JP5421712B2 - 鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハンドルより延出し車体フレームに対して回転自在に設けられた操舵軸を備えた鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置に関する。
一般に、四輪車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、ハンドルより延伸する操舵軸に連結したトーションバーに作用する操舵トルクを検出する操舵トルク検出装置を備え、この操舵トルク検出装置で検出した操舵トルクと、車速センサで検出した車速とに応じて、コントローラにより電動モータの出力制御を行い、電動モータにより操舵軸の回転を補助的に駆動するように構成されている(例えば、下記特許文献1、2を参照)。
特開昭64−83457号公報 特開昭62−134371号公報
ところで、自動二輪車などの鞍乗り型車両にも、電動パワーステアリング装置を搭載することが考えられ、これを実現にするには、鞍乗り型車両の操舵トルクを検出する必要がある。しかしながら、四輪車両用の電動パワーステアリング装置に適用されているトーションバー方式の操舵トルク検出装置を搭載するには、操舵軸の周辺にスペースが必要となるため、これをそのまま自動二輪車などの鞍乗り型車両に適用するには種々の課題が生じる。すなわち、従来のトーションバー方式の操舵トルク検出装置を自動二輪車に適用する場合、従来の操舵軸周辺のフレーム構造を大きく変更する必要がある。また、従来のトーションバー方式の操舵トルク検出装置は、トーションバー、その周辺部品、トーションバーの捻り変形を電気信号として検出するための構造が必要であるため、部品点数が多くコストが嵩むことが考えられる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、従来の鞍乗り型車両の操舵軸周辺の構造を大きく変更することなく、しかも部品点数及びコストを大幅に増大させることなく、比較的コンパクトで安価に操舵トルクを検出することが可能な鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、ハンドル(18)より延出し車体フレーム(13)に対して回転自在に設けられた操舵軸(31、90)を備えた鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)であって、前記操舵軸(31、90)の外周に貼り付けたひずみゲージ(39、94)と、前記操舵軸(31、90)の捩れにより発生する前記ひずみゲージ(39、94)の出力電圧変化に基づいて操舵トルクを算出するトルク算出部(57、106)と、前記ひずみゲージ(39、94)と前記車体フレーム(13)側の信号ラインとを電気的に接続するハーネス(41、96)とを備え、前記ハーネス(41、96)は、フレキシブル基板により構成されるとともに、前記操舵軸(31、90)の外周から離間した状態で、前記操舵軸(31、90)を1周以上周回するように前記操舵軸(31、90)の軸方向にずれながら螺旋状に延びており、前記ハンドル(18)の操舵時に、前記ハーネス(41、96)の内周面と前記操舵軸(31、90)とが接触せず且つ前記ハーネス(41、96)の異なる部分同士が接触することなく、前記ハーネス(41、96)の螺旋径が拡大又は縮小する、ことを特徴とする。なお、括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。
上記の構成によれば、操舵軸の外周に貼り付けたひずみゲージの出力電圧変化に基づいて操舵トルクを検出するので、操舵トルク検出装置をコンパクトに構成することができる。このため、設置スペースが小さくて済む。また、操舵トルク検出装置を簡素に構成できるので、従来の鞍乗り型車両に対して大幅な構造変更をすることなく、しかも部品点数及びコストを大幅に増大させることなく、操舵トルクを検出することが可能である。
また、ハーネスが操舵軸の外周から離間した状態で、操舵軸を一周以上周回するように操舵軸の軸方向に螺旋状に延びているので、ハンドルの操舵によって操舵軸が回転することでハーネスが移動しても、ハーネスの内周面と操舵軸とが接触することがなく、また、ハーネスが重なった部分同士で接触することがない。これにより、ハーネスの耐久性が向上し、安定したトルク検出が可能となる。
