JPH0540812U - Rudder angle detector - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的安価で、しかも必要とする範囲の舵角検
出精度を確保する。 【構成】カム部１９は、車輪への舵角付与に伴なって回
転する。回転中心Ｏからカム面２０迄の距離は、カム部
１９の回転に伴なって変化する。この距離変化を、検出
器２１により検出する。距離変化の程度は、小舵角時
で、触針２２がカム面２０の直線部２３に当接している
場合に大きくなる。又、大舵角時で、触針２２がカム面
２０の円弧部２４、２５に当接している場合に小さくな
る。 (57) [Abstract] [Purpose] It is relatively inexpensive and secures the rudder angle detection accuracy in the required range. [Structure] The cam portion 19 rotates with the addition of a steering angle to the wheels. The distance from the rotation center O to the cam surface 20 changes as the cam portion 19 rotates. This change in distance is detected by the detector 21. The degree of distance change becomes large when the stylus 22 is in contact with the linear portion 23 of the cam surface 20 at the small steering angle. Further, it becomes smaller when the stylus 22 is in contact with the circular arc portions 24 and 25 of the cam surface 20 at the large steering angle.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案に係る舵角検出装置は、例えば四輪操舵装置に組み込んで、前輪に付 与された舵角を検出する為に利用する。 The rudder angle detecting device according to the present invention is incorporated in, for example, a four-wheel steering device and is used to detect the rudder angle applied to the front wheels.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

狭い道を走行する際に車両の回転半径を小さくする為、或は高速走行時の進路 変更時に車両の安定性を確保する為に、前輪だけでなく後輪へも舵角を付与する 四輪操舵装置が、近年に於いて広く使用される様になって来た。この様な四輪操 舵装置の１種として、前輪に付与された舵角を表わす信号を制御器に入力し、こ の制御器からの信号に基づいて、後輪への舵角付与を行なうものがある。この様 な四輪操舵装置に組み込まれ、前輪に付与された舵角を検出する舵角検出装置と して従来から、実公平２−２１３４５号公報に記載されたものが知られている。 Steering angle is applied not only to the front wheels but also to the rear wheels to reduce the turning radius of the vehicle when traveling on a narrow road or to ensure the stability of the vehicle when changing course when traveling at high speeds. Steering devices have become widely used in recent years. As one type of such a four-wheel steering device, a signal representing the steering angle applied to the front wheels is input to the controller, and the steering angle is applied to the rear wheels based on the signal from this controller. There is something. As a rudder angle detecting device incorporated in such a four-wheel steering device to detect the rudder angle given to the front wheels, a device disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 2-21345 is known.

【０００３】 この従来から知られた舵角検出装置は、図４に示す様に、ステアリングギヤ８ 内に組み込まれている。入力軸１は、ステアリングホイールの操作に基づき、図 示しないステアリングシャフトを介して回転させられる。この入力軸１の回転は 、トーションバー２を介してピニオン軸３に伝達され、このピニオン軸３の外周 面に設けたピニオン３ａとラック４との噛合に基づいて、このラック４を軸方向 （図４の表裏方向）に変位させ、その変位量に応じた舵角を、前輪に対して付与 する。This conventionally known rudder angle detecting device is incorporated in the steering gear 8 as shown in FIG. The input shaft 1 is rotated via a steering shaft (not shown) based on the operation of the steering wheel. The rotation of the input shaft 1 is transmitted to the pinion shaft 3 via the torsion bar 2, and the rack 4 is axially moved based on the meshing between the pinion 3a provided on the outer peripheral surface of the pinion shaft 3 and the rack 4. It is displaced in the front and back directions in FIG. 4) and a steering angle corresponding to the displacement is given to the front wheels.

【０００４】 図４に示したものは、油圧式のパワーステアリング装置を組み込んだものであ る。前記トーションバー２が捩り変形する事で、前記入力軸１とピニオン軸３と の円周方向に亙る位相がずれた場合には、ロータリ弁５が切り換えられて、図示 しない油圧シリンダへの圧油の給排が行なわれ、前記ラック４をピニオン軸３か ら加えられる力だけでなく、油圧の力によっても変位させる。The one shown in FIG. 4 incorporates a hydraulic power steering device. When the input shaft 1 and the pinion shaft 3 are out of phase with each other in the circumferential direction due to the torsional deformation of the torsion bar 2, the rotary valve 5 is switched and pressure oil to a hydraulic cylinder (not shown) is switched. The rack 4 is displaced by not only the force applied from the pinion shaft 3 but also the hydraulic force.

