JPH10104093A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクセンサの圧力検出素子に剪断力が作用
してこれを破損するのを防止し、またヒステリシスによ
る伝達トルクの検出精度の低下を防止する。 【解決手段】 互いに相対回転可能に設けた第１及び第
２回転部材２０，３０の何れか一方に圧力検出素子６０
を設け、他方に設けた押圧部２５により両回転部材の間
で伝達されるトルクに応じた圧力で前記圧力検出素子を
押圧してこの伝達トルクを検出するトルクセンサにおい
て、圧力検出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に
対し傾斜しないようにする。そのためには、圧力検出素
子の受圧中心軸線方向に摺動可能に案内支持された伝達
手段４０、または回転部材の回転軸線と平行な軸線回り
に転動可能な転動体４１を介して押圧部からの圧力を圧
力検出素子に伝達し、あるいは圧力検出素子はそれを設
ける回転部材にその回転軸線と平行で受圧中心軸線を通
る軸線回りに傾動可能に支持したりなどすればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの回転部材の
間に圧力検出素子を設けて、この両回転部材の間で伝達
されるトルクを検出するトルクセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気式の動力舵取装置において
は、例えば実開昭６１−１０７６８３号において開示さ
れたように、操舵ハンドルのハンドル軸にかかるトルク
に対応して作動されるモータにより操向車輪に与える操
舵力を増大させており、ハンドル軸を形成する第１軸と
第２軸の間にはこのトルクを検出するためのトルクセン
サが設けられている。この従来技術のトルクセンサは、
一方の軸の端部に同軸的に設けられて１対の縦長溝を対
称的に形成した連結筒に、他方の軸の端部をその外周に
形成した１対の係合突起が縦長溝に係合した状態で嵌合
させ、縦長溝と係合突起との各係合面間に圧力センサを
設けたものである。この圧力センサは圧力を電圧に変換
する圧電素子からなり、各圧電素子は、例えば連結筒側
には固定されるが、係合突起側には単に接触される状態
で介装されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のト
ルクセンサの例では、連結筒側に対する圧電素子の固定
位置と係合突起側からの押圧位置とは円周方向において
距離があり、また圧電素子の固定側と押圧側の面は互い
に傾斜しているので、圧電素子の両面に加わる力の作用
線の方向は互いに交差したものとなり一致はしない。従
って、圧電素子には圧縮力だけでなく、半径方向におけ
る剪断力が生じる。この種の圧電素子は圧縮方向に比し
て剪断方向における許容荷重が小さいので、このような
剪断力により破損するおそれがある。本発明は、圧力検
出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜し
ないようにして、このような問題を解決することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によるトルクセン
サは、互いに相対回転可能に設けた第１及び第２回転部
材の何れか一方に圧力検出素子を設け、他方に設けた押
圧部により両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた
圧力で前記圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検
出するトルクセンサにおいて、圧力検出素子の受圧方向
が常に圧力検出素子の略軸方向となるよう構成されたこ
とを特徴とするものである。従って、圧力検出素子に加
わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜することはな
い。

【０００５】また本発明によるトルクセンサは、互いに
相対回動可能に設けた第１及び第２回転部材の何れか一
方に圧力検出素子を設け、他方に設けた作動部材により
両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
クセンサにおいて、圧力検出素子を設ける側の回転部材
に圧力検出素子の受圧中心軸線方向に摺動可能に案内支
持されて作動部材から加えられる圧力を圧力検出素子に
伝達する伝達手段を備えたものとしてもよい。作動部材
から加えられる圧力を圧力検出素子に伝達する伝達手段
は圧力検出素子の受圧中心軸線と直交する方向に移動す
ることはないので、圧力検出素子に加わる押圧力がその
受圧中心軸線に対し傾斜することはない。

【０００６】また本発明によるトルクセンサは、互いに
相対回転可能に設けた第１及び第２回転部材の何れか一
方に圧力検出素子を設け、他方に設けた押圧部により両
回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記圧
力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトルク
センサにおいて、押圧部と圧力検出素子の間に、両回転
部材の回転軸線と平行な軸線回りに転動可能に設けられ
て押圧部から加えられる圧力を圧力検出素子に伝達する
転動体からなる伝達手段を介装したものとしてもよい。
押圧部から加えられる圧力を圧力検出素子に伝達する伝
達手段を形成する転動体は両回転部材の回転軸線と平行
な軸線回りに転動可能であるので、圧力検出素子に加わ
る押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜することはな
く、また押圧部と伝達手段との間に摺動摩擦が生じるこ
ともない。

