(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両操舵装置を支持する支持部と、前記車両操舵装置の応力を測定する測定部とを有する応力測定装置において、
前記車両操舵装置は、第１コラム端部および第２コラム端部を有するコラムシャフト、第１中間物端部および第２中間物端部を有するインターミディエイトシャフト、第１ピニオン端部および第２ピニオン端部を有するピニオンシャフト、前記第２コラム端部および前記第１中間物端部を互いに連結する第１自在継手、前記第２中間物端部および前記第１ピニオン端部を互いに連結する第２自在継手、および前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合わせられるラックギヤを有するラックシャフトを有し、
前記支持部は、前記第１コラム端部を前記インターミディエイトシャフトに対して公転させる第１回転機構と、前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに対して公転させる第２回転機構と、前記第１回転機構および前記第２回転機構を同期して回転させる駆動機構とを有し、
前記測定部は、前記インターミディエイトシャフトの温度を測定する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの出力に基づいて前記インターミディエイトシャフトの応力を算出する応力演算部とを有する
応力測定装置。
【請求項２】
前記第１回転機構は、前記インターミディエイトシャフトに対して傾斜した姿勢の前記コラムシャフトを支持することが可能な第１支持部分と、前記インターミディエイトシャフトと同軸上に回転中心軸を有する第１回転支持軸と、前記第１回転支持軸の回転を前記第１支持部分に伝達する第１伝達部分とを有し、
前記第２回転機構は、前記インターミディエイトシャフトに対して傾斜した姿勢の前記ピニオンシャフトを支持することが可能な第２支持部分と、前記インターミディエイトシャフトと同軸上に回転中心軸を有する第２回転支持軸と、前記第２回転支持軸の回転を前記第２支持部分に伝達する第２伝達部分とを有する
請求項１に記載の応力測定装置。
【請求項３】
前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、
前記第１回転機構は、前記第１回転支持軸を回転可能な状態で支持する第１軸受機構と、前記第１軸受機構に固定された固定シャフトと、前記固定シャフトに固定される固定側円形部材と、前記第１支持部分に固定される伝達側円形部材と、前記固定側円形部材および前記伝達側円形部材に巻き掛けられる巻掛部材とを有し、
前記第１支持部分は、前記第１コラム端部を支持する
請求項２に記載の応力測定装置。
【請求項４】
前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、
前記第２支持部分は、前記ラックハウジングを介して前記ピニオンシャフトを支持し、前記第２回転支持軸と同軸を有し、前記第２回転支持軸と一体的に形成される
請求項２または３に記載の応力測定装置。
【請求項５】
前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、
前記応力測定装置は、前記ラックハウジングに取り付けられる補助ハウジングを有し、
前記補助ハウジングは、前記ラックシャフトとの間に摩擦が生じるように接触する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の応力測定装置。
【請求項６】
車両操舵装置の応力を測定する応力測定方法において、
前記車両操舵装置は、
第１コラム端部および第２コラム端部を有するコラムシャフト、第１中間物端部および第２中間物端部を有するインターミディエイトシャフト、第１ピニオン端部および第２ピニオン端部を有するピニオンシャフト、前記第２コラム端部および前記第１中間物端部を互いに連結する第１自在継手、前記第２中間物端部および前記第１ピニオン端部を互いに連結する第２自在継手、および前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合わせられるラックギヤを有するラックシャフトを有し、
前記応力測定方法は、
前記第１コラム端部を前記インターミディエイトシャフトに対して公転させ、前記インターミディエイトシャフトに対する前記第１コラム端部の公転と同期して前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに対して公転させることにより前記車両操舵装置の状態として前記インターミディエイトシャフトが自転している場合と同じ状態を再現する再現工程と、
赤外線カメラにより前記インターミディエイトシャフトの温度を測定する温度測定工程と、
前記赤外線カメラの出力に基づいて前記インターミディエイトシャフトの応力を算出する応力演算工程とを有する
応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両操舵装置に生じる応力を測定する応力測定装置および応力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の応力測定装置は、赤外線カメラおよび応力演算部を有する。赤外線カメラは、測定対象物の温度に応じた信号を出力する。応力演算部は、赤外線カメラの出力に基づいて測定対象物の応力を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５９５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記応力測定装置は、回転する物体を測定対象とすることができない。このため、車両操舵装置のインターミディエイトシャフトに生じる応力を測定することができない。
