JP2003054432A - 舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵軸の中途に配設されるトルクセンサを、
継電手段としてのケーブルユニットを含めて軸長方向に
コンパクトに構成する。 【解決手段】 舵輪Ｓに備えられたエアバッグ装置７等
の電装品への継電用のケーブルユニット３を、操舵軸１
を支持するハウジング２の端部に取付けてなる構成にお
いて、操舵軸１に加わる操舵トルクを検出すべくハウジ
ング２の内部に構成されるトルクセンサ４を、ケーブル
ユニット３の取付け端近傍に配設し、このケーブルユニ
ット３をトルクセンサ４の継電手段として兼用する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、舵取りのために舵
輪（ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクを
検出するトルクセンサを、前記舵輪に連なる操舵軸を支
持するハウジングの内部に備える舵取装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、車両の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
補助する構成とした電動パワーステアリング装置が実用
化されている。この電動パワーステアリング装置におい
ては、前記モータの駆動制御に用いるべく、舵輪に加え
られる操舵トルク（回転トルク）を検出する必要があ
り、この検出のために前記舵輪に連なる操舵軸の中途に
トルクセンサが備えられている。 【０００３】このトルクセンサは、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
とに分割構成し、捩れ要素としての細径のトーションバ
ーを介して同軸上に連結して、これら両軸間に、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操舵トルクを求
める構成としたものであり、前記相対角変位の検出方法
を変えて種々実用化されている。 【０００４】本願出願人による特開2000−272526号公報
には、第１，第２軸の連結部に、一方と一体回転する変
位基準部と、他方と一体回転する変位量検出部とを設
け、第１，第２軸の相対角変位を、変位基準部に対する
相対的な変位に応じて変位量検出部が発生する電気的な
出力に基づいて検出する構成としたトルクセンサが開示
されており、このトルクセンサにおいては、第１軸又は
第２軸と一体回転する前記変位量検出部への給電、及び
該変位量検出部からの出力の取り出しのための継電手段
としてケーブルユニットが用いられている。 【０００５】このケーブルユニットは、限定された角度
範囲内にて回転する回転体に対して高い信頼性での継電
を実現する継電手段として広く用いられており、前記回
転体と一体回転する回転ケースと適宜の固定部に回転を
拘束された固定ケースとの間に、夫々に両端部を接続さ
れた導電ケーブルを渦巻き状に巻回せしめて収容してな
り、固定ケースに対する回転ケースの相対回転を前記導
電ケーブルの巻き径の増減により吸収しつつ確実な継電
を実現する構成となっている。 【０００６】また近年においては、一般的なホーン装置
に加えて、エアバッグ装置、オートトクルーズスイッ
チ、オーディオ機器の操作スイッチ等、多くの電装品が
舵取り操作用の舵輪に組み込まれる傾向にあり、これら
の電装品のための継電手段、特に、乗員の安全確保のた
めに高い信頼性が要求されるエアバッグ装置のための継
電手段としても同様のケーブルユニットが用いられてい
る。 【０００７】図５は、以上の如きトルクセンサ及びエア
バッグ装置を備える従来の舵取装置の要部の構成を示す
模式図である。図示の如く操舵軸１は、上部ブラケット
20及び下部ブラケット21を介して車両のダッシュボード
Ｄの下面に支持されたハウジング２の内部に回動自在に
支持されている。ハウジング２から突出する操舵軸１の
上端には舵輪Ｓが取り付けられ、同じく下端は、ユニバ
ーサルジョイントＪを介して図示しない舵取機構に連結
されており、舵輪Ｓの回転操作を操舵軸１を介して舵取
機構に伝えて操舵を行わせる舵取装置が構成されてい
る。 【０００８】図示の舵取装置は、電動パワーステアリン
グ装置として構成されており、前記ハウジング２の下半
部内側には、前記操舵に伴って操舵軸１に加わる操舵ト
ルクを検出するトルクセンサ４と、該トルクセンサ４へ