【０００７】また本発明によるトルクセンサは、互いに
相対回転可能に設けた第１及び第２回転部材の何れか一
方に圧力検出素子を設け、他方に設けた押圧部により両
回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記圧
力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトルク
センサにおいて、圧力検出素子はそれを設ける回転部材
にその回転軸線と平行でかつ圧力検出素子の受圧中心軸
線と直交する軸線回りに傾動可能に支持したものとして
もよい。両回転部材の相対回転に伴い各圧力検出素子と
押圧部との間の当接部に生じようとする回転部材の中心
軸線と直交方向の相対移動は、回転部材に対する支持軸
線の回りに圧力検出素子が傾動することにより吸収され
てその間に摺動を生じることはない。従って、押圧部と
圧力検出素子の間に摺動摩擦が生じることはなく、圧力
検出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜
することもない。

【０００８】また本発明によるトルクセンサは、互いに
相対回転可能に設けた第１及び第２回転部材の何れか一
方に圧力検出素子を設け、他方に設けた押圧部により両
回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記圧
力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトルク
センサにおいて、圧力検出素子を設ける側の回転部材に
設けられたハウジングに圧力検出素子を設けると共にこ
のハウジングに圧力検出素子の受圧中心軸線方向に摺動
可能に案内支持されて押圧部から加えられる圧力を圧力
検出素子に伝達する伝達手段を備え、ハウジングはそれ
を設ける回転部材にその回転軸線と平行でかつ圧力検出
素子の受圧中心軸線と直交する軸線回りに傾動可能に支
持したものとしてもよい。押圧部から加えられる圧力を
圧力検出素子に伝達する伝達手段は圧力検出素子の受圧
中心軸線と直交する方向に移動することはないので、圧
力検出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾
斜することはない。また両回転部材の相対回転に伴い各
伝達手段と押圧部との間の当接部に生じようとする回転
部材の中心軸線と直交方向の相対移動は、回転部材に対
する支持軸線の回りにハウジングが傾動することにより
吸収されてその間に摺動を生じることはないので、押圧
部と伝達手段との間に摺動摩擦が生じることもない。

【０００９】第２項或いは前項のトルクセンサは、押圧
部と当接する伝達手段の先端面を、ハウジングの傾動の
軸線を中心とする球面または円筒面とすることが望まし
い。このようにすれば、回転部材に対するハウジングの
傾動が一層なめらかになる。

【００１０】また前々項のトルクセンサは、前記押圧部
と前記伝達手段が、その接触部において回転部材の径方
向における相対移動が生じないよう構成することが望ま
しい。このようにしても、回転部材に対するハウジング
の傾動は一層なめらかになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず図１及び図２に示す第１の実
施の形態の説明をする。このトルクセンサＡは入力軸１
２（または出力軸１３）の一端に固定された第１回転部
材２０と、出力軸１３（または入力軸１２）の一端に固
定された第２回転部材３０を備えている。第１回転部材
２０はブロック状で、入力軸１２（または出力軸１３）
と反対側の端面には径方向溝２１が形成され、その底面
には第１回転部材２０の回転軸線と同軸的に中心孔２２
が形成されている。径方向溝２１と平行な第１回転部材
２０の一側面には、その回転軸線と直交する細長いばね
板（押圧部）２５がボルト２６により固定され、その両
先端部２５ａは径方向溝２１に近くかつこれと平行な同
一平面上に位置するように折曲されている。

【００１２】第２回転部材３０は細長いブロック状で出
力軸１３（または入力軸１２）の先端に直交して固定さ
れ、第１回転部材２０の径方向溝２１内に多少の隙間を
おいて挿入される。図１に示すように、第２回転部材３
０の先端に同軸的に一体形成された突出軸部３１は径方
向溝２１底面の中心孔２２に回転可能に嵌合され、これ
により両回転部材２０，３０は入力軸１２と出力軸１３
と共に同軸的に相対回転可能に連結される。以上の構成
は、以下に述べる第２〜第４の実施の形態においても同
じである。

【００１３】ばね板２５と対向する第２回転部材３０の
側面の両端部には第２回転部材３０の回転軸線と直交す
る１対の案内支持孔３２が形成され、その各底面には配
線孔３５が設けられている。この各案内支持孔３２内に
は、図２に示すように、伝達ロッド（伝達手段）４０を
その軸線方向摺動可能に嵌合して案内支持させると共に
その底部側には、圧電効果、ピエゾ抵抗効果等を有する
素材を利用した各圧力検出素子６０を伝達ロッド４０と
同軸的に設けて、各伝達ロッド４０の底面を各圧力検出
素子６０の突起部６０ａに当接可能としている。第１回
転部材２０にボルト止めしたばね板２５は、両先端部２
５ａが第２回転部材３０から突出する伝達ロッド４０の
尖った先端に当接し、この伝達ロッド４０を介して各圧
力検出素子６０を適当な予圧を与えて押圧するようにし
ている。各圧力検出素子６０の配線は、各配線孔３５か
ら外部に導出されてトルク検出回路に接続される。

