JPH0537901Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は舵取ハンドルの操作力（操舵力）を軽
減するために用いられる動力舵取装置に関し、特
にその操舵補助力発生手段として電動モータを用
いてなる電動式動力舵取装置の改良に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial field of application] The present invention relates to a power steering device used to reduce the operating force (steering force) of a steering wheel, and in particular uses an electric motor as a steering assist force generating means. This invention relates to an improvement of an electric power steering device using.

〔従来の技術〕 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るようになつており、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、その効果を発揮し得るものであ
る。そして、この種の動力舵取装置として従来一
般には油圧式のものが用いられているが、近年こ
の油圧式に代え電動モータ等を利用した電動式の
ものも種々提案されるようになつている。[Prior Art] Power steering devices are generally referred to as power steering devices, and in recent years have been widely installed in various vehicles including small cars. In addition, it enables light steering operation and is effective in reducing driver fatigue and the like. Conventionally, hydraulic type devices have been generally used as this type of power steering device, but in recent years various electric type devices using electric motors, etc. have been proposed in place of the hydraulic type. .

すなわち、油圧式の動力舵取装置では、操舵補
助力を発生させるための油圧シリンダを始め、油
圧ポンプ、流路切換バルブ、およびこれら各部を
接続する油圧配管系等、その構成部品点数が多
く、しかも各部の構成が複雑で、加工精度等が要
求され、製造、組立て作業が面倒かつ煩雑である
ばかりでなく、装置全体が大型化し、重量も増大
し、コスト高を招く等といつた問題をもつもので
あつた。このため、最近では、簡単な電気配線に
より車載バツテリおよびコントローラと結線して
使用し得る電動モータを、操舵補助力の発生手段
とする電動式のものが注目を集めており、上述し
た油圧式に比べ装置各部の構成の簡素化が図れる
とともに装置全体の小型かつコンパクト化等が可
能となるものであつた。 In other words, a hydraulic power steering system has a large number of component parts, including a hydraulic cylinder for generating steering assist force, a hydraulic pump, a flow path switching valve, and a hydraulic piping system that connects these parts. Moreover, the configuration of each part is complex, requiring high processing precision, making manufacturing and assembly work troublesome and complicated, and the entire device becomes larger and heavier, leading to higher costs. It was full of giblets. For this reason, recently, electric motors, which can be used by connecting to an on-vehicle battery and controller using simple electrical wiring, are attracting attention as a means of generating steering assist force. In comparison, the structure of each part of the device can be simplified, and the entire device can be made smaller and more compact.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、電動モータを操舵補助力発生手
段として動力舵取装置に採用するには、モータの
ステアリング系に対する組付け構造やモータの動
作制御等を始めとする各部の構成や動作性能の面
で種々の問題をもつもので、まだまだ実用化には
至らないものであつた。 However, in order to use an electric motor as a steering assist force generating means in a power steering system, there are various issues in terms of the configuration and operational performance of each part, including the assembly structure of the motor to the steering system and the operation control of the motor. It had problems and was not yet ready for practical use.

たとえば、上述した電動式の動力舵取装置を構
成するうえで問題とされることの一つに、主軸と
してのステアリングシヤフトに対しての電動モー
タや減速歯車列等による駆動力伝達機構等とのレ
イアウトを含めた連結構造をどのようにするか、
といつた点がある。すなわち、この種の電動式動
力舵取装置において望まれることは、全体の構成
が簡単で製造、組立作業等を簡単に行なえるとと
もに、装置全体の小型かつコンパクト化や低コス
ト化が可能で、しかも動作上での性能面や実車搭
載性の面で優れてなる構成とすることである。そ
して、このような要請は、近年この種の動力舵取
装置が特にスペース上での問題の大きい小型車等
においても採用されるようになつていることから
著しいものであつた。 For example, one of the problems in configuring the above-mentioned electric power steering device is the connection between the steering shaft as the main shaft and the driving force transmission mechanism using the electric motor, reduction gear train, etc. How to create a connected structure including layout,
There is a point that I mentioned. In other words, what is desired in this type of electric power steering device is that the overall structure is simple and manufacturing and assembly operations can be easily performed, and that the entire device can be made smaller and more compact, as well as at a lower cost. Moreover, the structure should be superior in terms of operational performance and compatibility with actual vehicle mountability. In recent years, this type of power steering device has become particularly important as it has come to be used in small cars and the like where space is a major problem.

また、このような電動式動力舵取装置を構成す
るうえで要求されることに、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
度等を始めとする各種の走行条件を簡単かつ適切
に検出することにより、電動モータを適切に制御
して駆動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がある。すなわち、車輌停車
中における据切り操作時や低速走行時の舵取操作
時には、きわめて軽い操舵操作力が得られるよう
な構成が必要とされる一方、高速走行時にはある
程度の重さを有する剛性感が必要とされる。そし
て、このような要請に応えるには、この種の動力
舵取装置を、上述したような車輌の走行速度、操
舵力の大きさ、さらに操舵角度の大小等に応じて
駆動制御することが必要で、このための検出装置
を適宜選択して配設しなければならない。 In addition, in configuring such an electric power steering device, various driving conditions including steering force and steering angle according to the driver's steering operation, and vehicle running speed are required. By simply and appropriately detecting conditions, the electric motor may be appropriately controlled and driven to obtain a steering assist force as required. In other words, a structure is required that allows extremely light steering force to be obtained when the vehicle is stationary while the vehicle is stationary or when steering operation is performed when driving at low speeds, while a structure that provides a certain amount of weight and rigidity when driving at high speeds is required. Needed. In order to meet these demands, it is necessary to control the drive of this type of power steering device according to the vehicle's running speed, the magnitude of the steering force, and the magnitude of the steering angle as described above. Therefore, a detection device for this purpose must be appropriately selected and installed.