また、操舵軸の回転によるハーネスへの荷重負荷を抑制することができる。また、操舵軸の回転に応じてハーネスが柔軟に変形することで、操舵軸の回転にハーネスがスムーズに追従するので、ハンドルの操舵に影響を与えることなく操舵トルクを検出することが可能となる。
上記の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、前記ひずみゲージ(39、94)は複数の検出部(74a〜74d)を有し、前記操舵軸(31、90)の外周の第1位置に前記複数の検出部(74a〜74d)のうち一部が配置され、前記第1位置に対して前記操舵軸(31、90)の軸心に関して対称位置にある第2位置に前記複数の検出部(74a〜74d)のうち残部が配置される、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、複数の検出部を設けることで、操舵トルクの検出精度を向上できる。
上記の鞍乗り型車両(11)の操舵トルク検出装置(10)において、前記操舵軸(31)は、前記ハンドル(18)とトップブリッジ(33)との間にトルク検出用軸(37)を有し、前記ひずみゲージ(39)は、前記トルク検出用軸(37)に取り付けられている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、車体フレームのヘッドパイプの内部に操舵トルク検出装置を設置するスペースが無い場合でも、ひずみゲージをトップブリッジから上方に延出したトルク検出用軸にひずみゲージを取り付けることで、操舵トルクの検出が可能となる。また、ハンドルとトップブリッジとの間に設けたトルク検出用軸にひずみゲージが取り付けられているので、操舵トルクは、出力電圧変化から算出される操舵軸のひずみ量に比例する。従って、簡単な演算により操舵トルクを検出することができる。
上記の鞍乗り型車両(12)の操舵トルク検出装置(10a)において、前記ひずみゲージ(94)は、トップブリッジ(33)とボトムブリッジ(35)間の前記操舵軸(90)に取り付けられている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、ひずみゲージをヘッドパイプの内部に配置できるので、従来の操舵軸周辺構造に対して大幅な変更を加えることなく操舵トルクを検出することが可能となる。
上記の鞍乗り型車両(11、12)のトルク検出装置(10、10a)において、前記操舵トルク検出装置(10、10a)は、ケース(24、43)内に収容される、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、防塵、防水機能が得られるとともに、外部から力の影響を低減できる。
上記の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、前記ひずみゲージ(39、94)は、4ゲージ式の金属箔式ひずみゲージである、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、操舵トルクを精度良く検出できる。
上記の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、前記トルク算出部(57、106)で求めたトルク値に基づいて、ステアリングの操舵力を補う電動パワーステアリング装置のモータ(51)を制御する、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、鞍乗り型車両の電動パワーステアリング装置を実現できる。
本発明の操舵トルク検出装置によれば、設置スペースが小さくて済み、また、部品点数及びコストを大幅に増大させることなく、操舵トルクを検出することが可能である。
本発明の第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置が搭載された鞍乗り型車両の1つである自動二輪車の一部省略側面図である。 本発明の第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置及びその周辺構造を示す一部省略正面断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置及びその周辺構造を示す一部省略側面断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置に採用可能なひずみゲージの一構成例を示す概略平面図である。 本発明の第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置におけるひずみゲージの貼り付け状態を説明する模式的説明図である。 本発明の第2の実施形態に係る操舵トルク検出装置が搭載された鞍乗り型車両の1つである自動二輪車の一部省略側面図である。 本発明の第2の実施形態に係る操舵トルク検出装置及びその周辺構造を示す一部省略正面断面図である。