【００１４】図１０はこのトルクセンサＡを電気式の動
力舵取装置に適用した場合の１例を示す。操舵ハンドル
１０の回転をピニオン１４ａとラック１４ｂからなる操
舵ギヤ１４に伝達して前輪を操舵するハンドル軸１１は
入力軸１２と出力軸１３とに分割され、この両軸１２，
１３の間にこのトルクセンサＡが設けられている。非操
舵状態では両回転部材２０，３０は図２に示す相対回転
の中立位置にあり、ばね板２５の各先端部２５ａが伝達
ロッド４０を介して各圧力検出素子６０を押圧する力は
同一である。操舵ハンドル１０により前輪を操舵すれば
ハンドル軸１１に操舵トルクが生じ、このトルクにより
各伝達ロッド４０，４０を介して各圧力検出素子６０，
６０に加わる押圧力は一方が増大し、他方が減少して、
操舵トルクが検出される。これと同時にばね板２５が撓
んで、両回転部材２０，３０はトルクに応じて相対回転
される。この実施の形態では、互いに逆向きに押圧力が
増減する１対の圧力検出素子６０，６０による二重系を
用いているので、各圧力検出素子６０の出力の差により
検出値を求め、出力の和が０とならないという条件で異
常検出を行うことができる。電子制御ユニット１７はこ
の検出された操舵トルクに基づきモータ１５を作動さ
せ、ウオーム１６ａ及びウオームホイール１６ｂよりな
る減速機１６を介して、所定の特性で操舵トルクを減少
させるように出力軸１３に操舵アシスト力を加える。両
回転部材２０，３０が所定量相対回転すれば径方向溝２
１の両内側面の互いに反対側となる角部が第２回転部材
３０の両側面に当接して、それ以上の相対回転は阻止さ
れる。

【００１５】両回転部材２０，３０の相対回転に伴い、
ばね板２５の各先端部２５ａ，２５ａと各伝達ロッド４
０，４０の先端はＸ方向に相対移動してその間に摺動を
生じる。この摺動とばね板２５の先端部２５ａが伝達ロ
ッド４０に加える押圧力により、伝達ロッド４０の先端
にはＸ方向の摩擦力が加わるが、伝達ロッド４０は案内
支持孔３２により軸線方向摺動のみ可能に第２回転部材
３０に案内支持されて、圧力検出素子６０の受圧中心軸
線（この実施の形態では形状の中心軸線と一致）と直交
する方向に移動することはないので、伝達ロッド４０か
ら圧力検出素子６０に加わる押圧力が圧力検出素子６０
の受圧中心軸線に対し傾斜することはない。従って、受
圧中心軸線と直交する方向の剪断力が圧力検出素子６０
に加わってこれを破損するおそれはなくなる。

【００１６】図１及び図２に示す第１の実施の形態のト
ルクセンサＡでは、上述のように伝達ロッド４０の先端
に加わるＸ方向の摩擦力により圧力検出素子６０が破損
するおそれはないが、この摩擦力により伝達トルクの検
出にヒステリシスを生じて、検出精度が低下するという
おそれがある。図３に示す第２の実施の形態のトルクセ
ンサＡはこのような問題を解決するものである。このト
ルクセンサＡも入力軸１２と出力軸１３に固定された第
１及び第２回転部材２０，３０を備えている。第１回転
部材２０及びこれにねじ止めしたばね板２５は第１の実
施の形態と実質的に同じであり、第２回転部材３０は両
端部の孔の形状が第１の実施の形態と異なるだけであ
る。第２回転部材３０のばね板２５と対向する側面の両
端部には第２回転部材３０の回転軸線と直交して、第１
の実施の形態の案内支持孔３２より大径でやや浅い１対
の保持孔３３が形成され、その各底面には圧力検出素子
６０を保持する凹部３４が形成され、凹部３４の底面に
は配線孔３５が設けられている。

【００１７】図３に示すように、第２回転部材３０の各
凹部３４内にはそれぞれ圧力検出素子６０が同軸的に設
けられ、各保持孔３３内にはそれよりもやや小径の伝達
ボール（転動体）４１が設けられている。各伝達ボール
４１は下端部が圧力検出素子６０の突起部６０ａと当接
可能であり、第１回転部材２０にボルト止めしたばね板
２５の先端部２５ａ，２５ａは、第２回転部材３０の上
側面から突出する各伝達ボール４１の上端部に当接し、
この伝達ボール４１を介して各圧力検出素子６０を適当
な予圧を与えて押圧するようにしている。

