力端部６５ａがローラ６７と保持＠６６の取
付座面を有するように二段に亘って縮径形成される。

一方、上カバー１の上面には嵌合筒部８５が突設され、
該嵌合筒部８５を利用して当該上カバー１に上述した電
動機２６が一体的に組み付けられる。

即ち、上記嵌合筒部８５の外周にはケーシ１５ー ング８６の下端開口部が嵌合され、このケーシング８６
の上端開口部を閉塞する上ｆｉ８７がボルト８８で上記
上カバー１に結合される。

また、嵌合筒部８５の内周には樹脂製のブラシホルダー
８９が緩嵌するとともに、このブラシホルダー８９はそ
の蓋板９０とともにボルト９１で上カバー１に締め付け
られる。上記ブラシホルダー８９の内部にはブラシ９２
の摩耗粉を受ける環状溝部９３が形成され、またブラシ
ホルダー８９の下部外周にはリードワイヤ９４を配線す
るための二つの切欠き９５ａ，９５ｂが形成される。上
記リードワイヤ９４は、第７図及び第８図に示すように
、上カバー１に穿設した二つの貫通孔９６を円筒状のグ
ロメット９７を介して押通し、外部に導出されている。

また、上記ケーシング８６内のモータ室ロは連通路９８
を介して上カバー１とビニオンケース９とで画成された
比較的大ボリュームのギヤ室八と通じている。上記連通
路９８は、第９図に示すように、上カ−１６ バー１に縦設した貫通孔９８ａと、該貫通孔９８ａと上
述した二つの切欠き９５ａ，９５ａとを連通すべくブラ
シホルダー８９の下面に横設した細溝９８ｂと、上記ブ
ラシホルダー８９と嵌合筒部８５との間の嵌合隙間９８
ｃとから構成される。

上記電動機２６における回転軸２７の下端側は二段に亘
って縮径されてその最小径部２７ａはビニオンケース９
を略貫通するまで延出される。そして、上記最小径部２
７ａに中空に形成された歯車軸９９がすきまばめされ、
この歯車軸９９の中間部に第１減速用歯車３１と噛合す
る駆動歯車２９が一体に形成される。上記歯車軸９９の
両端部は上記回転軸２７の下端側の中間径部２７ｂと略
同一外径となるように縮径され、その上端部にあっては
上記中間径部２７ｂと兼用して配設された第１軸受１０
０ａを介して上カバー１に回転自在に支持される。一方
、歯車軸９９の下端部は第２軸受１００ｂを介してピニ
オンケ一ス９に回転自在に支持される。また、回転軸２
７の下端にはロックナット１０１が螺合され、このロッ
クナット１０１を締め付けることで、上記歯車軸９９が
第１、第２軸受１　０　０　ａ，　１　０　０　ｂの内
輪に挾持されつつ回転軸２７の肩部に押し当てられ、こ
の際のスラスト力で両軸２？，９９が一体的に結合され
るようになっている。なお、第１図中１０２は位置決め
ピン、１０３はキャップで、１０４はダストプレートで
ある。

このように構成されるため、入力軸３がピニオン軸５に
対し相対回転すると、これら両軸３，５に駆動ビン５８
を介して連繋するスライダ５３がピニオン軸５上を摺動
する。この際、上記駆動ビン５８を点対称位置に二つ設
けるとともに、圧縮コイルばね５５によりスライダ５３
が常時上方へ付勢されているため、こじれやガタによる
遊び等を生じることなくスライダ５３が円滑かつ正確に
作動し、後述する回転型ボテンシ冒メータ６４の検出精
度が高められる。

上記スライダ５３の摺動により、回転型ボテンショメー
タ６４の回転軸６５がビニオン軸５の軸心方向へ揺動回
転し、結局、上述した両軸３，５の相対回転量に応じた
スライダ５３の摺動量が回転角に筐して測定される。

このように、回転式の変位センサ６４を用いれば、スラ
イド式の変位センサに比べて潤滑油シールが容易である
とともにオーバハングの軸受構造でも十分に対処するこ
とができる。

