JPS5853562A - 電気式パワ−・ステアリング装置 - Google Patents

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】 この発明は、電気式パワー・ステアリング装置に関する
。

電気式パワー・ステアリング装置は、ステアリング・ホ
イールが取付けられた第１のシャフトと操向輪に機械的
に連結された第２のシャフトとの変位角を電気的に検出
し、この検出変位角に応じて第２のシャフトをサーボモ
ータなどにより回転駆動するものである。一般に第１の
シャフトと第２のシャフトとは一直線状に配置され、両
シャフトが近接している箇所に変位角検出器が配置され
ている。変位角検出器は、両シャフトの変位角を電気的
に検出するものであるから、その検出信号をサーボモー
タの制御回路に送るリード線が不可避である。そしてこ
の検出器は一般に両シャフトのいずれか一方または両方
に固定的に取付けられている。変位角検出器はシャフト
の回転にともなって円運動するから、そのリード線に充
分に余裕をもたせ、かつシャフトの回転等に邪魔になら
ないように配置する必要がある。

この発明は、シャフトの回転にもかかわらず変位角検出
器を固定することができ、したがってそのリード線に対
する対策も不要な電気式パワー・ステアリング装置を提
供することを目的とする。

以下、図面を参照してこの発明の実施例について詳述す
る。

第１図において、一端にステアリング・ホイール（３）
が取付けられた第１のシャフト（１）と、操向輪（９）
に機械的に連結された第２のシャフト（２）とが−直線
状に配置されている。第１のシャフト（１）の他端と第
２のシャフト（２）の一端とが対向しており、この対向
部分に両シャフト（１）　（２）の変位角を検出する機
構（４）が設けられている。この変位角検出機構（４）
から出力される信号に応じてステアリング用のサーボモ
ータ（５）が制御される。サーボモータ（５）の回転動
力は、ギヤなどの伝達機構（６）を介して第２のシャフ
ト（２）に伝達される。シャフト（２）の他端はステア
リング・ギヤ・ボックス（７）内のギヤに連結されてお
り、シャフト（２）の回転角はギヤ・ボックス（７）お
よびドラグ・リンク（〜を介して操向輪（９）に伝達さ
れる。このような機構によって、ステアリング・ホイー
ル（３）が角度θだけ回転すると、操向輪（９）はこれ
に比例した舵角りだけ換向される。

変位角検出機構（４）の詳細が第２図および第８図に示
されている。この機構（４）の７１ウジング（６）は適
所ニ固定されている。ハウジングＱ４の両端部に軸受Ｑ
１）（Ｉ２が設けられ、第１のシャフト（１）は軸受Ｑ
ηに回転自在かつその軸方向に移動自在に受けられてお
り、第２のシャフト（２）は軸受（２）に回転のみ自在
に受けられている。シャフト（１）のハウジングＯＱ内
に進入している端部には、シャフト（］）の軸方向延長
線上にねじ軸（至）が固定され、このねじ軸Ｑ椴の先端
部に円板状の受部材０４が取付けられている。第２のシ
ャフト（２）のハウジングＱＯ内に進入している端部に
は、筒状であってその両端面が閉鎖された継手用ボック
スＯＱがその一端壁（１５ｂ）で固定されている。この
ボックスａ１９の内部には空間０ゆが形成されている。

ボックス（へ）の他方の端壁（１５ａ）にはねじ孔Ｑ７
１が形成され、このねじ孔αηにねじ軸（２）がねじは
められ、ねじ軸α場の先端はボックス０→の内部空間Ｑ
ｅ内に侵入している。両シャフト（１）　（２）が中立
位置にあるときには、受部材０４１虚空間Ｏｆ８の中央
に位置している。この受部材α◆と、ボックス０１９の
両端壁（１５ａ）および（１５ｂ）との間。には、復帰
用押ばねＱ１０傷がそれぞれ設けられている。受部材α
◆には端壁（１５ａ）の方向にのびて、端壁（ｔ５ｂ）
の内面には受部材Ｑ４の方向にのびて、それぞれ円筒状
のストッパ（１）（２）が固定されている。

