JPH11326082A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トルクに応じた２つのシャフトの相対回転量に
対応する移動体の円滑な軸方向移動量から、そのトルク
を正確に検出できるトルクセンサを提供する。 【解決手段】第１シャフト７１に移動体８０が軸方向移
動可能に嵌め合わされる。運動変換機構９０は、その第
１シャフト７１と、この第１シャフト７１に弾性的に同
軸中心に相対回転可能に連結される第２シャフト７２と
の相対回転量が、移動体８０の軸方向移動距離に対応す
るように、両シャフト７１、７２の相対回転を移動体８
０の軸方向移動に変換する。その移動体８０の軸方向移
動距離に対応するトルク信号を出力する手段９５を備え
る。その移動体８０の内周と第１シャフト７１の外周と
の間の摩擦抵抗を低減する機構８１が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルクに応じた２
つのシャフトの相対回転量に対応する移動体の軸方向移
動量から、そのトルクを検出するトルクセンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平７‐１９８５１０号公報、実登第
２５１３５９４号公報に開示されるトルクセンサは、第
１シャフトと、その第１シャフトに弾性的に同軸中心に
相対回転可能に連結される第２シャフトと、その第１シ
ャフトに軸方向移動可能に嵌め合わされる移動体と、両
シャフトの相対回転量が移動体の軸方向移動距離に対応
するように、両シャフトの相対回転を移動体の軸方向移
動に変換する運動変換機構と、その移動体の軸方向移動
距離に対応するトルク信号を出力する手段とを備える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、その移動体は第
１シャフトに対して滑り接触していた。また、第１シャ
フトと第２シャフトとの間には公差による傾きがある。
さらに、運動変換機構により両シャフトの相対回転を移
動体の軸方向移動に変換する際に、その移動体に径方向
の力が作用する。そのため、その移動体の内周と第１シ
ャフトの外周との間の摩擦抵抗が大きくなり、移動体の
移動が阻害され、正確なトルク検知が阻害される場合が
ある。

【０００４】本発明は、上記問題を解決することのでき
るトルクセンサを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１シャフト
と、その第１シャフトに弾性的に同軸中心に相対回転可
能に連結される第２シャフトと、その第１シャフトに軸
方向移動可能に嵌め合わされる移動体と、両シャフトの
相対回転量が移動体の軸方向移動距離に対応するよう
に、両シャフトの相対回転を移動体の軸方向移動に変換
する運動変換機構と、その移動体の軸方向移動距離に対
応するトルク信号を出力する手段とを備えるトルクセン
サに適用される。本発明は、そのトルクセンサにおい
て、その移動体の内周と第１シャフトの外周との間の摩
擦抵抗を低減する機構が設けられていることを特徴とす
る。本発明の構成によれば、移動体に径方向力が作用し
ても、その移動体と第１シャフトとが直接接触する場合
に比べ、その移動体の内周と第１シャフトの外周との間
に作用する摩擦力を低減できる。これにより、移動体の
移動が阻害されるのを防止し、正確なトルク検知を確保
できる。

【０００６】その摩擦抵抗低減機構は、その移動体の内
周と第１シャフトの外周の中の少なくとも一方に形成さ
れる凹部と、この凹部により保持される転動部材とを有
し、その転動部材は移動体と第１シャフトとに転がり接
触可能とされているのが好ましい。この構成によれば、
その移動体の内周と第１シャフトの外周との間に転動部
材を介在させることで、両者が直接接触する場合に比べ
て、両者間の摩擦抵抗を小さくし、移動体の移動が阻害
されるのを防止できる。

【０００７】その摩擦抵抗低減機構は、その移動体の内
周と第１シャフトの外周の中の少なくとも一方に全周に
亘って形成される周溝と、この周溝内に封入される潤滑
剤とを有し、その潤滑剤を介して移動体と第１シャフト
とは滑り接触可能とされているのが好ましい。この構成
によれば、その移動体の内周と第１シャフトの外周との
間に潤滑剤を介在させることで、両者が直接が接触する
時に比べて、両者間の摩擦抵抗を小さくし、移動体の移
動が阻害されるのを防止できる。また、その潤滑剤は周
溝内に保持されるので、長期に亘り潤滑効果を維持する
ことができる。