本発明は、上記課題を解決するため、赤外線カメラによりインターミディエイトシャフトの応力を測定することが可能な応力測定装置および応力測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、車両操舵装置を支持する支持部と、前記車両操舵装置の応力を測定する測定部とを有する応力測定装置において、前記車両操舵装置は、第１コラム端部および第２コラム端部を有するコラムシャフト、第１中間物端部および第２中間物端部を有するインターミディエイトシャフト、第１ピニオン端部および第２ピニオン端部を有するピニオンシャフト、前記第２コラム端部および前記第１中間物端部を互いに連結する第１自在継手、前記第２中間物端部および前記第１ピニオン端部を互いに連結する第２自在継手、および前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合わせられるラックギヤを有するラックシャフトを有し、前記支持部は、前記第１コラム端部を前記インターミディエイトシャフトに対して公転させる第１回転機構と、前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに対して公転させる第２回転機構と、前記第１回転機構および前記第２回転機構を同期して回転させる駆動機構とを有し、前記測定部は、前記インターミディエイトシャフトの温度を測定する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの出力に基づいて前記インターミディエイトシャフトの応力を算出する応力演算部とを有する応力測定装置であることを要旨とする。
【０００６】
本願発明者は、赤外線カメラを用いて車両操舵装置のインターミディエイトシャフトの応力を測定する応力測定装置および応力測定方法について検討した。本願発明者は、車両に搭載されていない状態の車両操舵装置を測定対象物として用い、車両に搭載されている車両操舵装置の動作時における応力に相当する応力（「課題を解決するための手段」の欄において「動作相当応力」とする。）を測定対象物から測定することを測定条件として設定した。
【０００７】
車両操舵装置が動作するとき、コラムシャフト、インターミディエイトシャフト、およびピニオンシャフトが自転する。このため、赤外線カメラを用いて動作相当応力を測定する方法として、インターミディエイトシャフトの自転に応じて赤外線カメラをインターミディエイトシャフトに対して公転させる方法が考えられる。しかし、この測定方法においては、赤外線カメラおよび応力演算部に関する配線の取り回しが複雑になる。
【０００８】
本願発明者は、上記点を踏まえて、測定対象物である車両操舵装置に対して赤外線カメラの位置を固定した状態において、インターミディエイトシャフトの動作相当応力を赤外線カメラにより測定する方法を検討した。
【０００９】
赤外線カメラの位置を固定する場合において、インターミディエイトシャフトの動作相当応力を正確に測定するためには、インターミディエイトシャフトと赤外線カメラとの相対的な関係（「課題を解決するための手段」の欄において「測定時相対関係」とする。）としては、インターミディエイトシャフトおよび赤外線カメラの双方が回転する場合の測定時相対関係と実質的に同じ関係になることが好ましい。
【００１０】
そこで、本発明の応力測定装置および応力測定方法（「課題を解決するための手段」の欄において「本願装置等」とする。）においては、インターミディエイトシャフトおよび赤外線カメラの双方を回転させないことにより、インターミディエイトシャフトおよび赤外線カメラの双方が回転している場合の測定時相対関係と実質的に同じ測定時相対関係を実現している。
【００１１】
一方、本願装置等は、動作相当応力を測定対象物である車両操舵装置のインターミディエイトシャフトから測定することをねらいとしているため、インターミディエイトシャフトを自転させないことを条件としたうえで、車両操舵装置の状態としてインターミディエイトシャフトが自転している場合と実質的に同じ状態を再現する必要がある。
【００１２】
そして、本願装置等においては、インターミディエイトシャフトが自転する場合のインターミディエイトシャフトと車両操舵装置を構成する他の部品との相対的な関係と実質的に同じ関係を形成することにより、上記状態を再現している。
【００１３】
本発明の応力測定装置においては、支持部が上記状態を再現するための役割を担う。すなわち支持部は、第１コラム端部をインターミディエイトシャフトに対して公転させ、ラックギヤをピニオンギヤに対して公転させ、第１回転機構および第２回転機構を同期して回転させる。
【００１４】
車両操舵装置においては、支持部により各部品が回転しているとき、コラムシャフト、インターミディエイトシャフト、およびピニオンシャフトの相対的な関係が維持される。また、ラックギヤがピニオンギヤに対して公転することにより、ラックシャフトがピニオンシャフトに対して軸方向に移動する。
【００１５】
このときの車両操舵装置の状態は、コラムシャフト、インターミディエイトシャフト、およびピニオンシャフトが一体的に自転し、その結果としてラックシャフトが軸方向に移動している状態に相当する。すなわち、ステアリングホイールの操作によりラックシャフトが移動している状態に相当する。
【００１６】
以上のとおり、本発明の応力測定装置は、車両操舵装置の状態としてインターミディエイトシャフトが自転している場合と実質的に同じ状態を再現する。このため、赤外線カメラの位置を固定した状態において、インターミディエイトシャフトの応力を測定することが可能になる。
【００１７】
（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、前記第１回転機構は、前記インターミディエイトシャフトに対して傾斜した姿勢の前記コラムシャフトを支持することが可能な第１支持部分と、前記インターミディエイトシャフトと同軸上に回転中心軸を有する第１回転支持軸と、前記第１回転支持軸の回転を前記第１支持部分に伝達する第１伝達部分とを有し、前記第２回転機構は、前記インターミディエイトシャフトに対して傾斜した姿勢の前記ピニオンシャフトを支持することが可能な第２支持部分と、前記インターミディエイトシャフトと同軸上に回転中心軸を有する第２回転支持軸と、前記第２回転支持軸の回転を前記第２支持部分に伝達する第２伝達部分とを有する請求項１に記載の応力測定装置であることを要旨とする。
【００１８】
