JPH06347351A - 電動パワーステアリングの入力トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動パワーステアリングの入力トルク検出装
置において、入力側のピニオンギヤと入力側ラックギヤ
が噛み合うギヤボックス内にトルクセンサーを収納する
際、この収納のため従来のようにギヤボックスの一部が
突出した形状となってしまうのを防止する。 【構成】 ラックギヤ９が形成されたラックシャフト５
２を、中空ラック５３の内部に収納し、反力スプリング
５９により所定の軸方向位置に定める。車輪からの負荷
が中空ラックに伝わった状態で、ピニオンギヤ１１から
のトルクが前記ラックギヤを介してラックシャフトに伝
わると、このラックシャフトは反力スプリングの付勢力
に抗して移動する。この移動量がトルクセンサー６７に
より検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機のよって補助ト
ルクを発生する電動パワーステアリングに関し、特にハ
ンドルによって入力されるトルクを検出する入力トルク
検出装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】前記電動パワーステアリングの従来例の
全体図を図３に示す。車輪１はナックルアーム３を介し
て操舵リンク５に連結されており、この操舵リンク５に
連続するラック７に入力側のラックギヤ９が形成されて
いる。この入力側のラックギヤ９は入力側のピニオンギ
ヤ１１と噛み合っており、入力側のピニオンギヤ１１は
ジョイント軸１３を介してハンドル１５に連結してい
る。前記噛み合いが行われる入力側のギヤボックス１７
内にはトルクセンサー１９が設けられておりハンドル１
５によって入力されるトルクを検出する。このトルク情
報と車速センサー２１からの情報により、コントローラ
ー２３から電気信号が電動モーター２５に送られ、操舵
力を最適な力に低減するための補助トルクが発生され
る。この補助トルクを伝える電動モーター２５の出力側
のピニオンギヤ２７は、出力側のラックギヤ２９に噛み
合っている。この出力側のラックギヤ２９は前記入力側
のラックギヤ９に直列に配置されている。

【０００３】図４に、前記入力側のギヤボックス１７の
断面図を示す。前記ジョイント軸１３の先端に位置する
入力側のピニオンシャフト３１の外周には入力側のピニ
オンギヤ１１が配置されており、入力側のラックギヤ９
と噛み合っている。そして、入力側のピニオンシャフト
３１及び入力側のピニオンギヤ１１の外周を回転自在に
支えるベアリング部３３、３５は、図５及び図６に示す
ように、ギヤボックス１７に対し微少量Ｃ半径方向左右
に移動可能となっている。即ち、両ベアリング部３３、
３５を収納するためにギヤボックス１７のハウジング３
７に形成された孔は、完全な円ではなく楕円に近い長孔
３８となっており、図５中左右方向にベアリング部との
間に寸法Ｃだけ隙間を有する。これにより、入力側のピ
ニオンシャフト３１は、図５、６中左右方向に寸法Ｃだ
け移動可能となる。

