JP2005247255A - Torque detecting apparatus, and power steering apparatus having the same - Google Patents

Torque detecting apparatus, and power steering apparatus having the same Download PDF

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武夫 飯野
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達磨 河内
Shiro Nakano
史郎 中野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque detecting apparatus which can quickly detect steering torque inputted to a steering wheel, and further to provide a power steering apparatus having the same. <P>SOLUTION: Torque related information sensors 15 are provided at connected portions 21 of a rim 19 with spokes 20 of the steering wheel 2, respectively. Because steering torque inputted from a driver to the rim 19 of the steering wheel 2 can be detected at a position in the close vicinity of the rim 19, the steering torque applied to the steering wheel 2 can be quickly detected. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するためのトルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a torque detection device for detecting a steering torque applied to a steering wheel and a power steering device including the torque detection device.

自動車等の車両用のパワーステアリング装置は、運転者からステアリングホイールに付与される操舵トルク等に基づいて、舵取り機構に付与する操舵捕助力を決定するようになっており、当該操舵トルクを検出するためにトルクセンサを用いている。
通例、上記トルクセンサは、ステアリングホイールと舵取り機構とを連結するステアリングシャフトの周囲に設けられている。当該ステアリングシャフトは、ステアリングホイールに連結された入力側部材と、舵取り機構に連結された出力側部材と、両部材間を連結するトーションバーとに分割されている。ステアリングホイールに付与される操舵トルクに応じてトーションバーが捩れることで、入力側部材と出力側部材が互いに所定量相対回転するようになっている。トルクセンサは、これら両部材間の相対回転量を検出することで、操舵トルクを検出するようになっている。しかしながら、トーションバーを用いた場合、トーションバーの捩れに起因して、運転者がステアリング剛性の不足を感じるという問題があった。
A power steering device for a vehicle such as an automobile determines a steering assist force applied to a steering mechanism based on a steering torque applied to a steering wheel by a driver, and detects the steering torque. Therefore, a torque sensor is used.
Typically, the torque sensor is provided around a steering shaft that connects the steering wheel and the steering mechanism. The steering shaft is divided into an input side member connected to the steering wheel, an output side member connected to the steering mechanism, and a torsion bar connecting the two members. The torsion bar is twisted according to the steering torque applied to the steering wheel, so that the input side member and the output side member rotate relative to each other by a predetermined amount. The torque sensor detects the steering torque by detecting the relative rotation amount between these two members. However, when the torsion bar is used, there is a problem that the driver feels that the steering rigidity is insufficient due to torsion of the torsion bar.

一方、捩れ性(ばね性)を有して剛性の低い上記トーションバーを廃止したものがある(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1は、ステアリングシャフトを入力側部材と出力側部材とに分割して、入力側部材に押圧部を設けると共に出力側部材に圧力検出素子を設け、両部材間で伝達されるトルクに応じた圧力で押圧部が圧力検出素子を押圧することで、操舵トルクを検出する。   On the other hand, some of the torsion bars having torsion (springiness) and low rigidity are abolished (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In Patent Document 1, the steering shaft is divided into an input side member and an output side member, a pressing portion is provided on the input side member, a pressure detection element is provided on the output side member, and the torque transmitted between the two members is determined. The steering torque is detected by the pressing portion pressing the pressure detecting element with the applied pressure.

特許文献2は、ステアリングホイールのスポークの軸方向中央部に、付与される操舵トルクに応じて歪みを生じる起歪部を形成してストレインゲージを取り付け、当該ストレインゲージの電気抵抗値の変化を検出することで操舵トルクを検出する。
特開平10−104093号公報。 実開昭63−35931号公報。
In Patent Document 2, a strain gauge is formed at the central portion in the axial direction of the spoke of the steering wheel to generate a strain according to the applied steering torque, and a strain gauge is attached, and a change in the electrical resistance value of the strain gauge is detected. Thus, the steering torque is detected.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-104093. Japanese Utility Model Publication No. 63-35931.