の継電用のケーブルユニット3aとが、図中に破線により
示す如く並設されている。これらよりも下位置のハウジ
ング２の外側には、操舵補助用のモータＭが取付けてあ
り、前記トルクセンサ４により検出され、前記ケーブル
ユニット3aを介して外部に取り出される操舵トルクの検
出結果に基づいて前記モータＭを駆動制御し、該モータ
Ｍの回転を、ハウジング２内部の該当位置に構成された
減速装置５により減速して操舵軸１に伝え、前述の如く
行われる操舵を補助する構成となっている。 【０００９】またハウジング２の上部を支持する上部ブ
ラケット20は、車両の衝突に伴う慣性の作用により運転
者が舵輪Ｓに衝突する二次衝突の発生時に、前記舵輪Ｓ
に下向きに加わる外力の作用により離脱するブレークア
ウトブラケットとしてあり、また、ハウジング２及びこ
れの内部の操舵軸１は、上部ブラケット20による支持部
とトルクセンサ４の配設位置との間に、前記外力の作用
によりテレスコピックに縮短するエネルギ吸収部６を備
えている。 【００１０】また操舵軸１の上端に固定された舵輪Ｓに
は、エアバッグ装置７が内蔵されている。このエアバッ
グ装置７は、ハウジング２の上端に取り付けたケーブル
ユニット3bを継電手段とし、図示しない衝突センサによ
る車両の衝突検知に応じてエアバッグを膨張させて前記
舵輪Ｓに対面する運転者を受け止める公知の動作をな
し、この動作と、前述した上部ブラケット20の離脱及び
エネルギ吸収部６の縮短との相乗作用により、前記二次
衝突に伴う運転者のダメージを軽減せしめることができ
る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如く
構成された舵取装置においては、継電手段としてのケー
ブルユニット3aを並設してなるトルクセンサ４の軸方向
寸法の削減が難しく、これらに並設される操舵補助用の
モータＭのための減速装置５を含めて収容するために、
前記ハウジング２の中途部に長寸の大径部が必要であ
り、例えば、車室内部の配設に支障を来す虞れがあり、
また二次衝突のエネルギ吸収のために前述の如く縮短す
るエネルギ吸収部６に十分なストローク長を確保するこ
とが難しくなる等、種々の不具合を伴うという問題があ
った。 【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵軸の中途に配設されるトルクセンサを、継
電手段としてのケーブルユニットを含めて軸長方向にコ
ンパクトに構成し、軸長寸法の長大化に伴う不具合の発
生を防止することが可能な舵取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】本発明に係る舵取装置
は、舵輪に連なる操舵軸を支持するハウジングの内部
に、該操舵軸に加わる操舵トルクを検出するトルクセン
サを備えると共に、前記ハウジングの前記舵輪側の端部
に、該舵輪に備えられた電装品への継電のためのケーブ
ルユニットを取り付けてなる舵取装置において、前記ト
ルクセンサを前記ケーブルユニットの取付け端近傍に配
設し、該ケーブルユニットを前記トルクセンサへの継電
に兼用してあることを特徴とする。 【００１４】本発明においては、操舵トルクを検出する
トルクセンサを操舵軸の上端近傍に配設し、舵輪に備え
られた電装品への継電のために同側のハウジングの端部
に取り付けてあるケーブルユニットを前記トルクセンサ
のための継電手段として兼用し、専用のケーブルユニッ
トを不要としてトルクセンサの軸長寸法を削減する。 【００１５】 【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、本発明に係る舵取
装置の要部の構成を示す模式図である。 【００１６】図中１は操舵軸であり、該操舵軸１は、筒
形をなすハウジング２の内部に回動自在に支持されてお
り、該ハウジング２の中途部及び下端部近傍に夫々設け
られた固定用のブラケット（上部ブラケット20及び下部
ブラケット21）を介して車室内の一部（ダッシュボード
Ｄの下面）に支持されている。 【００１７】操舵軸１の上下端は、ハウジング２の外部
に突出させてあり、上方の突出端には舵輪Ｓが取り付け
られ、下方への突出端は、ユニバーサルジョイントＪを
介して図示しない舵取機構に連結されており、舵取りの
ための舵輪Ｓの回転操作を操舵軸１を介して舵取機構に
伝え、該舵取機構の動作により操舵を行わせる舵取装置
が構成されている。 【００１８】図１に示す舵取装置は、以上の如き操舵を
電動モータの回転力により補助する電動パワーステアリ
