JPH1035517A

JPH1035517A - 動力舵取装置

Info

Publication number: JPH1035517A
Application number: JP19739696A
Authority: JP
Inventors: Jun Onoda; 潤小野田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】トルクセンサ８０の第１，第２センサリング８
１，８２およびマニュアルストッパセンサ９０の第１，
第２センサリング９１，９２の傾きを防止する。【解決手段】センサリング８２，９１を取り付けるピン
Ｐ１，Ｐ２の軸線Ｐ１’，Ｐ２’が一致しない位置に配
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドルの操舵力
をハンドルトルクに応じてモーターによりアシストする
動力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のハンドルを操作する力をアシス
トする動力舵取装置として電気式のものが開発されてい
る。これはハンドルに加えられたトルクを検出し、その
検出トルクに応じて、出力軸に連結したモーターを回転
させる構造となっている。この種の動力舵取装置として
図１、図２および図３に示すものがある。

【０００３】図３は電気式の動力舵取装置のトルクセン
サ８０およびマニュアルストッパセンサ９０の部分を示
した半裁断面図であり、ハンドルＨに連結した入力軸１
と操舵機構のピニオンギヤ４に連結した出力軸２とは、
トーションバー３により相対回転可能に接続されてい
る。前記入力軸１にはトルクセンサ８０の主要部分をな
す第１センサリング８１が嵌挿されており、この第１セ
ンサリング８１端部には一定ピッチで矩形の歯部８３が
形成されている。また、この歯部８３に半径方向で重な
り合う矩形の歯部８４が形成された第２センサリング８
２が前記出力軸２に嵌挿されている。

【０００４】そして、この歯部８３，８４との重なり部
分（オーバーラップ面Ｌ（図５参照））の変化を検出コ
イル７５のインダクタンスの変化として検出し、トーシ
ョンバー３の捩れ量を入力軸１および出力軸２の間に作
用した回転トルクとして検出するものである。すなわ
ち、図５に示すように、ハンドルが中立の場合（入力軸
１および出力軸２の間に回転トルクが作用していない場
合）の第１センサリング８１の歯部８３と第２センサリ
ング８２の歯部８４のオーバーラップ面Ｌの面積Ｌ’０
を基準とすると（図５［Ｂ］）、ハンドルが左に回転さ
れてトーションバー３が左に捩じれた場合は（図５
［Ａ］）、歯部８３および歯部８４のオーバーラップ面
Ｌの面積はＬ’１に増加するので検出コイル７５に誘起
される出力電圧が増加し、逆にハンドルが右に回転され
てトーションバー３が右に捩じれた場合は（図５
［Ｃ］）、歯部８３および歯部８４のオーバーラップ面
Ｌの面積はＬ’２に減少するので検出コイル７５に誘起
される出力電圧が減少する。そして、この誘起された出
力電圧の変化量に基づいて入力軸１および出力軸２の間
に発生した回転トルクが検出されるようになっている。

【０００５】前記マニュアルストッパセンサ９０は、入
力軸１の下部に半径方向に突出した突出部Ｎに第１セン
サリング９１が嵌挿されて２本のピンＰ（Ｐ１，Ｐ２）
により固定されており、下側センサリング９２は軸線
Ｏ’方向に突出した出力軸２の根本付近にピンＰにより
固定されている。（図３および図１０から図１３参照）
これら上下側の第１、第２センサリング９１，９２に
は、それぞれが一定の間隔を空けて噛合するよう歯部９
３，９４が形成されており（図３，図４参照）、この歯
部９３，９４の当接状態を検出コイル７６で検出する。

【０００６】そして、前記トルクセンサ８０とこのマニ
ュアルストッパセンサ９０および操舵角を検出する図略
の操舵角センサとの信号に基づきアシストモーター５０
の動作を制御するとともに、異常状態その他を判断する
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで操舵によって
入力軸１および出力軸２の間に回転トルクが作用した場
合のトーションバー３の捩れ量は極く僅かであり、前述
した電気式の動力舵取装置のトルクセンサ８０における
歯部８３と歯部８４のオーバーラップ面Ｌの変化は僅少
である。よって、各々の上下側の第１、第２センサリン
グ８１，８２，９１，９２が動くことのないようしかっ
りと入力軸１または出力軸２に取り付ける必要がある。

