JPH07159112A - 舵角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コクパクト化と構成の簡単化とが可能で、一
旦原点設定すればその後は原点設定する必要のない舵角
検出装置を提供する。 【構成】 舵角検出装置３０により舵角を検出する為
に、ピニオン軸部材６の回転が係合部材３４を介してリ
ング部材３２に伝達される。リング部材３２の着磁体３
１には、回転角検出用の第１着磁部と中立位置及び回転
回数検出用の第２着磁部が形成され、これら第１及び第
２着磁部を１対の磁気抵抗素子からなる舵角センサ５６
で検出する。ナット部材３７の締結前、係合部材３４を
ピニオン軸部材６に対して回転自由にして舵角センサ５
６の原点設定を行い、その原点設定後にナット部材３７
を締結する。尚、ピニオン軸部材６の少なくとも回転回
数と回転方向とを検出する為に、ウォームギヤ機構を含
む補助舵角検出装置も設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング系
の舵角を検出する舵角検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング系の舵角を検出する
舵角検出装置として、従来、例えば、実開平４−６０７
７３号公報に記載された車両用舵角検出装置、特開平４
−３２５３７４号公報に記載された自動車用舵角センサ
等が実用化されている。前者の車両用舵角検出装置にお
いては、ステアリングシャフトの回転を取り出す第１ギ
ヤ機構と、この第１ギヤ機構に連動連結された第２ギヤ
機構と、第１ギヤ機構の軸部材と第２ギヤ機構の軸部材
間を断続可能なクラッチ機構と、第２ギヤ機構の軸部材
の回転を検出する舵角センサ等で構成され、第１ギヤ機
構の従動ギヤ及び軸部材と、第２ギヤ機構とは、ステア
リングシャフトの外側にはみ出した状態に設けられてい
る。

【０００３】この車両用舵角検出装置においては、ステ
アリング系の組付け時の、ステアリングシャフトの中立
位置と、舵角センサの中立位置（舵角零の位置）とを一
致させる原点設定の際、前記クラッチ機構を分断した状
態において、原点設定を行い、その後クラッチ機構を締
結状態に設定することで、その後の車両の使用時には、
ステアリングシャフトの回転が第２ギヤ機構の軸部材に
伝達され、舵角センサにより舵角を検出することができ
る。

【０００４】後者の自動車用舵角センサにおいては、コ
ラム軸（ステアリングシャフト）にマグネットロータを
回転自在に装着し、このマグネットロータの外周面に舵
角検出用の第１着磁部と中立位置及び回転方向検出用の
第２着磁部を設け、マグネットロータにロックカラーを
回転自在に外嵌し、マグネットロータとロックカラー間
に皿状のスプリングと係合突部と係合穴等を含む係合機
構を設けてある。尚、前記第１及び第２着磁部を検出す
る１対の磁気抵抗素子センサも設けられている。ステア
リング系の組付けの際に、係合機構を解除した状態で原
点設定してから、操舵ハンドルのボス部で、ロックカラ
ーをマグネットロータ側へ押動させて係合機構を係合状
態に設定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記車両用舵角検出装
置では、第１ギヤ機構及び第２ギヤ機構がステアリング
シャフトの外側へ大きくはみ出すので、全体的に大型化
し、コンパクトな構造に構成することが難しく、レイア
ウト性の面で好ましくない。前記自動車用舵角検出装置
では、比較的コンパクトな構造とすることが可能である
が、自動車の修理等の際に、操舵ハンドルを取り外した
場合に、再度舵角検出装置の原点設定を行なわなければ
ならないという問題がある。本発明の目的は、コンパク
ト化と構成の簡単化とが可能で、一旦原点設定すればそ
の後は原点設定する必要のない舵角検出装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の舵角検出装置
は、車両のステアリング系のステアリング用軸部材の回
転角を検出する舵角検出装置において、前記軸部材に外
嵌され外周面に着磁部を有するリング部材と、前記リン
グ部材の外側においてステアリング系のケース部材に固
定的に付設され、着磁部を介して軸部材の中立位置と回
転角とを検知する舵角検出手段と、前記軸部材に相対回
転自在に外嵌されるとともにリング部材に固着された係
合部材と、前記軸部材の回転が係合部材に伝達されない
第１状態と、軸部材の回転が係合部材に伝達される第２
状態とに切換え可能な係合機構とを備えたものである。

