JP2851272B2

JP2851272B2 - 操舵トルクセンサ付き可変舵角比操舵装置

Info

Publication number: JP2851272B2
Application number: JP9055293A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水; 俊岳河合; 順司杠
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: JPH10250607A; US6000491A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両に搭載した電動
パワーステアリングシステムに関し、特に、可変舵角比
操舵装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングハンドルの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステ
アリングシステムが多用されてきた。この種の電動パワ
ーステアリングシステムは、電動機で操舵トルクに応じ
た補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング
系に伝達するものである。また、このような電動パワー
ステアリングシステムには、ステアリングハンドルの操
舵角に対する操向車輪の操舵角の割合、すなわち、舵角
比を車速に応じて自動的に変化させるものもあり、例え
ば特開平７−２５７４０６号「車両用可変舵角比操舵装
置」の技術がある。

【０００３】この技術は、その公報の図１〜図３によれ
ば、ステアリングホイールに連結した入力軸１１（番号
は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）を、
支持部材１４の偏心した位置に回転可能に支持し、支持
部材１４をモータ２７にて回転させることで、入力軸１
１の軸心を変位させて、入力軸１１の軸心と出力軸１７
の軸心との間の偏位量を調整し、その結果、入力軸１１
の回転角に対する出力軸１７の回転角の割合、すなわ
ち、ステアリングハンドルの操舵角と操向車輪の操舵角
との舵角比を変えるというものである。このような可変
舵角比操舵装置を備えた電動パワーステアリングシステ
ムは、一般に次の構成からなる。

【０００４】図８は可変舵角比操舵装置を備えた電動パ
ワーステアリングシステムの基本的模式図である。電動
パワーステアリングシステム１００は、ステアリングハ
ンドル１０１にステアリングシャフト１０２及び図示せ
ぬ自在継手を介して、可変舵角比操舵装置１０３（上記
公報に開示された可変舵角比操舵装置に相当する。）の
ラックアンドピニオン機構を連結し、ステアリングハン
ドル１０１で発生したステアリング系の操舵トルクを操
舵トルクセンサ１０４で検出し、この検出信号に基づい
て制御手段１０５が制御信号を発生し、この制御信号に
基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを電動機１０６
が発生し、補助トルクをラックに付加するようにしたも
のである。操舵トルクセンサ１０４はステアリングシャ
フト１０２の廻りに取付けたものである。

【０００５】また、電動パワーステアリングシステム１
００は、変位センサ１１１で検出した入力軸１１２の偏
心量信号と車速センサ１１３で検出した車速信号とに基
づいて、制御手段１０５が車速に応じた舵角比制御信号
を発生し、この舵角比制御信号に基づいて舵角比制御用
電動機１１４にて可変舵角比操舵装置１０３を駆動して
舵角比を制御するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記可変舵角比操舵装
置１０３と操舵トルクセンサ１０４とは分離して互いに
別位の箇所に取付けられるものであり、次の課題があ
る。（１）可変舵角比操舵装置１０３の性能検査と、操舵ト
ルクセンサ１０４の性能検査とを個別に行うことにな
り、検査が面倒である。（２）可変舵角比操舵装置１０３と操舵トルクセンサ１
０４とを車体に個別に組付けるので、組付け作業が面倒
であり、組付け工数が多い。そして、両方のハーネスを
車体に個別に引き回して配線するので、配線作業が面倒
である。特に、操舵トルクセンサ１０４のハーネスは信
号線なので比較的細い線であり、引き回しの際に線を破
損しないように十分な注意をはらう必要があり、作業性
が良くない。（３）ステアリングシャフト１０２の廻りに操舵トルク
センサ１０４を取付ける場合と、取付けない場合とで、
ステアリング関係の部品の共用化を図ることができな
い。

【０００７】このようなことから、可変舵角比操舵装置
１０３と操舵トルクセンサ１０４とは、一体的に組付け
られることが好ましく、その場合には、入力軸１１２で
発生した操舵トルクを操舵トルクセンサ１０４で検出す
ることになる。

