JP4299704B2 - Rotational speed reduction mechanism for steering sensor - Google Patents
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Description
この発明はステアリングホイールの操舵角度を検出するステアリングセンサ用の回転減速機構に関する。 The present invention relates to a rotation speed reduction mechanism for a steering sensor that detects a steering angle of a steering wheel.
図7はこの種の回転減速機構の従来構成例として、特許文献1に示されている減速機構を示したものであり、ステアリングシャフト1に取り付けたウォーム2と、そのウォーム2に噛み合うウォームホイール3と、ウォームホイール3の回転を読み取るセンサ4とを備え、ステアリングシャフト1が一方の回転限界から他方の回転限界に達するまでの間に、ウォームホイール3の回転が1回転以内となるようにされている。
ウォーム2はステアリングシャフト1の先端に固定されたステアリングホイール5の基端部に設けられたハンドル回転軸6に取り付けられており、ステアリングシャフト1と共に回転するようになっている。センサ4はウォームホイール3を挟み込むようにして配置され、その発光部から出射した光をウォームホイール3に形成された透光部を通して受光部で受光するようになっており、受光のオン・オフデータをもとにウォームホイール3の回転を読み取るものとなっている。
The
ところで、この図7に示した回転減速機構にはステアリングホイールの回転数を制限するための機構はなく、つまりそれ自体ではステアリングホイールの回転数を制限することはできない。
従って、例えばステアリングシャフトと車輪(操舵輪)とがラック・ピニオンのような機構を通じて機械的に結合されておらず、ステアリングホイールが取り付けられたステアリングシャフトの回転をセンサで電気的に検出して舵角を求め、その舵角指令値を操舵アクチュエータに送ることによって実際に転舵する構成とされたステアバイワイヤシステムの場合、このようなステアリングホイールの回転数を制限する機構を有さない構造では車輪が転舵限界に達した後もステアリングホイールを回転させることが可能であり、この場合、ステアリングホイールが回転しているにもかかわらず、車輪の転舵角は転舵限界以上に増大せず、その結果、ステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係の判断を誤るといった状況が生じ、安全上、大きな問題となる。
Incidentally, the rotational speed reduction mechanism shown in FIG. 7 does not have a mechanism for limiting the rotation speed of the steering wheel, that is, the rotation speed of the steering wheel cannot be limited by itself.
Therefore, for example, the steering shaft and the wheels (steering wheels) are not mechanically coupled through a mechanism such as a rack and pinion, and the rotation of the steering shaft to which the steering wheel is attached is electrically detected by a sensor to steer. In the case of a steer-by-wire system configured to actually steer by obtaining the angle and sending the steering angle command value to the steering actuator, the wheel does not have a mechanism for limiting the rotation speed of the steering wheel. It is possible to rotate the steering wheel even after reaching the turning limit, in this case, the steering angle of the wheel does not increase beyond the turning limit, despite the steering wheel turning, As a result, a situation occurs in which the judgment of the relationship between the steering angle of the steering wheel and the turning angle of the wheel is wrong, and safety , A major problem.
この発明の目的はこのような問題に鑑み、ステアリングホイールの回転数を制限する機構を併せ持つ、簡易な構造のステアリングセンサ用回転減速機構を提供することにある。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide a rotation speed reduction mechanism for a steering sensor having a simple structure that also has a mechanism for limiting the rotation speed of a steering wheel.
