(57)【要約】【課題】構造が単純で、操舵トルクを検出することが容易なステアリングシステム、および構造が単純で、回転トルクを検出することが容易なトルク検出装置を得る。【解決手段】ハンドル４０と反力付与装置４２とを連結装置４４によって連結する。連結装置４４は、連結部材７０と補助連結部材７２とを含み、ハンドル４０と反力付与装置４２の操作軸６０とを、補助連結部材７２によって相対回転可能に連結し、連結部材７０によって回転伝達可能に連結する。連結部材７０は、ハンドル４０に加えられた回転操作力を操作軸６０に伝達し、反力付与装置４２によって回転駆動される操作軸６０の回転力をハンドル４０に伝達する。その際に、連結部材７０に曲げモーメントが作用して、連結部材７０が撓むこととなる。連結部材７０に貼付された歪みゲージ８４によって検出された連結部材７２の撓み量に基づいて操作トルクが検出される。【選択図】  図１
2005324731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)概ね１つの回転軸線回りに回転可能な位置に配置された第１回転体および第２回転体と、(b)前記回転軸線と交差する方向に延びる部分を有するとともに両端の各々が前記第１回転体および前記第２回転体の各々に固定され、それらを回転伝達可能に連結する連結体とを含んで構成され、操舵トルクを伝達する操舵トルク伝達体と、
その操舵トルクに起因して生じる前記連結体の撓み量を検出する撓み量検出器を備え、その検出された撓み量によって前記操舵トルクの大きさを検出する操舵トルク検出装置と
を備えたことを特徴とするステアリングシステム。
【請求項２】
当該システムが、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転変位量が許容限度を超える場合に、前記第１回転体と前記第２回転体とを回転伝達可能に連結して前記連結体による回転伝達を補助する回転伝達補助機構を備えた請求項１に記載のステアリングシステム。
【請求項３】
前記回転伝達補助機構が、前記相対回転変位量の前記許容限度を調節する許容限度調節機構を備えた請求項２に記載のステアリングシステム。
【請求項４】
当該システムが、前記相対回転変位量が前記許容限度となったことを検知する限度検知器を備えた請求項２または３に記載のステアリングシステム。
【請求項５】
前記第１回転体がステアリング操作部材であり、第２回転体が車体の一部に回転可能に保持された軸部材である請求項１ないし４のいずれかに記載のステアリングシステム。
【請求項６】
(a)概ね１つの回転軸線回りに回転可能な位置に配置された第１回転体および第２回転体と、(b)前記回転軸線と交差する方向に延びる部分を有するとともに両端の各々が前記第１回転体および前記第２回転体の各々に固定され、それらを回転伝達可能に連結する連結体とを含んでなるトルク伝達体の回転トルクを検出するトルク検出装置であって、
回転トルクに起因して生じる前記連結体の撓み量を検出する撓み量検出器を備え、その検出された撓み量によって回転トルクの大きさを検出することを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルク検出装置を備えたステアリングシステムおよびトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転トルクを検出するトルク検出装置は、様々な分野で使用されている。例えば、車両においては、操舵トルク検出装置等として使用される。操舵トルク検出装置は、パワーステアリング機能を有するステアリングシステムや，走行試験に供される車両のステアリングシステム等に備えられている。例えば、パワーステアリング機能を有するステアリングシステムでは、ステアリングホイール等の操作部材に操作がなされて発生する操舵トルクが操舵トルク検出装置によって検出され、その検出されたトルクに基づいて車輪を転舵するためのアシスト力が決定されるのである。また、その際における操舵トルク検出装置による操舵トルクの取得は、例えば、トーションバー等、ステアリングシャフトの一部分として設けられてあるいはステアリングシャフトと転舵装置との間に介在させられて回転伝達する部材のねじれ量等を検出すること等によってなされる。このように、操舵トルク検出装置は、操舵トルクによって何らかの部材に何らかの変形，あるいは相対変位を生じさせ、その変形，あるいは相対変位を検出するようにされている。下記〔特許文献１〕には、操作部材とステアリングシャフトとの連結体である薄肉円筒部（文献中には、「トルク感度部」と記載されている。）に操舵トルクに応じたねじれ変形を発生させて、そのねじれ変形量を検出することにより、操作トルクを検出する技術が記載されている。また、下記〔特許文献２〕には、入力軸と出力軸とが連結されたステアリングシャフトにおいて、入力軸と出力軸との連結部分における回転方向の相対変位である相対回転変位を軸方向の変位に変換し、その軸方向の変位を検出することにより操舵トルクを検出する技術が記載されている。