【０００７】ここで、前記係合機構が、軸部材に形成さ
れた段部と、係合部材に形成され前記段部に下方から係
合可能な係合部と、係合部材又はリング部材を前記ケー
ス部材に下方から回転自在に支持する支持部材と、前記
段部に係合部を相対回転不能に係合させる為に、軸部材
をケース部材に対して下方へ締結するネジ機構とを有す
る構成（請求項１に従属の請求項２）、前記係合部材に
形成されたウォームギヤ部と、このウォームギア部に噛
合され且つ前記ケース部材に支承されたウォームホイー
ルと、このウォームホイールに連係された回転式ポテン
ショメータとを含む補助舵角検出機構を設けた構成（請
求項１に従属の請求項３）、等の態様に構成することが
できる。

【０００８】

【作用】請求項１の舵角検出装置においては、ステアリ
ング系の組付け時に、舵角センサの原点設定の際、係合
機構を、軸部材の回転が係合部材に伝達されない第１状
態に保持し、軸部材を舵角零の回転中立位置に設定し、
係合部材と固着されたリング部材を回転中立位置になる
まで微小回転させて、舵角検出手段によるリング部材の
着磁部の検出を介して又は介さずに、リング部材を回転
中立位置にする原点設定を行い、その後、係合機構を、
軸部材の回転が係合部材に伝達される第２状態に切換え
る。

【０００９】車両の使用状態においては、係合機構が第
２状態に保持されるため、操舵ハンドルの回転操作によ
りステアリング用軸部材が回転されると、この軸部材と
一体回転するリング部材の着磁部が舵角検出手段で検出
されるため、車両の操舵ハンドルの舵角を検出すること
ができる。係合部材、リング部材、係合機構は、何れも
軸部材の外方へ大きくはみ出すことがないため、舵角検
出装置を全体としてコンパクト化でき、舵角検出装置が
小数の部品からなるので簡単な構成になり、係合機構を
第１状態に切換えない限り、軸部材と係合部材及びリン
グ部材の係合が解除されないので、車両の修理等の際に
操舵ハンドルを外しても、原点設定を行う必要がない。

【００１０】ここで、請求項２の舵角検出装置において
は、その係合機構において、ネジ機構を締結方向へ締め
ると、係合部材の係合部が、支持部材を介して軸部材の
段部に相対回転不能に係合される。従って、軸部材が回
転すると、係合部材及びリング部材は軸部材と一体的に
回転する。このように、簡単な構成の係合機構を介し
て、係合部材及びリング部材と軸部材とを一体回転可能
に係合させることができる。

【００１１】請求項３の舵角検出装置においては、係合
部材に形成されたウォームギヤ部と、このウォームギア
部に噛合され且つケース部材に支承されたウォームホイ
ールと、このウォームホイールに連係された回転式ポテ
ンショメータとを含む補助舵角検出機構を設けたので、
この補助舵角検出機構により、軸部材の回転回数と回転
方向と回転角とを検出することができる。特に、前記第
１状態において舵角検出手段の原点設定時に、ウォーム
ギア部とウォームホイールを介して回転式ポテンショメ
ータの原点設定もでき、その後前記第２状態に切換える
ことができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１の舵角検出装置によれば、前記
作用の欄で説明したように、係合部材、リング部材、係
合機構は、何れも軸部材の外方へ大きくはみ出すことが
ないため、舵角検出装置を全体としてコンパクト化で
き、舵角検出装置が小数の部品からなるので簡単な構成
になり、係合機構を第１状態に切換えない限り、軸部材
と係合部材及びリング部材の係合が解除されないので、
車両の修理等の際に操舵ハンドルを外しても、原点設定
を行う必要がない。

