(57)【要約】【課題】  この発明の目的は、リングの環状溝の位置がずれることがなく、常に正確なトルクを検出することができる操舵装置を提供することである。【解決手段】  リング１５に複数形成した軸方向溝１５ｄは、その軸方向溝１５ｄの１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝１５ｄを、基準溝に対して９０°または１８０°以外の位相差を設けて形成するとともに、出力軸３に複数形成した連係ピン３ｂは、上記軸方向溝１５ｄにはめ合わされるように形成することを特徴とする。【選択図】  図１
2005104301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連係した入力軸と、この入力軸と相対回転可能に設けるとともに、入力軸と対向する側に複数の連係ピンを形成した出力軸と、これら入力軸と出力軸とを連係するトーションバと、上記入力軸と出力軸とにはめ合わされ、出力軸側に複数の軸方向溝を形成し、この軸方向溝に上記連係ピンをはめ合わせ、上記入力軸と出力軸との相対回転に応じて軸方向に移動するとともに、外周に環状溝を形成したリングと、上記環状溝に嵌まるレバーを有し、このレバーには常時リングの軸方向のいずれか一方向にバネ力が作用する構成にするとともに、上記リングの軸方向の移動に伴うレバーの移動量に応じて電気的にトルクを検出するセンサとを備えてなる操舵装置において、上記リングに複数形成した軸方向溝は、その軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝のうち少なくとも１つの軸方向溝を、基準溝に対して９０°または１８０°以外の位相差をもたせて形成するとともに、上記出力軸に複数形成した連係ピンは、上記軸方向溝にはめ合わされる関係にしたことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
リングには、３つの軸方向溝を形成し、これら軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝を、基準溝に対して１２０°の位相差をもたせて形成するとともに、出力軸に複数形成した連係ピンは、上記軸方向溝にはめ合わされる関係にしたことを特徴とする請求項１記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の操舵力をアシストするための操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の操舵装置の全体構成を示す模式図である。この図５に示すように、ステアリングホイール１には入力軸２を連係し、この入力軸２と出力軸３とをトーションバ４によって連係している。上記出力軸３の先端には、ピニオン５を設け、このピニオン５をラック６にかみ合わせている。ラック６は、ロッド７に形成したものであり、このロッド７の両端には、車輪Ａ，Ａを連係している。
【０００３】
また、上記ラック６には、電動モータＭの出力軸に固定したピニオン８をかみ合わせている。上記電動モータＭは、コントローラＣによって制御されるが、このコントローラＣには、トルクセンサ９と、車速センサ１０と、電動モータＭとを接続している。
上記トルクセンサ９は、ステアリングホイール１によって入力されるトルクを検出するものであり、上記車速センサ１０は、車両の速度を検出するものである。また、上記電動モータＭは、コントローラＣからのアシスト信号に応じたアシスト力を発生するものである。
【０００４】
図６は、図５の操舵装置の拡大図である。この図６に示すように、入力軸２は軸受１１を介してボディ１２に回転可能に取付けられている。また、入力軸２には、１対の駆動ピン２ａ，２ａを形成している。
そして、出力軸３は、軸受１３および１４を介してボディ１２に回転可能に取付けられているとともに、トーションバ４を介して入力軸２と相対回転可能に設けられている。また、上記出力軸３には、１８０°の位相差をもった１対の連係ピン３ａ，３ａを設けている。
【０００５】
上記のようにした入力軸２および出力軸３には、図７に示すように、入力軸２と出力軸３との相対回転に応じて軸方向に移動するリング１５がはめ合わされている。このリング１５には、図７、図８に示すように、入力軸２側に１対の螺旋溝１５ａ，１５ａを形成し、この螺旋溝１５ａ，１５ａに入力軸２の駆動ピン２ａ，２ａをはめ合わせている。
【０００６】
