JPH0432966B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は運転者による舵取ハンドルの操作力
（操舵力）を軽減するために用いて好適なラツク
ピニオン型の動力舵取装置に関し、特に車輌の各
種走行条件に応じた適切な操舵力制御を行なうた
めに用いて好適な操舵角変位量センサを備えてな
るる操舵角変位検出装置に関する。

〔従来技術〕

動力舵取装置は一般にパワーステアリング装置
として称され、近年では小型車を始めとして各種
の車輌等に広く搭載され、運転者の操舵力を軽減
して簡単でしかも軽快な操舵操作を可能とすると
ともに、運転者の疲労等を軽減するうえでもその
効果を発揮し得るものである。特に、この種の動
力舵取装置においてラツクピニオン型のものは、
その車輛への設置スペースや組込み性等の面で、
他の形式のものに比べて優れており、近年では
種々のタイプの車輌に盛んに採用されるようにな
つている。そして、このようなラツクピニオン型
の動力舵取装置として従来から油圧式のものが一
般によく知られており、また近年ではこれに加え
て電動モータ等を利用した電動式のものも提案さ
れるようになつている。

ところで、上述したような動力舵取装置におい
て問題とされることは、運転者の操舵操作に応じ
た操舵力や操舵角度。さらには車輌の走行速度な
どを始めとする各種走行条件にて装置動作を適切
に制御し、必要に応じた操舵補助力が得られるよ
うな構成とすることである。すなわち、この種の
動力舵取装置を搭載した車輌等にあつては、車輌
停車中における操舵操作いわゆる据切りや低速走
行時の操舵操作を行なう際には、きわめて軽い操
舵操作力が得られるように大きな操舵補助力を出
力し得る構成とすることが必要とされるものであ
り、このような場合に用いてその効果を発揮させ
得るものである。しかし、その一方において、車
輌が高送走行を行なつているときに、上述した低
速走行時等のような大きな操舵補助力を生じさせ
ると、舵取ハンドルの操作力が軽くなりすぎて、
運転者の不安感を促進する等といつた問題を招く
もので、運転感覚の適正化を図るうえで実用上好
ましくなく、逆に操舵補助力を小さくさせて舵取
ハンドルをある程度の重さ、つまり操舵力を増大
させるような構成が必要とされるものである。

そして、このような要請に応えるためには、上
述した各種の動力舵取装置を、車輌の走行条件、
走行速度、操舵力の大きさ、さらには操舵角度の
大、小等に応じて制御した状態で駆動することが
必要であり、このためには各種の検出装置を付設
しなければならないものである。

すなわち、上述した動力舵取装置において油圧
式のものでは、エンジンにより駆動されるオイル
ポンプからの吐出流量を上述した各種条件に合せ
て適切に制御するために電磁弁等を用いることが
行なわれるようになつており、また近年要求され
ている省エネルギ化等に対して応えるためにオイ
ルポンプ等を電磁クラツクなどを介してオン・オ
フ制御すること等も望まれ、上述した検出装置は
重要とされるものである。

さらに、上述した要請は、動力舵取装置として
電動モータを用いたタイプのものにおいても、各
部の動作上の信頼性、耐久性、さらには適正な制
御を行なううえで必要とされるものであり、これ
は電動モータを用いると舵取ハンドルの操舵操作
に追随した作動特性を得ることがモータの慣性等
にて難しく、しかもステアリングシヤフトとモー
タとの間の減速機構などの存在により操舵された
舵取ハンドルを元の中立位置に復帰させる場合に
も、その運転者の操舵条件を検出してモータを逆
転させることが必要とされる等の理由から明らか
であろう。すなわち、動力舵取装置を付設した舵
取装置において、操舵輪が旋回状態から直進状態
へと復帰する場合に、一般には、操舵輪での接地
面からの反力にて生じるセルフアライニングトル
ク（車輌の走行中に直進状態となるように作動す
る力）が利用されているが、上述したモータでは
ブラシ等において摩擦があり、これがロータの回
転に抗するような作用力を生じさせ、セルフアラ
イニングトルクだけではロータを逆転させるには
力不足で、この不足分を補うことが必要とされる
ものであつた。