特許文献1の場合、運転者からステアリングホイールに入力された操舵トルクは、ステアリングシャフトの入力軸を介して検出される。すなわち、トルクセンサは、ステアリングホイールの操舵トルクの入力部位から遠いので、ステアリングホイールからトルクセンサへの操舵トルクの入力が遅れる。その結果、ステアリングホイールの操作に対する舵取り機構の動作が遅れ、運転者がステアリング剛性の不足を感じる。すなわち、マニュアルステアリング装置のような剛性感のある操舵フィーリングを得ることが困難である。   In the case of Patent Literature 1, the steering torque input from the driver to the steering wheel is detected via the input shaft of the steering shaft. That is, since the torque sensor is far from the steering torque input portion of the steering wheel, the input of the steering torque from the steering wheel to the torque sensor is delayed. As a result, the operation of the steering mechanism with respect to the operation of the steering wheel is delayed, and the driver feels that the steering rigidity is insufficient. That is, it is difficult to obtain a steering feeling having a rigidity feeling like a manual steering device.

特許文献2においても、ストレインゲージは、ステアリングホイールのスポークの軸方向中央部、すなわち運転者が通例保持するステアリングホイールのリムから比較的遠い位置に設けられているので、ステアリングホイールからトルクセンサへの操舵トルクの入力が遅れ、特許文献1と同様の問題がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ステアリングホイールに入力される操舵トルクを素早く検出することのできるトルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
Also in Patent Document 2, since the strain gauge is provided in the axial center portion of the spoke of the steering wheel, that is, at a position relatively far from the rim of the steering wheel that is normally held by the driver, the strain gauge is connected to the torque sensor. The input of the steering torque is delayed, and there is a problem similar to that of Patent Document 1.
The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a torque detection device capable of quickly detecting a steering torque input to a steering wheel and a power steering device including the torque detection device.

上記目的を達成するため、本発明は、リム部およびスポーク部を含むステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するためのトルク検出装置において、上記ステアリングホイールのリム部とスポーク部との結合部またはその近傍に力または歪みを検出するための手段を備え、力または歪みを検出するための手段により検出された力または歪みに基づいて操舵トルクを検出することを特徴とするトルク検出装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a torque detecting device for detecting a steering torque applied to a steering wheel including a rim portion and a spoke portion, and a coupling portion between the rim portion and the spoke portion of the steering wheel, or Provided is a torque detection device comprising means for detecting force or distortion in the vicinity thereof, and detecting a steering torque based on the force or distortion detected by the means for detecting force or distortion. .

例えば車両の運転者がステアリングホイールを保持する場合、通例、当該運転者はステアリングホイールのリム部を保持する。本発明によれば、リム部に入力される操舵トルクを当該リム部に極めて近い部位で検出できるので、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを素早く検出できる。
また、本発明において、上記ステアリングホイールのリム部は、スポーク部を介してステアリングシャフトに一体回転可能に連結される内リム部と、内リム部を覆い内リム部に対して相対回転可能な外リム部とを含み、スポーク部および内リム部の何れか一方と外リム部とにそれぞれ設けられステアリングホイールの回転方向に互いに係合可能な第1および第2の係合部を備え、上記力または歪みを検出するための手段は、第1および第2の係合部間に介在する感圧素子を含む場合がある。
For example, when the driver of the vehicle holds the steering wheel, the driver usually holds the rim portion of the steering wheel. According to the present invention, since the steering torque input to the rim portion can be detected at a portion extremely close to the rim portion, the steering torque applied to the steering wheel can be quickly detected.
In the present invention, the rim portion of the steering wheel includes an inner rim portion that is connected to the steering shaft via the spoke portion so as to be integrally rotatable, and an outer rim portion that covers the inner rim portion and is rotatable relative to the inner rim portion. Including a rim portion, and includes first and second engaging portions that are provided on either the spoke portion or the inner rim portion and the outer rim portion, respectively, and can be engaged with each other in the rotation direction of the steering wheel. Alternatively, the means for detecting distortion may include a pressure sensitive element interposed between the first and second engaging portions.

この場合、例えば車両の運転者がステアリングホイールを保持する際には、当該運転者はステアリングホイールの外リム部を保持する。本発明によれば、外リム部に入力される操舵トルクを当該外リム部の極めて近い部位で検出できるので、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを素早く検出できる。
また、本発明は、上記トルク検出装置と、上記ステアリングホイールの動作に応じて駆動し転舵輪を転舵するための舵取り機構と、上記トルク検出装置により検出される操舵トルクに応じた操舵捕助力を生成して舵取り機構に付与するための操舵補助力生成手段とを備えることを特徴とするパワーステアリング装置を提供する。
In this case, for example, when the driver of the vehicle holds the steering wheel, the driver holds the outer rim portion of the steering wheel. According to the present invention, since the steering torque input to the outer rim portion can be detected at a portion very close to the outer rim portion, the steering torque applied to the steering wheel can be quickly detected.
The present invention also provides the torque detection device, a steering mechanism for driving the steered wheels according to the operation of the steering wheel, and a steering assist force according to the steering torque detected by the torque detection device. And a steering assist force generating means for generating and applying to the steering mechanism.