ング装置として構成されており、操舵軸１に加わる操舵
トルクを検出するトルクセンサ４と、該トルクセンサ４
による検出トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用
のモータＭとを備えている。 【００１９】操舵補助用のモータＭは、図５に示す従来
の舵取装置と同様、前記ハウジング２の下端部近傍の外
側に取付けられ、ハウジング２内部の対応位置に配設さ
れた減速装置５を介して前記操作軸１に連動連結されて
いる。一方、操舵トルク検出用のトルクセンサ４は、図
５に示す従来の舵取装置と異なり、前記ハウジング２の
内部に、上端部近傍に位置して後述の如く構成されてお
り、該トルクセンサ４への継電は、ハウジング２の上端
部外側に取付けられたケーブルユニット３を介して行わ
れている。 【００２０】以上の如きトルクセンサ４により検出され
る操舵トルクは、前記モータＭの駆動制御に用いられて
おり、該モータＭの回転が、前記減速装置５により減速
されて操舵軸１に伝えられ、該操舵軸１の回転に応じて
前述の如く行われる操舵が補助される構成となってい
る。 【００２１】また図１に示す舵取装置において、ハウジ
ング２の上部を支持する上部ブラケット20は、前記操舵
軸１及びハウジング２に軸長方向下向きに加わる所定の
外力の作用により固定位置から離脱するブレークアウト
ブラケットとしてあり、また前記ハウジング２及びこれ
の内部の操舵軸１は、軸長方向下向きに加わる所定の外
力の作用によりテレスコピックに縮短するエネルギ吸収
部６を、上部ブラケット20による支持部の下位置に備え
ている。 【００２２】更に図１に示す舵取装置は、図中に破線に
より示す如く、操舵軸１の上端に固定された舵輪Ｓの内
部、より詳しくは、舵輪Ｓ中央のセンターパッドの内部
にエアバッグ装置７を備えている。このエアバッグ装置
７は、前記ハウジング２の上端部外側に取り付けられた
前記ケーブルユニット３を継電手段とし、車両の適宜位
置に設けた図示しない電源及び制御部に接続されてお
り、図示しない衝突センサによる車両の衝突検知に応じ
た前記制御部の動作により、舵輪Ｓ内に収納されたエア
バッグを、これに対面する運転者に向けて瞬時に膨張さ
せる公知の動作を行う構成としてある。 【００２３】以上の構成により、車両の衝突に伴う慣性
の作用により運転者が舵輪Ｓに衝突する二次衝突の発生
時に、舵輪Ｓの前面に膨張するエアバッグが運転者を受
け止める作用をなし、また舵輪Ｓへの作用力により、前
記上部ブラケット20が離脱すると共に前記エネルギ吸収
部６が縮短して衝突エネルギを吸収する作用をなし、こ
れらの相乗作用により前記二次衝突に伴う運転者のダメ
ージを軽減せしめることができる。 【００２４】以上の如く本発明に係る舵取装置において
は、操舵トルク検出用のトルクセンサ４が操舵軸１のハ
ウジング２の上端近傍に位置して配設されており、該ト
ルクセンサ４への継電が、ハウジング２の上端部外側に
取付けられたケーブルユニット３により実現されてい
る。このケーブルユニット３は、前記エアバッグ装置７
に対する継電手段として必要なものであり、前記トルク
センサ４の専用の継電手段が不要となり、該トルクセン
サ４の配設に必要な軸長方向のスペースを大幅に削減す
ることができる。なお前記ケーブルユニット３は、ホー
ン装置、各種の操作スイッチ等、舵輪Ｓに備えられたエ
アバッグ装置７以外の電装品用の継電手段としても用い
得ることは言うまでもない。 【００２５】従って、操舵軸１を支持するハウジング２
の中途部に十分な長さの細径部を設けることができ、車
室の内部での配設位置の確保が容易となり、また、二次
衝突のエネルギ吸収のために前述の如く縮短するエネル
ギ吸収部６に十分なストローク長を確保することが可能
となり、トルクセンサ４の長大化に伴う種々の不具合の
発生を回避することができる。 【００２６】図２は、トルクセンサ４及びケーブルユニ
ット３の構成例を示す縦断面図である。操舵軸１は、ハ
ウジング２の上端部近傍に各別の軸受10，11を介して回
動自在に支承され、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1aと第２軸1bとに分割されてお
り、ハウジング２の外部に突出する第１軸1aの端部に前
記舵輪Ｓが連結されている。 【００２７】以上の構成により第１軸1aと第２軸1bと
は、第１軸1aの側から加えられる操舵トルクの作用によ
り一体に回転し、このとき前記トーションバーＴが捩
れ、両軸1a，1b間に前記操舵トルクの方向及び大きさに