【０００５】 上述した各機構を組み込んだケーシング６の端部で、前記ピニオン３軸の端面 と対向する部分には、舵角センサ７を支持し、この舵角センサ７が検出する、前 記ピニオン軸３の回転角度により、前輪に付与された舵角を検出自在としている 。A steering angle sensor 7 is supported at a portion of the end portion of the casing 6 incorporating each of the above-mentioned mechanisms, which faces the end surface of the pinion triaxial shaft, and the steering angle sensor 7 detects the pinion. The steering angle given to the front wheels can be detected by the rotation angle of the shaft 3.

【０００６】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、上述の様に構成される従来の舵角検出装置の場合、ピニオン軸３の 端面と舵角センサ７の入力軸９とを直結していた為、前記ピニオン軸３の回転に 伴なって前輪に付与される舵角θと、前記舵角センサ７の出力Ｅとが直線的に変 化する（θ＝ａ・Ｅ）。 By the way, in the case of the conventional rudder angle detecting device configured as described above, since the end face of the pinion shaft 3 and the input shaft 9 of the rudder angle sensor 7 are directly connected, the rotation of the pinion shaft 3 is accompanied. The steering angle θ given to the front wheels and the output E of the steering angle sensor 7 change linearly (θ = a · E).

【０００７】 一方、四輪操舵装置に於いて舵角制御を行なう場合には、小舵角時に於ける制 御程、厳密に行なう必要がある。この為、舵角検出は、大舵角時に比べて小舵角 時に於ける検出精度を高くする事が好ましいが、前記従来構造の場合、この様な 検出を行なえない。On the other hand, when the steering angle control is performed in the four-wheel steering system, it is necessary to strictly perform the control at the small steering angle. For this reason, it is preferable to detect the rudder angle with higher detection accuracy at the small rudder angle than at the large rudder angle. However, such detection cannot be performed in the conventional structure.

【０００８】 この為、小舵角時に於ける検出精度を確保する為に従来は、舵角センサ７とし て、ロータリエンコーダ等、十分に高精度のものを使用して、大舵角時には必要 以上に高精度の舵角検出を行なわなければならなかった。必要以上に高精度の舵 角センサ７を使用する事は、舵角検出装置の製作費を高くする原因となる為、好 ましくない。Therefore, in order to secure the detection accuracy at a small steering angle, conventionally, a sufficiently accurate sensor such as a rotary encoder is used as the steering angle sensor 7 and is required at a large steering angle. It was necessary to detect the steering angle with high accuracy. It is not preferable to use the rudder angle sensor 7 with higher precision than necessary because it causes the manufacturing cost of the rudder angle detection device to increase.

【０００９】 本考案の舵角検出装置は、この様な不都合を解消するものである。The rudder angle detecting device of the present invention eliminates such inconvenience.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案の舵角検出装置は、車輪への舵角付与に基づいて回転するシャフトと、 回転中心からの距離が連続的に変化するカム面を有し、前記シャフトの回転に同 期して回転するカムと、前記カム面に対向して設けられ、このカム面迄の距離変 化を検出自在な検出器とを備える。 The rudder angle detecting device of the present invention has a shaft that rotates based on the application of a rudder angle to wheels, and a cam surface whose distance from the center of rotation changes continuously, and rotates in synchronization with the rotation of the shaft. The cam includes a cam and a detector provided so as to face the cam surface and capable of detecting a change in the distance to the cam surface.

【００１１】[0011]

【作用】[Action]

上述の様に構成される本考案の舵角検出装置の場合、検出器が検出するカム面 迄の距離の変化により、車輪に付与された舵角を知る事が出来る。 In the case of the rudder angle detecting device of the present invention configured as described above, the rudder angle given to the wheel can be known from the change in the distance to the cam surface detected by the detector.

【００１２】 カム面の形状は任意に設定出来る為、車輪が中立位置近傍にある場合、即ち、 車輪に付与された舵角が零乃至は小さい場合に、カムの回転に伴なって前記距離 が大きく変化する様に、反対に、車輪に付与された舵角が大きい場合に、前記距 離の変化が小さくなる様にすれば、前記検出器として特に高精度のものを使用し なくても、小舵角時に於ける舵角検出を、精度良く行なえる。Since the shape of the cam surface can be arbitrarily set, when the wheel is in the vicinity of the neutral position, that is, when the steering angle applied to the wheel is zero or small, the above-mentioned distance is accompanied by the rotation of the cam. On the other hand, if the steering angle applied to the wheels is large, on the contrary, if the change in the distance is reduced, it is possible to use a highly accurate detector as the detector. The rudder angle can be detected accurately at the small rudder angle.