本発明によれば、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを素早く検出できる結果、ステアリングホイールの操作に対して舵取り機構が素早く動作でき、マニュアルステアリング装置のような、応答性に優れた剛性感のある操舵フィーリングを得ることができる。   According to the present invention, the steering torque applied to the steering wheel can be quickly detected. As a result, the steering mechanism can operate quickly in response to the operation of the steering wheel, and there is a sense of rigidity with excellent responsiveness like a manual steering device. Steering feeling can be obtained.

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態のパワーステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本パワーステアリング装置1は、操舵部材としてのステアリングホイール2に連結されるステアリングシャフト3と、このステアリングシャフト3と自在継手4を介して連結される中間軸5と、この中間軸5と自在継手6を介して連結されるピニオン軸7と、このピニオン軸7に連なるラックアンドピニオン機構等を含む舵取り機構9とを備えている。ステアリングシャフト3は、単品の部材で形成されており、極めて高い剛性を有している。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a power steering apparatus 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering wheel 2 as a steering member, an intermediate shaft 5 connected to the steering shaft 3 via a universal joint 4, A pinion shaft 7 connected to the intermediate shaft 5 via a universal joint 6 and a steering mechanism 9 including a rack and pinion mechanism connected to the pinion shaft 7 are provided. The steering shaft 3 is formed by a single member and has extremely high rigidity.

舵取り機構9は、ステアリングホイール2の動作に応じて駆動し転舵輪8を転舵するためのものであり、ピニオン軸7の先端部に設けられるピニオン10と、車両の左右方向に延びて配置されて軸方向に移動可能な転舵軸11と、この転舵軸11の両端にタイロッド12を介して結合され、転舵輪8を支持するナックルアーム13とを備えている。
転舵軸11の一部にはラック14が形成されており、ピニオン10が噛み合わされている。ステアリングホイール2の操作に応じてステアリングシャフト3、中間軸5およびピニオン軸7が回転駆動されると、この回転は、ピニオン10およびラック14により転舵軸11の軸方向の移動に変換される。転舵軸11の軸方向への移動により、ナックルアーム13が回動されて転舵輪8の転舵が達成される。
The steering mechanism 9 is driven according to the operation of the steering wheel 2 to steer the steered wheels 8, and is arranged to extend in the left-right direction of the vehicle and the pinion 10 provided at the tip of the pinion shaft 7. And a knuckle arm 13 that is coupled to both ends of the steered shaft 11 via tie rods 12 and supports the steered wheels 8.
A rack 14 is formed on a part of the steered shaft 11, and the pinion 10 is engaged with the rack 14. When the steering shaft 3, the intermediate shaft 5, and the pinion shaft 7 are rotationally driven according to the operation of the steering wheel 2, this rotation is converted into axial movement of the steered shaft 11 by the pinion 10 and the rack 14. By the movement of the steered shaft 11 in the axial direction, the knuckle arm 13 is rotated and the steered wheels 8 are steered.

ステアリングホイール2に付与される力を検出するための手段としての感圧素子等からなる力センサを含むトルク関連情報センサ15が設けられている。トルク関連情報センサ15からの検出信号は、マイクロプロセッサ等を含む制御部16に入力される。また、制御部16には図示しない車速センサからの車速検出信号が入力されるようになっている。
制御部16は、トルク関連情報センサ15により検出された力に基づいて操舵トルクを算出し、さらに当該操舵トルクや上記車速センサにより検出された車速等に基づいて、操舵捕助力生成手段としての操舵捕助力生成部17の駆動を制御し、当該操舵捕助力生成部17に所定の操舵捕助力を発生させる。操舵捕助力生成部17で発生された操舵捕助力は、例えば転舵軸11から舵取り機構9に与えられて運転者の操舵が補助される。
A torque-related information sensor 15 including a force sensor including a pressure-sensitive element as a means for detecting a force applied to the steering wheel 2 is provided. A detection signal from the torque related information sensor 15 is input to a control unit 16 including a microprocessor and the like. Further, a vehicle speed detection signal from a vehicle speed sensor (not shown) is input to the control unit 16.
The control unit 16 calculates a steering torque based on the force detected by the torque related information sensor 15, and further, steering based on the steering torque, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor, etc. The driving of the catching force generating unit 17 is controlled to cause the steering assisting force generating unit 17 to generate a predetermined steering assisting force. The steering assist force generated by the steering assist force generator 17 is applied from the steered shaft 11 to the steering mechanism 9, for example, to assist the driver's steering.