このため、上述した各種検出機構として、従来
から種々構成のものが知られているが、いずれも
構造上が動作性能の面で欠点をもつものであり、
これは、たとえば運転者が舵取ハンドルを、中立
位置からどちらの方向へどの位の操舵角度にて回
動操作したかを検出する操舵角変位量検出機構に
おいても大きいので、特にその工出方法、機構配
設位置、検出性能等の面で種々の問題を生じ、何
らかの対策を講じることが望まれている。

すなわち、従来から知られている操舵角変位量
検出装置としては、一般には、ステアリングシヤ
フトの回転をギヤ、ベルト等で減速してポテンシ
オメータなどの回転センサにて構成されている
が、この場合に上述した舵取ハンドルが中立位置
から左、右両方向に少なくとも二回転以上にもわ
たつてそれぞれ回転操作されることから、単純に
は適用できない。つまり、上述したような回転セ
ンサによれば、舵取ハンドルの舵取操作を、一回
転以内に減速するための減速機構などが必要でそ
の構造が複雑となるばかりでなく、その出力信号
がアナログ信号であるため、これを動力舵取装置
の制御用として使用するには一旦デジタル信号に
変換するといつた面倒で回路構成が複雑化する構
造を採用しなければならないもので、これにより
構成が複雑でコスト高を招くといつた問題を生じ
るものであつた。

また、直線変位する部分の変位量をポテンシオ
メータで検出するようにした構造のものも知られ
ているが、この場合にも、上述した場合と同様に
構造が複雑なものであり、さらにその出力をデジ
タル信号に変換して使用することも必要であり、
またこのような構成ではその測定精度の信頼性を
得ることは困難で、実用上の問題が大きいもので
あつた。

特に、上述したような操舵角変位量検出装置
は、電動モータを用いた電動式の動力舵取装置に
採用した場合に、の必要性が大きいものである。
すなわち、この種電動式の動力舵取装置では、操
舵された舵取ハンドルを中立位置に復帰させる際
に、一般にマニユアルステアリングや油圧式の動
力舵取装置のようにセルフアライニングトルクに
て自動的に戻すことは前述した通り困難なもので
あり、通常はモータを逆転させて復帰させる構成
が採用されている。しかしながら、このような構
成を採用するうえで問題とされることは、車輌等
に用いられる舵取ハンドルは、周知のように、通
常中立位置から両方向に対し二回転以上にも回転
操作されるものであり、そのためその回転量を検
出するためには、一般によく知られている回転式
のセンサではその実用化が難しいものである。ま
た、上述した操舵角変位量センサにおいては、操
舵輪を偏向させた状態で一旦エンジンを停止さ
せ、その後再度エンジンを始動させて操舵操作を
行なう際においてもその操舵角変位量を適切に判
断して復旧させるような機能をも必要とされるも
ので、このような要請を満足し得る何らかの対策
を講じることが望まれている。

さらに、上述したように操舵角変位量センサ
を、舵取ハンドルから操舵輪側の舵取リンク機構
に伝達するステアリングギヤとして噛合するラツ
クおよびピニオンの上流側（舵取ハンドル側）の
ステアリングシヤフトによる伝達系の一部に設け
てなる構造では、接地面側からのキツクバツク等
の影響をも受ける操舵輪側での操舵角変位量（偏
向量）の検出にあたつて、検出精度面での信頼性
に欠けるものであり、このような点についても配
慮しなければならない。