【０００８】そこで、前記第１、２センサリング８１，
８２（トルクセンサ用），９１，９２（マニュアルスト
ッパセンサ用）は図３および図１０から図１３に示すよ
うに入力軸１および出力軸２に非磁性体からなるスペー
サー８５，８６，９５，９６を介してそれぞれピンＰ
１，Ｐ２により圧入固定することで、入力軸１または出
力軸２の中心軸線Ｏ’回りの回転を係止している。

【０００９】しかしながら、２つのピンＰ（Ｐ１，Ｐ
２）は、圧入穴ＰＡをドリル等により２つ同時に一度に
形成するため、それぞれのピンＰ１，Ｐ２の軸線Ｐ’は
同じである。よって、ピンＰの軸線Ｐ’を中心にしてセ
ンサリング８１，８２，９１，９２が回転してしまうと
いう問題があった。そこで、上下のセンサリング８１
（トルクセンサの第１センサリング）、９２（マニュア
ルストッパセンサの第２センサリング）は、スナップリ
ングＳまたは出力軸２に形成したフランジＭ１によりス
ペーサー８５，９６のピン軸Ｐ’回りの回転を規制し、
さらにこのスペーサー８５，９６にもフランジＭ２を形
成することにより、センサリング８１，９２がピン軸線
Ｐ’回りに回転するのを防止している。

【００１０】しかしながら、図３中央部の２つのセンサ
リング８２（トルクセンサの第２セセンサリング），９
１（マニュアルストッパセンサの第１センサリング）は
前記上下のセンサリング８１，９２のようにピン軸線
Ｐ’回りのストッパーとしてのフランジを形成するだけ
のスペースがとれない。よって、センサリング８２，９
１の取り付き性能が悪く、また、使用中にこのセンサリ
ングが傾いて初期の性能が変動してしまう恐れがあっ
た。

【００１１】上下のセンサリング８１，９２と同様にフ
ランジを形成するには、全長をその分長くとる必要があ
るため、本装置全体の設計変更が必要となり、さらには
小型，軽量化の流れに逆らい大型化してしまう。この問
題点を解決すべく、本発明の目的はフランジを作成する
ことなく、従来の寸法を維持しながらセンサリングの取
り付き性能を向上する動力舵取装置を提供するものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解決するためなされたものであり、請求項１に記載
された発明の構成は、ハンドルからの回転を入力する入
力軸と、トーションバーを介して相対回転可能に前記入
力軸に連結された出力軸と、前記入力軸に少なくとも２
本のピンにより取り付けられた磁性体の円筒部材であ
り、端部に歯部を形成した第１センサリングと、前記出
力軸に少なくとも２本のピンにより取り付けられた磁性
体の円筒部材であり、端部に前記第１センサリングの前
記歯部に重なる歯部を形成した第２センサリングと、前
記第１センサリングの前記歯部および前記第２センサリ
ングの前記歯部の重なり部分に設けられ、前記第１セン
サリングの前記歯部と前記第２センサリングの前記歯部
のオーバーラップ面の変化およびギャップ量の変化をイ
ンダクタンスの変化として検出する検出コイルを有した
動力舵取装置において、前記入力軸および出力軸に前記
第１および第２センサリングを取り付ける少なくとも２
本の前記ピンのそれぞれの軸線が一致しない位置に前記
ピンを配置したことを特徴とするものであり、この構成
により、センサリングがピンの軸線回りに回転すること
を規制するものである。

