JPH0796845A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵トルクセンサを構成するホール素子を、
ステアリングボディ内に構造容易で、位置調整も容易に
しかも精度よく組み込めるようにする。 【構成】 舵取ハンドル側の入力軸２と操舵輪側の出力
軸３との間での相対的な回動変位に伴って、カム機構を
介して軸線方向に移動される直動部材３１を設ける。操
舵トルクセンサを構成する永久磁石４２を有する変位取
出し部材４０を、ステアリングボディ６，７内で直動部
材の動きに伴って軸線方向に移動するように設ける。こ
の変位取出し部材の外周部に直交する方向から臨み永久
磁石に対向するホール素子５０を有するホール素子ホル
ダ５１を、ステアリングボディに組込み可能に設ける。
ホルダを、基端部がボディに螺合されるねじ部５３とさ
れ、内方端がボディにインローにより嵌合される嵌合部
５５として構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、舵取ハンドルの操作力
（操舵力）を軽減するための操舵補助力発生源として電
動モータを用いてなる電動式動力舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置として従来は油
圧式が主流を占めていたが、近年電動モータ等を利用し
た電動式も、たとえば特開昭６１−２２６３６２号公報
等を始め種々提案されている。すなわち、この種の電動
式動力舵取装置は、簡単な電気配線により車載バッテリ
およびコントローラ等に結線して使用し得る電動モータ
を、操舵補助力発生手段とするものであり、従来一般的
であった油圧式に比べ、装置構成の簡素化が図れ、小型
かつコンパクト化も可能となるものであった。

【０００３】ところで、このような電動モータを操舵補
助力発生手段とする電動式のパワーステアリング装置に
採用するにあたっては、運転者の操舵要求を適切かつ確
実に検出してモータを精度よく駆動制御し、所要の操舵
補助力が得られるような構成を採用することが必要とさ
れる。すなわち、車輌において停車中での据切り時や低
速走行中の舵取操作時にはきわめて軽い舵取操作が行な
えるとともに、高速走行中はある程度の重さを有する剛
性感をもつ舵取操作が望まれるためである。

【０００４】このため、運転者の操舵要求である操舵力
（操舵トルク）、操舵角速度等を、車輌の走行速度と共
に適切かつ確実に検出する検出機構を設けることが必要
とされており、従来から種々の構造をもつ検出機構が提
案されている。

【０００５】この種の検出機構において、たとえば操舵
力検出機構としては、非接触型のトルクセンサおよびそ
の信号処理回路等からなり、これらをステアリングシャ
フトを構成する入、出力軸間に介在させてステアリング
ボディ内に内設したものが、実開平３−５５７０号公報
等によって従来から種々提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来構造によれば、非接触型センサとしてのホール素
子や信号処理回路を構成する各種電気部品等を実装して
なるプリント配線回路基板を、可動部材である入、出力
軸の一方に付設するとともに、これら両軸間での相対的
な回転変位による出力信号を、ブラシとスリップリング
等からなる出力信号配線手段により固定側に引出し、こ
れをコントローラ等に送ってモータの駆動制御を行なう
構成としなければならない。

【０００７】そして、このような従来構造によれば、非
接触型センサや磁石手段による検出手段を、共に回転す
る部材である入、出力軸に設けることが必要で、このた
めにその出力信号の取出しをブラシとスリップリングと
による直接摺動接触タイプのものを用いて行なうことが
必要で、特にブラシ等での強度や耐久性の面で問題を生
じるばかりでなく、接触抵抗が使用時に増減したりし、
センサ出力としての信頼性が低下する等の不具合があ
り、このような入、出力軸間での相対的な回転変位を検
出して取出す際に実用面での問題を避けられないもので
あった。