【０００８】その運動変換機構は、その移動体と第２シ
ャフトの中の一方に一体成形される一対のカム面と、各
カム面に接触可能に移動体と第２シャフトの中の他方に
一体成形される受け部と、その受け部を各カム面に押し
付ける弾力を作用させる手段とを有し、両カム面の間隔
は、その移動体と第２シャフトの中の他方から軸方向に
沿って離れるに従い漸次小さくされ、両カム面は両シャ
フトの軸心を含む平面に関し互いに対称な形状とされ、
両シャフトの相対回転位置が一定の基準位置にある時
に、両カム面に受け部が接することで移動体の軸方向一
方への移動が阻止され、両シャフトの一方向への相対回
転時に、一方のカム面と受け部とが離れると共に、他方
のカム面と受け部との接触位置の変化に応じて移動体が
軸方向他方に移動可能とされ、両シャフトの他方向への
相対回転時に、他方のカム面と受け部とが離れると共
に、一方のカム面と受け部との接触位置の変化に応じて
移動体が軸方向他方に移動可能とされているのが好まし
い。この構成によれば、カム面は単純な形状でよく、ま
た、移動体と第２シャフトの中の一方と一体成形され、
受け部は移動体と第２シャフトの中の他方と一体成形さ
れるので、複雑な加工が不要で部品点数を削減でき、製
造コストを低減できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６（２）を参照し
て本発明の第１実施形態を説明する。図１に示すラック
ピニオン式パワーステアリング装置１は、ステアリング
ホイールＨに連結される入力シャフト２と、この入力シ
ャフト２にトーションバー３を介して弾性的に同軸中心
に相対回転可能に連結される出力シャフト４とを備えて
いる。そのトーションバー３はピン５を介し入力シャフ
ト２に連結され、また、セレーション６を介し出力シャ
フト４に連結されている。その出力シャフト４にピニオ
ン７が形成され、このピニオン７に噛み合うラック８が
操舵用車輪（図示省略）に連結されている。その入力シ
ャフト２はベアリング９を介しバルブハウジング１０ａ
に支持され、また、ブッシュ１１を介し出力シャフト４
に支持されている。その出力シャフト４はベアリング１
２、１３を介しラックハウジング１０ｂに支持されてい
る。これにより、操舵による入力シャフト２の回転がト
ーションバー３を介しピニオン７に伝達されてラック８
が車両幅方向に移動し、このラック８の移動により車輪
が操舵される。なお、その入出力シャフト２、４とバル
ブハウジング１０ａとの間にオイルシール１４、１５が
設けられている。また、そのラック８を支持するサポー
トヨーク１６が設けられ、このサポートヨーク１６はバ
ネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。

【００１０】操舵補助力を付与する油圧アクチュエータ
として油圧シリンダ１８が設けられている。その油圧シ
リンダ１８は、ラックハウジング１０ｂにより構成され
るシリンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピ
ストン２０と、そのピストン２０により仕切られる一対
の油室２１、２２とを備える。各油室２１、２２にロー
タリー式油圧制御弁２３が接続されている。その制御弁
２３は、筒状の第１バルブ部材２４と、この第１バルブ
部材２４に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材２
５とを備えている。その第１バルブ部材２４は出力シャ
フト４にピン２６を介し同行回転可能に取り付けられて
いる。その第２バルブ部材２５は入力シャフト２の外周
に一体に形成されている。

【００１１】図２に示すように、第１バルブ部材２４の
内周と第２バルブ部材２５の外周とに、軸方向に沿う複
数の凹部が周方向等間隔に形成されている。その第１バ
ルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つ
の右操舵用凹部２７と、互いに周方向等間隔に位置する
４つの左操舵用凹部２８とで構成される。その第２バル
ブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する４つの
圧油供給用凹部２９と、互いに周方向等間隔に位置する
４つの圧油排出用凹部３０とで構成される。各右操舵用
凹部２７と各左操舵用凹部２８とは周方向に交互に配置
され、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０と
は周方向に交互に配置される。各右操舵用凹部２７は、
第１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およびバ
ルブハウジング１０ａに形成された第１ポート３２を介
し、図１に示すように油圧シリンダ１８の一方の油室２
１に通じる。各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２
４に形成された第２流路３３およびバルブハウジング１
０ａに形成された第２ポート３４を介し、油圧シリンダ
１８の他方の油室２２に通じる。各圧油供給用凹部２９
は、第１バルブ部材２４に形成された第３流路３５およ
びバルブハウジング１０ａに形成された入口ポート３６
を介し、図１に示すようにポンプ３７に通じる。そのポ
ンプ３７はモータ５０により駆動され、例えば、そのモ
ータ５０の回転速度に応じた流量の圧油を吐出するベー
ンポンプやギヤポンプにより構成できる。各圧油排出用
凹部３０は、第２バルブ部材２５に形成された第１排出
路３８、入力シャフト２とトーションバー３の内外周間
の通路４７、図１に示す入力シャフト２に形成された第
２排出路３９、及びバルブハウジング１０ａに形成され
た排出ポート４０を介して、タンク４１に通じる。これ
により、そのポンプ３７、タンク４１、及び油圧シリン
ダ１８の各油室２１、２２は、第１バルブ部材２４と第
２バルブ部材２５の内外周間の弁間流路４２を通じ連絡
する。その弁間流路４２における第１バルブ部材側凹部
と第２バルブ部材側凹部の間は、両バルブ部材２４、２
５の相対回転により開度が変化する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄとされ、その絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度変化により
油圧シリンダ１８に作用する油圧が制御される。

