JP2000193542A - トルクセンサ及び電動パワ―ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホーンに流れる電流による影響を受けないト
ルクセンサの提供。 【解決手段】 外部から加わるトルクを伝達すべく、そ
の入力軸４に連結された上部軸１，２を備え、入力軸４
に伝達されたトルクを、入力軸４と出力軸７とを連結し
た連結軸５の外周に生じた磁界の変化に基づき検出する
トルクセンサ。上部軸１，２は、上部２及び下部１に分
割されて連結され、上部２及び下部１の連結部２１ａの
何れか一方は、その他方との接触面が非導電性の被覆材
料により被覆されている構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵輪に加
わる操舵トルクを検出するトルクセンサ及びトルクセン
サの検出結果に基づいて電動モータを駆動し、操舵補助
力を発生させる電動パワーステアリング装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の電動パワーステアリング
装置の構成を示す縦断面図である。この電動パワーステ
アリング装置は、上部軸の上部２（アッパシャフト）の
上端部に操舵輪２０が取付けられ、上部軸の下部１（中
間シャフト）の下端部には、第１ダウエルピン３を介し
て筒状の入力軸４及びこれの内側に挿入される連結軸５
の上端部が連結され、連結軸５の下端部に第２ダウエル
ピン６を介して筒状の出力軸７が連結されている。出力
軸７の上端部は入力軸４の下端部に挿嵌されており、上
部軸の上部２及び出力軸７がころがり軸受８，９ａ，９
ｂを介して、また、入力軸４がニードル軸受１０を介し
てハウジング１１内にそれぞれ支持されている。

【０００３】上部軸の上部２と下部１とは、連結部２１
において、下部１の上端部を上部２の下端部に所定長内
嵌し、両者をスプライン結合させると共に、上部２の周
面に形成された小径の貫通孔を経て、下部１の外周の対
応位置に形成された凹所内に樹脂１５を充填し、樹脂１
５により軸方向に、前記スプライン結合により周方向に
拘束した状態で連結されている。

【０００４】ハウジング１１内には、連結軸５を介して
連結される入力軸４及び出力軸７の相対変位量により、
操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセン
サ１２の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電
動モータ１３の回転を減速して、出力軸７に伝達する減
速機構１４とを備え、操舵輪２０の回転に応じた舵取機
構の動作を、電動モータ１３の回転により補助し、舵取
りの為の運転者の労力負担を軽減するように構成されて
いる。また、出力軸７の下端部は、ユニバーサルジョイ
ントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されて
いる。

【０００５】トルクセンサ１２には、例えば特公平０７
−０２１４３３号公報に開示されているような非接触式
センサが用いられている。トルクセンサ１２では、入力
軸４及び出力軸７にそれぞれ固定された磁性体製リング
１２ａ，１２ｂが、連結軸５の周囲のハウジング１１内
に固着されているトルク検出コイル１２ｃの内側に配置
されている。磁性体製リング１２ａ，１２ｂの対向する
端面には、複数の矩形状の歯部がそれぞれ同一ピッチで
全周に亘って形成されており、連結軸５の捩れに対応し
て、入力軸４側の磁性体製リング１２ａと出力軸７側の
磁性体製リング１２ｂとが相対回転したときに、前記歯
部の対向面積が変化して、トルク検出コイル１２ｃのイ
ンピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化によ
って前記操舵トルクを検出する。

【０００６】以上のように構成された電動パワーステア
リング装置では、操舵輪２０の回転に応じて、トルクセ
ンサ１２が操舵トルクを検出し、その検出結果に基づい
て、電動モータ１３を駆動させる。駆動させる電動モー
タ１３の回転は、減速機構１４により減速されて出力軸
７に伝達され、伝達された回転動作は、ラックピニオン
式の舵取機構により直線動作に変換されて舵取が行われ
る。これにより、運転者の舵取りの為の労力負担を軽減
する。

【０００７】車両の衝突等により操舵輪２０に過大な外
力が軸方向に加わった場合、上述したように、上部軸の
上部２と下部１とを連結した樹脂１５が、両者の界面に
おいて剪断され、上部軸の上部２が上部軸の下部１に対
して軸方向に相対移動可能な状態となる。これにより、
操舵輪２０に加わる外力のエネルギーは、上部軸の上部
２と下部１との嵌合部での摺動抵抗と、上部軸の上部２
内に設けられた図示しない緩衝バネの変形抵抗とにより
吸収され、衝突等によるショックを和らげ、運転者を保
護する。