対応する相対角変位が発生する。図示のトルクセンサ４
は、本願出願人により特願2001-26158号に提案されたも
のであり、以上の如き相対角変位を媒介として操舵トル
クを検出すべく、第１軸1a及び第２軸1bの連結部に、第
１軸1aに嵌着固定された円板形の検知板40と、第２軸1b
にリテーナ41を介して嵌着固定された検知環42とを備え
て構成されている。 【００２８】前記検知板40と前記検知環42とは、前者を
内、後者を外とし、相互間に所定のギャップを隔てて嵌
合させてある。図３は、図２の III−III 線による検知
板40と検知環42との嵌合部の横断面図である。 【００２９】前記検知板40は、磁性体製の円板であり、
その外周面には、外向きに突出する４つの磁極突起43，
43…が周方向に等配をなして並設されており、これらの
磁極突起43，43…の両側には、同様の突起の夫々にコイ
ル線を巻回して構成された各一対の検知コイル44，45が
設けてある。また前記検知環42は、薄肉円環状をなす非
磁性体製のリテーナ41の内側に嵌着された磁性体製の円
環であり、その内周面には、検知板40における前記磁極
突起43，43…と対応するように、内向きに突出する４つ
の突条46，46…が周方向に等配をなして並設されてい
る。 【００３０】以上の如き検知板40と検知環42とは、図３
に示す如く、前者の外周に並ぶ磁極突起43，43…の夫々
が後者の内周に並ぶ突条46，46…の中央に正対し、また
磁極突起43，43…の両側の各一対の検知コイル44，45
が、夫々に対応する突条46，46…の両側縁に正対するよ
うに周方向に位置決めされており、検知板40側の４組の
磁極突起43及び検知コイル44，45と、これらに対向する
検知環42側の４つの突条46とにより、前記第１軸1aと第
２軸1bとの間の相対角変位に応じて出力変化する４つの
トルク検知部が構成されている。 【００３１】図４は、以上の如く構成されたトルクセン
サ４の動作説明図であり、検知板40と検知環42との嵌合
周上に並ぶ４つのトルク検知部の内の１つを直線展開し
て示してある。検知板40と検知環42とは、前述の如く、
第１軸1aと第２軸1bとに夫々嵌着固定され、これらと一
体回転するようになしてあり、両者の嵌合周上には、前
記操舵トルクの作用による第１，第２軸1a，1b間の相対
角変位に応じて周方向に位置ずれが発生する。 【００３２】図４（ａ）は、位置ずれ発生前の状態を、
また図４（ｂ）は、位置ずれ発生後の状態を夫々示して
いる。前述の如くトルク検知部は、検知板40外周の磁極
突起43及び検知コイル44，45と検知環42内周の突条46と
を備えており、これらは、図４（ａ）に示す位置ずれ発
生前の状態において、前記突条46の中央に磁極突起43
が、前記突条46の両側縁に検知コイル44，45が夫々対向
し、これらが等しいオーバラップ幅を有するように位置
決めされている。 【００３３】前記検知コイル44，45には、後述の如く構
成された前記ケーブルユニット３を介して接続された外
部電源からの給電によりコイル電流が流され、この通電
により前記検知コイル44，45は、同一極性の磁極（Ｎ
極）を形成し、図４中に破線により示す如く、磁性体製
の突条46とのオーバラップ部を通り磁極突起43に戻る磁
気回路が形成される。 【００３４】この磁気回路の磁気抵抗は、検知コイル4
4，45と突条46とのオーバラップ幅の大小に応じて変化
し、図４（ａ）に示す位置ずれ発生前の状態において
は、検知コイル44，45により形成される磁気回路の磁気
抵抗は互いに等しいのに対し、図４（ｂ）に示す位置ず
れ発生後の状態においては、前記突条46とのオーバラッ
プ幅が、一方の検知コイル44において大きく、他方の検
知コイル45において小さいために、前記磁気抵抗は、オ
ーバラップ幅を減じた検知コイル45の側において増大
し、オーバラップ幅を増した検知コイル44の側において
減少する。 【００３５】このように発生する磁気抵抗の変化は、検
知板40と検知環42との間に位置ずれを生ぜしめる第１，
第２軸1a，1b間の相対角変位に対応し、更に、この相対
角変位の原因となる前記操舵トルクの大小に対応するか
ら、前記磁気抵抗の変化を夫々の検知コイル44，45のイ
ンピーダンス変化として取り出すことにより前記操舵ト
ルクを算出することができる。 【００３６】このような出力の取り出しは、前記検知コ
イル44，45への給電と共に、ハウジング２の上端側開口
部に取付けたケーブルユニット３を介して行われる。こ
のケーブルユニット３は、限定された角度範囲内にて回