また、出力軸３側に１８０°の位相差をもった１対の軸方向溝１５ｂ，１５ｂを形成し、出力軸３の連係ピン３ａ，３ａをはめ合わせている。軸方向溝１５ｂ，１５ｂに連係ピン３ａをはめ合わせることにより、出力軸３に対するリング１５の軸方向移動を許容するとともに回転を規制している。
さらに、リング１５は、その外周に環状溝１５ｃを形成している。
【０００７】
そして、上記ボディ１２の側部には、トルクセンサ９を設け、このトルクセンサ９には、上記リング１５の環状溝１５ｃにはまるレバー９ａを設けている。
上記レバー９ａには、その可動全域において、図７に示すように矢印Ｚ方向にバネ力を作用させている。そして、レバー９ａは、矢印Ｚ方向に引っ張られることになるので、上記リング１５が矢印Ｚ方向に移動したとき、レバー９ａは、環状溝１５ｃの端面ｘすなわち矢印Ｚ方向前方に位置する端面ｘに接触した状態で追随することになる。
【０００８】
また、リング１５が、矢印Ｚ方向と反対方向に移動するときには、上記端面ｘでレバー９ａをバネ力に抗して押し、リング１５を移動させることになる。このようにリング１５は上記バネ力に抗して移動するので、上記端面ｘに接触した状態を維持して移動する。
つまり、リング１５が矢印Ｚ方向あるいはそれとは反対方向のいずれの方向に移動しても、上記バネ力の作用で、レバー９ａが常に端面ｘに接触した状態を保つようにしている。言い換えると、リング１５には、トルクセンサ９のレバー９ａに作用しているバネ力が、矢印Ｚ方向に、常に作用する構成にしている。このように、レバー９ａにバネ力を作用させて、端面ｘにレバー９ａを常に接触させたのは、リング１５に対するレバー９ａの追随性を維持して、正確なトルクを検出するためである。
【０００９】
上記従来例では、レバー９ａを矢印Ｚ方向に引っ張るようバネ力を作用させているが、矢印Ｚと反対方向に引っ張るようにバネ力を作用させてもよい。このようにした場合には、レバー９ａは、環状溝１５ｃの入力軸側の端面ｙに、常に接触することになる。
上記のようにしたトルクセンサ９は、上記レバー９ａの移動量を検出し、検出された移動量をトルク信号に変換してコントローラｃに出力する。
【００１０】
なお、レバー９ａとリング１５とを常に接触させておくには、レバー９ａの寸法とリング１５の環状溝１５ｃの寸法と正確に定めて、それらを同じにしておけばよい。しかし、レバー９ａと環状溝１５ｃとを、寸法誤差を全く出さないで加工することは、ほとんど不可能である。したがって、レバー９ａと環状溝１５ｃとの間に隙間ができてしまう。
【００１１】
このようにレバー９ａと環状溝１５ｃとの間に隙間ができてしまうと、レバー９ａが環状溝１５ｃの間にがたつくような動きをしてしまい、リング１５に対するレバー９ａの追随性が悪くなり、正確にトルクの変化を検出することができないという問題が発生する。
このような問題を解決するために、レバー９ａにバネ力を作用させて、レバー９ａがリング１５の環状溝１５ｃの端面ｘまたはｙに常に接触させ、リング１５に対するレバー９ａの追随性を保つようにしている。
【００１２】
以下に、上記操舵装置の作用を説明する。
例えば、走行中に、ステアリングホイール１を操作すると、その操舵トルクが入力軸２に伝えられる。このとき、出力軸３はラック６を介する車輪Ａ，Ａの負荷によりその回転を妨げられているため、入力軸２の回転によりトーションバ４が捩じれる。このトーションバ４の捩じれによって、入力軸２と出力軸３との間に捩じれ変位が生じ、入力軸２と出力軸３とが互いに相対回転する。この相対回転にともなって、駆動ピン２ａと連係ピン３ａとが円周方向に互いに相対回転する。
【００１３】
上記駆動ピン２ａと連係ピン３ａとの相対回転により、駆動ピン２ａはリング１５の螺旋溝１５ａを押し、図７に示すように、リング１５に対して斜め方向の力Ｆを加える。したがって、リング１５には、リング１５の円周方向の力Ｆｒと、軸方向の力Ｆｓが作用することになる。このとき、リング１５は、連係ピン３ａによってその回転が規制されているので、軸方向の力Ｆｓによって軸方向溝１５ｂに沿って軸方向に移動することになる。このようにして、入力軸２と出力軸３との捩じれ変位によって生じた相対回転を、軸方向の力に変換している。
【００１４】
そして、上記リング１５の軸方向の移動にともなって、環状溝１５ｃの端面ｘに接触するトルクセンサ９のレバー９ａも移動する。レバー９ａが移動すると、トルクセンサ９は、レバー９ａの回転移動量を検出し、検出された移動量をトルク信号に変換してコントローラＣに出力する。
また、車両の車速を車速センサ１０が検出し、その車速信号も上記コントローラＣに出力する。
【００１５】
