JPH0534217A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルク検出装置内に軸方向に伸縮可能な機構
を一体化し、省スペース化を可能にしたトルク検出装置
を提供する。 【構成】 トルク検出装置４８の有底円筒状のボディセ
ンサ４３の内周壁にセレーション部４３ａが形成され、
このセレーション部４３ａに樹脂コーティング層が形成
される。このセレーション部４３ａに出力側ステアリン
グシャフト４９の大径円柱溝部４４が軸方向に移動可能
に嵌合している。支持プレート１および支持プレート２
には、トルクを伝達する複数の弾性板バネ３が回転中心
に対して対称に圧入固定されている。弾性板バネ３の曲
げの大きさに応じて生じる磁気抵抗の変化がコイルによ
って検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体に作用するトル
クを検出するトルク検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、操舵トルク検出装置として、
例えば特開昭６３−７８８７６号公報に示されるよう
に、駆動軸（入力軸）と操舵軸（出力軸）を弾性軸を介
して連結し、入力軸と出力軸との相対回転によって生じ
る磁気抵抗の変化を検出するものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のトルク検出装置によると、入力軸と出力軸の
間に弾性軸（トーションバー）を同軸上に配置し固定す
るため、入力軸と出力軸とを軸方向に伸縮させる場合、
入力軸または出力軸を交換するかあるいは伸縮機構を別
に設置する必要がある。

【０００４】本発明が解決しようとする課題は、トルク
検出装置内に軸方向に伸縮可能な機構を一体化し、省ス
ペース化を可能にしたトルク検出装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明によるトルク検出装置は、回転体に作用するト
ルクを検出するトルク検出装置において、入力側に設け
られて回動する入力軸側回動手段と、出力側に設けられ
て回動する出力軸側回動手段と、前記出力軸の回転中心
の周囲に複数設けられ、その一端が前記入力軸側回動手
段に保持され、他端が前記出力軸側回動手段に保持され
て前記トルクを前記入力軸側回動手段から前記出力軸側
回動手段へ伝達するトルク伝達手段であって、前記入力
軸側回動手段と前記出力軸側回動手段との間に生じる相
対的な回動方向のずれに応じて弾性により曲がる曲げ部
を有するトルク伝達手段と、前記入力軸側回動手段と前
記出力軸側回動手段との間の相対的な回動方向のずれ角
度を検出する検出手段と、前記曲げ部の半径方向内側に
おいて前記入力軸側回動手段と前記出力軸側回動手段と
の軸方向の相対位置を移動可能なスプライン結合部とを
備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明のトルク検出装置によると、トルク検出
装置の内部で、入力軸側回動手段と出力軸側回動手段と
を軸方向に相対的に位置移動可能にする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。車両のコラム部のステアリングシャフトに本発明
を適用した第１実施例を以下に示す。図３に示すよう
に、本発明の第１実施例による車両の操舵装置４５はス
テアリングホイール４６に連結される入力側ステアリン
グシャフト４７が操舵トルク検出装置４８を介して出力
側ステアリングシャフト４９の一端４９ａに連結され、
出力側ステアリングシャフト４９の他端４９ｂが自在継
手５０を介して操舵軸５１に連結されている。自在継手
５０と操舵軸５１は、ハウジング５２に内蔵されてい
る。操舵トルク検出装置４８の内部にはテレスコピック
機構部５３が設けられている。

【０００８】そして、図１および図２に示すように、操
舵トルク検出装置４８の有底円筒状のボディセンサ４３
の内周壁にセレーション部４３ａが形成され、このセレ
ーション部４３ａに樹脂コーティング層が形成される。
このセレーション部４３ａに出力側ステアリングシャフ
ト４９の大径円柱溝部４４が軸方向に移動可能に嵌合し
ている。

