JP5898548B2 - トルク検出装置、電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載のトルクセンサは、以下のように構成されている。すなわち、ハウジングにベアリングを介して回転自在に軸支され同軸に挿入された入力軸と出力軸とが、内部でトーションバーにより連結されている。円筒状のコアが出力軸の大径端部の外周面にセレーション嵌合して出力軸に対して軸方向にのみ摺動自在に設けられ、入力軸より突設されたスライダピンが大径端部の周方向に長尺の長孔を貫通してコアのスパイラル溝に係合している。ハウジングの内部に支持された2個のトルク検出用のコイルが、軸方向に摺動する円筒状のコアの外周に空隙を介して設けられている。2個のコイルは、コアの軸方向の移動中心に関して互いに反対側に配置されている。そして、入力軸に捩じり力が作用すると、トーションバーを介して出力軸に回転力が伝達されるが、トーションバーは弾性変形して入力軸と出力軸との間に回転方向の相対的変位が生じる。この回転方向の相対的変位は、スライダピンとスパイラル溝との係合を介してコアを軸方向に摺動させる。コアが軸方向に移動すると、コイルのそれぞれコアを囲む面積が変化し、一方の面積が増すと他方の面積が減る関係にある。コアを囲む面積が大きくなると、磁気損失が増えコイルのインダクタンスは減り、逆にコアを囲む面積が小さくなると、磁気損失が減りコイルのインダクタンスは増す。そして、このコイルのインダクタンスの変化に基づいてトルクを検出する。
また、装置を構成する部品同士が機械的に接触することによりトルクを検出する構成では、接触することに起因して部品が摩耗するため耐久性が悪化するおそれがある。
本発明は、トルクが加えられる回転軸の剛性の低下を抑制することができるとともに耐久性を向上させることができるトルク検出装置を提案することを目的とする。
また、前記トルク演算部は、前記回転軸の溝の幅が大きくなるように変化した場合には当該回転軸に一方方向のトルクが加えられ、当該回転軸の溝の幅が小さくなるように変化した場合には当該回転軸に他方方向のトルクが加えられたと演算するとよい。
図1は、本実施の形態に係るトルク検出部10を適用した電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)の断面図である。
ステアリング装置100は、ステアリングホイール101が取り付けられるステアリングシャフト(不図示)が連結される回転軸110を備えている。回転軸110の回転軸方向(以下、単に「軸方向」と称する場合もある。)の一方の端部側(図1においては下側)には、車輪に連結されるラック軸(不図示)のラック(不図示)と噛み合うピニオン111が形成されている。そして、回転軸110の回転運動がピニオン111,ラックを介してラック軸の直線運動に変換され、車輪が操舵される。また、この回転軸110は、後述するトルク検出部10の構成要素の1つとして機能する。
トルク検出部10については後で詳述する。
トルク検出部10は、上述した回転軸110と、ハウジング140の第2ハウジング160に取り付けられて、回転軸110の外周面に対して光を放射する光源20とを有している。
回転軸110の外周面には、所定幅Wの溝Gがらせん状に全周に渡って形成されている。
また、上述した光源20は、2つ設けられており、撮像素子30の下端部よりも下方の部位と、撮像素子30の上端部よりも上方の部位とに装着されている。
ステアリングホイール101が右方向に回転され(右方向の操舵トルクが加えられ)、回転軸110が右方向に捩れた状態では、回転軸110の溝Gの幅は所定幅Wよりも大きくなる。そして、操舵トルクの右方向への大きさが増加(回転軸110の右方向への捩れ量が増加)するのに伴って溝Gの幅は大きくなっていく特性を有する。
ステアリングホイール101が左方向に回転され(左方向の操舵トルクが加えられ)、回転軸110が左方向に捩れた状態では、回転軸110の溝Gの幅は所定幅Wよりも小さくなる。そして、操舵トルクの左方向への大きさが増加(回転軸110の左方向への捩れ量が増加)するのに伴って溝Gの幅は小さくなっていく特性を有する。
上述したように、以上のように構成されたトルク検出部10においては、図4に示すように、操舵トルクの右方向への大きさが増加するのに伴って回転軸110に形成された溝Gの幅は大きくなり、操舵トルクの左方向への大きさが増加するのに伴って回転軸110に形成された溝Gの幅は小さくなる。そして、撮像素子30が回転軸110に形成された溝Gの画像を読み取り、その情報が電線を介してECU200に伝送される。
例えば、回転軸110に形成された溝Gの幅の変化を、この溝G内に装着された歪みセンサにて検出するのではないので、歪みセンサを備える構成よりも再現性や耐久性を向上させることができるとともに、ヒステリシスを抑制することができる。
Claims (4)
- ねじり変形可能であって外面にらせん状の溝が形成された回転軸と、
前記回転軸に光を放射する光源と、
前記回転軸の外周と対向するように配置され、当該回転軸の外面に形成された溝の画像を読み取る撮像素子と、
前記撮像素子が読み取った前記回転軸の溝の幅に基づいて当該回転軸に加えられたトルクを演算するトルク演算部と、
を備えることを特徴とするトルク検出装置。 - 前記トルク演算部は、前記回転軸の溝の幅の変化量が大きいほど当該回転軸に加えられたトルクが大きいと演算することを特徴とする請求項1に記載のトルク検出装置。
- 前記トルク演算部は、前記回転軸の溝の幅が大きくなるように変化した場合には当該回転軸に一方方向のトルクが加えられ、当該回転軸の溝の幅が小さくなるように変化した場合には当該回転軸に他方方向のトルクが加えられたと演算することを特徴とする請求項1または2に記載のトルク検出装置。
- ねじり変形可能であって外面にらせん状の溝が形成された回転軸と、
前記回転軸に光を放射する光源と、
前記回転軸の外周と対向するように配置され、当該回転軸の外面に形成された溝の画像を読み取る撮像素子と、
前記撮像素子が読み取った前記回転軸の溝の幅に基づいて当該回転軸に加えられたトルクを演算するトルク演算部と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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