上記コントローラＣは、入力したトルク信号と車速信号とから、アシスト信号を特定し、そのアシスト信号を電動モータＭに出力する。アシスト信号を入力した電動モータＭは、そのアシスト信号に応じてアシスト力を発生する。電動モータＭがアシスト力を発生すると、それにともなってピニオン８が回転する。ピニオン８が回転すると、ラック６とともにロッド７が移動し、車輪Ａ，Ａが転舵する。
【００１６】
【特許文献１】特開平９−０１１９１９号公報（第４〜６頁、図１，図２，図５，図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記のような操舵装置において、入力軸２の駆動ピン２ａと出力軸３の連係ピン３ａとの相対回転にともなって、１８０°の位相差をもった１対の軸方向溝１５ｂが出力軸３とともに回転すると、これら軸方向溝１５ｂとトルクセンサ９のレバー９ａとが、リング１５の軸中心を通る一平面上に並ぶ回転ポイントが発生する。それは、上記したように１対の軸方向溝１５ｂが１８０°の位相差をもっていることに起因する。
【００１８】
そして、上記のように軸方向溝１５ｂとトルクセンサ９のレバー９ａとがリング１５の軸中心を通る一平面上に並ぶと、リング１５に作用しているバネ力の方向と、軸方向溝１５ｂの方向とが軸方向に一致する。したがって、上記バネ力によってリング１５が図９の矢印Ｒ方向に傾こうとすると、その傾き方向が上記軸方向溝１５ｂと一致してしまう。このように、リング１５の傾き方向が軸方向溝１５ｂと一致すると、これら軸方向溝１５ｂにはめ合わされた連係ピン３ａは、リング１５の傾斜を規制する力を発揮しない。
【００１９】
したがって、一対の軸方向溝１５ｂとレバー９ａとがリング１５の軸中心を通る一平面上に並ぶポイントが発生すると、図１０に示すように、リング１５は、矢印Ｚ方向のバネ力の作用で入力軸２の外径とリング１５の内径との隙間または出力軸３の外径とリング１５の内径との隙間分だけ傾いてしまう。そして、この傾きにともなって環状溝１５ｃも傾いてしまう。
【００２０】
上記のように、環状溝１５ｃが傾いてしまうと、この傾きにともなって、上記レバー９ａと環状溝１５ｃの端面ｘとの接触部分が図１０に示す傾斜変化量Ｎだけ移動してしまう。このように接触部分が傾斜変化量Ｎだけ移動すれば、当然のこととして、レバー９ａも傾斜変化量Ｎだけ移動してしまう。レバー９がこのように移動すれば、トルクセンサ９は、上記レバー９ａの移動をトルクの変化として検出してしまうので、正確なトルクを検出することができないという問題があった。
この発明の目的は、リングの傾斜を規制することによって、常に正確なトルクを検出することができる操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
第１の発明は、ステアリングホイールに連係した入力軸と、この入力軸と相対回転可能に設けるとともに、入力軸と対向する側に複数の連係ピンを形成した出力軸と、これら入力軸と出力軸とを連係するトーションバと、上記入力軸と出力軸とにはめ合わされ、出力軸側に複数の軸方向溝を形成し、この軸方向溝に上記連係ピンをはめ合わせ、上記入力軸と出力軸との相対回転に応じて軸方向に移動するとともに、外周に環状溝を形成したリングと、上記環状溝に嵌まるレバーを有し、このレバーには常時リングの軸方向のいずれか一方向にバネ力が作用する構成にするとともに、上記リングの軸方向の移動に伴うレバーの移動量に応じて電気的にトルクを検出するセンサとを備えてなる操舵装置を前提とする。
上記発明を前提として、上記リングに複数形成した軸方向溝は、その軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝を、基準溝に対して９０°または１８０°以外の位相差をもたせて形成するとともに、上記出力軸に複数形成した連係ピンは、上記軸方向溝にはめ合わされるように形成することを特徴とする。
【００２２】
第２の発明は、上記第１の発明を前提にして、リングには、３つの軸方向溝を形成し、これら軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝を、基準溝に対して１２０°の位相差をもたせて形成するとともに、出力軸に複数形成した連係ピンは、上記軸方向溝にはめ合わされるように形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１、第２の発明によれば、リングに複数形成した軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝のうち少なくとも１つを、基準溝に対して９０°または１８０°以外の位相差をもたせて形成した。したがって、センサのレバーと上記基準溝とがリングの軸中心を通る一平面上に並んでも、上記位相差を設けた軸方向溝とリングの軸中心とを結ぶ平面は、上記レバーと基準溝とが並ぶ平面と一致したり垂直に位置したりすることがないので、はめ合わされている連係ピンが、リングの傾斜すなわち軸心ずれを規制する力を発揮し、環状溝とレバーとの接触部分も移動しない。環状溝とレバーとの接触部分が移動しなければ、当然センサのレバーも移動しないので、正確なトルクを検出することができる。