このような検出装置としては従来から種々の構
成を有するものが知られているが、いずれも構造
上や動作性能の面で問題をもち、これはたとえば
舵取ハンドルに対する運転者の操舵要求を検出す
る操舵力検出機構において著しいもので、特にそ
の検出方法や、検出個所、さらにその検出機構の
配設位置や検出性能等の面で、種々の問題を生じ
ている。すなわち、上述した操舵力検出機構とし
て従来一般には接触型のセンサ等が用いられ、か
つこれを舵取ハンドル側のシヤフト等に付設して
いるが、このようなセンサでは、繰返し使用によ
る耐久性や動作上での信頼性の面で問題を生じる
ものであり、またセンサの取付けにあたつての煩
雑さが避けられず、その配線等も面倒で、さらに
スペース的にも問題となる等の欠点があつた。 Such detection devices have been known to have various configurations, but all of them have problems in terms of structure and operational performance. This is particularly the case in steering force detection mechanisms, which have caused various problems, particularly in terms of the detection method, detection location, location of the detection mechanism, detection performance, etc. In other words, contact-type sensors have conventionally been used as the above-mentioned steering force detection mechanism and are attached to the shaft on the steering wheel side, but such sensors have poor durability and durability due to repeated use. It causes problems in terms of operational reliability, and the disadvantages include the unavoidable complexity of sensor installation, the troublesome wiring, and space issues. It was hot.

したがつて、この種の電動式動力舵取装置にお
いては、上述したような操舵トルクを簡単な構成
により適切かつ確実に検出し、モータを確実に制
御することが望まれており、さらにこれに加えて
前述したような電動モータからの減速歯車機構の
ステアリングシヤフトに対する連結構造を簡素化
するとともに、その動作上での信頼性等を確保し
得るようにし、しかも小型かつコンパクト化、お
よび低コスト化等を達成し、またこの種装置を車
輌に組込むにあたつての搭載性の面からも優れて
なる構成とすることが望まれており、これらの要
請を満足し得る何らかの対策を講じることが必要
とされている。 Therefore, in this type of electric power steering device, it is desired to appropriately and reliably detect the steering torque as described above with a simple configuration and to reliably control the motor. In addition, the connection structure of the reduction gear mechanism from the electric motor to the steering shaft as described above is simplified, its operational reliability etc. is ensured, and it is made smaller, more compact, and lower in cost. It is desirable to have a structure that achieves the above requirements and is also easy to install when incorporating this type of device into a vehicle. is necessary.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような要請に応えるために本考案に係る電
動式動力舵取装置によれば、舵取ハンドル側の入
力軸と相対的に回動変位可能にトーシヨンバーを
介して連結支持されかつその他端側が操舵輪側の
ステアリングギヤと噛合される出力軸上であつて
その入力軸、ステアリングギヤ間に位置する部分
に、操舵補助力を与える電動モータからの駆動力
伝達機構を構成する被駆動ギヤを一体的に設ける
とともに、この被駆動ギヤの入力軸側であつて入
力軸側部材の一部と所定間隔をおいて対向する部
分に、入、出力軸間でのトーシヨンバーのねじり
による相対的な回動変位を非接触状態でそのまま
検出しこの回転方向での変位検出信号に基づいて
電動モータを駆動制御する非接触型センサを設け
たものである。 In order to meet such demands, the electric power steering device according to the present invention is connected and supported via a torsion bar so as to be rotatably displaceable relative to the input shaft on the steering handle side, and the other end is connected to the input shaft for steering. The driven gear that constitutes the drive force transmission mechanism from the electric motor that provides steering assist force is integrated on the output shaft that meshes with the steering gear on the wheel side and located between the input shaft and the steering gear. At the same time, on the input shaft side of this driven gear, a part facing a part of the input shaft side member at a predetermined interval is provided with a relative rotational displacement caused by torsion of the torsion bar between the input and output shafts. A non-contact type sensor is provided that directly detects the displacement in a non-contact state and controls the electric motor based on the displacement detection signal in the rotational direction.

〔作用〕[Effect]

本考案によれば、電動モータからの回転駆動力
が、出力軸上で最も剛性の大きい入力軸、ステア
リングギヤ間位置に設けられた被駆動ギヤに伝達
されるとともに、手動トルク伝達経路に沿つてス
テアリングギヤ側に伝達されるため、駆動力伝達
が適切かつ確実に行なえ、ステアリングシヤフト
等の耐久性の面でも優れている。 According to the present invention, the rotational driving force from the electric motor is transmitted to the input shaft, which has the greatest rigidity on the output shaft, and the driven gear located between the steering gear, and is also transmitted along the manual torque transmission path. Since the driving force is transmitted to the steering gear side, the driving force can be transmitted properly and reliably, and the durability of the steering shaft etc. is also excellent.

さらに本考案によれば、この被駆動ギヤの入力
軸側の一部に、ホール素子等の非接触型センサ
を、入力軸側部材の一部と所定間隔をおいて対向
させて設け、入力軸との間でのトーシヨンバーに
よるねじり変位を非接触状態により直接検出して
取出すために、検出精度が高く、しかも装置全体
の小型かつコンパクト化等を達成し得る効率のよ
いセンサ配設状態を得ることが可能となる。 Further, according to the present invention, a non-contact type sensor such as a Hall element is provided on a part of the input shaft side of the driven gear so as to face the part of the input shaft side member at a predetermined distance, and To directly detect and extract the torsional displacement caused by a torsion bar between the torsion bar in a non-contact state, and to obtain an efficient sensor arrangement that has high detection accuracy and can achieve miniaturization of the entire device. becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using embodiments shown in the drawings.