操舵捕助力生成部17は、上述のように検出される操舵トルクに応じた操舵捕助力を生成して舵取り機構9に付与するためのものであり、図示しない動力源を備えている。この動力源として、電動モータを例示することができ、また、ピストンおよびシリンダを含む油圧装置を例示することができる。
ステアリングホイール2は、例えばスプライン嵌合によりステアリングシャフト3の一端部と一体回転可能に連結される連結部18と、運転者が掴んで保持するための円形のリム部19と、連結部18とリム部19とを一体回転可能に連結するスポーク部20とを備えている。スポーク部20は例えば3本設けられており、各スポーク部20の一端部が連結部18に結合されている。各スポーク部20の他端部がリム部19に結合されている。
The steering assist force generation unit 17 is for generating a steering assist force according to the steering torque detected as described above and applying it to the steering mechanism 9, and includes a power source (not shown). As the power source, an electric motor can be exemplified, and a hydraulic device including a piston and a cylinder can be exemplified.
The steering wheel 2 includes, for example, a connecting portion 18 connected to one end portion of the steering shaft 3 so as to be integrally rotatable by spline fitting, a circular rim portion 19 for a driver to hold and hold, a connecting portion 18 and a rim. A spoke portion 20 that connects the portion 19 so as to be integrally rotatable is provided. For example, three spoke portions 20 are provided, and one end portion of each spoke portion 20 is coupled to the connecting portion 18. The other end of each spoke 20 is coupled to the rim 19.

本実施の形態の特徴とするところは、ステアリングホイール2のリム部19とスポーク部20との結合部21に上記のトルク関連情報センサ15を設けることで、ステアリングホイール2に付与される操舵トルクを検出するためのトルク検出装置22を形成し、これにより車両の運転者からステアリングホイール2に付与される操舵トルクを素早く検出できるようになっている点にある。トルク関連情報センサ15は、図1に示すようにリム部19に設けられていても良いし、スポーク部20に設けられていても良い。トルク関連情報センサ15が力センサを含む場合、リム部19と各スポーク部20との間の少なくとも一部のトルク伝達は、各トルク関連情報センサ15を介して行われる。   A feature of the present embodiment is that the torque related information sensor 15 is provided in the coupling portion 21 between the rim portion 19 and the spoke portion 20 of the steering wheel 2 so that the steering torque applied to the steering wheel 2 is reduced. A torque detection device 22 for detection is formed so that the steering torque applied to the steering wheel 2 from the driver of the vehicle can be quickly detected. The torque related information sensor 15 may be provided on the rim portion 19 as shown in FIG. 1 or may be provided on the spoke portion 20. When the torque related information sensor 15 includes a force sensor, at least part of torque transmission between the rim portion 19 and each spoke portion 20 is performed via each torque related information sensor 15.

本パワーステアリング装置1が設けられる車両の運転者がステアリングホイール2を保持する場合、通例、当該運転者は、ステアリングホイール2のリム部19を保持する。
以上の次第で、本実施の形態によれば、運転者からステアリングホイール2のリム部19に入力される操舵トルクを当該リム部19に極めて近い部位で検出できるので、ステアリングホイール2に付与される操舵トルクを素早く検出できる。その結果、ステアリングホイール2の操作に対して舵取り機構9が素早く動作でき、マニュアルステアリング装置のような、応答性に優れた剛性感のある操舵フィーリングを得ることができる。
When a driver of a vehicle provided with the power steering apparatus 1 holds the steering wheel 2, the driver usually holds the rim portion 19 of the steering wheel 2.
As described above, according to the present embodiment, the steering torque input from the driver to the rim portion 19 of the steering wheel 2 can be detected at a portion very close to the rim portion 19, and is thus applied to the steering wheel 2. Steering torque can be detected quickly. As a result, the steering mechanism 9 can be quickly operated with respect to the operation of the steering wheel 2, and a steering feeling with a sense of rigidity having excellent responsiveness as in a manual steering device can be obtained.