以下、本発明に係る鞍乗り型車両の車体構造について、この構造を適用した鞍乗り型車両である自動二輪車との関係で実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置10(以下操舵トルク検出装置10ともいう)が組み込まれた鞍乗り型車両11の一部省略側面図である。本実施形態では、鞍乗り型車両11は、自動二輪車11Aとして構成されている。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、各種の鞍乗り型車両(スクータ型、オンロード型、オフロード型等を含む)に適用可能である。
なお、自動二輪車11Aにおいて、車体の左右に1つずつ対称的に設けられる機構乃至構成要素については、左のものの参照符号に「L」を付し、右のものの参照符号に「R」を付すものとする。また、理解を容易にするため、各図面において、着座した運転者から見た方向に従って、車体の前方を示す矢印に「Fr」、車体の後方を示す矢印に「Rr」を付して説明する。
図1に示すように、自動二輪車11Aは、車体を構成するクレードル型の車体フレーム13と、操舵輪である前輪14と、駆動輪である後輪16と、前輪14を操舵するハンドル18と、乗員が着座するシート20とを備える。該シート20は、車体フレーム13から車体後方に向けて延設されたシートレール22L、22Rに取付支持部(図示せず)を介して取り付けられている。前輪14はタイヤ14aとホイール14bからなり、後輪16はタイヤ16aとホイール16bからなる。
車体フレーム13は、ハンドル18を操舵可能に支承するヘッドパイプ24、左右対称のダウンフレーム25L、25R及びアッパーフレーム26L、26Rによってクレードルスペースを形成している。車体フレーム13は、ダイヤモンド型等であってもよい。また、公知のようにエンジン自体が強度部材としてフレームの一部を兼ねる場合もある。
ヘッドパイプ24の上方においてハンドル18の前方には、運転者が視認しやすい位置にメータユニット(表示装置)62が配設され、該メータユニット62の下方においてハンドル18の前方の略中央部には、ヘッドライト68が配置されている。
車体前方部において、ハンドル18から下方に操舵軸31が延出し、この操舵軸31の途中部位にトップブリッジ33が連結され、操舵軸31の下端部にはボトムブリッジ35が連結されている。操舵軸31はヘッドパイプ24に回転自在に挿通されている。操舵軸31は、モータ51の駆動により補助的に回転力が与えられるように構成されている。このモータ51は、自動二輪車11Aの電動パワーステアリング装置の一部を構成する。
トップブリッジ33及びボトムブリッジ35の左右両端には、それぞれ左右のフロントフォーク28L、28Rが連結されており、トップブリッジ33及びボトムブリッジ35により左右のフロントフォーク28L、28Rが支持されている。
前輪14は、フロントフォーク28L、28Rにより回転自在に軸支されている。前輪14には、ブレーキロータ27L、27Rとブレーキキャリパ29L、29Rからなるディスクブレーキが配設される。ブレーキロータ27L、27Rはフロントフォーク28L、28Rに支持されるとともに、ハンドル18の握り部に付されるブレーキレバー(図示せず)へと接続されている。フロントフォーク28L、28Rには、前輪14を上方から覆うフロントフェンダ23が取り付けられている。
一方、車体後方部において、シート20の下方には、車体フレーム13の後部にリアクッション32で懸架されたスイングアーム34が配設され、該スイングアーム34により、タイヤ16aが回転自在に軸支されている。