そして、このような要請は、油圧式の動力舵取
装置にモータを操舵補助力送出手段として組合わ
せたものでも同様であり、さらには油圧式の動力
舵取装置においても、たとえば車輌の高、低速走
行時の舵取ハンドルの剛性を制御する油圧反力制
御や、オイルポンプを直進状態では不動作状態と
してエンジンから切離しておく等といつた場合に
は必要なもので、その改善が求められている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、舵取ハンドルによる操舵操作に応じて操
舵輪を偏向させるラツクピニオン型のステアリン
グリンク機構を構成するラツクの一部に、このラ
ツクの操舵操作に伴なう軸線方向への変位量を検
出してデジタル信号を出力する操舵角変位量セン
サを設けるという簡単な構成によつて、操舵輪側
の動きを直接検出できるラツクを検出部としてい
ることから、操舵角変位量の検出を簡単かつ精度
よく行なえ、しかも全体の構成が簡素化され、そ
の製造が容易に行なえるとともに、コスト低減化
を図ることができ、またその検出精度も信頼性も
大幅に向上させることが可能で、これにより車輌
の走行条件に応じた適切で円滑な操舵補助力を得
て装置性能を発揮させることができ、さらにセン
サから直接デジタル信号を得られ、従来のような
アナログ・デジタル変換を不要とし得る等といつ
た種々優れた利点を奏する動力舵取装置の操舵角
変位量検出装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ないし第３図は本発明に係る動力舵取装
置の操舵角変位量検出装置の一実施例を示すもの
であり、これらの図においては、その要部とする
操舵角変位量検出装置１０を付設したラツクピニ
オン型のステアリング機構部１のみを示してい
る。

まず、このステアリングリンク機構１を、第１
図を用いて簡単に説明すると、図中符号２は図示
せぬ舵取ハンドルから延設されたステアリングシ
ヤフトで、その先端は符号３で示すステアリング
本体部内に嵌入され、その先端にはピニオン（図
示せず）が設けられ、かつこのピニオンは車輌の
操舵輪（図示せず）間に横架されたステアリング
リンク機構４を構成するラツク５に噛合されてい
る。なお、図中６はステアリングリンク機構４の
両端側に設けられ操舵輪側のピツトマンアーム側
に連設されるキングピン、７はこれに連結された
タイロツドで、両側のタイロツド７間に前記ラツ
ク５が介在した状態で一連に設けられている。ま
た、８はステアリングリンク機構４を包囲するハ
ウジングで、車輌側に組付けられる取付ブラケツ
ト９ａ，９ｂなどを備えているとともに、その両
端には蛇腹状弾性筒体８ａ，８ｂが配設されてそ
の部分からのシール性を確保するうな構成とされ
ている。

さて、本発明によれば、操舵操作に応じて操舵
輪を偏向させるラツクピニオン型のステアリング
機構４において、操舵輪間で車輌の幅方向に沿つ
て配置されかつ車輌の左右方向に直線移動される
ラツク５およびタイロツド７間を連結するロツド
部５ａに、その軸線方向への変位量を検出してそ
の検出信号を送出する操舵角変位量センサ１１を
設けるようにしたところに特徴を有している。

これを詳述すると、上述した操舵角変位量セン
サ１１は、第２図および第３図に示されるよう
に、前記ラツク５と一体に移動するロツド部５ａ
からハウジング８の一側にその軸線方向に沿つて
穿設された長溝１２を貫通して外部に突出するレ
バー１３先端に設けられた五個の摺動子１４ａ〜
１４ｅと、これら摺動子１４ａ〜１４ｅが摺接す
ることにより所望の検出信号を送出し得る二進法
にしたがつた五列の配線パターン１５ａ〜１５ｅ
およびその共通配線１６が印刷配線されたプリン
ト基板１７とによつて構成されている。なお、こ
のプリント基板１７は、取付ブラケツト１８にて
前記ハウジング８の外側部に取付固定されてい
る。そして、前記配線パターン１５ａ〜１５ｅお
よび共通配線１６は相互に導通状態とされるとと
もに、その共通配線１６側に＋電圧が印加され、
かつ前記各配線パターン１５ａ〜１５ｅに摺接す
る摺動子１４ａ〜１４ｅから引出されたリード
（図示せず）にて導通１または空白０による五桁
のデジタル信号が送出され、これによりラツク５
の軸線方向位置すなわち操舵輪の操舵角度位置が
検出されることとなる。