（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、前記第１回転機構は、前記第１回転支持軸を回転可能な状態で支持する第１軸受機構と、前記第１軸受機構に固定された固定シャフトと、前記固定シャフトに固定される固定側円形部材と、前記第１支持部分に固定される伝達側円形部材と、前記固定側円形部材および前記伝達側円形部材に巻き掛けられる巻掛部材とを有し、前記第１支持部分は、前記第１コラム端部を支持する請求項２に記載の応力測定装置であることを要旨とする。
【００１９】
応力測定装置に支持された車両操舵装置においては、駆動機構によるコラムシャフトおよびピニオンシャフトの回転量が一定量を超えるとき、ラックシャフトの移動がラックハウジングにより規制される。そして、ラックシャフトの移動が規制されることにともない、ピニオンギヤに対するラックギヤの公転も規制される。このとき、駆動機構から第２回転機構へのトルクの伝達が継続されているとすると、ラックギヤをピニオンギヤに対して公転させる力がラックギヤに作用する。しかし、上記のとおりピニオンギヤに対するラックギヤの公転が規制されているため、ラックギヤに作用する力は、ピニオンギヤを自転させる力として作用する。
【００２０】
このため、ピニオンシャフト、インターミディエイトシャフト、およびコラムシャフトを一体的に自転させる力がこれらのシャフトに作用する。一方、第１コラム端部を支持する第１支持部分は、伝達側円形部材、巻掛部材、および固定側円形部材を介して固定シャフトに接続されている。このため、第１支持部分は自転することができない。
【００２１】
このため、コラムシャフトの自転が第１支持部分により規制される。すなわち、インターミディエイトシャフトの第２中間物端部においては、ピニオンギヤに作用するトルクによる回転が許容され、インターミディエイトシャフトの第１中間物端部においては、同トルクによる回転が第１支持部分により規制される。
【００２２】
このため、インターミディエイトシャフトにはねじり応力が生じる。そして、本発明の応力測定装置においては、インターミディエイトシャフトにねじり応力が生じるときの同シャフトの温度を測定することにより、インターミディエイトシャフトに生じるねじり応力を算出することができる。
【００２３】
（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、前記第２支持部分は、前記ラックハウジングを介して前記ピニオンシャフトを支持し、前記第２回転支持軸と同軸を有し、前記第２回転支持軸と一体的に形成される請求項２または３に記載の応力測定装置であることを要旨とする。
【００２４】
上記応力測定装置においては、第２支持部分と第２回転支持軸とが一体的に形成される。このため、第２支持部分および第２回転支持軸が個別に形成される構成と比較して、第２回転機構を構成する部品が少なくなる。
【００２５】
（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、前記車両操舵装置は、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングを有し、前記応力測定装置は、前記ラックハウジングに取り付けられる補助ハウジングを有し、前記補助ハウジングは前記ラックシャフトとの間に摩擦が生じるように接触する請求項１〜４のいずれか一項に記載の応力測定装置であることを要旨とする。
【００２６】
上記応力測定装置によれば、車両操舵装置のインターミディエイトシャフトが自転する状態を再現したとき、補助ハウジングとラックシャフトとの間に摩擦が生じる。このため、補助ハウジングおよびラックシャフトの摩擦力の大きさを調整することにより、例えば車両が悪路を走行しているときの車両操舵装置の状態を再現することが可能になる。
【００２７】
（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、車両操舵装置の応力を測定する応力測定方法において、前記車両操舵装置は、第１コラム端部および第２コラム端部を有するコラムシャフト、第１中間物端部および第２中間物端部を有するインターミディエイトシャフト、第１ピニオン端部および第２ピニオン端部を有するピニオンシャフト、前記第２コラム端部および前記第１中間物端部を互いに連結する第１自在継手、前記第２中間物端部および前記第１ピニオン端部を互いに連結する第２自在継手、および前記ピニオンシャフトのピニオンギヤに噛み合わせられるラックギヤを有するラックシャフトを有し、前記応力測定方法は、前記第１コラム端部を前記インターミディエイトシャフトに対して公転させ、前記インターミディエイトシャフトに対する前記第１コラム端部の公転と同期して前記ラックギヤを前記ピニオンギヤに対して公転させることにより前記車両操舵装置の状態として前記インターミディエイトシャフトが自転している場合と同じ状態を再現する再現工程と、赤外線カメラにより前記インターミディエイトシャフトの温度を測定する温度測定工程と、前記赤外線カメラの出力に基づいて前記インターミディエイトシャフトの応力を算出する応力演算工程とを有する応力測定方法であることを要旨とする。
【００２８】
本発明の応力測定方法は、再現工程において第１コラム端部をインターミディエイトシャフトに対して公転させ、インターミディエイトシャフトに対する第１コラム端部の公転と同期してラックギヤをピニオンギヤに対して公転させる。
【００２９】
車両操舵装置においては、再現工程により各部品が回転しているとき、インターミディエイトシャフトが自転する場合のコラムシャフト、インターミディエイトシャフト、およびピニオンシャフトの相対的な関係と同じ関係が維持される。また、ラックギヤがピニオンギヤの回りを公転することにより、ラックシャフトがピニオンシャフトに対して軸方向に移動する。
【００３０】
このときの車両操舵装置の状態は、コラムシャフト、インターミディエイトシャフト、およびピニオンシャフトが一体的に自転し、その結果としてラックシャフトが軸方向に移動している状態に相当する。すなわち、ステアリングホイールの操作によりラックシャフトが移動している状態に相当する。
【００３１】