前記ハンドル18とシート20との間のシート20側における車体フレーム13の上部には燃料タンク36が取り付けられている。また、燃料タンク36の下方における車体フレーム13のクレードルスペース内には、例えば4サイクル型からなるエンジン38が配置され、該エンジン38の排気口に接続された排気管40を介した車体後方部には、消音器(マフラ)42が配設されている。さらに、燃料タンク36の下部であってエンジン38の上部には、図示しないエアクリーナ等を収納するエアチャンバ44が設けられている。
前記燃料タンク36とシート20と間の下部において、カバー46で覆われた空間には、バッテリ48と、ECU(エンジン制御ECU)50とが並設されている。
ECU50は、エンジン38のFI(フューエルインジェクション)制御、各種電装部品の制御、燃費算出及び表示制御等を行う制御部である。また、ECU50は、操舵トルク検出装置10で検出した操舵トルクに基づいて、モータ51の駆動を制御する。すなわち、操舵トルク検出装置10、ECU50及びモータ51により、ステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置が構成されている。
カバー46の後方において、シートレール22L、22Rには、その後部から斜め上方に延びたU字状のグリップバー52が連結されている。さらに、シート20の下部には、リアフェンダ54が設けられ、該リアフェンダ54にはウインカ56L、56Rが配置されている。前記リアフェンダ54の上部には、テールライト58が取り付けられ、前記リアフェンダ54の前方には、ガードカバー60が取り付けられている。
図1に示すように、第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置10は、ハンドル18とトップブリッジ33との間に配設されている。この操舵トルク検出装置10は、操舵軸31の捩れ変形に基づいて、操舵系に作用するトルク(操舵トルク)を検出するための装置である。
図2は、操舵トルク検出装置10及びその周辺構造を概略的に示す一部省略正面断面図である。また、図3は、操舵トルク検出装置10及びその周辺構造を概略的に示す一部省略側面断面図である。図2及び図3に示すように、操舵トルク検出装置10は、シート状のひずみゲージ39と、ひずみゲージ39と車体フレーム13側の信号ラインとを電気的に接続するハーネス41と、操舵トルクを算出するトルク算出部57と、ひずみゲージ39及びハーネス41を覆うハウジング(ケース)43とを備える。
操舵軸31のうち、ハンドル18とトップブリッジ33の間の部分はトルク検出用軸37として構成されており、このトルク検出用軸37にひずみゲージ39が貼り付けられている。ひずみゲージ39は、操舵軸31が捻り荷重を受けたときの捻り変形を電気信号として検出するセンサである。本発明において、ひずみゲージ39の種類は特に限定されず、線ひずみゲージ、箔ひずみゲージ、半導体ひずみゲージなどを用いることが可能である。
一般的に、ひずみゲージは、4つの抵抗体を互いに結線したブリッジ回路によって構成され、ひずみによって抵抗値が変化する抵抗体をブリッジ回路に設ける数によって、1ゲージ式、2ゲージ式、4ゲージ式に分類される。本発明では、ひずみゲージ39として、1ゲージ式、2ゲージ式、4ゲージ式のいずれを適用してもよい。
ハーネス41は、複数の導線を有する部材であり、一端41aがひずみゲージ39に接続され、他端41bがハウジング43の内壁に設けられた端子59に接続され、ひずみゲージ39に入力電圧であるブリッジ電圧を印加するための信号と、ひずみゲージ39からの出力電圧を検出するための信号を伝送する。
図2に示すように、ハーネス41は、内周側が操舵軸31の外周から離間した状態で、操舵軸31を1周以上周回するように操舵軸31の軸方向に螺旋状に延びている。図2に示した構成例において、ハーネス41は操舵軸31を略3周している。また、図2に示すように、ハーネス41は、操舵軸31の軸方向に関して部分的にオーバーラップしないように螺旋状に配設されている。
ハーネス41は、複数の導線を樹脂で被覆したものを用いることができるが、フレキシブル基板により構成されたものが好ましい。フレキシブル基板で構成されたハーネス41を用いることにより、操舵軸31の回転に応じてハーネス41が柔軟に変形し、操舵軸31の回転にハーネス41がスムーズに追従する。
ハウジング43は、トルク検出用軸37を囲繞し、ひずみゲージ39及びハーネス41を覆うように構成されている。ハウジング43は、カップ状の本体45と、本体45の下部を閉じるボトムプレート47とからなり、これらがボルト49a〜49dにより結合されることで、内部収容空間が形成される。
