JP2002062202A - パワーステアリング用トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】構成が簡素かつ小型であるとともに、高感度か
つ高精度なパワーステアリング用トルク検出装置を提供
する。 【解決手段】上部シャフト１の下方部３を下部シャフト
２の上端に形成したハウジング部４内に収容するととも
に、下方部３に設けた突起部７とハウジング部４の突起
部８ａおよび８ｂとの間に歪みゲージ９ａおよび９ｂを
介在させる。ハンドルが操作されて上部シャフト１が回
転されたときの上部シャフト１およびハウジング部４か
らの加圧によって歪みゲージ９ａあるいは９ｂより電圧
を出力させ、これを発信器１０よりアンテナ１１を介し
て電気回路１２に発信し、ここで換算されたトルク量を
コントロールユニットに送信する。一方、ハウジング部
４の周囲の円周方向に設けた透光部１４と組み合わされ
た光センサ１５は、ハウジング部４の回転角度を検出
し、検出結果を電気回路１２を経てコントロールユニッ
トに送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーステアリン
グ用トルク検出装置に関し、特に、小型かつ簡素な構成
を有する高感度および高精度なパワーステアリング用ト
ルク検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵装置においては、ハンドル
の回転操作を容易にするために油圧あるいは電動モータ
により回転力を付加し、これによって操舵性を補助する
パワーステアリングシステムが組み込まれている。この
システムは、ハンドル操作時の回転トルク量を検出し、
これに基づく動作指示をコントロールユニットより電動
モータ等の駆動源に与えるように構成されており、回転
トルク信号に車速信号等を加味して動作電流の大小を指
示するように構成されている。

【０００３】ハンドル操作時の回転トルク量の検出方式
としては、ステアリングシャフトに組み込まれたトーシ
ョンバーの捩れ量に基づいて検出する方式が採用されて
おり、具体的には、トーションバーの捩れ量をポテンシ
ョメータを利用した差動トランスからの出力によって捉
える方式、あるいはトーションバーの捩れ量を磁気抵抗
の変化による電気量（電圧、電流）として検出する方式
等が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこれら
の方式によるトルク検出装置によると、トーションバー
の組み込みを基本構成としているために機構が大型であ
るとともに、トーションバーの捩れ量検出のための構成
が複雑化する問題を有しており、さらに、感度および精
度面において一層の性能向上が求められている。

【０００５】従って、本発明の目的は、構成が小型かつ
簡素であるとともに、高感度および高精度なパワーステ
アリング用トルク検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、ハンドルを回転させたときの回転トルク
を検出するパワーステアリング用トルク検出装置におい
て、上端にハンドルを取り付けられた上部シャフトと、
前記上部シャフトの下方に配置されて前記上部シャフト
と連係されているとともに主軸に連係された下部シャフ
トと、前記上部シャフトおよび前記下部シャフトの間に
組み入れられ、運転者による前記ハンドルの操作によっ
て前記上部シャフトが回転させられたとき、前記上部シ
ャフトおよび前記下部シャフトの間で圧力を加えられる
歪みゲージあるいは圧電素子等の受圧素子と、前記圧力
の大きさに対応して前記受圧素子より生ずる出力を回転
トルク量として発信する発信機構より構成されることを
特徴とするパワーステアリング用トルク検出装置を提供
するものである。

【０００７】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、ハンドルを回転させたときの回転トルクを検出する
パワーステアリング用トルク検出装置において、上端に
ハンドルを取り付けられた上部シャフトと、前記上部シ
ャフトの下方に配置され、上端に前記上部シャフトの下
方部を収容したハウジング部を有するとともに車軸に連
係ざれた下部シャフトと、前記上部シャフトの下方部お
よび前記ハウジング部の間に組み入れられ、運転者によ
る前記ハンドルの操作によって前記上部シャフトが回転
させられたとき、前記上部シャフトの下方部および前記
ハウジング部の間で圧力を加えられる歪みゲージあるい
は圧電素子等の受圧素子と、前記圧力の大きさに対応し
て前記受圧素子より生ずる出力を回転トルク量として発
信する発信機構と、前記ハウジング部の周囲に配列され
た透光部あるいは光反射部等の被投光部と、 前記被投
光部に光を投射して前記被投光部における透過光あるい
は反射光等の光を検出することによって前記ハンドルの
操作による前記ハウジング部の回転を検出して出力する
光センサより構成されることを特徴とするパワーステア
リング用トルク検出装置を提供するものである。