【０００８】しかし、上記公報に開示された従来の可変
舵角比操舵装置は、入力軸１１の軸心が車速に応じて変
位するものであり、変位する入力軸１１の廻りに操舵ト
ルクセンサを設けることの可能な技術が求められてい
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ステアリング系の操舵トル
クを操舵トルクセンサで検出し、この検出信号に応じた
補助トルクを電動機で発生し、補助トルクをステアリン
グ系に付加するようにした電動パワーステアリングシス
テムに、ステアリングハンドルの操舵角に対する操向車
輪の操舵角の割合を変える可変舵角比操舵装置を備えた
ものであって、可変舵角比操舵装置が、固定ハウジング
内に可動ハウジングを回転可能に支持し、この可動ハウ
ジング内に偏心した位置で入力軸を回転可能に支持し、
この入力軸に軸直角方向への相対移動可能に且つ相対回
転不能にカップリングを係合し、このカップリングの偏
心した位置に出力軸の偏心した部位を回転可能に係合
し、この出力軸を前記入力軸とは偏心した位置で前記固
定ハウジングに回転可能に支持することにより、可動ハ
ウジングを駆動手段にて回転させることで、入力軸の軸
心を変位させて、操舵角の割合を変えるようにしたもの
において、入力軸を、直列に連結した第１の軸とトーシ
ョンバーと第２の軸とで構成し、また、操舵トルクセン
サを、第１の軸と第２の軸とに掛け渡すことで両軸の相
対ねじれ変位に応じて軸方向へ変位可能なスライダと、
このスライダの変位量を電気信号に変換するべく可動ハ
ウジングに取付けたコイルとで構成したことを特徴とす
る。

【００１０】入力軸を、直列に連結した第１の軸とトー
ションバーと第２の軸とで構成したので、第１の軸の軸
心と第２の軸の軸心とは同時に変位することになる。ま
た、トーションバーは、文字通りトルクに対して正確に
ねじれ角が発生するメンバーであって、第１の軸と第２
の軸との間での相対ねじり変位を発生するので、この相
対ねじり変位量を操舵トルクセンサで検出すればよい。
操舵トルクセンサは、第１の軸と第２の軸とに掛け渡し
たスライダが両軸の相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変
位し、このスライダの変位量をコイルで電気信号に変換
するようにした非接触式操舵トルクセンサである。第１
の軸とトーションバーと第２の軸は可動ハウジングと共
に変位するものであり、この可動ハウジングにコイルを
取付けることで、変位する入力軸の廻りに操舵トルクセ
ンサを設けることができる。このため、可変舵角比操舵
装置に操舵トルクセンサを一体的に組付けることができ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、固定ハウジングの
開口と同心円状に前記可動ハウジングの外周面を合せ、
両ハウジングの間にシール部材を介在させたことを特徴
とする。

【００１２】軸心が変位する入力軸を備えた可動ハウジ
ングと固定ハウジングとの間を簡単な構造で確実にシー
ルすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。本発明の実施の形態において、可変舵角
比操舵装置を備えた電動パワーステアリングシステムの
基本的構成は、上記図８に示す模式図の構成と同様であ
るが、特に、可変舵角比操舵装置に操舵トルクセンサを
一体的に組付けたことを特徴とする。以下、操舵トルク
センサ付き可変舵角比操舵装置を説明する。

【００１４】図１は本発明に係る操舵トルクセンサ付き
可変舵角比操舵装置の全体構成図であり、要部を断面し
たものである。可変舵角比操舵装置１は、ラックアンド
ピニオン機構２、電動機３、ボールねじ４を車幅方向に
延びる固定ハウジング５に収納したものである。図中、
５ａは副固定ハウジングである。

【００１５】電動機３は、副固定ハウジング５ａ内に収
納したステータ１１並びにロータ１２からなり、このロ
ータ１２は、ラックアンドピニオン機構２のラック軸１
３に相対的に回転可能に挿通した管状の出力軸１４を備
えた。出力軸１４は、両端部を軸受１５，１６を介して
固定ハウジング５内に回転可能に支持したものであり、
しかも、一端部の内部にボールねじ４のナット１７を取
付けた構成である。そして、軸受１６は、ボールねじ４
の中心又はその近傍位置で、出力軸１４を介してボール
ねじ４を支持することになる。

【００１６】ボールねじ４は、外筒部分のナット１７と
ラック軸１３のねじ溝１３ａとがボール１８…（…は複
数を示す。以下同じ。）を介して作動するものであっ
て、ナット１７のねじ溝の端部に到達したボール１８…
がチューブ内を通って循環する、いわゆる内部循環形式
又は外部循環形式の一般的な構成であり、便宜上詳細な
構成を省略して示す。

