JP3279145B2

JP3279145B2 - 力学量センサ

Info

Publication number: JP3279145B2
Application number: JP23577395A
Authority: JP
Inventors: 昭浅岡; 潔竹内; 昭宏花村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 2002-04-30
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: JPH0979927A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用等
の力学量センサに関し、とりわけ自動車の電動パワース
テアリングに好適なトルクセンサ及び舵角センサ等の力
学量センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トルクセンサの第１の従来例として図８
に示すようなものがある（特開平３−２２３６３５号公
報）。この従来例は、トルクセンサをステアリングホイ
ール部に設けたものである。同図において、６１はステ
アリングホイールに固定されたハンドル側支持プレー
ト、６２はステアリングシャフトに固定されたシャフト
側支持プレートであり、両支持プレート６１，６２の間
にトルク伝達手段としての弾性板プレート６３の複数枚
が、その長手方向をハンドル側支持プレート６１とシャ
フト側支持プレート６２とを結ぶ方向と一致させて、か
つ回転中心に対して対象となるように設けられている。
ハンドル側支持プレート６１とシャフト側支持プレート
６２との間で相対的な回動が生じると、その相対的な回
動方向のずれ角度が検出手段としてのコイル６４，６５
により磁気的な変化として検出される。

【０００３】図９は、トルクセンサの第２の従来例を示
している（特開平２−１２９５２７号公報）。この従来
例は、トルクセンサがステアリングホイールのボス部に
設けられている。図９において、６６はステアリングホ
イール、６７はステアリングシャフト６８の先端部近傍
に取り付けられた駆動力中継部材であり、駆動力中継部
材６７における六角カム部６９の中央部に形成された略
円形穴６９ａの部分には、この穴６９ａに嵌合する円弧
状突起７０ａ，７０ｂが対向して形成されている。この
円弧状突起７０ａ，７０ｂ間に対応する位置には、弾性
部材としてのＵ字形ばね７１がステアリングシャフト６
８の軸方向に対し直交する平面内で弾性変形可能でかつ
予め所定量だけ圧縮された状態で組み込まれている。Ｕ
字形ばね７１上には、トルク検出部材７２が回動自在に
設けられている。そしてステアリングホイール６６が回
転すると、ステアリングホイール６６と駆動力中継部材
６７との間に相対回転変位が生じる。このとき、ステア
リングホイール６６が例えば図中反時計方向に回転する
と、円弧状突起７０ａがＵ字形ばね７１を撓ませながら
移動し、これに伴って円弧状突起７０ａ上のピン７３が
移動してトルク検出部材７２が反時計方向に回動する。
このトルク検出部材７２の回動により、その先端側の図
示省略のブラシが移動し、このブラシと図示省略の抵抗
器とで形成される回路に抵抗値の変化が生じてトルクが
検出される。

【０００４】図１０は、トルクセンサの第３の従来例を
示している（特開昭６３−２６６３２７号公報）。同図
において、中実のアッパーシャフト７４が、中実のロワ
ーシャフト７５の端部に形成されたハウジング部７６に
螺入されている。ハウジング部７６内に突出したアッパ
ーシャフト７４の縮径部の部分には、２個の作動板７７
ａ，７７ｂが、縮設されたコイルばね７８により軸方向
に付勢された状態で両シャフト７４，７５の間に保持さ
れている。ステアリングホイールが回転すると２つのシ
ャフト７４，７５が軸方向に相対的に変位し、その相対
変位がポテンショメータ７９で検出されてトルクが検出
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１、
第２の従来例にあっては、ステアリングコラム部におけ
るトルクセンサ装着スペースが少ないことから、回転軸
方向の長さを短縮するために、トルクセンサをステアリ
ングホイール部及びステアリングホイールのボス部に設
け、弾性部材として弾性板プレート及びＵ字形ばねを用
いている。このため、ステアリングホイール及びボス
を交換すると、パワーステアリングが動作しなくなる。
舵角センサに関しては、開示されていない。また舵角
センサを装着しようにもスペースが不十分である。弾
性部材として、軸中心のねじれ以外の剛性を確保するに
は、軸方向に比較的長さのあるトーションバーを用いた
いが、トーションバーを用いると回転軸方向に長くな
り、ステアリングホイールが運転者に接近し過ぎて良好
なドライビングポジションを得ることができない。や
むをえず弾性部材として、回転軸方向の長さを短縮する
ため、弾性板プレート又はＵ字形ばねを用いているが、
軸中心のねじれ以外の剛性を確保するためのベアリン
グ、メタル等の摺動部材を多用しなければならず、摩
擦、ガタ等の増大が避けられない、また、コスト高にな
る。