【特許文献１】特公平７−６２６３９号公報
【特許文献２】特公平４−５０２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記〔特許文献１〕の技術では、歪みゲージという簡単な検出デバイスを用いて操舵トルクを検出可能ではあるが、連結体の薄肉円筒部の表面、つまり、曲面に歪みゲージを貼付することが困難であるといった問題や、連結体として必要とされる剛性に鑑みて薄肉円筒部の肉厚をある程度厚くする必要があり、充分な変形量が得られないことから比較的小さな操舵トルクの検出においてあまり感度がよくないといった問題等を抱える。また、上記〔特許文献２〕の技術では、比較的変形し易い部材の変形量から操舵トルクを検出できるが、その部材を回転伝達経路とは別に配設する必要があり、また、操舵トルクによる回転伝達部材のねじれをその部材の変位に変換する機構が必要であるため、操舵トルク検出装置の構造が複雑になるという問題を抱える。本発明は、そういった事柄を鑑みてなされたものであり、構造が単純であり、かつ、操舵トルクの検出が容易なステアリングシステムを得ることを課題としてなされたものである。また、構造が単純であり、かつ、トルクの検出が容易なトルク検出装置を得ることを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明のトルク検出装置は、概ね１つの回転軸線回りに回転可能な位置に配置された２つの回転体と、回転軸線と交差する方向に延びる部分を有して２つの回転体を回転伝達可能に連結する連結体とを含んでなるトルク伝達体の回転トルクを、連結体の撓み量に基づいて操舵トルクの大きさを検出することを特徴とする。また、本発明のステアリングシステムは、上記トルク検出装置を操舵トルクを検出するための操舵トルク検出装置として備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のトルク検出装置は、回転伝達部材である連結体の変形量として、その部材の曲げモーメントの作用による撓み量を検出することにより、回転トルクを検出することができる。本発明により、構造が単純で、トルクを検出することが比較的容易なトルク検出装置を得ることができる。また、本発明のステアリングシステムにおいて、上記トルク検出装置と同様に、回転伝達部材である連結体の撓み量を検出することにより、操舵トルクを検出することができる。本発明により、構造が単純で、操舵トルクを検出することが比較的容易なステアリングシステムを得ることができるのである。なお、本発明のステアリングシステムの各種態様およびそれらの作用および効果については、以下の、〔発明の態様〕の項において詳しく説明する。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、(1)項が請求項１に、(2)項が請求項２に、(3)項が請求項３に、(4)項が請求項４に、(6)項が請求項５に、(9)項が請求項６にそれぞれ相当する。
【０００８】
（１）(a)概ね１つの回転軸線回りに回転可能な位置に配置された第１回転体および第２回転体と、(b)前記回転軸線と交差する方向に延びる部分を有するとともに両端の各々が前記第１回転体および前記第２回転体の各々に固定され、それらを回転伝達可能に連結する連結体とを含んで構成され、操舵トルクを伝達する操舵トルク伝達体と、
その操舵トルクに起因して生じる前記連結体の撓み量を検出する撓み量検出器を備え、その検出された撓み量によって前記操舵トルクの大きさを検出する操舵トルク検出装置と
を備えたことを特徴とするステアリングシステム。
【０００９】