また、ステアリングシャフトにトーションバーを設ける従来の場合と異なり、ステアリングシャフト3を単品に形成して高い剛性を確保しているので、運転者がステアリング剛性の不足を感じることが無く、且つコスト安価である。さらに、上記従来の場合、トルクセンサは、トーションバーを取り囲むようにして、配置スペースの限られたステアリングコラム内に配置される必要があるが、本実施の形態では、トルク関連情報センサ15をステアリングコラム内に配置する必要が無い。その結果、ステアリングコラムに設けられる衝撃吸収構造の設計上の自由度を高めることが可能となった。   Also, unlike the conventional case where the torsion bar is provided on the steering shaft, the steering shaft 3 is formed as a single item to ensure high rigidity, so that the driver does not feel that the steering rigidity is insufficient and is inexpensive. is there. Further, in the conventional case, the torque sensor needs to be disposed in the steering column having a limited arrangement space so as to surround the torsion bar. In the present embodiment, the torque-related information sensor 15 is disposed in the steering column. There is no need to place it in the column. As a result, it has become possible to increase the degree of freedom in designing the shock absorbing structure provided in the steering column.

なお、上記実施の形態において、トルク関連情報センサ15として、歪みを検出するための手段としての歪みゲージ等からなる歪みセンサを用い、この歪みセンサにより検出される歪みに基づいて操舵トルクを検出するようにしても良い。この場合、ステアリングホイール2のリム部19とスポーク部20との間で直接トルク伝達される。
図2は、本発明の他の実施の形態のトルク検出装置22の正面図である。以下では、図1に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については図に同一の符号を付してその説明を省略する。図2を参照して、本実施の形態において、トルク関連情報センサ15は、ステアリングホイール2の結合部21の近傍にそれぞれ設けられている。具体的には、各トルク関連情報センサ15は、リム部19に設けられ、対応するスポーク部20を挟むようにして一対設けられている。このトルク関連情報センサ15として、圧電素子等からなる力センサを例示することができ、また歪みゲージ等からなる歪みセンサを例示することができる。トルク関連情報センサ15が力センサを含む場合、リム部19と各スポーク部20との間の少なくとも一部のトルク伝達は、各トルク関連情報センサ15を介して行われる。また、トルク関連情報センサ15が歪みセンサを含む場合、リム部19とスポーク部20との間で直接トルク伝達される。
In the above embodiment, a strain sensor such as a strain gauge as a means for detecting strain is used as the torque related information sensor 15, and the steering torque is detected based on the strain detected by the strain sensor. You may do it. In this case, torque is directly transmitted between the rim portion 19 and the spoke portion 20 of the steering wheel 2.
FIG. 2 is a front view of a torque detection device 22 according to another embodiment of the present invention. In the following, differences from the embodiment shown in FIG. 1 will be mainly described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. With reference to FIG. 2, in the present embodiment, torque-related information sensors 15 are provided in the vicinity of coupling portion 21 of steering wheel 2. Specifically, each torque-related information sensor 15 is provided on the rim portion 19 and is provided in a pair so as to sandwich the corresponding spoke portion 20. As the torque related information sensor 15, a force sensor made of a piezoelectric element or the like can be exemplified, and a strain sensor made of a strain gauge or the like can be exemplified. When the torque related information sensor 15 includes a force sensor, at least part of torque transmission between the rim portion 19 and each spoke portion 20 is performed via each torque related information sensor 15. Further, when the torque related information sensor 15 includes a distortion sensor, torque is directly transmitted between the rim portion 19 and the spoke portion 20.

なお、本実施の形態において、トルク関連情報センサ15を各スポーク部20に設けても良い。この場合、トルク関連情報センサ15は、対応するスポーク部20の少なくとも軸方向中央部よりもリム側に配置される。
図1および図2に示す各実施の形態において、ステアリングホイール2のスポーク部20の本数は1本でも2本でも良いし、4本以上であっても良い。また、1つの結合部21に対応して設けられるトルク関連情報センサ15の数は、1個でも良いし、2個でも良い。
In the present embodiment, the torque related information sensor 15 may be provided in each spoke portion 20. In this case, the torque related information sensor 15 is disposed on the rim side at least with respect to the central portion in the axial direction of the corresponding spoke portion 20.
In each embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the number of the spoke portions 20 of the steering wheel 2 may be one or two, or may be four or more. Further, the number of torque related information sensors 15 provided corresponding to one coupling portion 21 may be one or two.