ねじ軸（Ｌｌの基端部にはしゃへい部材（２）が取付け
られている。このしやへい部材翰は、ねじ軸（至）に取
付けられる円板状の部分（２２ｃ）と、この部分（２２
ｃ）の外周端からシャフト（１）　（２）の軸方向に互
いに反対方向にのびたじゃへい部分（２２ａ）　（２２
ｂ）　トから構成されている。これらのしゃへい部分（
２２ａ）（２２ｂ）が進入する溝（２８ａ）　（２４ａ
）をそれぞれもつ支持部材■（ハ）が、ハウジング０１
内に配置されている。支持部材翰は取付部材■により軸
受ｏメとハウジング０１に、支持部材（財）は取付部材
翰によりハウジングａ１にそれぞれ取付は固定されてい
る。両支持部材（至）（ハ）にはそれぞれ変位角検出器
＠（ホ）が設けられている。これらの検出器に）（至）
はそれぞれ、溝（２３ａ）　（２４ａ）を挾んで対向す
る位置に設けられた送信コイル（２５Ａ）　（２６Ａ）
と受信コイル（２５Ｂ）（２６Ｂ）とから構成されてい
る。

ステアリング・ホイール（３）によってシャフト（１）
が回転させられると、シャフト（１）に固定されたねじ
軸α葎がボックス（ハ）にねじはめられているから、シ
ャフト（１）はその回転角に比例した距離だけ軸方向に
変位するので、これにともなってじゃへい部材（支）も
また同方向に変位する。検出器（ハ）（ホ）の送信コイ
ル（２５Ａ）　（２６Ａ）には、１０ＭＨｚ程度の高周
波信号が印加されており、コイル（２５Ａ）　（２６Ａ
）から送信される電磁波は受信コイル（２５Ｂ）　（２
６Ｂ）にそれぞれ受信される。シャフト（１）の変位に
よってしゃへい部分（２２ａ）　（２２ｂ）は溝（２８
ａ）　（２４ａ）内を連速する。これにより、両検出器
＠（ホ）のうち一方では受信コイルに受信される電磁波
が増大し、他方では減少する。受信高周波信号の増減に
もとづいて後述する検出回路によって、シャフト（１）
の変位量すなわちシャフト（１）の変位角が検出される
。

シャフト（１）がシャフト（２）に対して所定の角度以
上回転した場合には、ストッパ（ホ）Ｑηがそれぞれボ
ックスαＧの端壁（ｔＳａ）および受部材ａ４４こそれ
ぞれ当接するので、その摩擦力によって両シャフト（１
）（２）が結合してシャフト（１）の回転力が直接シャ
フト（２）に伝達される。操作者がステアリング・ホイ
ーが加わらなくなると、復帰ばねα樽０呻によってシャ
フト（１）は中立位置に戻る。

第４図は検出回路の一例を示している。受信コイル（２
５Ｂ）　（２６Ｂ）に受信された高周波信号は、検波回
路００（２）でそれぞれ検波され、差動増巾器（至）に
送られる。差動増巾器（至）では両信号の差信号が取出
されるので、シャフト（１）の変位量の２倍の出力が得
られる。この出力信号はサーボモータ（５）の制御回路
に送られるの′で、サーボモータ（５）は、シャフト（
１）の回転方向および回転角に応じた方向および角度だ
けシャフト（２）を回転させる。

この実施例では、１対の変位角検出器＠（ホ）が設けら
れ、これらの検出信号の差信号を変位角検出信号として
いるから、１個の検出器を設けた場合に比べて２倍の出
力が得られ、より精度の高いものとなっている。また、
送信コイルに高周波信号を印加しているが、比較的低周
波の信号を印加し、かつ送信コイルと受信コイルの相互
誘導作用を利用することもできる。この場合には、しや
へい部分の位置によって、送受信コイルの結合の度合が
変化する。変位角検出器にはこの他に、投光器と受光器
とからなりじゃへい部材による光量の変化を検出するも
の、しゃへい部材との距離を検出するもの、しゃへい部
材に代えて磁石を設け、磁電変換素子によって磁石から
の磁束の変化を検出するものなどが用いられる。

また上記実施例の円筒状ストッパに代えて、ピンをねじ
棒にその径方向に設け、かつボックスの局面に局方向に
長い長孔をあけ、ピンをこの長孔内に挿入させるように
することもできる。ねじ軸およびねじ孔に代えて、ボー
ルねじを採用することも可能である。