【０００６】また、第３の従来例にあっては、ステアリ
ングコラム部におけるアッパーシャフトとロワーシャフ
トとが中実であるために、ステアリングコラム部の軸方
向に過大な応力が加わったときアッパーシャフトとロワ
ーシャフトが縮小する構造とすることが難しく、過大な
応力を吸収できない。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、ステアリングホイール及びボス
を交換しても、パワーステアリングが動作する。舵角
センサも一体に内蔵できる。ステアリングホイールと
運転者との間隔が適切で、良好なドライビングポジショ
ンを得ることができる。また摩擦、ガタが少なく操舵感
が良好である。さらに低コストである。ステアリング
コラム部の軸方向に過大な応力が加わったとき、アッパ
ーシャフトとロワーシャフトとが縮小し、過大な応力を
吸収できる力学量センサを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、トルクの入力軸と出力軸の
間に弾性部材を固定し、前記入力軸と前記出力軸の間の
相対ねじれ角、又は前記弾性部材のねじれ歪量を検出す
る力学量センサにおいて、前記出力軸となる管構造をな
すステアリングコラムアッパーシャフトの内筒に管構造
をなす接合部材を配置し、該接合部材の内筒に前記弾性
部材となるトーションバーを配置し、トルク伝達経路の
順に、前記入力軸と前記トーションバーの一端を固定
し、該トーションバーの他端と前記接合部材の内筒一端
部を固定し、該接合部材の外筒他端部と前記ステアリン
グコラムアッパーシャフトの内筒端部を固定してなるこ
とを要旨とする。この構成により、ステアリングホイ
ール及びボスを交換しても、パワーステアリングを動作
させることが可能となる。舵角センサも一体に内蔵さ
せることが可能である。ステアリングホイールと運転
者との間隔が適切で、良好なドライビングポジションを
得ることが可能となる。また摩擦、ガタが少なく操舵感
が良好となる。ステアリングコラム部の軸方向に過大
な応力が加わったとき、アッパーシャフトとロワーシャ
フトとが縮小し、過大な応力を吸収することが可能とな
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図４は、本発明の第１の
実施の形態を示す図である。本実施の形態は、力学量セ
ンサとしてのトルクセンサ及び舵角センサをステアリン
グコラム上部に配置したものである。まず図１を用いて
構成を説明する。同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は
同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。弾性部材であるト
ーションバー２の一端がトルクの入力軸となるステアリ
ングシャフト６の内側中空部に挿入され、周方向からピ
ン３ａが打たれて固定されている。トーションバー２
は、管構造をなす接合部材である中空のジョイントシャ
フト１の内筒に挿入され、他端においてピン３ｂの圧入
により固定されている。ジョイントシャフト１の一端側
外周面にはセレーション部１２が形成され、出力軸とな
るアッパーシャフト５の内筒に圧入された後、周方向か
らピン３ｃが打たれて固定されている。ジョイントシャ
フト１の中空部の内周面とステアリングシャフト６の外
周部とはブッシュ９を介してガタなく滑らかに相対角変
位が自由に行える。ステアリングに図中Ｂの向きにねじ
りトルクが印加されると、トーションバー２がねじれ、
ジョイントシャフト１とステアリングシャフト６との間
に相対的にねじれ角変位が生じる。また過大なトルク印
加によるトーションバー２の破損を防止するために、ジ
ョイントシャフト１とステアリングシャフト６との相対
角変位を所定の値以下に規制するストッパ部８が形成さ
れている。図１（ｂ）にストッパ部８の詳細構成を示
す。ステアリングシャフト６に伝達されたトルクは、ト
ーションバー２、ジョイントシャフト１、アッパーシャ
フト５を介して、図示省略のステアリングギアに伝達さ
れる。なお、これらの部材をガタなく滑らかに回転可能
に固定するため、コラムチューブ１０とアッパーシャフ
ト５との間に、ベアリング１１が配設されている。アッ
パーケース１８及びロワーケース１９はマグネットホル
ダ３１の所定部に配設された爪によりコラム軸方向に挟
まれ、アッパーケース１８と一体にコラム径方向に回転
自由でかつコラム軸方向には束縛される。なお、アッパ
ーケース１８及びロワーケース１９の摺動部分には摺動
を滑らかにするため、テフロン等の耐摩擦部材が設けら
れている。

