JP2002267550A

JP2002267550A - トルク検出装置及び舵取装置

Info

Publication number: JP2002267550A
Application number: JP2001067550A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sasaki; 裕人佐々木; Yasuhiro Saito; 安弘斉藤; Koichi Natsunari; 孝一夏成
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】捩れ要素を介して連結された第１軸及び第２
軸に加わる回転トルクを、両軸の相対角変位に応じて軸
長方向に生じる移動体の移動を媒介として検出する構成
において、周辺環境の影響を排除して高精度の検出を可
能とする。【解決手段】トーションバーＴを介して連結された第
１軸１及び第２軸２の連結部位に、前者と一体回転し、
後者の外周のねじ溝に螺合するボールナット３を取付け
る。このボールナット３の外周に磁性体製のターゲット
環４を設け、このターゲット環４の移動を、この移動域
に臨ませたＭＲセンサ５により検出する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に加わる回
転トルクを検出するトルク検出装置、及びこのトルク検
出装置を備える車両用の舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】舵取りのための舵輪（ステアリングホイ
ール）の操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該
モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動
パワーステアリング装置は、操舵補助力の発生源として
油圧アクチュエータを用いる油圧パワーステアリング装
置と比較して、車速の高低，舵取りの頻度等、走行状態
に応じた補助力特性の制御が容易に行えるという利点を
有することから、近年、その適用範囲が拡大する傾向に
ある。

【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいては、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるべ
く、前記舵輪に加えられる回転トルク（操舵トルク）を
検出する必要があり、この検出のため、従来から、舵輪
と舵取機構とを連絡する操舵軸を、舵輪側の第１軸と舵
取機構側の第２軸とを細径のトーションバーを介して同
軸上に連結して構成し、これら両軸間に、捩れ要素とし
ての前記トーションバーの捩れを伴って相対角変位を生
ぜしめ、この相対角変位の検出結果に基づいて前記回転
トルクを求める構成としたトルク検出装置が用いられて
いる。

【０００４】前記相対角変位は、第１軸及び第２軸の回
転角度を各別に検出し、これらの検出角度の差を求める
ことにより知ることができるが、この場合、センサ及び
演算部を含む回転角度の検出手段が２組必要であり、装
置構成が複雑化するという問題がある。そこで従来か
ら、前記第１，第２軸の連結部分に、前記相対角変位に
応じて軸長方向に移動する移動体を配し、この移動体の
移動量を検出することにより、前記相対角変位を間接的
に検出する構成としたトルク検出装置が提案されてい
る。

【０００５】この種のトルク検出装置は、前記移動体及
び該移動体の検出手段の構成を変えて種々提案されてお
り、実開平５-59269号公報、特開平7-134072号公報、特
開平10−297507号公報及び特開平11−281504号に開示さ
れたトルク検出装置は、円板形の移動体と、この移動体
の端面又は周面に接触又は係合する接触子とを備え、前
記移動体の移動に伴う接触子の変位を、該接触子を検出
杆の先端に備えるポテンシオメータの出力として取り出
す構成となっている。

【０００６】また実開平６-62338号公報及び特開平7-33
3082号公報に開示されたトルク検出装置は、磁性体製の
移動体と、この移動体の両側に位置する一対の検出コイ
ルとを備え、前記移動体の移動に応じた前記検出コイル
のインピーダンス変化を出力として取り出す構成となっ
ている。

【０００７】更に、実公平8-6276号公報に開示されたト
ルク検出装置は、互いに逆の極性を有する一対のリング
状の磁石を軸長方向に離隔して備える移動体と、これの
外側に配置されたホール素子とを備え、移動体の移動に
伴う前記両磁石間の磁束の変化を前記ホール素子の出力
として取り出す構成となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記実
開平５-59269号公報等に開示されたトルク検出装置にお
いては、前記第１，第２軸と共に回転する移動体に直接
的に接触又は係合する接触子が、前記移動体に対して摺
動状態にあるため、長期に亘って良好な検出精度を維持
することが難しいという問題がある。