図3は、本発明のさらに別の実施の形態のトルク検出装置22の断面正面図であり、図4は、図3のトルク関連情報センサ15周辺の拡大図である。
図3および図4を参照して、ステアリングホイール2のリム部19は、スポーク部20および連結部18を介してステアリングシャフト3に一体回転可能に連結される内リム部23と、内リム部23を覆い内リム部23に対して相対回転可能な外リム部24とを含んでいる。
FIG. 3 is a cross-sectional front view of a torque detection device 22 according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view around the torque-related information sensor 15 of FIG.
Referring to FIGS. 3 and 4, the rim portion 19 of the steering wheel 2 includes an inner rim portion 23 connected to the steering shaft 3 through the spoke portion 20 and the connecting portion 18 so as to be integrally rotatable, and the inner rim portion 23. And an outer rim portion 24 that can rotate relative to the inner rim portion 23.

本実施の形態の特徴とするところは、スポーク部20および外リム部24にそれぞれ、ステアリングホイール2の回転方向R(周方向)に互いに対向し且つ係合可能な第1および第2の係合部25,26が形成されると共に、これらの係合部25,26間にトルク関連情報センサ15が介在している点にある。
具体的には、トルク関連情報センサ15として、圧電素子等の感圧素子からなる力センサを例示することができる。スポーク部20は例えば4本設けられている。各スポーク部20の一端部が連結部18に結合されると共に、各スポーク部20の他端部が内リム部23に結合されている。外リム部24は、例えば環状の中空部材により形成されている。外リム部24には、対応するスポーク部20をそれぞれ挿通させるための挿通孔27が形成されている。
The feature of the present embodiment is that the spoke portion 20 and the outer rim portion 24 are opposed to each other in the rotation direction R (circumferential direction) of the steering wheel 2 and can be engaged with each other. The portions 25 and 26 are formed, and the torque-related information sensor 15 is interposed between the engaging portions 25 and 26.
Specifically, a force sensor composed of a pressure sensitive element such as a piezoelectric element can be exemplified as the torque related information sensor 15. For example, four spoke portions 20 are provided. One end portion of each spoke portion 20 is coupled to the connecting portion 18, and the other end portion of each spoke portion 20 is coupled to the inner rim portion 23. The outer rim portion 24 is formed by, for example, an annular hollow member. The outer rim portion 24 is formed with insertion holes 27 through which the corresponding spoke portions 20 are inserted.

1ないし複数の(本実施の形態では単一の)スポーク部20が回転方向Rに応じた一対の第1の係合部25を有していると共に、対応する挿通孔27の内周面が上記一対の第1の係合部25にそれぞれ対向する一対の第2の係合部26を有しており、対応する第1および第2の係合部25,26間にそれぞれトルク関連情報センサ15が介在している。すなわち、対応する第1および第2の係合部25,26は、対応するトルク関連情報センサ15を介して互いに係合している。   One or a plurality of (single in this embodiment) spoke portions 20 have a pair of first engaging portions 25 corresponding to the rotation direction R, and the inner peripheral surface of the corresponding insertion hole 27 is It has a pair of 2nd engaging part 26 which respectively opposes a pair of said 1st engaging part 25, and between each corresponding 1st and 2nd engaging parts 25 and 26, a torque related information sensor 15 is interposed. That is, the corresponding first and second engaging portions 25 and 26 are engaged with each other via the corresponding torque related information sensor 15.

トルク関連情報センサ15は、第1および第2の係合部25,26の何れか一方または双方に固定される。トルク関連情報センサ15が固定されない側の係合部25または係合部26とトルク関連情報センサ15との間に、微小な隙間(例えば0.5mm)を形成可能としても良いし、隙間が形成されないようにしても良い。
車両の運転者がステアリングホイール2を保持する際には、当該運転者はステアリングホイール2の外リム部24を保持する。運転者が外リム部24を保持してステアリングホイール2を何れかの回転方向に回転操作すると、運転者から外リム部24に付与される操舵トルクが対応するトルク関連情報センサ15を介してスポーク部20に伝達され、さらにステアリングシャフト3等を介して舵取り機構9(図1参照)に伝達される。
The torque related information sensor 15 is fixed to one or both of the first and second engaging portions 25 and 26. A small gap (for example, 0.5 mm) may be formed between the engagement portion 25 or the engagement portion 26 on the side where the torque-related information sensor 15 is not fixed and the torque-related information sensor 15, or a gap is formed. It may not be done.
When the driver of the vehicle holds the steering wheel 2, the driver holds the outer rim portion 24 of the steering wheel 2. When the driver holds the outer rim portion 24 and rotates the steering wheel 2 in any rotation direction, the steering torque applied from the driver to the outer rim portion 24 is spoken via the corresponding torque-related information sensor 15. Is further transmitted to the steering mechanism 9 (see FIG. 1) via the steering shaft 3 and the like.