転する回転部分への継電のために広く用いられている公
知の継電手段であり、図２に示す如く、第１軸1aに嵌着
固定された回転ケース31とハウジング２に回転を拘束さ
れた固定ケース32との間に形成された環状の収納室の内
部に、渦巻き状に巻回された導電ケーブル30を収納して
構成されている。なお導電ケーブル30としては、適宜の
間隔を保った複数本の導電線を合成樹脂製の帯体により
一括被覆してなるフラットケーブルが用いられている。 【００３７】ハウジング２の内外に面する回転ケース31
の内周側端面には、接続端子33，34が設けてあり、内向
きの接続端子33には、前記トルクセンサ４への給電線及
び信号線が一括して接続されており、外向きの接続端子
34には、前記舵輪Ｓに備えられたエアバッグ装置７等の
電装品への給電線及び信号線が一括して接続されてい
る。前記接続端子33，34は、各別のリードを介して回転
ケース31の内周に沿って延長されており、これらの延長
部には、前記導電ケーブル30の一端部から引き出された
対応する導電線が各別に接続されている。 【００３８】固定ケース32には、その外周面の一か所に
径方向外向きに接続筒35が一体に連設され、該接続筒35
の内部には、複数本のリードが突設してあり、図示しな
い外部電源及び制御回路への電気的な接続を可能として
いる。また前記リードの夫々は、固定ケース32の内側に
おいて前記導電ケーブル30の他端部から引き出された対
応する導電線に各別に接続されている。 【００３９】以上の構成によりトルクセンサ４には、前
記接続筒35、導電ケーブル30、及び一方の接続端子33を
介して外部電源からコイル電流が通電され、この通電に
応じて前述の如く発せられるトルクセンサ４の出力は、
前記接続端子33、導電ケーブル30及び接続筒35を介して
取り出され、操舵トルクの算出に使用される。エアバッ
グ装置７等、舵輪Ｓ内部の電装品への給電及び出力の取
り出しも、他方の接続端子34、導電ケーブル30及び接続
筒35を介して全く同様に行われる。 【００４０】この間、第１軸1aと共に回転する回転ケー
ス31とハウジング２に回転を拘束された固定ケース32と
の間に渦巻き状に巻回された導電ケーブル30は、第１軸
1a及び回転ケース31の回転に応じて巻き径を増減し、そ
の巻き数の範囲内において第１軸1a（操舵軸１）の回転
を吸収するから、前記トルクセンサ４及び舵輪Ｓ内部の
電装品への継電状態を確実に維持することができる。 【００４１】なお、図２及び図３に示すトルクセンサ４
の構成、及び図２に示すケーブルユニット３の構成は単
なる例示であり、トルクセンサ４及びケーブルユニット
３の構成は、図示の構成に限定されないことは言うまで
もない。 【００４２】 【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る舵取装置
においては、操舵軸を支持するハウジング内部の舵輪側
の端部近傍に操舵トルクを検出するトルクセンサを配
し、該トルクセンサのための継電手段として、舵輪に備
えられた電装品への継電のために前記ハウジングの同側
端部に取り付けられたケーブルユニットを兼用したか
ら、継電手段を含めたトルクセンサの軸長寸法を削減す
ることができ、軸長方向の配設スペースの長大化に伴う
種々の不具合の発生を防止す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】本発明に係る舵取装置の要部の構成を示す模式
図である。 【図２】トルクセンサ及びケーブルユニットの構成例を
示す断面図である。 【図３】図２の III−III 線による横断面図である。 【図４】トルクセンサの動作説明図である。 【図５】従来の舵取装置の要部の構成を示す模式図であ
る。 【符号の説明】 １ 操舵軸 ２ ハウジング ３ ケーブルユニット ４ トルクセンサ ６ エネルギ吸収部 ７ エアバッグ装置 Ｓ 舵輪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 舵輪に連なる操舵軸を支持するハウジン
   グの内部に、該操舵軸に加わる操舵トルクを検出するト
   ルクセンサを備えると共に、前記ハウジングの前記舵輪
   側の端部に、該舵輪に備えられた電装品への継電のため
   のケーブルユニットを取り付けてなる舵取装置におい
   て、 前記トルクセンサを前記ケーブルユニットの取付け端近
   傍に配設し、該ケーブルユニットを前記トルクセンサへ
   の継電に兼用してあることを特徴とする舵取装置。