JP2009053048A

JP2009053048A - トルク検出装置

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Publication number: JP2009053048A
Application number: JP2007220152A
Authority: JP
Inventors: Motoo Nakai; 基生中井; Toshiaki Oya; 敏明應矢; Hirohide Inayama; 博英稲山; Shinsuke Terada; 真介寺田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP5211583B2

Abstract

【課題】ステアリング軸に加わる操舵トルクを高精度に検出可能であり、低コスト化、小型化、高信頼化されたトルク検出装置を提供する。
【解決手段】車両の操舵部材としてのステアリングホイール３０の操作を舵取機構に伝えるステアリング軸３に加わる操舵トルクに関する物理量をセンサ５０で検出する。センサ５０と、センサ５０に対して有線で給電し、センサ５０の出力を得るＩＣタグ５１とがステアリング軸３に取り付けられている。ＩＣタグ５１に対しては、ステアリング軸３の全周に張り巡らされている外部アンテナ５２を介して、コラムハウジング３１に配されている給電受信部７０が非接触で給電を行ない、センサ５０の出力を示す信号を無線で受信する。受信された信号に基づいて、操舵トルクが算出される。以上のような構成であるため、センサ５０と操舵トルクを算出する算出手段とを接続するケーブル、スリップリング等が不要である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の操舵部材に操舵のために加えられる操舵トルクを検出するトルク検出装置に関する。

近年の車両には、操舵に要する運転者の労力負担を軽減することを目的として、電動モータを操舵補助用のアクチュエータとして備える電動パワーステアリング装置が広く装備されている。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材に加えられる操舵トルクを、操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸の中途に配したトルク検出装置により検出し、検出された操舵トルクの方向及び大きさに基づいて操舵補助用のモータを駆動制御し、このモータの発生力を舵取機構に加える構成となっている。

このような電動パワーステアリング装置においては、一般に、電磁結合式のトルク検出装置が用いられている（特許文献１，２参照）。この場合、検出対象となるステアリング軸は操舵部材の側の第１軸と舵取機構の側の第２軸とに分割され、これらが細径のトーションバーにより相対角変位を可能に同軸上に連結される。
電磁結合式のトルク検出装置は、第１，第２軸の夫々に嵌合され、かつ、それらの端面に互いに対向する複数の歯が並設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周に離隔配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化に基づいてステアリング軸に加わった操舵トルクを検出するように構成されている。

ここで、ステアリング軸はコラムハウジングの内部で回転自在に支持され、励磁コイルはコラムハウジングに固定されており、励磁コイルに対して、例えばＥＣＵと励磁コイルに給電する電源とが、信号線及び電力線を有するケーブルで接続されている。ＥＣＵは、励磁コイルのインピーダンスの変化に基づいて操舵トルクを算出する。

電磁結合式のトルク検出装置以外のトルク検出装置としては、コードリール式のトルク検出装置が知られている。コードリール式のトルク検出装置においては、ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量（ステアリング軸の歪み、捩れ等）を検出するセンサがステアリング軸に取り付けられ、このセンサに対して、ＥＣＵとセンサに給電する電源とが、信号線及び電力線を有するケーブルで接続されている。ＥＣＵは、センサが検出した物理量に基づいて操舵トルクを算出する。コードリール式のトルク検出装置は、ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量を、ステアリング軸に取り付けられているセンサによって直接的に検出するため、信頼性が高い。
特開平１１−２４８５６１号公報特開２００３−１１８３３号公報

しかしながら、コードリール式のトルク検出装置は、回転するステアリング軸上にセンサが取り付けてあるため、センサに接続されているケーブルを、ステアリング軸の回転を阻害しないようステアリング軸を囲繞して配置し、更に、ステアリング軸の回転に応じてステアリング軸に対する巻き数を増減すべくケーブルの長さに余裕を持たせる必要もあって、小型化、低コスト化が困難である。
また、ケーブルの代わりにスリップリングを用いたものもあるが、スリップリングの摩耗、接触不良等により信頼性が低下し易い。