【００１２】図２は、操舵が行なわれていない舵角中点
での両バルブ部材２４、２５の相対位置を示す。この状
態において、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部
３０とは全絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介し連絡するため、
ポンプ３７から供給された圧油は直接タンク４１へ還流
し操舵補助力は発生せず、そのため、上記モータ５０を
操舵補助に必要な操舵補助速度で駆動する必要はない。

【００１３】舵角中点から右方へ操舵すると、操舵トル
クに応じてトーションバー３は捩じれ、両バルブ部材２
４、２５は相対回転する。その結果、各右操舵用凹部２
７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度およ
び各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との間の
絞り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８と各
圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および各右
操舵用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部
Ｄの開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７から油
圧シリンダ１８の一方の油室２１へ圧油が供給され、油
圧シリンダ１８の他方の油室２２からタンク４１へ圧油
が還流され、車両の右方への操舵補助力がラック８に作
用する。

【００１４】舵角中点から左方へ操舵すると、各絞り部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化
するので、車両の左方への操舵補助力がラック８に作用
する。

【００１５】図１に示すように、上記モータ５０はコン
トローラ６０に接続される。そのコントローラ６０は、
制御回路６１と駆動回路６２とを有する。その制御回路
６１はコンピュータにより主構成され、操舵トルクの大
きさを検知するトルクセンサ７０に接続され、その検知
トルクに応じた指示信号を駆動回路６２に出力する。そ
の駆動回路６２はバッテリー電源６３に接続され、制御
回路６１からの指示信号に対応する駆動電流をモータ５
０に送る。

【００１６】図３〜図５、図６（１）、図６（２）に示
すように、そのトルクセンサ７０は、第１シャフト７１
と第２シャフト７２とを備える。その第１シャフト７１
はステアリングホイールＨに連結され、第２シャフト７
２は上記入力シャフト２に連結される。なお、第１シャ
フト７１が入力シャフト２に連結され、第２シャフト７
２がステアリングホイールＨに連結されてもよい。

【００１７】その第１シャフト７１に軸心に沿い形成さ
れた凹部７１ａと第２シャフト７２に軸心に沿い形成さ
れた凹部７２ａとにトーションバー７３が挿入される。
そのトーションバー７３の一端は、第１シャフト７１の
一端とステアリングホイールＨとの連結シャフト７９に
ピン７４により連結される。そのトーションバー７３の
他端は第２シャフト７２にピン７５により連結される。
これにより、第２シャフト７２は第１シャフト７１に操
舵トルクに応じて弾性的に同軸中心に相対回転可能に連
結されている。

【００１８】その第１シャフト７１と第２シャフト７２
を覆うハウジング７６が設けられ、そのハウジング７６
により各シャフト７１、７２はベアリング７７、７８を
介して支持される。また、第１シャフト７１の他端は、
第２シャフト７２の一端の凹部７２ａの内周に、スリー
ブ８９を介して支持される。