ここで、上述したプリント基板１７上の配線パ
ターン１５ａ〜１５ｅとこれに摺接する摺動子１
４ａ〜１４ｅにて操舵角変位量センサ１１を構成
するうえで問題とされることは、変位方向に所定
間隔毎に区分けされた区分間に跨がる位置にラツ
ク５が位置しているときの検出精度である。そし
て、このような問題に応えるためには、第４図に
示すように、上述した円分間に跨がつて位置する
ときに保持信号を送出するための摺動子１４ｆと
これが摺動する配線パターン１９とを形成し、そ
の空白部１９ａに摺動子１４ｆが位置していると
きには、その直前での読取り信号による制御状態
を保持し、この状態が解除されたときに位置の検
出動作を行なうような構成とすればよいものであ
る。

そして、このような構成によれば、ラツク５お
よびタイロツド７等の移動量により操舵輪の操舵
角度を簡単かつ適切に検出し、これにより舵取ハ
ンドルの操舵角変位量を検出し得るものである。
特に、このような構成では、操舵輪側の動きに伴
つて移動されるラツク５のロツド部５ａによる変
位を検出していることから、実際の操舵輪の操舵
角変位量が得られるもので、舵取ハンドル側のス
テアリングリンク機構４の動きにより間接的に操
舵角検出を行なう場合に比べ、信頼性の面等で優
れている。さらに、このような本発明による操舵
角変位量センサ１１によれば、従来のような回転
式センサを用いる場合に比べてその構成を簡素化
し、コスト低減化を図れるもので、またオン・オ
フ式であることから、検出精度を大幅に向上さ
せ、特に経時的変化および温度変化による精度低
下等を招くことがないといつた利点を奏するもの
である。特に、本実施例によれば、プリント基板
１７等による二進法にしたがつた接点（配線パタ
ーン１５ａ〜１５ｅ；１６）を印刷し、直接デジ
タル信号にて出力を送出し得るものであることか
ら、従来のようＡ／Ｄ変換器等が不要となるとい
つた利点がある。

したがつて、上述した構成による本発明に係る
操舵角変位量検出装置１０によれば、簡単な構成
によつて、操舵角変位量の検出を簡単かつ精度よ
く行なえ、しかも全体の構成が簡素化され、その
製造が容易に行なえるとともに、コスト低減化を
図ることができ、またその検出精度の信頼性も大
幅に向上させることが可能で、これにより車輌の
走行条件に応じた適切で円滑な操舵補助力を得て
装置性能を発揮させることができ、さらに従来の
ようなアナログ・デジタル変換を不良とし得る
等、その効果は大きい。

なお、第５図は上述した第４図に示す配線パタ
ーン１５ａ〜１５ｅ，１９；１６を有するプリン
ト基板１７を用いた場合の各摺動子１４ａ〜１４
ｆでの出力信号を示すもので、この場合図中１は
摺動子１４ｆ，２〜６は摺動子１４ａ〜１４ｅに
よる出力信号を示している。

また、上述した実施例では、前記操舵角変位量
センサ１１からの信号取出し手段としてのリード
を可動側である摺動子１４ａ〜１４ｅ，１４ｆ側
から引出す場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されずたとえば第６図ａ，ｂ，ｃ，ｄに
示すように、固定側であるプリント基板１７側か
らリード２０，２１ａ〜２１ｅを引出しリード２
０にて＋側の電圧を印加するとともに、各摺動子
１４ａ〜１４ｅでの検出信号をリード２１ａ〜２
１ｅにてコントローラ２２側に送出するようにし
てもよいことは勿論である。ここで、図中２３ａ
〜２３ｅは前記摺動子１４ａ〜１４ｅとそれぞれ
導通されプリント基板１７の裏面側に摺接する摺
動子、２４ａ〜２４ｅは前記基板表面の配線パタ
ーン１５ａ〜１５ｅに対応して裏面側に形成され
上述したリード２１ａ〜２１ｅが引出されるとと
もに摺動子２３ａ〜２３ｅが摺接する配線リード
で、その作用効果は容易に理解されよう。

以上の構成による操舵角変位量検出装置１０に
よれば、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、操
舵輪の操舵角変位量を適切かつ確実に検出し得る
ため、各種の動力舵取装置に適用してその効果を
発揮し得るものである。すなわち、本発明による
操舵角変位量検出装置によれば、ステアリングリ
ンク機構４の一部を構成するラツク５部分での軸
線方向への移動量にて操舵輪の偏向量を確実に検
出し得るものであるため、これを電動式の動力舵
取装置に適用した場合に問題とされる舵取ハンド
ルの戻り動作をモータにて簡単に制御し得るもの
である。そして、このような利点は油圧式にモー
タを組合わせた形式の動力舵取装置においても同
様である。