【００１７】図２は図１の２−２線断面図である。可変
舵角比操舵装置１は、固定ハウジング５内に可動ハウジ
ング２１を回転可能に支持し、この可動ハウジング２１
内に偏心した位置で入力軸２２を回転可能に支持し、こ
の入力軸２２に軸直角方向への相対移動可能に且つ相対
回転不能にカップリング２３を係合し、このカップリン
グ２３の偏心した位置に出力軸２４の偏心した部位を回
転可能に係合し、この出力軸２４を入力軸２２とは偏心
した位置で固定ハウジング５に回転可能に支持したもの
である。

【００１８】詳しくは、可動ハウジング２１は、上下２
つのハウジング（樹脂製環状体の上部可動ハウジング２
５と金属製環状体の下部可動ハウジング２６）を同心上
に重ねてボルト結合した複合ハウジングである。上端を
開放した固定ハウジング５の開口は真円形状であり、ま
た、上部可動ハウジング２５のシール面及び下部可動ハ
ウジング２６の軸受嵌合面も真円形状であり、しかも、
固定ハウジング５の開口の中心は、可動ハウジング２１
の回転中心（上・下部可動ハウジング２５，２６の回転
中心）と一致したものである。すなわち、固定ハウジン
グ５の開口と同心円状に可動ハウジング２１の外周面を
合せたものである。このため、固定ハウジング５に軸受
２７を介して下部可動ハウジング２６を回転可能に支持
し、また、固定・可動ハウジング５，２１の間にシール
部材としてのオイルシール２８を介在させることができ
る。上部可動ハウジング２５はオイルシールと摺接する
外周面を金属環２９で覆ったものであり、このため、オ
イルシール２８の摺接抵抗を低減することができるとと
もに、上部可動ハウジング２５の摺接面を保護すること
ができる。

【００１９】入力軸２２は、ステアリングハンドル（図
示せず）に自在継手等を介して連結した軸であり、直列
に連結した第１の軸３１とトーションバー（弾性部材）
３２と第２の軸３３とからなる。詳しくは、入力軸２２
は、管状の第１の軸３１内にトーションバー３２を挿通
し、このトーションバー３２の上部をピン３４で結合
し、トーションバー３２の下部を第２の軸３３の上部に
セレーション結合した構成である。トーションバー３２
は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生する
メンバーであって、第１の軸３１と第２の軸３３との間
での相対ねじり変位を発生する。

【００２０】上部可動ハウジング２５は軸受３５を介し
て第１の軸３１を支持し、しかも、上部可動ハウジング
２５の上部開口端と第１の軸３１との間にシール部材と
してのオイルシール３６を介在させ、また、下部可動ハ
ウジング２６は軸受３７，３７を介して第２の軸３３を
支持したものである。ところで、入力軸２２の回転中心
は可動ハウジング２１の回転中心から偏心したものであ
り、その理由については後述する。

【００２１】第２の軸３３の下端部はカップリング２３
を介して出力軸２４の上端部と連結したものである。カ
ップリング２３は、第２の軸３３の下端に形成した上部
フランジ４１と、この上部フランジ４１に複数のボール
（鋼球）４２…を介して係合した下部フランジ４３と、
この下部フランジ４３の下端から下方へ延びた係合軸４
４とからなる。詳しくは、カップリング２３は、上部フ
ランジ４１の下端面に側断面視テーパ形状の係合溝４１
ａを形成し、また、下部フランジ４３の上端面に側断面
視テーパ形状の係合溝４３ａを形成し、これら係合溝４
１ａ，４３ａに３つのボール４２…を１列に並べて、溝
４１ａ，４３ａの斜面に接触させることで、上・下部フ
ランジ４１，４３間を係合したものである。すなわち、
カップリング２３は第２の軸３３に、軸直角方向への相
対移動可能に且つ相対回転不能に係合したものである。
係合軸４４は、カップリング２３の偏心した位置（第２
の軸３３から偏心した位置）にあり、出力軸２４の偏心
位置に形成した孔２４ａに、ニードルベアリング４５を
介して回転可能に係合するものである。図中、４６は板
状のボール保持器である。