以上のとおり、本発明の応力測定方法は、再現工程において車両操舵装置の状態としてインターミディエイトシャフトが自転している場合と実質的に同じ状態を再現する。このため、温度測定工程において赤外線カメラの位置を固定した状態において、インターミディエイトシャフトの応力を測定することが可能になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、赤外線カメラによりインターミディエイトシャフトの応力を測定することが可能な応力測定装置および応力測定方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態の応力測定装置における測定対象である車両操舵装置の全体構成を示す構成図。
【図２】実施形態の応力測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施形態の応力測定装置の断面構造を示す断面図。
【図４】本発明のその他の実施形態の応力測定装置が有する負荷付与機構の断面構造を示す断面図。
【図５】本発明のその他の実施形態の応力測定装置が有する第２回転機構の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を参照して、車両操舵装置７０の全体構成について説明する。
車両操舵装置７０は、コラムシャフト７１、インターミディエイトシャフト７２、ピニオンシャフト７３、ラックシャフト７４、第１自在継手７５としてのカルダンジョイント、第２自在継手７６としてのカルダンジョイント、ラックハウジング７７、およびアシスト装置７８を有する。
【００３５】
コラムシャフト７１は、第１コラム端部７１Ａおよび第２コラム端部７１Ｂを有する。第１コラム端部７１Ａは、ステアリングホイール２を支持する。第２コラム端部７１Ｂは、第１自在継手７５に接続されている。
【００３６】
インターミディエイトシャフト７２は、第１中間物端部７２Ａおよび第２中間物端部７２Ｂを有する。第１中間物端部７２Ａは、第１自在継手７５に接続されている。第２中間物端部７２Ｂは、第２自在継手７６に接続されている。
【００３７】
ピニオンシャフト７３は、第１ピニオン端部７３Ａおよび第２ピニオン端部７３Ｂを有する。第１ピニオン端部７３Ａは、第２自在継手７６に接続されている。第２ピニオン端部７３Ｂは、ピニオンギヤ７３Ｃを有する。
【００３８】
第１自在継手７５は、コラムシャフト７１およびインターミディエイトシャフト７２を互いに連結する。第１自在継手７５は、コラムシャフト７１の回転中心軸およびインターミディエイトシャフト７２の回転中心軸が交差した状態において、コラムシャフト７１の自転をインターミディエイトシャフト７２に伝達する。
【００３９】
第２自在継手７６は、インターミディエイトシャフト７２およびピニオンシャフト７３を互いに連結する。第２自在継手７６は、インターミディエイトシャフト７２の回転中心軸およびピニオンシャフト７３の回転中心軸が交差した状態において、インターミディエイトシャフト７２の自転をピニオンシャフト７３に伝達する。
【００４０】
ラックシャフト７４は、ラックギヤ７４Ａおよびラック側ストッパー７４Ｂを有する。ラックシャフト７４は、両端部において駆動輪３を支持する。ラックギヤ７４Ａは、ピニオンギヤ７３Ｃと噛み合う。ラック側ストッパー７４Ｂは、環状を有する。ラック側ストッパー７４Ｂは、ラックシャフト７４の軸方向の両端部に固定されている。
【００４１】
ラックハウジング７７は、ラックシャフト７４の全体およびピニオンシャフト７３の一部分を収容する。ラックハウジング７７は、ハウジング側ストッパー７７Ａを有する。
ハウジング側ストッパー７７Ａは、ラックハウジング７７の長手方向の両端部に固定されている。ハウジング側ストッパー７７Ａは、ラック側ストッパー７４Ｂと接触することによりラックハウジング７７に対するラックシャフト７４の移動を規制する。
【００４２】
アシスト装置７８は、電動モーター７８Ａ、ウォームシャフト７８Ｂ、およびウォームホイール７８Ｃを有する。ウォームホイール７８Ｃは、コラムシャフト７１の中間部分に固定されている。ウォームシャフト７８Ｂは、ウォームホイール７８Ｃに噛み合わせられている。電動モーター７８Ａの出力軸は、ウォームシャフト７８Ｂに固定されている。
【００４３】
図２を参照して、応力測定装置１の構成の概要について説明する。以下の説明において、「搭載相当姿勢」は、車両操舵装置７０が車両に搭載されたときの姿勢と実質的に同じ姿勢に相当する車両操舵装置７０の姿勢を示す。また、「実用操舵状態」は、ステアリングホイール２の操作に応じて車両操舵装置７０が動作している状態を示す。
【００４４】
応力測定装置１は、支持部１０および測定部６０を有する。
支持部１０は、搭載相当姿勢の車両操舵装置７０を支持した状態において、車両操舵装置７０の実用操舵状態を再現する。支持部１０は、駆動機構２０、第１回転機構３０、第２回転機構４０、およびインターミディエイトシャフト支持機構５０を有する。
【００４５】
駆動機構２０は、第１回転機構３０および第２回転機構４０を同期して回転させる。なお、第１回転機構３０および第２回転機構４０の回転の同期は、車両操舵装置７０の実用操舵状態において生じるコラムシャフト７１の自転に対するピニオンシャフト７３の自転の差の範囲から外れない範囲における第１回転機構３０の回転速度に対する第２回転機構４０の回転速度の差を含む。
【００４６】
第１回転機構３０は、インターミディエイトシャフト７２に対して第１コラム端部７１Ａを公転させる。
第２回転機構４０は、ラックハウジング７７およびラックシャフト７４を自転させる。
【００４７】
インターミディエイトシャフト支持機構５０は、インターミディエイトシャフト７２を支持する。
測定部６０は、車両操舵装置７０の実用操舵状態におけるインターミディエイトシャフト７２の応力（以下、「動作相当応力」）を測定する。測定部６０は、赤外線カメラ６１、応力演算部６２、および表示部６３を有する。
【００４８】
赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の赤外線を測定することによりインターミディエイトシャフト７２の温度を算出する。赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の温度に応じた信号を応力演算部６２に出力する。
【００４９】
