JPH0374258A - 電気式動力舵取装置 - 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） 本発明は車両の電気式動力舵取装置に係り、特に、イン
プットシャフトの初期回転動作を検出する検出手段の構
成を改良したものに関する。

（従来の技術） 第６図及び第７図を参照して従来例を説明する。

第６図は従来の電気式動力舵取装置の伝動装置の構成を
示す断面図であり、第７図は第６図の■■断面図である
。

ハウジング１０１内には入力軸１０３が挿入されており
、この入力軸１０３内には、トーション、＜−１０５が
配置されている。又、ハウジング１０１内には出力軸１
０７が収容されており、この出力軸１０７は、上記トー
ションバー１０５を介して入力軸１０３に連結されてい
る。

Ｌ記入刃軸１０３の端部には２個の突起１０４．１０４
が突設され、出力軸１０７の端部に形成された切欠部１
０８．１０８に隙間を存して嵌合し、これら突起１０４
．１０４と切欠部１０８．１０８とが相まって、ストッ
パ部を形成している。

上記隙間の範囲内で、入力軸１０３の初期回転動作が許
容されるとともに、それ以上の回転は、上記ストッパ部
により規制される。

入力軸１０３の端部にはフランジ部１０９が形成される
ー・方、出力軸１０７の端部にもフランジ部１１１が形
成されている。上記フランジ部１０９には、２本のピン
１１３が固定されていて、これら２本のピン１１３には
遊星歯車１１５がそれぞれ回転可能に取付けられている
。これら遊星歯車１１５は、その内周側に配置されたサ
ンギヤ１１７に噛合するとともに、外周側に配置された
リングギヤ１１９に噛合している。

一方、フランジ部１１１にも、２木のピン１２１が固定
されていて、これら２木のピン１２１にも別の遊星歯車
１２３が回転可能に取付けられている。上記遊星歯車１
２３は上記サンギヤ１１７に噛合するとともに、外周側
に配置された別のりフグギヤ１２５に噛合している。

上記リングギヤ１１９には、第７図にも示すように、ピ
ン１２７が連結されていて、このピン１２７にはスプー
ル１２９が連結されている。このスプール１２９は、ケ
ース１０１に一体に形成された室１３１内を摺動可能に
配置されている。上記室１３１の両端には、蓋体１３３
．１３３が取付けられていて、これら蓋体１３３．１３
３と上記スプール１２９との間には、スプリング１３５
．１３５が配置されている。そして、スプール１２９は
、スプリング１３５．１３５により中立位置に保持され
ている。

一方の蓋体１３３には、トルク検出手段としての直線摺
動式ポテンショメータ１３７が取付けられている。この
直線摺動式ポテンショメータ１３７は、スプール１２９
の動作に追従して直線動作する可動ピン１３９を介して
、操舵方向及びトルクを検出するものであり、それによ
って、図示しない電動機を制御する。

」二記構成によると、まず、図示しない操舵用ハンドル
を操舵したい方向に回転させ、入力軸１０３を回転する
。

この入力軸１０３の回転により、遊星歯車１１５を介し
てリングギヤ１１９が回転しようとする。このリングギ
ヤ１１９を回転させようとする力が、スプール１２９を
中立位置に保持するスプリング１３５のセット荷重以上
になると、リングギヤ１１９の回転が許容され、さらに
、スプール１２９も移動する。

直線摺動式ポテンショメータ１３７は、このスプール１
２９の移動を、可動ピン１３５を介して検出する。この
検出値に基づいて電動機を制御する。

（本発明が解決しようとする課題） 上記従来の構成によると次のような問題があった。

まず、入力軸１０３の初期回転動作を検出する部分の構
成が複雑で、広い設置スペースを必要としてしまうとい
う問題があった。特に、車両に搭載した場合の他の機器
との干渉を考えると、その構成の簡略化、小型化が要求
されていた。

又、スプール１２９、可動ピン１３９、スプリング１３
５等、部品数も多く、加工に困難を要するという問題も
あった。

さらに、部品数が多いことに関連して、各部材のいわゆ
る「ガタ」に起因して、振動が生じたり、精度が損なわ
れるおそれがあった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、構成が簡単で小型であり、かつ高い
精度を維持することが可能な検出手段を備えた電気式動
力舵取装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を遠戚するべく本願発明による電気式動力舵取
装置は、ハウジングと、一端側を操舵用ハンドルに連結
され他端側を上記ハウジング内に挿入配置され回転可能
なインプットシャフトと上記ハウジング内に回転可能に
収容配置され電動機により駆動されるラックに噛合する
とともに上記インプットシャフトにトーションバーを介
して連結されたビニオンシャフトと、上記操舵用ハンド
ルの回転操作による」二記インプットシャフトの初期回
転動作を検出する検出手段とを備え、上記操舵用ハンド
ルを所定方向に操舵することによりインプットシャフト
を所定方向に初期回転動作させ、このインプットシャフ
トの初期回転動作を検出手段により検出して電動機を制
御することによって上記ラックを所定方向に移動させ、
このラックの移動により所定の操舵をなすとともにピニ
オンシャフト及びインプットシャフトを回転させるよう
にした電気式動力舵取装置を前提にするものである。