【００１３】請求項２の舵角検出装置によれば、前記作
用の欄で説明したように、簡単な構成の係合機構を介し
て、係合部材及びリング部材と軸部材とを一体回転可能
に係合させることができる。請求項３の舵角検出装置に
よれば、前記作用の欄で説明したように、補助舵角検出
機構により、軸部材の回転回数と回転方向と回転角とを
検出することができるから、前記舵角検出手段の故障時
のフェイルセーフ対策になる。特に、前記第１状態にお
いて舵角検出手段の原点設定時に、ウォームギア部とウ
ォームホイールを介して回転式ポテンショメータの原点
設定もでき、その後前記第２状態に切換えることができ
るので、補助舵角検出機構の原点設定の為の構成を著し
く簡単化することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。本実施例は、自動車の舵角検出装置に本
発明を適用した場合の一例である。図１，図２に示すよ
うに、車両のステアリング機構は、ドライバーにより回
転操作されるステアリングホイール１と、このステアリ
ングホイール１に連結されて回転されるステアリングシ
ャフト２であって、ステアリングコラム３内に回転可能
に支承されたステアリングシャフト２と、このステアリ
ングシャフト２の先端部にに連結された中間シャフト４
と、この中間シャフト４に連結されたステアリングロア
シャフト５と、このステアリングロアシャフト５に連結
されたピニオン軸部材６と、このピニオン軸部材６のピ
ニオンギア７で車幅方向に進退移動されるラック部材８
と、このラック部材８に連結され車幅方向左右に延びる
タイロッド９等を備えている。但し、このステアリング
機構は、油圧アクチュエータでアシストされるパワース
テアリングユニットをも備えているが、このパワーステ
アリングユニットは一般的なものなので、その説明は省
略する。

【００１５】図２に示すように、ステアリングロアシャ
フト５の軸心部には、トーションバー１０が挿嵌され、
このトーションバー１０とステアリングロアシャフト４
はピン部材１１で相対回転不能に連結され、トーション
バー１０とピニオン軸部材６は、ピン部材１２で相対回
転不能に連結されている。ステアリングロアシャフト５
には、パワーステアリングユニットの油圧系のバルブイ
ンナー部１３が外嵌状に設けられ、このバルブインナー
部１３の外周部に同上の油圧系のバルブアウター１４が
外嵌状に設けられている。前記ステアリングロアシャフ
ト５の上端部以外の部分とバルブインナー部１３とバル
ブアウター１４は、上部ケース部材１５内に収容され、
ピニオン軸部材６は上部ケース部材１５の下部と下部ケ
ース部材１６内に収容されている。バルブアウター１４
の下端の凹部内には、ピニオン軸部材６の上端部が挿嵌
され、両者は連結ピン１７で連結されている。尚、下部
ケース部材１６におけるピニオン軸部材６の下側には、
開閉可能な蓋部材１８が螺着されている。

【００１６】前記ラック部材８は、下部ケース部材１６
に形成された左右方向向きのラック収容部内に左右方向
に移動自在に配設されている。このラック部材８とピニ
オンギア７との係合を確保する為に、下部ケース部材１
６の筒状部１９内には、押圧部材２１が装着され、筒状
部１９の開口部には蓋部材２０が螺着され、押圧部材２
１の凹部２２内に装着されたスプリング２３は、凹部２
２の底面と蓋部材２０間に縮設され、このスプリング２
３と押圧部材２１により、ラック部材８がピニオンギア
７の方へ付勢されている。尚、前記上部ケース部材１５
と下部ケース部材１６とは、連結ボルト２５で連結され
ている。下部ケース部材１６の上端内部と下端内部とに
は、係合部材３４とピニオン軸部材６を回転自在に支承
するベアリング２６，２７が配されている。尚、下部ケ
ース部材１６の上端内部のベアリング２６は、係合部材
３４を介してピニオン軸部材６を回転自在に支承してい
る。