【００１９】その第１シャフト７１に、筒状の移動体８
０が、その移動体８０と第１シャフト７１との間の摩擦
抵抗を低減する機構８１を介して軸方向移動可能に嵌め
合わされる。図３、図４、図６（１）、（２）に示すよ
うに、その摩擦抵抗低減機構８１は、その第１シャフト
７１の外周に周方向に等間隔をおいて形成される複数
（本実施形態では４つ）の凹部８１ａと、各凹部８１ａ
内に保持されるボール（転動部材）８１ｂとを有する。
各ボール８１ｂは、凹部８１ａの内面を介して第１シャ
フト７１に転がり接触すると共に、移動体８０に転がり
接触する。なお、転動部材の保持用凹部を移動体８０の
内周に形成してもよい。また、その保持用凹部を第１シ
ャフト７１の外周と移動体８０の内周の両方に形成して
もよく、この場合、移動体８０の軸方向移動を阻害しな
いように、少なくとも一方の凹部の軸方向寸法は転動部
材の軸方向移動を許容するように設定する。

【００２０】その第１シャフト７１と第２シャフト７２
の相対回転量が移動体８０の軸方向移動距離に対応する
ように、両シャフト７１、７２の相対回転を移動体８０
の軸方向移動に変換する運動変換機構９０が設けられて
いる。

【００２１】図３、図５、図６（１）、（２）に示すよ
うに、その運動変換機構９０は、複数（本実施形態では
２つ）のボールにより構成されるカムフォロア９１と、
各カムフォロア９１を保持するために第２シャフト７２
の一端外周に周方向に等間隔で形成された凹部９６と、
各カムフォロア９１が挿入されるように移動体８０の内
周に周方向に等間隔で形成されたカム溝９２と、複数
（本実施形態では２つ）のボールにより構成される案内
部材９３と、各案内部材９３を保持するために第１シャ
フト７１の他端外周に周方向に等間隔で形成された凹部
９４と、各案内部材９３が挿入されるように移動体８０
の内周に周方向に等間隔で形成された案内溝９８とを有
する。

【００２２】各カムフォロア９１は、凹部９６を介して
第２シャフト７２に転がり接触し、カム溝９２を介して
移動体８０に転がり接触する。各案内部材９３は凹部９
４を介して第１シャフト７１に転がり接触し、案内溝９
８を介して移動体８０に転がり接触する。各カム溝９２
の長手方向は、軸方向一方に向かうに従い周方向一方に
向かう螺旋状に両シャフト７１、７２の軸方向に対して
傾斜する。各案内溝９８の長手方向は両シャフト７１、
７２の軸方向に沿う。

【００２３】直進操舵状態、すなわち両シャフト７１、
７２に操舵トルクが作用していない状態において、両シ
ャフト７１、７２の相対回転位置は基準位置とされる。
この基準位置に両シャフト７１、７２の相対回転位置が
ある時に、各カムフォロア９１はカム溝９２の両端間に
配置される。各カムフォロア９１がカム溝９２に接触す
ることで、両シャフト７１、７２が相対回転しない限り
移動体８０の軸方向移動は阻止される。

【００２４】左右一方への操舵時に路面から作用する反
力に対応する操舵トルクによりトーションバー７３がね
じれ、両シャフト７１、７２が一方向に相対回転する
と、各カムフォロア９１が各カム溝９２の内面を介して
移動体８０に周方向一方に沿う力を作用させる。この周
方向力が移動体８０に作用すると、各カム溝９２の長手
方向は上記のように両シャフト７１、７２の軸方向に対
して傾斜し、各案内溝９８の長手方向は両シャフト７
１、７２の軸方向に沿うので、その周方向力の軸方向分
力により移動体８０は軸方向一方に向かい移動する。ま
た、左右他方への操舵時に路面から作用する反力に対応
する操舵トルクによりトーションバー７３がねじれ、両
シャフト７１、７２が他方向に相対回転すると、各カム
フォロア９１が各カム溝９２の内面を介して移動体８０
に周方向他方に沿う力を作用させる。この周方向力が移
動体８０に作用すると、各カム溝９２の長手方向は上記
のように両シャフト７１、７２の軸方向に対して傾斜
し、各案内溝９８の長手方向は両シャフト７１、７２の
軸方向に沿うので、その周方向力の軸方向分力により移
動体８０は軸方向他方に向かい移動する。すなわち、そ
の移動体８０の軸方向移動距離は両シャフト７１、７２
により伝達されるトルクに対応する。