【０００９】次に、操舵トルク検出装置４８のトルク検
出部の概念図を図４に示す。ハンドル側回動手段として
の支持プレート１および操蛇軸側回動手段としての支持
プレート２には、トルク伝達手段としての弾性板バネ３
が、その長手方向を支持プレート１と支持プレート２と
を結ぶ方向と一致させて、かつ、回転中心に対して対称
に圧入固定されている。

【００１０】内歯４ａと外歯５ａは、鉄などの磁性材料
よりなるもので、ハンドル側の支持プレート１と共に回
動する。また、内歯２０ａと外歯７ａは、支持プレート
２と共に回動する。ハウジング８は車体に固定されるも
ので、その内部に検出手段としてのコイル１１および１
２を内蔵している。コイル１１および１２は入力用の導
線および出力用の導線２本を一緒に巻き回したものより
構成され、コイル１１と１２の出力は各々電子制御装置
（ＥＣＵ）１３と接続されている。コイル１１および１
２の入力用導線に電流が流されると、コイル１２は、内
歯４ａと外歯５ａを通って図４中の点線で示すような一
つの磁気回路に磁界を発生させ、発生した磁界の検出も
行なう。コイル１１も同様に内歯２０ａと外歯７ａとの
間に磁気回路を構成する。そして、ハンドル側の支持プ
レート１と操舵軸側の支持プレート２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を磁
気的な変化により検出するようにしている。

【００１１】次に、この本発明の第１実施例の詳細を図
５〜図１０を用いて説明する。図５は本実施例における
操舵トルク検出装置の正面図を示す。支持プレート１は
ボルト１４によって鉄製のギア２０に固定されている。
ねじ穴１５は支持プレート１をハンドル側にねじによっ
て固定するためのものであり、トルク伝達手段としての
弾性板バネ３は支持プレート１の切欠き部１６にその一
端が圧入固定されている。図６は図５のＡＯＢ断面図で
あり、鉄製のギア５はボルト１７によってスぺーサ１８
を介してハンドル側のギア２０と固定されている。この
ため、支持プレート１とギア２０とギア５が一体となっ
て回動することとなる。また、ギア２０はその外周に内
歯２０ａを、ギア５はその内周に外歯５ａを有してい
る。一方、操舵軸側回動手段としての支持プレート２は
スプライン部２ａおよび段差部２ｂを有し、このスプラ
イン部２ａにおいて操舵軸と嵌合して操舵軸と共に回動
する。支持プレート２には支持リング２１が圧入固定さ
れており、この支持リング２１の外周においてはベアリ
ング２２を介してハウジング８と接続固定されている。
支持プレート２には図示しないボルトによってギア４が
固定されており、このギア４には、ギア２０の如く図示
しないボルトによってスペーサを介してギア７が固定さ
れている。従って、操舵軸側の支持プレート２とギア４
とギア７は一体となって回動する。さらには、ギア４の
外周には内歯４ａが設けられており、ギア７の内周には
外歯７ａが設けられている。内歯２０ａと外歯７ａ、お
よび内歯４ａと外歯５ａは各々微小なギャップを有して
対向している。ギア２０の外周には鉄製の外周リング２
３が固定されており、この外周リング２３はギア２０が
鉄等の磁性体３１との間に有する磁気結合の強さを均一
にするためのものである。これと同じ理由から、ギア７
の外周には鉄製の外周リング２４、ギア５の外周には鉄
製の外周リング２５、ギア４の外周には鉄製の外周リン
グ２６が設けてある。２７は樹脂製のボビンであり、内
部に検出手段としてのコイル１１を有している。同様
に、樹脂製ボビン２８は内部に検出手段としてのコイル
１２を有している。樹脂製ボビン２７と３１の間には鉄
製のリング３２が配置されており、また、樹脂製ボビン
２７と３１の両端には鉄製のリング３３および３４が設
けてある。この結果、コイル１１の入力用導線に電流を
流すと、リング３３、外周リング２３、ギア２０、内歯
２０ａ、外歯７ａ、ギア７、外周リング２４、リング３
２を通って一つの磁気回路が形成される。同様に、コイ
ル１２の入力用導線に電流を流すと、リング３２、外周
リング２５、ギア５、外歯５ａ、内歯４ａ、ギア４、外
周リング２６、リング３２を通って一つの磁気回路が形
成される。検出手段としてのコイル１１と１２の二つを
設けた理由は、コイル１１とコイル１２の出力値を差動
トランスとして使用し、出力値がドリフト等により大き
く変動してもその変動を低減することができるようにす
るためである。板状の弾性部材３の一端が支持プレート
１に、下端が支持プレート２に圧入固定されており、支
持プレート１と支持プレート２の間に相対的な回動が生
じると、この回動方向にずれに応じて板状弾性体３の中
央部の曲げ部が曲がることとなる。