【０００８】図５は、操舵輪２０に設けられた警笛のス
イッチがオンされたときの電流の流れ方を示す回路図で
ある。この回路図では、警笛（ホーン）ＨのスイッチＳ
Ｗがオンされると、バッテリＢからの電流ＩＨ（ホーン
電流）が、ホーンＨに流れて鳴動させると共に、スイッ
チＳＷを経て分岐し、分岐した一方の電流Ｉ１は、アッ
パ側のボールベアリング（ころがり軸受８）の接触抵抗
Ｒ１を通じて、接地電位を有する電動パワーステアリン
グ装置のアッパブラケットへ流れる。分岐した他方の電
流Ｉ２は、連結部２１のスプライン結合された上部軸の
上部２及び下部１の接触抵抗Ｒ２と、トルクセンサ１２
付近とを通じて流れ、トルクセンサ１２付近を流れた電
流Ｉ２は、ボールベアリング（ころがり軸受９ａ）の接
触抵抗Ｒ３及びボールベアリング（ころがり軸受９ｂ）
の接触抵抗Ｒ４に分かれて、接地電位を有する電動パワ
ーステアリング装置のロアブラケットへ流れる。

【０００９】電流ＩＨ及び分岐した電流Ｉ１，Ｉ２の関
係は下式のようになる。 ＩＨ＝Ｉ１＋Ｉ２ Ｉ１＝ＩＨ・［｛Ｒ２＋（Ｒ３//Ｒ４）｝／Ｒ１//｛Ｒ
２＋（Ｒ３//Ｒ４）｝］ Ｉ２＝ＩＨ・［Ｒ１／Ｒ１//｛Ｒ２＋（Ｒ３//Ｒ
４）｝］ 但し、アッパブラケットの接地電位、ロアブラケットの
接地電位及びバッテリＢの接地電位を共通とした場合。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電動パワーステアリング装置では、ホーン電流の一部
がトルクセンサ１２付近を通じて流れる場合がある。そ
の為、大きなホーン電流を必要とするホーンＨを取り付
けた場合、トルクセンサ１２付近にも大電流が流れて、
トルクセンサ１２の検出値に影響を与える可能性があ
る。また、大電流が流れることにより、ころがり軸受９
ａ，９ｂに電食が生じる可能性もある。

【００１１】このような問題を解決する技術として、ホ
ーンスイッチの近辺に、１対の導電性のスリップ片及び
ホーン駆動回路を構成する１対のブラシにより、ホーン
駆動電流を接地電位に逃がす回路を設けた「パワーステ
アリング車両のホーン駆動装置」が、実開平４−６７１
４８号公報に開示されている。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、第１〜３発明では、ホーンに流れる電流
による影響を受けないトルクセンサを提供することを目
的とする。第４発明では、トルクセンサがホーンに流れ
る電流による影響を受けず、また、ホーンに流れる電流
によるころがり軸受の電食が少ない電動パワーステアリ
ング装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るトルクセ
ンサは、外部から加わるトルクを伝達すべく、その入力
軸に連結された上部軸を備え、該入力軸に伝達されたト
ルクを、該入力軸と出力軸とを連結した連結軸の外周に
生じた磁界の変化に基づき検出するトルクセンサにおい
て、前記上部軸は、上部及び下部に分割されて連結さ
れ、該上部及び下部の連結部の何れか一方は、その他方
との接触面が非導電性の被覆材料により被覆されている
ことを特徴とする。

【００１４】このトルクセンサでは、入力軸に連結され
た上部軸が、外部から加わるトルクを入力軸に伝達す
る。入力軸に伝達されたトルクは、入力軸と出力軸とを
連結した連結軸の外周に生じた磁界の変化に基づき検出
される。上部軸の上部及び下部の連結部の何れか一方
は、その他方との接触面が非導電性の被覆材料により被
覆されており、上部軸の上部及び下部は、電気的に絶縁
され、ホーン電流が流れないので、その電流による影響
を受けない。

【００１５】第２発明に係るトルクセンサは、前記上部
をそのハウジングに軸支する軸受を備え、該軸受は、内
輪及び外輪の間に導電部材を介在させた導電軸受である
ことを特徴とする。

【００１６】このトルクセンサでは、軸受が、上部軸の
上部をそのハウジングに軸支し、その軸受は、内輪及び
外輪の間に導電部材を介在させた導電軸受であるので、
ホーン電流はハウジングへ流れ易くなり、ホーン電流に
よる影響を受けない。また、軸受は、ホーン電流による
電食を防止することができる。

【００１７】第３発明に係るトルクセンサは、前記上部
及び下部の連結部は、前記上部軸の軸方向に加えられた
衝撃を緩和すべくなしてあることを特徴とする。

【００１８】このトルクセンサでは、上部軸の上部及び
下部の連結部は、上部軸の軸方向に加えられた衝撃を緩
和すべくなしてあるので、この連結部を利用して、上部
軸の上部及び下部を電気的に絶縁することができる。