第５図から第７図は、他の実施例を示している。

第５図においては第２図のハウジング０り内の構成の一
部のみが示されているが、図示されていない部分は第２
図に示すものと同じ構成である。第５図および第６図に
おいて、第１のシャフト（１）には軸受θηが設けられ
ており、この軸受θＤは環状体に）に支持されている。

軸受θηはシャフト０）に対して回転自在であるが、シ
ャフト（１）の軸方向にシャフト（１）と−緒に移動す
る。環状体（ロ）の一部には案内孔に）が形成され、ハ
ウジングＱＯの内壁に固定された摺動棒（財）がこの案
内孔に）内を摺動自在に挿通されている。この摺動−（
ロ）によって、軸受＠ηおよび環状体に）の回転が阻止
される。

この実施例では、変位角検出器とじてポテンショメータ
に）が用いられている。ポテンショメータに）は取付部
材に）によってハウジング００に固定されテオリ、その
摺動片（４５ｂ）をもつシャフト（４５ａ）が環状体に
）に固定されている。

第７図において、ポテンショメータに）はブリッジ回路
の一部に接続されている。ポテンショメータに）の摺動
片（４５ｂ）によって電気的に分割された抵抗をそれぞ
れ（Ｒ８）　（Ｒ４）とする。ブリッジ回路の他の抵抗
を（Ｒ１）　（Ｒ２）とする。このブリッジ回路では、
シャフト（１）が中立位置にあるときには、Ｒ１／Ｒ２
＝Ｒ８／Ｒ４となるように諷整されている。またブリッ
ジ回路には一定電圧（Ｖｃｃ）が印加されている。

ブリッジ回路の出力（Ｖｘ）は、 で表わされる。第１のシャフト（１）がハンドル（３）
によって回転させられると、シャフト（１）はその軸方
向に変位するので、ポテンショメータ■のシャツ）　（
４５ａ）もまた同方向に動き、抵抗（Ｒ８）　（Ｒ４）
の値が変わる。したがって、ブリッジ回路の出力（Ｖｘ
）もまた変化する。シャフト（１）が中立位置にあると
きには、出力（Ｖｘ）は０である。シャフト（１）が左
または右に回転すると、出力（Ｖｘ）は回転方向に応じ
て正または負の値となり、かつその絶対値は変位角を表
わす。この出力（Ｖｘ）によってサーボモータ（５）が
制御され、サーボモータ（５）は出力（ｖＸ）が０にな
るように第２のシャフト（２）を回転させる。

以上詳細に説明したように、この発明の電気式パワー・
ステアリング装置においては、ステアリング・ホイール
が取付けられた第１のシャフトは、回転するとその軸方
向に変位するように構成されており、この軸方向の変位
量は、操向輪に連結された第２のシャフトとの相対的な
変位角を表わしている。変位角検出器は第１のシャフト
の軸方向変位量を検出するものでよいから、この検出器
をハウジングその他の適所に固定することができ、変位
角検出器はシャフトの回転にもかかわらず移動しない。