【００１７】次に、舵角検出装置３０について、図２〜
図６を参照しつつ説明する。前記舵角検出装置３０は、
ピニオン軸部材６に外嵌され外周面に着磁体３１を有す
るリング部材３２と、リング部材３２の外側において下
部ケース部材１６に固定的に付設された舵角検出センサ
５６と、この舵角検出センサ５６を制御する制御ボック
ス５７と、ピニオン軸部材６に相対回転自在に外嵌され
るとともにリング部材３２に固着された筒状の係合部材
３４と、ピニオン軸部材６の回転が係合部材３４に伝達
されない第１状態と、ピニオン軸部材６の回転が係合部
材３４に伝達される第２状態に切換え可能な係合機構と
を備えている。尚、ピニオン軸部材６がステアリング用
軸部材に相当し、ベアリング２６が支持部材に相当する
ものである。

【００１８】前記係合機構は、ピニオン軸部材６に形成
された段部３５と、係合部材３４に形成され段部３５に
下方から係合可能な係合部３６と、係合部材３４及びリ
ング部材３２を下部ケース部材１６に下方から回転自在
に支持するベアリング２６（支持部材）と、段部３５に
係合部３６を相対回転不能に係合させる為に、ピニオン
軸部材６を下部ケース部材１６に対して下方へ引き付け
得るように、ピニオン軸部材６の下端部におけるベアリ
ング２７より下側部分に形成されたネジ軸部６ａとこの
ネジ軸部６ａ螺合されたナット３７とからなるネジ機構
とを有するものである。

【００１９】前記舵角検出センサ５６は、図５に示すよ
うに、上下１対の磁気抵抗素子５６ａ，５６ｂからな
り、その検出信号は制御ボックス５７に供給されてい
る。この制御ボックス５７の下面が、上部ケース部材１
５の下端部に突設された鍔形状部５８の端面と、下部ケ
ース部材１６の上端に穿設された凹部５９内に埋設され
た支持板６０の端面とに固定され、上下１対の磁気抵抗
素子５６ａ，５６ｂがリング部材３２の着磁体３１の第
１着磁部６４と第２着磁部６５とに臨むように装着され
ている。

【００２０】図６に示すように、リング部材３２の着磁
体３１は円筒状に形成され、この着磁体３１の外周面の
上半部には、周方向長さの短いＮ極とＳ極とが周方向に
交互に配列され且つ回転角を検出するための第１着磁部
６４が設けられ、また、着磁体３１の外周面の下半部に
は、Ｎ極がほぼ全周にわたって設けられ、Ｓ極がＮ極の
間に１ヵ所設けられ且つ回転回数と回転方向を検出する
ための第２着磁部６５が設けられている。

【００２１】図２に示すように、上部ケース部材１５の
鍔形状部５８には、リング部材３２に臨む位置に外部か
ら内部に貫通する雌ネジ孔６６が形成され、この雌ネジ
孔６６にプラグ６７の雄ネジ部６８が螺合されている。
尚、図２において、符号６９はステアリングロアシャフ
ト５を回転自在に支承するベアリング、符号７０，７１
はオイルシールである。

【００２２】次に、補助舵角検出機構について説明す
る。図２〜図４に示すように、補助舵角検出機構は、ピ
ニオン軸部材６の回転回数と回転方向と回転角とを検出
可能なもので、この補助舵角検出機構により、主として
ピニオン軸部材６の回転回数が検出されるが、舵角セン
サ５６のフェール時には、回転回数と回転方向と回転角
とが検出される。この補助舵角検出機構は、係合部材３
４の下部外周部に形成されたウォームギア部３８と、こ
のウォームギア部３８に噛合され且つ下部ケース部材１
６に支承されたウォームホイール３９と、このウォーム
ホイール３９に連係され、下部ケース部材１６の筒状突
出部４０（図３参照）に２本のボルト４１，４１で固定
された回転式ポテンションメータ４２とで構成されてい
る。尚、制御ボックス５７は、補助舵角検出機構にも共
用される。