【００１３】また、請求項２に記載した発明の構成は、
ハンドルからの回転を入力する入力軸と、トーションバ
ーを介して相対回転可能に前記入力軸に連結された出力
軸と、前記入力軸に少なくとも２本のピンにより取り付
けられた磁性体の円筒部材であり、端部に歯部を形成し
た第１センサリングと、前記出力軸に少なくとも２本の
ピンにより取り付けられた磁性体の円筒部材であり、端
部に前記第１センサリングの前記歯部に重なる歯部を形
成した第２センサリングと、前記第１センサリングの前
記歯部および前記第２センサリングの前記歯部の重なり
部分に設けられ、前記第１センサリングの前記歯部と前
記第２センサリングの前記歯部のオーバーラップ面の変
化およびギャップ量の変化をインダクタンスの変化とし
て検出する検出コイルを有した動力舵取装置において、
前記ピンの断面を非円形に形成したことを特徴とするも
のであり、この構成により、センサリングがピンの軸線
回りに回転することを規制するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。本発明の実施の形態の動力舵取装置
は、図１ないし図６から図９に示すように、ハンドルＨ
と一体的に回転する入力軸１に連結部３を介して出力軸
２が連結している。

【００１５】そして、入力軸１から出力軸２に伝達され
たトルクにより下方のピニオンギヤ４を介して操舵軸Ｔ
を操舵する。前記出力軸１と入力軸２との結合部分に
は、前記連結部３に作用しているトルクを検出するトル
クセンサ８０と、いわゆるマニュアルストッパとして作
用する歯部９３，９４（図４参照）の当接状態を磁気的
に検出する検出コイル７６を備えたマニュアルストッパ
センサ９０とが設置されている。

【００１６】また、前記センサ部分（トルクセンサ８
０，マニュアルトルクセンサ９０）の外周には、入出力
軸１，２と同軸的にアシストモーター５０が設置されて
いる。そして、前記トルクセンサ８０とマニュアルスト
ッパセンサ９０およびピニオンギヤ４に噛合して操舵角
を検出する図略の操舵角センサとからの信号に基づき前
記アシストモーター５０の動作を制御するとともに、異
常状態その他を判断するコントローラー８が設置されて
いる。

【００１７】さらに、前記アシストモーター５０の回転
を減速して前記出力軸２に伝達する減速機構５と、この
減速機構５とアシストモーター５０との連結をコントロ
ーラー８からの制御信号により制御するクラッチ６０と
がそれぞれ出力軸２の外周中央部に設置されている。前
記入力軸１は、図２に示されるように中空の軸で構成さ
れており、上ハウジング３１にシール部材３３とベアリ
ング３４とを介して軸承され、中空部の内部には入力軸
１と出力軸２とを連結する前記連結部３であるところの
トーションバー３が上部を前記入力軸１とピン４０によ
り一体結合されている。また、この入力軸１の下方には
後述するマニュアルストッパセンサ９０の上側の第１セ
ンサリング９１が固定される突出部Ｎが形成されてい
る。（図３および図６から図９参照）前記出力軸２は、圧入結合した回転部材９９を介して下
ハウジング３２にベアリング３５を介して軸承されてお
り、図面上方部には前記トーションバー３が介挿される
小径穴４１が形成され、図面中央部でピン４４により前
記トーションバー３とこの出力軸２とが一体的に連結さ
れている。

【００１８】この出力軸２の上部には、前記小径穴４１
の上部に入力軸１をニードルベアリング４３にて軸承す
るための大径穴４２が形成されている。そして、この大
径穴４２には入力軸１の突出部Ｎが介挿される溝が軸線
方向に形成されおり、上部先端に後述するトルクセンサ
８０の下側センサリング８２が嵌挿されている。（図３
参照）前記入力軸１および出力軸２の外周には、前記ア
シストモーター５０が配置されている。このアシストモ
ーター５０のローター５１は、出力軸２の上端部でベア
リング５２により回転可能に軸承されている。そして、
このローター５１の外周に、コイルを有するステーター
５２が固設されている。

【００１９】図２中央下側には、前記アシストモーター
５０から出力軸２への動力伝達を断続する前記クラッチ
６０が配設されている。このクラッチ６０は、前記ロー
ター５１と一体結合した接続部材５８にスプライン係合
した磁性体のクラッチ板６１と、コア６２および電磁コ
イル６５から構成されている。

【００２０】前記コア６２は、接続部材５８の下方で前
記出力軸２の外周に回転自在に嵌挿され、後述する減速
機構５をなす遊星歯車機構の円筒の第１サンギヤ６６に
一体的に結合している。前記電磁コイル６５は、ハウジ
ングを構成する筒部材３６の内周に固設され、ベアリン
グ６４により前記第１サンギヤ６６を軸承しており、磁
力のオン・オフにより前記コア６２とクラッチ板６１と
の連結・切離しをする。