【００１２】以下、入出力軸の相対回転角を検出するた
めの検出器として、磁気抵抗（以下、ＭＲと云う）素子
を用いた場合を例として行うが、ホール素子やポテンシ
ョ、歪ゲージ等の検出器を用いてもよいことは言うまで
もない。

【００１３】舵角を検出するために配置された２つの舵
角センサユニット３２ａに対向して第１の多極着磁磁石
３０ａが設けられている。またトルクを検出するために
配置された２つのトルクセンサユニット３２ｂに対向し
て第２の多極着磁磁石３０ｂが設けられている。第１、
第２の多極着磁磁石３０ａ，３０ｂは、マグネットホル
ダ３１に一体に形成されて、ステアリングシャフト６に
固定されている。舵角センサ、トルクセンサとも２つ配
置するのは、各センサの故障を比較判断により検知する
ためである。通常ステアリングトルクセンサとしての用
途ではトーションバーのねじれ角は左右共１ｋｇｆＭの
トルク印加により５度程度であり、ステアリング舵角セ
ンサとしての用途では検出最小分解能は１度程度である
から、これらの仕様に従い、磁極数が決定される。

【００１４】トルクセンサユニット３２ｂの信号はアッ
パーケース１８内に一体に形成されたリード線３６、ケ
ーブルコネクタ２５ｄ、スパイラルケーブル２０、ケー
ブルコネクタ２５ｃ、コネクタ２５ｂを介してコンビス
イッチ１６を経由し、図示省略の外部コントローラに伝
達される。なおＭＲ素子はその抵抗値が数ｋΩと低いた
め、回路基板はアッパーケース１８、ロワーケース１９
内部でなく、図示省略の車室内に配設されるコントロー
ルユニット内に配置してもノイズの影響を受けることは
少なく、耐熱性の面では有利である。また本実施の形態
では、トルクセンサの装着場所をステアリングコラム部
としているが、ステアリングギアボックスあるいはハン
ドルユニット部に構成してもよいことは言うまでもな
い。

【００１５】図２は、ＭＲ素子の基本動作を説明するた
めの図である。同図（ａ）において、ガラス等の基板上
に蒸着等の手段で薄膜状にニッケル−鉄合金線４１を形
成し、端子４２，４３間の抵抗を測定すると、磁界の作
用しないときはニッケル−鉄合金線４１の形状で決定さ
れる所定の抵抗Ｒ₁を有する。これに、図２（ａ）のよ
うに、ガラス基板に垂直に、かつニッケル−鉄合金線４
１とのなす角度を順次変えて、図中ＡからＥのように磁
界を印加すると、Ｆの磁界に対しては感度を持たず、磁
界が印加されないときと同じで抵抗値Ｒ₁を示す。そし
てＡ及びＥの磁界に対しては最大感度を有し、この時、
抵抗値はＲ₁に対して０．９７倍程度に減少する。なお
ニッケル−鉄合金線４１は、印加される磁界が極めて微
小の時、例えば、１５０エルステッド以下の領域におい
ては、磁界の強度に応じて抵抗値が変化する、即ち感度
を有するが、本実施の形態においては、磁界の強度は上
記１５０エルステッドに対し、常に十分に大きな強度の
磁界を印加し、即ち飽和した領域で使用するので、磁界
の強度には依存せず磁界の向きのみに感度を有する構成
となる。図２（ｂ）は、同図（ａ）の各磁界方向に対す
る抵抗値を示したもので、磁界入射角がＡ及びＥのとき
に最大感度（抵抗値が最も減じる）を有し、磁界入射角
がＦのときに感度０となるサイン波状の滑らかなアナロ
グ出力となる。