一方、電磁結合式のトルク検出装置は、回転するステアリング軸上に取り付けられている物品にケーブルを接続する必要はないが、ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量を検出するために、回転側であるステアリング軸を囲繞して磁性環を取り付け、固定側であるコラムハウジングに励磁コイルを、磁性環を囲繞しつつ該磁性環から離隔して取り付ける必要があるため、構成が複雑であり、小型化が困難である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステアリング軸に加わる操舵トルクを高精度に検出可能であり、しかも低コスト化、小型化、高信頼化されたトルク検出装置を提供することにある。

第１発明に係るトルク検出装置は、操舵部材の操作を舵取機構に伝えるステアリング軸に取り付けられて、該ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量を検出するセンサを備え、前記ステアリング軸の中途に配してあり、操舵のために前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出装置において、前記ステアリング軸に取り付けられて、前記センサに接続され、前記センサに給電し、前記センサの検出結果を示す信号を無線で送信するＩＣタグと、前記ＩＣタグに非接触で給電する給電部と、前記ＩＣタグが送信した信号を受信する受信部と、該受信部が受信した信号が示す前記物理量の値に基づいて操舵トルクを算出する算出手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係るトルク検出装置は、前記ＩＣタグを複数備え、少なくとも２個の前記ＩＣタグは、前記ステアリング軸の径方向に対向する位置に配置されていることを特徴とする。

第３発明に係るトルク検出装置は、前記ＩＣタグは、互いに異なる周波数で信号を送信するようにしてあることを特徴とする。

第４発明に係るトルク検出装置は、前記ＩＣタグに接続されており、前記ステアリング軸の全周に配されているアンテナを更に備えることを特徴とする。

第５発明に係るトルク検出装置は、前記ＩＣタグに複数接続されており、前記ステアリング軸の径方向に対向する位置に夫々配されているアンテナを更に備えることを特徴とする。

第１発明のトルク検出装置による場合、ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量を検出するセンサをステアリング軸に取り付けるため、磁性環及び励磁コイルを用いる必要がない。また、このセンサに対して有線で給電及び通信を行なうＩＣタグをステアリング軸に取り付け、このＩＣタグに対して非接触で給電を行ない、また無線で通信を行なうため、センサと給電部、算出手段等との間をケーブル、スリップリング等で接続する必要がない。以上の結果、従来のトルク検出装置よりも、信頼性、小型化、コストパフォーマンスの３点で優れた効果を奏する。

第２発明のトルク検出装置による場合、少なくとも２個のＩＣタグがステアリング軸の径方向に対向する位置に配置されているため、例えばＩＣタグに外部アンテナを接続するような複雑な構成にすることなく、ＩＣタグの内部アンテナを用いて、給電部によるＩＣタグへの非接触給電及び受信部とＩＣタグとの無線通信が、ＩＣタグの回転位置の如何にかかわらず可能となる。

第３発明のトルク検出装置による場合、互いに異なる周波数で信号を送信する複数のＩＣタグを備えるため、各ＩＣタグの回転位置によって複数のＩＣタグからの信号が同時に受信されるような場合に電波の干渉が生じず、受信部が正確な信号を受信することができる。

第４発明のトルク検出装置による場合、ＩＣタグに接続されるアンテナがステアリング軸の全周に配されているため、給電部によるＩＣタグへの非接触給電及び受信部とＩＣタグとの無線通信が、ＩＣタグの回転位置の如何にかかわらず確実に可能となる。

第５発明のトルク検出装置による場合、ＩＣタグに接続されるアンテナがステアリング軸の径方向に対向する位置に配置されているため、給電部によるＩＣタグへの非接触給電及び受信部とＩＣタグとの無線通信が、ＩＣタグの回転位置の如何にかかわらず可能となり、しかも、ステアリング軸の全周にアンテナを配することなくコンパクトな構成にすることができる。

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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
図中７は電動パワーステアリング装置であり、電動パワーステアリング装置７は、車両の左右方向に延設されたラックハウジング１０の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１と、ラックハウジング１０の中途に交叉するピニオンハウジング２０の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを有するラックピニオン式の舵取機構９を備えている。

ラック軸１の両端は、ラックハウジング１０の両側から外部に突出され、操舵用の車輪としての左右の前輪１２，１２に各別のタイロッド１１，１１を介して連結してある。ピニオン軸２の一端は、ピニオンハウジング２０の上部から外側に突出され、上位置に対向するステアリング軸３の下端に連結されている。ピニオンハウジング２０の内部に延びるピニオン軸２の下半部には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング１０との交叉部においてラック軸１に適長に亘って形成されたラックに噛合させてある。