そして、上記の電気式動力舵取装置を前提にしつつ、こ
の発明は、上記検出手段は、リンクギヤに設けられた磁
性体と、この磁性体の近傍であってハウジングに設けら
れた素子とから構成されており、リングギヤの回転によ
る磁性体の移動に什う電気的変化を検出することにより
、インプットシャフトの初期回転動作を検出するもので
あることを特徴とするものである。

（本発明の作用） この発明は、リングギヤ側に磁性体を設置しておき、一
方その近傍であってハウジング側に素子を設置しておく
。そして、インプットシャフトの初期回転動作によるリ
ングギヤの回転にともなって、磁性体と素子とが相対移
動するとともに、この移動を電気的変化として検出し、
それによってインプットシャフトの初期回転動作を検出
するものである。

Ｌ記素子としては、外部磁界による半導体の電気抵抗変
化を利用した磁気抵抗体素子、半導体のホール効果を利
用したホール素子、作動トランス型の素子、電磁ピック
アップ型の素子等、種々のものが考えられるが、この発
明においては、いずれの素子を用いてもよいものである
。

このように磁性体と素子との相対変位を検出して、イン
プットシャフトの回転方向とトルクとを検出するように
したので、従来のように変位を機械的に伝達する構成が
不要になる。機械的伝達手段が不要なので、検出手段の
構成が大幅に簡略化されるとともに小型化される。

しかも、機械的な構成を用いないので、例えば、機械の
組み付は誤差等による「ガタ」等が発生せず、いつも高
い精度が期待できる。

（本発明の実施例） 以下第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施例
を説明する。第１図は本実施例による電気式動力舵取装
置の断面図であり、第２図は、第１図のＩＩ　−Ｕ断面
図である。

ハウジング１にはカバー３が取付けられており、このカ
バー３を貫通してインプットシャフト５が挿入配置され
ている。このインプットシャフト５には、図示しない操
舵用ハンドルが連結されている。

上記インプットシャフト５内には、トーションバー７が
挿嵌されている。また、ハウジング１内には、ピニオン
シャフト９が収容されている。

そして、上記インプットシャフト５とピニオンシャフト
９とは、トーションバー７を介して連結されている。す
なわち、インプットシャフト５とトーションバー７とは
、ビン８を介して連結されており、一方、ピニオンシャ
フト９とトーションバー７とは、ピン１０を介して連結
されている。

ピニオンシャフト９の端部にはピニオンギヤ１１が形成
されており、このピニオンギヤ１１にはラック１３が噛
合している。

このラック１３はの両端は、図示していないナックルア
ームが固定されている。したがって、このラック１３が
左右いずれかに移動することによって車輪が転舵される
ものである。

０ なお、上記ラックには図示していない電動機に設けたビ
ニオンを噛合し、この電動機の駆動力によって上記のよ
うに左右に移動するものである。

上記ビニオンシャフト９、インプットシャフト５は、軸
受１５．１７．１９により軸支されている。

上記インプットシャフト５とピニオンシャフト９の相対
する端部には、フランジ部２１．２３がそれぞれ形成さ
れている。フランジ部２１には、２箇所にわたって、切
欠部２５．２５（第２図参照）が形成されている。一方
、フランジ部２３には、その円周方向に２箇所にわたっ
て係合突起２７．２７が形成されるとともに、それら係
合突起２７．２７の切欠部２５．２５方向に突出してい
る。

上記係合突起２７は切欠部２５に周方向に両側に隙間２
９を存した状態で係合しているもので、こられ切欠部２
５と係合突起２７とが相まって、ストッパ部を構成して
いる。

したがって、インプットシャフト５を回したとき、その
初期回転動作は、上記隙間２９の範囲内で許容される。

また、それ以上の回転は係合突起２７と切欠部２５が係
合してストッパ機能が発揮されることにより規制される
。

上記のようにしたフランジ部２１には３個の遊星歯車３
１がピン３３を介して回転可能に取（１けられている。

これら３個の遊星出車３１は、その内周側に配置された
サンギヤ３５に噛合しているとともに、その外周側に配
置されたりフグギヤ３フにも噛合している。したがって
、インプットシャフト５が回転すると、遊星歯車３１が
サンギヤ３５の周囲を自転しながら公転するとともに、
リングギヤ３７を回転させるものである。

