JP2552134B2 - 電動パワ−ステアリング装置のトルク検出器 - Google Patents
電動パワ−ステアリング装置のトルク検出器Info
- Publication number
- JP2552134B2 JP2552134B2 JP9753487A JP9753487A JP2552134B2 JP 2552134 B2 JP2552134 B2 JP 2552134B2 JP 9753487 A JP9753487 A JP 9753487A JP 9753487 A JP9753487 A JP 9753487A JP 2552134 B2 JP2552134 B2 JP 2552134B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque detector
- input shaft
- light
- torque
- light emitting
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- Expired - Lifetime
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- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電動パワーステアリング装置のトルク検出
器、特にトルク検出の高精度化，安定化に関するもので
ある。
器、特にトルク検出の高精度化，安定化に関するもので
ある。
［従来の技術］ 従来パワーステアリング装置としては一般に油圧式が
使用されているが、この油圧式に代えて電動モータを使
用した電動パワーステアリング装置が種々提案されてい
る。
使用されているが、この油圧式に代えて電動モータを使
用した電動パワーステアリング装置が種々提案されてい
る。
この電動パワーステアリング装置においては、ハンド
ルに加えられる力を検出するトルク検出器が最も重要な
役割りを持ち、トルク検出器はいかなる状況においても
ハンドルに加えられる力に応じた安定な出力信号を得て
電動モータを確実に制御することが円滑な操舵を行なう
ために必要である。このトルク検出器はトーションバー
によりハンドル側の入力軸と操舵輪側の出力軸とを連結
し、ハンドルの回動によってトーションバーに生じるね
じれの変位を検出している。
ルに加えられる力を検出するトルク検出器が最も重要な
役割りを持ち、トルク検出器はいかなる状況においても
ハンドルに加えられる力に応じた安定な出力信号を得て
電動モータを確実に制御することが円滑な操舵を行なう
ために必要である。このトルク検出器はトーションバー
によりハンドル側の入力軸と操舵輪側の出力軸とを連結
し、ハンドルの回動によってトーションバーに生じるね
じれの変位を検出している。
このねじれの変位検出方法として例えば入力軸あるい
は出力軸の一方の軸に集電ブラシを取付け、他方の軸に
抵抗素子を取付けて、集電ブラシの変位によって生じる
抵抗素子の分圧比の変化により変位を検出する摺動抵抗
法がある。この摺動抵抗法は接触式であるため振動によ
り集電ブラシが跳躍し出力信号が不安定となったり、繰
り返し使用に対して耐久性が悪いという短所があった。
は出力軸の一方の軸に集電ブラシを取付け、他方の軸に
抵抗素子を取付けて、集電ブラシの変位によって生じる
抵抗素子の分圧比の変化により変位を検出する摺動抵抗
法がある。この摺動抵抗法は接触式であるため振動によ
り集電ブラシが跳躍し出力信号が不安定となったり、繰
り返し使用に対して耐久性が悪いという短所があった。
この短所を改善するために例えば特開昭61−235270号
公報にホール素子を用いた非接触式としたトルク検出器
が開示されている。第６図は特開昭61−235270号公報に
示されたトルク検出器を示す断面図であり、図において
１はハンドル（不図示）を先端部に取付けた入力軸、２
は操舵輪側の出力軸、３はトーションバーであり、入力
軸１と出力軸２はトーションバー３により回動可能に連
結されている。20はフランジ部材21により入力軸１に取
付けられたホール素子、22はホール素子20に対向するよ
うにフランジ部材28によって出力軸２に取付けられたマ
グネットである。
公報にホール素子を用いた非接触式としたトルク検出器
が開示されている。第６図は特開昭61−235270号公報に
示されたトルク検出器を示す断面図であり、図において
１はハンドル（不図示）を先端部に取付けた入力軸、２
は操舵輪側の出力軸、３はトーションバーであり、入力
軸１と出力軸２はトーションバー３により回動可能に連
結されている。20はフランジ部材21により入力軸１に取
付けられたホール素子、22はホール素子20に対向するよ
うにフランジ部材28によって出力軸２に取付けられたマ
グネットである。
上記のように構成されたトルク検出器において、入力
軸１を回動することによりトーションバー３にねじれが
生じ、入力軸１に取付けたホール素子20と出力軸２に取
付けたマグネット22の相対位置に変位が生じ、ホール素
子20からの出力電流値に変化が生じる。この出力電流値
の変化を検出してトーションバー３のねじりの変位を検
出し得るようにしたものである。