前述の特許文献１に記載のステアリングシステムは、回転伝達部材のねじり量から操舵トルクを検出するように構成されている。それに対して、本項に記載のステアリングシステムは、回転伝達部材である連結体の撓み量から操舵トルクを検出するように構成されている。つまり、連結体は、回転軸線に交差する向きに配設された回転伝達部材であり、操舵トルクに起因して連結体に作用する曲げモーメントによって、その操舵トルクに応じた程度撓むようにされた部材である。そのような連結体は、充分な剛性を維持しつつ検出に充分な変形量が得られる態様のものとすることが可能である。具体的に言えば、例えば、連結体を角棒状，帯状のものとし、その形状を、回転軸線方向の力に対しては充分なる剛性が得られ、かつ、回転伝達によって充分な撓みが生じるように寸法調整することが可能なのである。また、撓み量検知器として歪みゲージ（歪みセンサ）を利用することを考えた場合、特許文献１に記載のステアリングシステムでは、円筒形状の回転伝達部材の外周面に歪みゲージを貼着する必要があるのに対して、本項に記載のステアリングシステムでは、例えば、角棒状，帯状，平板状等の連結体を採用することによって、歪みゲージを貼着する面を平面とすることが可能となる。
【００１０】
また、前述の特許文献２に記載のステアリングシステムは、感度のよい操舵トルクの検出を可能とすべく、回転伝達に寄与しない部材の撓み量を検出するように構成されている。これに対し、本項に記載のステアリングシステムでは、回転伝達部材である連結体の撓み量から操舵トルクを検出するように構成されている。つまり、本項における連結体は、回転伝達機能を有する部材であるとともに、操舵トルクに応じた変形を生じさせる被検出体として機能するものである。そのため、本項に記載の態様によれば、構成が簡素化、つまり単純化されたステアリングシステムが実現することになる。以上に述べたように、本発明により、シンプルな構造で、操舵トルクを検出することが容易なステアリングシステムを得ることができるのである。
【００１１】
本項における「操舵トルク」は、操舵に関係する回転トルクを広く含む概念であり、運転者の操作力によって生じる回転トルクにのみ限定されず、また、車輪を転舵させるための直接的な回転トルクのみに限定されない。例えば、一般的なステアリングにおいて、運転者によってステアリングホイール等の操作部材に加えられた回転トルク、そのトルクが伝達されて生じる操作軸としてのステアリングシャフトの回転トルク、さらにそのトルクが伝達された転舵装置の入力軸に生じる回転トルク、それら操作部材，操作軸，入力軸の相互間連結部に生じる回転トルクのみならず、パワーステアリングシステムにおける回転トルクであって、運転者の操作力をアシストするためのアシスト力として、転舵部に設けられた動力源による駆動トルク等も操舵トルクに該当する。さらに、いわゆるステアバイワイヤ式ステアリングシステム（転舵部と操作部とが機械的に分離され、電気的な制御の下、転舵部が備える動力源によって車輪を転舵させるように構成されたシステム）では、操作部、転舵部が分離されているため、操作部材に加えられた回転トルクが転舵部には伝達されないが、例えば、操作部材を支持して操作部材の回転に伴って回転する支持軸（操作軸の一種と考えることができる）に生じる回転トルク等も操舵トルクに該当する。また、転舵部において設けられている動力源の回転トルク等も、パワーステアリングシステムの場合と同様、操舵トルクに該当する。
【００１２】
「操舵トルク伝達体」は、検出する操舵トルクによって、ステアリングシステムにおける任意の箇所に配設することが可能であり、また、ステアリングシステムを構成する任意の部分を操舵トルク伝達体として利用することが可能である。具体的には、例えば、運転者の操作による回転トルクを検出する場合、ステアリングシャフトの一部を上記第１回転体として機能させ、かつ、ステアリングシャフトの他の一部を上記第２回転体として機能させ、それらのシャフトの一部どうしの間をそれらの軸線に交差するような何らかの部材で接続し、その何らかの部材を連結体として機能させることが可能である。また、例えば、操作部材とステアリングシャフトとを、それぞれ第１回転体，第２回転体として機能させ、それらを連結する部材を連結体として機能させることも可能である。なお、それら例示したものは、２つの回転体および連結体が互いに別体として形成されたものであるが、操舵トルクを伝達する１つの部材において、それの複数の部分を、それぞれ第１回転体，第２回転体，連結体として機能させるような態様とすることも可能である。つまり、操舵トルク伝達体は、２つの回転体と連結体との３つが互いに一体的に構成されたものであってもよく、また、第１回転体と連結体とが一体的に、あるいは、第２回転体と連結体とが一体的に構成されたものであってもよいのである。
【００１３】