【００２２】出力軸２４は軸受５１を介して固定ハウジ
ング５に支持されたものであり、しかも、下端部を軸受
５２を介して調整ボルト５３にて軸方向に調整されるも
のである。調整ボルト５３は固定ハウジング５の下端面
にねじ込んだボルトであり、このボルトで軸受５２を軸
方向に適切な押圧力で押すことにより、この押圧力は出
力軸２４→スラストベアリング５４→下部フランジ４３
→ボール４２…→上部フランジ４１→第２の軸３３→軸
受３７，３７→下部可動ハウジング２６→ロックナット
７２→軸受２７→ロックボルト７５→固定ハウジング５
の経路で作用し、この結果、これらの各部材間の余分な
隙間を解消することができる。このため、１つの調整ボ
ルト５３を調整するだけで、各部材間を良好な作動状態
に容易に設定することができる。

【００２３】出力軸２４はラックアンドピニオン機構２
（図２参照）をなすピニオン２４ｂを有し、このピニオ
ン２４ｂはラック軸１３のラック１３ｂに噛み合うもの
である。一方、固定ハウジング５はラックガイド５５を
備えている。ラックガイド５５は、ラック１３ｂと反対
側からラック軸１３を押すガイド部５６と、このガイド
部５６を圧縮ばね５７を介して押す調整ボルト５８とか
らなる。このような構成のラックガイド５５は、固定ハ
ウジング５にねじ込んだ調整ボルト５８で、圧縮ばね５
７を介してガイド部５６を適切な押圧力で押すことで、
ガイド部５６でラック１３ｂに予圧を与えて、ラック１
３ｂをピニオン２４ｂに押し付けることができる。図
中、５９は当て部材である。

【００２４】入力軸２２とカップリング２３と出力軸２
４とラック軸１３との組合せ構成は、主たるステアリン
グ系をなすものである。なお、入力軸２２は、下部可動
ハウジング２６及び後述するウォーム８３との組合せ方
向（平面視の組合せ角度）を一致させて表したものであ
り、カップリング２３や出力軸２４との実際の係合方向
については、ウォーム８３の軸心方向（紙面の表裏方
向）になるものである。平面視における、入力軸２２と
カップリング２３の係合方向、及び、カップリング２３
と係合軸４４の係合方向については、図４にて説明す
る。

【００２５】ところで、上記可変舵角比操舵装置１は、
操舵トルクセンサ６０を一体的に組付けた構成であり、
この操舵トルクセンサ６０は、トーションバー３２で連
結された第１の軸３１と第２の軸３３との間での相対ね
じり変位を検出することにより、ステアリング系の操舵
トルクを検出するものである。詳しくは、操舵トルクセ
ンサ６０は、第１の軸３１と第２の軸３３とに掛け渡す
ことで両軸３１，３３の相対ねじれ変位に応じて軸方向
へ変位可能なコア６１付きスライダ６２と、このスライ
ダ６２の変位量（コア６１の変位量）を電気信号に変換
するべく可動ハウジング２１に取付けたコイル６３とで
構成した非接触式操舵トルクセンサ（可変インダクタン
ス式センサ）である。

【００２６】更に詳しくは、円筒形状のスライダ６２に
傾斜溝６２ａと縦長のストレート溝６２ｂとを形成し、
傾斜溝６２ａを第１の軸３１のピン６４に係合し、ま
た、ストレート溝を第２の軸３３のピン６５に係合する
ことで、スライダ６２は相対ねじり変位に応じて軸方向
へ変位可能である。図中、６６は圧縮ばね、６７はコネ
クタ、７１はスナップリング、７３，７４はロックナッ
ト、７６，７７はＯリングである

【００２７】図３は図２の３−３線断面図であり、平面
視において、ウォーム軸８３の軸直角方向へ且つ可動ハ
ウジング２１の回転中心Ｏからウォーム軸８３と反対方
向へ距離Ｌだけ偏心した位置に、入力軸２２（第２の軸
３３）の回転中心Ａを設けたことを示す。なお、入力軸
２２については第２の軸３３のみを示し、これに関連す
る第１の軸３１、トーションバー３２、操舵トルクセン
サ６０については省略する。可変舵角比操舵装置１は、
駆動手段としての舵角比制御用電動機８１にてウォーム
ギヤ機構８２を介して可動ハウジング２１を回転させる
ことで、入力軸２２の軸心Ａを変位させて、操舵角の割
合を変えるようにしたものである。詳しくは、舵角比制
御用電動機８１は固定ハウジング５にボルト止めした減
速機付きモータである。ウォームギヤ機構８２は、舵角
比制御用電動機８１の出力軸８１ａに連結したウォーム
軸８３と、このウォーム軸８３のウォーム８３ａに噛み
合うホイール２６ａとからなり、このホイール２６ａは
下部可動ハウジング２６の外周部の一部に形成した歯で
ある。