軸１を回動することによりトーションバー３にねじれが
生じ、入力軸１に取付けたホール素子20と出力軸２に取
付けたマグネット22の相対位置に変位が生じ、ホール素
子20からの出力電流値に変化が生じる。この出力電流値
の変化を検出してトーションバー３のねじりの変位を検
出し得るようにしたものである。
また、非接触式のトルク検出器として差動トランスを
利用したトルク検出器もある。
利用したトルク検出器もある。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記ホール素子あるいは差動トランスを利用したトル
ク検出器は非接触式であるため耐久性については問題は
生じないが周囲金属の影響により検出の安定度が悪くな
るという問題点があった。また周囲金属の影響を取除く
ためには構造が複雑となり外形寸法が大形となる問題点
があった。
ク検出器は非接触式であるため耐久性については問題は
生じないが周囲金属の影響により検出の安定度が悪くな
るという問題点があった。また周囲金属の影響を取除く
ためには構造が複雑となり外形寸法が大形となる問題点
があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであり、周囲金属等に影響されずに安定してトルク
検出を行なうことができる電動パワーステアリング装置
のトルク検出器を提供することを目的とするものであ
る。
ものであり、周囲金属等に影響されずに安定してトルク
検出を行なうことができる電動パワーステアリング装置
のトルク検出器を提供することを目的とするものであ
る。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電動パワーステアリング装置のトルク
検出器は、トーションバーで連結したハンドル側の入力
軸と操舵輪側の出力軸のいずれか一方の軸端部に取付け
たスポット光発光手段と、このスポット光発光手段と相
対向して入力軸又は出力軸の他方の軸端部に取付けた半
導体位置検出素子とを備えたことを特徴とする。
検出器は、トーションバーで連結したハンドル側の入力
軸と操舵輪側の出力軸のいずれか一方の軸端部に取付け
たスポット光発光手段と、このスポット光発光手段と相
対向して入力軸又は出力軸の他方の軸端部に取付けた半
導体位置検出素子とを備えたことを特徴とする。
［作用］ この発明においてはトーションバーのねじれによる入
力軸と出力軸の位置変位をスポット光発光手段から出射
するスポット光が半導体位置検出素子上を照射する位置
により検出する。
力軸と出力軸の位置変位をスポット光発光手段から出射
するスポット光が半導体位置検出素子上を照射する位置
により検出する。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図
において１〜３は第６図に示した従来例と全く同じもの
である。４はフランジ部材５によって出力軸２に取付け
られた発光ダイオード、６は発光ダイオード４の発光面
上部に取付けられた遮光板であり、遮光板６には例えば
スリットからなる絞りが設けられている。７はフランジ
部材８によって入力軸１に取付けられた例えば光スポッ
ト位置センサからなる半導体位置検出素子であり、光ス
ポット位置センサ７の受光面は発光ダイオード４の発光
面と対向して取付けられている。
において１〜３は第６図に示した従来例と全く同じもの
である。４はフランジ部材５によって出力軸２に取付け
られた発光ダイオード、６は発光ダイオード４の発光面
上部に取付けられた遮光板であり、遮光板６には例えば
スリットからなる絞りが設けられている。７はフランジ
部材８によって入力軸１に取付けられた例えば光スポッ
ト位置センサからなる半導体位置検出素子であり、光ス
ポット位置センサ７の受光面は発光ダイオード４の発光
面と対向して取付けられている。
上記のように構成したトルク検出器の動作を説明する
前に、まず光スポット位置センサ７の構造，作用を説明
する。
前に、まず光スポット位置センサ７の構造，作用を説明
する。
光スポット位置センサ７は第２図に示すようにスポッ
ト光９を受光する受光面８と直流電圧を印加するバイア
ス端子10及び２個の出力端子11,12を有する。この光ス
ポット位置センサ７は例えば第３図に示すようにPn接合
の間に空乏層となるｉ層をはさんだPINホトダイオード
を平面的に広げた構造からなり、受光面８の一点に光９
が当たると、光９の照射位置には光エネルギに比例した
電荷が発生し、発生した電荷は光電流として流れるが出
力端子11,12とスポット光９の照射位置との間の抵抗R1,
R2により電流は分割されて各出力端子11,12を流れる。
各出力端子11,12とスポット光９の照射位置との間の抵
抗R1,R2は抵抗層が全面に均一な抵抗値を持つように作
られているためスポット光９の照射位置の関数であり、
各抵抗R1,R2に流れる電流I1,I2は で示されるから、各出力端子11,12に流れる電流I1,I2を
検出することにより、スポット光９の照射位置を検出す
ることができる。
ト光９を受光する受光面８と直流電圧を印加するバイア
ス端子10及び２個の出力端子11,12を有する。この光ス
ポット位置センサ７は例えば第３図に示すようにPn接合