【００１８】第１の実施の形態の場合と同様、この第２
の実施の形態のトルクセンサＡも、図１０に示すような
電気式の動力舵取装置に適用される。両回転部材２０，
３０の相対回転に伴い、ばね板２５の各先端部２５ａ，
２５ａは第２回転部材３０に対しＸ方向に相対移動する
が、伝達ボール４１は保持孔３３よりやや小径であるの
で、このＸ方向の相対移動に伴い、伝達ボール４１は突
起部６０ａ及び先端部２５ａに対し転動し、その回転中
心線は第２回転部材３０の回転軸線と平行である。これ
により、伝達ボール４１から突起部６０ａを介して圧力
検出素子６０に加わる押圧力がその圧力検出素子６０の
受圧中心軸線に対し傾斜することはなく、またばね板２
５の先端部２５ａと伝達ボール４１との間に摺動摩擦が
生じることもない。従って、受圧中心軸線と直交する方
向の剪断力が圧力検出素子６０に加わってこれを破損す
るおそれはなく、またばね板２５の先端部２５ａと伝達
ボール４１との間の摺動摩擦に伴うヒステリシスにより
伝達トルクの検出精度が低下することもなくなる。

【００１９】なお、組立の直後は伝達ボール４１が保持
孔３３の内面に当接してばね板２５の先端部２５ａと伝
達ボール４１との間の摺動摩擦によるヒステリシスを生
じることがあるが、第１回転部材２０の径方向溝２１の
両内側面の互いに反対側となる角部が第２回転部材３０
の両側面に当接する程度の大きな伝達トルクが少数回加
わった後は、伝達ボール４１と保持孔３３の間に隙間が
生じてヒステリシスによる検出精度の低下を生じること
はなくなる。また、伝達ボール４１の代わりに、第２回
転部材３０の回転軸線と平行な軸線を有するローラのよ
うな転動体を使用することも可能である。

【００２０】次に図４及び図５に示す第３の実施の形態
の説明をする。このトルクセンサＡも入力軸１２と出力
軸１３に固定された第１及び第２回転部材２０，３０を
備えている。第１回転部材２０及びこれにねじ止めした
ばね板２５は第１及び第２の実施の形態と実質的に同じ
であり、第２回転部材３０は孔を含む両端部の形状が第
１の実施の形態と異なるだけである。ばね板２５の両先
端部２５ａ，２５ａと対向する第２回転部材３０の側面
の両端部は多少低い段状部に形成されて第２回転部材３
０の回転軸線と直交する１対の貫通孔３６が形成されて
いる。この貫通孔３６は下側が広い小判形であり、段状
部の上面には貫通孔３６の中心を通って第２回転部材３
０の回転軸線と平行に延びる半円筒状の軸受凹部３７が
形成されている。

【００２１】上部に圧力検出素子６０を同軸的に支持す
る凹部５１を、その下側に配線孔５２を形成した円筒状
の傾動支持体５０には、その中心線と同一平面上で直交
する軸線上に整列して配置された１対の支持ピン５３，
５３が両側方に突出して固定されている。この傾動支持
体５０は、下半部を貫通孔３６内に隙間をおいて通し、
支持ピン５３を軸受凹部３７内に収納保持することによ
り第２回転部材３０にその回転軸線と平行な軸線回りに
傾動可能に支持される。第１回転部材２０にボルト止め
したばね板２５の先端部２５ａ，２５ａは、各傾動支持
体５０の上端から突出する圧力検出素子６０中心の突起
部６０ａに当接し、各圧力検出素子６０を適当な予圧を
与えて押圧するようにしている。

【００２２】上述した各実施の形態の場合と同様、この
第３の実施の形態のトルクセンサＡも、図１０に示すよ
うな電気式の動力舵取装置に適用される。両回転部材２
０，３０の相対回転に伴い、ばね板２５の各先端部２５
ａ，２５ａは第２回転部材３０に対しＸ方向に相対移動
するが、このＸ方向の相対移動に伴い、圧力検出素子６
０を支持する各傾動支持体５０は支持ピン５３の軸線を
中心としてＹ方向に傾動する。これによりばね板２５の
各先端部２５ａと各圧力検出素子６０の突起部６０ａと
の当接部に相対移動が生じることはなくなり、それらの
間に摺動による摩擦力が生じることはなく、またばね板
２５の先端部２５ａから圧力検出素子６０に加わる押圧
力がその受圧中心軸線に対し傾斜することもない。従っ
て、受圧中心軸線と直交する方向の剪断力が圧力検出素
子６０に加わってこれを破損するおそれはなく、またば
ね板２５の先端部２５ａと圧力検出素子６０の突起部６
０ａとの間の摺動摩擦に伴うヒステリシスにより伝達ト
ルクの検出精度が低下することもなくなる。