【０００９】これに対し、実開平６-62338号公報、特開
平7-333082号公報及び実公平8-6276号公報に開示された
トルク検出装置は、移動体との接触部を有しておらず、
非接触でのトルク検出が可能であるが、実開平６-62338
号公報及び特開平7-333082号公報に開示されたトルク検
出装置においては、移動体の両側に大嵩の検出コイルが
必要であり、これらの配設位置を確保し、またこれらの
固定支持を実現するために装置の大型化が避けられない
という問題がある。

【００１０】また実公平8-6276号公報に開示されたトル
ク検出装置においては、前記リング状の磁石を備える
等、磁界の発生が可能な特殊な移動体が必要であり、ま
た磁束変化の検出のために用いられているホール素子の
温度特性が、使用素材及び駆動回路に影響されるため、
これらの適正な選定が必要である上、適正な選定がなさ
れた場合であっても、塵埃、汚れ等の影響による特性変
化が生じ易く、前述した操舵トルクの検出を高精度に行
わせることは難しい。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、第１，第２軸の相対角変位に応じた移動体の軸
長方向の移動を、該移動体に周設された磁性体製のター
ゲットと、該ターゲットの移動に伴う周辺磁場の変化に
応じて電気的特性（抵抗）を変えるＭＲ素子等の磁気セ
ンサとを用いることにより、周辺環境の影響が少ない高
精度でのトルク検出を、簡素な構成により行わせ得るト
ルク検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
トルク検出装置は、捩れ要素を介して同軸上に連結され
た第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを、前記捩れ要
素の捩れを伴って両軸間に生じる相対角変位を利用して
検出するトルク検出装置において、前記第１，第２軸の
連結部近傍に配してあり、前記相対角変位に応じて軸長
方向に移動する移動体と、該移動体の外側に周設された
磁性体製のターゲット環と、前記移動体の移動域に臨ま
せて配置してあり、該移動体の移動に伴う前記ターゲッ
ト環の軸長方向の接離に応じて出力変化する磁気センサ
と、該磁気センサの出力を用いて前記回転トルクを算出
するトルク算出部とを備えることを特徴とする。

【００１３】本発明においては、トーションバー等の捩
れ要素を介して連結された第１軸及び第２軸に回転トル
クが加わり両軸間に相対角変位が生じると、両軸の連結
部に配した移動部材が軸長方向に移動し、該移動部材の
外側に周設されたターゲット環が、これの移動域に臨ま
せて配した磁気センサに対して接離する。この接離に伴
う周辺磁場の変化に応じて、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）
等を用いてなる前記磁気センサの出力が変化し、この出
力を用いて前記回転トルクが求められる。

【００１４】また本発明の第２発明に係るトルク検出装
置は、第１発明における移動体が、前記第１軸及び第２
軸の一方に回転を拘束して取付けられ、他方の外周面に
形成されたねじ溝に多数のボールを介して螺合するボー
ルナットにより構成してあることを特徴とし、また第３
発明に係るトルク検出装置は、第１発明における移動体
が、前記第１軸及び第２軸の一方に回転を拘束して取付
けられた回転筒と、該回転筒の内側に偏心保持され、他
方の外周面に形成された螺旋溝に周方向の一か所にて係
合する送りベアリングとを備えることを特徴とし、更に
第４発明に係るトルク検出装置は、第１発明における移
動体が、前記第１軸及び第２軸の一方に回転を拘束して
取付けられた移動筒と、他方に固定された固定筒と、該
固定筒及び前記移動筒の他方との対向端面に軸長方向に
対して傾斜して設けられ、互いに突き合わされたテーパ
面とを備えることを特徴とする。

【００１５】これらの発明においては、第１，第２軸の
連結部に配した移動部材を、ボールねじ機構、送りベア
リング機構又はテーパ面による送り機構により、第１，
第２軸間の相対角変位に応じて軸長方向に滑らかに移動
させる。