応力演算部６２は、赤外線カメラ６１の出力に基づいてインターミディエイトシャフト７２の動作相当応力を算出する。応力演算部６２は、算出した動作相当応力と、インターミディエイトシャフト７２の画像とを対応付けることにより、動作相当応力の応力分布を示す画像を生成する。表示部６３は、応力演算部６２により生成された画像を表示する。
【００５０】
図３を参照して、応力測定装置１の詳細な構成について説明する。
応力測定装置１において、第２回転機構４０および第１回転機構３０の順に向かう方向を「上方向ＺＡ１」とする。また、第１回転機構３０および第２回転機構４０の順に向かう方向を「下方向ＺＡ２」とする。
【００５１】
駆動機構２０は、第１駆動伝達部２１、第２駆動伝達部２２、電動モーター２３、および回転シャフト２４を有する。
回転シャフト２４は、電動モーター２３の出力軸に接続されている。第１駆動伝達部２１は、上方入力側回転部材２１Ａ、上方出力側回転部材２１Ｂ、および上方巻掛部材２１Ｃを有する。第１駆動伝達部２１は、第１回転機構３０に電動モーター２３の出力軸の回転を伝達する。上方入力側回転部材２１Ａは、回転シャフト２４の上端部分に固定されている。上方出力側回転部材２１Ｂは、第１回転機構３０の第１回転支持軸３１に固定されている。上方巻掛部材２１Ｃは、上方入力側回転部材２１Ａおよび上方出力側回転部材２１Ｂに巻き掛けられている。上方巻掛部材２１Ｃは、上方入力側回転部材２１Ａの回転を上方出力側回転部材２１Ｂに伝達する。
【００５２】
第２駆動伝達部２２は、下方入力側回転部材２２Ａ、下方出力側回転部材２２Ｂ、および下方巻掛部材２２Ｃを有する。第２駆動伝達部２２は、第２回転機構４０に電動モーター２３の出力軸の回転を伝達する。
【００５３】
下方入力側回転部材２２Ａは、回転シャフト２４の下端部分に固定されている。下方出力側回転部材２２Ｂは、第２回転機構４０の第２軸体４１に固定されている。下方巻掛部材２２Ｃは、下方入力側回転部材２２Ａおよび下方出力側回転部材２２Ｂに巻き掛けられている。下方巻掛部材２２Ｃは、下方入力側回転部材２２Ａの回転を下方出力側回転部材２２Ｂに伝達する。
【００５４】
第１回転機構３０は、第１回転支持軸３１、固定シャフト３２、固定側円形部材３３、第１伝達部分３４、第１支持部分３５、転がり軸受３６、伝達側円形部材３７、巻掛部材３８、および第１軸受機構３９を有する。
【００５５】
第１軸受機構３９は、固定孔３９Ａ、開口部分３９Ｂ、および転がり軸受３９Ｃを有する。固定孔３９Ａは、第１回転支持軸３１の回転中心軸に第１軸受機構３９を貫通する。開口部分３９Ｂは、下方向ＺＡ２に向けて開口する。開口部分３９Ｂは、固定孔３９Ａと連通する。転がり軸受３９Ｃは、開口部分３９Ｂに固定されている。転がり軸受３９Ｃは、第１回転支持軸３１を第１軸受機構３９に対して回転することが可能な状態で第１回転支持軸３１を支持する。
【００５６】
第１回転支持軸３１は、開口部分３９Ｂに挿入されている。第１回転支持軸３１は、第１回転支持軸３１の軸方向に第１回転支持軸３１を貫通する貫通孔３１Ａを有する。第１回転支持軸３１はインターミディエイトシャフト７２と同軸上に回転中心軸を有する。
【００５７】
固定シャフト３２は、第１回転支持軸３１の貫通孔３１Ａに挿入されている。固定シャフト３２の上端部分は、第１回転支持軸３１よりも上方向ＺＡ１に突出している。固定シャフト３２の上端部分は、固定孔３９Ａの内周面に圧入されている。固定シャフト３２の下端部分は、第１回転支持軸３１よりも下方向ＺＡ２に突出している。
【００５８】
固定側円形部材３３は、固定シャフト３２の下端部分に固定されている。
第１伝達部分３４は、内部に空間を有する。第１伝達部分３４は、第１回転支持軸３１の下端部分に固定されている。第１伝達部分３４は、第１回転支持軸３１と同軸上に回転中心軸を有する。第１伝達部分３４は、第１回転支持軸３１の回転を第１支持部分３５に伝達する。
【００５９】
第１支持部分３５は、コラムシャフト７１に接続されている。第１支持部分３５は、インターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢のコラムシャフト７１を支持する。第１支持部分３５は、第１伝達部分３４の回転中心軸に対して公転することにより第１コラム端部７１Ａをインターミディエイトシャフト７２に対して公転させる。第１支持部分３５は、伝達側支持部分３５Ａ、コラム側支持部分３５Ｂ、および等速継手３５Ｃを有する。なお、コラムシャフト７１がインターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢は、車両操舵装置７０の搭載相当姿勢におけるインターミディエイトシャフト７２に対するコラムシャフト７１の姿勢を示す。
【００６０】
伝達側支持部分３５Ａは、第１伝達部分３４の外周部分に取り付けられている。伝達側支持部分３５Ａは、第１伝達部分３４の回転中心軸と平行する。コラム側支持部分３５Ｂは、第１コラム端部７１Ａに接続されている。等速継手３５Ｃは、伝達側支持部分３５Ａの下端部分およびコラム側支持部分３５Ｂの上端部分を接続する。等速継手３５Ｃは、伝達側支持部分３５Ａに対するコラム側支持部分３５Ｂの姿勢を変更する。
【００６１】
転がり軸受３６は、第１伝達部分３４に固定されている。転がり軸受３６は、第１伝達部分３４に対して伝達側支持部分３５Ａが回転することが可能な状態で伝達側支持部分３５Ａを支持する。一方の転がり軸受３６は、伝達側支持部分３５Ａの上端部分を支持する。他方の転がり軸受３６は、伝達側支持部分３５Ａの中間部分を支持する。
【００６２】
第２回転機構４０は、第２軸体４１および第２軸受機構４２を有する。
第２軸体４１は、インターミディエイトシャフト７２および第１回転支持軸３１と同軸を有する。第２軸体４１は、ラックハウジング７７に固定されている。第２軸体４１は、インターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢のピニオンシャフト７３を支持する。第２軸体４１は、インターミディエイトシャフト７２と同軸上に回転中心軸を有する。なお、ピニオンシャフト７３がインターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢は、車両操舵装置７０の搭載相当姿勢におけるインターミディエイトシャフト７２に対するピニオンシャフト７３の姿勢を示す。