【００１２】図６のＤ−Ｄ断面図を図７に示す。図７に
おいて、３５および３６は回転角規制手段としての二段
円柱状のピンであり、その外周にはテーパ面３７および
３８を有し、支持プレート１に設けられた二段切欠き部
４１および支持プレート２に設けられた切欠き部１６に
挿入されている。このピン３５および３６は支持プレー
ト１の二段切欠き部４１の幅が狭い部分との間に僅かな
空隙４２を有しているため、支持プレート１と支持プレ
ート２は、この段付きピン３５と３６によって図７中右
時計周りに１．５°または反時計周りに１．５°までし
か相対的な回動のずれを得ることができない。この回転
角規制手段としてのピン３５および３６の存在によって
弾性板バネ３の中央部分の曲げ部が曲がりすぎて損傷す
ることを防止している。さらには、支持プレート１の二
段切欠き部４１の幅の広い部分は仮に弾性板バネ３のす
べてが何らかの要因で支持プレート１と支持プレート２
を接続できなくなったような場合においても、段付きピ
ン３５および３６の大径部と二段切欠き部４１の幅の広
い部分が接触しあうため、支持プレート１と支持プレー
ト２が所定の距離以上離れることはない。

【００１３】次に、図６のＥ−Ｅ断面図を図８に示す。
ここで、このＥ−Ｅ断面図は図６のＦ−Ｆ断面図と同一
であるため、このＦ−Ｆ断面図は省略する。図８から分
かるように、ギア２０の外周に設けられた内歯２０ａと
ギア７の内周に設けられた外歯７ａは微小な間隔を隔て
て対向しており、この内歯２０ａと外歯７ａとの対向距
離の変化によって前述の磁気回路の磁気抵抗が変化す
る。

【００１４】図９にはトルク伝達手段としての弾性板バ
ネ３の側面図を、図１０にはその正面図を示す。図９お
よび図１０から分かるように、この弾性板バネ３の両端
部には、支持プレート１および２に圧入するための凹部
３ａおよび３ｂが設けられている。次に、上記構成とし
た第１実施例の作動を説明する。

【００１５】ハンドル５４に操舵トルクが加えられる
と、ハンドルに固定された支持プレート１もそれと共に
回動し、この操舵トルクはトルク伝達手段としての弾性
板バネ３を介して操舵軸に固定された操舵軸が回動手段
としての支持プレート２に伝達される。このとき、支持
プレート１と支持プレート２との間には相対的な回動方
向のずれが生じるため、弾性板バネ３の曲げ部としての
中央部が弾性により曲がる。この支持プレート１と支持
プレート２との間の相対的な回動のずれにより、内歯２
０ａと外歯７ａ、および内歯４ａと外歯５ａとの間の距
離が変化する。したがって、コイル１１により形成され
た磁気回路とコイル１２によって形成された磁気回路と
の磁気抵抗が変化し、これをコイル１１およびコイル１
２の出力用導線がおのおのの変化分をＥＣＵ５０へ出力
する。ＥＣＵ５５ではこのコイル１１および１２からの
出力信号を演算して操舵トルクの検出値に換算する。