【００１６】更に本発明の第５発明に係る舵取装置は、
舵輪の回転操作を、該舵輪と一体回転する操舵軸を介し
て舵取機構に伝え、該舵取機構の動作により舵取りを行
わせる構成とした車両用の舵取装置において、前記操舵
軸の中途に前記第１軸及び第２軸を備え、前記舵輪の回
転操作に応じて操舵軸に加わる操舵トルクを検出すべく
構成された第１発明〜第４発明のいずれかのトルク検出
装置を備えることを特徴とする。

【００１７】この発明においては、簡素な構成により、
高精度でのトルク検出が可能な第１発明〜第４発明のト
ルク検出装置を車両の舵取装置に適用し、舵取りのため
に舵輪に加えられる回転トルク（操舵トルク）の正確な
検出値を得て、これらの結果を、操舵補助用のモータの
駆動制御等、各種の制御に利用する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るトル
ク検出装置の第１の実施の形態を模式的に示す側断面図
であり、このトルク検出装置は、捩れ要素としての細径
のトーションバーＴを介して同軸上に連結された第１軸
１及び第２軸２に加わる回転トルクを検出すべく、両軸
１，２の連結部分に以下の如くに構成されている。

【００１９】前記第１軸１及び第２軸２は、筒形をなす
共通のハウジングＨの内部に、各別の軸受10，20を介し
て軸心回りでの回動自在に支承されている。第１軸１と
第２軸２とを連結するトーションバーＴは、図１中に破
線により示す如く、両軸１，２の軸心部に挿通され、両
端部の該当位置に打設された連結ピン11，21により両軸
１，２に接続されている。

【００２０】以上の構成により第１軸１と第２軸２と
は、一方の軸側、例えば、第１軸１の側から加えられる
回転トルクの作用により一体に回転することができ、こ
のとき両軸１，２を連結するトーションバーＴが前記回
転トルクの作用により捩れ、第１軸１と第２軸２との間
には、前記トーションバーＴの捩れに応じた相対角変位
が発生する。この相対角変位の方向及び大きさは、前記
回転トルクの方向及び大きさに対応するから、前記相対
角変位を媒介として前記回転トルクを検出することがで
きる。

【００２１】第１軸１の端部と第２軸２の端部とは、前
記ハウジングＨの内部において突き合わされており、第
１軸１の突き合わせ端部には、円筒形をなすボールナッ
ト３（移動体）が取付けてある。ボールナット３には、
一側の端面に開口し、軸方向に適宜の長さを有する長孔
30が周方向の一か所に形成されており、該ボールナット
３の取付けは、第１軸１の端部に前記長孔30の形成側を
外嵌し、該長孔30を第１軸１の外周に打設されたガイド
ピン12に係合せしめてなされている。このように取付け
られたボールナット３は、前記ガイドピン12及び長孔30
の相互作用により、第１軸１と一体回転すると共に、前
記長孔30の長さ範囲内において軸長方向に移動すること
が可能である。

【００２２】ボールナット３の他側は、第２軸２の外側
に適長に亘って遊嵌されており、ボールナット３と第２
軸２とは、両者の嵌合周面、即ち、ボールナット３の内
周面及び第２軸２の外周面に夫々形成された略半円形の
断面を有するねじ溝同士を多数のボールＢ，Ｂ…を介し
て螺合せしめ、ボールねじ式の運動変換機構を構成して
いる。

【００２３】而して、第１軸１と第２軸２とが回転トル
クの作用下にて回転し、これら両軸１，２間に、前述の
如く、トーションバーＴの捩れを伴って相対角変位が生
じた場合、第１軸と一体回転するボールナット３は、第
２軸２との嵌合周上のねじ溝内での前記ボールＢ，Ｂ…
の転動を伴って螺進し、ガイドピン12に係合する長孔30
により案内されて第１軸１の軸長方向に移動する。この
移動の方向は、前記相対角変位の方向、即ち、第１，第
２軸１，２に加わる回転トルクの向きに対応し、また前
記移動の量は、前記相対角変位の大きさ、即ち、第１，
第２軸１，２に加わる回転トルクの大きさに対応する。
従って、移動体としてのボールナット３の移動の方向及
び移動量を検出することにより、前記回転トルクを求め
ることができる。