【００２３】前記ウォームホイール３９は、図３に示す
ように、下部ケース部材１６の筒状突出部４０内に配設
され、その両端の軸部４３，４４はベアリング４５，４
６で回転自在に支承され、一方側の軸部４３がカップリ
ング４７によって、回転式ポテンションメータ４２の軸
部に一体回転するように連結されている。他方側のベア
リング４５は、筒状突出部４０の後部内に内嵌された有
底筒状の支承部材４８の凹部４９の先端部に装嵌され、
この凹部４９内には、ウォームホイール３９の軸部４３
を回転式ポテンショメータ４２側へ付勢する円錐状のス
プリング５０が内装されている。

【００２４】下部ケース部材１６の筒状突出部４０の前
端部には、鍔部５１が形成され、回転式ポテンショメー
タ４２の直径方向両側に突設された取付用突出部５２，
５３に円弧状の長孔５４，５５が設けられ、この円弧状
の長孔５４，５５に夫々挿入され鍔部５１に螺合された
１対のボルト４１により、回転式ポテンショメータ４２
が鍔部５１に固定されている。

【００２５】次に、上記構成の舵角検出装置３０の作用
について説明する。最初に、ステアリング系の組付けの
際に、ピニオン軸部材６の中立位置（舵角零の位置）
と、着磁体３１を有するリング部材３２の中立位置（検
出舵角零の位置）とを一致させる原点設定について説明
する。まず、ステアリングホイール１を中立位置に保持
することで、ステアリングシャフト２と中間シャフト４
を介してピニオン軸部材６を中立位置に保持する。この
状態で、舵角検出装置３０の係合機構のナット３７は、
非締結状態であり、リング部材３２及び係合部材３４と
ピニオン軸部材６との係合状態を解除した第１状態に保
持する。

【００２６】次に、プラグ６７を外し、下部ケース部材
１５の鍔形状部５８の雌ネジ孔６６に工具を挿入し、こ
の工具でリング部材３２を微小回転させて、舵角検出セ
ンサ５６が中立位置を検出するまで位置調整し、ピニオ
ン軸部材６の中立位置とリング部材３２の中立位置とを
一致させて原点設定する。その後、プラグ６７を雌ネジ
孔６６に螺合するとともに、係合機構のナット３７を締
結して係合機構を第２状態に設定する。前記補助舵角検
出機構の回転式ポテンショメータ４２の原点設定に関し
て説明すると、第１状態において舵角センサ５６の原点
設定の前に、ポテンショメータ４２を固定している１対
のボルト４１を緩めておけば、舵角センサ５６の原点設
定の際にリング部材３２と係合部材３４が微小角度回転
すると、ウォームギヤ部３８とウォームホイール３９を
介して回転ポテンショメータ４２が微小角度回転して、
中立位置（検出回転回数が零で且つ検出舵角が零の位
置）になり、回転ポテンショメータ４２が自動的に原点
設定される。その後、前記ナット３７を締結して第２状
態に切換えるのと並行的に、ボルト４１を締め付けて回
転ポテンショメータ４２を下部ケース部材１６の筒状突
出部４０に固定する。このようにして、舵角検出センサ
５６と、回転式ポテンショメータ４２とを同時に原点設
定する。

【００２７】次に、自動車の使用状態において、舵角、
つまりピニオン軸部材６の回転角と回転方向と回転回数
とを検出するときの作用について説明する。ステアリン
グホイール１の回転操作によってピニオン軸部材６が回
転されると、リング部材３２がこのピニオン軸部材６と
一体的に回転する。そして、リング部材３２と一体的に
着磁体３１が回転すると、上側の磁気抵抗素子５６ａに
より第１着磁部６４が検出され、制御ボックス５７にお
いてその検出信号から舵角が検出され、また、下側の磁
気抵抗素子５６ｂにより第１着磁部６５が検出され、制
御ボックス５７によりその検出信号からピニオン軸部材
６の回転回数と回転方向とが検出される。

【００２８】更に、補助舵角検出機構の回転式ポテンシ
ョメータ４２によっても、ピニオン軸部材６の回転回数
と回転方向とが検出されるが、精度は多少低いものの回
転角も検出できる。この場合、ピニオン軸部材６と一体
回転される係合部材３４の回転が、ウォームギア部３８
とウォームホイール３９とを介して回転ポテンショメー
タ４２に伝達されるので、回転ポテンショメータ４２に
より少なくとも回転回数と回転方向とを検出することが
できる。