【０００４】さらに、図７に示すように、入力側のピニ
オンシャフト３１の後方部分には揺動レバー３９が設け
られている。この揺動レバー３９の下端は、ギヤボック
ス１７内の支点部４１回りに揺動可能となっており、中
央は入力側のピニオンシャフト３１を囲むリング部４３
を形成している。また上端４４は、入力側のピニオンシ
ャフト３１の上方で、入力側のピニオンシャフト３１の
軸方向と９０度異なる方向に設けられたスプール４５
に、ガタがないように挿入されている。このスプール４
５の一端には直動式のトルクセンサー４７が設けられ、
他端にはバネ４９により揺動レバー３９の先端４４を中
立位置に戻す中立復帰機構５１が設けられている。以上
の構成において、ハンドル１５によって入力されるトル
クは、以下のようにして検出される。即ち、ハンドル１
５を回転させた時、負荷状態にある車輪１、ナックルア
ーム３、操舵リンク５、ラック７、及び入力側のラック
ギヤ９は一種の固定状態にあるので、入力側のラックギ
ヤ９から入力側のピニオンギヤ１１は反力を受ける。こ
の反力のため、入力側のピニオンギヤ１１及び入力側の
ピニオンシャフト３１の外周を支えているベアリング部
３３、３５は前記寸法Ｃの範囲内において左右のいずれ
かの方向に移動する。この移動に伴い、図７に示すよう
に揺動レバー３９は支点部４１を中心として揺動し、先
端４４がスプール４５を移動させトルクセンサー４７を
働かせて、入力トルクが検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
構成によれば、トルクセンサー４７、中立復帰機構５
１、及びスプール４５等を納めるため、ギヤボックス１
７のハウジング３７の一部３７Ａが突出した形状になら
ざるを得ない。即ち、入力されるトルクの大きさを揺動
レバー３９の動きとして、入力側のピニオンシャフト３
１の軸から離れた位置に取り出すため、この離れた位置
に前記トルクセンサー４７、中立復帰機構５１、及びス
プール４５等を配列しなければならない。さらに、配列
の方向は、揺動レバー３９の動きから必然的に、入力側
のピニオンシャフト３１の軸方向と直角方向となる。し
たがって、これらトルクセンサー４７等を収納するため
にギヤボックス１７のハウジング３７は一部３７Ａが突
出した形状となり、エンジンルーム内における周辺機器
と干渉してしまうという問題があった。本発明は、以上
の問題点を解決するために成されたもので、トルクセン
サー等を収納するためにギヤボックスの一部を突出した
形状とする必要がなく、したがってエンジンルーム内に
おける周辺機器との干渉問題を解消できる電動パワース
テアリングの入力トルク検出装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明は、ハンドルによって入力されるトルクを
検出し、このトルク情報及び他の情報により電動モータ
ーが発生すべき補助トルクを決定する電動パワーステア
リングの入力トルク検出装置において、入力されるトル
クを伝えるピニオンギヤの噛み合うラックギヤが形成さ
れたラックシャフトと、このラックシャフトを軸方向に
摺動可能な状態で内部に収納する中空ラックと、前記中
空ラックの内部で前記ラックシャフトを所定の軸方向位
置に定める反力スプリングと、前記中空ラックの内部で
前記ラックシャフトが前記反力スプリングの付勢力に抗
して移動する移動量を検出するトルクセンサーと、を備
えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】車輪からの負荷が中空ラックに伝わった状態
で、ピニオンギヤからのトルクがラックギヤを経てラッ
クシャフトに伝わると、このラックシャフトは反力スプ
リングの付勢力に抗して移動する。この移動量をトルク
センサーが検出する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２にお
いて説明する。なお、電動パワーステアリング全体の図
は従来例の図３と同じである。また、図２は従来例の図
６と対応し、図１のＩＩ−ＩＩ断面図となる。なお、従
来例と同一の部分については同一の番号を付す。ジョイ
ント軸１３（図３参照）の先端に位置する入力側の入力
側のピニオンシャフト３１の先端外周には、入力側のピ
ニオンギヤ１１が設けられている。この入力側のピニオ
ンギヤ１１と噛み合う入力側のラックギヤ９が、ラック
シャフト５２の図中上面に形成されている。このラック
シャフト５２は、中空ラック５３の内部に収納され、軸
方向に摺動可能な状態となっている。そして、中空ラッ
ク５３の両端内周にはカラー５５が設けられ、ラックシ
ャフト５２の外周面と接しているので、前記摺動は半径
方向にガタのない状態で行われ得る。また、ラックシャ
フト５２の両端面には円筒状の凹部５７が形成されてお
り、この凹部５７の内部に反力スプリング５９が挿入さ
れている。反力スプリング５９は、中空ラック５３内部
に固定された固定部材６１、６３に、支持されている。
この固定は、中空ラック５３が内側へカシメ（６５）ら
れることで行われている。２つの固定部材６１、６３の
うち一方の６３には、内部に直動式のトルクセンサー６
７が設けられており、突設したロッド６９がラックシャ
フト５２に接触することにより、ラックシャフト５２の
移動量を検出するようになっている。また、中空ラック
５３には、前記入力側のラックギヤ９に面する部分に長
い切欠き部７１が形成されている。この切欠き部７１の
長さは、中空ラック５３全体の移動する長さとなってい
る。中空ラック５３には、出力側のピニオンギヤ２７と
接する位置に出力側のラックギヤ（図示せず）が転造に
より形成されており、噛み合っている。また、中空ラッ
ク５３の下方は押圧スプリング７３によって押圧され、
入力側のラックギヤ９と入力側のピニオンギヤ１１との
噛み合いが維持されている。これは、従来例と同じであ
る。