【００２４】このように移動するボールナット３の外周
には、これと同軸をなして磁性体製のターゲット環４が
周設されている。なお図示のターゲット環４は、ボール
ナット３の外周に、磁性体製の環状板を圧入固定して構
成されているが、ボールナット３と一体に構成されてい
てもよく、また、ボールナット３の外周に磁性粉を含む
テープを貼着する等、他の手法により周設されてもよ
い。

【００２５】以上の如きボールナット３の外側には、前
記ターゲット環４の周設部を外側から臨むようにセンサ
ボックス50が配してある。このセンサボックス50は、第
１軸１及び第２軸２を支持する前記ハウジングＨの周壁
に固定支持されており、その内部にはＭＲセンサ５が収
納されている。

【００２６】前記ＭＲセンサ５は、磁界の作用により電
気的特性（抵抗）を変える磁気抵抗効果素子（ＭＲ素
子）を用いてなり、周辺磁場の変化に応じて出力電圧を
変えるように構成された磁気センサである。該ＭＲセン
サ５の出力は、センサボックス50の外部に引き出され、
マイクロプロセッサを用いてなるトルク算出部６に与え
られている。

【００２７】図２は、図１に示すトルク検出装置の動作
説明図である。ＭＲセンサ５が対向するターゲット環４
は、ボールナット３の外周面に周設されており、第１軸
１及び第２軸２が回転トルクの作用下にて回転している
とき、前述の如く生じるボールナット３の移動に伴って
軸長方向に移動し、一方向の回転時には、図２（ａ）に
示す如くＭＲセンサ５の配設位置に接近し、逆方向の回
転時には、図２（ｂ）に示す如く、ＭＲセンサ５の配設
位置から離反する。

【００２８】ここで前記ターゲット環４が磁性体製であ
り、周辺磁場に感応する前記ＭＲセンサ５の出力は、図
２（ａ）に示すターゲット環４の接近時に大、図２
（ｂ）に示すターゲット環４の離反時に小となって、こ
れらの間にて比例的に変化する。従って、第１軸１と第
２軸２との相対角変位に応じて生じるボールナット３の
軸長方向の位置変化は、前記ＭＲセンサ５の出力により
知ることができ、この出力を用いて、前記相対角変位の
原因となる第１軸１及び第２軸２に加わる回転トルクを
算出することができる。この算出は、ＭＲセンサ５の出
力が与えられる前記トルク算出部６において、前記出力
を、所定の算出式、又は算出マップに適用することによ
りなされる。

【００２９】このようなトルク検出装置は、ハウジング
Ｈの外部への第１軸１の突出端を車両の舵取り用の舵輪
（ステアリングホイール）に連結し、同じく第２軸の突
出端を舵取機構に連結して、車両の舵取りのために舵輪
に加えられ、第１軸１及び第２軸２からなる操舵軸を介
して舵取機構に伝えられる操舵トルクを検出するための
用途に用いることができる。

【００３０】このように本発明に係るトルク検出装置
は、第１，第２軸１，２に加わる回転トルクが、移動体
としてのボールナット３に周設された磁性体製のターゲ
ット環４と、該ターゲット環４の外側に臨ませたＭＲセ
ンサ５とにより非接触にて検出され、特殊な検出対象を
有しない簡素な構成である。また機械的な摺接部を有し
ないため、長期に亘って良好な検出精度を保つことがで
きる。更にＭＲセンサ５は、塵埃，汚れの影響を受け難
く、使用温度範囲が広いことから、周辺環境の影響を最
小限に抑えて高精度でのトルク検出が可能となる。

【００３１】また、ＭＲセンサ５の出力特性は、周辺温
度の影響により変化するが、この特性変化は、例えば、
磁場変化の影響を受け難い位置に温度補償用のＭＲセン
サを設置し、このＭＲセンサの出力を監視することによ
り補償することができる。またＭＲセンサ５は、センサ
ボックス50の内部にターゲット環４の周方向に位置を変
えて複数配設することができ、センサ故障に伴う検出不
能の発生を防止し、フェイルセーフ機能を持たせること
が可能となる。