ステアリング軸３は、筒形をなすコラムハウジング３１の内部に回転自在に支持され、コラムハウジング３１を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って支持されている。ステアリング軸３の両端は、コラムハウジング３１の上下両側から外部に突出しており、下方への突出端には、前述の如くピニオン軸２が連結され、上方への突出端には、操舵部材としてのステアリングホイール３０が固設されている。

以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール３０が回転操作された場合、この回転がステアリング軸３を介してピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２が軸周りに回転する。ピニオン軸２が回転した場合、下半部に設けたピニオンの回転がラックとの噛合部において運動変換され、ラック軸１がラックハウジング１０内にて軸長方向に移動する。このように生じるラック軸１の移動は、両端のタイロッド１１，１１を介して左右の前輪１２，１２に伝わり、これらの前輪１２，１２が押し引きされて操舵がなされる。

図１に示す電動パワーステアリング装置７は、以上のように実行される操舵を補助する電動のモータ４と、ステアリングホイール３０の回転操作によってステアリング軸３に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出装置５とを備えている。

操舵補助用のモータ４は、コラムハウジング３１の下端部近傍の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、コラムハウジング３１の内部に延びる出力軸の回転を、例えば、ウォーム及びウォームホイールを備えるウォームギヤ減速機により減速してステアリング軸３に伝え、該ステアリング軸３に回転力を付与するように伝動構成されている。この構成によりモータ４の回転力は、ステアリング軸３に減速伝動され、該ステアリング軸３の下端に連結されたピニオン軸２を介してラック軸１に伝えられ、該ラック軸１の移動により前述の如くなされる操舵を補助することができる。

トルク検出装置５は、図１中に破線により示すように、操舵補助用のモータ４の取り付け部よりも上位置のコラムハウジング３１の内部に設けてある。
図２は、本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図であり、図３は、この配置を模式的に示す横断面図であり、図４は、このＩＣタグの構成を示すブロック図である。

トルク検出装置５は、操舵のためのステアリングホイール３０の操作によりステアリング軸３自体に生じる微小な捩れを検出すべく、伸縮可能な抵抗体を用いてなるセンサ５０を備える。本実施の形態においては、センサ５０に給電し、また、センサ５０の出力を後述するアシスト制御部６に与えるために、ケーブル、スリップリング等を用いずに、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：無線通信を利用した非接触による自動認識技術）技術を利用した非接触給電及び無線通信を行なう。

センサ５０は歪みゲージであり、コラムハウジング３１の内部に軸受３２，３２によって支持されたステアリング軸３の中途の周面に、例えば接着剤を用いて直接的に取り付けられている。
ステアリング軸３のセンサ５０近傍には、非金属（例えば合成樹脂）製のリング５９が外嵌されており、リング５９を介して、ＩＣタグ５１及び外部アンテナ５２がステアリング軸３に間接的に取り付けられている。
外部アンテナ５２はアンテナ線を用いてなり、リング５９周面上でステアリング軸３の全周に張り巡らされ、更に、ＩＣタグ５１に有線で接続されている。ここで、外部アンテナ５２は、後述する給電受信部７０のアンテナ７０ａに対向するようステアリング軸３の軸長方向の所定位置に配される。

ＩＣタグ５１は制御部５１０、受電部５１１、送信部５１２及びセンサ回路５１３を内蔵しており、受電部５１１及び送信部５１２は夫々外部アンテナ５２に有線で接続されている。
受電部５１１は制御部５１０、送信部５１２及びセンサ回路５１３に夫々有線で接続されている。また、受電部５１１は外部アンテナ５２が受信した電波によって起電力を生じる共振回路、生じた起電力を整流する整流回路等を有し、直流又は直流を変換してなる交流を制御部５１０、送信部５１２及びセンサ回路５１３夫々に給電する。

ところでセンサ５０は、ステアリング軸３に操舵トルクが加えられることによって生じるステアリング軸３の捩れに伴って伸縮し、伸縮量に応じて抵抗値が増減する。例えば図２に示す白抜矢符方向（又は白抜矢符方向の逆方向）に操舵トルクが加えられた場合、センサ５０は伸張（又は収縮）し、ステアリング軸３に操舵トルクが加えられていない状態ではセンサ５０は伸縮しない。