【００６３】
第２軸受機構４２は、貫通孔４２Ａおよび２つの転がり軸受４２Ｂを有する。貫通孔４２Ａは、第２軸体４１の回転中心軸において第２軸受機構４２を貫通する。転がり軸受４２Ｂは、貫通孔４２Ａの内周面に固定されている。転がり軸受４２Ｂは、第２軸受機構４２に対して第２軸体４１が回転することが可能な状態で第２軸体４１を支持する。
【００６４】
インターミディエイトシャフト支持機構５０は、インターミディエイトシャフト７２の軸方向において互いに離間して２つ形成されている。インターミディエイトシャフト支持機構５０は、貫通孔５１および２つの転がり軸受５２を有する。貫通孔５１は、インターミディエイトシャフト７２の軸方向においてインターミディエイトシャフト支持機構５０を貫通する。転がり軸受５２は、貫通孔５１の内周面に固定されている。転がり軸受５２は、インターミディエイトシャフト支持機構５０に対するインターミディエイトシャフト７２の回転が可能な状態でインターミディエイトシャフト７２を支持する。一方の転がり軸受５２はインターミディエイトシャフト７２の上方向ＺＡ１の部分を支持する。他方の転がり軸受５２はインターミディエイトシャフト７２の下方向ＺＡ２の部分を支持する。
【００６５】
赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の赤外線を検出することが可能な位置に配置されている。赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の回転中心軸に直交する中心軸を有する。赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２において２つのインターミディエイトシャフト支持機構５０の間の部分を測定対象部位とする。赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の周方向においてインターミディエイトシャフト７２の測定対象部位の一部分を検出範囲とする。赤外線カメラ６１は、赤外線センサーおよびロックインプロセッサ（ともに図示略）を有する。
【００６６】
赤外線センサーは、インターミディエイトシャフト７２の測定対象部位の表面から放出される赤外線を検出する。赤外線センサーは、赤外線に応じた電気信号を画像信号としてロックインプロセッサに出力する。
【００６７】
ロックインプロセッサは、ロックイン処理を実行する。ロックインプロセッサは、ロックイン処理後の画像信号を応力演算部６２に出力する。
ロックイン処理は、赤外線センサーの画像信号からインターミディエイトシャフト７２の熱弾性効果による温度変化の波形すなわち応力変動に同期する周波数を含む所定範囲の周波数帯の電気信号のみを抽出する。
【００６８】
応力演算部６２は、ロックインプロセッサにより出力される画像信号を受信する。応力演算部６２は、受信した画像信号から得られるインターミディエイトシャフト７２の温度に基づいてインターミディエイトシャフト７２の動作相当応力の応力分布を算出する。表示部６３は、インターミディエイトシャフト７２の動作相当応力の応力分布をモニター上に表示する。
【００６９】
応力測定装置１の動作および作用について説明する。
駆動機構２０の電動モーター２３の出力軸が回転するとき、回転シャフト２４、第１回転機構３０の上方入力側回転部材２１Ａ、および第２回転機構４０の下方入力側回転部材２２Ａがともに回転する。
【００７０】
第１回転機構３０においては、次のように回転が伝達される。
上方入力側回転部材２１Ａの回転は、上方巻掛部材２１Ｃを介して上方出力側回転部材２１Ｂに伝達される。第１回転支持軸３１および第１伝達部分３４は、上方出力側回転部材２１Ｂの回転にともない自転する。伝達側支持部分３５Ａは、第１伝達部分３４の自転にともない第１伝達部分３４の回転中心軸に対して公転する。コラム側支持部分３５Ｂは、伝達側支持部分３５Ａの公転にともない第１伝達部分３４の回転中心軸に対して公転する。第１コラム端部７１Ａは、コラム側支持部分３５Ｂの公転にともないインターミディエイトシャフト７２に対して公転する。なお、「インターミディエイトシャフト７２の静止状態」には、インターミディエイトシャフト７２の測定対象部位が赤外線カメラ６１の検出範囲から外れない範囲におけるインターミディエイトシャフト７２の微小な回転を含む。
【００７１】
第２回転機構４０においては、次のように回転が伝達される。
下方入力側回転部材２２Ａの回転は、下方巻掛部材２２Ｃを介して下方出力側回転部材２２Ｂに伝達される。第２軸体４１は、下方出力側回転部材２２Ｂの回転にともない自転する。ラックハウジング７７は、第２軸体４１の自転にともない自転する。ラックギヤ７４Ａは、ピニオンギヤ７３Ｃに対して公転する。これにより、ラックギヤ７４Ａおよびピニオンギヤ７３Ｃの噛み合わせ位置が変化するため、ラックシャフト７４がラックハウジング７７に対してラックシャフト７４の軸方向に移動する。ピニオンシャフト７３は、第２ピニオン端部７３Ｂがインターミディエイトシャフト７２に対して公転する。
【００７２】
インターミディエイトシャフト７２は、第１自在継手７５によりコラムシャフト７１の公転に対する自転が抑制される。インターミディエイトシャフト７２は、第２自在継手７６によりピニオンシャフト７３の公転に対する自転が抑制される。インターミディエイトシャフト７２は、コラムシャフト７１およびピニオンシャフト７３が同期して回転することにより車両操舵装置７０の状態としてインターミディエイトシャフト７２が自転している場合のコラムシャフト７１、インターミディエイトシャフト７２、およびピニオンシャフト７３の相対的な関係と同じ関係が維持される。
【００７３】
駆動機構２０によるコラムシャフト７１およびピニオンシャフト７３の回転量が一定量を超えるとき、ラック側ストッパー７４Ｂがハウジング側ストッパー７７Ａに接触する。これにより、ラックシャフト７４の移動がラックハウジング７７により規制される。このとき、電動モーター２３は、第２軸体４１を自転させるために電流が増加する。応力測定装置１は、電動モーター２３の電流が予め設定された閾値に達することに基づいて電動モーター２３の出力軸を逆回転または停止させる。このように第１回転機構３０および第２回転機構４０によりインターミディエイトシャフト７２の静止状態を維持した状態で車両操舵装置７０の実用操舵状態が再現される。