【００２５】上記ハウジング７６に、その移動体８０の
軸方向移動距離に対応するトルク信号を出力するポテン
ショメータ９５が取り付けられている。このポテンショ
メータ９５は、その移動体８０の外周に形成された周溝
８０ａに、軸方向に同行移動可能かつ周方向に相対回転
可能に挿入される可動片９５ａを有する。その可動片９
５ａの移動量に対応する電気信号を上記制御回路６１に
出力する。その電気信号が操舵トルクの大きさに対応す
るトルク信号になる。なお、その移動体８０の一端面
と、第２シャフト７２の支持用ベアリング７８の固定用
止め輪１１１との間に、圧縮コイルバネ１１２が挟まれ
ている。そのバネ１１２の弾力により、移動体８０はポ
テンショメータ９５の可動片９５ａに押し付けられる。
これにより、移動体８０の軸方向におけるがたつきが防
止され、トルク検出精度の向上が図られている。

【００２６】その制御回路６１は、そのトルク信号に対
応する操舵トルクの大きさに基づき、操舵補助を行うか
否かを判断する。例えば、その検知された操舵トルクの
大きさが、直進操舵状態であるとみなせる設定トルク値
を超えた場合に操舵有りと判断する。また、その操舵ト
ルクの大きさが、設定トルク値を超えない場合や、操舵
有りと判断された後に設定時間だけ設定トルク値を超え
ない場合に操舵なしと判断する。その制御回路６１が操
舵有りと判断した場合、上記モータ５０の回転速度を操
舵補助速度とする指示信号を駆動回路６２に出力し、そ
の指示信号に応じ駆動回路６２はモータ５０に回転速度
が操舵補助速度になるように電流を流す。その操舵補助
速度は、上記ポンプ３７から送り出される圧油の流量が
操舵補助に必要な流量になるように予め設定される速度
である。なお、その制御回路６１に接続される車速セン
サを別途設け、車速に応じてモータ５０の操舵補助速度
を変更し、低車速では操舵補助力を大きくして車両の旋
回性能を向上し、高車速では操舵補助力を小さくして車
両の走行安定性を向上してもよい。その制御回路６１が
操舵なしと判断した場合、上記モータ５０の回転速度を
操舵補助速度とする指示信号を駆動回路６２に出力する
ことはなく、また、すでにモータ５０の回転速度が操舵
補助速度である場合は、そのモータ５０の回転速度を待
機速度とする指示信号を駆動回路６２に出力し、その指
示信号に応じ駆動回路６２はモータ５０に回転速度が待
機速度になるように電流を流すか、その待機速度が零で
ある場合はモータ５０への通電を停止する。

【００２７】上記トルクセンサ７０によれば、移動体８
０の内周と第１シャフト７１の外周との間の摩擦抵抗
を、両者８０、７１間にボール８１ｂを介在させること
で、両者８０、７１が直接接触する時に比べて小さくで
きる。よって、移動体８０に径方向力が作用しても、移
動体８０と第１シャフト７１とが直接接触する場合に比
べ、その移動体８０の内周と第１シャフト７１の外周と
の間に作用する摩擦力を低減できる。これにより、移動
体８０の移動が阻害されるのを防止し、正確なトルク検
知を確保できる。また、上記実施形態によれば、カムフ
ォロア９１は第２シャフト７２と移動体８０に転がり接
触する転動部材により構成され、案内部材９３は第１シ
ャフト７１と移動体８０に転がり接触する転動部材によ
り構成されているので、これによっても移動体８０の移
動が阻害されるのを防止できる。

【００２８】図７に示す本発明の第２実施形態のトルク
センサ７０′は、上記第１実施形態の摩擦抵抗低減機構
８１とは異なる摩擦抵抗低減機構８１′を有する。すな
わち、その摩擦抵抗低減機構８１′は、その第１シャフ
ト７１の外周に全周に亘って形成される周溝７１ｂと、
この周溝７１ｂ内に封入されるグリース（潤滑剤）９９
とを有する。そのグリース９９を介して移動体８０と第
１シャフト７１とは滑り接触可能とされている。その周
溝７１ｂの軸方向寸法は、移動体８０が移動しても常に
移動体８０により覆われるように設定されている。な
お、その潤滑剤封入用の周溝を、移動体８０の内周に形
成してもよいし、第１シャフト７１の外周と移動体８０
の内周の双方に形成してもよい。この第２実施形態によ
れば、その移動体８０の内周と第１シャフト７１の外周
との間の摩擦抵抗を、両者８１、７１間にグリース９９
を介在させることで、両者８１、７１が直接接触する時
に比べて小さくし、移動体８０の移動が阻害されるのを
防止できる。また、そのグリース９９は周溝７１ｂ内に
保持されるので、長期に亘り潤滑効果を維持することが
できる。他の構成、作用、効果は第１実施形態と同様
で、同一部分は同一符号で示す。