の間に空乏層となるｉ層をはさんだPINホトダイオード
を平面的に広げた構造からなり、受光面８の一点に光９
が当たると、光９の照射位置には光エネルギに比例した
電荷が発生し、発生した電荷は光電流として流れるが出
力端子11,12とスポット光９の照射位置との間の抵抗R1,
R2により電流は分割されて各出力端子11,12を流れる。
各出力端子11,12とスポット光９の照射位置との間の抵
抗R1,R2は抵抗層が全面に均一な抵抗値を持つように作
られているためスポット光９の照射位置の関数であり、
各抵抗R1,R2に流れる電流I1,I2は で示されるから、各出力端子11,12に流れる電流I1,I2を
検出することにより、スポット光９の照射位置を検出す
ることができる。
次に第１図に示した実施例の動作を説明する。入力軸
１に取付けられたハンドル（不図示）を回動すると、入
力軸１も回動してトーションバー３にねじれが生じ、入
力軸１と出力軸２の回動にわずかなずれが生じる。この
ずれは入力軸１の回転トルクの大きさに比例するので、
このずれ量を光スポット位置センサ７によって検出する
ことによりトルクを得ることができる。
１に取付けられたハンドル（不図示）を回動すると、入
力軸１も回動してトーションバー３にねじれが生じ、入
力軸１と出力軸２の回動にわずかなずれが生じる。この
ずれは入力軸１の回転トルクの大きさに比例するので、
このずれ量を光スポット位置センサ７によって検出する
ことによりトルクを得ることができる。
すなわち出力軸２に取付けられた発光ダイオード４か
ら遮光板６の絞りを介して出射したスポット光は常に入
力軸１に取付けた光スポット位置センサ７の受光面８に
投光されている。この状態でハンドルを操作して入力軸
１と出力軸２の回動にずれが生じると、光スポット位置
センサ７の受光面８に投光されているスポット光の位置
もずれ、各出力端子11,12に流れる電流I1,I2が入力軸１
と出力軸２のずれ量に比例して変化する。この変化した
電流値I1,I2を検出することにより、ハンドルの回転ト
ルクに対応した電気信号を得ることができ、この電気信
号により電動モータ（不図示）を制御することができ
る。
ら遮光板６の絞りを介して出射したスポット光は常に入
力軸１に取付けた光スポット位置センサ７の受光面８に
投光されている。この状態でハンドルを操作して入力軸
１と出力軸２の回動にずれが生じると、光スポット位置
センサ７の受光面８に投光されているスポット光の位置
もずれ、各出力端子11,12に流れる電流I1,I2が入力軸１
と出力軸２のずれ量に比例して変化する。この変化した
電流値I1,I2を検出することにより、ハンドルの回転ト
ルクに対応した電気信号を得ることができ、この電気信
号により電動モータ（不図示）を制御することができ
る。
なお、上記実施例においては半導体位置検出素子とし
てPINホトダイオードからなる光スポット位置センサ７
を使用したが、第４図に示すように抵抗13,光導電体14,
導体15及び３個の端子16〜18からなる光可変抵抗器を使
用し、第５図の等価回路に示すようにスポット光を当て
ることにより変化する各端子間の抵抗を検出しても上記
実施例と同様の作用を奏することができる。
てPINホトダイオードからなる光スポット位置センサ７
を使用したが、第４図に示すように抵抗13,光導電体14,
導体15及び３個の端子16〜18からなる光可変抵抗器を使
用し、第５図の等価回路に示すようにスポット光を当て
ることにより変化する各端子間の抵抗を検出しても上記
実施例と同様の作用を奏することができる。
また、上記実施例においては入力軸１に光スポット、
位置センサ７を取付け、出力軸２に発光ダイオード４を
取付けた場合について説明したが、入力軸１に発光ダイ
オード４を取付け、出力軸２に光スポット位置センサ７
を取付けても上記実施例と同様にトルクを検出すること
ができる。
位置センサ７を取付け、出力軸２に発光ダイオード４を
取付けた場合について説明したが、入力軸１に発光ダイ
オード４を取付け、出力軸２に光スポット位置センサ７
を取付けても上記実施例と同様にトルクを検出すること
ができる。
さらに上記実施例では発光ダイオード４の前面に絞り
を設けてスポット光を出射するようにしたが、発光ダイ
オードの発光面にレンズを設けて出射光をスポット光と
する場合は絞りは省略することができる。
を設けてスポット光を出射するようにしたが、発光ダイ
オードの発光面にレンズを設けて出射光をスポット光と
する場合は絞りは省略することができる。
［発明の効果］ この発明は以上説明したように、トーションバーのね
じれによる入力軸と出力軸の位置変位を、スポット光発
光手段から出射するスポット光が半導体位置検出素子上
を照射する位置で検出するようにしたので非接触式をト
ルクを検出することができ、摩耗，振動等による誤動作
あるいは機械的故障を防止することができる。
じれによる入力軸と出力軸の位置変位を、スポット光発
光手段から出射するスポット光が半導体位置検出素子上
を照射する位置で検出するようにしたので非接触式をト
ルクを検出することができ、摩耗，振動等による誤動作
あるいは機械的故障を防止することができる。
また、半導体位置検出素子で出力する電流値あるいは
抵抗変化のアナログ量でトルクを検出するため精度よく