【００３２】図３は、本発明に係るトルク検出装置の第
２の実施の形態を模式的に示す側断面図である。このト
ルク検出装置は、図１に示すトルク検出装置と同様、ト
ーションバーＴを介して同軸上に連結された第１軸１及
び第２軸２に加わる回転トルクを検出すべく両軸１，２
の連結部分に構成され、これら第１軸１及び第２軸を含
めて図１と共通の構成部材を備えており、これらには、
図１と同一の参照符号を付して説明を省略する。

【００３３】この実施の形態に示すトルク検出装置と、
図１に示すトルク検出装置との相違は、前記トーション
バーＴの捩れを伴って第１軸１と第２軸２との間に発生
する相対角変位に応じて軸長方向に移動する移動体の構
成にある。

【００３４】第１軸１の端部と第２軸２の端部とは、前
記ハウジングＨの内部において突き合わされており、第
１軸１の突き合わせ端部には、円筒形をなす回転筒７
（移動体）が取付けてある。この回転筒７には、一側の
端面に開口し、軸方向に適宜の長さを有する長孔70が周
方向の一か所に形成されており、回転筒７の取付けは、
第１軸１の端部に前記長孔70の形成側を外嵌し、該長孔
70を第１軸１の外周に打設されたガイドピン12に密に係
合せしめてなされている。このように取付けられた回転
筒７は、前記ガイドピン12及び長孔70の相互作用によ
り、第１軸１と一体回転すると共に、前記長孔70の長さ
範囲内において軸長方向に移動することが可能である。

【００３５】回転筒７の他側は、第２軸２の外側に適長
に亘って嵌合されており、この嵌合部の内側には、２つ
の送りベアリングＲ₁，Ｒ₂が、相異なる向きに偏心し
て保持されている。これらの送りベアリングＲ₁，Ｒ₂
は、図示の如く、内輪と外輪との間に多数のボールを介
在させてなる玉軸受であり、内輪の内周面には、図示の
如く、半円形断面を有する係合突起が周設されている。

【００３６】このような回転筒７の内側に位置する第２
軸２の外周面には、軸長方向に対して所定角度傾斜する
螺旋溝22が適長に亘って形成されている。この螺旋溝22
は、送りベアリングＲ₁，Ｒ₂内周の係合突起に対応す
る半円形断面を有しており、前記送りベアリングＲ₁，
Ｒ₂は、夫々の偏心により第２軸２に近接する周方向位
置において、各別の係合突起を介して前記螺旋溝22に係
合させてある。

【００３７】図４は、回転筒７の動作説明図であり、第
２軸２外周の螺旋溝22と一方の送りベアリングＲ₁との
係合状態が示されている。前述の如く回転筒７は、一端
に形成された長孔70をガイドピン12に係合させ、第１軸
１に対し、これと一体回転すると共に軸長方向への移動
が可能とされている。また回転筒７は、前記螺旋溝22に
送りベアリングＲ₁を係合させ、該第２軸２に対する軸
方向位置が定められている。図中のＡ点は、送りベアリ
ングＲ₁の係合点を示している。

【００３８】ここで、第１軸１及び第２軸２が回転トル
クの作用下にて回転し、両軸１，２間に前記トーション
バーＴの捩れを伴って相対角変位が生じた場合、第１軸
１と一体回転する回転筒７に内嵌保持された送りベアリ
ングＲ₁は、図中に矢符により示す如く、第２軸２外周
の螺旋溝22に沿って転動する。このとき送りベアリング
Ｒ₁及びこれを保持する回転筒７は、前記螺旋溝22の傾
斜に沿った前記係合点Ａの位置変化に応じて軸方向に押
され、図中に白抜矢符にて示す如く軸方向に移動する。
この移動の向き及び移動量は、第１，第２軸１，２間の
相対角変位、更には、両軸１，２に加わる回転トルクの
向き及び大きさに対応する。

