JPH0656050A - ラックピニオン式ステアリング装置の舵角検出構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 操向操作により回転するピニオン１３を覆う
ハウジング１０内で、そのピニオン１３と同軸的かつ一
体的にウォーム８０が設けられる。そのハウジング１０
内に回転軸８３を有する舵角センサがそのハウジング１
０に対し取り付けられる。そのウォーム８０に噛み合う
ウォームホイール８４がその回転軸８３と同軸的かつ一
体的に設けられる。 【効果】 構造の簡単化、小型化、軽量化、組み立ての
容易化、コスト低減を図ることができ、舵角センサを故
障やメンテナンス時に容易に着脱できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば４輪操舵車両に
おいて前輪舵角に応じ後輪を操舵する場合や、パワース
テアリング装置において舵角に応じて操舵補助力を変化
させる場合に利用できるラックピニオン式ステアリング
装置の舵角検出構造に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】ステアリ
ングシャフトに平歯車を取り付け、その平歯車に噛み合
う平歯車に舵角センサの回転軸を接続したステアリング
装置や、それら平歯車にかえてウォームとウォームホイ
ールを用いるステアリング装置が開示されている（実開
平２‐１１８２１１号公報参照）。

【０００３】しかし、ステアリングシャフトの回転角は
通常±３６０°以上であるのに対し、舵角センサの回転
軸の回転角は通常±９０°程度である。そのため、ステ
アリングシャフトの回転を平歯車により減速しようとす
ると平歯車が大型化し、スペースの制限された車両内部
に装備する上で好ましくない。また、ステアリングシャ
フトの回転をウォームとウォームホイールにより減速す
る場合、平歯車により減速する場合よりも小型化できる
が、上記従来例では減速ギヤを専用のハウジングに内蔵
し、そのハウジングから突出する減速ギヤの回転軸に舵
角センサの回転軸を連結しているため、構造が複雑化
し、重量が大きくなり、組み立てが面倒でコストも増大
する。

【０００４】また、ピニオンを覆うハウジングから突出
するピニオン軸にステアリングシャフトとのセレーショ
ンを形成し、そのセレーションに舵角センサの回転軸に
取り付けた平歯車を噛み合わせたラックピニオン式ステ
アリング装置が開示されている（実開平２‐１３２５７
７号公報参照）。

【０００５】しかし、この場合もピニオンの回転を平歯
車により減速するものであるため平歯車が大型化し、ス
ペースの制限された車両内部に装備する上で好ましくな
い。また、この従来例ではセレーションや平歯車はハウ
ジングにより覆われていないが、防塵等のためハウジン
グは必要であり、そのような専用ハウジングを設けると
構造が複雑化し、重量が大きくなり、組み立てが面倒に
なってコストも増大する。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題を解決するこ
とのできるラックピニオン式ステアリング装置の舵角検
出構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、操向操作により回転するピニオンと、このピニオ
ンを覆うハウジングと、そのピニオンに噛み合うラック
とを備え、そのピニオンの回転をラックを介し操舵用車
輪に伝達するラックピニオン式ステアリング装置におい
て、そのハウジング内でそのピニオンと同軸的かつ一体
的にウォームが設けられ、このウォームに噛み合うウォ
ームホイールが同軸的かつ一体的に設けられた回転軸を
有する舵角センサを備えてなる点にある。

【０００８】

【作用】本発明の構成によれば、ピニオンの回転をウォ
ームとウォームホイールにより減速して舵角センサに伝
達するため減速機構を小型化でき、スペースの制限され
た車両内部に装備する上で好ましい。また、そのピニオ
ンを覆うハウジング内でそのウォームをピニオンと同軸
的かつ一体的に設け、そのウォームホイールを舵角セン
サの回転軸と同軸的かつ一体的に設けることで専用のハ
ウジングが不要とされている。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図１に示すラックピニオン式油圧パワース
テアリング装置１は４輪操舵車両に装備されるもので、
ハンドル（図示省略）に連結される入力軸２と、この入
力軸２にトーションバー３を介し連結される出力軸４を
備えている。そのトーションバー３は、ピン５を介し入
力軸２に連結され、セレーション６を介して出力軸４に
連結される。その入力軸２は、バルブハウジング７の内
部にシール部材８を介して挿入されると共にベアリング
１５を介して回転可能に支持され、さらに、出力軸４の
内周にベアリング９を介し回転可能に支持されている。
その出力軸４はラックハウジング１０の内部にベアリン
グ１１、１２を介して回転可能に支持され、この出力軸
４にピニオン１３が一体的に設けられている。このピニ
オン１３に噛み合うラック１４に前輪（図示省略）が連
結される。これにより、操向操作による入力軸２の回転
が、トーションバー３を介して出力軸４と一体のピニオ
ン１３に伝達され、このピニオン１３の回転によりラッ
ク１４が車両幅方向に移動して前輪の操舵がなされる。