【００２３】次に図６及び図７に示す第４の実施の形態
の説明をする。このトルクセンサＡも入力軸１２と出力
軸１３に固定された第１及び第２回転部材２０，３０を
備えている。第１回転部材２０及びこれにねじ止めした
ばね板２５並びに第２回転部材３０は第３の実施の形態
と実質的に同じであり、第２回転部材３０に傾動可能に
支持されるハウジング５５及びこれに関連する部分が第
３の実施の形態と異なるだけである。

【００２４】案内支持孔５６とその底部の配線孔５７を
同軸的に形成した円筒状のハウジング５５には、その中
心線と同一平面上で直交する軸線上に、１本の連続した
支持ピン５９が両側方に突出して貫通固定されている。
このハウジング５５は、下半部を第２回転部材３０の貫
通孔３６内に隙間をおいて通し、支持ピン５９を軸受凹
部３７内に収納保持することにより第２回転部材３０に
その回転軸線と平行な軸線回りに傾動可能に支持され
る。

【００２５】ハウジング５５の案内支持孔５６内には、
伝達ロッド（伝達手段）５８をその軸線方向摺動可能に
嵌合して案内支持させると共に、その底部側にはこれと
同軸的に圧力検出素子６０を設けて、各伝達ロッド５８
の底面を各圧力検出素子６０の突起部６０ａに当接可能
としている。伝達ロッド５８には相当な隙間をあけて支
持ピン５９を通す遊び孔５８ａを設け、これにより伝達
ロッド５８は作動に必要な範囲において軸線方向の自由
な移動が確保される。第１回転部材２０にボルト止めし
たばね板２５の各先端部２５ａは、各ハウジング５５の
上端から突出する伝達ロッド５８の尖った先端に当接
し、この各伝達ロッド５８を介して各圧力検出素子６０
を適当な予圧を与えて押圧するようにしている。

【００２６】この第４の実施の形態のトルクセンサＡ
も、図１０に示すような電気式の動力舵取装置に適用さ
れる。両回転部材２０，３０の相対回転に伴い、ばね板
２５の各先端部２５ａ，２５ａは第２回転部材３０に対
しＸ方向に相対移動するが、このＸ方向の相対移動に伴
い、伝達ロッド５８及び圧力検出素子６０を支持する各
ハウジング５５は支持ピン５９の軸線を中心としてＹ方
向に傾動する。これによりばね板２５の各先端部２５ａ
と各伝達ロッド５８の先端との当接部に相対移動が生じ
ることはなくなり、それらの間に摺動による摩擦力が生
じることはなく、また伝達ロッド５８を介して圧力検出
素子６０に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜
することもない。従って、受圧中心軸線と直交する方向
の剪断力が圧力検出素子６０に加わってこれを破損する
おそれはなく、またばね板２５の先端部２５ａと伝達ロ
ッド５８の先端との間の摺動摩擦に伴うヒステリシスに
より伝達トルクの検出精度が低下することもなくなる。

【００２７】図８及び図９は、上述した第４の実施の形
態のばね板２５と伝達ロッド５８の当接部の、それぞれ
異なる変形例を示す。図８に示す変形例では、ばね板２
５の先端部２５ａと当接する伝達ロッド５８の先端部５
８ｂは円錐状とし、ばね板２５の先端部２５ａには先端
部５８ｂより大きい頂角の円錐状の凹部２５ｂを設け
て、伝達ロッド５８の先端部５８ｂの頂点を受け入れる
ようにしている。このようにすればこの当接部における
ばね板２５と伝達ロッド５８の傾斜は全く自由であるの
で、第２回転部材３０に対するハウジング５５の傾動は
一層なめらかになり、ヒステリシスによる伝達トルクの
検出精度の低下も一層少なくなる。また、使用中にばね
板２５の先端部２５ａに対して伝達ロッド５８の先端が
ずれてハウジング５５が本来の位置から傾くおそれもな
くなる。円錐状の先端部５８ｂと凹部２５ｂは、応力集
中を避けるために、先端に多少の円みを与えることが好
ましい。