【００１９】第４発明に係る電動パワーステアリング装
置は、請求項１〜３の何れかに記載されたトルクセンサ
と、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づいて駆
動制御される操舵補助用の電動モータと、該電動モータ
に連動する出力軸とを備えてなることを特徴とする。

【００２０】この電動パワーステアリング装置では、請
求項１〜３の何れかに記載されたトルクセンサと、この
トルクセンサが検出した操舵トルクに基づいて駆動制御
される操舵補助用の電動モータと、電動モータに連動す
る出力軸とを備えているので、トルクセンサが電流によ
る影響を受けず、また、ホーン電流によるころがり軸受
の電食が少ない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る
トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置の実施の
形態の要部構成を示す縦断面図である。この電動パワー
ステアリング装置は、上部軸の上部２（アッパシャフ
ト）の上端部に操舵輪２０が取付けられ、上部軸の下部
１（中間シャフト）の下端部には、第１ダウエルピン３
を介して筒状の入力軸４及びこれの内側に挿入される連
結軸５の上端部が連結され、連結軸５の下端部に第２ダ
ウエルピン６を介して筒状の出力軸７が連結されてい
る。

【００２２】出力軸７の上端部は入力軸４の下端部に挿
嵌されており、上部軸の上部２及び出力軸７がころがり
軸受８，９ａ，９ｂを介して、また、入力軸４がニード
ル軸受１０を介してハウジング１１内にそれぞれ支持さ
れている。尚、ころがり軸受８は、図３の断面図（ａ）
及び平面図（ｂ）に示すように、内輪８ｂ及び外輪８ａ
の間に導電部材８ｃを介在させた導電軸受である。

【００２３】上部軸の上部２と下部１とは、連結部２１
ａにおいて、下部１の上端部を上部２の下端部に所定長
内嵌し、両者をスプライン結合させると共に、上部２の
周面に形成された小径の貫通孔を経て、下部１の外周の
対応位置に形成された凹所内に樹脂１５を充填し、樹脂
１５により軸方向に、前記スプライン結合により周方向
に拘束した状態で連結されている。上部軸の下部１の、
上部２と接触する連結部２１ａの外周面は、非導電性の
合成樹脂（非導電性の被覆材料）により被覆され、上部
軸の下部１と上部２とは、電気的に絶縁されている。
尚、上部軸の下部１の連結部２１ａの外周面に代えて、
上部軸の上部２の、下部１と接触する連結部２１ａの内
周面を、非導電性の合成樹脂により被覆しても良い。

【００２４】ハウジング１１内には、連結軸５を介して
連結される入力軸４及び出力軸７の相対変位量により、
操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセン
サ１２の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電
動モータ１３の回転を減速して、出力軸７に伝達する減
速機構１４とを備え、操舵輪２０の回転に応じた舵取機
構の動作を、電動モータ１３の回転により補助し、舵取
りの為の運転者の労力負担を軽減するように構成されて
いる。また、出力軸７の下端部は、ユニバーサルジョイ
ントを介してラックピニオン式の舵取機構に連結されて
いる。

【００２５】トルクセンサ１２は、入力軸４及び出力軸
７にそれぞれ固定された磁性体製リング１２ａ，１２ｂ
が、連結軸５の周囲のハウジング１１内に固着されてい
るトルク検出コイル１２ｃの内側に配置されている。磁
性体製リング１２ａ，１２ｂの対向する端面には、複数
の矩形状の歯部がそれぞれ同一ピッチで全周に亘って形
成されており、連結軸５の捩れに対応して、入力軸４側
の磁性体製リング１２ａと出力軸７側の磁性体製リング
１２ｂとが相対回転したときに、前記歯部の対向面積が
変化して、トルク検出コイル１２ｃのインピーダンスが
変化し、このインピーダンスの変化によって前記操舵ト
ルクを検出する。

【００２６】以上のように構成された電動パワーステア
リング装置では、操舵輪２０の回転に応じて、トルクセ
ンサ１２が操舵トルクを検出し、その検出結果に基づい
て、電動モータ１３を駆動させる。駆動させる電動モー
タ１３の回転は、減速機構１４により減速されて出力軸
７に伝達され、伝達された回転動作は、ラックピニオン
式の舵取機構により直線動作に変換されて舵取が行われ
る。これにより、運転者の舵取りの為の労力負担を軽減
する。