請求項1の発明によれば、ステアリングセンサ用回転減速機構は、ステアリングシャフトに取り付けられ、その軸心を中心とする複数巻きの渦巻状をなす溝が板面に形成されたステアリング側回転板と、1巻きの渦巻状をなす溝が板面に形成されたセンサ側回転板と、それらステアリング側回転板とセンサ側回転板との互いに対向する板面間に介在され、一端がステアリング側回転板の溝に差し込まれ、他端がセンサ側回転板の溝に差し込まれた移動体と、その移動体をステアリング側回転板の径方向に移動自在に保持するガイドとよりなるものとされる。 According to the first aspect of the present invention, the rotation reduction mechanism for the steering sensor is attached to the steering shaft, and the steering-side rotation plate having a plurality of spiral grooves centered on the axis thereof formed on the plate surface. A sensor-side rotating plate in which a spiral groove is formed on the plate surface, and the steering-side rotating plate between the steering-side rotating plate and the sensor-side rotating plate. The movable body is inserted into the groove of the sensor-side rotating plate, and the other end is inserted into the groove of the sensor-side rotating plate, and a guide that holds the moving body in the radial direction of the steering-side rotating plate.
請求項2の発明では請求項1の発明において、移動体が棒状体の両端に球体がその棒状体の軸心回りに回転自在に取り付けられた構造とされる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the moving body has a structure in which a spherical body is rotatably attached to both ends of the rod-shaped body around the axis of the rod-shaped body.
この発明では、ステアリング側回転板の回転はその複数巻きの渦巻状をなす溝に一端が差し込まれ、他端がセンサ側回転板の1巻きの渦巻状をなす溝に差し込まれた移動体を介してセンサ側回転板に伝達され、これによりセンサ側回転板を減速回転させることができるものとなっており、またステアリング側回転板の回転数は渦巻状をなす溝の巻き数によって制限されるものとなっている。
従って、この発明によれば、ステアリングホイールの回転数を制限する機構を併せ持つ、簡易な構造のステアリングセンサ用回転減速機構を実現することができる。
In the present invention, the rotation of the steering side rotating plate is performed through a moving body in which one end is inserted into the multiple spiral groove and the other end is inserted into the single spiral groove of the sensor side rotating plate. Is transmitted to the sensor-side rotating plate, whereby the sensor-side rotating plate can be rotated at a reduced speed, and the rotation number of the steering-side rotating plate is limited by the number of turns of the spiral groove. It has become.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a rotation speed reduction mechanism for a steering sensor having a simple structure having a mechanism for limiting the rotation speed of the steering wheel.
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1はこの発明の一実施例を示したものであり、この例ではステアリングシャフト11にステアリング側回転板12が取り付けられ、このステアリング側回転板12と部分的に向かい合うようにセンサ側回転板13が配置されている。
ステアリング側回転板12の板面にはステアリングシャフト11の軸心を中心とする渦巻状の溝(図中、点々を付してある)14が形成されており、渦巻状の溝14の巻き数はこの例では3巻き(3回転)とされている。一方、センサ側回転板13の板面にも渦巻状をなす溝(図中、ハッチングを付してある)15が形成され、この渦巻状の溝15の巻き数は1巻き(1回転)とされている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this example, a steering-
On the plate surface of the steering