【００２１】前記第１サンギヤ６６の下方の外周には、
前記減速機構５の第１ピニオンギヤ７２と噛合する歯６
６が形成されており、この歯６６に噛合して前記減速機
構５であるところの遊星歯車機構５が連結している。す
なわち、この遊星歯車機構５は、前記第１サンギヤ６６
から第１ピニオンギヤ７２を介し減速して第２サンギヤ
７３へ、この第２サンギヤ７３から第２ピニオンギヤ７
４を介し減速して前記出力軸２に一体結合した回転部材
９９に動力伝達をする。

【００２２】以上のような構成によりハンドルＨに加え
られたトルクをトルクセンサ８０にて検出し、その検出
に応じて前記アシストモーター５０を回転させ、このア
シストモーター５０の回転を減速して出力軸２に操舵力
のアシストとして伝達するものである。次に、本発明の
主要部分をなす前記トルクセンサ８０およびマニュアル
ストッパセンサ９０の部分について説明します。

【００２３】前記トルクセンサ８０およびマニュアルス
トッパセンサ９０の構成および作用は前述した従来技術
のものとほぼ同様のため、ここでは差異のある部分のみ
以下に説明します。図６および図７、図８、図９はそれ
ぞれ図３のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−
Ｄ断面を表した図である。

【００２４】それぞれのセンサリング８１，８２，９
１，９２はスペーサー８５，８６，９５，９６を介して
それぞれ入力軸１または出力軸２に２本のピンＰ（Ｐ
１，Ｐ２）により固定されている。前記ピンＰ（Ｐ１，
Ｐ２）は、それぞれの軸線（Ｐ１’，Ｐ２’）が一致し
ない位置、例えば図６は角度θ１（θ１≠１８０゜）、
図７は角度θ２（θ２≠１８０゜）にずらして配置され
て、入力軸１または出力軸２に圧入固定しているので、
センサリング８２，９１がピンＰ軸回りに回転するのを
互いのピンＰ１、Ｐ２が規制し合うこととなる。

【００２５】当然のことながら、入力軸１に形成される
突出部Ｎと、出力軸２の上方部に前記突出部Ｎが介挿さ
れる溝はピンＰ１，Ｐ２が十分に圧入できるよう同じ角
度（θ１、θ２）で形成するのが望ましい。また、ピン
Ｐは２本に限ることなく、十分に圧入固定できるならば
何本でもよい。

【００２６】以上のような構成であるため、本発明の動
力舵取装置はセンサリング８２，９１を入力軸１または
出力軸２に固定する少なくとも２本のピンＰ１，Ｐ２を
それぞれの軸線Ｐ１’，Ｐ２’が一致しない位置に配置
することのみで、直行する２つの軸線Ｏ’とＰ’との両
方の回り止めを行うことができる。よって、第１、第２
センサリング８２，９１の取り付き性能が非常に良い。

【００２７】また、本実施の形態においては、トルクセ
ンサ８０の第１センサリング８１およびマニュアルスト
ッパセンサ９０の第２センサリング９２はフランジＭ
１，Ｍ２を設けることでピンＰの軸線Ｐ’回りの回転を
係止しているが、本発明同様ピンＰの配置位置をずらす
ことで回転を係止すれば、さらなる小型化が可能とな
り、また、加工数を減少できるという利点がある。