一方、フランジ部２３側にも、図示しない３個の遊星歯
車がピンを介して回転可能に取付けられている。これら
３個の遊星歯車は、上記サンギヤ３５に噛合するととも
に、外周側に配置された別のりフグギヤ３９に噛合して
いる。

リングギヤ３７の円筒面には、第２図に示すよ１ ２ うに、四部４１が形成されていて、この四部４１内には
磁性体４３が設置されている。

一方、磁性体４３の近傍であってハウジングｌの内周面
には凹部４５が形成されていて、この凹部４５には磁気
抵抗体素子４７が設置されている。

上記磁気抵抗体素子４７は、電流の通じている半導体に
、外部から磁界を作用させると、その半導体の電気抵抗
が変化することを利用した半導体素子である。

そして、インプットシャフト５の初期回転動作により、
リングギヤ３７が回転すると、磁性体４３が移動する。

この磁性体４３の移動により磁気抵抗体素子４７の抵抗
が変化し、これを電圧変化として取り出す。かかる電圧
変化により、インプットシャフト５の初期回転動作（方
向とトルク）を検出する。

以上の構成を基にその作用を説明する。

まず、操舵用ハンドルを所望の方向に回すことによって
、インプットシャフト５が同方向に初期回転動作する。

なお、このとき、ビニオンシャフト９側は回転しないの
で、トーションバー７が捩じれることになる。

上記インプットシャフト５の初期回転動作により、遊星
歯車３１が口伝しながら公転し、それによってリングギ
ヤ３７が若干量回転する。

上記リングギヤ３７の回転により、磁性体４３が移動し
、それによって磁気抵抗体素子４７の抵抗が変化する。

これを電圧変化として取り出して、インプットシャフト
５の回転方向とトルクの大きさと検出する。このように
インプットシャフトの回転方向とトルクの大きさとが検
出されれば、それらの情報に応じて、電動機を制御して
ラック１３を所定の方向に移動させる。

このようなラック１３の移動力は、前記したナックルア
ームに伝わるので、当該車輪は所定の方向に所定角度だ
け転舵されるものである。そして、ラック１３ガ移動す
れば、それにともなってピニオンシャフト９も回転する
。したがって、３ ４ トーション、、＜−７を介してピニオンシャフト９に連
結したインプットシャフト５ひいては操舵用ハンドルも
回転する。

以」三木実施例によると以下のような効果を奏すること
ができる。

まず、インプットシャフト５の初期回転動作を介して操
舵方向とトルクを検出する検出手段の構成が簡単である
。すなわち、リングギヤ３７に磁性体４３を設置し、ハ
ウジングｌ側に磁気抵抗体素子４７を設置し、その電圧
変化によりインプットシャフト５の初期回転動作を検出
するようにしているので、従来必要であったスプール、
スプールを中立保持するスプリング等、変位を伝達する
構成が一切不要になったからである。

したがって、検出手段そのものが小型化され、またそれ
に要するスペースが縮小されるとともに、製造・組立も
容易である。

また、検出手段の小型化を図ったことにより、車両に組
込んだ場合の他の機器との干渉問題も大幅に軽減される
。

さらにまた、各部品の「ガタ」に起因する振動の発生精
度の低下はなく、高い精度を提供できる。

次に、第３図及び第４図を参照して第２の実施例を説明
する。この実施例は、インプットシャフト５の端部とピ
ニオンシャフト９の端部とによるストッパ機構の構成が
第１の実施例の場合とは異なるものである。

すなわち、ピニオンシャフト９側に嵌合凹部５１が形成
されており、一方、インプットシャフト５側に嵌合凸部
５３が形成されている。上記嵌合凸部５３は嵌合凹部５
１内に隙間を存した状態で嵌合している。

そして、インプットシャフト５の初期回転動作は、上記
隙間の範囲内で許容され、それ以上の回転は、嵌合凸部
５３が嵌合凹部５１に係合することにより規制される。

それによって、トーションバー等の健全性の維持を図る
。

その他の構成は前記第１の実施例の場合と同様でありそ
の説明は省略する。

５ １　に の場合にも、検出手段として、磁性体４３と、磁気抵抗
体素子４７を使用しており、よって、前記第１の実施例
の場合と同様の効果を奏することができる。

そして、第５図に示した第３の実施例は、電動機をピニ
オンギヤとドリブンギヤとの噛み合いを介してビニオン
シャフトに連結した電気式動力舵取装置に、前記第１．
２実施例におけるインプットシャフトの初期回転動作の
検出手段を実施したものである。

