JPH057558Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ラツクピニオン式パワーステアリン
グ用トルク検出器に関し、より詳細には自動車等
のラツクピニオン式ステアリングを電動モータに
より動力補助しハンドル操舵力を軽減するように
したパワーステアリングシステムにおいてハンド
ルへの入力トルクを検出し電動モータを駆動する
ための電気信号を発生するトルク検出器に関す
る。

従来、ハンドルの回動による入力軸の回動をピ
ニオンとラツクを介して出力軸に伝達するように
したステアリング装置は良く知られている。この
ラツクピニオン式ステアリング装置を電動モータ
によつて動力補助して運転者のハンドル操舵力を
軽減するパワーステアリングシステムがある。

かかるパワーステアリングシステムでは運転者
のハンドル操舵により入力軸に発生する歪を入力
軸上に接着したストレインゲージにより検出し入
力トルクに対応した電気的出力を得、この出力に
応じて電動モータが駆動され、出力軸を動力補助
し、運転者の操舵力を軽減するのが一般的であつ
た。

上述のストレインゲージを使用したトルク検出
器には多くの問題があげられている。例えば、入
力軸上にストレインゲージを高い信頼性で接着す
るには高度の技術を要するとともにこの技術は量
産には向いていない。又、回動する入力軸上のス
トレインゲージに固定側より電流を供給したり、
反対にストレインゲージより固定側に出力電圧を
取り出すのはスリツプリング等を使用しなければ
ならず、電気的及び機構的に不安定であり、また
耐久性の点でも問題があつた。更に、ストレイン
ゲージより得られる電気的出力が小さく、ノイズ
等の外乱を受けやすいので、高級な増巾器が必要
であつた。

以上の如く、従来使用されているストレインゲ
ージによるトルク検出器は多くの問題を有してお
りそれに代わる新たなトルク検出器が望まれてい
た。

本考案はスリツプリング等の不安定な信号取り
出し機構を必要とせず、簡単な構造で耐久性があ
り、信頼性の高い電気的出力を発生するトルク検
出器を提供することを目的としている。

本考案はラツクを有する出力軸と；該ラツクに
噛み合うピニオンを有し該出力軸に交差して延び
る入力軸と；該入力軸にトルクが負荷される時該
入力軸がトルク無負荷の中立位置により両側に変
位可能に支持するハウジングと；該ハウジングの
一部に支持される支点部、該支点部と入力軸を挟
んで配される脚部、及び支点部と脚部間を結び入
力軸上に配置される連接部より成り入力軸の変位
に従い支点部を支点として脚部が揺動する揺動レ
バーと；脚部上に配される第１の部材と第１の部
材に対向するハウジング上に配される第２の部材
とより成り脚部の揺動変位を電気的信号に変える
検出手段と；よりトルク検出器を構成して上記目
的を達成している。

以下に本考案の一実施例につき説明する。第１
図は本考案のトルク検出器１０を利用したラツク
ピニオン式パワーステアリングシステムを示して
いる。入力軸２の一端にはハンドル１が固定さ
れ、他端はピニオン２ａとして形成されている。
ピニオン２ａは出力軸３上に形成されたラツク３
ａと噛み合つている。トルク検出器１０は入力軸
２上のピニオン２ａに隣接する位置に配置されて
いる。

本考案の一実施例であるトルク検出器１０は第
２図に拡大して示されている。ハウジング２０は
入力軸２の先端部及び出力軸３のラツク３ａ部と
を被い、入力軸２のラツク３ａの両側に嵌着され
た玉軸受２２及び２４を介して入力軸２を回動自
在に支承している。

玉軸受２２は、入力軸２の先端にナツト２３に
より保持され、第３図に示される如くハウジング
２０に設けられた惰円形状の長孔部２０ａに挿入
されている。玉軸受２２のアウタレース２２ａは
長孔部２０ａに上下外周面を当接し、左右外周面
を長孔部２０ａの長径方向にして配置されてい
る。玉軸受２２の軸方向外側にはカバー２５がハ
ウジング２０に嵌着され軸受部を保護している。

玉軸受２４はラツク３ａとピニオン２ａとの噛
合部よりハンドル（第２図上右）側で入力軸２に
嵌着され、やはりハウジング２０に設けられた惰
円形状の長孔部２０ｂ（第３図参照）に玉軸受２
２と同様アウタレース２４ａの上下を長孔の短径
に、左右を長径方向に置いて配置されている。玉
軸受２４の外側はシール２６により密封され、更
にその外側にはダストカバー２７がハウジング２
０を被つて嵌着されている。

玉軸受２２及び２４は上述のごとく、左右方向
に隙をもつて配置されているので、入力軸２の左
右方向への所定量の変位が可能になつている（第
３図参照）。本実施例において長孔部２０ａ及び
２０ｂが惰円形状である場合を示したが、最低必
要なことは、入力軸２が出力軸３の軸方向に所定
量だけ変位することなので、必ずしも惰円形状で
ある必要はなく、長円、矩形、又はこれらに類似
の形状であれば良い。