【０００８】このため、本出願人は、たとえば実開平４
−１２３８７６号公報等により、カム手段等を介して一
方の軸上で軸線方向に移動する直動部材を用い、かつこ
の直動部材の動きを、位置センサとして、固定部側に軸
線方向に移動可能な状態で保持され永久磁石を有する変
位取出し部材とその外周部に対向して設けられるホール
素子を有するセンサ部材とからなるトルク検出手段を用
いてなる構造等によるものを、先に提案している。

【０００９】そして、このような構成によれば、入、出
力軸間での回転変位を、直動部材の軸線方向への直線変
位に変換し、これを必要最小限の構成部品点数によって
得られる検出手段によって、所要のトルク検出を行なえ
る。

【００１０】しかしながら、上述した構成による操舵ト
ルクセンサによれば、ステアリングボディ内で移動変位
可能に設けてなる永久磁石の外周部に対し、直交する方
向からホール素子を臨ませて設けているだけのものであ
った。すなわち、ボディ内で軸線方向に移動可能に保持
させてなる永久磁石の外周部に所定間隙をおいて対向す
るように、ホール素子を設けてなるホルダを、ボディに
対し単に当接させてねじ止め固定し、これにより非接触
型のトルクセンサを構成するようになっていた。

【００１１】このような構成では、ホルダのボディに対
してのねじ止め位置によって、ホール素子の永久磁石に
対しての位置精度が決まり、さらに永久磁石とホール素
子とのギャップ精度も定められるため、非接触型の操舵
トルクセンサとしての検出精度を適切に得られるとは言
えないものであった。

【００１２】すなわち、このような非接触型センサによ
る検出精度は、永久磁石とこれに対向するホール素子と
の位置精度およびギャップ精度によって決められるもの
で、これらの精度を確保した状態で、ホルダをボディ側
に組み付けることが必要となっている。しかし、現実的
には、このようなホルダのボディ側へのねじ止めによっ
てセンサ部での位置精度とギャップ精度とを得ることは
困難であり、しかもこのようなホルダとボディとの間に
調整構造を設けることも難しいもので、このようなセン
サを構成する永久磁石とホール素子との位置精度やギャ
ップ精度を得る点等に配慮し、何らかの対策を講じるこ
とが望まれている。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、操舵トルクセンサを構成するホール素子
を、永久磁石との位置調整やギャップ調整も容易にしか
も精度よく行なって、ステアリングボディ内に構造容易
に組み込めるようにした電動式動力舵取装置を得ること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る電動式動力舵取装置は、舵取ハンド
ル側の入力軸と操舵輪側の出力軸との間での相対的な回
動変位に伴って軸線方向に移動するようにステアリング
ボディ内に保持されかつ操舵トルクセンサを構成する永
久磁石を有する変位取出し部材と、その永久磁石外周部
に直交する方向から臨むようにステアリングボディに組
み込まれかつ永久磁石と共に操舵トルクセンサを構成す
るホール素子を内方端に有するホール素子ホルダを備
え、このホール素子ホルダの基端部を、ボディ側に形成
したねじ孔に螺合されるねじ部として形成するととも
に、内方端側でこのねじ部と同軸上に、ボディ側でねじ
孔に連続して形成される嵌合孔内にインローによる嵌合
部を形成したものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、ホール素子ホルダを、基端部
側のねじ部によりステアリングボディのねじ孔内に螺合
させ、その内方端側のインローによる嵌合部を、ボディ
側の嵌合孔内に嵌合させ、内方端部に設けたホール素子
を、ボディ内に保持されている変位取出し部材における
永久磁石外周部に臨ませることにより、操舵トルクセン
サを、所要の位置精度とギャップ精度とをもって簡単に
しかも精度よく調整して組込むことが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１ないし図４は本発明に係る電動式動力舵
取装置の一実施例を示している。これらの図において、
まず、全体を符号１で示す電動式動力舵取装置の概略構
成を図４等を用いて簡単に説明すると、２は図示せぬ舵
取ハンドル側に連結される入力軸としてのスタブ軸、３
は図示せぬ操舵輪側に連結されるピニオン３ａを有する
出力軸としてのピニオン軸、４はこれら両軸２，３を所
定角度範囲内で相対的に回動変位可能に連設するトーシ
ョンバーで、これらの部材によってステアリングシャフ
トが構成される。