【００３９】このように移動する回転筒７の外面には、
磁性体製のターゲット環４が周設されており、このター
ゲット環４の外側には、ハウジングＨの周壁に固定支持
されたセンサボックス50内部のＭＲセンサ５が対向させ
てある。該ＭＲセンサ５は、前述の如く、周辺磁場の変
化に応じて出力電圧を変えるように構成された磁気セン
サであり、この出力は、センサボックス50の外部に引き
出され、トルク算出部６に与えられている。

【００４０】以上の構成により、第１軸１及び第２軸２
に加わる回転トルクは、前記回転筒７に周設された磁性
体製のターゲット環４に感応する前記ＭＲセンサ５の出
力を用い、トルク算出部６において算出される。

【００４１】このように図３に示すトルク検出装置にお
いては、図１に示すトルク検出装置と同様に、周辺環境
の影響を最小限に抑えて高精度でのトルク検出を行わせ
得ることに加えて、移動体としての前記回転筒７が、円
筒体の内側に送りベアリングＲ₁，Ｒ₂を保持させただ
けの簡素な構成であり、全体構成の一層の簡素化を図る
ことができる。

【００４２】図５は、本発明に係るトルク検出装置の第
３の実施の形態を模式的に示す側断面図である。このト
ルク検出装置は、図１，図３に示すトルク検出装置と同
様、トーションバーＴを介して同軸上に連結された第１
軸１及び第２軸２に加わる回転トルクを検出すべく両軸
１，２の連結部分に構成され、これら第１軸１及び第２
軸を含めて図１，図３に示すトルク検出装置と共通の構
成部材を備えており、これらの構成部材には、図１，図
３と同一の参照符号を付して説明を省略する。

【００４３】この実施の形態に示すトルク検出装置と、
図１，図３に示すトルク検出装置との相違は、前記トー
ションバーＴの捩れを伴って第１軸１と第２軸２との間
に発生する相対角変位に応じて軸長方向に移動する移動
体の構成にある。

【００４４】第１軸１の端部と第２軸２の端部とは、前
記ハウジングＨの内部において突き合わされており、第
１軸１の突き合わせ端部には、円筒形をなす移動筒８
が、また第２軸２の突き合わせ側端部には、前記移動筒
８と略同径の円筒形をなす固定筒９が夫々取付けてあ
る。

【００４５】前記移動筒８には、一側の端面に開口し、
軸方向に適宜の長さを有する長孔80が周方向の一か所に
形成されており、該移動筒８の取付けは、第１軸１の端
部に前記長孔80の形成側を外嵌し、該長孔80を第１軸１
の外周に打設されたガイドピン12に密に係合せしめてな
されている。このように取付けられた移動筒８は、前記
ガイドピン12及び長孔80の相互作用により、第１軸１と
一体回転すると共に、前記長孔80の長さ範囲内において
軸長方向に移動することが可能である。

【００４６】また固定筒９の取付けは、該固定筒９の一
側を第２軸２の端部に嵌合し、同側端部近傍を貫通する
ピン孔90（図６参照）に、前記トーションバーＴと兼用
の連結ピン21を挿通せしめてなされている。このように
取付けられた固定筒９は、第２軸２と共に、軸長方向の
移動も生じることなく回転する。

【００４７】図６は、移動筒８及び固定筒９の外観斜視
図である。前述した取付け時に相互に対向する移動筒８
及び固定筒９の一側端面は、図６に示す如く、半径方向
に対向する２位置間を同向きに傾斜する各２つのテーパ
面8a，8a及び9a，9aにより連絡して構成されており、こ
れらの移動筒８及び固定筒９の取付けは、図５に示す如
く、一方のテーパ面8a，8aの夫々を他方のテーパ面9a，
9aに沿うように当接せしめてなされている。

【００４８】このように取付けられた移動筒８の他端面
には、第１軸１の中途部を拡径してなるばね受け部13と
の間に介装された押しばね14が弾接させてあり、該押し
ばね14のばね力により前記移動筒８は、固定筒９に押し
付けられている。また移動筒８の外面には、磁性体製の
ターゲット環４が周設されており、このターゲット環４
の外側には、ハウジングＨの周壁に固定支持されたセン
サボックス50内部のＭＲセンサ５が対向させてある。該
ＭＲセンサ５は、前述の如く、周辺磁場の変化に応じて
出力電圧を変えるように構成された磁気センサであり、
この出力は、センサボックス50の外部に引き出され、ト
ルク算出部６に与えられている。