【００２７】車両の衝突等により操舵輪２０に過大な外
力が軸方向に加わった場合、上述したように、上部軸の
上部２と下部１とを連結した樹脂１５が、両者の界面に
おいて剪断され、上部軸の上部２が上部軸の下部１に対
して軸方向に相対移動可能な状態となる。これにより、
操舵輪２０に加わる外力のエネルギーは、上部軸の上部
２と下部１との嵌合部での摺動抵抗と、上部軸の上部２
内に設けられた図示しない緩衝バネの変形抵抗とにより
吸収され、衝突等によるショックを和らげ、運転者を保
護する。

【００２８】図２は、操舵輪２０に設けられた警笛のス
イッチがオンされたときの電流の流れ方を示す回路図で
ある。この回路図では、警笛（ホーン）ＨのスイッチＳ
Ｗがオンされると、バッテリＢからの電流ＩＨ（ホーン
電流）が、ホーンＨに流れて鳴動させると共に、スイッ
チＳＷを経て、アッパ側のボールベアリング（ころがり
軸受８）の接触抵抗Ｒ１を通じて、接地電位を有する電
動パワーステアリング装置のアッパブラケットへ流れ
る。

【００２９】この場合、上述したように、上部軸の上部
２と下部１との連結部２１ａにおいて、上部軸の下部１
の、上部２と接触する外周面は、非導電性の合成樹脂に
より被覆され、上部軸の下部１と上部２とは、電気的に
絶縁されているので、ホーンＨに流れた電流ＩＨは、ト
ルクセンサ１２付近へは分岐されず、全てアッパ側のボ
ールベアリングの接触抵抗Ｒ１を通じて、接地電位を有
する電動パワーステアリングへ流れる。

【００３０】従って、トルクセンサ１２は、その検出値
に、ホーンＨに流れた電流ＩＨの影響を受けず、また、
大電流によりトルクセンサ１２及びその周辺が磁化され
ることもなく、その検出値に影響を受けることもない。
また、大電流が流れることにより、ころがり軸受９ａ，
９ｂに電食が生じることもない。

【００３１】

【発明の効果】第１発明に係るトルクセンサによれば、
上部軸の上部及び下部は、電気的に絶縁され、ホーン電
流が流れないので、その電流による影響を受けない。

【００３２】第２発明に係るトルクセンサによれば、ホ
ーン電流はハウジングへ流れ易くなり、ホーン電流によ
る影響を受けない。また、軸受は、ホーン電流による電
食を防止することができる。

【００３３】第３発明に係るトルクセンサによれば、上
部軸の上部及び下部の連結部は、上部軸の軸方向に加え
られた衝撃を緩和すべくなしてあるので、この連結部を
利用して、上部軸の上部及び下部を電気的に絶縁するこ
とができる。

【００３４】第４発明に係る電動パワーステアリング装
置によれば、トルクセンサが電流による影響を受けず、
また、ホーン電流によるころがり軸受の電食が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルクセンサ及び電動パワーステ
アリング装置の実施の形態の要部構成を示す縦断面図で
ある。

【図２】本発明に係るトルクセンサ及び電動パワーステ
アリング装置の、警笛のスイッチがオンされたときの電
流の流れ方を示す回路図である。

【図３】導電軸受の構成を示す断面図（ａ）及び平面図
（ｂ）である。

【図４】従来の電動パワーステアリング装置の要部構成
例を示す縦断面図である。

【図５】従来の電動パワーステアリング装置の、警笛の
スイッチがオンされたときの電流の流れ方を示す回路図
である。

【符号の説明】

１ 上部軸の下部 ２ 上部軸の上部 ４ 入力軸 ５ 連結軸 ７ 出力軸 ８ ころがり軸受（導電軸受） ９ａ，９ｂ ころがり軸受 １２ トルクセンサ １３ 電動モータ １５ 樹脂 ２０ 操舵輪

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から加わるトルクを伝達すべく、そ
   の入力軸に連結された上部軸を備え、該入力軸に伝達さ
   れたトルクを、該入力軸と出力軸とを連結した連結軸の
   外周に生じた磁界の変化に基づき検出するトルクセンサ
   において、 前記上部軸は、上部及び下部に分割されて連結され、該
   上部及び下部の連結部の何れか一方は、その他方との接
   触面が非導電性の被覆材料により被覆されていることを
   特徴とするトルクセンサ。
2. 【請求項２】 前記上部をそのハウジングに軸支する軸
   受を備え、該軸受は、内輪及び外輪の間に導電部材を介
   在させた導電軸受である請求項１記載のトルクセンサ。
3. 【請求項３】 前記上部及び下部の連結部は、前記上部
   軸の軸方向に加えられた衝撃を緩和すべくなしてある請
   求項１又は２記載のトルクセンサ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載されたトル
   クセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基
   づいて駆動制御される操舵補助用の電動モータと、該電
   動モータに連動する出力軸とを備えてなることを特徴と
   する電動パワーステアリング装置。