【００２８】さらに、本実施の形態の電気式の動力舵取
装置においては、操舵力のアシストをモータにより行っ
ているが、入力軸１および出力軸２間に作用する回転ト
ルクをセンサリングにより検出する動力舵取装置ならば
操舵力のアシストはモータによる電気式でも、シリンダ
等による油圧式でも構わない。また、各ピンＰの断面を
矩形または楕円等の非円形にすることで、従来のように
２本のピンＰ１、Ｐ２の軸線Ｐ’が一致していても軸線
Ｐ’回りの回転を係止することが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上に述べたように本発明の動力舵取装
置は、第１、第２センサリングを入力軸および出力軸に
固定する少なくとも２本のピンをその軸線が一致しない
位置に配置することにより、または、ピンの断面を非円
形することにより、第１、第２センサリングが入出力軸
線回りおよびピン軸線回りに回転するのを容易に係止す
ることができる。よって、装置本体の大きな設計変更を
必要とせずに第１、第２センサリングの取り付き性能を
非常に良くできるため、初期性能を維持することができ
る。しかも、さらなる小型化，軽量化が可能となるとい
った効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全システムを示すシステム図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す電気式の動力舵取装
置の入力軸と出力軸を示す縦断面図である。

【図３】トルクセンサおよひマニュアルストッパセンサ
の部分を示した拡大半裁断面図である。

【図４】マニュアルトルクセンサのセンサリング部を示
した斜視図である。

【図５】トルクセンサのオーバーラップ面の変化を示し
た説明図である

【図６】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図７】図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図９】図３のＤ−Ｄ断面図である。

【図１０】従来の技術を表す図３のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図１１】従来の技術を表す図３のＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図１２】従来の技術を表す図３のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図１３】従来の技術を表す図３のＤ−Ｄ断面図であ
る。

【符号の説明】

１入力軸２出力軸３連結部（トーションバー）４ピニオンギヤ５減速機構（遊星歯車機構）８コントローラ（ＥＣＵ）３１上ハウジング３２下ハウジング３６筒部材５０アシストモーター５１ローター５２ステーター６０クラッチ６１クラッチ板６２コア６５電磁コイル７５，７６検出コイル８０トルクセンサ８１第１センサリング（トルクセンサ用）８２第２センサリング（トルクセンサ用）８３，８４歯部（トルクセンサ）８５，８６スペーサー９０マニュアルストッパセンサ９１第１センサリング（マニュアルストッパセンサ
用）９２第２センサリング（マニュアルストッパセンサ
用）９３，９４歯部（マニュアルストッパセンサ）９５，９６スペーサーＨハンドルＳスナップリングＮ入力軸の突出部Ｍ１，Ｍ２フランジＯ’ 軸線Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）ピンＰ’（Ｐ１’，Ｐ２’）ピン軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドルからの回転を入力する入力軸
と、トーションバーを介して相対回転可能に前記入力軸
に連結された出力軸と、前記入力軸に少なくとも２本の
ピンにより取り付けられた磁性体の円筒部材であり、端
部に歯部を形成した第１センサリングと、前記出力軸に
少なくとも２本のピンにより取り付けられた磁性体の円
筒部材であり、端部に前記第１センサリングの前記歯部
に重なる歯部を形成した第２センサリングと、前記第１
センサリングの前記歯部および前記第２センサリングの
前記歯部の重なり部分に設けられ、前記第１センサリン
グの前記歯部と前記第２センサリングの前記歯部のオー
バーラップ面の変化およびギャップ量の変化をインダク
タンスの変化として検出する検出コイルを有した動力舵
取装置において、前記入力軸および出力軸に前記第１お
よび第２センサリングを取り付ける少なくとも２本の前
記ピンのそれぞれの軸線が一致しない位置に前記ピンを
配置したことを特徴とする動力舵取装置。
【請求項２】ハンドルからの回転を入力する入力軸
と、トーションバーを介して相対回転可能に前記入力軸
に連結された出力軸と、前記入力軸に少なくとも２本の
ピンにより取り付けられた磁性体の円筒部材であり、端
部に歯部を形成した第１センサリングと、前記出力軸に
少なくとも２本のピンにより取り付けられた磁性体の円
筒部材であり、端部に前記第１センサリングの前記歯部
に重なる歯部を形成した第２センサリングと、前記第１
センサリングの前記歯部および前記第２センサリングの
前記歯部の重なり部分に設けられ、前記第１センサリン
グの前記歯部と前記第２センサリングの前記歯部のオー
バーラップ面の変化およびギャップ量の変化をインダク
タンスの変化として検出する検出コイルを有した動力舵
取装置において、前記ピンの断面を非円形に形成したこ
とを特徴とする動力舵取装置。