JPH0569752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気駆動力又は油圧駆動力等をパワー
アシストとして有するラツクアンドピニオン式パ
ワーステアリング装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般にパワーステアリング装置においては、ハ
ンドル操舵トルクを何らかの検出手段により信号
として取り出し、パワーステアリングバルブ又は
コントローラ等の制御手段によつてハンドル操舵
トルクに対してのパワーアシストを生じさせる。

例えば油圧式パワーステアリング装置において
は、操舵トルクをトーシヨンバー等を用いて、機
械的に検出し、制御手段たるスプールバルブやロ
ータリバルブのバルブの変位を制御し、パワーア
シストを生じさせるようになつている。

一方、電気式又は電気油圧式パワーステアリン
グ装置においては、操舵トルクを何らかの電気信
号として検出し、この信号を所定のコントロール
装置に送りパワーアシストを生じさせるようにな
つている。

この後者における操舵トルク検出手段として、
従来、次の２つの例が示される。

その１つは、第６図に示すように、ハンドル操
舵トルクがステアリングシヤフト６１とともに回
転するトーシヨンバー６２のねじれ角に比例する
ことから、このねじれ角を磁気センサー、光セン
サー等の非接触型の素子を用いて直接検出するも
のである。即ち、ステアリングホイールを回転さ
せると、トーシヨンバー６２が捩れ、磁石６４と
ガイド６３との相対角度が変化し、磁気センサー
６５を通る磁束が変化する。この磁束の変化を磁
気センサー６５で検出し、これを電圧等の電気信
号に変換させて、電子制御ユニツト６７に入力さ
せる。そして所定の入力操舵トルクに対して、電
子制御回路６７において増幅された電気信号は、
電動機６８を動かし、必要な操舵トルクが減速機
６８Ａ、クラツチ６８Ｂ、歯車６８Ｃを介して、
ステアリングシヤフト６１に与えられる。

また、他の例では、第７図、第８図（第７図の
Ａ−Ａ断面）に示すように、操舵トルクが入力軸
７１に接続するねじり角と一定の関係にあること
から、この入力軸７１に接続されたトーシヨンバ
ー８１のねじり角の変位量を遊星ギアー機構８
３，８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃを介して、スプール
８２の直線変位量に変換し、この変位量を操舵ト
ルク検出の電気信号としてポテンシヨンメータ、
差動変圧器等の検出装置８４によつて取り出すも
のである（詳細は特開昭59−11965に示される）。

しかしながら、第６図に示された第１の操舵ト
ルク検出手段で使用する磁気センサー（光センサ
ー）は半導体のため、温度特性が良好でなく、ト
ーシヨンバーのねじれ角と操舵トルク変換量とし
て検出されるべき電気量とは必ずしも比例せず、
それを比例関係にするには電子回路ユニツトが必
要で、それだけ部品点数も多く複雑となり、又故
障も生じ易くなるという欠点があつた。又半導体
である磁気センサー（光センサー）はほこりやご
みの影響を受け易く、これ等の外乱対策が必要と
なる欠点もあつた。

又、第７図、第８図に示される遊星歯車機構を
用いた操舵トルク検出手段では、実績はあるもの
の、構造が著しく複雑となり、高価なものとなつ
てしまうという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は簡潔な構造の操舵トルク検出装置
を有するラツクアンドピニオン式パワーステアリ
ング装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明に係るラツクアンドピニオン式パワース
テアリング装置は、ピニオン軸を支承するベアリ
ング部に操舵トルク検出手段を設け、これにより
前記目的を達成しようとするものである。

即ち、ピニオン軸はラツク摺動方向と反対方向
の力を受け、これがベアリング部に作用する。こ
の力を圧電素子、抵抗線ひずみゲージ等の検出手
段で検出し、これに基づいてパワーアシストを生
じさせるものである。

〔発明の実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図、第２図、第３図は本発明の第１の実
施例を示す図である。

第１図は電気駆動力をパワーアシストとするラ
ツクアンドピニオン式パワーステアリング装置の
概要図、第２図はラツクとピニオンの噛み合い状
態を示すギアーボツクスの縦断面図、第３図は第
２図のＢ−Ｂ断面図であり、操舵トルク検出手段
を示す。

第１図において、車輪１はナツクルアーム２を
介して操舵リンク３に連結している。操舵リンク
３に一体に形成したラツク４と、ハンドル５から
入力軸６を介して連結するピニオン７とはギアー
ボツクス７Ｂにおいて噛み合つている。

ラツクアンドピニオン式ステアリング装置は、
ハンドル５の回転をピニオン７とラツク４とから
なる機構を介して、操舵リンク３に伝達し、左右
の車輪１の方向を変えるものである。

このラツクアンドピニオン式ステアリング装置
の操舵力を補助するためにモータ９が装着され、
モータ９の出力軸端に取り付けられたピニオン９
Ａがラツク４と噛み合い、ラツク４を摺動させる
ことによりパワーアシストを生じさせるようなつ
ている。このモータ９の正逆回転および出力制御
は、操舵トルク検出装置７Ａにおいて検出した電
気信号をコントローラ８で処理することにより行
なわれる。

第２図において、４はラツク、７はピニオン、
７Ｂはギアーボツクス、２１，２２はベアリング
部、２１Ａ，２２Ａはベアリング部２１，２２の
アウタレース、２１Ｂ，２２Ｂはベアリング２
１，２２のインナレースでピニオン軸７Ｃに嵌合
している。

ラツク４と噛み合うピニオン７は、ピニオン軸
７Ｃと一体的に形成され、ピニオン７の前後に位
置して設けられたベアリング２１部を介してギア
ーボツクス７Ｂに支持されている。