【００２９】図８、図９は本発明の第３実施形態を示
す。以下、上記第１実施形態と同一部分は同一符号で示
し、相違点を説明する。

【００３０】まず、この第３実施形態におけるトルクセ
ンサ７０″は、ステアリング装置１のバルブハウジング
１０ａ内に設けられ、そのステアリング装置１の入力シ
ャフト２により構成される第１シャフト７１″と、ステ
アリング装置１の出力シャフト４に同行回転するよう連
結される第２シャフト７２″とを有する。

【００３１】その第１シャフト７１″は、入力シャフト
２における一端と油圧制御弁２３との間の部分により構
成される。その第２シャフト７２″は筒状で、第１シャ
フト７１″の外周に相対回転可能に嵌め合わされると共
に、出力シャフト４と同行回転する第１バルブ部材２４
に、筒状の連結部材１００″を介して同行回転するよう
に連結されている。また、その第１シャフト７１″の外
周にリング１０１″が嵌め合わされ、そのリング１０
１″の外周に第２シャフト７２″の内周が接すること
で、第２シャフト７２″の径方向変動が防止される。こ
れにより、第２シャフト７２″は第１シャフト７１″
に、ステアリング装置１のトーションバー３を介して、
操舵トルクに応じて弾性的に同軸中心に相対回転可能に
連結されている。

【００３２】その連結部材１００″に、油圧制御弁２３
の第２排出路３９と排出ポート４０を連絡する流路１０
０ａ″が形成されている。その連結部材１００″の内周
と入力シャフト２の外周との間、その連結部材１００″
の外周とバルブハウジング１０ａの内周との間に、シー
ル部材１０２″、１０３″が配置されている。

【００３３】筒状の移動体８０″が第１シャフト７１″
に摩擦抵抗低減機構８１″を介して軸方向移動可能に嵌
め合わされる。その摩擦抵抗低減機構８１″は、第２実
施形態と同様の構成とされ、その第１シャフト７１″の
外周に全周に亘って形成される周溝７１ｂ″と、この周
溝７１ｂ″内に封入されるグリース（潤滑剤）９９とを
有し、そのグリース９９を介して移動体８０″と第１シ
ャフト７１″とは滑り接触可能とされている。なお、摩
擦抵抗低減機構として第１実施形態と同様の構成のもの
を採用してもよい。

【００３４】その第１シャフト７１″と第２シャフト７
２″の相対回転量が移動体８０″の軸方向移動距離に対
応するように、両シャフト７１″、７２″の相対回転を
移動体８０″の軸方向移動に変換する運動変換機構９
０″が設けられている。

【００３５】図９に示すように、その運動変換機構９
０″は、その移動体８０″と一体成形される一対のカム
面８８″、８９″と、各カム面８８″、８９″に接触可
能に第２シャフト７２″と一体成形される受け部８４″
と、その受け部８４″を各カム面８８″、８９″に押し
付ける弾力を作用させる手段とを有する。

【００３６】その一対のカム面８８″、８９″は、その
移動体８０″の一端側に形成された切欠の内面により構
成されている。両カム面８８″、８９″は両シャフト７
１″、７２″の軸方向に対して傾斜し、両カム面８
８″、８９″の互いとの間隔は、第２シャフト７２″か
ら軸方向に沿って離れるに従い漸次小さくされ、両カム
面８８″、８９″は両シャフト７１″、７２″の軸心を
含む平面に関し互いに対称な形状とされている。

【００３７】その受け部８４″は、その第２シャフト７
２″の一端側に形成された突出部により構成されてい
る。その受け部８４″は、各カム面８８″、８９″に接
触可能な外面８４ａ″、８４ｂ″を有する。この受け部
８４″の外面８４ａ″、８４ｂ″は両シャフト７１″、
７２″の軸心を含む平面に関し互いに対称な形状とされ
ている。

【００３８】図８に示すように、その移動体８０″の他
端面と、バルブハウジング１０ａに取り付けられたバネ
受け９１″との間に、圧縮コイルバネ９２″が挟まれて
いる。そのバネ９２″の弾力により、各カム面８８″、
８９″に受け部８４″は押し付けられる。