図3に示すように、ハウジング43は、支持部材66を介して車体フレーム13に固定されている。本体45の上部に設けられた開口部の内周部には軸受53が装着されるとともに、ボトムプレート47に設けられた開口部の内周部には軸受55が装着されており、これにより、ハウジング43に対して操舵軸31(トルク検出用軸37)が回転自在に支持されている。
上記のようにハウジング43が構成されているので、ハンドル18の操作によって操舵軸31が回転した際でも、操舵軸31は車体フレーム13側に固定されたハウジング43に対して自由に回転することができる。また、ひずみゲージ39及びハーネス41はハウジング43によって覆われているので、外部からの埃や液体の進入が防止される。
トルク算出部57は、操舵軸31の捩れにより発生するひずみゲージ39の出力電圧変化に基づいて操舵軸31に作用するトルクを、操舵トルクとして算出する。第1の実施形態の場合、ハンドル18とトップブリッジ33の間で操舵トルクを負担する構成部材は、操舵軸31のみであるため、操舵軸31に作用するトルクを操舵系に作用する操舵トルクとみなすことが可能である。
ひずみゲージ39からは、ひずみ(捩れ)に比例した出力電圧が得られるので、ひずみゲージ39から得られる出力電圧変化に基づいて操舵軸31の捩れを算出し、この捩れ及び操舵軸31の機械的特性(ねじり剛性)から操舵軸31に作用する操舵トルクを算出することができる。
トルク算出部57は、車体フレーム13側の適宜の位置に設置され、導線65を介して、ハウジング43の外部側に設けられたコネクタ69に電気的に接続されている。このコネクタ69は、導線63及び端子59を介してハーネス41と電気的に接続されている。なお、トルク算出部57は、前述したECU50の一部の機能として構成されてもよく、あるいは、ECU50とは別の演算ユニットとして構成されてもよい。
図4は、操舵トルク検出装置10に採用可能なひずみゲージ39の一構成例を示す概略平面図である。図4に示すひずみゲージ39は、4ゲージ方式のブリッジ回路を有する金属箔式歪ゲージとして構成されている。金属箔式歪ゲージとして構成されたひずみゲージ39は、全体として長方形を呈し、長手方向(図4中の上下方向)を操舵軸31(トルク検出用軸37)の周方向に一致させて操舵軸31の外周に貼り付けられる。
金属箔式歪ゲージとして構成されたひずみゲージ39は、絶縁体からなるシート状のベース材72と、ベース材72に形成された4つの検出部74a〜74d(歪により抵抗値が変化する部分)とを有する。4つの検出部74a〜74dは、互いに導線76、77、78、79で結線されてブリッジ回路を構成している。導線78、79は、それぞれ導線81、82を介して、ブリッジ電圧を印加するための端子86a、86bに接続されている。導線76、77は、それぞれ導線83、84を介して、出力電圧を検出するための端子88a、88bに接続されている。端子86a、86b、88a、88bは、ハーネス41の一端に接続されている。端子86a、86b、88a、88bとハーネス41とは、例えば、ハンダ付けにより接合されてよい。
図4に示すひずみゲージ39において、検出部74a、74bの組と検出部74c、74dの組とは、その中心間が操舵軸31(トルク検出用軸37)の外周の180°に相当する長さLだけ離間して配置されている。このため、図5に示すように、操舵軸31の外周の第1位置(図5で操舵軸31の右側)に複数の検出部74a〜74dのうち一部(図5では74a、74b)が配置され、第1位置に対して操舵軸31の軸心aに関して対称位置にある第2位置(図5で操舵軸31の左側)に複数の検出部74a〜74dのうち残部(図5では74c、74d)が配置される。
第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について、主として図2及び図3を参照して説明する。
自動二輪車11Aの走行中、操舵軸31が操舵トルクを受けて捻られると、その捻れに応じた出力電圧がひずみゲージ39から得られる。この出力電圧は、ハーネス41を介して電気信号としてトルク算出部57に伝送される。トルク算出部57では、ひずみゲージ39の出力電圧変化に基づいて、操舵軸31に作用するトルク(操舵トルク)を算出する。