【００１７】また、これらステアリングシャフトを構成
する軸２，３は、前記ピニオン３ａと噛合するラック歯
５ａを有するラック５と共に、ステアリングギヤボディ
６，７内に貫通して配設されている。なお、８ａ，８
ｂ，８ｃはボディ６，７内でピニオン軸３を回転自在に
支持する軸受、８ｄ，８ｅはこのピニオン軸３内にスタ
ブ軸２を差し込んだ状態で回転自在に支持する軸受であ
る。さらに、上述したラック５は、周知の通り、図示せ
ぬタイロッド等と共に操舵輪間を連結する舵取リンク機
構を構成する。

【００１８】また、上述したステアリングシャフト機構
部において、舵取ハンドル側のスタブ軸２にトーション
バー４を介して連結された操舵輪側のピニオン軸３上に
は、スタブ軸２側の側面が歯面１０ａとされたハイポイ
ドギヤによる大ギヤ１０が軸支して設けられるととも
に、この大ギヤ１０を介してピニオン軸３側に操舵補助
力を与える電動モータ１１を、前記ピニオン軸３に略直
交して配置させ、そのモータ軸１１ａ先端側に、大ギヤ
１０と共に操舵補助力伝達用の歯車機構１３となる減速
歯車機構を構成する小ギヤ１２ａを有するギヤ軸１２を
設け、これによりモータ１１からの操舵補助力を前記ピ
ニオン軸３側に伝達するように構成している。

【００１９】このような構成によれば、ステアリングシ
ャフト（２，３，４）等を有するステアリングギヤボデ
ィ６，７、ピニオン軸３に軸食違いギヤであるハイポイ
ドギヤによる減速歯車機構（傘歯車等でもよい）を介し
て連結されるモータ１１などを効率よく連結し、結果と
して装置全体の小型、軽量かつコンパクト化が可能とな
る。勿論、本実施例のようなハイポイドギヤによれば、
軸の食違い分だけ軸線方向での小型化が可能となる。

【００２０】なお、２０は操舵輪側のステアリングシャ
フトであるピニオン軸３(出力軸系)に操舵補助力を伝達
する電動モータ１１からの小ギヤ１２ａおよび大ギヤ１
０による歯車機構１３の途中に介在されモータ軸１１ａ
側とピニオン軸３側への伝達用の小ギヤ１２ａを有する
ギヤ軸１２側との間での回転伝達を選択的に連結、遮断
する電磁クラッチで、周知の構造を有し、さらに周知の
動作を行なうものであり、詳細な説明は省略する。

【００２１】さらに、２１は歯面１０ａを一側面側に有
しピニオン軸３上に軸線方向に移動可能でかつ回転方向
においてのみ連結して軸支される被駆動側の大ギヤ１０
を背面側から押圧付勢することにより、この大ギヤ１０
のギヤ部１０ａを、電動モータ１１からの回転駆動力を
伝達するギヤ軸１２先端側の小ギヤ１２ａに常時噛合さ
せ、かつバックラッシュをゼロとし得るようにする弾性
支持用の付勢手段である。

【００２２】さて、本発明によれば、上述したスタブ軸
２とピニオン軸３とのトーションバー４のねじれによる
相対的な回動変位を検出しモータ１１を駆動するための
操舵トルク検出機構３０を、図１ないし図３からも明ら
かなような構成としたところに特徴を有している。