【００１６】本実施例においては、弾性によって曲がる
曲げ部を有する弾性板バネ３によってトルクを支持プレ
ート１から支持プレート２へ伝達するようにした。この
弾性板バネ３は操舵軸の回転中心の周囲に複数設けられ
ているため、この弾性板バネの数が増えると、それに伴
って、中心部分においてシャフトにより接続する場合と
比較してスラルト方向およびラジアル方向の剛性が向上
する。

【００１７】また、この弾性板バネ３は操舵軸の回転方
向に垂直な平面と平行な平面内に複数設けられたため、
スラスト方向およびラジアル方向の剛性を低減させるこ
となく支持プレート１と支持プレート２との相対的な回
動が発生しやすい、即ちトルク検出の感度の向上を達成
することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトルク検
出装置によれば、入力軸と出力軸の間に曲げ部を有する
トルク伝達手段を設け、その内部に軸方向距離を伸縮可
能なスプライン構造を設けたため、省スペース化を可能
にするという効果がある。また、車両の入力側ステアリ
ングシャフトのテレスコピック機構部に出力側ステアリ
ングシャフトを簡単な作業で容易に取付けられるという
効果がある。

【００１９】さらには、入力軸と出力軸とを軸方向に伸
縮させる場合、入力軸または出力軸を交換しなくとも済
み、伸縮機構を別に設置する必要もないので、構造が簡
単になるという効果がある。加えて、曲げ部を有するト
ルク伝達手段を操舵軸の回転中心の周囲に形成したた
め、トルク検出の感度を向上させられると共に、ステア
リングシャフトの剛性を高められるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す模式断面図である。

【図２】図１に示すＡ−Ａ線断面図である。

【図３】車両のステアリング装置に適用した本発明の実
施例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の実施例の概要を示す模式図である。

【図５】本発明の実施例を示す正面図である。

【図６】図５に示すＡＯＢ断面図である。

【図７】図６に示すＤ−Ｄ線断面図である。

【図８】図６に示すＥ−Ｅ線断面図である。

【図９】本発明の実施例のトルク伝達手段を示す正面図
である。

【図１０】本発明の実施例のトルク伝達手段を示す側面
図である。

【符号の説明】

１ 支持プレート（入力軸側回動手段） ２ 支持プレート（出力軸側回動手段） ３ 弾性板バネ（トルク伝達手段） １１、１２ コイル（検出手段） ３５、３６ 回転角規制手段 ４３ ボディセンサ（スプライン結合部） ４３ａ セレーション結合部 ４４ 大径円柱溝部 ４７ 入力側ステアリングシャフト（入力軸側回
動手段） ４８ 操舵トルク検出装置 ４９ 出力側ステアリングシャフト（出力軸側回
動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬高 庸介 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】回転体に作用するトルクを検出するトルク
   検出装置において、 入力側に設けられて回動する入力軸側回動手段と、 出力側に設けられて回動する出力軸側回動手段と、 前記入出力軸の回転中心の周囲に複数設けられ、その一
   端が前記入力軸側回動手段に保持され、他端が前記出力
   軸側回動手段に保持されて前記回転トルクを前記入力軸
   側回動手段から前記出力軸側回動手段へ伝達するトルク
   伝達手段であって、前記入力軸側回動手段と前記出力軸
   側回動手段との間に生じる相対的な回動方向のずれに応
   じて弾性により曲がる曲げ部を有するトルク伝達手段
   と、 前記入力軸側回動手段と前記出力軸側回動手段との間の
   相対的な回動方向のずれ角度を検出する検出手段と、 前記曲げ部の半径方向内側において前記入力軸側回動手
   段と前記出力軸側回動手段との軸方向の相対位置を移動
   可能なスプライン結合部とを備えたことを特徴とするト
   ルク検出装置。