したがって、変位角検出器からその検出出力を取出すリ
ード線もあらかじめ固定的に取付けておくことが可能と
なり、リード線が邪魔になることもなくかつ装置全体を
コンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電気式パワー・ステアリング装置の全体的な
構成を示す概略構成図、第２図は変位角検出機構を示す
縦断面図、第８図は同機構の横断面図、第４図は変位角
検出回路図、第６図から第７図は他の実施例を示し、第
５図は変位角検出機構の一部の縦断面図、第６図は同機
構の横断面図。 第７図は変位角検出回路図である。 （１）・・・・・・第１のシャフト、（２）・・・・・
・第２のシャフト。 （３）・・・・・・ステアリング・ホイール、（４）・
・・・・・変位内構α→・・・・・・ねじ軸、　０４１
・・・・・・受部材、ｏト・・・・継手用ボックス、　
（１５ａ）　（１５ｂ）・・・・・・端壁、Ｈ・・・・
・・内部空間。 ａカ・・・・・・ねじ孔、（至）ａト・・・・・復帰ば
ね、（１）Ｑｐ・・・・・・ストッパ、（財）・・・・
・・しゃへい部材、（ハ）（ホ）曲・・変位角検出器、
　（２５Ａ）　（２６Ａ）・・・・・・送信コイル、　
（２５Ｂ）　（２６Ｂ）・・・・・・受信コイル、θυ
・・・・・・軸受、＠・・・・・環状体、■・・・・・
・ポテンショメータ、　（４５ａ）・・・・・・ポテン
ショメータのシャフト、　　（４５ｂ）・・山・ポテン
ショメータの摺動片、　（Ｒ１）〜（Ｒ４）・・・・・
・抵抗。 以上 外４名 弔５図 第６図 手続補正書 １．事件の表ｚｊｊ　　　　　昭和５６年特許願　第　
１５２４０７号２°光明ｏ　名称　　　　電気式パワー
・ステアリング装置３、補正をする習 事件との関係　　　　特許出願人 住　　所　　大阪市西区京町堀１丁目１５番１０号氏名
・名称　　　（３２４）東洋運搬機株式会社４、代　理
　人 外４名 ５、補正命令の日付　　　昭和　　年　　月　　　［１
６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　明細書の廃明の詳細な説明の欄。 ８、補正の内容 補　　正　　の　内　　容 （１）　　明細書第５頁第１２行の「これに比例・ｅ・
換向される。」を、「これに比例した舵角δだけ換向さ
れる。」と訂正する。 （２）　　同書第１０頁第７行と第８行との間に下記の
文を加入する。 「　ここで変位角検出器ｒｌＡ＠は、シャ７　）　ｆｉ
ｌと（２）の相対的な変位角を検出していることに注目
すべきである。ドライバがステア・リング・ホイール（
３）によってシャフト１１１をある方向に回転させると
、シャフト１１１は上述のように軸方向に変位する。シ
ャ７Ｈ１１はシャ７Ｎ２＋に近づく方向に動くものと仮
定する。検出器５＠Ｉこよって、シャ７　）　（１１の
この変位量が検出され、その検出信号がサーボモータ（
５）に送られる。サーボ・モータ（５）によってシャフ
ト（２＋はシャフト（１）と同方向に回転する。シャフ
ト（１）のステアリング・ホイール（３）はドライバに
よって保持されているから、シャ７Ｈ１１は回転を阻止
されている。シャフト（２）の回転によってボックスａ
９も回転する。 シャ７Ｈ１１のねじ軸Ｑ３はボックス０５）にねじはめ
られているから、ボックスα９゛の回転によってシー？
　７１−１１１は、その軸方向であってかつシャフト（
２）から離れる方向に動く。シャ７１−［１）と（２（
との間の距離は、シャ７Ｈ１１と（２）の相対的な変位
角を表わしており、これが検出器（ハ）■によ５て検出
され、サーボモータ（５）はこの変位角が０になるまで
シャフト（２）を回転させる。このような機械的なフィ
ードバック機構によって、検出器（至）■はシャフト（
１）と（２）の相対的な変位角を検出する。」 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ステアリング・ホイール。 ステアリング・ホイールが一端に取付けられた第１のシ
   ャフト。 第１のシャフトと一直線状に配置され、一端が第１のシ
   ャフトの他端と対向している第２のシャフト。 両端面が閉鎖されかつ内部に空間を有するものであって
   、一端壁が第２のシャフトの対向端に固定された継手用
   ボックス。 第１のシャフトの対向端にその軸方向に延長して設けら
   れ、かつ継手用ボックスの他端壁にねじはめられ先端が
   継手用ボックス内の空間のほぼ中央に位置するねじ軸。 ねじ軸の先端に設けられた受部材。 継手用ボックスの内部空間に配置され、受部材とボック
   スの両端壁との間に設けられた１対の復帰用部材。 第１のシャフトの軸方向の変位量を検出する変位角検出
   器、および 変位角検出器の出力に応じて第２のシャフトに回転力を
   与えるステアリング用サーボモータ。 からなる電気式パワー・ステアリング装置。
2. （２）ねじ軸と継手用ボックスとの間に設けられ、両シ
   ャフトの相対的な変位角が所定角度以上になったときに
   、両シャフトを°継手用ボックスを介して結合させる係
   合部材が設けられている、特許請求の範囲第（１）項記
   載の電気式パワー・ステアリング装置。