出力軸３は入力軸２に交差して延び前述した如
くラツク３ａ部で入力軸２のピニオン２ａと噛み
合つている。出力軸３の噛合部とは反対側の出力
軸３の外周面にはプレツシヤパツド２８が当接さ
れ、その外側にはコイルバネ２９がその一端をプ
レツシヤパツド２８に当接して配置され、更にコ
イルバネ２９の他端はハウジング２０に固定され
るカバー３０に係止されている。

コイルバネ２９はプレツシヤパツド２８を介し
て出力軸３を入力軸２との噛合い方向へと付勢し
ている。

入力軸２のピニオン２ａと玉軸受２４との間に
は入力軸２に嵌着された環状のブツシユ３１を介
し揺動レバー４０が回動自在に嵌着されている。
揺動レバー４０は入力軸２に嵌着している環状部
４０ａと、環状部４０ａの外周面より第２図上方
へ突出しハウジング２０の支持穴２０ｃに嵌入支
持される支点部４０ｂと、入力軸２をはさんで支
点部４０ｂと反対側の外周面より突出する第１の
脚部４０ｃと、環状部４０ａのピニオン２ａ側に
向いた側面よりピニオン側に延びその後ラツク３
ａとピニオン２ａとの噛合部付近で入力軸２より
離れる方向に曲折して延びる第２の脚部４０ｄと
より成つている。従つて揺動レバー４０は入力軸
２がハウジング２０の長孔部２０ａ及び２０ｂに
沿つて移動する時、支点部４０ｂを支点として揺
動する。一方第１の脚部４０ｃはその先端付近に
ホール磁石５２を保持している。揺動レバー４０
の第１の脚部４０ｃ及び第２の脚部４０ｄを被つ
てアルミニウムやプラスチツク等の非磁性体で形
成されたカバー４２がハウジング２０に嵌装され
ている。揺動レバー４０上の磁石５２と対向する
カバー４２の内側面４２ａにはホール効果素子５
４が保持されている。ホール効果素子部材５４と
磁石５２とはホール素子を構成しており、磁石５
２の磁界中をホール効果素子部材５４が変位する
時ホール効果素子部材５４中に変位に応じた電圧
が発生する。ホール効果素子部材５４と磁石５２
との配置は相互に変換可能でホール効果素子部材
５４を第１の脚部４０ｃに磁石５２をカバー４２
上に配しても良い。又、ホール効果素子部材５４
は磁気抵抗素子部材でも良く、同様に変位に応じ
た電圧変化を取り出すことが可能である。ホール
効果素子部材５４に発生した電気的信号は導線５
３を経てコネクタ５６へと導びかれる。

一方、第２の脚部４０ｄは曲折した先端部をカ
バー４２の内側に固設されたガイド６０中へと挿
入している。ガイド６０は筒状で第４図に示す如
く内側中央部がくびれており、くびれ部の中央に
第２の脚部４０ｄが入る穴が穿設されている。く
びれ部両側の凹所内には支持部材６２が配設され
第２の脚部４０ｄを両側より位置決めしている。
支持部材６２はフランジ部６２ａがガイド６２の
くびれ部内壁に当接する構造となつているので、
それぞれの支持部材６２は第２の脚部４０ｄに対
し外側にのみ移動できるようになつている。支持
部材６２の外側にはばね６４が配され、更に外側
にはカバー６６がガイド６０に嵌着されている。
従つて、ばね６４は支持部材６２を常に内側へと
付勢しているので、第２の脚部４０ｄが、第４図
上左右に変位した後に元にもどる際第２の脚部が
ばね６４の反力により中立状態へと応答よく復帰
できる。第２の脚部４０ｄはラツク３ａとピニオ
ン２ａの噛合部に隣接して設けてあるため、ばね
６４の反力が第２の脚部４０ｄに負荷されても噛
合部と第２の脚部４０ｄ間で入力軸２が出力軸３
に対してこじられることはない。

以上の構成のトルク検出器１０の出力端である
コネクタ５６は導線を介して制御回路４へと接続
されている。制御回路４は車体上に設けられた車
速センサ５及び電源１３にも接続されている。制
御回路４の出力端はモータ駆動回路６とクラツチ
駆動回路８に接続され、これら駆動回路は電源１
３に接続されている。モータ駆動回路６の出力端
はモータ７へと接続される。一方クラツチ駆動回
路８の出力端はクラツチ９へと接続される。モー
タ７はクラツチ９を介して減速ギヤ１１に駆動力
を伝え出力軸３を駆動するように成つている。