【０００８】光センサによるハウジング部の回転検出の
ための具体的手段としては、たとえば、ハウジング部の
回転に伴い光センサの位置を通過する被投光部数を光セ
ンサがカウントすることによって回転角度の検出が可能
であり、また、回転ゼロの位置は、たとえば、他より大
きな透過光量の被投光部を形成し、最大光量をしてゼロ
位置とすれば、容易に設定が可能である。多くの場合、
被投光部は、複数個形成されるが、円周方向に幅を変化
させた１個の帯状の透光部によって構成してもよく、こ
の構成による透過光量の変化に基づけば、回転角度を検
出することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるパワーステア
リング用トルク検出装置の実施の形態を説明する。図１
において、１は上端に操作用ハンドル（図示せず）を取
り付けられた上部シャフト、２は上部シャフト１の下方
に配置され、上端に、上部シャフト１の下方部３を収容
した円筒状のハウジング部４を形成した下部シャフトを
示す。

【００１０】５は上部シャフト１の六角形の下方部３に
係合して取り付けられた固定リング、６は固定リング５
とハウジング部４の間に介在させられた軸受を示し、上
部シャフト１とハウジング部４は、この軸受６によって
相互に回転できるように組み合わされている。７は固定
リング５の外面に形成された突起部、８ａおよび８ｂ
は、それぞれ突起部７の両側に位置するようにしてハウ
ジング部４の内面に形成された突起部を示し、これら突
起部７と８ａの間および７と８ｂの間には、受圧素子を
構成する歪みゲージ９ａおよび９ｂが組み込まれてい
る。

【００１１】１０は歪みゲージ９ａおよび９ｂと接続さ
れたＩＣ回路組み込みによる電池内蔵のカード状発信器
を示し、歪みゲージ９ａあるいは９ｂからの出力電圧を
アンテナ１１を介して電気回路１２に発信する。電気回
路１２では、歪みゲージ９ａあるいは９ｂでの出力電圧
をトルク量に換算し、これをコントロールユニット（図
示せず）へと発信する。なお、電気回路１２を経ずに、
発信器１０よりアンテナ１１を介して直接発信する構成
は可能である。

【００１２】１３はハウジング部４の周囲に一体に形成
された円板を示し、その円周方向には、円板１３を貫通
して被投光部を構成する複数の透光部（スリット）１４
が形成されている。１５は円板１３を挟むように発光部
１６と受光部１７を配置して構成された光センサを示
し、この光センサ１５は、ハウジング部４の回転角度を
検出し、検出結果をコントロールユニットに出力する。

【００１３】図示されてはいないが、透光部１４および
光センサ１５には、

【０００８】で述べたような回転角度の検出、および回
転ゼロ位置設定のための構成が組み入れられている。な
お、下部シャフト２は、その下端が前輪の車軸（図示せ
ず）と連係させられており、車軸には、コントロールユ
ニットからの指示により作動する電動モータ等のパワー
補助システムが組み入れられている。

【００１４】以上のように構成される本実施の形態にお
けるトルク検出装置は、以下のように機能する。まず、
運転者によってハンドルが操作され、上部シャフト１が
回転させられると、固定リング５の突起部７が突起部８
ａあるいは８ｂとの間で歪みゲージ９ａあるいは９ｂを
加圧する。加圧が行われると、加圧に応じた電圧が歪み
ゲージ９ａあるいは９ｂより生じ、その度合が発信器１
０およびアンテナ１１を介して電気回路１２に発信され
て回転トルク量に換算され、さらに、これがコントロー
ルユニットに送信される。

【００１５】一方、光センサ１５は、ハンドル操作によ
るハウジング部４の回転角度を検出し、検出結果を電気
回路１２を経てコントロールユニットに送信し、以上の
２つの送信を受けたコントロールユニットは、これらの
送信データに車速等の要素を加味して電動モータ等への
指令を行い、これによって所定の量のパワー補助が行わ
れる。

【００１６】そして、この間において、歪みゲージより
の出力が９ａからのものであるときにはハンドル操作が
左方向に行われたものとして捉えられる一方、９ｂより
のものであるときには、右方向に行われたものとして捉
えられ、この結果、コントロールユニットからは、これ
らの方向性に対応した指令が発せられることになる。

【００１７】図２は、以上の動作順をまとめたものであ
る。各ステップを経ることによってトルク量、回転方向
および回転角度が検出され、検出結果がコントロールユ
ニットに送信される。