【００２３】これを詳述すると、舵取ハンドル側のスタ
ブ軸２とこれにトーションバー４を介して相対的に回転
変位可能に連結される操舵輪側のピニオン軸３の一方
（実施例ではピニオン軸３）に、軸線方向に沿って移動
可能な直動部材として中央部にフランジ部３１ａを有す
る筒状体３１を設け、該筒状体３１を軸線方向において
一端側（図中左方向であるラック５側）に付勢した状態
としている。なお、図中３２は付勢手段であるスプリン
グである。

【００２４】ここで、図１および図３から明らかなよう
に、筒状体３１の左側筒状部において周方向の一部に
は、端縁部から切欠き溝３３が形成され、この切欠き溝
３３に、ピニオン軸３上に植設した係合ピン３４が、ベ
アリング３５を介して係合している。そして、この切欠
き溝３３とピニオン軸３側の係合ピン３４との係合によ
って、筒状体３１は、ピニオン軸３上で軸線方向にのみ
移動可能な状態で回り止めされ、このピニオン軸３と一
体的に回転可能に構成されている。

【００２５】さらに、前記筒状体３１の左側筒状部にお
いて、切欠き溝３３とは周方向でずれた位置には、図３
から明らかなように、周縁がカム面３６ａとされたカム
孔３６が形成され、このカム孔３６には、前記スタブ軸
２上に植設された係合ピン３７が係入し、ベアリング３
８を介してカム面３６ａに係合している。なお、ピニオ
ン軸３には、この係合ピン３７を逃げる開口３７ａが形
成されている。

【００２６】そして、このカム孔３６と係合ピン３７を
含めた筒状体３１によるカム機構によって、前記スタブ
軸２とピニオン軸３との間での相対的な回動変位を、両
軸２，３での軸線方向への動きに変換するようになって
いる。

【００２７】ここで、両軸２，３での相対変位を回転運
動から軸線方向への直動運動に変換するカム孔３６の全
周をカム面３６ａとしたのは、両軸２，３での回転変位
に応じて筒状体３１を、円滑かつ迅速に追従して軸線方
向に直動移動させるためである。

【００２８】４０は上述した直動部材としての筒状体３
１の動きを取り出すための変位取出し部材としての磁石
ホルダで、この磁石ホルダ４０は、ステアリングボディ
７において軸線方向に形成した摺動孔４１内に軸線方向
に移動可能な状態で保持され、その内部には、非接触型
の操舵トルクセンサとして、軸線方向の両端側が異なる
極性をもつように着磁されている永久磁石４２が配設さ
れている。ここで、図１では、永久磁石４２は、一対の
ばね４３，４３により浮動支持した場合を示している
が、これに限定されず、図３に示すように、一方にスペ
ーサ４４を入れ、他方からばね４３により付勢して保持
するように構成してもよいことは言うまでもない。

【００２９】そして、上述した磁石ホルダ４０はボディ
６，７内の内方端にネック部４５を有し、このネック部
４５に前記筒状体３１のフランジ部３１ａが係入される
ことにより、筒状体３１と一体的に移動するようになっ
ている。なお、頭部４５ａの一部を切欠き形成したの
は、組立時においてフランジ部３１ａのネック部４５へ
の係合を、干渉を生じることなく簡単に行えるように
し、しかもこの磁石ホルダ４０を半回転することで係合
状態を維持できるようにしているものである。

【００３０】ここで、図中４６は上述した磁石ホルダ４
０を組込み、回転させてフランジ部３１ａと係合状態と
した後、ホルダ４０を組込んだ摺動孔４１の開口端を、
該ホルダ４０を回り止めした状態で閉塞するための蓋体
で、ボディ７に対しねじ止め固定されるようになってい
る。

【００３１】さて、本発明によれば、図１や図２の
（ａ），（ｂ）から明らかなように、上述したようにし
てボディ６，７内で軸線方向に移動可能に保持されスタ
ブ軸２とピニオン軸３との相対的変位に基づいて移動す
る筒状体３１(直動部材)、磁石ホルダ４０(変位取出し
部材)を介しての永久磁石４１の外周部に略直交する方
向から臨むようにステアリングボディ７内に組み込まれ
かつ永久磁石４１と共に操舵トルクセンサを構成するホ
ール素子５０を内方端に有するホール素子ホルダ５１を
備えている。

