JPH02110332A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車等のステアリング装置に適したトルク
センサに関する。

〈従来の技術〉 従来のトルクセンタとして、ハンドル軸に連結された主
動軸とビニオン軸に連結された従動軸をトーションバー
を介して連結し、この主動軸と従動軸の何れか一方の外
周にスライド筒を移動可能に嵌合させ、このスライド筒
に軸方向変位を検出する変位検出器を連結し、前記トー
ションバーの弾性変形によって生じる主動軸と従動軸の
相対回転をスライド筒の軸方向変位に変換する変換機構
を設けたものがある。このものはハンドル軸に回転が与
えられ、主動軸から従動軸に回転が伝達される時にトー
ションバーを弾性変形させ、この弾性変形によって生じ
る主動軸と従動軸の相対回転を変換機構により、スライ
ド筒の軸方向変位に変換し、このスライド筒の軸方向変
位を変位検出器で検出することで捩じれトルクを検出す
る。この捩じれトルクに応じたアシストが電動モータに
より従動軸に与えられる。

〈発明が解決しようとする課題〉 トルクセンサの出力特性は、捩じれトルクを増加してい
く場合の変位検出器の出力と捩じれトルクを減少してい
く場合の変位検出器の出力との間に差、即ちヒステリシ
スを伴う。このヒステリシスはハンドルの操舵特性に非
常に影響を与えるもので、ハンドルを切り込んでいって
所定半径で旋回を行う場合において、第６図のようにヒ
ステリシスを小さくすると、捩じれトルクが僅かに減少
しただけで変位検出器の出力が変化し、アシストが変動
してしまうため、運転者は常にハンドルを切り込んで行
ったときと同程度の捩じれトルクを与え続けなければな
らないため、ハンドルの操舵が重く惑じられる問題があ
った。逆にハンドルを切り込んで一定のアシストで保舵
するときの保舵力を軽減するために第７図のようにヒス
テリシスを大きくすると、ハンドルを中立位置に戻す場
合に切り込んでいった方向と逆方向に捩じれトルクを付
与しないと中立位置に戻らないため、ハンドル戻りがわ
るくなる問題があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上述したかかる従来の問題を解決するものであ
り、上記スライド筒の内周に弾性部材を装着し、この弾
性部材の両端に径方向に弾性変形する弾性変形を形成し
、この弾性変形に当接し弾性変形部に弾性変形を与える
べく前記主動軸もしくは従動軸の外周に次第に軸径が太
くなるよう一対の傾斜面を互いに逆向きに形成したもの
である。

く作用〉 本発明は上記構成を備えているため、主動軸がいずれか
の方向に回転されると、トーショバーに弾性変形が生じ
、主動軸と従動軸の間に相対回転が発生する。この相対
回転を変換機構よりスライド筒の軸方向変位に変換し、
変位検出器によって捩じれトルクが検出される。このと
き、中立付近では傾斜面への弾性変形部の押しつけ力が
小さいため変位検出器の出力は主動軸に加えられるトル
クに比例して増大する。そしてスライド筒の変位量が増
大するに従い傾斜面によって弾性変形部が径方向に押し
拡げられていくため、弾性変形部の傾斜面への押し付は
力が増大して摺動抵抗が増すため、スライド筒が移動し
にくくなる。この結果トルクセンサは、捩じれトルクが
小さいときはヒステリシスが小さく、捩じれトルクが増
大するに従ってヒステリシスが増大するような特性が得
られる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図において１０はハウジングで、このハウ
ジング１０にはハンドル軸に連結される主動軸１１なら
びに舵取装置のビニオン軸に連結される従動軸１２が同
一軸線上においてベアリング１３．１４によりそれぞれ
回転可能に軸承され、サラにニードルベアリング３３に
よって主動軸１１と従動軸１２は同軸上に保持されてい
る。この主動軸１１は内部が中空になっており、その内
周面にはトーションバー１５の一端が結合され、このト
ーションバ−１５の他端は従動軸１２に結合されている
。

一方前記主動軸１２の外周にはスライド筒１６が回転な
らびに軸方向に移動可能に嵌合されている。このスライ
ド筒１６は軸受部１６ａとあご部１６ｂとを存し、この
あご部１６ｂにはバネからなる第１連結体１８ならびに
第２連結体１９が取付られている。この第１．第２連結
体１８．１９は前記回転軸線と平行な面内でへの字形状
をなすようにその第１連結体１８の先端は前記主動軸１
１に固定され、また第２連結体１９の先端は前記従動軸
１２に固定されている。従って前記従動軸１２に対する
主動軸１１の相対回転によって前記第１．第２連結体１
８．１９は互いに逆方向に傾斜するとともにこの傾きに
応じた軸方向変位を前記スライド筒１６に付与するよう
になっている。

軸受部１６ａの内周には第３図に示すように弾性部材２
１が装着され、この弾性部材の両端には主動軸１１に円
周の四点で当接する弾性変形部２０ａ、２０ｂがそれぞ
れ１組づつ径方向に移動可能に形成されている。