【００４９】図７は、図５に示すトルク検出装置の動作
説明図である。図７（ａ）は、第１軸１及び第２軸２に
回転トルクが作用していない中立状態を示し、図７
（ｂ）及び図７（ｃ）は、夫々の図中に矢符により示す
向きの回転トルクが作用している状態を示している。

【００５０】図７（ｂ）の状態において、移動筒８のテ
ーパ面8aと固定筒９のテーパ面9aとの当接部には、移動
筒８の側が上となり、固定筒９の側が下となる向きの相
対角変位が生じ、移動筒８は、前記テーパ面8a，9aの傾
斜により押されて、図中に白抜矢符により示す如く固定
筒９から離反する向きに移動する。図７（ｃ）に示す状
態において、移動筒８のテーパ面8aと固定筒９のテーパ
面9aとの当接部には、移動筒８の側が下となり、固定筒
９の側が上となる向きの相対角変位が生じ、移動筒８
は、前記押しばね14のばね力により押されて、図中に白
抜矢符により示す如く固定筒９に近づく向きに移動す
る。

【００５１】この移動の向き及び移動量は、第１，第２
軸１，２間の相対角変位、更には、両軸１，２に加わる
回転トルクの向き及び大きさに対応し、このような移動
により、移動筒８の外面に周設された磁性体製のターゲ
ット環４が前記ハウジングＨに固定支持されたＭＲセン
サ５に対して接離し、該ＭＲセンサ５の出力が変化す
る。従って、第１軸１及び第２軸２に加わる回転トルク
は、ＭＲセンサ５の出力を用いてトルク算出部６におい
て算出することができる。

【００５２】このように図５に示すトルク検出装置にお
いては、図１及び図３に示すトルク検出装置と同様に、
周辺環境の影響を最小限に抑えて高精度でのトルク検出
を行わせることができる上、第１軸１及び第２軸２に、
移動筒８及び固定筒９を取付けただけのの簡素な構成で
あり、全体構成の一層の簡素化を図ることができる。

【００５３】なお図５においては、第１軸１に移動筒８
を取付け、第２軸２に固定筒９を取り付けた構成として
あるが、これとは逆に、第１軸に固定筒９を、第２軸２
に移動筒８を夫々取り付けるようにしてもよいことは言
うまでもない。また図５においては、移動筒８と固定筒
９とを、夫々の端面に設けたテーパ面8a，9aを介して直
接的に接触させた構成としてあるが、両テーパ面8a，9a
を、ボール等の転動体を介して間接的に接触させる構成
としてもよく、この構成によれば、両テーパ面8a，9aの
相対変位を伴う移動筒８の移動を、前記転動体の転がり
により滑らかに行わせることができる。

【００５４】更に本発明に係るトルク検出装置は、車両
の舵取装置において、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵
軸に加えられる操舵トルクを検出する用途に好便に用い
ることが可能であるが、これに限らず、回転する軸に加
わる回転トルクを検出する用途全般に広く使用可能であ
ることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係るトルク
検出装置においては、捩れ要素を介して連結された第１
軸と第２軸とに加わる回転トルクを、両軸の相対角変位
に応じて軸長方向に生じる移動体の移動を媒介として検
出する構成において、前記移動部材の外側に周設された
磁性体製のターゲット環と、該ターゲット環の接離に伴
う周辺磁場の変化に感応する磁気センサとを備え、該磁
気センサの出力を用いて前記回転トルクを算出する構成
としたから、周辺環境の影響が少ない高精度でのトルク
検出を、簡素な構成により行わせることが可能となる。