【００２８】ところで、固定ハウジング５は、ウォーム
軸８３の一端部（舵角比制御用電動機８１の出力軸２４
と連結する端部）を中空偏心スリーブ８４及び軸受８５
で支持し、また、他端部をブラケット８６及びニードル
ベアリング８７で支持した構成である。中空偏心スリー
ブ８４は、固定ハウジング５の孔に回転可能に挿入した
管状スリーブであり、この管状スリーブは回転中心に対
して孔中心を偏心し、この孔に軸受８５を介してウォー
ム軸８３を嵌合したものである。固定ハウジング５に中
空偏心スリーブ８４をリング状ボルト８８にて軸方向に
押し付けることで、摩擦力にて中空偏心スリーブ８４を
固定することができる。一方、ブラケット８６は固定ハ
ウジング５の孔に若干の隙間（数十μ程度）を有して嵌
合し、且つボルト止めした軸受部材である。図中、８９
はロックナットである。

【００２９】このような構成のウォームギヤ機構８２
は、次のような手順で噛み合わせを調整することができ
る。先ず、舵角比制御用電動機８１及びリング状ボルト
８８を外した状態で、ブラケット用ボルト９１を緩め
て、ブラケット８６側のウォーム軸８３の軸心の移動を
可能にする。次に、中空偏心スリーブ８４を工具で徐々
に回転させる。この結果、ウォーム軸８３の軸心が移動
するので、ホイール２６ａに対するウォーム８３ａの噛
み合い隙間（バックラッシュ）を容易に調整することが
できる。その後、リング状ボルト８８及びブラケット用
ボルト９１を締めた後、舵角比制御用電動機８１を取付
けて、作業を完了する。

【００３０】固定ハウジング５は、入力軸２２の変位量
を検出する変位センサ９３を取付けたものである。詳し
くは、変位センサ９３は、下部可動ハウジング２６の外
周部に形成したカム面２６ｂの変化量を検出することに
より、入力軸２２の軸心Ａの変位量を間接的に検出する
ものであり、例えば、カム面２６ｂに当接した先端部９
３ａが進退することにより移動する図示せぬ摺動子と、
この摺動子が摺動する抵抗基板とを内蔵したポテンショ
メータの構成である。下部可動ハウジング２６の回転角
と入力軸２２の軸心Ａの変位量とは対応するものであ
り、また、入力軸２２の軸心Ａの変位量とカム面２６ｂ
の変位量とは対応するものである。このため、変位セン
サ９３でカム面２６ｂの変化量を検出すれば、入力軸２
２の軸心Ａの変位量を確実に検出することができる。

【００３１】このように、下部可動ハウジング２６のカ
ム面２６ｂの変位量に応じて、変位センサ９３の先端部
９３ａが進退することにより、摺動子が抵抗基板上を摺
動して入力軸２２の変位量を検出するようにしたので、
摺動子の摺動量は比較的少ない。このため、摺動による
摺動子並びに抵抗基板の摩耗は極めて少ない。従って、
変位センサ９３の検出精度を常に維持することができる
ので、この検出信号による舵角比制御を安定的に行うこ
とができる。図中、９４，９５はカプラ、９６〜９８は
Ｏリングである。

【００３２】図４は本発明に係る第２の軸、カップリン
グ及び出力軸の関係説明図であり、第２の軸３３をカッ
プリング２３に軸直角方向への相対移動可能に係合し、
この相対移動方向に偏心した係合軸４４を出力軸２４の
孔２４ａに係合し、この孔２４ａから前記相対移動方向
へ偏心した位置に出力軸２４の軸心を設けたことを示
す。