第１図は本考案に係る電動式舵取装置の一実施
例を示し、図において、まず、全体を符号１で示
す電動式の動力舵取装置の概略構成を簡単に説明
すると、２は図示せぬ舵取ハンドル側に連結され
る入力軸としてのスタブ軸、３は図示せぬ操舵輪
側に連結されるピニオン３ａを有する出力軸とし
てのピニオン軸、４はこれら両軸２，３を所定角
度範囲内で相対的に回動変位可能に連設するトー
シヨンバーで、これらの部材によつてステアリン
グシヤフトが構成されている。そして、これらス
テアリングシヤフトを構成する軸２，３等は、前
記ピニオン３ａと噛合するラツク歯５ａを有する
ラツク５と共に、ステアリングギヤボデイ６，７
内に貫通して配設されている。なお、８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄは上述したボデイ６，７内で軸
２，３を回転自在に支持するベアリング、９ａ，
９ｂは前記ステアリングボデイ６の軸孔部分を閉
塞するアジヤステイングリングおよびその固定用
ナツトである。また、上述したラツク５は、図示
せぬピツトマンアーム、タイロツド等と共に操舵
輪間を連結する舵取リンク機構を構成するもので
ある。 FIG. 1 shows an embodiment of an electric power steering device according to the present invention. In the figure, first, the schematic structure of the electric power steering device, which is generally designated by the reference numeral 1, will be briefly described. A stub shaft as an input shaft connected to the steering wheel side (not shown), a pinion shaft 3 as an output shaft having a pinion 3a connected to the steering wheel side (not shown), and 4 a predetermined shaft for connecting both shafts 2 and 3 The torsion bars are connected to each other so as to be relatively rotatable within an angular range, and these members constitute a steering shaft. The shafts 2, 3, etc. that constitute these steering shafts are connected to the steering gear bodies 6, 7 together with a rack 5 having rack teeth 5a that mesh with the pinion 3a.
It is arranged to penetrate inside. In addition, 8a, 8
b, 8c, and 8d are bearings that rotatably support the shafts 2 and 3 within the bodies 6 and 7;
Reference numeral 9b represents an adjuster steering ring that closes the shaft hole portion of the steering body 6 and a fixing nut thereof. Further, the above-mentioned rack 5 constitutes a steering link mechanism that connects the steered wheels together with a pitman arm, a tie rod, etc. (not shown).

さて、本考案によれば、上述した構成によるス
テアリングシヤフト機構部において、前記操舵輪
側に連結されるピニオン軸３側に駆動力伝達機構
として減速歯車機構１１を介して連結され操舵補
助力を与える電動モータ１０を、ピニオン軸３上
であつてそのスタブ軸２、ステアリングギヤ３
ａ，５ａ間に位置する部分（本実施例ではピニオ
ン軸３の入力側端部）に、減速歯車機構１１を構
成する被駆動ギヤ１２を一体的に設けることで、
回転伝達可能に連結するととともに、この被駆動
ギヤ１２の入力側面に、前記両軸２，３間でトー
シヨンバー４のねじりによる相対的な回動変位を
検出し電動モータ１０を駆動するための非接触型
センサを構成するマグネツト１３を付設し、かつ
このマグネツト１３に所定間隔をおいて対向する
ように入力側のスタブ軸２上に入力軸部材として
設けたフランジ部材２１にホール素子２０を設
け、これらのマグネツト１３とホール素子２０と
の回転方向での相対的な回転方向での変位を非接
触状態によりそのまま検出し、信号出力として取
出すことができるように構成したところに特徴を
有している。 Now, according to the present invention, in the steering shaft mechanism section having the above-described configuration, the pinion shaft 3 is connected to the pinion shaft 3 side connected to the steering wheel side via the reduction gear mechanism 11 as a driving force transmission mechanism to provide a steering assist force. The electric motor 10 is mounted on the pinion shaft 3, its stub shaft 2, and the steering gear 3.
By integrally providing the driven gear 12 that constitutes the reduction gear mechanism 11 in the part located between a and 5a (in this embodiment, the input side end of the pinion shaft 3),
In addition to being connected to enable rotation transmission, a non-contact device is provided on the input side of the driven gear 12 for detecting relative rotational displacement due to torsion of the torsion bar 4 between the two shafts 2 and 3 and driving the electric motor 10. A Hall element 20 is attached to a flange member 21 provided as an input shaft member on the stub shaft 2 on the input side so as to face the magnet 13 at a predetermined distance from the magnet 13 constituting the type sensor. The present invention is characterized in that the relative displacement in the rotational direction between the magnet 13 and the Hall element 20 can be directly detected in a non-contact state and taken out as a signal output.