以上の構成を有する本考案のトルク検出器１０
を使用したラツクピニオン式パワーステアリング
システムの作動について以下に説明する。

ハンドル１を運転者が一方向へ回動しようとす
ると、その力は入力軸２に伝達される。出力軸３
は車輪からの負荷抵抗を受けているので、入力軸
２は回動につれラツク３ａ上をピニオン２ａが変
位するようになる。即ち入力軸２はハウジング２
０に長孔部２０ａ及び２０ｂに沿つて入力トルク
の大きさに応じて変位する。この時、入力軸２上
の揺動レバー４０は支点部４０ｂを支点として入
力軸２の変位側へ揺動する。この揺動により、支
点部４０ｂと反対側に設けられた第１の脚部４０
ｃが入力軸２の変位方向に振られるのでホール素
子を構成する第１の脚部４０ｃ上の磁石５２が変
位し磁界が移動すると変位に対応した電圧がホー
ル効果素子部材５４中に発生する。

この電気的信号は導線５３によりコネクタ５６
へと伝達され、更にここから導線により制御回路
４へと導びかれる。制御回路４は車速センサ５よ
り得た車速に関する情報と入力軸２への入力トル
クに関する情報より必要とされるモータによる動
力補助量を計算し、モータ駆動回路へと出力しモ
ータ７を駆動させる。制御回路４は又、高速走行
やハンドル中立位置付近での動力補助不要時にモ
ータ７の動力伝達を切るクラツチ９を作動させる
ため、クラツチ駆動回路８へと信号を送る。クラ
ツチ９がモータ７の動力を伝達する状態にある
時、モータ７の回動はクラツチ９を経て、減速ギ
ヤ１１へ伝えられ出力軸３が駆動される。所定量
以上の入力トルクが入力軸２に負荷されると、入
力軸２は長孔部２０ａ及び２０ｂの端部に当た
り、それ以上の変位は阻止される。

ハンドル１を回動した位置より中立位置へ戻す
場合、入力軸２はハウジング２０の長孔部２０ａ
及び２０ｂ中を変位し、ばね６４により揺動レバ
ー４０を介して中立位置へと案内される。

以上のように本考案によれば、入力軸とともに
変位する揺動レバーの変位をスリツプリング等の
不安定で複雑な機構を使用せずに電気的信号を取
り出すことが可能となるので、簡単な構造で耐久
性があり信頼性の高い電気的出力を発生するトル
ク検出器が得られる。

更に、本願考案によれば、第２の脚部がラツク
とピニオンの噛合部に隣接して設けてあるため、
ばねの反力が第２の脚部に負荷されても、噛合部
と第２の脚部間で入力軸が出力軸に対してこじら
れることがなく。正確なトルク検出を、可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案によるトルク検出器を利用し
たラツクピニオン式パワーステアリングシステム
を示す略図、第２図は本考案の一実施例を示すト
ルク検出器の軸方向断面図、第３図は第２図のＢ
−Ｂ線又はＣ−Ｃ線に沿う断面図、第４図は第２
図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 主要部分の符号の説明、２……入力軸、２ａ…
…ピニオン、３……出力軸、３ａ……ラツク、２
０……ハウジング、２０ａ……長孔部、２０ｂ…
…長孔部、４０……揺動レバー、４０ｂ……支点
部、４０ｃ……第１の脚部、４０ｄ……第２の脚
部、６４……ばね、５４……ホール効果素子部
材、５２……磁石。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ラツクを有する出力軸と、 該ラツクに噛合するピニオンを有し、該出力
   軸に交差して延びる入力軸と、 該入力軸にトルクが負荷される時、該入力軸
   がトルク無負荷の中立位置より両側に変位可能
   に該入力軸を支持するハウジングと、 該ハウジングの一部に支持される支点部、該
   支点部と入力軸を挟んで配される脚部、及び支
   点部と脚部間を結び入力軸上に配置される連接
   部より成り、入力軸の変位に従い支点部を支点
   として脚部が揺動する揺動レバーと、 脚部上に配される第１の部材と第１の部材に
   対向するハウジング上に配される第２の部材と
   より成り、脚部の揺動変位を電気的信号に変え
   る検出手段とを有してなり、 前記脚部は、支点部と同一軸上に延びる第１
   の脚部と、連接部より入力軸と同一方向に延び
   る第２の脚部より成り、 該第１の脚部は検出手段の第１の部材を保持
   し、該第２の脚部は、前記ピニオンとラツクの
   噛合部近傍でかつ前記ラツクに対向する位置
   で、揺動中立位置へと両側より付勢されている
   ことを特徴とするラツクピニオン式ステアリン
   グ用トルク検出器。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載のトル
   ク検出器において、 前記検出手段は、第２の部材がホール効果素
   子部材で構成され、第１の部材が磁石部材で構
   成されるホール素子であることを特徴とするト
   ルク検出器。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載のトル
   ク検出器において、 前記検出手段は、第２の部材が磁気抵抗素子
   部材で構成され、第１の部材が磁石部材で構成
   されていることを特徴とするトルク検出器。