【００１６】図３及び図４は、本実施の形態のトルク検
出及び舵角検出の作用を説明するための図である。図３
（ａ）はトルクセンサユニット３２ｂにおけるＭＲパタ
ーンを示し、図４はトルク印加に伴うトルクセンサユニ
ット３２ｂと第２の多極着磁磁石３０ｂとの相対位置変
化の様子を示した図である。図４（ａ）は所定の方向に
最大のトルクが印加した状態を、図４（ｂ）はトルクが
印加されない状態を、図４（ｃ）は図４（ａ）と反対方
向に最大のトルクが印加した状態をそれぞれ示してい
る。図３（ａ）のように磁気変化の検出は、第１のＭＲ
線４４と第２のＭＲ線４５との間隔を第２の多極着磁磁
石３０ｂの磁極間距離の１／２にして、差動手段を用い
て検出する。

【００１７】図４（ａ）において、第１のＭＲ線４４に
はＦの磁力線が作用するから感度０、第２のＭＲ線には
Ｅの磁力線が作用するから最大感度を有する。図４
（ｂ）において、第１のＭＲ線４４は図２（ａ）におけ
るＡとＦの中間の磁力線が作用するから感度中間、第２
のＭＲ線４５も図２（ａ）におけるＡとＦの中間の磁力
線が作用するから感度中間となる。図４（ｃ）におい
て、第１のＭＲ線４４は図２（ａ）におけるＡの磁力線
が作用するから感度最大、第２のＭＲ線４５は図２
（ａ）におけるＦの磁力線が作用するから感度０を有す
る。よって、第１のＭＲ線４４及び第２のＭＲ線４５を
差動構成とすれば、図４（ａ）から図４（ｃ）の間で連
続的に変化する電圧が得られ、トルクを計測することが
できる。

【００１８】図３（ｂ）は舵角センサユニット３２ａに
おけるＭＲパターンを示し、図４は回転に伴う舵角セン
サユニット３２ａと第１の多極着磁磁石３０ａとの相対
位置変化の様子を示した図である。ステアリングの回転
に伴い図４（ａ）、同図（ｂ）、同図（ｃ）のように状
態を変える。図３（ｂ）のように磁気変化の検出は、第
１のＭＲ線４６と第２のＭＲ線４７との間隔を第１の多
極着磁磁石３０ａの磁極間距離の１／２にして、差動手
段を用いて検出する。

【００１９】図４（ａ）において、第１のＭＲ線４６に
はＦの磁力線が作用するから感度０、第２のＭＲ線４７
にはＥの磁力線が作用するから最大感度を有する。図４
（ｂ）において、第１のＭＲ線４６には図２（ａ）にお
けるＡとＦの中間の磁力線が作用するから感度中間、第
２のＭＲ線４７も図２（ａ）におけるＡとＦの中間の磁
力線が作用するから感度中間となる。図４（ｃ）におい
て、第１のＭＲ線４６には図２（ａ）におけるＡの磁力
線が作用するから感度最大、第２のＭＲ線４７は図２
（ａ）におけるＦの磁力線が作用するから感度０を有す
る。よって、第１のＭＲ線４６及び第２のＭＲ線４７を
差動構成とすれば、図４（ａ）から図４（ｃ）の間で連
続的に変化する電圧が得られ、舵角を計測することがで
きる。また図４（ｃ）の後も同様に交番電圧変化が計測
できる。ここで、磁極間距離λを１周期とする連続的な
周期信号を検出しコンパレートすることにより舵角を求
めることができる。

【００２０】上述したように、本実施の形態によれば、
次のような効果が得られる。ステアリング及びボスを
交換しても、パワーステアリングが動作する。舵角セ
ンサも一体に内蔵できる。ステアリングホイールと運
転者との間隔が適切で、良好なドライビングポジション
を得ることができる。また摩擦、ガタが少なく操舵感が
良好である。さらに低コストである。ステアリングコ
ラム部の軸方向に過大な応力が加わったとき、アッパー
シャフトとロワーシャフトとが縮小し、過大な応力を吸
収できる。