【００５６】また第２発明に係るトルク検出装置におい
ては、第１軸と第２軸との相対角変位に応じて軸長方向
に移動する移動体が、一方の軸と一体回転し他方の軸の
外周のねじ溝にボールを介して螺合するボールナットを
備え、また第３発明に係るトルク検出装置においては、
前記移動体が、一方の軸と一体回転する回転筒と、この
回転筒内に偏心保持され、他方の軸の外周の螺旋溝に周
方向の一か所にて係合する送りベアリングとを備え、ま
た第４発明に係るトルク検出装置においては、前記移動
筒が、一方の軸と一体回転する移動筒と、他方に固定さ
れた固定筒と、これらの突き合わせ端面に設けられたテ
ーパ面とを備えるから、第１，第２軸間の相対角変位に
応じて、確実にしかも滑らかに移動する移動体を、簡素
な構成により実現することができる。

【００５７】更に第５発明に係る舵取装置においては、
簡素な構成により高精度でのトルク検出が可能な第１発
明〜第４発明のトルク検出装置を車両の舵取装置に適用
し、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸の回転トルク
（操舵トルク）の検出に用いたから、トルクの検出結果
に基づいて行われる操舵補助用のモータの駆動制御等の
各種の制御を、高い信頼性の下にて行わせることが可能
となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルク検出装置の第１の実施の形
態を模式的に示す側断面図である。

【図２】図１に示すトルク検出装置の動作説明図であ
る。

【図３】本発明に係るトルク検出装置の第２の実施の形
態を模式的に示す側断面図である。

【図４】図３に示すトルク検出装置における回転筒の動
作説明図である。

【図５】本発明に係るトルク検出装置の第３の実施の形
態を模式的に示す側断面図である。

【図６】図５に示すトルク検出装置における移動筒及び
固定筒の外観斜視図である。

【図７】図５に示すトルク検出装置の動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１第１軸２第２軸３ボールナット４ターゲット環５ＭＲセンサ６トルク算出部７回転筒８移動筒 8a テーパ面９固定筒 9a テーパ面ＢボールＲ₁，Ｒ₂ 送りベアリングＴトーションバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者夏成孝一大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 3D033 CA16 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捩れ要素を介して同軸上に連結された第
１軸及び第２軸に加わる回転トルクを、前記捩れ要素の
捩れを伴って両軸間に生じる相対角変位を利用して検出
するトルク検出装置において、前記第１，第２軸の連結部近傍に配してあり、前記相対
角変位に応じて軸長方向に移動する移動体と、該移動体の外側に周設された磁性体製のターゲット環
と、前記移動体の移動域に臨ませて配置してあり、該移動体
の移動に伴う前記ターゲット環の軸長方向の接離に応じ
て出力変化する磁気センサと、該磁気センサの出力を用いて前記回転トルクを算出する
トルク算出部とを備えることを特徴とするトルク検出装
置。
【請求項２】前記移動体は、前記第１軸及び第２軸の
一方に回転を拘束して取付けられ、他方の外周面に形成
されたねじ溝に多数のボールを介して螺合するボールナ
ットにより構成してある請求項１記載のトルク検出装
置。
【請求項３】前記移動体は、前記第１軸及び第２軸の
一方に回転を拘束して取付けられた回転筒と、該回転筒
の内側に偏心保持され、他方の外周面に形成された螺旋
溝に周方向の一か所にて係合する送りベアリングとを備
える請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項４】前記移動体は、前記第１軸及び第２軸の
一方に回転を拘束して取付けられた移動筒と、他方に固
定された固定筒と、該固定筒及び前記移動筒の他方との
対向端面に軸長方向に対して傾斜して設けられ、互いに
突き合わされたテーパ面とを備える請求項１記載のトル
ク検出装置。
【請求項５】舵輪の回転操作を、該舵輪と一体回転す
る操舵軸を介して舵取機構に伝え、該舵取機構の動作に
より舵取りを行わせる構成とした車両用の舵取装置にお
いて、前記操舵軸の中途に前記第１軸及び第２軸を備え、前記
舵輪の回転操作に応じて操舵軸に加わる操舵トルクを検
出すべく構成された請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載のトルク検出装置を備えることを特徴とする舵取装
置。