また、操舵トルク伝達体は、例えば、２つの回転体の両者がそれぞれ車体の一部に回転可能に保持された態様のものであってもよく、また、例えば、２つの回転体の一方が車体に対して回転可能に保持され、他方がその一方に相対回転可能に保持されることによって車体に対して回転可能とされた態様のものであってもよい。後者の場合、他方が一方に直接的に相対回転可能に保持される態様であってもよく、他方が保持機構を介して一方に相対回転可能に保持される態様であってもよい。それらの各態様とは別の態様として、一方の回転体が車体の一部に回転可能に保持され、他方の回転体が連結体によって一方に保持されるような態様を採用することが可能である。
【００１４】
操舵トルク検出装置が有する「撓み量検知器」は、その構成が特に限定されるものではない。例えば、歪みゲージを採用することができる。歪みゲージを採用する場合、例えば、連結体に貼着し、連結体の歪みゲージが貼着された部位の伸縮量を測定することにより、撓み量を検出するように構成することが可能である。
【００１５】
（２）当該システムが、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転変位量が許容限度を超える場合に、前記第１回転体と前記第２回転体とを回転伝達可能に連結して前記連結体による回転伝達を補助する回転伝達補助機構を備えた(1)項に記載のステアリングシステム。
【００１６】
本項に記載の態様のように、回転伝達補助機構を設けることにより、例えば、設定値を超える操舵トルクがトルク伝達体に加わった際に、連結体の過大な撓みを制限することが可能となる。つまり、回転伝達補助機構は、連結体の撓み量の許容限度を規定する機構として機能させることが可能である。本項の態様によれば、過大な回転トルクの入力による操舵トルク伝達体の破損，変形等を回避可能となる。なお、回転伝達補助機構は、例えば、第１回転体と第２回転体との相対回転角度が設定角度以上となった場合に、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方と上記相対回転角度の増加を禁止あるいは抑制するような構造を採用することが可能である。
【００１７】
（３）前記回転伝達補助機構が、前記相対回転変位量の前記許容限度を調節する許容限度調節機構を備えた(2)項に記載のステアリングシステム。
【００１８】
本項に記載の態様によれば、例えば、連結体の撓み量の上限を規定することが可能であり、連結体によって伝達可能な回転トルクを調整することが可能である。また、調整によって、検出可能な最大操舵トルクの大きさを調節することができる。
【００１９】
（４）当該システムが、前記相対回転変位量が前記許容限度となったことを検知する限度検知器を備えた(2)項または(3)項に記載のステアリングシステム。
【００２０】
本項に記載の態様のように、限度検知器を、撓み量検出器とは別体的に設ければ、例えば、連結体の撓み量が許容限度となっていること等を容易に把握できる。また、例えば、上記相対回転変位量が許容限度になった状態における操舵トルクの検出値が、規定された範囲内の値であるか否かを検査することにより、連結体の破損等の異常や、歪みゲージの連結体からの剥がれ，断線等の撓み量検出器の異常等を検知することができる。限度検知器は、例えば、上記相対回転変位量が許容限度に達したことを電気，光等を利用したスイッチ，センサ等によって検知するといった態様のものとすることができる。
【００２１】
（５）当該システムが、前記連結体とは別に、前記第１回転体と前記第２回転体との一方を他方に相対回転可能かつ相対移動不能に保持させる回転体相互間保持機構を備える(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２２】
本項に記載の態様は、前述したところの、「２つの回転体の一方が車体に対して回転可能に保持され、他方がその一方に相対回転可能に保持されることによって車体に対して回転可能とされた態様」の一態様であって、「他方が保持機構を介して一方に相対回転可能に保持される態様」の一態様である。上記保持機構を備えることにより、回転伝達以外の負荷が連結体にかかりにくくなるため、連結体の構造を、より操舵トルクの検出に適したものとすることができる。回転体相互間保持機構は、例えば、２つの回転体の一方に固定して保持部材を設け、その保持部材によって、２つの回転体の他方を回転可能に保持する機構等とすることができる。
【００２３】