【００２９】以上説明したように、係合機構のナット３
７を締結しない第１状態において、舵角センサ５６と補
助舵角検出機構の原点設定を行い、その後、係合機構の
ナット３７を締結するという簡単な操作で、係合機構を
第２状態に切換えることができ、以後修理等でステアリ
ングホイールを取り外した場合でも、ナット３７を締結
解除しない限り、原点設定状態が狂うことがない。特
に、舵角センサ５６を原点設定する際に、補助舵角検出
機構も自動的に原点設定され、また、ナット３７と１対
のボルト４１を締結するだけで、舵角センサ５６と補助
舵角検出機構とを原点設定状態に保持できるため、補助
舵角検出機構の原点設定の為の構造を著しく簡単化し、
その原点設定作業を著しく簡単化できる。

【００３０】しかも、この舵角検出装置３０では、係合
部材３４及びリング部材３２が、ピニオン軸部材６に外
嵌状に装着されているため、これらの部材がピニオン軸
部材６の外側に大きくはみ出すことがないから、舵角検
出装置３０を全体としてコンパクトな構成とすることが
でき、レイアウト性に優れる。しかも、回転ポテンショ
メータ４２を含む補助舵角検出機構を設けたことによっ
て、ピニオン軸部材６の少なくとも回転回数と回転方向
を正確に検出できるし、係合部材３４にウォームギア部
３８を形成したので、補助舵角検出機構のギヤ機構部分
を下部ケース部材１６内に収容でき、その構造を簡単且
つ小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る車両のステアリング機構の概略斜
視図である。

【図２】前記ステアリング機構の一部とそれに付設した
舵角検出装置の要部の縦断面図である。

【図３】前記ステアリング機構に付設した補助舵角検出
機構の横断面図である。

【図４】図３の補助舵角検出機構の概略正面図である。

【図５】前記舵角検出装置の要部の拡大縦断面図であ
る。

【図６】前記舵角検出装置の着磁体の着磁部の部分拡大
斜視図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ６ ピニオン軸部材 １５ 上部ケース部材 １６ 下部ケース部材 ２６ ベアリング（支持部材） ３０ 舵角検出装置 ３１ 着磁体 ３２ リング部材 ３４ 係合部材 ３５ 段部 ３６ 係合部 ３７ ナット ３８ ウォームギア部 ３９ ウォームホイール ４２ 回転式ポテンショメータ ５６ 舵角センサ ５６ａ，５６ｂ 磁気抵抗素子 ５７ 制御ボックス ６４ 第１着磁部 ６５ 第２着磁部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のステアリング系のステアリング用
   軸部材の回転角を検出する舵角検出装置において、 前記軸部材に外嵌され外周面に着磁部を有するリング部
   材と、 前記リング部材の外側においてステアリング系のケース
   部材に固定的に付設され、着磁部を介して軸部材の中立
   位置と回転角とを検知する舵角検出手段と、 前記軸部材に相対回転自在に外嵌されるとともにリング
   部材に固着された係合部材と、 前記軸部材の回転が係合部材に伝達されない第１状態
   と、軸部材の回転が係合部材に伝達される第２状態とに
   切換え可能な係合機構と、 を備えたことを特徴とする舵角検出装置。
2. 【請求項２】 前記係合機構が、軸部材に形成された段
   部と、係合部材に形成され前記段部に下方から係合可能
   な係合部と、係合部材又はリング部材を前記ケース部材
   に下方から回転自在に支持する支持部材と、前記段部に
   係合部を相対回転不能に係合させる為に、軸部材をケー
   ス部材に対して下方へ締結するネジ機構とを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の舵角検出装置。
3. 【請求項３】 前記係合部材に形成されたウォームギヤ
   部と、このウォームギア部に噛合され且つ前記ケース部
   材に支承されたウォームホイールと、このウォームホイ
   ールに連係された回転式ポテンショメータとを含む補助
   舵角検出機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の舵角検出装置。