【００１３】[0013]

【実施例】【Example】

図１〜３は本考案の実施例を示している。車輪への舵角付与に基づいて回転す るシャフトの一種であり、ステアリングホイールの操作に基づいて回転するピニ オン軸３は、１対の軸受１０、１１によりケーシング６の内側に、回転自在に支 持されている。このピニオン軸３の外周面で、この１対の軸受１０、１１の間部 分には、ピニオン３ａが設けられている。このピニオン３ａには前輪操舵用のラ ック４を噛合させ、このピニオン軸３の回転に伴なってラック４を軸方向に変位 させ、前輪に所望の舵角を付与する様にしている。 1 to 3 show an embodiment of the present invention. The pinion shaft 3, which is a type of shaft that rotates based on the steering angle applied to the wheels, rotates based on the operation of the steering wheel. The pinion shaft 3 is rotatably mounted inside the casing 6 by a pair of bearings 10 and 11. It is supported. A pinion 3a is provided on the outer peripheral surface of the pinion shaft 3 between the pair of bearings 10 and 11. A rack 4 for steering the front wheels is engaged with the pinion 3a, and the rack 4 is axially displaced in accordance with the rotation of the pinion shaft 3 so that a desired steering angle is given to the front wheels.

【００１４】 前記ピニオン軸３の先端部（図１の左端部）に、前記軸受１０の内側を貫通す る状態で設けた取付軸部１２の先端には、外歯歯車１３を外嵌固定している。又 、前記ケーシング６の端部開口を塞いだ、鉢状の蓋体１４の内周面で、前記外歯 歯車１３を囲む位置には、軸受１５によりカム体１６を、回転自在に支承してい る。An external gear 13 is externally fitted and fixed to the tip of a mounting shaft 12 provided at the tip of the pinion shaft 3 (the left end in FIG. 1) so as to penetrate the inside of the bearing 10. ing. A cam body 16 is rotatably supported by a bearing 15 at a position surrounding the external gear 13 on the inner peripheral surface of the pot-like lid body 14 that closes the end opening of the casing 6. It

【００１５】 このカム体１６の片側面（図１の右側面）に形成した円形凹部１７の内周面に は内歯歯車１８を形成し、この内歯歯車１８と前記外歯歯車１３とを噛合させて いる。従って、前記カム体１６は、前記ピニオン軸３の回転と同期して、このピ ニオン軸３よりも遅く（小さな角速度で）回転する。An internal gear 18 is formed on the inner peripheral surface of a circular recess 17 formed on one side surface (right side surface in FIG. 1) of the cam body 16, and the internal gear 18 and the external gear 13 are connected to each other. It is meshed. Therefore, the cam body 16 rotates in synchronization with the rotation of the pinion shaft 3 later than the pinion shaft 3 (at a small angular velocity).

【００１６】 又、前記カム体１６の外周面には外向フランジ状のカム部１９を形成し、更に このカム部１９の外周面をカム面２０としている。前記カム体１６の回転中心Ｏ からこのカム面２０迄の距離は、図２に示す様に、連続的に変化する。An outward flange-shaped cam portion 19 is formed on the outer peripheral surface of the cam body 16, and the outer peripheral surface of the cam portion 19 is used as a cam surface 20. The distance from the rotation center O 1 of the cam body 16 to the cam surface 20 continuously changes as shown in FIG.

【００１７】 更に、前記蓋体１４の一部で、前記カム面２０と対向する部分には、ポテンシ ョメータ等の検出器２１を設けている。そして、この検出器２１のスピンドル２ ２の先端を、前記カム面２０に弾性的に押圧している。従って、前記ピニオン軸 ３の回転に伴なって前記カム体１６が回転し、前記カム面２０と蓋体１４の内周 面との距離が変化すると、この距離変化に伴なって、前記検出器２１の出力が変 化する。Further, a detector 21 such as a potentiometer is provided at a portion of the lid 14 facing the cam surface 20. The tip of the spindle 22 of the detector 21 is elastically pressed against the cam surface 20. Therefore, when the cam body 16 rotates in accordance with the rotation of the pinion shaft 3 and the distance between the cam surface 20 and the inner peripheral surface of the lid body 14 changes, the detector changes in accordance with this distance change. The output of 21 changes.