【００３９】また、その第１シャフト７１″の外周に複
数（本実施形態では２つ）のピンにより構成される案内
部材９３″が挿入されている。この第１シャフト７１″
により保持された各案内部材９３″は、移動体８０″の
内周に周方向に等間隔で形成された案内溝９８″に、軸
方向相対移動可能に挿入されている。各案内溝９８″の
長手方向は両シャフト７１″、７２″の軸方向に沿う。

【００４０】直進操舵状態、すなわち両シャフト７
１″、７２″に操舵トルクが作用していない状態におい
て、両シャフト７１″、７２″の相対回転位置は基準位
置とされる。この基準位置に両シャフト７１″、７２″
の相対回転位置がある時に、両カム面８８″、８９″に
受け部８４″が接することで、両シャフト７１″、７
２″が相対回転しない限り、移動体８０″の軸方向一
方、すなわち第２シャフト７２″に向かう方向への移動
が阻止される。

【００４１】左右一方への操舵時に路面から作用する反
力に対応する操舵トルクによりトーションバー３がねじ
れ、両シャフト７１″、７２″が一方向に相対回転する
と、一方のカム面８８″と受け部８４″とが離反すると
共に、他方のカム面８９″と受け部８４″との接触位置
の変化に応じて移動体８０″が軸方向他方、すなわち第
２シャフト７２″から離反する方向に向かい移動する。
また、左右他方への操舵時に路面から作用する反力によ
りトーションバー３がねじれ、両シャフト７１″、７
２″が他方向に相対回転すると、他方のカム面８９″と
受け部８４″とが離反すると共に、一方のカム面８８″
と受け部８４″との接触位置の変化に応じて移動体８
０″が軸方向他方、すなわち第２シャフト７２″から離
反する方向に向かい移動する。すなわち、その移動体８
０″の軸方向移動距離は両シャフト７１″、７２″によ
り伝達されるトルクに対応する。なお、両シャフト７
１″、７２″の上記基準位置からの一方向への相対回転
時と他方向への相対回転時とで各相対回転量が等しい場
合は、移動体８０″の軸方向移動距離は相等しくなる。

【００４２】上記バルブハウジング１０ａに、その移動
体８０″の軸方向移動距離に対応するトルク信号を出力
するポテンショメータ９５が取り付けられている。この
ポテンショメータ９５は、その移動体８０″の外周に形
成されたフランジ８０ａ″に、軸方向に同行移動可能か
つ周方向に相対回転可能に接する可動片９５ａを有す
る。その可動片９５ａの移動量に対応する電気信号を上
記制御回路６１に出力する。その電気信号が操舵トルク
の大きさに対応するトルク信号になる。他の構成、作用
は第１実施形態と同様とされている。

【００４３】上記第３実施形態によれば、カム面８
８″、８９″は単純な形状でよく、また、カム面８
８″、８９″は移動体８０″と一体成形され、受け部８
４″は第２シャフト７２″と一体成形されるので、複雑
な切削加工が不要で鍛造加工により形成でき、部品点数
を削減できるので、製造コストを低減できる。また、両
カム面８８″、８９″は、両シャフト７１″、７２″が
基準位置にある時、すなわち直進操舵時に、移動体８
０″の軸方向一方への移動を阻止できるように受け部８
４″に同時に接する。これにより、その受け部８４″を
両カム面８８″、８９″に対して正確に一定位置で位置
決めでき、その位置において受け部８４″は軸方向移動
を阻止されるので、操舵トルクの零点を正確に設定する
ことができる。また、両シャフト７１″、７２″の基準
位置からの一方向への相対回転時と他方向への相対回転
時とで各相対回転量が等しい場合は、その移動体８０″
の軸方向移動距離が相等しくなるので、操舵方向に拘ら
ず、複雑なカム面を形成することなく、正確に操舵トル
クの大きさを検知できる。さらに、その移動体８０″を
摩擦抵抗低減機構８１″を介して円滑に軸方向に案内で
きるので、両シャフト７１″、７２″が基準位置にない
時でも、受け部８４″を各カム面８８″、８９″に対し
て両シャフト７１″、７２″の相対回転量に応じた位置
に正確に位置決めでき、操舵トルクの大きさを正確に検
知できる。これにより、その検知した操舵トルクの大き
さに基づき操舵補助の必要性を正確に判断して適正な操
舵補助を行うと共に省エネルギー化を図ることができ
る。また、直進操舵状態において、両カム面８８″、８
９″が受け部８４″に同時に接して移動体８０″の軸方
向移動を阻止することで、ステアリングホイールの直進
時の安定感を向上して操舵フィーリングを向上できる。