【００２１】また本実施の形態にあっては、トルクセン
サ、舵角センサ、渦巻きケーブル等のセンサ部品ユニッ
トをジョイントシャフトとピンによりステアリングアッ
パーシャフトに固定する構成であるから、従来の油圧パ
ワーステアリングの組み立て方と同様にステアリングコ
ラムユニット仕様の車であっても、組立て工場の設備を
変更することなく、組立てコストの上昇を防止できる。
またセンサ故障の場合にも分解が容易なため、修理コス
トも低いといった固有の効果が得られる。

【００２２】図５には、本発明の第２の実施の形態を示
す。本実施の形態は、力学量センサとしてのトルクセン
サ及び舵角センサをステアリングキーシリンダ下部に配
置したものである。図５（ａ）は側断面図、図５（ｂ）
は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図５（ａ）にお
いて、トルクの入力軸となるステアリングシャフト６の
内筒に弾性部材であるトーションバー２がスペーサ３３
を介してピン３ａが挿入され固定されている。トーショ
ンバー２の他端は、出力軸となる中空のアッパーシャフ
ト５の内筒に挿入された後、ピン３ｂが打たれて固定さ
れている。ステアリングに図中Ｂの向きにねじりトルク
が印加されると、トーションバー２がねじれ、互いに内
外径部を滑らかに精度よく仕上げられたステアリングシ
ャフト６とアッパーシャフト５の間に相対的にねじれ角
変位が生じる。過大なトルク印加によるトーションバー
２の破損を防止するため、ステアリングシャフト６とア
ッパーシャフト５との相対角変位を所定の値以下に規制
するストッパ部８が形成されている。図５（ｂ）にスト
ッパ部８の断面構成を示す。またステアリングシャフト
６とアッパーシャフト５との軸心を同一にかつ軸方向の
相対位置を精度よく確保するため、両部材はブッシュ９
を介してガタなく、滑らかに相対角変位が自由に行える
ようになっている。ステアリングシャフト６に伝達され
たトルクは、トーションバー２、アッパーシャフト５を
介して図示省略のステアリングギアに伝達される。そし
てこれらの部材をガタなく滑らかに回転可能に固定する
ため、コラムチューブがコラムチューブアッパー１０ａ
とコラムチューブロワー１０ｂとに２分割され、コラム
チューブアッパー１０ａとステアリングシャフト６との
間に、ベアリング１１が配置され、コラムチューブロワ
ー１０ｂとアッパーシャフト５との間にベアリング１１
ａがスペーサ３４を介して配置されている。アッパーケ
ース１８及びロワーケース１９はシャフトケース３５の
所定部に配設された爪によりコラム軸方向に挟まれ、ア
ッパーケース１８と一体にコラム径方向に回転自由でか
つコラム軸方向に束縛される。アッパーケース１８及び
ロワーケース１９の摺動部分には摺動を滑らかにするた
め、テフロン等の耐摩擦部材が設けられている。

【００２３】入出力軸の相対回転角を検出するための検
出器としては、前記第１の実施の形態と同様にＭＲ素子
が用いられている。舵角を検出するために配置された２
つの舵角センサユニット３２ａとこれに対向して設けら
れた第１の多極着磁磁石３０ａ、またトルクを検出する
ために配置された２つのトルクセンサユニット３２ｂと
これに対向して設けられた第２の多極着磁磁石３０ｂ等
の構成は前記第１の実施の形態の場合とほぼ同様であ
る。

【００２４】ＭＲ素子の基本動作、トルクセンサユニッ
ト３２ｂによるトルク計測作用、舵角センサユニット３
２ａによる舵角計測作用は、前記第１の実施の形態の場
合とほぼ同様である。