これを詳述すると、本実施例では、ステアリン
グボデイ７の上方で反ハンドル側に、そのモータ
軸１０ａが前記ステアリングシヤフト２，３側の
軸線方向と平行するようにして電動モータ１０を
配設するとともに、このモータ軸１０ａを、減速
歯車機構１１を構成する駆動ギヤ１４、段付ギヤ
１５の大ギヤ１５ａおよび小ギヤ１５ｂを介して
前記被駆動ギヤ１２に連結し、モータ１０の回転
を所定の回転数に減速して出力軸としてのピニオ
ン軸３側に伝達するように構成している。ここ
で、これら減速歯車機構１１は、前記ステアリン
グギヤボデイ６，７から延設されて組合せられる
カバー部６ａ，７ａおよびモータ１０と一体の取
付板１０ｂとで構成されるギヤ収容空間１６内に
内設され、かつこの収容空間１６内には、ギヤ潤
滑用としてグリースが封入されている。また、図
中１７ａ，１７ｂ，１７ｃはギヤ軸を支持するベ
アリング、１８ａ，１８ｂはカバー部６ａに穿設
された二個所の開口部を閉塞する蓋体で、その上
方に位置する蓋体１８ａは透明な合成樹脂材等で
形成されオイルゲージとして機能する窓を有して
いる。 To explain this in detail, in this embodiment, the electric motor 10 is disposed above the steering body 7 on the side opposite to the steering wheel so that its motor shaft 10a is parallel to the axial direction of the steering shafts 2 and 3. At the same time, this motor shaft 10a is connected to the driven gear 12 via a drive gear 14, a large gear 15a and a small gear 15b of a stepped gear 15, which constitute the reduction gear mechanism 11, and the rotation of the motor 10 is controlled at a predetermined level. It is configured to reduce the rotational speed and transmit it to the pinion shaft 3 side as an output shaft. Here, these reduction gear mechanisms 11 are housed in a gear housing space 16 that is comprised of cover parts 6a and 7a that extend from the steering gear bodies 6 and 7 and are combined with each other, and a mounting plate 10b that is integrated with the motor 10. Grease is sealed in the housing space 16 for gear lubrication. Further, in the figure, 17a, 17b, 17c are bearings that support the gear shaft, 18a, 18b are lids that close two openings bored in the cover part 6a, and the lid 18a located above is It has a window made of transparent synthetic resin material that functions as an oil gauge.

そして、このような各構成部材の配設状態によ
れば、上述したステアリングシヤフト２，３，４
およびステアリングギヤ３ａ，５ａ等を有するス
テアリングギヤボデイ６，７、電動モータ１０お
よび減速歯車機構１１を内設したギヤボツクス部
６ａ，７ａなどを効率よく連結し、その結果とし
て動力舵取装置１全体を小型かつコンパクトな構
成とすることができるもので、その実用上の効果
は大きい。 According to such arrangement of each component, the above-mentioned steering shafts 2, 3, 4
The steering gear bodies 6, 7 having steering gears 3a, 5a, etc., the gearbox parts 6a, 7a in which the electric motor 10 and the reduction gear mechanism 11 are installed are efficiently connected, and as a result, the entire power steering device 1 is connected. It can be made small and compact, and its practical effects are great.

また、上述した構成によれば、電動モータ１０
からの回転駆動力が、ピニオン軸３上で最も剛性
の高いスタブ軸２、ステアリングギヤ３ａ，５ａ
間位置に設けられた被駆動ギヤ１２に伝達される
とともに、スタブ軸２からラツク５への手動によ
る操舵トルク伝達経路に沿つてステアリングギヤ
側に伝達されるため、その駆動力伝達が適切かつ
確実に行なえるばかりでなく、ステアリングシヤ
フト２，３，４、特にピニオン軸３の耐久性の面
で優れている等の利点を奏することが可能とな
る。これは、モータ１０から減速歯車機構１１を
介してのパワー入力経路が前記手動トルク伝達経
路と同一となり、強度部分を集中させることがで
きるためで、さらにこのような構成から装置全体
の小型化等も達成し得るもので、レイアウト上で
優れた実車搭載性を確保し得るものである。 Further, according to the above-described configuration, the electric motor 10
The rotational driving force from
The driving force is transmitted to the driven gear 12 provided in the middle position, and is also transmitted to the steering gear side along the manual steering torque transmission path from the stub shaft 2 to the rack 5, so that the driving force is transmitted appropriately and reliably. Not only can the steering shafts 2, 3, and 4, especially the pinion shaft 3, have advantages such as excellent durability. This is because the power input path from the motor 10 via the reduction gear mechanism 11 is the same as the manual torque transmission path, and the strength part can be concentrated, and furthermore, such a configuration makes it possible to downsize the entire device. It is also possible to achieve this, and it is possible to ensure excellent mountability in actual vehicles based on the layout.

また、ステアリングギヤボデイ６内に形成した
スタブ軸２回りの収容空間を巧みに利用すること
で、その内部に被駆動ギヤ１２のスタブ軸２側の
側面部に、ホール素子２０と共に非接触型センサ
を構成するマグネツト１３を一体的に設け、スタ
ブ軸２との間でトーシヨンバー４によるねじり変
位を検出しているため、その検出精度が高く、確
実な操舵力の検出が行なえるもので、しかも装置
全体の小型かつコンパクト化等を達成し得る効率
のよいセンサ配設状態を得ることができるもので
ある。 In addition, by skillfully utilizing the housing space around the stub shaft 2 formed in the steering gear body 6, a non-contact type sensor is installed along with the Hall element 20 on the side surface of the driven gear 12 on the stub shaft 2 side. Since the magnet 13 that constitutes the stub shaft 2 is integrally provided to detect the torsional displacement caused by the torsion bar 4 between it and the stub shaft 2, the detection accuracy is high and the steering force can be detected reliably. It is possible to obtain an efficient sensor arrangement state that can achieve overall miniaturization and compactness.