この場合、ハーネス41は柔軟性を有することから、操舵軸31の回転に追従して変形する。自動二輪車などの鞍乗り型車両の操舵角は一回転(360°)未満であるので、その範囲であれば、ハーネス41は操舵角の回転に十分に追従することができる。このため、ハンドル18の操舵に何らの影響を与えることなく操舵トルクを検出することができる。
このように、操舵トルク検出装置10は、操舵軸31の外周に貼り付けたひずみゲージ39の出力電圧変化に基づいて操舵トルクを検出する。従って、操舵トルク検出装置10によれば、コンパクトな構成で操舵トルクの検出が可能となり、この結果、操舵トルク検出装置10の設置スペースが小さくて済む。また、操舵トルク検出装置10を簡素に構成できるので、従来の鞍乗り型車両に対して大幅な構造変更をすることなく、しかも部品点数及びコストを大幅に増大させることなく、操舵トルクを検出することが可能である。
操舵トルク検出装置10により検出した操舵トルク(トルク値)は、ECU50に伝送される。ECU50は、操舵トルク検出装置10で求めたトルク値に基づいて、モータ51の駆動を制御する。これにより、自動二輪車11Aのステアリングの操舵力が補助される。
操舵トルク検出装置10によれば、ハーネス41が操舵軸31の外周から離間した状態で、操舵軸31を一周以上周回するように操舵軸31の軸方向に螺旋状に延びている。このため、ハーネス41は、図2でハンドル18を上方から見て時計回りに操舵したとき螺旋径を大きくするように変形し、反時計回りに操舵したとき螺旋径を小さくするように変形するが、軸方向に螺旋状に延びるように操舵軸31の外周を周回しているので、ハーネス41の一部同士が接触することがない。すなわち、ハンドルの操舵によって操舵軸31が回転することでハーネス41が移動しても、ハーネス41の内周面と操舵軸31とが接触することがなく、また、ハーネス41が重なってその一部同士が接触することがない。これにより、ハーネス41の耐久性が向上する。また、安定したトルク検出が可能となる。
操舵トルク検出装置10によれば、操舵軸31の回転によるハーネス41への荷重負荷を抑制することができる。また、操舵軸31の回転に応じてハーネス41が柔軟に変形することで、操舵軸31の回転にハーネス41がスムーズに追従するので、ハンドル18の操舵に影響を与えることなく操舵トルクを検出することが可能となる。
操舵トルク検出装置10によれば、ひずみゲージ39の検出部が、操舵軸31の軸心に関して対称位置に配置され、複数の位置でひずみを検出するので、操舵トルクの検出精度を向上できる。また、ひずみゲージ39として、4ゲージ式の金属箔式ひずみゲージを用いることにより、操舵トルクを精度良く検出できる。
また、操舵トルク検出装置10によれば、トップブリッジ33から上方に延出したトルク検出用軸37にひずみゲージ39を取り付けたので、車体フレーム13のヘッドパイプ24の内部に操舵トルク検出装置10を設置するスペースが無い場合でも、操舵トルクの検出が可能となる。
さらにまた、ハンドル18とトップブリッジ33との間に設けたトルク検出用軸37にひずみゲージ39が取り付けられているので、操舵トルクは、出力電圧変化から算出される操舵軸31のひずみ量に比例する。従って、簡単な演算により操舵トルクを検出することができる。
[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係る鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置10a(以下、操舵トルク検出装置10aともいう)が組み込まれた鞍乗り型車両12の一部省略側面図である。第1の実施形態と同様に、第2の実施形態に係る操舵トルク検出装置10aが組み込まれた鞍乗り型車両12は自動二輪車12Aとして構成されている。なお、図6に示す自動二輪車12Aにおいて、図1に示した自動二輪車11Aと同一又は同様の要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
図1に示した自動二輪車11Aでは、操舵軸31はトップブリッジ33からさらに上方に延伸してハンドル18に連結していたが、図6に示す自動二輪車12Aでは、操舵軸90の上端がトップブリッジ33に連結し、トップブリッジ33にハンドル18が連結されている。すなわち、図6に示す自動二輪車では、トップブリッジ33より上方には操舵軸90が延伸していない。