一方、センサ回路５１３は、センサ５０を含めてブリッジ回路Ｂが形成されるよう有線で接続された複数の固定抵抗器を備え、センサ回路５１３と受電部５１１及び制御部５１０とは有線で接続されている。
受電部５１１からセンサ回路５１３へは、一定値の直流電圧が与えられるよう構成されている。更に詳細には、ステアリング軸３に操舵トルクが加えられていない状態でのブリッジ回路Ｂの出力電圧値が“０”になるような入力電圧Ｖ_inが、ブリッジ回路Ｂに印加される。
ステアリングホイール３０の操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクの大きさ及び方向が変化すると、この変化に一義的に対応してブリッジ回路Ｂの出力電圧値の大小及び正負が変化する。

ブリッジ回路Ｂの出力電圧Ｖ_outは、センサ回路５１３から制御部５１０へ与えられる。制御部５１０は送信部５１２と有線で接続されており、センサ回路５１３から与えられた出力電圧Ｖ_outの値を示す検出信号Ｓを送信部５１２に与える。送信部５１２は、所定周波数の電波を発信するよう構成されており、制御部５１０から与えられた検出信号Ｓは送信部５１２が発信する電波に重畳されて、外部アンテナ５２を介し、無線で送信される。
以上のようにしてＩＣタグ５１はセンサ５０に給電し、センサ５０の検出結果を示す信号を無線で送信する。

なお、ＩＣタグ５１は、リング５９を介さずにステアリング軸３に直接的に取り付けられてもよい。また、リング５９の代わりに、例えばステアリング軸３の表面に形成された絶縁層を備える構成でもよい。
また、ＩＣタグ５１が内部アンテナを備え、外部アンテナ５２のみならず内部アンテナも用いて非接触給電及び無線通信を行なってもよい。

給電受信部７０はタグリーダ／ライタを用いてなり、ＩＣタグ５１に非接触で給電する給電部の機能とＩＣタグ５１が送信した検出信号Ｓを無線で受信する受信部の機能とを兼ね備えるよう構成されている。このために給電受信部７０はアンテナ７０ａを備え、少なくともアンテナ７０ａがコラムハウジング３１内部で外部アンテナ５２に対向配置されるようコラムハウジング３１に取り付けられている。また、給電受信部７０は、有線で接続されている電源８０から給電されて作動し、アンテナ７０ａを介して所定の周波数の電波を送信し、且つＩＣタグ５１が送信した電波を受信して、受信した電波に重畳されている検出信号Ｓを、有線で接続されているアシスト制御部６へ送信する。

即ち、電源８０から給電受信部７０へ供給された電力は、給電受信部７０からＩＣタグ５１へ外部アンテナ５２を介して非接触で給電され、ＩＣタグ５１からセンサ５０へ給電される。センサ５０の検出結果はセンサ５０からＩＣタグ５１へ出力され、センサ５０の検出結果を示す検出信号ＳがＩＣタグ５１から給電受信部７０へ外部アンテナ５２を介して無線で送信され、給電受信部７０から算出手段であるアシスト制御部６へ与えられる。
アシスト制御部６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従うＣＰＵの動作により以下の制御動作を実行するＥＣＵとして構成されており、このためにアシスト制御部６は、給電受信部７０から与えられた検出信号Ｓが示す出力電圧値に基づいて、操舵トルクを算出する。

図１に示すように、アシスト制御部６の出力は、前述した操舵補助用のモータ４の駆動回路に与えられており、前記モータ４は、アシスト制御部６から与えられる制御指令に従って駆動されるようになしてある。またアシスト制御部６には、操舵補助用のモータ４に付設されたモータ電流センサ４０から、該モータ４の駆動電流の検出値が与えられ、更に、車両の各部に設けた走行状態センサ６０から、車速、ヨーレート等、操舵に影響を及ぼす走行状態の検出結果が与えられている。