特に、本実施例においては、上述したボデイ収
容空間内でトーシヨンバー４により相対的に回動
変位可能に連結された舵取ハンドル側のスタブ軸
２と操舵輪側のピニオン軸３との間に、トーシヨ
ンバー４のねじりによる相対的な回動変位を検出
する非接触型センサとしてマグネツト１３に対向
するホール素子２０を設け、かつこのホール素子
２０による変位計からの信号により前記操舵輪に
至る出力軸系の一部（ピニオン軸３）に操舵補助
力を与える電動モータ１０を駆動するような構成
を採用している。すなわち、前記ステアリングギ
ヤボデイ６内でトーシヨンバー４とで連結された
入、出力側の軸２，３と端部に、それぞれフラン
ジ部材２１，２２を設け、入力側の軸２のフラン
ジ部材２１にホール素子２０を設けるとともに、
これに軸線方向から対向するように出力側のフラ
ンジ部材２２にマグネツト１３（極性の異なるも
の二個を周方向にずれた位置に）を設け、これに
より両軸２，３間での回動変位を検出する構成と
されている。なお、この回動変位は、前記両軸
２，３間に設けられたフエールセイフ機構２３に
よる所定角度範囲内での相対的な変位によるもの
であることは周知の通りである。また、図中２４
は、ピニオン軸３側に固定して設けられた温度補
償用のホール素子である。これは、ホール素子２
０は温度により特性が変化するため、その変化を
感知して補正を行なうために設けたものである
が、これに限定されてないことは明らかであろ
う。 In particular, in this embodiment, between the stub shaft 2 on the steering wheel side and the pinion shaft 3 on the steering wheel side, which are connected so as to be relatively rotationally displaceable by the torsion bar 4 within the above-mentioned body accommodation space, A Hall element 20 is provided opposite to the magnet 13 as a non-contact type sensor for detecting relative rotational displacement due to torsion of the torsion bar 4, and an output shaft system is connected to the steering wheel by a signal from a displacement meter using the Hall element 20. A configuration is adopted in which an electric motor 10 that provides steering assist force is driven to a part of the vehicle (pinion shaft 3). That is, flange members 21 and 22 are provided at the ends of the input and output shafts 2 and 3 connected to the torsion bar 4 in the steering gear body 6, respectively, and holes are formed in the flange member 21 of the input shaft 2. While providing the element 20,
Magnets 13 (two magnets with different polarities at positions shifted in the circumferential direction) are provided on the flange member 22 on the output side so as to face this from the axial direction, and thereby the rotational displacement between both shafts 2 and 3 is It is configured to detect. It is well known that this rotational displacement is caused by a relative displacement within a predetermined angular range by the failsafe mechanism 23 provided between the shafts 2 and 3. Also, 24 in the figure
is a Hall element for temperature compensation fixedly provided on the pinion shaft 3 side. This is Hall element 2
0 is provided in order to sense the change and make corrections since the characteristics change depending on the temperature, but it is clear that the present invention is not limited to this.

そして、このような本実施例構成では、舵取ハ
ンドルに与えられる所定の方向への操舵トルクを
簡単かつ適切に検出できるもので、しかもこの変
位検出部としての変位計をステアリングギヤボデ
イ６内に効率よく組込むことができるため、装置
全体の小型化等を達成するうえでもその効果は大
きいものである。勿論、操舵操作によるハンドル
の戻りは、操舵輪からのセルフアライニングトル
クによつて変位する出力側のピニオン軸３と入力
側のスタブ軸２との相対的な回動変位で制御され
るモータ１０で行なえるものである。 In the configuration of this embodiment, the steering torque applied to the steering wheel in a predetermined direction can be easily and appropriately detected, and the displacement meter serving as the displacement detecting section is installed inside the steering gear body 6. Since it can be incorporated efficiently, it is highly effective in reducing the size of the entire device. Of course, the return of the steering wheel by the steering operation is controlled by the relative rotational displacement of the pinion shaft 3 on the output side and the stub shaft 2 on the input side, which are displaced by the self-aligning torque from the steering wheel. It can be done with

また、このようなスタブ軸２側のフランジ部材
２１上に設けたホール素子２０とピニオン軸３側
の被駆動ギヤ１２に設けたマグネツト１３からな
る非接触型センサによる変位計によれば、従来の
油圧式の動力舵取装置に比べ、トーシヨンバー４
のねじれ量を小さくしても、その変位検出を適切
かつ確実に行なえる。しかし、その一方におい
て、上述したホール素子２０による非接触型セン
サでは、その感度が鋭敏すぎ、実際にはこれを鈍
くしてヒステリシスを付けることが必要で、この
ため前記ステアリングギヤボデイ６の軸孔端を塞
ぐアジヤスタリング９ａの締付け量を調整するこ
とで、ベアリング８ａに与圧を与え、これにより
発振を防止することで対処するような構成を採用
するとよいものである。勿論、この補正をコント
ローラ側で行なうようにしてもよい。 Furthermore, according to a displacement meter using a non-contact sensor consisting of the Hall element 20 provided on the flange member 21 on the stub shaft 2 side and the magnet 13 provided on the driven gear 12 on the pinion shaft 3 side, the conventional Compared to a hydraulic power steering device, the torsion bar 4
Even if the amount of twist is small, the displacement can be detected appropriately and reliably. However, on the other hand, the sensitivity of the non-contact sensor using the Hall element 20 described above is too sensitive, and in reality it is necessary to dull it and add hysteresis. It is preferable to adopt a configuration in which oscillation is prevented by applying pressurization to the bearing 8a by adjusting the amount of tightening of the adjuster ring 9a that closes the end. Of course, this correction may be performed on the controller side.