（６）前記第１回転体がステアリング操作部材であり、第２回転体が車体の一部に回転可能に保持された軸部材である(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２４】
ステアリング操作部材とその操作部材の回転操作によって回転させられる軸部材を連結体によって連結することにより、連結体の撓み量に基づいて運転者によって操作部材に入力された回転トルクである操作トルクを検出することができる。
【００２５】
（７）当該システムが、操舵操作がなされる操作部と、車輪を転舵する動力源を有して前記操作部と機械的に分離された転舵部とを備え、前記操作部になされた操舵操作に応じて前記動力源の制御を行うことにより車輪を転舵するものであり、前記操作部および前記転舵部の少なくとも一方に前記操舵トルク伝達体が設けられた(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２６】
本項に記載のステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ方式のステアリングシステムであり、そのシステムにおいて、例えば、操作部になされた操舵操作を電磁気的に検出し、その検出された操作に基づいて転舵部に設けられた動力源を制御することにより車輪が転舵される。そのステアバイワイヤ方式のステアリングシステムにおいて、例えば、操作部にトルク伝達体を設けることにより、操作部材の操作トルクを検出することができ、その操作トルクの検出値を転舵部の制御等に利用することができる。また、本項のステアリングシステムが反力付与装置を備えている場合には、操作トルクの検出値を反力付与装置の制御に利用することができる。
【００２７】
なお、本項とは異なる態様であるが、当該システムを、操作力によって車輪を転舵するステアリングシステム，あるいは操作力を転舵部の動力源によってアシストして車輪を転舵するステアリングシステム（いわゆるパワーステアリング方式）等に採用することができる。このようなステアリングシステムにおいても、操作部にトルク伝達体を設けることにより、例えば、操作トルクを検出し、その操作トルクの検出値を利用して転舵部を制御することができる。なお、パワーステアリング方式およびステアバイワイヤ方式のステアリングシステムのいずれにおいても、例えば、第１，第２回転体を、それぞれモータの駆動軸，転舵装置の入力軸とする等して、転舵部にトルク伝達体を設けることにより、転舵部における回転トルクである転舵トルクを検出することができる。
【００２８】
（８）当該システムが、前記操舵トルク検出装置によって検出された操舵トルクに基づいて自身を制御する制御装置を備えた(1)項ないし(7)項のいずれかに記載のステアリングシステム。
【００２９】
パワーステアリング方式およびステアバイワイヤ方式のステアリングシステムでは、本項に記載の態様のように、上記制御装置を備えることにより、例えば、操作トルクに基づいて、転舵部の適切な制御を行うことができる。その場合には、例えば、操作トルクに応じた転舵力の調整が可能となる。その際に、転舵トルクをも取得して制御に利用すれば、転舵部の制御を、いっそう適切なものとすることができる。ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムにおいて、操作部に反力付与装置を備えている場合には、操作トルクに基づいてその反力付与装置を制御することができる。その場合には、例えば、取得された実際の操作トルクと目標となる操作トルクとの偏差を減少させるように反力付与装置を制御すれば、操作部材の操作感を適切なものとなる。
【００３０】
（９）(a)概ね１つの回転軸線回りに回転可能な位置に配置された第１回転体および第２回転体と、(b)前記回転軸線と交差する方向に延びる部分を有するとともに両端の各々が前記第１回転体および前記第２回転体の各々に固定され、それらを回転伝達可能に連結する連結体とを含んでなるトルク伝達体の回転トルクを検出するトルク検出装置であって、
回転トルクに起因して生じる前記連結体の撓み量を検出する撓み量検出器を備え、その検出された撓み量によって回転トルクの大きさを検出することを特徴とするトルク検出装置。
【００３１】