アシスト制御部６は、給電受信部７０の出力である検出信号Ｓを適宜のサンプリング周期にて取り込み、操舵のためにステアリング軸３に加えられる操舵トルクを算出し、算出した操舵トルク検出値をＲＯＭに記憶させてある補助力マップに適用して、操舵補助用のモータ４に発生させるべき操舵補助力を算出し、この操舵補助力を発生すべく操舵補助用のモータ４に動作指令を発し、該モータ４をアシスト駆動する。つまりアシスト制御部６は、トルク検出装置５の算出手段と電動パワーステアリング装置７の制御手段とを兼ねている。

このアシスト駆動は、モータ電流センサ４０から与えられる駆動電流の検出値を用いたフィードバック制御により行われ、この駆動によりモータ４が発生する操舵補助力がラック軸１に加えられ、前述の如く操舵を補助することができる。目標補助力の算出に用いる補助力マップは、車速、ヨーレート等、操舵に影響を与える走行状態毎に設定してあり、走行状態センサ６０による走行状態の検出結果は、補助力マップの選定に用いられる。これにより、走行状態に応じて適正な操舵補助が実行される。

以上のようなトルク検出装置５は、電磁結合式のトルク検出装置が備えるような磁性環及び励磁コイルを用いる必要がないため、構成が簡易であり、小型化が容易である。また、コードリール式のトルク検出装置が備えるようなケーブルを用いる必要がないため、センサ５０に対するケーブルの接続及びステアリング軸３に対するケーブルの巻回が不要であり、小型化、低コスト化が簡単である。更に、スリップリングを用いる必要がないため、スリップリングの摩耗、接触不良等による信頼性の低下が生じない。即ちトルク検出装置５は信頼性が高い。
また、センサ５０がステアリング軸３に直接的に取り付けられているため、ステアリング軸３に加わる操舵トルクに関する物理量を直接的に検出することができ、検出結果に基づいて、操舵トルクを高精度に算出することができる。

更に、ステアリング軸３の全周に配されている外部アンテナ５２とアンテナ７０ａとの間で電波がやり取りされるため、ステアリング軸３の回転に伴って回転するＩＣタグ５１と、コラムハウジング３１に固定されているアンテナ７０ａとがどのような位置関係にあろうとも、給電受信部７０からＩＣタグ５１への非接触給電及びＩＣタグ５１から給電受信部７０への無線通信が確実に行なわれる。

なお、センサ５０が検出する物理量は、ステアリング軸３に加わる操舵トルクに関する物理量であれば、捩れに限るものではない。また、センサ５０は、ステアリング軸３に生じる捩れの有無及び変化を、自身の静電容量、インダクタンス等の変化として検出する構成でもよい。
更に、ステアリング軸３を第１，第２軸及びトーションバーを用いて構成し、このトーションバーにセンサ５０を取り付ける構成でもよい。
更にまた、アシスト制御部６で操舵トルクを算出する構成に限らず、例えば制御部５１０又は給電受信部７０に操舵トルクを算出する算出回路を配して、算出結果をアシスト制御部６へ与える構成としてもよい。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図であり、図６は、この配置を模式的に示す横断面図であり、図７は、このＩＣタグの構成を示すブロック図である。
図中５はトルク検出装置であり、本実施の形態のトルク検出装置５は、実施の形態１のトルク検出装置５と略同様であり、実施の形態１の電動パワーステアリング装置７と略同様の電動パワーステアリング装置７に備えられている。
以下では、実施の形態１との差異について説明し、その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

本実施の形態のトルク検出装置５は、実施の形態１のＩＣタグ５１及び外部アンテナ５２の代わりに、ＩＣタグ５３及び外部アンテナ５４，５４を備えている。ＩＣタグ５３が内蔵している制御部５３０、受電部５３１、送信部５３２及びセンサ回路５３３は、実施の形態１のＩＣタグ５１が内蔵している制御部５１０、受電部５１１、送信部５１２及びセンサ回路５１３と略同様であり、センサ回路５３３は、センサ５０を含めてブリッジ回路Ｂが形成されるよう有線で接続された複数の固定抵抗器を備える。

各外部アンテナ５４は、例えばアンテナ線をコイル状に形成してなり、受電部５３１及び送信部５３２夫々に有線で接続されている。また、外部アンテナ５４，５４は、給電受信部７０のアンテナ７０ａに対向可能にステアリング軸３の軸長方向の所定位置に配され、且つ、ステアリング軸３の径方向に対向する位置に夫々配されている。即ち外部アンテナ５４，５４は、ステアリング軸３の周方向に１８０°離隔配置されている。