【００２８】図８の変形例では、先端部５８ｂ及び凹部
２５ｂは何れも円錐状としてこの両者を点接触させた
が、この先端部及び凹部をそれぞれ第２回転部材３０の
中心軸線と平行なくさび状及びＶ溝状として、この両者
を第２回転部材３０と平行な線に沿って線接触させるよ
うにしてもよい。なお図８の変形例では、伝達ロッド５
８側に突出した先端部５８ｂを、先端部２５ａ側にこれ
を受け入れる凹部２５ｂを設けたが、これと逆に先端部
２５ａ側に突出した先端部を、伝達ロッド５８側にこれ
を受け入れる凹部を設けるようにしてもよい。またこれ
らに限らず、ばね板２５の先端部２５ａと伝達ロッド５
８の先端部５８ａとは第１及び第２回転部材の径方向に
おいて相対移動することが規制されていればよく、例え
ばボールジョイントによる結合でも、弾性体による弾性
結合でもよい。

【００２９】次に図９に示す変形例では、ばね板２５の
先端部２５ａと当接する伝達ロッド５８の先端面５８ｃ
を、伝達ロッド５８の中心軸線と支持ピン５９の軸線の
交点を中心とする球面状とし、平面状の先端部２５ａに
当接するようにしている。このようにしてもこの当接部
におけるばね板２５と伝達ロッド５８の傾斜は全く自由
であるので、図８の変形例と同様、第２回転部材３０に
対するハウジング５５の傾動は一層なめらかになり、ヒ
ステリシスによる伝達トルクの検出精度の低下も一層少
なくなる。また、使用中にばね板２５の先端部２５ａに
対して伝達ロッド５８の先端がずれてハウジング５５が
本来の位置から傾くおそれも減少する。

【００３０】なお図９の変形例では、伝達ロッド５８の
先端面５８ｃは球面とし、先端部２５ａは平面としてこ
の両者を点接触させたが、伝達ロッド５８の先端面は支
持ピン５９の軸線を中心とする円筒面とし、先端部２５
ａは平面としてこの両者を線接触させるようにしてもよ
い。

【００３１】次に図１１に示す第５の実施の形態の説明
をする。上述の各実施の形態では押圧部２５が片持ちの
ばね板であるのに対し、第５の実施の形態のトルクセン
サＡでは、第１回転部材２０と一体的に形成されてその
軸線と直交方向に突出するよう配置された剛性のあるブ
ロックが押圧部２５を形成し、その各先端部２５ａ，２
５ａに形成された押圧面２５ｃ，２５ｃは両回転部材２
０，３０の軸線を含む平面上にある。第２回転部材３０
には、各圧力検出素子６０，６０を対応する各押圧面２
５ｃ，２５ｃと直交するように保持する１対の円筒状の
凹部３２Ａ，３２Ａが形成され、各凹部３２Ａの下側に
は配線孔５２が同軸的に形成されている。第１回転部材
２０の各押圧面２５ｃ，２５ｃは、第２回転部材３０の
上側面から突出する各圧力検出素子６０の突起部６０
ａ，６０ａに常に当接されるように配置されている。

【００３２】この第５の実施の形態のトルクセンサＡ
も、図１０に示すような電気式の動力舵取装置に適用さ
れる。操舵ハンドル１０により前輪を操舵すればハンド
ル軸１１に操舵トルクが生じ、各押圧面２５ｃ，２５ｃ
から各圧力検出素子６０，６０に加わる押圧力は一方が
増大し、他方が減少して、操舵トルクが検出される。押
圧部２５の各押圧面２５ｃ，２５ｃは両回転部材２０，
３０の軸線を含む平面上にあり、また各圧力検出素子６
０，６０は対応する各押圧面２５ｃ，２５ｃと直交する
ように保持されているので、押圧面２５ｃから圧力検出
素子６０に加わる押圧力が圧力検出素子６０の受圧中心
軸線に対し傾斜することはない。従って、受圧中心軸線
と直交する方向の剪断力が圧力検出素子６０に加わって
これを破損するおそれはなくなる。

【００３３】次に図１２及び図１３に示す第６の実施の
形態の説明をする。この実施の形態では、第５の実施の
形態と同様のブロック状の押圧部２５の各先端部２５
ａ，２５ａに半径方向に延びる浅い切欠溝２５ｄ，２５
ｄを形成し、その両側部により両持ち支持した長方形の
両持ちばね板２５ｅの下面により圧力検出素子６０の突
起部６０ａを押圧する押圧面２５ｃを形成した点が図１
１に示す第５の実施の形態と異なっているのみであり、
押圧面２５ｃは両回転部材２０，３０の軸線を含む平面
上にある。この実施の形態では両持ちばね板２５ｅの中
央部により圧力検出素子６０の突起部６０ａを押圧して
いるので、圧力検出素子６０に適当な予圧を与えること
ができる。