【００１１】その操向操作の補助力を付与する油圧アク
チュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。
この油圧シリンダ２０は前記ラックハウジング１０によ
り構成されるシリンダチューブと、ラック１４に一体化
されるピストン２１を備えている。そのピストン２１に
より仕切られるシリンダチューブ内の油室２２、２３
に、操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、
前記トーションバー３のねじれ角に応じて作動する公知
のコントロールバルブ３０が設けられている。

【００１２】このコントロールバルブ３０は、前記バル
ブハウジング７の内部において入力軸２を囲む筒状の弁
部材３１を備えている。この弁部材３１は前記出力軸４
に同行回転するよう連結されている。また、バルブハウ
ジング７はポンプ３３に接続される入口ポート３４と、
タンク３５に接続される出口ポート３６と、前記油圧シ
リンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３
７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８とを
備えている。各ポート３４、３６、３７、３８は入力軸
２と弁部材３１との間の流路を介し連通し、その流路は
トーションバー３のねじれに伴う入力軸２と弁部材３１
との相対回転により開度が調節される。すなわち、直進
状態では操舵抵抗がないためにトーションバー３のねじ
れ角は０であり、入口ポート３４と出口ポート３６とが
連通し、ポンプ３３からコントロールバルブ３０に供給
される圧油はタンク３５に還流し、油圧シリンダ２０に
圧油は供給されない。操舵を行なって操舵抵抗が大きく
なると、操舵抵抗に応じてトーションバー３がねじれ、
出力軸４と一体の弁部材３１が入力軸２に対し相対回転
する。すると、入口ポート３４と出口ポート３６との間
の流路の開度が小さくなり、入口ポート３４から油圧シ
リンダ２０の油室２２、２３の一方に操舵方向と操舵抵
抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、油室２２、２
３の他方から油が出口ポート３６を通ってタンク３５に
還流する。これにより、操舵方向と操舵抵抗に応じた操
向補助力が油圧シリンダ２０からラック１４に作用す
る。

【００１３】そのトーションバー３のねじれを規制する
規制手段が設けられている。すなわち、出力軸４に複数
の油室５７が設けられ、各油室５７にプランジャ５３が
径方向に沿って移動可能に挿入されている。その油室５
７と前記入口ポート３４とを後述の調節バルブ６０を介
し接続する油の流路５９がバルブハウジング７に形成さ
れている。これにより、油圧が各プランジャ５３に作用
すると、各プランジャ５３は径方向内方に移動して入力
軸２を押し付け、入力軸２と出力軸４との相対回転を規
制するので、トーションバー３のねじれが規制される。

【００１４】その調節バルブ６０は公知の構成を採用す
ることができ、バルブハウジング７の内部に挿入される
第１スプール６１と、この第１スプール６１の内部に挿
入される第２スプール６２とを備え、第１スプール６１
の内周と第２スプール６２の外周との間が、両スプール
６１、６２の軸方向相対移動により開閉するオリフィス
６３とされている。そのオリフィス６３は第１スプール
６１の図中上方移動もしくは第２スプール６２の図中下
方移動により閉じる。このオリフィス６３の上流側と前
記入口ポート３４とが連通され、また、オリフィス６３
の下流側と前記油室５７とが連通される。そのプランジ
ャ５３に作用する油圧が作用することで、第１スプール
６１は図中上方に移動してオリフィス６３を閉じ、ま
た、第１スプール６１はバネ６７の弾性力により図中下
方に移動してオリフィス６３を開く。その第２スプール
６２は、車速に応じオンオフ制御されるソレノイド７１
とバネ（図示省略）により、車速の減少により図中下方
すなわちオリフィスを閉じる方向に移動すると共に、車
速の増加により図中上方すなわちオリフィス６３を開く
方向に移動する。これにより、直進走行時にはポンプ３
３から送られる油の圧力がオリフィス６３を介しプラン
ジャ５３に作用し、トーションバー３のねじれが規制さ
れ直進安定性が向上する。また、操舵時には油圧シリン
ダ２０に供給される油の圧力が上昇するため、プランジ
ャ５３に作用する油圧も上昇し、第１スプール６１が上
方に移動してオリフィス６３を閉じ、プランジャ５３に
対する油圧の作用が解除され、トーションバー３のねじ
れ規制が解除されるため操舵労力が低減する。また、車
速が大きくなると、第２スプール６２の移動によりオリ
フィス６３の開度が大きくなるため、第１スプール６１
がオリフィス６３を閉じるために移動しなければならな
い距離は大きくなり、車速が小さくなると、第２スプー
ル６２の移動によりオリフィス６３の開度が小さくなる
ため、第１スプール６１がオリフィス６３を閉じるため
に移動しなければならない距離は小さくなる。その第１
スプール６１の移動距離は操舵抵抗が大きくなってプラ
ンジャ５３に作用する油圧が増加しなければ大きくなら
ないことから、車速が増加すると入力トルクを大きくし
なければトーションバー３のねじれ規制が解除されない
ことから走行安定性が向上し、車速が減少すると入力ト
ルクが小さくてもトーションバー３のねじれ規制が解除
されることから操舵労力が低減する。