従って、電源８０から給電受信部７０へ供給された電力は、給電受信部７０からＩＣタグ５３へ外部アンテナ５４，５４を介して非接触で給電され、ＩＣタグ５３からセンサ５０へ給電される。センサ５０の検出結果はセンサ５０からＩＣタグ５３へ出力され、センサ５０の検出結果を示す検出信号ＳがＩＣタグ５３から給電受信部７０へ外部アンテナ５４，５４を介して無線で送信され、給電受信部７０から算出手段であるアシスト制御部６へ与えられる。

以上のようなトルク検出装置５は、実施の形態１のトルク検出装置５と同様の効果を奏する。また、ステアリング軸３の周方向に１８０°離隔配置されている外部アンテナ５４，５４とアンテナ７０ａとの間で電波がやり取りされるため、ステアリング軸３の回転に伴って回転するＩＣタグ５３と、コラムハウジング３１に固定されているアンテナ７０ａとがどのような位置関係にあろうとも、給電受信部７０からＩＣタグ５３への非接触給電及びＩＣタグ５３から給電受信部７０への無線通信が行なわれる。しかも、ステアリング軸３の全周にアンテナ線を配する必要がないため、構成がコンパクトである。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図であり、図９は、この配置を模式的に示す横断面図であり、図１０は、このＩＣタグの構成を示すブロック図である。
図中５はトルク検出装置であり、本実施の形態のトルク検出装置５は、実施の形態１のトルク検出装置５と略同様であり、実施の形態１の電動パワーステアリング装置７と略同様の電動パワーステアリング装置７に備えられている。
以下では、実施の形態１との差異について説明し、その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

本実施の形態のトルク検出装置５は、実施の形態１のＩＣタグ５１及び外部アンテナ５２の代わりに、ＩＣタグ５５，５６を備えている。ＩＣタグ５５が内蔵している制御部５５０、受電部５５１、送信部５５２及びセンサ回路５５３は、実施の形態１のＩＣタグ５１が内蔵している制御部５１０、受電部５１１、送信部５１２及びセンサ回路５１３と略同様であり、センサ回路５５３は、センサ５０を含めてブリッジ回路Ｂが形成されるよう有線で接続された複数の固定抵抗器を備える。更にＩＣタグ５５は内部アンテナ５５４を備え、内部アンテナ５５４は、受電部５５１及び送信部５５２夫々に有線で接続されている。また、ＩＣタグ５５は、内部アンテナ５５４が給電受信部７０のアンテナ７０ａに対向可能にステアリング軸３の軸長方向の所定位置に配されている。

ＩＣタグ５６の構成はＩＣタグ５５と略同様であるが、ＩＣタグ５５の送信部５５２が発信する電波の周波数と、ＩＣタグ５６の図示しない送信部が発信する電波の周波数とは互いに異なるようにしてある。
ＩＣタグ５５，５６は、ステアリング軸３の径方向に対向する位置に夫々配されている。即ちＩＣタグ５５，５６は、ステアリング軸３の周方向に１８０°離隔配置されている。

従って、電源８０から給電受信部７０へ供給された電力は、給電受信部７０からＩＣタグ５５，５６へ非接触で給電され、ＩＣタグ５５，５６からセンサ５０へ給電される。センサ５０の検出結果はセンサ５０からＩＣタグ５５，５６へ出力され、センサ５０の検出結果を示す検出信号ＳがＩＣタグ５５，５６から給電受信部７０へ無線で送信され、給電受信部７０から算出手段であるアシスト制御部６へ与えられる。

以上のようなトルク検出装置５は、実施の形態１のトルク検出装置５と同様の効果を奏する。また、ステアリング軸３の周方向に１８０°離隔配置されているＩＣタグ５５，５６とアンテナ７０ａとの間で電波がやり取りされるため、ステアリング軸３の回転に伴って回転するＩＣタグ５５，５６と、コラムハウジング３１に固定されているアンテナ７０ａとがどのような位置関係にあろうとも、給電受信部７０からＩＣタグ５５，５６の少なくとも一方への非接触給電及びＩＣタグ５５，５６の少なくとも一方から給電受信部７０への無線通信が行なわれる。しかも、ＩＣタグ５５の内部アンテナ５５４及びＩＣタグ５６の図示しない内部アンテナを用いて非接触給電及び無線通信が行なわれるため、ＩＣタグに外部アンテナを接続するような複雑な構成にする必要がなく、構成がコンパクトである。