【００１８】 図２は、車輪が中立位置にある場合、即ち、車輪に付与された舵角が零の場合 を示しているが、この状態に於いて前記スピンドル２２の先端は、カム面２０中 央の直線部２３の中央部に当接している。この直線部２３は、前記回転中心Ｏを 中心とし、前記直線部２３部分に存在する円弧αの接線に対し、大きく傾斜して いる。従って、前記スピンドル２２の先端が直線部２３に当接した状態で、前記 カム体１６が回転すると、前記検出器２１の出力Ｅが、図３のａ範囲に示す様に 、大きく変化する。FIG. 2 shows the case where the wheels are in the neutral position, that is, the case where the steering angle applied to the wheels is zero. In this state, the tip of the spindle 22 is in the cam surface 20. It is in contact with the central portion of the central straight line portion 23. The straight line portion 23 is largely inclined with respect to the rotation center O with respect to the tangent line of the arc α existing in the straight line portion 23. Therefore, when the cam body 16 rotates while the tip of the spindle 22 is in contact with the linear portion 23, the output E of the detector 21 greatly changes as shown in the range a of FIG.

【００１９】 又、前記カム面２０は、前記直線部２３の両端から連続させて、１対の円弧部 ２４、２５を形成し、両円弧部２４、２５の端部同士を、非検出部２６により連 続させている。この１対の円弧部２４、２５の内、一方の円弧部２４は、前記直 線部２３から離れるに従って、徐々に前記回転中心Ｏから離れ、他方の円弧部２ ５は、前記直線部２３から離れるに従って、徐々に前記回転中心Ｏに近付く。従 って、前記スピンドル２２の先端が何れかの円弧部２４（２５）に当接した状態 で、前記カム体１６が回転すると、前記検出器２１の出力Ｅが、図３のｃ（ｂ） 範囲に示す様に、少しずつ変化する。前記非検出部２６には、車輪に最大限の舵 角付与を行なった場合でも、前記スピンドル２２の先端が当接する事はない。Further, the cam surface 20 is continuous from both ends of the linear portion 23 to form a pair of arc portions 24 and 25, and the end portions of the arc portions 24 and 25 are connected to each other by the non-detection portion 26. It is continued by. Of the pair of arcuate portions 24, 25, one arcuate portion 24 gradually separates from the rotation center O as it separates from the straight line portion 23, and the other arcuate portion 25 separates from the straight line portion 23. As the distance increases, the center of rotation O gradually approaches. Therefore, when the cam body 16 rotates while the tip of the spindle 22 is in contact with any one of the circular arc portions 24 (25), the output E of the detector 21 is changed to c (b) in FIG. As shown in the range, it changes little by little. The tip of the spindle 22 does not come into contact with the non-detection unit 26 even when the maximum steering angle is applied to the wheels.

【００２０】 上述の様に構成される本考案の舵角検出装置の場合、ピニオン軸３の回転に伴 なって、前輪に舵角を付与した場合には、付与された舵角に応じて、検出器２１ の出力Ｅが、図３に示す様に連続的に変化する。そこで、この出力Ｅを図示しな い制御器に入力すれば、前輪に付与された舵角を知る事が出来る。In the case of the steering angle detecting device of the present invention configured as described above, when the steering angle is given to the front wheels along with the rotation of the pinion shaft 3, the steering angle is given according to the given steering angle. The output E of the detector 21 continuously changes as shown in FIG. Therefore, by inputting this output E to a controller (not shown), the steering angle given to the front wheels can be known.

【００２１】 特に、本考案の舵角検出装置に於いては、カム面２０の形状を工夫する事によ り、前輪が中立位置近傍にある場合、即ち、前輪に付与された舵角が零乃至は小 さい場合に、カム体１６の回転に伴なってカム面２０と蓋体１４内周面との距離 が大きく変化する様に、反対に、前輪に付与された舵角が大きい場合に、前記距 離の変化が小さくなる様にしているので、前記検出器２１が特に高精度のもので なくても、小舵角時に於ける舵角検出を、精度良く行なえる。この結果、必要な 精度を得る為の舵角検出装置を、比較的安価に製作出来る。Particularly, in the steering angle detecting device of the present invention, by devising the shape of the cam surface 20, when the front wheels are near the neutral position, that is, the steering angle applied to the front wheels is zero. If the steering angle given to the front wheels is large, the distance between the cam surface 20 and the inner peripheral surface of the lid 14 changes greatly as the cam 16 rotates. Since the change in the distance is small, even if the detector 21 is not particularly highly accurate, the rudder angle detection at the small rudder angle can be accurately performed. As a result, a rudder angle detecting device for obtaining the required accuracy can be manufactured relatively inexpensively.