センサ側回転板13は回転軸16に取り付けられており、回転軸16はステアリングシャフト11と平行とされ、かつ所要量ずらされ、センサ側回転板13の周面はステアリングシャフト11の周面に近接されている。
このように一半径部分がほぼ重なるように対向されたステアリング側回転板12とセンサ側回転板13との互いに対向する板面間には移動体17が介在される。移動体17はこの例では丸棒とされた棒状体17aの両端にそれぞれ球体17bが取り付けられた構造とされ、図2に示したように一端がステアリング側回転板12の溝14に差し込まれ、他端がセンサ側回転板13の溝15に差し込まれている。なお、移動体17の球体17bは棒状体17aに対し、その軸心回りに回転自在に取り付けられている。
The sensor-
Thus, the
ガイド18は移動体17を移動自在に保持するもので、細長いブロック状とされ、そのステアリング側回転板12とセンサ側回転板13との対向板面間に挿入されている一半部には細長い案内窓19が形成されており、この案内窓19内に図3に示したように移動体17の中間部が収容位置されている。移動体17はこのようにガイド18の案内窓19内に位置されることにより、ステアリング側回転板12の径方向に移動自在とされると共に、ステアリング側回転板12の回転方向にはその動きが制限されている。なお、ガイド18の他半部側は例えばセンサ側のハウジング等(図示せず)に固定されている。
The
上記のような構造とされたステアリングセンサ用回転減速機構では、ステアリング側回転板12が回転すると、その渦巻状の溝14内に一端が収容され、中間部がガイド18の案内窓19内に収容されている移動体17はステアリング側回転板12の径方向に移動し、ステアリング側回転板12が渦巻状の溝14の巻き数だけ回転する間に、ステアリング側回転板12の中心部と外周部の間を移動することとなる。
また、移動体17の他端はセンサ側回転板13の渦巻状の溝15内に収容されているため、移動体17の移動に伴い、センサ側回転板13が回転し、センサ側回転板13の渦巻状の溝15の巻き数は1巻きであるので移動体17がステアリング側回転板12の中心部と外周部の間を移動する間に、言い換えればセンサ側回転板13の外周部と中心部の間を移動する間に、センサ側回転板13は1回転する。
In the rotation reduction mechanism for a steering sensor having the above-described structure, when the steering
Further, since the other end of the moving
図4はこの様子を示したものであり、図4A〜Cは図1Aに示した状態からステアリング側回転板12が1回転する毎のセンサ側回転板13の回転の様子を示している。ステアリング側回転板12が1回転する間に、センサ側回転板13は120°回転し、ステアリング側回転板12が3回転するとセンサ側回転板13は1回転するものとなっており、このようにしてステアリング側回転板12の回転数は減速され、ステアリング側回転板12の回転に伴い、センサ側回転板13が回転して1回転するものとなっている。図4Dは図4Cの状態をステアリングシャフト11の軸方向に対して直交方向から見た図を示したものである。
FIG. 4 shows this state, and FIGS. 4A to 4C show how the sensor-
なお、移動体17が移動し、渦巻状の溝14の始端あるいは終端に到達すると、ステアリング側回転板12はそれ以上回転することはできず、よってステアリング側回転板12の回転数は渦巻状の溝14の巻き数に制限され、この例では3回転に制限されている。
センサ側回転板13の回転は特に図には示していないが、回転軸16に360°の回転を検知できるようなセンサを設置することにより検出することができ、これによりステアリングホイールの操舵角度の絶対角をステアリングホイールの回転制限全域で判別できる。このようなセンサとしては例えば回転軸16に磁石を取り付け、磁気抵抗効果素子やホール素子等を複数個使用して磁石の360°の回転を検知する構成とされたセンサが用いられる。
When the moving
Although the rotation of the sensor-
上述したステアリングセンサ用回転減速機構によれば、ステアリング側回転板12の渦巻状の溝14の巻き数によって、ステアリングシャフト11の回転数を制限することができるものとなっており、つまりステアリングホイールの回転数を機械的に制限できるものとなっている。
なお、通常は、つまりステアバイワイヤシステムでない場合は一端にステアリングホイールが取り付けられたステアリングシャフトの他端はラック・ピニオンなどの機構を介して車輪に機械的に結合されているため、車輪の転舵限界によってステアリングホイールの回転数が制限されており、よって上述した回転減速機構を用いれば、ステアリングホイールの回転数制限が二つの機構によって二重に行われるものとなる。
According to the rotation reduction mechanism for a steering sensor described above, the number of rotations of the
Normally, that is, in the case of a non-steer-by-wire system, the other end of the steering shaft having a steering wheel attached to one end is mechanically coupled to the wheel via a mechanism such as a rack and pinion. The number of rotations of the steering wheel is limited by the limit. Therefore, when the above-described rotation speed reduction mechanism is used, the number of rotations of the steering wheel is limited by two mechanisms.
