JPS61225630A - ラツク及びピニオンの反作用力センサー - Google Patents

ラツク及びピニオンの反作用力センサー

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JPS61225630A
JPS61225630A JP61066126A JP6612686A JPS61225630A JP S61225630 A JPS61225630 A JP S61225630A JP 61066126 A JP61066126 A JP 61066126A JP 6612686 A JP6612686 A JP 6612686A JP S61225630 A JPS61225630 A JP S61225630A
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JP
Japan
Prior art keywords
pinion
rack
reaction force
bearing support
sensing element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61066126A
Other languages
English (en)
Inventor
ロバート・イー・ウエーバー
ラツセル・ジエイ・ウエークマン
バリイ・ジエイ・ドリスコル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Allied Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Allied Corp filed Critical Allied Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/12Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は一般に、力のセンサー、特にピニオンによって
ラックにかかる力に応答する反作用力センサーに関する
〔発明の背景〕
力のセンサーにおける1つの特定の用途は電力による自
動車操縦の分野にある。電力操縦システムはその入力の
1つとして、操縦力の測定を必要とする。従来の操縦力
測定方法は、操縦メカニズムの入力軸にかかるトルクを
測定するトルクセンサーを利用してきた。そのような測
定に伴って生じる問題は、センサーが回転状か線状に常
に移動することである。この動きがセンサーに対する電
気的接続を非常に困難にする。更に、そのような全てめ
測定は出力信号レベルが非常に低いので、電気回路装置
を、電磁的干渉(FMI、すなわち、glectr’o
magnetic Interference)に対し
ての露出から最少限にするために、センサーに極く接近
して位置づけることが困難となる。
〔発明の概要〕
本発明のラック及びピニオンの反作用力センサーは前述
の問題を克服している。本発明の主要な効果は、静止し
ていてしかも操縦力にかかるトルク量に応答するような
、センサーを提供することである。本発明の更にもう1
つの効果はgMIの効果を最少限にするのに効果的なセ
ンサー・パッケージを提供することである。本発明のセ
ンサーのもう1つの効果は、信号伝達の経路長を長くし
ないように増幅用の電子回路装置を出来るだけ感知素子
に接近させて配置できることである。
ピニオンにょシラツクにかかる力を感知するためのラッ
ク及びピニオンの反作用力センサーは、ラックの近くで
ピニオン軸の一部を取り囲むハウジング装置を含む。ハ
ウジングを位置づけ、取付けるために適切な7ランジを
有する円筒形のハウジングの各端部には、軸受がある。
それらの軸受はピニオン軸に取付られ、軸受の内側レー
スはピニオン軸の回転と共に回転する。各軸受の外側レ
ースは、ハウジングのためのシール部材、即ち包囲部材
としても機能する軸受支持装置内に取付られる。
ピニオンは自動車の操縦システムにある操115ツタの
ようなラックに結合される。ピニオンに最寄りの軸受支
持装置には、前記ラックにかかる力とは反対向きの、ピ
ニオンにかかる反作用力に応答する歪み計のような感知
素子が設けられる。
〔実施例〕
図には、自動車の操縦システムに使用されるラック及び
ビニオン反作用力センサー10が斜視図で示されている
。操縦用のラック12は自動車の路上車輪を各側に有す
る機構の一部分である。ラック12はピニオン軸16の
端部に取付られたピニオン14によって駆動される。ピ
ニオン軸16の他端は自動車の操縦輪に操作的に連結す
る。
自動車の運転者は図示していないが操縦輪をまわし、こ
れも図示していないが電気又は油圧のモーター装置のよ
うな動力補助装置を駆動する。そのモーター装置はピニ
オン軸16に連結し、その軸を時計方向或いは反時計方
向へ回転させて路上車輪を転向させるようになっている
。これは操縦ラック12を駆動するピニオン14によっ
て通常の方法で行われる。従って、操縦輪の回転量とピ
ニオン@16の回転を通して伝達されるそこにかかるト
ルクは、路上車輪の転向量に比例する。
図に示すように、ラック12とピニオン14に隣接して
位置するのが本発明に従ったセンサー10である。この
センサー10は、ハウジング22内に相互に離間して取
付られた一対の軸受1B、20を有する。図示のように
、ノ・ウジング22はセンサー10を位置づけ、支持す
るためにフランジ24のような装置を有する。各軸受の
外側レースは軸受支持装置26.28に支持され、これ
らはまたセンサー10をシールする包囲装置として役立
つ。
両軸受間にはセンサー10のための電子回路装置30、
即ち信号増幅装置が取付られている。電子回路装置30
の出力はハウジング22の外面の電気コネクター32に
接続される。
第1の軸受支持装置26はできるだけピニオン14に接
近して取付られる。これはピニオン14がラック12を
駆動するために回転する時、ピニオン軸の線形反作用力
に応答するようにするためである。第1の軸受支持装置
26には、ピニオン軸16の線形反作用力に応答する歪
み計(ストレン・ゲージ)のような感知素子34が取付
られている。第1の軸受支持装置26の材料は強化ジル
コニアのような絶縁材料であ夛、これは適切なばね率を
与えるために適切に調整されている。歪み計は、軸受を
通して第1の軸受支持装置26へ伝達されるピニオン@
16の反作用力に応答するような仕方で第1の軸受支持
装置26に取付られる。
そうすることによって、歪み計は、ラック12からピニ
オン14にかかる反作用力に応答してその電気特性が変
化する。ここで使用され得る別の感知素子34には、厚
膜抵抗ブリッジがある。
感知素子34のミス出力は非常に小さな信号であって、
周囲のいかなる電気ノイズ信号にも敏感である。そのよ
うな干渉とそれに対する敏感さを低下させるために、電
子回路装置30を感知素子34の近くに取付けて信号の
伝達経路長を短かくする。図示のように、電子回路装置
は、第1の軸受支持装置26から離れているが、2つの
軸受18.20の中間に位置する。電子回路装置30は
端子ビン38によシ支持され、そのいくつかは各端部が
感知素子34と電子回路装置30とにそれぞれ接続する