弾性変形部２０ａ、２０ｂが当接する主動軸１１の外周
面には次第に径が太く成るように一対の傾斜面３０が互
いに逆向きに形成されており、この傾斜面３０はスライ
ド筒１６の軸方向変位によって弾性変形部２０ａ、２０
ｂを径方向に弾性変形させる。また前記軸受部１６ａに
は鉄心２８ｂが装着されており、この鉄心２８ｂは、ハ
ウジング１０に装着されたコイル２８ａとで変位検出器
を構成し、この変位検出器はスライド筒１６の軸方向変
位を電気信号として検出するようになっている。

以上のような構成に基づいて動作について説明する。

主動軸１１の中立状態で前記第１．第２連結体１８．１
９は第４図（Ｂ）に示すように左右対称となっている。

しかるに主動軸ＩＩを時計方向に回転したとき、第４図
（Ａ）に示すように第１連結体１８は次第に倒れる方向
に揺動し、また第２連結体１９は起立する方向に揺動し
、その結果この第１．第２連結体１８．１９に連結され
たスライド筒１６上の点ＰはΔＬだけ一方向に変位する
。

また主動軸１１を反時計方向に回転したとき、第４図（
Ｃ）に示すように第１連結体１日は起立する方向に揺動
し、また第２連結体１９は倒れる方向に揺動し、その結
果この第１．第２連結体１８．１９に連結されたスライ
ド筒１６上の点Ｐは前記とは逆に子方向にΔＬだけ変位
する。

このように主動軸１１と従動軸１２の間に相対回転が生
じてスライド筒１６が軸方向に摺動する。

この時、弾性変形部２０ａ、２０ｂは傾斜面に沿って移
動するが、スライド筒１１の移動量が少ないうちは弾性
変形部２０ａ、２０ｂと傾斜面３０の間の摺動抵抗が小
さいためスライド筒は容易に移動し、捩じれトルクと変
位検出器の出力との関係は比例関係にあり、変位量が増
大するに従い主動軸１１の径が太くなっていくので弾性
変形部２０ａ、２０ｂは次第に径方向に押し拡げられな
がら移動してゆく、このため弾性変形部２０ａ、２０ｂ
の傾斜面３０への押し付は力が増大して摺動抵抗が増し
ていき、スライド筒１６が移動しにくくなる。このため
、第５図に示すように捩じれトルクの増大と共に変位検
出器２８の出力との関係は次第に飽和状態となる。この
状態で変位検出器の出力を維持しようとした場合、摺動
抵抗が大きいため捩じれトルクが多少減少しても出力に
変動が生じない。そして捩じれトルクが減少する場合に
おいては、スライド筒１６の変位量の減少と共に傾斜面
３０への押し付は力が減少していくので、摺動抵抗が減
少して捩じれトルクと変位検出器２８の出力は比例関係
にもどる。この結果、スライド筒１６移動量が少ない場
合には、ヒステリシスが小さ（移動量が多い場合にヒス
テリシスが大きくなるので、このようなトルクセンサを
、トルクセンサの出力に応じて電動モーフのアシストを
増大させる動力舵取装置に適用した場合、車のハンドル
の保舵力を軽減でき、ハンドル戻りがよくなる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は、スライド筒の内周に弾性部
材を装着し、この弾性部材の両端に径方向に弾性変形す
る弾性変形部を形成し、この弾性変形部に当接し弾性変
形部に弾性変形を与えるべく前記主動軸もしくは従動軸
の外周に次第に軸径が太くなるよう一対の傾斜面を互い
に逆向きに形成したので、トーションバーの捩じれトル
クが少ない場合はヒステリシスが小さいため、ハンドル
戻りがよく、捩じれトルクが大きい場合はヒステリシス
を大きいためハンドル保舵力を軽減でき、ハンドルの操
舵感を向上できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の正面図、第２図は第１図の■−■
線矢視断面図、第３図は第１図のＩ［−ＩＩＩ線矢視断
面図、第４図は第１．第２連結体の変形状態を説明する
説明図、第５図は本考案のトルクセンサにおける捩じれ
トルクと変位検出器の出力との関係を示す出力特性図、
第６図、第７図は従来のトルクセンサにおける捩じれト
ルクと変位検出器の出力との関係を示す出力特性図であ
る。 １１・・・主動軸、１２・・・従動軸、１６・・・スラ
イド筒、１６ｂ・・・軸受は部、１８・・・第１連結体
、１９・・・第２連結体、２０ａ。 ２０ｂ・・・支持部、２１・・・弾性部材、２８・・・
変位検出器、３０・・・傾斜面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　同一軸線上に主動軸ならびに従動軸をトーションバー
   を介して相対回転可能に連結し、この主動軸と従動軸の
   何れか一方の外周にスライド筒を移動可能に嵌合させ、
   このスライド筒の軸方向変位を検出する変位検出器を設
   け、前記主動軸と従動軸の相対回転をスライド筒の軸方
   向変位に変換する変換機構を設けたトルクセンサにおい
   て、前記スライド筒の内周に弾性部材を装着し、この弾
   性部材の両端に径方向に弾性変形する弾性変形部を形成
   し、この弾性変形部に当接し弾性変形部に弾性変形を与
   えるべく前記主動軸もしくは従動軸の外周に次第に軸径
   が太くなるよう一対の傾斜面を互いに逆向きに形成した
   こと を特徴とするトルクセンサ。