すなわち、ハウジング１の下端に結合したケース５４で
あって、その下端外側に形成したフランジ部５４ａに電
動Ｉａ５５を固定している。また、上記ケース５４には
ピニオンシャフト９を回転自在に挿通し、その先端をケ
ース５４の外方に突出させるとともに、この突出させた
ピニオンシャフト９に、ドリブンギヤ５６を装着してい
る。

また、上記電動機５５に設けた出力軸５５ａには、ピニ
オンギヤ５７を嵌着し、このピニオンギヤ５７を上記ド
リブンギヤ５６に噛み合わせる一方、電動機５５をハウ
ジング１に設置された磁気抵抗体素子４７に接続してい
る。

その他の構成は、前記各実施例と同様であり、その説明
は省略する。

しかして、インプットシャフト５が回転すると、その初
期回転動作が前記各実施例で説明した検出手段を介して
磁気抵抗体素子４７に伝達される。そして、磁気抵抗体
素子４７はインプットシャフト５の初期回転動作を検出
し、その検出イに１に基づいて、電動機５５を制御する
。

そして、電動機５５は、上記検出値に応じて回転し、そ
の回転方向と回転トルクがピニオンギヤ５７とドリブン
ギヤ５６との噛み合いを介して、ピニオンシャフト９に
伝達される。

上記のように電動機５５の回転がピニオンシャフト９に
伝達されると、ピニオンギヤ１１とラック１３との噛み
合いを介してラック１３が移動し、所定の操舵がなされ
るとともに、ピニオンシャフト９に連結したインプット
シャフト５を介して操作用ハンドルも回転する。

　７ ８ 」二記の場合にも、インプットシャフト５の初期回転動
作の検出手段は前記各実施例と同様なので、この第３の
実施例においても、前記各実施例の場合と同様の効果を
奏することができる。

尚、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、
既に述べたように、素子としては、磁気抵抗体素子以外
にも、ホール素子、作動トランス型の素子、電磁ピック
アップ型の素子等、種々のものが考えられる。

また、磁性体をリングギヤの何処に設置するか、あるい
は素子をハウジングの何処に設置するかについては、こ
れを特に限定するものではない。

（本発明の効果） 以」二詳述したように本発明による電気式動力舵取装置
によると、インプットシャフトの初期回転動作を検出す
る検出手段の構成を簡略化させて小型化することができ
るとともに、高い精度を長期にわたって維持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す図で、
第１図は電気式動力舵取装置の断面図第２図は第１図の
Ｔｌ−Ｔｌ断面図、第３図及び第４図は第２の実施例を
示す図で、第３図は電気式動力舵取装置の断面図、第４
図は第１図のＩＴ−ＩＶ断面図、第５図は第３の実施例
を示す電気式動力舵取装置の断面図、第６図及び第７図
は従来例を示す図で、第６図は電気式動力舵取装置の断
面図、第７図は第６図の■−■断面図である。 １・・・ハウジング、５・・・インプットシャフト、７
・・・トーションバー、９・・・ピニオンシャフト、１
１・・・ピニオンギヤ、１３・・・ラック、３７・・・
リングギヤ、４３・・・磁性体、４７・・・磁気抵抗体
素子（素子）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジングと、一端側を操舵用ハンドルに連結され他端
   側を上記ハウジング内に挿入配置され回転可能なインプ
   ットシャフトと、上記ハウジング内に回転可能に収容配
   置されラックに噛合するとともに上記インプットシャフ
   トにトーションバーを介して連結されたピニオンシャフ
   トと、上記操舵用ハンドルの回転操作による上記インプ
   ットシャフトの初期回転動作を検出する検出手段とを備
   え、上記操舵用ハンドルを所定方向に操舵することによ
   りインプットシャフトを所定方向に初期回転動作させ、
   このインプットシャフトの初期回転動作を検出手段によ
   り検出してラック又はピニオンシャフトに設けたドリブ
   ンギヤいずれか一方に連結した電動機を制御することに
   よって上記ラックを所定方向に移動させ、このラックの
   移動により所定の操舵をなすとともにピニオンシャフト
   及びインプットシャフトを回転させるようにした電気式
   動力舵取装置において、上記検出手段は、リングギヤに
   設けられた磁性体と、この磁性体の近傍であってハウジ
   ングに設けられた素子とから構成されており、リングギ
   ヤの回転による磁性体の移動にともなう電気的変化を検
   出することにより、インプットシャフトの初期回転動作
   を検出するものであることを特徴とする電気式動力舵取
   装置。