このように、本実施の形態によれば、運転者から外リム部24に入力される操舵トルクを当該外リム部24に極めて近い部位で検出できるので、運転者からステアリングホイール2に付与される操舵トルクを素早く検出できる。その結果、ステアリングホイール2の操作に対して舵取り機構9が素早く動作でき、マニュアルステアリング装置のような、応答性に優れた剛性感のある操舵フィーリングを得ることができる。さらに、トルク関連情報センサ15を2個設けることで、操舵トルクの作用する方向も検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, the steering torque input from the driver to the outer rim portion 24 can be detected at a position very close to the outer rim portion 24, and is thus applied to the steering wheel 2 from the driver. Steering torque can be detected quickly. As a result, the steering mechanism 9 can be quickly operated with respect to the operation of the steering wheel 2, and a steering feeling with a sense of rigidity having excellent responsiveness as in a manual steering device can be obtained. Furthermore, by providing two torque-related information sensors 15, the direction in which the steering torque acts can also be detected.

なお、図3の実施の形態において、一対のトルク関連情報センサ15の一方を、他のスポーク部20に設けられた第1の係合部25およびこれに対応する第2の係合部26間に介在させ、両方のトルク関連情報センサ15を用いてステアリングホイール2に付与される操舵トルクの値および作用する方向を検出するようにしても良い。
図5は、本発明のさらに別の実施の形態の要部の一部断面図である。なお、以下では、図4に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同一の符号を付してその説明を省略する。図5を参照して、本実施の形態では、内リム部23および外リム部24の何れか一方に形成される凸部31と他方に形成される凹部30とにそれぞれ、第1および第2の係合部25,26を設けている。
In the embodiment of FIG. 3, one of the pair of torque related information sensors 15 is connected between the first engaging portion 25 provided on the other spoke portion 20 and the second engaging portion 26 corresponding thereto. The value of the steering torque applied to the steering wheel 2 and the direction in which the steering wheel 2 is applied may be detected using both the torque related information sensors 15.
FIG. 5 is a partial sectional view of an essential part of still another embodiment of the present invention. In the following, differences from the embodiment shown in FIG. 4 will be mainly described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. Referring to FIG. 5, in the present embodiment, first and second protrusions 31 are formed on one of inner rim portion 23 and outer rim portion 24, and recess 30 is formed on the other, respectively. Engaging portions 25 and 26 are provided.

例えば、外リム部24の内周面に形成される凸部31が、内リム部23に形成される凹部30に収容されている。凸部31は一対の第2の係合部26を含み、凹部30の内壁面が一対の第1の係合部25を含んでいる。この場合、トルク関連情報センサ15として、圧電素子等の感圧素子からなる力センサを例示することができる。
なお、本実施の形態において、複数組の凹部30および凸部31を設けて各組の凹部30および凸部31において互いに対応する第1および第2の係合部25,26間にそれぞれトルク関連情報センサ15を介在させても良い。また、外リム部24に凹部30を形成すると共に内リム部23に凸部31を形成しても良い。さらに、図4および図5に示す各実施の形態において、スポーク部20の本数は3本以下でも良いし、5本以上でも良い。
For example, the convex portion 31 formed on the inner peripheral surface of the outer rim portion 24 is accommodated in the concave portion 30 formed on the inner rim portion 23. The convex portion 31 includes a pair of second engaging portions 26, and the inner wall surface of the concave portion 30 includes a pair of first engaging portions 25. In this case, as the torque related information sensor 15, a force sensor composed of a pressure sensitive element such as a piezoelectric element can be exemplified.
In the present embodiment, a plurality of sets of concave portions 30 and convex portions 31 are provided, and torque related between the first and second engaging portions 25 and 26 corresponding to each other in the concave portions 30 and convex portions 31 of the respective sets. An information sensor 15 may be interposed. Further, the concave portion 30 may be formed in the outer rim portion 24 and the convex portion 31 may be formed in the inner rim portion 23. Furthermore, in each embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the number of the spoke portions 20 may be three or less, or may be five or more.