【００２２】 尚、図示の実施例は、本考案の舵角検出装置を、前輪に付与された舵角を検出 すべく構成しているが、本考案の舵角検出装置は、前輪舵角の検出だけでなく、 後輪舵角の検出にも利用出来る。即ち、後輪への舵角付与を行なうロッドの一部 に、図１に示したラック４を設け、このラック４によりピニオン３ａ、ピニオン 軸３等を介してカム体１６を回転駆動させる様に構成すれば、図示の実施例と同 様にして、後輪舵角の検出を行なえる。In the illustrated embodiment, the steering angle detecting device of the present invention is configured to detect the steering angle applied to the front wheels. However, the steering angle detecting device of the present invention does not detect the steering angle of the front wheels. It can be used not only for detection, but also for detection of the rear wheel steering angle. That is, the rack 4 shown in FIG. 1 is provided on a part of the rod that gives the steering angle to the rear wheels, and the cam body 16 is rotationally driven by the rack 4 via the pinion 3a, the pinion shaft 3 and the like. If configured, the rear wheel steering angle can be detected in the same manner as the illustrated embodiment.

【００２３】 又、ピニオン軸３の回転を減速してカム体１６に伝達し、このカム体１６を回 転させる減速機構は、図示の構造に限定されず、ウォーム減速機等、従来から知 られた他の減速機を採用する事も出来る。The deceleration mechanism that decelerates the rotation of the pinion shaft 3 and transmits the decelerated rotation to the cam body 16 to rotate the cam body 16 is not limited to the illustrated structure, and is conventionally known such as a worm gear reducer. Other speed reducers can also be used.

【００２４】[0024]

【考案の効果】[Effect of the device]

本考案の舵角検出装置は、以上に述べた通り構成され作用する為、比較的安価 に製作出来るにも拘らず、必要とする範囲で、高精度の舵角検出を行なえる。 Since the rudder angle detecting device of the present invention is constructed and operates as described above, it is possible to detect the rudder angle with high accuracy in a required range although it can be manufactured at a relatively low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本考案の実施例を示す部分断面図。FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図２】一部を省略して示す、図１のＡ−Ａ断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 with a part thereof omitted.

【図３】舵角と検出器の出力との関係を示す線図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a steering angle and an output of a detector.

【図４】従来構造を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 入力軸 ２ トーションバー ３ ピニオン軸 ３ａ ピニオン ４ ラック ５ ロータリ弁 ６ ケーシング ７ 舵角センサ ８ ステアリングギヤ ９ 入力軸 １０ 軸受 １１ 軸受 １２ 取付軸部 １３ 外歯歯車 １４ 蓋体 １５ 軸受 １６ カム体 １７ 円形凹部 １８ 内歯歯車 １９ カム部 ２０ カム面 ２１ 検出器 ２２ スピンドル ２３ 直線部 ２４ 円弧部 ２５ 円弧部 ２６ 非検出部 1 Input Shaft 2 Torsion Bar 3 Pinion Shaft 3a Pinion 4 Rack 5 Rotary Valve 6 Casing 7 Steering Angle Sensor 8 Steering Gear 9 Input Shaft 10 Bearing 11 Bearing 12 Bearing Shaft 13 External Gear 14 Lid 15 Bearing 16 Cam Body 17 Circular Recessed portion 18 Internal gear 19 Cam portion 20 Cam surface 21 Detector 22 Spindle 23 Linear portion 24 Arc portion 25 Arc portion 26 Non-detection portion

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 車輪への舵角付与に基づいて回転するシ
ャフトと、回転中心からの距離が連続的に変化するカム
面を有し、前記シャフトの回転に同期して回転するカム
と、前記カム面に対向して設けられ、このカム面迄の距
離変化を検出自在な検出器とを備えた舵角検出装置。1. A cam that rotates based on the application of a steering angle to a wheel, a cam surface that continuously changes in distance from a rotation center, and a cam that rotates in synchronization with rotation of the shaft, A rudder angle detection device provided with a detector that is provided so as to face the cam surface and that can detect a change in the distance to the cam surface.