【００３４】第５の実施の形態と同様、操舵ハンドル１
０により前輪を操舵すればハンドル軸１１に操舵トルク
が生じ、各押圧面２５ｃ，２５ｃから各圧力検出素子６
０，６０に加わる押圧力は一方が増大し、他方が減少し
て、操舵トルクが検出される。操舵トルクの増大に応じ
て両持ちばね板２５ｅ，２５ｅが撓んで両回転部材２
０，３０は多少相対回転する。この実施の形態でも両持
ちばね板２５ｅの下面により形成される押圧面２５ｃは
両回転部材２０，３０の軸線を含む平面上にあり、また
各圧力検出素子６０は対応する押圧面２５ｃと直交する
ように保持されているので、押圧面２５ｃから圧力検出
素子６０に加わる押圧力が圧力検出素子６０の受圧中心
軸線に対し傾斜することはない。従って、受圧中心軸線
と直交する方向の剪断力が圧力検出素子６０に加わって
これを破損するおそれはなくなる。

【００３５】次に図１４に示す第７の実施の形態の説明
をする。この実施の形態は、第５の実施の形態における
第１回転部材２０と一体的に形成されたブロックよりな
る押圧部２５を、ボルト２６により第１回転部材２０に
固定されたばね板２５により置き換えたものである。こ
の実施の形態でも、押圧面２５ｃを形成するばね板２５
の先端部２５ａの下面は、両回転部材２０，３０の軸線
を含む平面上にある。これによれば第６の実施の形態と
同様、圧力検出素子６０に適当な予圧を与えることがで
きる。

【００３６】この実施の形態でも、操舵ハンドル１０に
より前輪を操舵することにより生じる操舵トルクは前述
と同様にして検出され、操舵トルクの増大に応じてばね
板２５が撓んで両回転部材２０，３０は多少相対回転す
る。ばね板２５の先端部２５ａの下面により形成される
押圧面２５ｃは両回転部材２０，３０の軸線を含む平面
上にあり、また各圧力検出素子６０は対応する押圧面２
５ｃと直交するように保持されているので、押圧面２５
ｃから圧力検出素子６０に加わる押圧力が圧力検出素子
６０の受圧中心軸線に対し傾斜することはない。従っ
て、受圧中心軸線と直交する方向の剪断力が圧力検出素
子６０に加わってこれを破損するおそれはなくなる。

【００３７】上述した各実施の形態では、第１回転部材
２０と第２回転部材３０は、どちらを入力軸１２側と
し、どちらを出力軸１３側とするかは任意である。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、圧力検
出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜す
ることがないので、受圧中心軸線と直交する方向の剪断
力が圧力検出素子に加わってこれを破損することはなく
なる。

【００３９】圧力検出素子の受圧中心軸線方向に摺動可
能に案内支持された伝達手段を備えたものも、力検出素
子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜するこ
とがないので、受圧中心軸線と直交する方向の剪断力が
圧力検出素子に加わってこれを破損することはなくな
る。

【００４０】また、伝達手段として転動体を用いたもの
によれば、圧力検出素子に加わる押圧力がその受圧中心
軸線に対し傾斜することはないのに加え、押圧部と伝達
手段との間に摺動摩擦が生じることもなくなるので、剪
断力が圧力検出素子に加わってこれを破損することがな
くなるのに加え、ヒステリシスにより伝達トルクの検出
精度が低下することもなくなる。

【００４１】また、圧力検出素子を回転部材に傾動可能
に支持したものによれば、押圧部と圧力検出素子の間に
摺動摩擦が生じることはなく、圧力検出素子に加わる押
圧力がその受圧中心軸線に対し傾斜することもないの
で、前項と同様、剪断力が圧力検出素子に加わってこれ
を破損することがなくなるのに加え、ヒステリシスによ
り伝達トルクの検出精度が低下することもなくなる。

【００４２】また、摺動可能な伝達手段を備えたハウジ
ングを回転部材に傾動可能に支持したものによれば、圧
力検出素子に加わる押圧力がその受圧中心軸線に対し傾
斜することはなく、押圧部と伝達手段との間に摺動摩擦
が生じることもないので、前項と同様、剪断力が圧力検
出素子に加わってこれを破損することがなくなるのに加
え、ヒステリシスにより伝達トルクの検出精度が低下す
ることもなくなる。

【００４３】第２項或いは前項のものにおいて、伝達手
段の先端面をハウジングの傾動の軸線を中心とする球面
または円筒面としたもの、または押圧部と伝達手段の接
触部が回転部材の径方向において相対移動を生じないよ
う構成したものによれば、回転部材に対するハウジング
の傾動が一層なめらかになるので、剪断力による圧力検
出素子の破損防止効果及びヒステリシスによる伝達トル
クの検出精度の低下防止効果は一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるトルクセンサの第１の実施の形
態の縦断面図である。