【００３３】次に、上記構成の可変舵角比操舵装置の作
用を、図４〜図７に基づき説明する。図５は本発明に係
るウォームギヤ機構、下部可動ハウジング及び第２の軸
の関係説明図である。ウォーム８３を正逆転することに
より、下部可動ハウジング２６は回転角θの範囲で正逆
転する。第２の軸３３の回転中心（軸心）Ａは下部可動
ハウジング２６の回転中心Ｏから偏心しており、下部可
動ハウジング２６の回転角θに対応してＡ₁〜Ａ₂の範囲
で軸心位置が変化する。

【００３４】図４において、第２の軸３３が回転する
と、カップリング２３のボール４２…の作用により、係
合軸４４は出力軸２４の軸心回りを回転する。このた
め、第２の軸３３の回転は出力軸２４に伝達される。一
方、第２の軸３３の回転中心Ａから出力軸２４の回転中
心Ｂまでの距離（変位量）をａとし、出力軸２４の回転
中心Ｂから係合軸４４の作用点Ｃまでの距離をｂとす
る。この場合、第２の軸３３の回転中心ＡはＡ₁〜Ａ₂の
範囲で変化するものであり、これに対して出力軸２４の
回転中心Ｂは固定位置である。

【００３５】図６は本発明に係る可変舵角比操舵装置の
作動原理説明図であり、上記図４に示す第２の軸の回転
中心Ａ、出力軸の回転中心Ｂ及び係合軸の作用点Ｃの関
係を模式的に示したものである。すなわち、図６におい
て、Ａ，Ｂ，Ｃ（Ｃ ₁₈₀ ）の並びが図４の並びに相当す
る。但し、図６では便宜上、１８０゜反転したところの
Ｃ（Ｃ ₀ ）を起点として、以下の説明を行う。今、第２
の軸３３の回転角（ステアリングホイールの操舵角）を
αとし、出力軸２４の回転角（ピニオンの回転角）をβ
とすると、次の関係式が導かれる。ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）ｔａｎα であるから、第２の軸３３の回転角αは α＝ｔａｎ^-1（（ｂ・ｓｉｎβ）／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ））で表される。従って、図６に示すように、出力軸２４の
回転角がβの場合に第２の軸３３の回転角はαであり、
また、出力軸２４の回転角がβ１の場合に第２の軸３３
の回転角はα１である。

【００３６】図４に示す下部可動ハウジング２６を回転
させると、下部可動ハウジング２６の偏心カム作用によ
り、第２の軸３３の回転中心はＡ₁〜Ａ₂の範囲で変化す
る。従って、図６に示すように、第２の軸３３の回転中
心Ａから出力軸２４の回転中心Ｂまでの距離ａを適宜に
設定して、第２の軸３３と出力軸２４の軸心同士を互い
に偏心させると、第２の軸３３と出力軸２４との回転角
は不一致になる。しかも、第２の軸３３を等角度ずつ回
転させた際の出力軸２４の角度変化は斬新的に増大する
ことになる。

【００３７】図７は本発明に係る可変舵角比操舵装置の
舵角比特性線図であり、線ａ₀は第２の軸３３の回転中
心Ａから出力軸２４の回転中心Ｂまでの距離ａを０（ａ
₀＝０）にした場合、線ａ₁，ａ₂は前記距離ａを変化さ
せた場合（ａ₂＞ａ₁＞ａ₀＝０）の、第２の軸３３の回
転角αに対する出力軸２４の回転角βの割合を示す。距
離ａを０にすれば、線ａ₀のように第２の軸３３の回転
角αに対する出力軸２４の回転角βの割合、すなわち、
ステアリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵
角の舵角比は等しい。また、距離ａをａ₁〜ａ₂（ａ₂＞
ａ₁＞ａ₀＝０）の範囲で連続的に変化させることによ
り、第２の軸３３の回転角αに対する出力軸２４の回転
角βの割合、すなわち、舵角比を連続的に変化させるこ
とができる。従って、低速域の車速では距離ａを０（ａ
＝ａ₀）にし、また、高速域の車速では距離ａをａ₂（ａ
＝ａ₂）になるように、第２の軸３３の軸心位置を制御
すれば、舵角比特性を最適条件に変化させることができ
る。