【００１８】以上に述べた本実施の形態によるトルク検
出装置によれば、歪みゲージ９ａおよび９ｂに基づく回
転トルク量および回転方向の検出機能と、光センサ１５
による回転角度の検出機能とを組み合わせた構成を有す
るため、歪みゲージと光センサ特有の高感度で高精度の
特質のもとに所定のパワーステアリング用トルク検出装
置を構成することができる。

【００１９】なお、本実施の形態において、ハンドルの
操作方向の検出を、歪みゲージ９ａ、９ｂによらずに光
センサ１５によって検出することは可能であり、その具
体的手段としては、透光部１４を右あるいは左回りに順
に大きく形成し、これによる透過光量の変化を光センサ
１５によって検知する構成が簡便である。また、この構
成において、透光部１４を１条の帯状体として形成する
とともに、その幅寸法を右あるいは左回りに順に大きく
し、これによる透過光量の変化を検出する方式も考えら
れる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるパワ
ーステアリング用トルク検出装置によれば、上部および
下部シャフト間に受圧素子を組み込み、上部および下部
シャフトからの加圧による受圧素子の出力に基づいて回
転トルク量を検出するため、従来のトーションバーを組
み込んだトルク検出装置に比べると、構成を大幅に小型
かつ簡素化することができる。また、以上を具現化する
構成として、下部シャフトの上端にハウジング部を形成
し、このハウジング部内に上部シャフトの下方部を収容
してこれらの間に受圧素子を配置することにより回転ト
ルク量を検出するとともに、ハウジング部の周囲に被投
光部を設け、この被投光部に光を投射して透過光あるい
は反射光を検出することによってハンドル操作時のハウ
ジング部の回転角度等を検出することのできる高感度か
つ高精度な実利的構成をも提供するものであり、その有
用性は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパワーステアリング用トルク検出
装置の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図を示す。

【図２】図１のトルク検出装置の動作順を示す説明図。

【符号の説明】

１ 上部シャフト ２ 下部シャフト ３ 下方部 ４ ハウジング部 ５ 固定リング ６ 軸受 ７、８ａ、８ｂ 突起部 ９ａ、９ｂ 歪みゲージ １０ 発信器 １１ アンテナ １２ 電気回路 １３ 円板 １４ 透光部 １５ 光センサ １６ 発光部 １７ 受光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルを回転させたときの回転トルクを
   検出するパワーステアリング用トルク検出装置におい
   て、 上端にハンドルを取り付けられた上部シャフトと、 前記上部シャフトの下方に配置されて前記上部シャフト
   と連係されているとともに車軸に連係された下部シャフ
   トと、 前記上部シャフトおよび前記下部シャフトの間に組み入
   れられ、運転者による前記ハンドルの操作によって前記
   上部シャフトが回転させられたとき、前記上部シャフト
   および前記下部シャフトの間で圧力を加えられる歪みゲ
   ージあるいは圧電素子等の受圧素子と、 前記圧力の大きさに対応して前記受圧素子より生ずる出
   力を回転トルク量として発信する発信機構より構成され
   ることを特徴とするパワーステアリング用トルク検出機
   構。
2. 【請求項２】ハンドルを回転させたときの回転トルクを
   検出するパワーステアリング用トルク検出装置におい
   て、 上端にハンドルを取り付けられた上部シャフトと、 前記上部シャフトの下方に配置され、上端に前記上部シ
   ャフトの下方部を収容したハウジング部を有するととも
   に車軸に連係された下部シャフトと、 前記上部シャフトの下方部および前記ハウジング部の間
   に組み入れられ、運転者による前記ハンドルの操作によ
   って前記上部シャフトが回転させられたとき、前記上部
   シャフトの下方部および前記ハウジング部の間で圧力を
   加えられる歪みゲージあるいは圧電素子等の受圧素子
   と、 前記圧力の大きさに対応して前記受圧素子より生ずる出
   力を回転トルク量として発信する発信機構と、 前記ハウジング部の周囲に配列された透光部あるいは光
   反射部等の被投光部と、 前記被投光部に光を投射して
   前記被投光部における透過光あるいは反射光等の光を検
   出することによって前記ハンドルの操作による前記ハウ
   ジング部の回転を検出して出力する光センサより構成さ
   れることを特徴とするパワーステアリング用トルク検出
   装置。