さらに、本実施例では、上述したホール素子２
０による変位計に近接してステアリングギヤボデ
イ６内でスタブ軸２の周囲に前記フランジ部材２
１に対向して別のフランジ部材２５を設け、これ
を各種電子部品が実装され上述したホール素子２
０からの信号がリード２６等を介して伝達される
ことでその信号処理を行なうアンプ用プリント回
路基板としており、さらにこの基板２５にブラシ
２７の摺動子２７ａを摺動させることで、外部に
引出して図示せぬコントローラに接続する構成と
している。そして、このような構成によれば、操
舵操作に連動して回転されるステアリングシヤフ
ト２側からの検出信号の取出しを、ブラシ２７の
摺動子２７ａ等で簡単かつ適切に行なえるもの
で、さらに上述したホール素子２０等による変位
計、その検出信号を処理するアンプ、および信号
を出力する摺動子２７ａ等による信号取出し部等
を、ステアリングギヤボデイ６内に組込んで閉塞
しているため、上述した部材を密閉空間内に外部
と遮断して配設し、塵埃等による接触不良等とい
つた問題を防止できる等の利点がある。 Furthermore, in this embodiment, the above-mentioned Hall element 2
The flange member 2 is disposed around the stub shaft 2 within the steering gear body 6 in close proximity to the displacement meter according to 0.
1, another flange member 25 is provided opposite to the above-mentioned Hall element 2 on which various electronic components are mounted.
This is an amplifier printed circuit board that processes the signal by transmitting the signal from 0 through the lead 26 etc. Furthermore, by sliding the slider 27a of the brush 27 on this board 25, it is possible to transmit the signal to the outside. The configuration is such that it can be pulled out and connected to a controller (not shown). According to such a configuration, the detection signal can be easily and appropriately extracted from the side of the steering shaft 2 that rotates in conjunction with the steering operation, using the slider 27a of the brush 27, etc. Since the displacement meter using the above-mentioned Hall element 20, etc., the amplifier that processes the detection signal, and the signal extraction section using the slider 27a and the like that outputs the signal are built into the steering gear body 6 and closed, The above-mentioned members are disposed in a closed space, isolated from the outside, and have the advantage of preventing problems such as poor contact due to dust or the like.

ところで、このような電気回路部品を収容した
ボデイ内収容空間は、本実施例の場合、前記カバ
ー部６ａ，７ａによるギヤ収容空間１６と連通し
ており、この空間１６内に封入されるグリースの
ボデイ内収容空間側への流入が問題とされるが、
これは図中２８で示す邪魔板としての筒状ブラケ
ツトの働きで簡単かつ適切に防止し得るものであ
る。すなわち、上述したブラケツト２８をボデイ
６の内壁部に対しわずかなクリアランス２９をお
いて対向させることにより、いわゆるラビリンス
シール機能をもたせることが可能となるもので、
この場合一方または両部材をテーパ状に形成する
ようにすれば、より一層効果的なシールを行なえ
るものである。そして、このようなシール構造を
採用すれば、上述した電気部品を収容した空間内
に、グリースが流入するといつた問題はなくな
り、その結果確実な操舵力検出を行ない、動作上
での信頼性を向上させ得るものである。勿論、場
合によつては、オイルシール等を用いてもよい。 Incidentally, in the case of this embodiment, the accommodation space in the body that accommodates such electric circuit components communicates with the gear accommodation space 16 formed by the cover parts 6a and 7a, and the grease sealed in this space 16 is Inflow into the housing space inside the body is considered to be a problem, but
This can be easily and appropriately prevented by the function of a cylindrical bracket as a baffle plate shown at 28 in the figure. That is, by arranging the bracket 28 described above to face the inner wall of the body 6 with a slight clearance 29, it is possible to provide a so-called labyrinth seal function.
In this case, if one or both members are formed into a tapered shape, even more effective sealing can be achieved. If such a seal structure is adopted, the above-mentioned problem of grease flowing into the space housing the electrical components will be eliminated, and as a result, reliable steering force detection will be possible and operational reliability will be improved. This can be improved. Of course, an oil seal or the like may be used depending on the case.

なお、上述した実施例では、トーシヨンバー４
を介して連結された軸２，３間の変位を検出する
非接触型センサとしてホール素子２０およびマグ
ネツト１３を軸線方向において対設させた場合を
示しているが、周方向において対向する配設状態
としてもよく、またギヤツプセンサ等の非接触型
センサであつても同様の作用効果を得られること
は勿論である。要は、ピニオン軸３上に軸支した
被駆動ギヤ１２のスタブ軸２側の一部に、スタブ
軸２側の部材と所定間隔をおいて対向するよう
に、非接触型センサを設け、両軸２，３間での相
対的な回動変位を、被接触状態でそのまま検出
し、その回転方向での変位検出信号によつて電動
モータ１０を駆動制御し得るように構成すればよ
い。 In addition, in the embodiment described above, the torsion bar 4
Although the Hall element 20 and the magnet 13 are shown as a non-contact type sensor that detects displacement between the shafts 2 and 3 connected via It goes without saying that similar effects can be obtained even with a non-contact type sensor such as a gap sensor. In short, a non-contact type sensor is provided on a part of the stub shaft 2 side of the driven gear 12 supported on the pinion shaft 3 so as to face the member on the stub shaft 2 side at a predetermined distance. The configuration may be such that the relative rotational displacement between the shafts 2 and 3 can be directly detected in the contacted state, and the electric motor 10 can be driven and controlled based on the displacement detection signal in the rotational direction.