【０００９】以下、本実施例の作用について説明する。
ハンドル１５に回転トルクを入力すると、このトルクは
ジョイント軸１３、入力側のピニオンシャフト３１、及
び入力側のピニオンギヤ１１を経て入力側のラックギヤ
９に伝わり、入力側のピニオンギヤ１１の回転運動が入
力側のラックギヤ９、ラックシャフト５２、反力スプリ
ング５９、延いては中空ラック５３の往復運動として、
操舵リンク５、ナックルアーム３を経て車輪１へ出力さ
れる。この時、車輪１が接地していることから、車輪
１、ナックルアーム３、操舵リンク５、及び中空ラック
５３は負荷状態にある。よって、入力側のピニオンギヤ
１１からのトルクによって、ラックシャフト５２は反力
スプリング５９の付勢力に抗して、中空ラック５３に対
し相対的に軸方向へ移動する。この移動量は入力トルク
が大きいほど大きい。この移動量はトルクセンサー６７
によりトルク情報として検出される。トルク情報は、車
速センサー２１からの情報等と共にコントローラー２３
へ送られ、コントローラー２３は、これらの情報により
最適な操舵力を与えるような補助トルクを出力するよう
に電動モーター２５へ電気信号を送る。

【００１０】以上説明したように、本実施例によれば、
入力されたトルクの大きさを、中空ラック５３に対する
ラックシャフト５２の軸方向の移動量として検出する構
造としているため、検出を行うトルクセンサー６７、及
びラックシャフト５２を所定の中立位置に戻すための反
力スプリング５９を共に中空ラック５３内に収納するこ
とができる。したがって、従来のようにラックやピニオ
ンの軸から離れた位置にトルクセンサー４７や中立復帰
機構５１（図７参照）を配置する必要がない。よって、
ギヤボックス１７のハウジング３７の入力側は、ラック
（中空ラック５３及びラックシャフト５２）の入力側の
ラックギヤ９と、入力側のピニオンシャフト３１の入力
側のピニオンギヤ１１が噛み合う部分のみを覆う形状で
あればよく、従来のように一部３７Ａを突出した形状と
する必要がない。

【００１１】

【効果】以上説明したように、本発明の電動パワーステ
アリングの入力トルク検出装置によれば、入力されるト
ルクの大きさを、中空ラックに対するラックシャフトの
相対的な移動量として検出することで、トルクセンサー
や反力スプリングを中空ラックの内部に収納することが
でき、従来のようにギヤボックスの一部を突出した形状
とする必要がなく、ギヤボックスをスリムな形にでき、
エンジンルーム内における周辺機器との干渉問題を大幅
に低減できる。

【００１２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す入力側のギヤボックス
の縦断面正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】従来の電動パワーステアリングの全体図であ
る。

【図４】図３の入力側ギヤボックスの縦断面側面図であ
る。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。

【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

【符号の説明】

１ 車輪 ３ ナックルアーム ５ 操舵リンク ７ ラック ９ 入力側のラックギヤ １１ 入力側のピニオンギヤ １３ ジョイント軸 １５ ハンドル １７ ギヤボックス １９ トルクセンサー ２１ 車速センサー ２３ コントローラー ２５ 電動モーター ２７ 出力側のピニオンギヤ ２９ 出力側のラックギヤ ３１ 入力側のピニオンシャフト ３３ ベアリング部 ３５ ベアリング部 ３７ ハウジング ３８ 長孔 ３９ 揺動レバー ４１ 支点部 ４３ リング部 ４４ 上端 ４５ スプール ４７ トルクセンサー ４９ バネ ５１ 中立復帰機構 ５２ ラックシャフト ５３ 中空ラック ５５ カラー ５７ 凹部 ５９ 反力スプリング ６１ 固定部材 ６３ 固定部材 ６５ カシメ ６７ トルクセンサー ６９ ロッド ７１ 切欠き部 ７３ 押圧スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルによって入力されるトルクを検
   出し、このトルク情報及び他の情報により電動モーター
   が発生すべき補助トルクを決定する電動パワーステアリ
   ングの入力トルク検出装置において、入力されるトルク
   を伝えるピニオンギヤの噛み合うラックギヤが形成され
   たラックシャフトと、このラックシャフトを軸方向に摺
   動可能な状態で内部に収納する中空ラックと、前記中空
   ラックの内部で前記ラックシャフトを所定の軸方向位置
   に定める反力スプリングと、前記中空ラックの内部で前
   記ラックシャフトが前記反力スプリングの付勢力に抗し
   て移動する移動量を検出するトルクセンサーと、を備え
   たことを特徴とする電動パワーステアリングの入力トル
   ク検出装置。