【００１５】そのラックハウジング１０の内部におい
て、ピニオン１３と同軸的かつ一体的にウォーム８０が
設けられている。本実施例では、そのウォーム８０はピ
ニオン１３と前記コントロールバルブ３０との間におい
て出力軸４の外周に形成されている。また、図２に示す
ように、そのラックハウジング１０に開口８１が形成さ
れ、この開口８１からラックハウジング１０内に舵角セ
ンサ８２の回転軸８３が挿入され、その先端はスリーブ
８８を介しラックハウジング１０により回転可能に支持
されている。

【００１６】その舵角センサ８２は本実施例ではポテン
ショメータにより構成され、前輪舵角に対応する回転軸
８３の回転角度に応じ、後輪舵角を制御するための電圧
信号を出力するもので、一対のボルト８６によりラック
ハウジング１０に着脱可能に取り付けられている。その
回転軸８３に、そのウォーム８０に噛み合うウォームホ
イール８４が同軸的かつ一体的に設けられている。その
ウォーム８０とウォームホイール８４によりピニオン１
３の回転が減速されて回転軸８３に伝達される。その減
速比は、ピニオン１３の回転角と舵角センサ８２の測定
可能角度に応じ定める。また、舵角センサ８２をラック
ハウジング１０に取り付けるボルト８６は、舵角センサ
本体８２ａに形成された通孔８７に挿入されると共に、
ラックハウジング１０に形成されたねじ孔１０ａにねじ
込まれている。図３に示すように、その通孔８７は回転
軸８３の同心円に沿う長孔とされ、これにより、ボルト
８６によって舵角センサ８２を固定する際にセンサ本体
８２ａを回転軸８３に対し回転させることで、直進操舵
時におけるセンサ出力を基準値になるよう調整できる。

【００１７】上記構成によれば、ピニオン１３の回転を
ウォーム８０とウォームホイール８４により減速して舵
角センサ８２に伝達するため、減速機構を平歯車を用い
て構成する場合に比べ小型化でき、スペースの制限され
た車両内部に装備する上で好ましい。また、ラックハウ
ジング１０内でウォーム８０をピニオン１３と同軸的か
つ一体的に設け、そのウォームホイール８４を舵角セン
サ８２の回転軸８３と同軸的かつ一体的に設けることで
専用のハウジングが不要とされている。また、舵角セン
サ８２の回転軸８３がラックハウジング１０内に抜き挿
し可能とされ、その舵角センサ８２をラックハウジング
１０に対し着脱すると、そのウォームホイール８４が回
転軸８３と共にラックハウジング１０に対し抜き挿しさ
れるので、構造を複雑化することなく舵角センサ８２を
容易に着脱できる。すなわち、簡単な構造で前輪舵角を
検出でき、しかもステアリング装置１を小型かつ軽量化
すると共に組み立てが容易なものとでき、舵角センサ８
２の交換も容易にできる。また、ピニオン１３とラック
ハウジング１０以外の部品は、舵角センサを備えないラ
ックピニオン式ステアリング装置と共通のものを用いる
ことができる。

【００１８】図４〜図６は本発明の第２実施例を示す。
上記実施例との相違は、ウォーム８０がバルブハウジン
グ７の内部において出力軸４の外周に設けられ、そのバ
ルブハウジング７に形成された開口８１′からバルブハ
ウジング７内に舵角センサ８２の回転軸８３が挿入され
ている点にある。また、上記実施例のようなトーション
バー３のねじれを規制する手段は設けられていない。他
は上記実施例と同様で重複説明の省略のため同様部分は
同一符号で示す。

【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば上記実施例では前輪舵角に応じ後輪
舵角を制御したが、前輪舵角に応じ操舵補助力を制御し
てもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明のラックピニオン式ステアリング
装置の舵角検出構造によれば、構造の簡単化、小型化、
軽量化、組み立ての容易化、コスト低減を図ることがで
き、また、舵角センサを故障やメンテナンス時に容易に
着脱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧パワーステアリング
装置の断面図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】図２のＩＩＩ矢視図

【図４】本発明の第２実施例に係る油圧パワーステアリ
ング装置の断面図

【図５】図４のＶ‐Ｖ線断面図

【図６】図５のＶＩ矢視図

【符号の説明】

１０ ラックハウジング １３ ピニオン １４ ラック ８０ ウォーム ８２ 舵角センサ ８３ 回転軸 ８４ ウォームホイール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向操作により回転するピニオンと、こ
   のピニオンを覆うハウジングと、そのピニオンに噛み合
   うラックとを備え、そのピニオンの回転をラックを介し
   操舵用車輪に伝達するラックピニオン式ステアリング装
   置において、そのハウジング内でそのピニオンと同軸的
   かつ一体的にウォームが設けられ、このウォームに噛み
   合うウォームホイールが同軸的かつ一体的に設けられた
   回転軸を有する舵角センサを備えてなることを特徴とす
   るラックピニオン式ステアリング装置の舵角検出構造。