ここで、上述した非接触型センサとしてのホー
ル素子２０による検出信号は、舵取ハンドルの中
立位置を所定の値で設定すると、左、右方向への
操舵操作にしたがつて、電圧値が増加または減少
する逆の特性となるもので、これにより左、右操
舵状態を検出し得るものである。特に、上述した
実施例のような非接触型センサによれば、ホール
素子２０を通過する磁力線の向きと数により出力
電圧が増減変化する特性を描く。また、これらの
ホール素子２０とマグネツト１３とは、それぞれ
の軸２，３を回転変位可能に連結するトーシヨン
バー４のねじれにより中央位置が規定されてお
り、弾性領域内の繰り返しねじりによつて中央位
置が変化することは殆どない。 Here, when the neutral position of the steering wheel is set at a predetermined value, the voltage value of the detection signal by the Hall element 20 as a non-contact type sensor increases as the steering operation is made to the left or right. Or, it has the opposite characteristic of decreasing, which makes it possible to detect left or right steering conditions. In particular, according to the non-contact type sensor as in the above-described embodiment, the output voltage exhibits a characteristic that increases and decreases depending on the direction and number of lines of magnetic force passing through the Hall element 20. Furthermore, the center position of the Hall element 20 and the magnet 13 is defined by the twisting of a torsion bar 4 that rotatably connects the respective shafts 2 and 3, and the center position is determined by repeated twisting within the elastic region. hardly ever changes.

そして、このような構成によれな、操舵操作に
伴なうステアリングシヤフトのトーシヨンバー４
で連結された部分での回動変位を、非接触型セン
サとしてのホール素子２０等で検出して操舵トル
クを把握できるため、その構成が簡単でしかも非
接触な構造であることから、この種の舵取ハンド
ルのように長期間にわたつて頻繁に繰り返し使用
されるものの検出手段として用いてその効果を発
揮させ得るものである。また、上述したホール素
子２０等の非接触型センサは、温度、湿度等の環
境変化に対する信頼性も大きく、さらに従来のよ
うな頻繁なバランス調整なども不要で、メンテナ
ンスも簡単である等といつた利点がある。 With such a configuration, the torsion bar 4 of the steering shaft accompanies the steering operation.
Since the steering torque can be ascertained by detecting the rotational displacement of the connected parts using the Hall element 20 or the like as a non-contact type sensor, this type of It can be used as a detection means for items that are frequently used repeatedly over a long period of time, such as the steering wheel of a car. In addition, non-contact sensors such as the Hall element 20 described above are highly reliable against environmental changes such as temperature and humidity, and also do not require frequent balance adjustments and are easy to maintain. There are advantages.

第２図は本考案の別の実施例を示しているもの
で、前述した実施例との相違は、入、出力側の両
軸２，３間を所定角度範囲内で相対変位可能に連
結するフエールセイフ機構２３を、前記被駆動ギ
ヤ１２と軸線方向において略々同一個所に設けて
いることで、このようにすれば入力側のスタブ軸
２側を軸線方向に短縮し、全体の小型化等を達成
し得るようにしてもよいことは容易に理解されよ
う。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, which differs from the previously described embodiment in that both the input and output shafts 2 and 3 are connected so that they can be relatively displaced within a predetermined angular range. By providing the fail-safe mechanism 23 at approximately the same location as the driven gear 12 in the axial direction, the stub shaft 2 side on the input side can be shortened in the axial direction, and the overall size can be reduced. It will be easily understood that it may be possible to achieve the following.

なお、本考案は、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、変更することは自由である。たとえば、上述
した実施例では、非接触型センサによる変位検出
部を、ホール素子２０とマグネツト１３による一
組の変位計で行なう場合を説明したが、本考案は
これに限定されず、二組の変位計を並設し、安全
回路として機能し得るように構成してもよいこと
は勿論である。さらに、上述した実施例では、モ
ータ１０を操舵トルクにて制御する場合を説明し
たが、この操舵トルクと共に、車速センサ等から
の各種走行条件をコントローラに入力し、これに
より得られる出力信号にてモータを適宜制御駆動
するようにしてもよいことは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the structure of the embodiment described above, and the shape, structure, etc. of each part may be modified and changed as necessary. For example, in the above-mentioned embodiment, the displacement detection section using a non-contact sensor was explained as using one set of displacement meters including the Hall element 20 and the magnet 13, but the present invention is not limited to this, and there are Of course, displacement meters may be arranged in parallel and configured to function as a safety circuit. Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the motor 10 is controlled by the steering torque, but together with the steering torque, various driving conditions from the vehicle speed sensor etc. are input to the controller, and the resulting output signal is used to control the motor 10 using the steering torque. Of course, the motor may be controlled and driven as appropriate.

また、上述した実施例では、減速歯車機構１１
を、三枚の歯車で構成した場合を説明したが、こ
れに限定されず、低電流で駆動できしかもそのト
ルクの大きな電動モータで１：１で駆動してもよ
いもので、さらにこのような駆動力伝達手段とし
ては、歯車機構に限らず、たとえばチエーン等を
用いてもよいものである。 Furthermore, in the embodiment described above, the reduction gear mechanism 11
Although we have explained the case where the gear is composed of three gears, it is not limited to this, but it may also be driven in a 1:1 ratio by an electric motor that can be driven with a low current and has a large torque. The driving force transmission means is not limited to a gear mechanism, and for example, a chain or the like may be used.