【００４４】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、第１、第２実施形態において移動体により
カムフォロアを保持し、第２シャフトにカム溝を形成し
てもよい。また、第３実施形態において移動体に受け部
を設け、第２シャフトにカム面を形成してもよい。ま
た、トルク信号を出力する手段はポテンショメータに限
定されず、移動体の軸方向移動距離に対応するトルク信
号を出力できるものであればよい。さらに、本発明は、
操舵トルク以外のトルクを検出するトルクセンサにも適
用できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、トルクに応じた２つの
シャフトの相対回転量に対応する移動体の円滑な軸方向
移動量から、そのトルクを正確に検出でき、さらに製造
コストを低減できるトルクセンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のパワーステアリング装
置の断面図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】本発明の第１実施形態のトルクセンサの断面図

【図４】図３のＩＶ‐ＩＶ線断面図

【図５】図３のＶ‐Ｖ線断面図

【図６】本発明の第１実施形態のトルクセンサの（１）
は部分平面図、（２）は部分側面図

【図７】本発明の第２実施形態のトルクセンサの断面図

【図８】本発明の第３実施形態のトルクセンサの断面図

【図９】本発明の第３実施形態のトルクセンサの部分平
面図

【符号の説明】

７０、７０′、７０″ トルクセンサ ７１、７１″ 第１シャフト ７１ｂ 周溝 ７２、７２″ 第２シャフト ８０、８０″ 移動体 ８１、８１′、８１″ 摩擦抵抗低減機構 ８１ａ 凹部 ８１ｂ ボール（転動部材） ８４″ 受け部 ８８″、８９″ カム面 ９０、９０″ 運動変換機構 ９１ カムフォロア ９２ カム溝 ９２″ バネ ９５ ポテンショメータ ９９ グリース（潤滑剤）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１シャフトと、 その第１シャフトに弾性的に同軸中心に相対回転可能に
   連結される第２シャフトと、 その第１シャフトに軸方向移動可能に嵌め合わされる移
   動体と、 両シャフトの相対回転量が移動体の軸方向移動距離に対
   応するように、両シャフトの相対回転を移動体の軸方向
   移動に変換する運動変換機構と、 その移動体の軸方向移動距離に対応するトルク信号を出
   力する手段とを備えるトルクセンサにおいて、 その移動体の内周と第１シャフトの外周との間の摩擦抵
   抗を低減する機構が設けられていることを特徴とするト
   ルクセンサ。
2. 【請求項２】 その摩擦抵抗低減機構は、その移動体の
   内周と第１シャフトの外周の中の少なくとも一方に形成
   される凹部と、この凹部により保持される転動部材とを
   有し、その転動部材は移動体と第１シャフトとに転がり
   接触可能とされている請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 【請求項３】 その摩擦抵抗低減機構は、その移動体の
   内周と第１シャフトの外周の中の少なくとも一方に全周
   に亘って形成される周溝と、この周溝内に封入される潤
   滑剤とを有し、その潤滑剤を介して移動体と第１シャフ
   トとは滑り接触可能とされている請求項１に記載のトル
   クセンサ。
4. 【請求項４】 その運動変換機構は、その移動体と第２
   シャフトの中の一方に一体成形される一対のカム面と、
   各カム面に接触可能に移動体と第２シャフトの中の他方
   に一体成形される受け部と、その受け部を各カム面に押
   し付ける弾力を作用させる手段とを有し、 両カム面の間隔は、その移動体と第２シャフトの中の他
   方から軸方向に沿って離れるに従い漸次小さくされ、 両カム面は両シャフトの軸心を含む平面に関し互いに対
   称な形状とされ、 両シャフトの相対回転位置が一定の基準位置にある時
   に、両カム面に受け部が接することで移動体の軸方向一
   方への移動が阻止され、 両シャフトの一方向への相対回転時に、一方のカム面と
   受け部とが離れると共に、他方のカム面と受け部との接
   触位置の変化に応じて移動体が軸方向他方に移動可能と
   され、 両シャフトの他方向への相対回転時に、他方のカム面と
   受け部とが離れると共に、一方のカム面と受け部との接
   触位置の変化に応じて移動体が軸方向他方に移動可能と
   されている請求項１〜３の中の何れかに記載のトルクセ
   ンサ。