【００２５】上述したように、本実施の形態によれば、
前記第１の実施の形態の〜と同様の効果が得られ
る。また本実施の形態にあっては、スパイラルケーブル
２０、舵角センサユニット３２ａ、トルクセンサユニッ
ト３２ｂ等を組み立てた後、２分割されたコラムチュー
ブアッパー１０ａとコラムチューブロワー１０ｂとを合
わせて固定する構造であるから、従来の油圧パワーステ
アリングの組み立て方と同様に、センサユニットを組み
立てた後、ステアリングコラムユニット、コンビスイッ
チ、渦巻きケーブル、ステアリングの順に組み立てがで
き、電動パワーステアリング仕様の車であっても、組立
て工場の設備を変更することなく、組立てコストの上昇
を防止できる。またセンサ故障の場合にも分解が容易な
ため、修理コストも低いといった固有の効果が得られ
る。

【００２６】図６、図７には、本発明の第３の実施の形
態を示す。本実施の形態は、力学量センサとしてのトル
クセンサをステアリングコラム下部の過大応力の吸収構
造部に配置したものである。図６は側断面図、図７
（ａ）は図６のＡ−Ａ線断面図、図７（ｂ）は図６のＢ
−Ｂ線断面図、図７（ｃ）はストッパ部の動作を説明す
るための図である。これらの図において、トルクの入力
軸となる中空のアッパーシャフト５ａの内筒に弾性部材
であるトーションバー２ａがスペーサ３８を介してピン
２１ｂが挿入され固定されている。トーションバー２ａ
の他端は、出力軸となる中空のロワーシャフト５０にス
ペーサ３９を介してピン２１ａが挿入され固定されてい
る。図７（ａ）にその詳細断面を示す。４８はスポット
溶接部である。ステアリングに図中Ｄの向きにねじりト
ルクが印加されると、トーションバー２ａがねじれ、互
いに内外径部を滑らかに精度よく仕上げられたアッパー
シャフト５ａとロワーシャフト５０との間に相対的にね
じれ角変位が生じる。過大なトルク印加によるトーショ
ンバー２ａの破損を防止するため、アッパーシャフト５
ａとロワーシャフト５０との相対角変位を所定の値以下
に規制するストッパ部８ａが形成されている。図７
（ｂ）にストッパ部８ａの断面構成を示す。アッパーシ
ャフト５ａとロワーシャフト５０との間に相対ねじれ角
変位が生じると、図７（ｃ）に示すように、摺動部５２
により滑らかに回転可能で、径方向の一部が円形状５３
でないアッパーシャフト５ａとロワーシャフト５０がぶ
つかり、それ以上相対角変位が生じようとするとアッパ
ーシャフト５ａがトーションバー２ａを介さずに直接ロ
ワーシャフト５０を回転せしめるため、相対角変位が規
制される。またロワーシャフト５０とアッパーシャフト
５ａとの軸心を同一にかつ軸方向の相対位置を精度よく
確保するため、両部材の摺動部５２は薄いテフロンの摺
動フィルムが挟まれ、ガタなく、滑らかに相対角変位が
自由に行えるようになっている。アッパーシャフト５ａ
に伝達されたトルクは、トーションバー２ａ、ロワーシ
ャフト５０を介して、図示省略のステアリングギアに伝
達される。そしてこれらの部材をガタなく滑らかに回転
可能に固定するため、コラムチューブ１０とアッパーシ
ャフト５ａとの間にベアリング１１ａがスペーサ３７ａ
を介して配置され、またコラムチューブ１０とロワーシ
ャフト５０との間にベアリング１１ｂがスペーサ３７ｂ
を介して配置されている。コラムチューブ１０の軸方向
に過大な応力が印加されたときには、ロワーシャフト５
０及びアッパーシャフト５ａは互いに軸方向に縮小す
る。

【００２７】入出力軸の相対回転角を検出するための検
出器としては、前記第１の実施の形態と同様にＭＲ素子
が用いられている。そしてトルクを検出するため、トル
クが伝達されるアッパーシャフト５ａ側に配置された２
つのトルクセンサユニット３２ｂに対向して第２の多極
着磁磁石３０ｂがマグネットホルダ３１に一体に形成さ
れてセンターシャフト５１に固定されている。センター
シャフト５１の一端側周面とトーションバー２ａとはブ
ッシュ９を介してガタなく滑らかに相対的変位が行える
ようになっており、センターシャフト５１の他端側とト
ーションバー２ａの他端側とはスペーサ４０ａを介して
固定されている。トルクセンサユニット３２ｂの信号は
リード線、コネクタ２５ａ、図示省略のスパイラルケー
ブルを介して、図示省略の外部コントローラに伝達され
る。