また、上述した回転軸６５は軸本体部６５ｂと、該軸本
体部６５ｂとオフセットされた入力端部６５ａとを有し
、これらを軸素材イの曲げ加工により一体に形成したた
め、軸方向精度を容易にとれるとともに、安価に製作す
ることができる。さらに、上記回転型ボテンショメータ
６４にあっては、互いに電気的に独立させて二つの摺動
片７４ａ，７４ｂ及び抵抗体７５ａ，７５ｂを組み付け
るとともに、いずれか一方の抵抗体７５ａ或いは７５ｂ
に−１９ ケーシング６８外からの調整が可能に可変抵抗＠７７を
接続するようにしたので、誤検出により不用意にパワー
アシストがなされるのを未然に回避することができると
ともに、部品等の加工及び組付誤差により二つの検出値
にずれが生じた場合には、組付後においても可変抵抗器
７７により容易に零点調整が行い得る。

また、本実施例では、ビニオンケース９に直接結合され
た上カバー１の上面に嵌合筒部８５を突設し、乙の嵌合
筒部８５を利用して当該上カバ−１に電動機２６を一体
的に組み付けるようにしたので、部品点数及び組付工数
を大幅に削減することができる。さらに、モータ室ロは
連通路９８でギヤ室八と通じているため、モータ室ロの
温度変化による圧力変化を小さくすることができ、モー
タ室ロ内への水等の浸入が防止される。さらにまた、電
動機２６の回転軸２７に中空の歯車軸９９を嵌合させる
とともに、上記回転軸２７の軸２０ 端に螺合するロックナット１０１で上記歯車軸９９を、
その両側に第１、第２軸受１　０　０　ａ，１００ｂを
配して締め付けて、両軸２７，９９を軸方向に遊びなく
固定するようにしたので、同芯性を保持しつつ電動機２
６の回転力を遊びなく確実に駆動歯車２９に伝達するこ
とができる。

なお、本発明の回転型ボテンショメータは電動式動力か
じ取装置に限らず、その他装置にも適用可能である。

く発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、二つの摺動片及び
抵抗体を互いに電気的に独立させて組み付けるという簡
単な構造によりフエイルセーフの機能を持たせることが
できるとともに、上記いずれか一方の抵抗体に回路接続
した可変抵抗器により部品等の加工及び組付誤差による
二つの検出値のずれを組付後においても容易に調整する
ことができ、依って安価で便利な回転型ボテンショメー
タを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図（４
）は入力軸の横断面図、第２図（５）は嵌合筒部の側面
図、第３図は回転型ボテンショメータ取付部の一部切欠
き平面図、第４図は回転型ポテンショメータの断面図、
第５図（６）はセラミック基板の上面図、第５図（Ｂ）
はセラミック基板の下面図、第５図０はロータの下面図
、第６図は回転軸の作り方を示す説明図、第７図はブラ
シホルダ一部の断面図、第８図は連通路９８の開口位置
を示す断面図、第９図は第８図の■■線断面図、第１０
図は従来例の全体側断面図、第１１図はその一部切欠き
平面図である。 また、図面中１は上カバ−　３は入力軸、４はかじ取ハ
ンドル軸、５はピニオン軸、９はピニオンケース、１０
はトーションパー、１３は従動歯車、２６は電動機、２
９は駆動歯車、５１は嵌合筒部、５３はスライダ、５６
は斜孔、５７は係合溝、５８は駆動ピン、６３は環状溝
、６４は回転型ボテンシ冫メータ、６５は回転軸、６５
ａは入力端部、７４ａ，７４ｂぱ第１及び第２の摺動片
、７５ａ，７５ｂは第１及び第２の抵抗体、７７は可変
抵抗器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転軸に固設されてケーシング内を回転自在なロータ
   に互いに電気的に独立して設けられた第１及び第２の摺
   動片と、上記ケーシング内の基板上に配設されて上記各
   摺動片がそれぞれ対応して摺接する第１及び第２の抵抗
   体と、これら両抵抗体のいずれか一方に上記ケーシング
   外からの調整が可能に回路接続された可変抵抗器とを具
   えたことを特徴とする回転型ポテンショメータ。