本発明は、上記各実施の形態に限定されない。例えば、力センサとして圧力センサ等を用いてもよいし、歪みセンサとして磁歪素子等を用いても良い。また、操舵捕助力生成部17の操舵捕助力を、図示しない減速機構等を介してステアリングシャフト3に付与するようにしても良い。
その他、本発明は、ステアリングシャフトと舵取り機構との間の機械的な連結が解除された、いわゆるステア・バイ・ワイヤ(SBW)装置に適用できる等、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, a pressure sensor or the like may be used as the force sensor, and a magnetostrictive element or the like may be used as the strain sensor. Further, the steering assist force of the steering assist force generator 17 may be applied to the steering shaft 3 via a speed reduction mechanism (not shown).
In addition, the present invention can be applied to a so-called steer-by-wire (SBW) device in which the mechanical connection between the steering shaft and the steering mechanism is released. Is possible.

本発明の一実施の形態のパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a power steering device of one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施の形態のトルク検出装置の正面図である。It is a front view of the torque detection apparatus of other embodiment of this invention. 本発明のさらに別の実施の形態のトルク検出装置の断面正面図である。It is a cross-sectional front view of the torque detection apparatus of further another embodiment of this invention. 図3のトルク関連情報センサ周辺の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view around a torque related information sensor in FIG. 3. 本発明のさらに別の実施の形態の要部の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the principal part of another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
8 転舵輪
9 舵取り機構
15 トルク関連情報センサ(力または歪みを検出するための手段、感圧素子)
17 操舵捕助力生成部(操舵補助力生成手段)
19 リム部
20 スポーク部
21 結合部
22 トルク検出装置
23 内リム部
24 外リム部
25 第1の係合部
26 第2の係合部
R 回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power steering apparatus 2 Steering wheel 3 Steering shaft 8 Steering wheel 9 Steering mechanism 15 Torque related information sensor (means for detecting force or distortion, pressure sensitive element)
17 Steering assist force generator (steering assist force generator)
19 Rim part 20 Spoke part 21 Coupling part 22 Torque detection device 23 Inner rim part 24 Outer rim part 25 First engagement part 26 Second engagement part R Rotation direction

Claims (3)

リム部およびスポーク部を含むステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するためのトルク検出装置において、上記ステアリングホイールのリム部とスポーク部との結合部またはその近傍に力または歪みを検出するための手段を備え、力または歪みを検出するための手段により検出された力または歪みに基づいて操舵トルクを検出することを特徴とするトルク検出装置。   In a torque detection device for detecting a steering torque applied to a steering wheel including a rim portion and a spoke portion, for detecting force or distortion at or near a coupling portion between the rim portion and the spoke portion of the steering wheel. A torque detection apparatus comprising: means for detecting a steering torque based on the force or distortion detected by the means for detecting force or distortion. 請求項1において、上記ステアリングホイールのリム部は、スポーク部を介してステアリングシャフトに一体回転可能に連結される内リム部と、内リム部を覆い内リム部に対して相対回転可能な外リム部とを含み、
スポーク部および内リム部の何れか一方と外リム部とにそれぞれ設けられステアリングホイールの回転方向に互いに係合可能な第1および第2の係合部を備え、
上記力または歪みを検出するための手段は、第1および第2の係合部間に介在する感圧素子を含むことを特徴とするトルク検出装置。
2. The rim portion of the steering wheel according to claim 1, wherein the rim portion of the steering wheel is connected to the steering shaft via the spoke portion so as to be integrally rotatable, and the outer rim covers the inner rim portion and is rotatable relative to the inner rim portion. Including
A first engagement portion and a second engagement portion, which are provided on either the spoke portion or the inner rim portion and the outer rim portion, respectively, and can be engaged with each other in the rotation direction of the steering wheel;
The means for detecting the force or strain includes a pressure sensitive element interposed between the first and second engaging portions.
請求項1または2に記載のトルク検出装置と、
上記ステアリングホイールの動作に応じて駆動し転舵輪を転舵するための舵取り機構と、
上記トルク検出装置により検出される操舵トルクに応じた操舵捕助力を生成して舵取り機構に付与するための操舵補助力生成手段とを備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
The torque detection device according to claim 1 or 2,
A steering mechanism for driving the steered wheels by driving according to the operation of the steering wheel;
A power steering device, comprising: a steering assist force generating means for generating a steering assist force according to the steering torque detected by the torque detection device and applying the generated steering assist force to the steering mechanism.
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