【００２４】
特に、第２の発明によれば、リングに３つの軸方向溝を形成するとともに、これら軸方向溝の１つを基準溝としたとき、他の２つの軸方向溝を、基準溝に対して１２０°の位相差をもたせて形成した。したがって、上記他の２つの軸方向溝にはめ合わされている連係ピンが、リングの傾斜を規制する力をより強く発揮する。したがって、より正確なトルクを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１〜図４に示すこの発明の１実施形態は、リング１５に形成する軸方向溝１６ａ〜１６ｃと、出力軸３に形成する連係ピン１７ａ〜１７ｃに特徴を有するもので、それ以外の構造は、すべて上記従来の構成と同じである。したがって、以下では、軸方向溝１６ａ〜１６ｃと連係ピン１７ａ〜１７ｃとの関係を中心に説明するとともに、上記従来例と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上記リング１５には、図１、図２に示すように、出力軸３側に１２０°の位相差を設けた３つの軸方向溝１６ａ〜１６ｃを形成している。そして、これら軸方向溝１６ａ〜１６ｃにはめ合わさるように、出力軸３には、３つの連係ピン１７ａ〜１７ｃを形成している。
【００２６】
上記のような構成にした場合でも、入力軸２の駆動ピン２ａと出力軸３の連係ピン１７ａ〜１７ｃとの相対回転にともなって、リング１５が回転すると、軸方向溝１６ａ〜１６ｃのうちの１つ、例えば図３に示す軸方向溝１６ａが、トルクセンサ９のレバー９ａとリング１５の軸中心を通る一平面上に並ぶことがある。この場合にも、従来のように、リング１５に作用しているバネ力の方向と、軸方向溝１６ａの方向とが軸方向に一致する。したがって、上記バネ力によってリング１５が矢印Ｒ方向に傾こうとすると、その傾き方向が、上記軸方向溝１６ａと一致してしまう。このように傾き方向が軸方向溝１６ａと一致すると、この軸方向溝１６ａにはめ合わされた連係ピン１７ａは、その傾きを規制する力を発揮しない。
【００２７】
しかし、他の軸方向溝１６ｂおよび１６ｃは、軸方向溝１６ａに対して１２０°の位相差をもたせて形成しているので、他の軸方向溝１６ｂとリング１５の軸中心とを結ぶ平面は、上記レバー９ａと軸方向溝１６ａとが並ぶ平面と一致することがない。同様に、他の軸方向溝１６ｃとリング１５の軸中心とを結ぶ平面は、レバー９ａと軸方向溝１６ａとが並ぶ平面と一致することがない。したがって、上記リング１５の傾き方向が、他の軸方向溝１６ｂおよび１６ｃと一致することはない。
【００２８】
上記のように、リング１５の傾き方向と他の軸方向溝１６ｂおよび１６ｃとが一致しなければ、上記連係ピン１７ｂおよび１７ｃと接触する軸方向溝１６ｂおよび１６ｃの接触面は、傾斜方向の軌跡と交差する関係を維持する。このように、接触面が傾斜方向の軌跡と交差する関係を保っていれば、それに接触している連係ピン１７ｂおよび１７ｃが、リング１５の傾斜すなわち軸心ずれを規制する力を発揮することになる。
【００２９】
上記の関係を図４に基づいてさらに詳しく説明する。
図４は軸方向溝１６ａ〜１６ｃと連係ピン１７ａ〜１７ｃの相対位置を模式的に表現したもので、軸方向溝１６ａとトルクセンサ９のレバー９ａとが、リング１５の軸方向から見て、リング１５の軸中心を通る一平面上に並んでいる状態を示している。
上記の状態で、リング１５が、レバー９ａのバネ力の作用によって、図４に示す実線Ｑを中心に傾こうとすると、その傾き方向が軸方向溝１６ａと一致するので、この軸方向溝１６ａにはめ合わされている連係ピン１７ａは、リング１５の傾斜を規制する力を発揮することはできない。
【００３０】
しかし、他の軸方向溝１６ｂおよび１６ｃは、軸方向溝１６ａに対して１２０°の位相差をもたせて形成しているので、リング１５の傾き方向と一致することはない。したがって、上記連係ピン１７ｂおよび１７ｃと接触する軸方向溝１６ｂおよび１６ｃの接触面ｗは、上記傾き方向の軌跡と交差する関係を維持する。このように、上記接触面ｗが傾き方向の軌跡と交差する関係を保っていれば、それに接触している連係ピン１７ｂおよび１７ｃが、リング１５の傾斜を規制する力を発揮する。