【００３２】そして、このホール素子ホルダ５１の基端
部を、ボディ７側に形成したねじ孔５２に螺合されるね
じ部５３として形成するとともに、内方端側でこのねじ
部５３と同軸上に、ボディ７側でねじ孔５２に連続して
形成される嵌合孔５４内にインローによる嵌合部５５を
形成したところに特徴を有している。

【００３３】なお、図中５１ａはホール素子ホルダ５１
における外方端フランジ、５０ａはホール素子５０から
引き出されるリード、５６はねじ部５３に螺合されるロ
ックナットである。ここで、本実施例では、図２の
（ａ）に示されるように、一個の永久磁石４２に対し二
方向からホール素子５０，５０を有するホルダ５１，５
１をねじ込んで臨ませた場合を示し、ダブルチェックを
行なえるようにしたが、これに限定されず、一個のホー
ル素子５０をもつホルダ５１のみを用いてもよいことは
勿論である。

【００３４】そして、このような構成によれば、ホール
素子ホルダ５１を、基端部側のねじ部５３によりステア
リングボディ７のねじ孔５２内に順次ねじ込んで螺合さ
せ、その内方端側のインローによる嵌合部５５を、ボデ
ィ７側の嵌合孔５４内に嵌合させ、内方端部に設けたホ
ール素子５０を、ボディ７内に保持されている変位取出
し部材である磁石ホルダ４０における永久磁石４２外周
部に臨ませることにより、非接触型の操舵トルクセンサ
を、所要の位置精度とギャップ精度とをもって簡単にし
かも精度よく調整して組込むことが可能となる。

【００３５】したがって、このような構成を採用する
と、簡単な構造でしかも簡単な組立作業であるにもかか
わらず、操舵トルクセンサを構成するホール素子５０
を、永久磁石４２との位置調整やギャップ調整も容易に
しかも精度よく行なって、ステアリングボディ６，７内
に組み込めるものである。ここで、注意すべきことは、
ホール素子ホルダ５１においてねじ部５２と同軸上にイ
ンローによる嵌合部５５を設けるとともに、その軸心上
にホール素子５０を設けることである。そして、このよ
うな機械精度で得られる各部によって、前述したホール
素子５０と永久磁石４２とによる非接触型の操舵トルク
センサを、所要の位置精度、ギャップ精度をもって構成
でき、コスト低減化も達成し得るものである。

【００３６】特に、上述した構造のようにロックナット
５６を用いてホール素子ホルダ５１を、微調整後に所定
位置で固定できるように構成すれば、ねじ込み量によっ
てギャップの微調整を適切かつ確実に行なえるもので、
その利点は大きい。また、ねじ込みによるホルダ５１に
おいても、そのねじ部５２と同軸上に設けられているイ
ンローによる嵌合部５５の嵌合孔５４へのインロー結合
によって、永久磁石４２に対するホール素子５０の位置
精度を所要の状態に合わせることが、機械精度のみでき
わめて簡単に行なえる。

【００３７】なお、本発明は、上述した実施例構造に限
定されず、電動式動力舵取装置１各部の形状、構造等を
必要に応じて適宜変形、変更することは自由で、種々の
変形例が考えられよう。たとえば、上述した実施例で
は、モータ１１からの操舵補助力伝達用の歯車機構１３
として、ハイポイドギヤを用いた場合を例示したが、本
発明はこれに限定されず、平歯車を始め、はすば歯車、
遊星歯車、傘歯車等による軸違い歯車からなる歯車機構
１３であってもよいもので、種々の変形例が考えられ
る。