また、油圧式の動力舵取装置においても、たと
えば高、低速走行状態での操舵力制御を適正化す
るための油圧反力制御用として、あるいは直進走
行時においてオイルポンプをエンジンから切離す
電磁クラツチ制御用として、さらに操舵角度が大
きくなるにしたがつて操舵力を大ならしめる制御
手段として用いてその効果を発揮し得ることも明
らかであろう。

なお、本発明は、上述した実施例構造に限定さ
れず、各部の形状、構造等を必要に応じて適宜変
形、変更するとは自由である。たとえば上述した
ような直進型のデジタル式バイナリーセンサ構造
による操舵角変位量検出装置１０において、これ
を構成するプリント基板１７上の配線パターン１
５，１６；１９などの位置検出区分としては、そ
の必要に応じて増減してもよいものである。

以上説明したように本発明に係る動力舵取装置
の操舵角変位量検出装置によれば、舵取ハンドル
による操舵操作に応じて操舵輪を偏向させるラツ
クピニオン型のステアリングリンク機構を構成す
るラツクの一部に、その軸線方向への変位量を検
出してデジタル信号を出力する操舵角変位量セン
サを設けるようにしたので、簡単な構成にもかか
わらず、操舵輪側の動きに追随しかつこの操舵輪
側の動きを直接検出できるラツクを操舵変位量検
出部としていることから、操舵角変位量の検出を
簡単かつ精度よく行なえ、しかも全体の構成が簡
素化され、その製造が容易に行なえるとともに、
コスト低減化を図ることができ、またその検出精
度の信頼性も大幅に向上させることが可能で、こ
れにより車輌の走行条件に応じた適切で円滑な操
舵補助力を得て装置性能を発揮させることがで
き、さらにセンサにて直接デジタル信号を得られ
るために、従来のようなアナログ・デジタル変換
を不要となる等といつた種々優れた効果がある。
また、本発明によれば、操舵角変位量センサを、
付設スペースの面で自由度が大きいラツク上で車
輌への組込みスペース等を配慮した任意の位置を
選択して設けることが可能で、しかもこのセンサ
とラツクとの間での組付け時の位置合わせも容易
に行える等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の操舵角変
位量検出装置の一実施例を示すステアリング機構
部を示す概略平面図、第２図はその要部を拡大し
て示す概略斜視図、第３図は操舵角変位量センサ
を構成するプリント基板の配線パターンの一例を
示す概略平面図、第４図はその変形例を示す概略
平面図、第５図はその出力信号の波形図、第６図
ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明の別の実施例を示す要部
平面図、正面図、底面図およびその断面図であ
る。 １……ステアリング機構部、２……ステアリン
グシヤフト、４……ステアリングリンク機構、５
……ラツク、５ａ……ロツド部、７……タイロツ
ド、８……ハウジング、１０……操舵角変位量検
出装置、１１……操舵角変位量センサ、１２……
長溝、１３……レバー、１４ａ〜１４ｅ，１４ｆ
……摺動子、１５ａ〜１５ｅ……配線パターン、
１６……共通配線、１７……プリント基板、１９
……配線パターン、１９ａ……空白部、２０，２
１ａ〜２１ｅ……リード、２２……コントロー
ラ、２３ａ〜２３ｅ……摺動子、２４ａ〜２４ｅ
……配線リード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 舵取ハンドルによる操舵操作に応じて操舵輪
   を偏向させるラツクピニオン型のステアリングリ
   ンク機構を備えてなる動力舵取装置において、 前記ステアリングリンク機構を構成するラツク
   の一部に、このラツクの操舵操作に伴なう軸線方
   向への変位量を検出することによりデジタル信号
   を出力する操舵角変位量センサを設けたことを特
   徴とする動力舵取装置の操舵角変位量検出装置。