図6に示すように、第2の実施形態に係る操舵トルク検出装置10aは、トップブリッジ33とボトムブリッジ35との間に配設されている。図7は、操舵トルク検出装置10a及びその周辺構造を概略的に示す一部省略正面断面図である。
図7に示すように、操舵トルク検出装置10aは、シート状のひずみゲージ94と、ひずみゲージ94と車体フレーム13側の信号ラインとを電気的に接続するハーネス96と、操舵トルクを算出するトルク算出部106とを備える。
ひずみゲージ94は、トップブリッジ33とボトムブリッジ35の間であってヘッドパイプ24の内部において操舵軸90に取り付けられている。このひずみゲージ94は、第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置10のひずみゲージ39と同様に構成されてよい。また、ひずみゲージ94は、図4に示したひずみゲージ39と同様に、金属箔式ひずみゲージとして構成されてもよく、この場合、複数の検出部74a〜74dは図5に示した状態と同様に配置されてよい。
ハーネス96は、一端96aがひずみゲージ94に接続され、他端96bが車体フレーム13側に接続されている。ハーネス96は、第1の実施形態に係る操舵トルク検出装置10のハーネス41と同様に構成されており、内周側が操舵軸90の外周から離間した状態で、操舵軸90を1周以上周回するように操舵軸90の軸方向に螺旋状に延びている。
ヘッドパイプ24の上部開口及び下部開口の内周部には、それぞれ軸受91、92が装着されており、軸受91、92により操舵軸90が回転自在に支持されている。このような構造のヘッドパイプ24の内部にひずみゲージ94及びハーネス96が配設され、ヘッドパイプ24が操舵トルク検出装置10aのハウジング43の機能を果たすことにより、ひずみゲージ94及びハーネス96が外部から遮蔽され、防塵、防水機能が付与されるとともに、外力の影響を受けにくくなる。すなわち、第2の実施形態において、ヘッドパイプ24は、操舵トルク検出装置10aを収容するケースとして機能する。
ハーネス96の他端96bは、ヘッドパイプ24の内壁に設けられた端子98に電気的に接続されている。トルク算出部106は、車体フレーム13側に配設されており、導線104を介して、ヘッドパイプ24の外壁に設けられたコネクタ102に電気的に接続されている。なお、トルク算出部106は、ECU50の一部の機能として構成されてもよく、あるいは、ECU50とは別の演算ユニットとして構成されてもよい。コネクタ102は導線100を介して、ヘッドパイプ24の内壁に設けられた端子98に電気的に接続されている。
トルク算出部106は、操舵軸90の捩れにより発生するひずみゲージ94の出力電圧変化に基づいて操舵軸90に作用する操舵トルクを算出する。ひずみゲージ94からは、ひずみ(捩れ)に比例した出力電圧が得られるので、ひずみゲージ94から得られる出力電圧変化に基づいて操舵軸90の捩れを算出し、この捩れ及び操舵軸90の機械的特性(ねじり剛性)等に基づいて、操舵トルクを算出する。
ここで、第2の実施形態では、トップブリッジ33とボトムブリッジ35の間の操舵軸90にひずみゲージ94が貼り付けられているため、操舵軸90の捩れ及び機械的特性(ねじり剛性)だけでは操舵トルクを正確に算出することはできない。すなわち、操舵軸90の上下両端がトップブリッジ33及びボトムブリッジ35を介して左右のフロントフォーク28L、28Rに機械的に連結しているため、操舵トルクを算出するには、操舵軸90の捩れ及び機械的特性(ねじり剛性)とともに、トップブリッジ33、ボトムブリッジ35及び左右のフロントフォーク28L、28Rの機械的特性をも考慮する必要がある。
上記を考慮し、トルク算出部106は、ひずみゲージ94から得られる出力電圧変化に基づいて操舵軸90の捩れを算出し、この捩れ及び操舵軸90の機械的特性(ねじり剛性)に基づいて、操舵軸90自体に作用するトルク(以下、軸トルクという)を算出する。そして、この軸トルクに対して、トップブリッジ33、ボトムブリッジ35及び左右のフロントフォーク28L、28Rの機械的特性を加味した補正係数を乗じて操舵トルクを算出する。
以上のように、第2の実施形態に係る操舵トルク検出装置10aは、操舵軸90の外周に貼り付けたひずみゲージ94の出力電圧変化に基づいて操舵トルクを検出する。従って、第1の実施形態と同様に、操舵トルク検出装置10aの設置スペースが小さくて済み、また、部品点数及びコストを大幅に増大させることなく、操舵トルクを検出することが可能である。
なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と共通する各構成部分については、第1の実施形態における当該共通の各構成部分がもたらす作用及び効果と同一又は同様の作用及び効果が得られることは勿論である。
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
10、10a…操舵トルク検出装置 11、12…鞍乗り型車両
11A、12A…自動二輪車 18…ハンドル
31、90…操舵軸 33…トップブリッジ
35…ボトムブリッジ 39、94…ひずみゲージ
41、96…ハーネス 57、106…トルク算出部

Claims (7)

  1. ハンドル(18)より延出し車体フレーム(13)に対して回転自在に設けられた操舵軸(31、90)を備えた鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)であって、
    前記操舵軸(31、90)の外周に貼り付けたひずみゲージ(39、94)と、
    前記操舵軸(31、90)の捩れにより発生する前記ひずみゲージ(39、94)の出力電圧変化に基づいて操舵トルクを算出するトルク算出部(57、106)と、
    前記ひずみゲージ(39、94)と前記車体フレーム(13)側の信号ラインとを電気的に接続するハーネス(41、96)とを備え
    前記ハーネス(41、96)は、フレキシブル基板により構成されるとともに、前記操舵軸(31、90)の外周から離間した状態で、前記操舵軸(31、90)を1周以上周回するように前記操舵軸(31、90)の軸方向にずれながら螺旋状に延びており、
    前記ハンドル(18)の操舵時に、前記ハーネス(41、96)の内周面と前記操舵軸(31、90)とが接触せず且つ前記ハーネス(41、96)の異なる部分同士が接触することなく、前記ハーネス(41、96)の螺旋径が拡大又は縮小する、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  2. 請求項1記載の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、
    前記ひずみゲージ(39、94)は複数の検出部(74a〜74d)を有し、前記操舵軸(31、90)の外周の第1位置に前記複数の検出部(74a〜74d)のうち一部が配置され、前記第1位置に対して前記操舵軸(31、90)の軸心に関して対称位置にある第2位置に前記複数の検出部(74a〜74d)のうち残部が配置される、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  3. 請求項1又は2記載の鞍乗り型車両(11)の操舵トルク検出装置(10)において、
    前記操舵軸(31)は、前記ハンドル(18)とトップブリッジ(33)との間にトルク検出用軸(37)を有し、
    前記ひずみゲージ(39)は、前記トルク検出用軸(37)に取り付けられている、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  4. 請求項1又は2記載の鞍乗り型車両(12)の操舵トルク検出装置(10a)において、
    前記ひずみゲージ(94)は、トップブリッジ(33)とボトムブリッジ(35)間の前記操舵軸(90)に取り付けられている、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、
    前記操舵トルク検出装置(10、10a)は、ケース(24、43)内に収容される、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、
    前記ひずみゲージ(39、94)は、4ゲージ式の金属箔式ひずみゲージである、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
  7. 請求項1記載の鞍乗り型車両(11、12)の操舵トルク検出装置(10、10a)において、
    前記トルク算出部(57、106)で求めたトルク値に基づいて、ステアリングの操舵力を補う電動パワーステアリング装置のモータ(51)を制御する、ことを特徴とする鞍乗り型車両の操舵トルク検出装置。
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