【００７４】
ラックシャフト７４の移動がラックハウジング７７により規制されるとき、ピニオンギヤ７３Ｃに対するラックギヤ７４Ａの公転も規制される。このとき、駆動機構２０から第２回転機構４０へのトルクの伝達が継続されている場合、ラックギヤ７４Ａをピニオンギヤ７３Ｃに対して公転させる力がラックギヤ７４Ａに作用する。しかし、上記のとおりピニオンギヤ７３Ｃに対するラックギヤ７４Ａの公転が規制されているため、ラックギヤ７４Ａに作用する力は、ピニオンギヤ７３Ｃを自転させる力として作用する。
【００７５】
このため、ピニオンシャフト７３、インターミディエイトシャフト７２、およびコラムシャフト７１を一体的に自転させる力がこれらのシャフト７１〜７３に作用する。一方、第１支持部分３５は、伝達側円形部材３７、巻掛部材３８、および固定側円形部材３３を介して固定シャフト３２に接続されている。このため、第１支持部分３５は自転することができない。
【００７６】
このため、コラムシャフト７１の自転が第１支持部分３５により規制される。すなわち、インターミディエイトシャフト７２の第２中間物端部７２Ｂにおいては、ピニオンギヤ７３Ｃに作用するトルクによる回転が許容され、インターミディエイトシャフト７２の第１中間物端部７２Ａにおいては、同トルクによる回転が第１支持部分３５により規制される。
【００７７】
このため、インターミディエイトシャフト７２にはねじり応力が生じる。そして、応力測定装置１においては、インターミディエイトシャフト７２にねじり応力が生じるときの同シャフト７２の温度を測定することにより、インターミディエイトシャフト７２に生じるねじり応力を算出する。
【００７８】
応力測定装置１による応力測定方法について説明する。
応力測定方法は、再現工程、温度測定工程、および応力演算工程を含む。
再現工程は、第１回転機構３０および第２回転機構４０を回転させることによりインターミディエイトシャフト７２を静止させた状態で車両操舵装置７０の実用操舵状態を再現する。
【００７９】
温度測定工程は、再現工程により車両操舵装置７０の実用操舵状態を再現させた状態において、赤外線カメラ６１によりインターミディエイトシャフト７２の測定対象部位の温度を測定する。
【００８０】
ラックハウジング７７に対するラックシャフト７４の軸方向への移動が規制されたとき、インターミディエイトシャフト７２がねじられるため、インターミディエイトシャフト７２の熱弾性効果によりインターミディエイトシャフト７２の温度が変化する。赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の温度変化を取得する。
【００８１】
応力演算工程は、応力演算部６２により、温度測定工程において赤外線カメラ６１により取得したインターミディエイトシャフト７２の温度に基づいてインターミディエイトシャフト７２の動作相当応力を算出する。インターミディエイトシャフト７２の動作相当応力は、表示部６３により動作相当応力の応力分布として表示される。
【００８２】
本実施形態の応力測定装置１は、以下の効果を奏する。
（１）応力測定装置１は、第１回転機構３０および第２回転機構４０を有する。この構成によれば、車両操舵装置７０の実用操舵状態においてインターミディエイトシャフト７２の静止状態が維持される。これにより、車両操舵装置７０の実用操舵状態において、赤外線カメラ６１を固定した状態でインターミディエイトシャフト７２の測定対象部位の温度を測定することが可能となる。
【００８３】
（２）車両操舵装置７０が支持部１０に取り付けられたとき、車両操舵装置７０は搭載相当姿勢に維持される。この構成によれば、応力測定装置１は、車両操舵装置７０が搭載相当姿勢においてのインターミディエイトシャフト７２の動作相当応力を測定することができる。
【００８４】
（３）応力測定装置１は、固定シャフト３２、固定側円形部材３３、伝達側円形部材３７、および巻掛部材３８を有する。この構成によれば、ラックハウジング７７に対するラックシャフト７４の軸方向への移動が規制されたときにラックシャフト７４とピニオンシャフト７３とによりインターミディエイトシャフト７２にねじられる。このため、応力測定装置１は、車両操舵装置７０の実用操舵状態において、インターミディエイトシャフト７２のねじり応力を測定することができる。
【００８５】
（４）第２軸体４１は、インターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢のピニオンシャフト７３を支持する第２支持部分の機能と、インターミディエイトシャフト７２と同軸上に回転中心軸を有し、ラックハウジング７７を回転させる第２回転支持軸の機能と、第２回転支持軸の回転を第２支持部分に伝達する第２伝達部分の機能とを有する。この構成によれば、第２支持部分、第２回転支持軸、および第２伝達部分を個別に形成する構成と比較して、第２回転機構４０を構成する部品が少なくなる。
【００８６】
本発明は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
【００８７】
・実施形態の応力測定装置１は、アシスト装置７８が停止した状態におけるインターミディエイトシャフト７２の応力を測定する。一方、変形例の応力測定装置１は、アシスト装置７８が駆動した状態におけるインターミディエイトシャフト７２の応力を測定する。要するに、実用操舵状態として生じ得る車両操舵装置７０の状態であれば、応力測定装置１により再現する車両操舵装置７０の状態は実施形態の応力測定装置１において再現した状態に限られない。
【００８８】
・実施形態の応力測定装置１の駆動機構２０は、第１回転機構３０および第２回転機構４０に共通する１つの電動モーター２３および回転シャフト２４を有する。一方、変形例の駆動機構２０は、電動モーター２３および回転シャフト２４に代えて、第１回転機構３０にトルクを伝達する第１電動モーターと、第２回転機構４０にトルクを伝達する第２電動モーターを有する。上方入力側回転部材２１Ａは、第１電動モーターの出力軸に固定される。下方入力側回転部材２２Ａは、第２電動モーターの出力軸に固定される。第１電動モーターおよび第２電動モーターの駆動回路は、第１電動モーターおよび第２電動モーターを互いに同期して回転させる。