。電子回路装@30の信号出力は、コネクター32に接
続される。
ピニオン軸16の回転時、ピニオン14はラック12を
駆動する。ピニオン軸16の回転が大きくなればなるほ
ど、ピニオン14とラック12との間の力はそれだけ大
きくなる。この増大した力はピニオン軸16にかかるト
ルクとして、第1の軸受18を通して感知素子へ反映す
ることになる。
この反映は、実際士、軸受18の直径の一端にかかる線
形反作用力である。この方に応答するように配置された
感知素子34は圧扁され、それによってその電気特性が
変化する。軸受1Bの直径の他端部で、この反作用力に
応答するように配置された感知素子34の部分はまた、
伸びによってこの力に応答し、それによってその電気特
性が逆方向に変化する。
ピニオン軸16が反対方向へ回転する時も同様の反作用
が生じるが、感知素子34は前述とは反対方向へ応答す
る。電子回路装置30は、力の方向と大きさのいずれの
情報をも有する電気信号を発生するために、反作用力の
方向にも応答する。
この電気信号は自動車にある図示していない電子計算装
置(ECU)によシ使用され、自動車の運転者が必要と
する回転方向や回転量に関して他のセンサーの情報と比
較される。この比較の出力は、例えば電気モーター又は
油圧モーターのような操縦力補助装置に送られ、必要な
だけの回転を行わせる。
ハウジング22はモジュラ−・パッケージトナっている
ので、ラック12の全体をとシかえることなしに、シス
テム即ちセンサー10の保守をすることができる。更に
、ハウジング22はセンサー10のまわシのEMIから
遮蔽する有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
図は、ラック及びピニオンの反作用力センサーの好まし
い実施例の部分断面斜視図である。 10−・・・反作用力センサー、12・・・・ラック、
14・・・・ビニオ、ン、16・・・嗜ビニオン軸、1
8.20・−・・軸受、22・拳・・ハウジング、24
φ・争・フランジ、26 。 28・・・・軸受支持装置、3o・・・・電子回路装置
、3211・Φφ電気コネクター、34@・・・感知素
子、36・・・・端子ビン。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピニオンの軸の一部分を包囲するハウジングにし
    て、軸上で間隔をおいて離れた関係にある一対の軸受を
    有し、それにより回転自任であるハウジングと; 前記軸受の一方を包囲し、前記ピニオンの近くに配置さ
    れた第1の軸受支持装置と; 前記第1の軸受支持装置に配置され、前記ピニオンによ
    りラックに作用する力の為に前記軸にかかる反作用力に
    応答する感知素子とを備え;前記軸の端部に取付られた
    前記ピニオンにより前記ラックにかかる力を感知するラ
    ック及びピニオンの反作用力センサー。
  2. (2)前記感知素子は、前記第1の軸受支持装置に装着
    されかつピニオンによりラックにかかる力に応答するよ
    うに配置された歪み計であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のラック及びピニオンの反作用力セン
    サー。
  3. (3)前記第1の軸受支持装置は前記感知素子によりモ
    ニターされる予定のばね率を与えるように調整されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のラック
    及びピニオンの反作用力センサー。
  4. (4)前記感知素子は前記第1の軸受支持装置に取付ら
    れかつピニオンによりラックへかかる力に応答するよう
    に配置された歪み計であることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載のラック及びピニオンの反作用力センサ
    ー。
  5. (5)前記感知素子は前記第1の軸受支持装置に取付ら
    れた厚膜抵抗ブリッジであることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項記載のラック及びピニオンの反作用力セン
    サー。
  6. (6)前記第1の軸受支持装置はジルコニアで製造され
    、予定のばね率を与えるように調整されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のラック及びピニオ
    ンの反作用力センサー。
  7. (7)前記ハウジング内で前記一対の軸受の中間部に取
    付けられ、前記感知素子に電気的に接続した電子回路装
    置を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のラック及びピニオンの反作用力センサー。
  8. (8)前記ハウジングに取付られ、前記電子回路装置に
    電気的に接続するコネクター装置を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第7項記載のラック及びピニオンの
    反作用力センサー。
  9. (9)前記センサーは、前記他方の軸受を取巻く第2の
    軸受支持装置を有し、前記第1及び第2軸受支持装置は
    前記ハウジングと共働して前記センサーを閉鎖し、密閉
    することを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載のラ
    ック及びピニオンの反作用力センサー。
JP61066126A 1985-03-26 1986-03-26 ラツク及びピニオンの反作用力センサー Pending JPS61225630A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/716,288 US4624145A (en) 1985-03-26 1985-03-26 Rack and pinion reaction force sensor
US716288 1985-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61225630A true JPS61225630A (ja) 1986-10-07

Family

ID=24877451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61066126A Pending JPS61225630A (ja) 1985-03-26 1986-03-26 ラツク及びピニオンの反作用力センサー

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US (1) US4624145A (ja)
EP (1) EP0195957B1 (ja)
JP (1) JPS61225630A (ja)
KR (1) KR860007119A (ja)
DE (1) DE3685451D1 (ja)
ES (1) ES8702650A1 (ja)

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