【００２８】なお、本実施の形態では、トーションバー
２ａは板材を組み合わせ、スポット溶接により形成して
いるが、前記第１の実施の形態に示したような円筒状の
トーションバーを用いてもよい。また相対角変位の計測
のためセンターシャフト５１によりトーションバーの軸
中心を経由して、トーションバーの他端にねじれを伝達
しているが、ねじれ伝達部材は、トーションバーの外周
に同軸に配置した円筒部材としてもよい。

【００２９】ＭＲ素子の基本動作、トルクセンサユニッ
ト３２ｂによるトルク計測作用は、前記第１の実施の形
態の場合とほぼ同様である。

【００３０】上述したように、本実施の形態によれば、
前記第１の実施の形態の〜と同様の効果が得られ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、トルクの入力軸と出力軸の間に弾性部材を
固定し、前記入力軸と前記出力軸の間の相対ねじれ角、
又は前記弾性部材のねじれ歪量を検出する力学量センサ
において、前記出力軸となる管構造をなすステアリング
コラムアッパーシャフトの内筒に管構造をなす接合部材
を配置し、該接合部材の内筒に前記弾性部材となるトー
ションバーを配置し、トルク伝達経路の順に、前記入力
軸と前記トーションバーの一端を固定し、該トーション
バーの他端と前記接合部材の内筒一端部を固定し、該接
合部材の外筒他端部と前記ステアリングコラムアッパー
シャフトの内筒端部を固定したため、ステアリングホ
イール及びボスを交換しても、パワーステアリングを動
作させることができる。舵角センサも一体に内蔵させ
ることができる。ステアリングホイールと運転者との
間隔が適切で、良好なドライビングポジションを得るこ
とができる。また摩擦、ガタが少なく操舵感が良好とな
る。さらにコスト低減を図ることができる。ステアリ
ングコラム部の軸方向に過大な応力が加わったとき、ア
ッパーシャフトとロワーシャフトとが縮小し、過大な応
力を吸収することができる。

【００３２】

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る力学量センサの第１の実施の形態
を示す断面図である。

【図２】磁気抵抗素子の基本動作を説明するための図で
ある。

【図３】上記第１の実施の形態におけるトルクセンサユ
ニット及び舵角センサの磁気抵抗素子パターンを示す図
である。

【図４】上記第１の実施の形態におけるトルク及び舵角
の検出作用を説明するための図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す縦断面図であ
る。

【図７】図６におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線の断面図で
ある。

【図８】トルクセンサの第１の従来例を示す図である。

【図９】トルクセンサの第２の従来例を示す図である。

【図１０】トルクセンサの第３の従来例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ジョイントシャフト（管構造の接合部材）２，２ａトーションバー５アッパーシャフト（出力軸）５ａ入力軸となるアッパーシャフト６ステアリングシャフト（入力軸）１０コラムチューブ３０ａ，３０ｂ第１、第２の多極着磁磁石３２ａ舵角センサユニット３２ｂトルクセンサユニット５０出力軸となるロワーシャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−72796（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−70264（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/22 B62D 5/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トルクの入力軸と出力軸の間に弾性部材
を固定し、前記入力軸と前記出力軸の間の相対ねじれ
角、又は前記弾性部材のねじれ歪量を検出する力学量セ
ンサにおいて、前記出力軸となる管構造をなすステアリ
ングコラムアッパーシャフトの内筒に管構造をなす接合
部材を配置し、該接合部材の内筒に前記弾性部材となる
トーションバーを配置し、トルク伝達経路の順に、前記
入力軸と前記トーションバーの一端を固定し、該トーシ
ョンバーの他端と前記接合部材の内筒一端部を固定し、
該接合部材の外筒他端部と前記ステアリングコラムアッ
パーシャフトの内筒端部を固定してなることを特徴とす
る力学量センサ。