一方、ステアバイワイヤシステムの場合に、上述した回転減速機構を用いれば、ステアリングホイールの回転数を車輪が転舵しうる所定の回転数に制限できることから、ステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係の判断を誤るといったような問題を回避することができ、よってその点で安全性を高めることができる。
ステアバイワイヤシステムにおいてはステアリングシャフトはステアリング側回転板まであればよく、よってこの場合は図5に示したような構成とすることができ、つまりセンサ側回転板13の回転軸16をステアリングシャフト11と同軸上に位置させ、ステアリング側回転板12とセンサ側回転板13とを完全に対向させることができるため、全体をよりコンパクトに構成することができる。
On the other hand, in the case of the steer-by-wire system, if the rotation reduction mechanism described above is used, the rotation speed of the steering wheel can be limited to a predetermined rotation speed at which the wheel can be steered. It is possible to avoid problems such as misjudgment of the relationship between and the safety in that respect.
In the steer-by-wire system, the steering shaft only needs to be the steering-side rotating plate. Therefore, in this case, the configuration shown in FIG. 5 can be adopted, that is, the rotating
なお、移動体17は上述した例では棒状体17aの両端に、その軸心回りに回転自在に球体17bを取り付けたものとしており、これにより移動体17が渦巻状の溝14,15内をなめらかに動くことができるようにしているが、移動体17はこのような構成に限ることなく、他の構成とすることもできる。
図6は移動体の他の構成例を上述した移動体17と共に示したものであり、図6Bに示した移動体21では板状体21aの両端部に球体21bが回転自在に保持されたものとなっており、図6Cに示した移動体22では棒状体22aの各半部に円筒状をなし、かつ先端が球面形状とされた筒体22bが棒状体22aの軸心回りに回転自在に取り付けられたものとなっている。なお、移動体を単なる棒状体とすることもできる。
In the above-described example, the moving
FIG. 6 shows another configuration example of the moving body together with the moving
上述した例では、ステアリング側回転板12に設けられている渦巻状の溝14の巻き数は3巻きとされ、ステアリングホイールの回転数は3回転に制限されるものとなっているが、回転数制限のための渦巻状の溝14の巻き数は用途に応じて適宜設定される。また、センサ側回転板13に設置するセンサの特性に応じてセンサ側回転板13の回転角を任意に設定してもよい。さらに、センサ側回転板13の渦巻状の溝15の巻き数はこの例では1巻き(1回転)とされているが、1巻きに限らず、1巻き以下の任意の渦巻状態とすることができる。
In the example described above, the number of turns of the
Claims (2)
渦巻状をなす溝が板面に形成され、その渦巻状をなす溝の巻き数が1巻き以下とされたセンサ側回転板と、
それらステアリング側回転板とセンサ側回転板との互いに対向する板面間に介在され、一端が上記ステアリング側回転板の上記溝に差し込まれ、他端が上記センサ側回転板の上記溝に差し込まれた移動体と、
その移動体を、上記ステアリング側回転板の径方向に移動自在に保持するガイドとよりなることを特徴とするステアリングセンサ用回転減速機構。 A steering-side rotating plate that is attached to the steering shaft and has a plurality of spiral grooves centered on the axis thereof formed on the plate surface;
A sensor-side rotating plate in which a spiral groove is formed on the plate surface, and the number of turns of the spiral groove is 1 or less;
The steering-side rotating plate and the sensor-side rotating plate are interposed between mutually opposing plate surfaces, one end is inserted into the groove of the steering-side rotating plate, and the other end is inserted into the groove of the sensor-side rotating plate. Moving body,
A rotation decelerating mechanism for a steering sensor, comprising a guide for holding the movable body so as to be movable in a radial direction of the steering side rotating plate.
上記移動体は棒状体の両端に球体が、その棒状体の軸心回りに回転自在に取り付けられた構造とされていることを特徴とするステアリングセンサ用回転減速機構。 The rotation reduction mechanism for a steering sensor according to claim 1,
A rotating speed reduction mechanism for a steering sensor, wherein the moving body has a structure in which a sphere is attached to both ends of a rod-shaped body so as to be rotatable around the axis of the rod-shaped body.
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