また、ＩＣタグ５５，５６は互いに異なる周波数で検出信号Ｓを送信するため、ＩＣタグ５５，５６夫々とアンテナ７０ａとの位置関係によってＩＣタグ５５，５６夫々が送信した電波が同時に受信されるような場合に電波の干渉が生じない。従って、給電受信部７０は検出信号Ｓを正確に受信する。
なお、例えばＩＣタグ５５の受電部５５１にコンデンサ、蓄電池等を備えて適宜に充放電することで、ＩＣタグ５５とアンテナ７０ａとの位置関係によって給電受信部７０からの非接触給電が一時的に途絶したとしても、制御部５５０、センサ回路５５３等のＩＣタグ５５各部に安定的に給電可能に構成してもよい。

なお、ＩＣタグ５５，５６間に例えばステアリング軸３周方向に９０°離隔して３個目及び４個目のＩＣタグを設ける構成でもよい。この場合、４個の内の１個が故障して完全に通信が途絶したとしても操舵トルクを検出することが可能となる。
また、ＩＣタグ５５からの検出信号ＳとＩＣタグ５６からの検出信号Ｓとが同時的に受信された場合、例えば２つの検出信号Ｓ，Ｓ夫々が示す出力電圧値と所定電圧値との大小関係に基づいて、検出信号Ｓ，Ｓ夫々が正常な範囲に収まっているか否かを判定し、検出信号Ｓ，Ｓの一方が異常である場合は正常な他方に基づいて操舵トルクを求め、検出信号Ｓ，Ｓの両方が異常である場合は運転者にトルク検出装置５の異常を報知する構成でもよい。

更に、１個のセンサ５０ではなく２個のセンサを備え、これらにＩＣタグ５５，５６が夫々接続される構成でもよい。この場合、ＩＣタグ５５からの検出信号Ｓに基づいて求められる操舵トルクと、ＩＣタグ５６からの検出信号Ｓに基づいて求められる操舵トルクとは理論上は一致するため、ＩＣタグ５５，５６の内の何れからの検出信号Ｓを用いて操舵トルクを算出しても問題はない。

本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図である。本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を模式的に示す横断面図である。本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図である。本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を模式的に示す横断面図である。本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を示す側面図である。本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグ、センサ及びアンテナのステアリング軸に対する配置を模式的に示す横断面図である。本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置が備えるＩＣタグの構成を示すブロック図である。

符号の説明

３ステアリング軸、３０ステアリングホイール（操舵部材）、５トルク検出装置、５０センサ、５１，５３，５５，５６ＩＣタグ、５２，５４外部アンテナ、６アシスト制御部（算出手段）、７０給電受信部（給電部，受信部）、９舵取機構

Claims

操舵部材の操作を舵取機構に伝えるステアリング軸に取り付けられて、該ステアリング軸に加わる操舵トルクに関する物理量を検出するセンサを備え、
前記ステアリング軸の中途に配してあり、操舵のために前記操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出装置において、
前記ステアリング軸に取り付けられて、前記センサに接続され、前記センサに給電し、前記センサの検出結果を示す信号を無線で送信するＩＣタグと、
前記ＩＣタグに非接触で給電する給電部と、
前記ＩＣタグが送信した信号を受信する受信部と、
該受信部が受信した信号が示す前記物理量の値に基づいて操舵トルクを算出する算出手段と
を備えることを特徴とするトルク検出装置。
前記ＩＣタグを複数備え、
少なくとも２個の前記ＩＣタグは、前記ステアリング軸の径方向に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。
前記ＩＣタグは、互いに異なる周波数で信号を送信するようにしてあることを特徴とする請求項２に記載のトルク検出装置。
前記ＩＣタグに接続されており、前記ステアリング軸の全周に配されているアンテナを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。
前記ＩＣタグに複数接続されており、前記ステアリング軸の径方向に対向する位置に夫々配されているアンテナを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。