【図２】 図１に示す実施の形態の一部破断した左正面
図である。

【図３】 本発明によるトルクセンサの第２の実施の形
態の図２に相当する左正面図である。

【図４】 本発明によるトルクセンサの第３の実施の形
態の図２に相当する左正面図である。

【図５】 図４の５−５断面図である。

【図６】 本発明によるトルクセンサの第４の実施の形
態の図２に相当する左正面図である。

【図７】 図６の７−７断面図である。

【図８】 図６及び図７に示す第４の実施の形態の変形
例を示す部分断面図である。

【図９】 図６及び図７に示す第４の実施の形態の異な
る変形例を示す部分断面図である。

【図１０】 本発明によるトルクセンサが適用される電
気式の動力舵取装置の一例の概略構造を示す斜視図であ
る。

【図１１】 本発明によるトルクセンサの第５の実施の
形態の図２に相当する左正面図である。

【図１２】 本発明によるトルクセンサの第６の実施の
形態の図２に相当する左正面図である。

【図１３】 図１２の１３−１３断面図である。

【図１４】 本発明によるトルクセンサの第７の実施の
形態の図２に相当する左正面図である。

【符号の説明】

２０…第１回転部材、２５…押圧部、２５ｂ…凹部、３
０…第２回転部材、４０…伝達手段、４１…転動体、５
５…ハウジング、５８…伝達手段、５８ｂ…先端部、５
８ｃ…先端面、６０…圧力検出素子、Ａ…トルクセン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 裕彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 安藤 正久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２回転部材を互いに相対回転
   可能に設け、この両回転部材の何れか一方に圧力検出素
   子を設け、この両回転部材の他方に設けた押圧部により
   両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
   圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記圧力検出素子の受圧方向が常に
   前記圧力検出素子の略軸方向となるよう構成されたこと
   を特徴とするトルクセンサ。
2. 【請求項２】 第１及び第２回転部材を互いに相対回転
   可能に設け、この両回転部材の何れか一方に圧力検出素
   子を設け、この両回転部材の他方に設けた押圧部により
   両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
   圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記圧力検出素子を設ける側の回転
   部材に同圧力検出素子の受圧中心軸線方向に摺動可能に
   案内支持されて前記押圧部から加えられる圧力を同圧力
   検出素子に伝達する伝達手段を備えたことを特徴とする
   トルクセンサ。
3. 【請求項３】 第１及び第２回転部材を互いに相対回転
   可能に設け、この両回転部材の何れか一方に圧力検出素
   子を設け、この両回転部材の他方に設けた押圧部により
   両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
   圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記押圧部と圧力検出素子の間に、
   前記両回転部材の回転軸線と平行な軸線回りに転動可能
   に設けられて前記押圧部から加えられる圧力を同圧力検
   出素子に伝達する転動体からなる伝達手段を介装したこ
   とを特徴とするトルクセンサ。
4. 【請求項４】 第１及び第２回転部材を互いに相対回転
   可能に設け、この両回転部材の何れか一方に圧力検出素
   子を設け、この両回転部材の他方に設けた押圧部により
   両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
   圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記圧力検出素子はそれを設ける回
   転部材に同回転部材の回転軸線と平行でかつ同圧力検出
   素子の受圧中心軸線と直交する軸線回りに傾動可能に支
   持したことを特徴とするトルクセンサ。
5. 【請求項５】 第１及び第２回転部材を互いに相対回転
   可能に設け、この両回転部材の何れか一方に圧力検出素
   子を設け、この両回転部材の他方に設けた押圧部により
   両回転部材の間で伝達されるトルクに応じた圧力で前記
   圧力検出素子を押圧してこの伝達トルクを検出するトル
   クセンサにおいて、前記圧力検出素子を設ける側の回転
   部材に設けられたハウジングに同圧力検出素子を設ける
   と共にこのハウジングに圧力検出素子の受圧中心軸線方
   向に摺動可能に案内支持されて前記押圧部から加えられ
   る圧力を同圧力検出素子に伝達する伝達手段を備え、前
   記ハウジングはそれを設ける回転部材に同回転部材の回
   転軸線と平行でかつ同圧力検出素子の受圧中心軸線と直
   交する軸線回りに傾動可能に支持したことを特徴とする
   トルクセンサ。
6. 【請求項６】 前記押圧部と当接する前記伝達手段の先
   端面を、前記傾動の軸線を中心とする球面または円筒面
   としたことを特徴とする請求項２或いは５に記載のトル
   クセンサ。
7. 【請求項７】 前記押圧部と前記伝達手段は、その接触
   部において回転部材の径方向における相対移動が生じな
   いよう構成したことを特徴とする請求項５に記載のトル
   クセンサ。