【００３８】次に、可変舵角比操舵装置１に操舵トルク
センサ６０を一体的に組付けることができる理由を、図
２に基づき説明する。入力軸２２を、直列に連結した第
１の軸３１とトーションバー３２と第２の軸３３とで構
成したので、第１の軸３１の軸心と第２の軸３３の軸心
とは、同時に変位することになる。また、トーションバ
ー３２は、トルクに対して正確にねじれ角が発生するメ
ンバーであり、ステアリング系の操舵トルク量に応じ
て、第１の軸３１と第２の軸３３との間での相対ねじり
変位を発生するので、この相対ねじり変位量を操舵トル
クセンサ６０で検出すればよい。

【００３９】そこで、操舵トルクセンサ６０を次のよう
な非接触式操舵トルクセンサとした。すなわち、操舵ト
ルクセンサ６０は、第１の軸３１と第２の軸３３とに掛
け渡したスライダ６２が、両軸３１，３３の相対ねじれ
変位に応じて軸方向へ変位し、このスライダ６２の変位
量をコイル６３で電気信号に変換するようにしたセンサ
である。第１の軸３１とトーションバー３２と第２の軸
３３は、可動ハウジング２１と共に変位するものであ
り、この可動ハウジング２１にコイル６３を取付けるこ
とで、変位する入力軸２２の廻りに操舵トルクセンサ６
０を設けることができる。このため、可変舵角比操舵装
置１に操舵トルクセンサ６０を一体的に組付けることが
できる。

【００４０】なお、上記本発明の実施の形態及び変形例
において、可動ハウジング２１は上部・下部可動ハウジ
ング２５，２６を一体的に形成したものであってもよ
い。また、カップリング２３は、入力軸２２に軸直角方
向への相対移動可能に且つ相対回転不能に係合し、しか
も、カップリング２３の偏心した位置に出力軸１４の偏
心した部位を回転可能に係合するものであればよい。更
に、固定ハウジング５と可動ハウジング２１との間をシ
ールするシール部材２８は、オイルシールに限定するも
のではない。

【００４１】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。上記課題を解決するために、請求項１記載の発明
は、固定ハウジング内に可動ハウジングを回転可能に支
持し、この可動ハウジング内に偏心した位置で入力軸を
回転可能に支持し、この入力軸に軸直角方向への相対移
動可能に且つ相対回転不能にカップリングを係合し、こ
のカップリングの偏心した位置に出力軸の偏心した部位
を回転可能に係合し、この出力軸を前記入力軸とは偏心
した位置で前記固定ハウジングに回転可能に支持するこ
とにより、可動ハウジングを駆動手段にて回転させるこ
とで、入力軸の軸心を変位させて、操舵角の割合を変え
るようにした可変舵角比操舵装置において、入力軸を、
直列に連結した第１の軸とトーションバーと第２の軸と
で構成し、また、操舵トルクセンサを、第１の軸と第２
の軸とに掛け渡すことで両軸の相対ねじれ変位に応じて
軸方向へ変位可能なスライダと、このスライダの変位量
を電気信号に変換するべく可動ハウジングに取付けたコ
イルとで構成したことを特徴とする。

【００４２】入力軸を、直列に連結した第１の軸とトー
ションバーと第２の軸とで構成したので、第１の軸の軸
心と第２の軸の軸心とは同時に変位することになる。ま
た、トーションバーは、文字通りトルクに対して正確に
ねじれ角が発生するメンバーであって、第１の軸と第２
の軸との間での相対ねじり変位を発生するので、この相
対ねじり変位量を操舵トルクセンサで検出すればよい。
操舵トルクセンサは、第１の軸と第２の軸とに掛け渡し
たスライダが両軸の相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変
位し、このスライダの変位量をコイルで電気信号に変換
するようにした非接触式操舵トルクセンサである。第１
の軸とトーションバーと第２の軸は可動ハウジングと共
に変位するものであり、この可動ハウジングにコイルを
取付けることで、変位する入力軸の廻りに操舵トルクセ
ンサを設けることができる。このため、可変舵角比操舵
装置に操舵トルクセンサを一体的に組付けることができ
る。

【００４３】このように、可変舵角比操舵装置に操舵ト
ルクセンサを一体的に組付けるので、次のような効果を
奏する。（１）可変舵角比操舵装置の性能検査と、操舵トルクセ
ンサの性能検査とを同時に実施することができるので、
検査は容易である。（２）操舵トルクセンサを組付けた可変舵角比操舵装置
を車体に組付けるので、組付け作業は容易であり、組付
け工数が低減する。また、操舵トルクセンサのハーネス
と可変舵角比操舵装置のハーネスとを一つにまとめて車
体に引き回して配線するので、配線作業が簡単になり、
しかも、まとめたハーネスは太い線になるので、引き回
しの際に破損する虞れはなく、作業性は高まる。（３）ステアリングシャフト廻りの構成は、操舵トルク
センサの有無に無関係であり、常にステアリング関係の
部品の共用化を図ることができ、コストの低減化を図る
ことができる。