第３図においては、操舵トルク検出手段である
一対の圧電素子３１，３１Ｒ，３１Ｌは、ベアリ
ング部２１のアウタレース２１Ａとギアーボツク
スＢの間に挾着されており、圧電素子３１（３１
Ｒ，３１Ｌ）の圧力を受ける面は、ピニオン軸７
Ｃの軸心１０を通り、ラツク４と平行な線１０Ａ
と直交状態となつている。

次に、操舵トルク検出の作用について説明す
る。操舵トルクは、ピニオン７がラツク４から受
ける力に比例し、しかもこの力は圧電素子３１，
３１Ｒ，３１Ｌによつて検出される電圧にはほぼ
比例することから、操舵トルクにほぼ比例した電
圧を操舵トルク検出手段である圧電素子３１，３
１Ｒ，３１Ｌによつて得ることができる。

即ち、ハンドル５を時計回り（第３図矢印ａ方
向）に回転させると、負荷状態にある車輪１、ナ
ツクルアーム２、操舵リンク３、ラツク４は一つ
の固定状態にあるので、ピニオン７はラツク４か
ら反力をうけ、ピニオン７と一体となつているピ
ニオン軸７Ｃがベアリング部２１を第３図の右方
向に押し付ける。そしてベアリング部２１のアウ
タレース２１Ｂをして圧電素子３１Ｒが圧縮さ
れ、この圧縮力による電圧変化を検出して、モー
タ９の回転方向を決定し、右方向操舵のパワーア
シストを生じさせるものである。

一方、ハンドル５を反時計方向に回転させた場
合においては、圧電素子３１Ｌが圧縮されて左方
向操舵のパワーアシストを生じさせるものであ
る。

第４図は本発明の第２の実施例の要部を示す断
面図である。これは第１実施例の圧電素子３１，
３１Ｒ，３１Ｌの代りに、ギアーボツクス７Ｂの
外側表面に一対の抵抗線歪ゲージ４１，４１Ｒ，
４１Ｌを設けたもので、その取付位置はピニオン
軸７Ｃの軸心１０を通り、ラツクと平行な線１０
Ａ上にある。

第４図において、ハンドル回転時、タイヤが負
荷状態にあるとき、ピニオン軸７Ｃの押し付け力
は、ベアリング部２１，２２を介して、ギアーボ
ツクス７Ｂの外側表面に付着されている抵抗線歪
ゲージ４１，４１Ｒ，４１Ｌに歪を生じさせるの
で、操舵トルクは抵抗変化として検出することが
できる。

なお第１、第２実施例では、一対の圧電素子３
１，３１Ｒ，３１Ｌ又は抵抗線歪ゲージ４１，４
１Ｒ，４１Ｌを設けたものを示したが、一個の圧
電素子又は歪ゲージを設けたものでもよく、その
場合には圧電素子又は歪ゲージに予め初期応力を
与えておくことが必要である。

なお第１、第２実施例では、圧電素子３１，３
１Ｒ，３１Ｌ、抵抗線歪ゲージ４１，４１Ｒ，４
１Ｌ等の操舵トルク検出手段が第２図に示される
ベアリング部２１に設けられているものを示した
が、ピニオン軸７Ｃを支承する他のベアリング部
２２に設けるようにしてもよい。

第５図は、電気駆動力をパワーアシストとする
第１実施例において、電気駆動力に代えて油圧駆
動力をパワーアシストとしたラツクアンドピニオ
ン式パワーステアリング装置の概要図であり、パ
ワーアシストの手段が異る点で前記第１〜第２の
実施例（第１〜４図）とは相違点を有する。

第５図において、圧電素子、歪ゲージ等の操舵
トルク検出手段７Ａで検出した電気信号はコント
ローラ８に入力処理され、コントロールバルブ５
１を制御することにより、シリンダ５５に管路５
４を通じて圧油を供給し、リンク３にパワーアシ
ストを生じさせるものである。（なお５２は油圧
ポンプ、５３は油タンクを示すものである。） 〔効果〕 以上の説明から明らかなように、簡潔な構造の
操舵トルク検出装置を有するラツクアンドピニオ
ン式パワーステアリング装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るラツクア
ンドピニオン式パワーステアリング装置の概要
図、第２図はそのギアーボツクスの縦断面図、第
３図はその要部断面図、第４図は本発明の第２の
実施例の要部断面図、第５図は他の実施例の概要
図、第６図は従来の第１の操舵トルク検出手段を
示す断面図、第７図は従来の別の操舵トルク検出
手段を有するパワーステアリング装置の概要図、
第８図はその操舵トルク検出手段の要部断面図で
ある。 １……車輪、３……操舵リンク、４……ラツ
ク、５……ハンドル、６……入力軸、７……ピニ
オン、７Ａ……操舵トルク検出手段、７Ｂ……ギ
アーボツクス、７Ｃ……ピニオン軸、２１，２２
……ベアリング部、２１Ａ，２２Ａ……ベアリン
グ部アウタレース、２１Ｂ，２２Ｂ……ベアリン
グ部インナレース、３１Ｒ，３１Ｌ……圧電素
子、４１Ｒ，４１Ｌ……抵抗線歪ゲージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンドル操舵トルクを入力信号として検出す
   るトルク検出手段を備え、この検出した信号を基
   として、パワーアシストを生じさせるラツクアン
   ドピニオン式パワーステアリング装置において、
   ピニオン軸を支承するベアリング部に前記トルク
   検出手段を設けたことを特徴とするラツクアンド
   ピニオン式パワーステアリング装置。 ２ 前記トルク検出手段が圧電素子であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のラツクア
   ンドピニオン式パワーステアリング装置。 ３ 前記トルク検出手段が抵抗線歪ゲージである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のラ
   ツクアンドピニオン式パワーステアリング装置。