【００３８】さらに、上述した実施例では、ステアリン
グギヤとしてラックピニオン型を例示したが、これに限
定されず、ボールねじ型などに適用してもよいことも勿
論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電動式
動力舵取装置によれば、入、出力軸間での相対的な回動
変位に伴って軸線方向に移動するようにステアリングボ
ディ内に保持されかつ操舵トルクセンサを構成する永久
磁石を有する変位取出し部材と、その永久磁石外周部に
直交する方向から臨むようにステアリングボディに組み
込まれかつ永久磁石と共に操舵トルクセンサを構成する
ホール素子を内方端に有するホール素子ホルダを備え、
このホール素子ホルダの基端部を、ボディ側に形成した
ねじ孔に螺合されるねじ部として形成するとともに、内
方端側でこのねじ部と同軸上に、ボディ側でねじ孔に連
続して形成される嵌合孔内にインローによる嵌合部を形
成したので、簡単かつ安価な構成であるにもかかわら
ず、ホール素子ホルダを、基端部側のねじ部によりボデ
ィ側に螺合させ、さらにインローによる嵌合部を嵌合さ
せて、ホール素子を変位取出し部材の永久磁石外周部に
臨ませることで、操舵トルクセンサを、所要の位置精度
とギャップ精度とをもって簡単にしかも精度よく調整し
て組込むことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例を
示す要部拡大断面図である。

【図２】（ａ）は図１におけるII−II線断面図、（ｂ）
は本発明の要部であるホール素子ホルダの概略斜視図で
ある。

【図３】本発明において要部となる変位取出し部材等の
概略構成を説明するための概略分解斜視図である。

【図４】本発明装置全体の概略構成を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 電動式動力舵取装置 ２ スタブ軸（入力軸） ３ ピニオン軸（出力軸） ４ トーションバー ５ ラック ６ ステアリングギヤボディ（ステアリングボディ） ７ ステアリングギヤボディ（ステアリングボディ） １０ ハイポイドギヤを構成する大ギヤ １０ａ 歯面 １１ 電動モータ １１ａ モータ軸 １２ ハイポイドギヤを構成する小ギヤのギヤ軸 １２ａ 小ギヤ ３０ 操舵トルク検出機構 ３１ 筒状体（直動部材） ３１ａ フランジ部 ３２ スプリング ３３ 切欠き溝 ３４ 係合ピン ３６ カム孔 ３７ 係合ピン ４０ 磁石ホルダ（変位取出し部材） ４１ 摺動孔 ４２ 永久磁石（操舵トルクセンサを構成する） ４５ ネック部 ５０ ホール素子（操舵トルクセンサを構成する） ５１ ホール素子ホルダ ５２ ねじ孔 ５３ ねじ部 ５４ 嵌合孔 ５５ インローによる嵌合部 ５６ ロックナット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵取ハンドル側の入力軸と操舵輪側の出
   力軸との間での相対的な回動変位によって操舵トルクを
   検出し、操舵輪に至る出力軸系に操舵補助力を与える電
   動モータを駆動制御するように構成されている電動式動
   力舵取装置において、 前記入、出力軸間での相対的な回動変位に伴いカム機構
   を介して軸線方向に移動可能な状態でステアリングボデ
   ィ内に保持されかつ操舵トルクセンサを構成する永久磁
   石を有する変位取出し部材と、この変位取出し部材内の
   永久磁石外周部に直交する方向から臨むようにステアリ
   ングボディに組み込まれかつこの永久磁石と共に操舵ト
   ルクセンサを構成するホール素子を内方端に有するホー
   ル素子ホルダとを備えており、 このホール素子ホルダの基端部を、前記ボディ側に形成
   したねじ孔に螺合されるねじ部として形成するととも
   に、内方端側でこのねじ部と同軸上に、前記ボディ側で
   ねじ孔に連続して形成される嵌合孔内にインローによる
   嵌合部を形成したことを特徴とする電動式動力舵取装
   置。