検出することができる。
抵抗変化のアナログ量でトルクを検出するため精度よく
検出することができる。
さらに、半導体位置検出素子の出力信号は電流差でと
れるために検出の安定度を向上させることができ、かつ
入射するスポット光の強弱による影響が少ないため、ス
ポット光発光手段の経年変化により光の強度が変化して
も安定してトルクを検出することができる。
れるために検出の安定度を向上させることができ、かつ
入射するスポット光の強弱による影響が少ないため、ス
ポット光発光手段の経年変化により光の強度が変化して
も安定してトルクを検出することができる。
また、スポット光発光手段，半導体位置検出素子はい
ずれも半導体素子のためトルク検出器の小型化が図れ、
実装も容易となる効果も有する。
ずれも半導体素子のためトルク検出器の小型化が図れ、
実装も容易となる効果も有する。
第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は上記
実施例に示した半導体位置検出素子である光スポット位
置センサを示す側面図、第３図は第２図に示した半導体
位置検出素子の動作説明図、第４図，第５図は半導体位
置検出素子の他の例を示し、第４図は側面図、第５図は
等価回路図、第６図は従来例を示す断面図である。 １……入力軸、２……出力軸、３……トーションバー、
４……発光ダイオード、６……遮光板、７……光スポッ
ト位置センサ。
実施例に示した半導体位置検出素子である光スポット位
置センサを示す側面図、第３図は第２図に示した半導体
位置検出素子の動作説明図、第４図，第５図は半導体位
置検出素子の他の例を示し、第４図は側面図、第５図は
等価回路図、第６図は従来例を示す断面図である。 １……入力軸、２……出力軸、３……トーションバー、
４……発光ダイオード、６……遮光板、７……光スポッ
ト位置センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】ハンドル側の入力軸と操舵輪側の出力軸と
を連結するトーションバーと、上記入力軸の回動により
生じるトーションバーのねじれトルクを検出するトルク
検出器と、該トルク検出器の出力信号により操舵軸側を
駆動する電動モータとを備えた電動パワーステアリング
装置において、 上記トルク検出器が、入力軸又は出力軸のいずれか一方
の軸端部に取付けたスポット光発光手段と、該スポット
光発光手段と相対向して入力軸又は出力軸の他方の軸端
部に取付けた半導体位置検出素子とを備えたことを特徴
とする電動パワーステアリング装置のトルク検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9753487A JP2552134B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 電動パワ−ステアリング装置のトルク検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9753487A JP2552134B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 電動パワ−ステアリング装置のトルク検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63263436A JPS63263436A (ja) | 1988-10-31 |
| JP2552134B2 true JP2552134B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=14194919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9753487A Expired - Lifetime JP2552134B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 電動パワ−ステアリング装置のトルク検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552134B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19833359C1 (de) | 1998-07-24 | 2000-06-08 | Mannesmann Vdo Ag | Drehmomentsensor |
| JP2013205207A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Showa Corp | 相対角度検出装置、トルク検出装置および電動パワーステアリング装置 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP9753487A patent/JP2552134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63263436A (ja) | 1988-10-31 |
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