また、上述した実施例では、ステアリングギヤ
としてラツクピニオン型のものを用いた場合を説
明したが、本考案はこれに限定されず、たとえば
ボールねじ型等にも適用してその効果を発揮し得
ることは容易に理解されよう。 Further, in the above-mentioned embodiment, the case where a rack and pinion type steering gear is used is explained, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to a ball screw type, etc., to achieve its effects. That will be easily understood.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明したように本考案に係る電動式動力舵
取装置によれば、入力軸と相対的に回動変位可能
にトーシヨンバーを介して連結支持されかつその
他端側が操舵輪側のステアリングギヤと噛合され
る出力軸上で入力軸、ステアリングギヤ間位置
に、電動モータからの駆動力伝達機構を構成する
被駆動ギヤを一体的に設けるとともに、この被駆
動ギヤの入力軸側であつて前記入力軸側部材の一
部と所定間隔をおいて対向する部分に、入、出力
軸間でのトーシヨンバーのねじりによる相対的な
回動変位を非接触状態でそのまま検出しこの回転
方向での変位検出信号に基づいて電動モータを駆
動制御する非接触型センサを設けるようにしたの
で、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、以下に
列挙する種々優れた効果を奏する。 As explained above, the electric power steering device according to the present invention is connected and supported via a torsion bar so as to be rotationally displaceable relative to the input shaft, and the other end is engaged with the steering gear on the steering wheel side. A driven gear that constitutes a drive force transmission mechanism from the electric motor is integrally provided on the output shaft at a position between the input shaft and the steering gear, and a driven gear that is on the input shaft side of the driven gear and is located on the input shaft side. The relative rotational displacement caused by the torsion bar between the input and output shafts is detected in a non-contact state at a part facing the part of the member at a predetermined distance, and based on the displacement detection signal in the direction of rotation. Since a non-contact type sensor is provided to drive and control the electric motor, the present invention achieves various excellent effects listed below in spite of the simple and inexpensive structure.

すなわち、電動モータからの回転駆動力が出力
軸上で最も剛性の大きい部分に伝達されるととも
に手動トルク伝達経路に沿つてステアリングギヤ
側に伝達されるため、駆動力伝達が適切かつ確実
に行なえ、動作上の性能を向上させ得るととも
に、この出力軸等の耐久性の面でも優れている。 In other words, the rotational driving force from the electric motor is transmitted to the part with the greatest rigidity on the output shaft and also to the steering gear side along the manual torque transmission path, so that the driving force can be transmitted appropriately and reliably. In addition to improving operational performance, the output shaft is also excellent in durability.

また、この被駆動ギヤの入力軸側に、ホール素
子等による非接触型センサを一体的に設けたこと
により、操舵力を非接触状態により精度よく直接
的に検出でき、しかも装置全体の小型かつコンパ
クト化等を達成し得る効率のよいセンサ配設状態
を得ることができ、その結果として実車搭載性の
面で優れたレイアウト構成とすることができる等
の実用上優れた効果を奏する。 In addition, by integrally providing a non-contact sensor using a Hall element or the like on the input shaft side of this driven gear, the steering force can be directly detected in a non-contact state with high precision, and the overall device is compact and It is possible to obtain an efficient sensor arrangement state that can achieve compactness, etc., and as a result, it has excellent practical effects such as being able to have a layout configuration that is excellent in terms of mountability in an actual vehicle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本考案に係る電動式動力舵取装置の一
実施例を示す概略側断面図、第２図は本考案の別
の実施例を示す要部構成のみの概略側断面図であ
る。 １……電動式動力舵取装置、２……スタブ軸
（入力軸）、３……ピニオン軸（出力軸）、４……
トーシヨンバー、５……ラツク、６，７……ステ
アリングギヤボデイ、６ａ，７ａ……カバー部、
１０……電動モータ、１０ａ……モータ軸、１１
……減速歯車機構、１２……被駆動ギヤ、１３…
…マグネツト（非接触型センサ）、２０……ホー
ル素子（非接触型センサ）。 FIG. 1 is a schematic side sectional view showing one embodiment of an electric power steering device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic side sectional view showing only the main structure of another embodiment of the present invention. 1... Electric power steering device, 2... Stub shaft (input shaft), 3... Pinion shaft (output shaft), 4...
Torsion bar, 5...Rack, 6, 7...Steering gear body, 6a, 7a...Cover part,
10...Electric motor, 10a...Motor shaft, 11
... Reduction gear mechanism, 12 ... Driven gear, 13 ...
... Magnet (non-contact type sensor), 20... Hall element (non-contact type sensor).

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 ステアリングギヤボデイ内でトーシヨンバーに
より舵取ハンドル側の入力軸と相対的に回動変位
可能に連結支持されかつその他端側が操舵輪側の
ステアリングギヤと噛合される出力軸と、この出
力軸側に駆動力伝達機構を介して連結され操舵補
助力を与える電動モータとを備え、 前記入力軸、ステアリングギヤ間に位置する出
力軸上に、前記駆動力伝達機構を構成する被駆動
ギヤを一体的に設けるとともに、 この被駆動ギヤの入力軸側であつて前記入力軸
側部材の一部と所定間隔をおいて対向する部分
に、前記入、出力軸間でのトーシヨンバーのねじ
りによる相対的な回動変位を非接触状態でそのま
ま検出しこの回転方向での変位検出信号に基づい
て前記電動モータを駆動制御する非接触型センサ
を設けたことを特徴とする電動式動力舵取装置。[Scope of Claim for Utility Model Registration] An output shaft that is connected and supported within a steering gear body by a torsion bar so as to be rotatably displaceable relative to an input shaft on the steering wheel side, and whose other end meshes with the steering gear on the steering wheel side. and an electric motor that is connected to the output shaft side via a drive force transmission mechanism and provides a steering assist force, and the drive force transmission mechanism is configured on the output shaft located between the input shaft and the steering gear. A driven gear is integrally provided, and a torsion bar between the input and output shafts is provided on the input shaft side of the driven gear and faces a part of the input shaft side member at a predetermined distance. An electric power rudder characterized by being provided with a non-contact type sensor that directly detects relative rotational displacement due to torsion in a non-contact state and drives and controls the electric motor based on a displacement detection signal in the rotation direction. removal device.