上記のようにリング１５の傾斜を規制できるので、環状溝１５ｃとレバー９ａとの接触部分も移動しない。したがって、当然トルクセンサ９のレバー９ａも移動しないので、正確なトルクを検出することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、リング１５に１２０°の位相差を設けた３つの軸方向溝１６ａ〜１６ｃを形成しているが、この軸方向溝は、リング１５に複数形成し、そのうちの１つを基準溝としたとき、他の軸方向溝のうち少なくとも１つは、基準溝に対して９０°または１８０°以外の位相差をもって形成するようにすればよい。
【００３２】
上記のように、９０°の位相差を有する軸方向溝では、基準溝がリングの傾き方向と一致すると、その軸方向溝にはめ合わされた連係ピンが、傾き方向に対して回転軸になるような位置関係になるので、同様に、リングの傾斜を規制することができない。また、基準溝に対して１８０°の位相差を設けた軸方向溝では、基準溝がリングの傾き方向と一致すると上記軸方向溝も上記傾き方向と一致することになるので、リングの傾斜を規制することができない。
しかし、上記９０°あるいは１８０°以外の位相差を設けて軸方向溝を形成すれば、上記のように、軸方向溝がリングの傾き方向と一致することもないし、連係ピンが上記傾き方向に対して回転軸になるような位置関係になることもない。
【００３３】
ようするに、この実施形態においては、リングに形成した複数形成した軸方向溝のうち１つを基準溝としたときに、他の軸方向溝のうち少なくとも１つは、上記基準溝に対して９０°あるいは１８０°以外の位相差をもっていればよい。つまり、基準溝に対して９０°あるいは１８０°の位相差を有する軸方向溝があったとしても、基準溝に対して９０°あるいは１８０°以外の位相差をもった軸方向溝を少なくとも１つ形成しておけばよい。もちろん、そのような位相差をもった軸方向溝を複数形成してもよいこと当然である。
【００３４】
また、上記実施形態では、リング１５に形成した螺旋溝１５ａ，１５ａに、入力軸２に形成した駆動ピン２ａ，２ａをはめ合わせることによってリング１５が軸方向に移動するようにしているが、この構造は一例であること当然である。例えば、駆動ピン２ａ，２ａと螺旋溝１５ａ，１５ａの代わりに雄側ヘリカルセレーションおよび雌側ヘリカルセレーションを形成し、これらをかみ合わせるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、２つのピニオンを使用する操舵装置を用いているが、入力軸自体を電動モータで回転させて出力する１ピニオンタイプを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】リングの斜視図である。
【図２】リングを出力軸側から見た図である。
【図３】センサのレバーとリングの軸方向溝の１つとがリングの軸中心を通る一平面上に並んだときのリングの正面図である。
【図４】軸方向溝と連係ピンの相対位置を模式的に表現した図である。
【図５】従来の操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】図５の操舵装置の拡大図である。
【図７】図６のリングの正面図である。
【図８】図６のリングの斜視図である。
【図９】リングの移動方向を示す正面図である。
【図１０】図６のセンサのレバーとリングの軸方向溝とがリングの軸中心を通る一平面上に並んだときのリングの正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１          ステアリングホイール
２          入力軸
３          出力軸
４          トーションバ
９          トルクセンサ
９ａ        レバー
１５        リング
１５ｃ      環状溝
１６ａ〜ｃ  軸方向溝
１７ａ〜ｃ  連係ピン
【図１】
2005104301.tif 000003
【図２】
2005104301.tif 000004
【図３】
2005104301.tif 000005
【図４】
2005104301.tif 000006
【図５】
2005104301.tif 000007
【図６】
2005104301.tif 000008
【図７】
2005104301.tif 000009
【図８】
2005104301.tif 000010
【図９】
2005104301.tif 000011
【図１０】
2005104301.tif 000012