【００４４】請求項２記載の発明は、固定ハウジングの
開口と同心円状に前記可動ハウジングの外周面を合せ、
両ハウジングの間にシール部材を介在させたことを特徴
とする。

【００４５】軸心が変位する入力軸を備えた可動ハウジ
ングと固定ハウジングとの間を簡単な構造で確実にシー
ルすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る操舵トルクセンサ付き可変舵角比
操舵装置の全体構成図

【図２】図１の２−２線断面図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】本発明に係る第２の軸、カップリング及び出力
軸の関係説明図

【図５】本発明に係るウォームギヤ機構、下部可動ハウ
ジング及び第２の軸の関係説明図

【図６】本発明に係る可変舵角比操舵装置の作動原理説
明図

【図７】本発明に係る可変舵角比操舵装置の舵角比特性
線図

【図８】可変舵角比操舵装置を備えた電動パワーステア
リングシステムの基本的模式図

【符号の説明】

１…可変舵角比操舵装置、２…ラックアンドピニオン機
構、３…電動機、４…ボールねじ、５…固定ハウジン
グ、８…電動機、９…ボールねじ、２１…可動ハウジン
グ、２２…入力軸、２３…カップリング、２４…出力
軸、２４ａ…孔、２４ｂ…ピニオン、２５…上部可動ハ
ウジング、２６…下部可動ハウジング、２６ａ…ホイー
ル、２６ｂ…カム面、２８…シール部材（オイルシー
ル）、２９…金属環、３１…第１の軸、３２…トーショ
ンバー、３３…第２の軸、４１…上部フランジ、４２…
ボール、４３…下部フランジ、４４…係合軸、６０…操
舵トルクセンサ、６１…コア、６２…スライダ、６３…
コイル、６７…コネクタ、８１…駆動手段（舵角比制御
用電動機）、８２…ウォームギヤ機構、９３…変位セン
サ、９４，９５…カプラ、１００…電動パワーステアリ
ングシステム、１０１…ステアリングハンドル、Ｏ…下
部可動ハウジングの回転中心、Ａ…第２の軸の回転中心
（軸心）、Ｂ…出力軸の回転中心、Ｃ…係合軸の作用
点。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 6/00 G01L 5/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング系の操舵トルクを操舵トル
クセンサで検出し、この検出信号に応じた補助トルクを
電動機で発生し、補助トルクをステアリング系に付加す
るようにした電動パワーステアリングシステムに、ステ
アリングハンドルの操舵角に対する操向車輪の操舵角の
割合を変える可変舵角比操舵装置を備えたものであっ
て、この可変舵角比操舵装置は、固定ハウジング内に可動ハ
ウジングを回転可能に支持し、この可動ハウジング内に
偏心した位置で入力軸を回転可能に支持し、この入力軸
に軸直角方向への相対移動可能に且つ相対回転不能にカ
ップリングを係合し、このカップリングの偏心した位置
に出力軸の偏心した部位を回転可能に係合し、この出力
軸を前記入力軸とは偏心した位置で前記固定ハウジング
に回転可能に支持することにより、前記可動ハウジング
を駆動手段にて回転させることで、入力軸の軸心を変位
させて、操舵角の割合を変えるようにした可変舵角比操
舵装置において、前記入力軸を、直列に連結した第１の軸とトーションバ
ーと第２の軸とで構成し、また、前記操舵トルクセンサ
を、前記第１の軸と第２の軸とに掛け渡すことで両軸の
相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変位可能なスライダ
と、このスライダの変位量を電気信号に変換するべく前
記可動ハウジングに取付けたコイルとで構成したことを
特徴とする操舵トルクセンサ付き可変舵角比操舵装置。
【請求項２】前記固定ハウジングの開口と同心円状に
前記可動ハウジングの外周面を合せ、両ハウジングの間
にシール部材を介在させたことを特徴とする請求項１記
載の操舵トルクセンサ付き可変舵角比操舵装置。