【００８９】
・実施形態の応力測定装置１は、軸方向に移動するラックシャフト７４に対して負荷を付与する機構を有していない。一方、変形例の応力測定装置１は、図４に示されるように、軸方向に移動するラックシャフト７４に対して負荷を付与する負荷付与機構８０を有する。負荷付与機構８０は、補助ハウジング８１を有する。補助ハウジング８１は、ラックハウジング７７の各端部のそれぞれに固定される。補助ハウジング８１は、ラックシャフト７４のうちのラックハウジング７７から突出した部分の一部分を収容する。ラック側ストッパー７４Ｂの基端部分は、補助ハウジング８１の内面に接触する。
【００９０】
上記変形例の応力測定装置１によれば、車両操舵装置７０の実用操舵状態を再現したとき、補助ハウジング８１とラック側ストッパー７４Ｂとの間に摩擦が生じる。このため、補助ハウジング８１およびラック側ストッパー７４Ｂの摩擦力の大きさを調整することにより、例えば車両が悪路を走行しているときの車両操舵装置７０の状態を再現することが可能になる。
【００９１】
・実施形態の第２回転機構４０の第２軸体４１は、第２回転支持軸、第２伝達部分、および第２支持部分としての機能を有する。すなわち第２軸体４１は、ピニオンシャフト７３を支持し、インターミディエイトシャフト７２と同軸上に回転中心軸を有し、この回転中心軸を中心に自転する。一方、変形例の第２回転機構４０は、図５に示されるように、第２軸体４１に代えて第２回転支持軸９１、第２伝達部分９２、および第２支持部分９３を有する。第２回転支持軸９１は、インターミディエイトシャフト７２と同軸上に回転中心軸を有し、この回転中心軸を中心に自転する。第２伝達部分９２は、第２回転支持軸９１の回転を第２支持部分９３に伝達する。第２支持部分９３はインターミディエイトシャフト７２に対して傾斜した姿勢のピニオンシャフト７３を支持する。
【００９２】
・実施形態の測定部６０は、インターミディエイトシャフト７２の外観を撮影する撮影装置を有していない。一方、変形例の測定部６０は、インターミディエイトシャフト７２の外観を撮影する撮影装置を有する。また応力演算部６２は、赤外線カメラ６１から出力される温度、および撮影装置から出力される撮影画像に基づいて、インターミディエイトシャフト７２の応力を算出する。要するに、赤外線カメラ６１により測定される温度に加え、インターミディエイトシャフト７２に関する他の情報を測定し、温度および他の情報に基づいてインターミディエイトシャフト７２の応力を算出することもできる。
【００９３】
・実施形態の赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の温度を測定する。一方、変形例の赤外線カメラ６１は、インターミディエイトシャフト７２の温度を測定し、併せてインターミディエイトシャフト７２の外観を撮影する。また応力演算部６２は、赤外線カメラ６１から出力される温度および撮影画像に基づいて、インターミディエイトシャフト７２の応力を算出する。
【００９４】
・実施形態の測定部６０は、ロックインプロセッサを有する赤外線カメラ６１を有する。一方、変形例の測定部６０は、ロックインプロセッサが省略された赤外線カメラ６１を有する。また、赤外線カメラ６１とは別の機器としてロックインプロセッサを有する。要するに、赤外線カメラ６１の出力に基づいて応力を演算することが可能な構成であれば、測定部６０に備える赤外線カメラ６１の具体的構成は実施形態の構成に限られない。
【００９５】
・実施形態の支持部１０は、車両操舵装置７０を搭載相当姿勢に支持する。一方、変形例の支持部１０は、車両操舵装置７０を搭載相当姿勢以外の姿勢に支持する。要するに、インターミディエイトシャフト７２に対してコラムシャフト７１が傾斜した姿勢およびインターミディエイトシャフト７２に対してピニオンシャフト７３が傾斜した姿勢が可能な構成であれば、コラムシャフト７１、インターミディエイトシャフト７２、およびピニオンシャフト７３の具体的構成は実施形態の構成に限られない。
【００９６】
・実施形態の車両操舵装置７０は、第１自在継手７５および第２自在継手７６としてカルダンジョイントを有する。一方、変形例の車両操舵装置７０は、第１自在継手７５および第２自在継手７６の少なくとも一方のカルダンジョイントに代えてツェッパジョイントを有する。要するに、自在継手であれば第１自在継手７５および第２自在継手７６の具体的構成は実施形態の構成に限られない。
【００９７】
・実施形態の応力測定装置１は、アシスト装置７８を有する車両操舵装置７０を測定対象物とする。一方、変形例の応力測定装置１は、アシスト装置７８が省略された構成の車両操舵装置７０を測定対象物とする。要するに、インターミディエイトシャフト７２を有する車両操舵装置であれば、測定対象物とする車両操舵装置の具体的構成は実施形態の構成に限られない。
【符号の説明】
【００９８】
１…応力測定装置、２…ステアリングホイール、１０…支持部、２０…駆動機構、３０…第１回転機構、３１…第１回転支持軸、３２…固定シャフト、３３…固定側円形部材、３４…第１伝達部分、３５…第１支持部分、３７…伝達側円形部材、３８…巻掛部材、３９…第１軸受機構、４０…第２回転機構、４１…第２軸体、６０…測定部、６１…赤外線カメラ、６２…応力演算部、７０…車両操舵装置、７１…コラムシャフト、７１Ａ…第１コラム端部、７１Ｂ…第２コラム端部、７２…インターミディエイトシャフト、７２Ａ…第１中間物端部、７２Ｂ…第２中間物端部、７３…ピニオンシャフト、７３Ａ…第１ピニオン端部、７３Ｂ…第２ピニオン端部、７３Ｃ…ピニオンギヤ、７４…ラックシャフト、７４Ａ…ラックギヤ、７５…第１自在継手、７６…第２自在継手、７７…ラックハウジング、８１…補助ハウジング、９０…第２回転機構、９１…第２回転支持軸、９２…第２伝達部分、９３…第２支持部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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