本項に記載の態様は、トルク検出装置についての発明の態様である。本項のトルク検出装置を採用して操舵トルクを検出可能に構成したステアリングシステムが、前述の(1)項に記載されたステアリングシステムである。なお、上記(2)項以下の各項に記載されている技術的特徴を、本項に付加した態様のトルク検出装置とすることも可能である。本項の態様および本項に上記各技術的特徴を付加した態様の説明は、先の説明と重複するため、ここでの説明は省略する。なお、前述の説明と同様に、本発明によって、シンプルな構造で、回転トルクを検出することが容易なトルク検出装置が得られるのである。
【００３２】
上記(4)項の特徴を、本項の態様に付加した場合には、例えば、前述のように、連結体，撓み量検出器等の異常を検知することができる。すなわち、本項のトルク検出装置を、より実用的なものとすることができるのである。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の一実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではなく、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００３４】
１.  ステアリングシステムの概要．
図１に、本発明の一実施例であるステアリングシステム１０を、回転トルクの一種である操舵トルクの検出に関連性の深い部分を中心に模式的に示す。ステアリングシステム１０は、操舵のための操作がなされる操作部２０と、動力源を備えて車輪を転舵する転舵部３０とを含んで構成されている。なお、この図において、操作部２０は、左側が車両前方となるように図示されており、運転者は、操作部２０の図における右側に位置して、操作部２０に対する操作を行う。また、図２に、操作部２０の正面図（図１における右側から眺めた図）を示す。本実施例において、ステアリングシステム１０は、いわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムとして構成されており、操作部２０と転舵部３０とが機械的に分離されており、操作部２０において検出された操作に基づいて、転舵部３０が電気的に制御されることによって車輪の転舵が行われるようになっている。
【００３５】
２.  操作部．
操作部２０は、ステアリング操作部材たるハンドル４０と，ハンドル４０に反力を付与するための反力付与装置４２と，ハンドル４０と反力付与装置４２とを連結する連結装置４４とを含んで構成されている。そして、ハンドル４０になされた操作は電子制御装置４６によって取得され、その電子制御装置４６によって、上記操作に基づく転舵部３０の制御が行われる。ハンドル４０は、それぞれがパイプ材からＬ字形状に形成された２つのアーム５０，２つのアーム５０の各々の一端部が接続されてそれらアーム５０を固定保持する角形棒状のアーム保持部材５２、２つのアームの各々の他端部に取り付けられて操作において運転者によって把持される２つのグリップ５４を含んで構成されている。なお、２つのアーム５０の各々の一端部は、アーム保持部材５２の車両後方端部に設けられた貫通穴に挿入され、アーム保持部材５２に固定されている。
【００３６】
反力付与装置４２は、操舵操作によって回転させられる操作軸６０、車体の一部に固定されて操作軸６０を回転可能に保持する軸保持装置６２，および反力発生源として軸保持装置６２に取り付けられた反力モータ６４を含んで構成されている。反力モータ６４は、電子制御装置４６に制御されて回転駆動力を発生させるようにされている。また、軸保持装置６２には内部にギヤ式の減速機構が設けられており、反力モータ６４の回転駆動力は、その減速機構を介して操作軸６０に伝達されるようになっている。すなわち、ハンドル４０と反力付与装置４２の操作軸６０とが連結装置４４によって連結されており、ハンドル４０に加えられた操作力が連結装置４４を介して操作軸６０に伝えられるとともに、反力モータ６４により付与された回転駆動力が連結装置４４を介してハンドル４０に伝えられるようになっている。また、軸保持装置６２には、操作軸６０の回転位置、詳しくは回転角度位置を検出するためのエンコーダ６６が設けられている。
【００３７】
連結装置４４は、ハンドル４０と操作軸６０とを連結する連結部材７０、および、その連結部材７０を補助するようにハンドル４０と操作軸６０とを連結する補助連結部材７２を備えている。図３に、連結装置４４の図２におけるＢ−Ｂ断面図を、図４に、連結装置４４の図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。本操作部２０において、ハンドル４０は第１回転体として、また、操作軸６０は第２回転体として機能し、連結部材７０は、両端部の各々がハンドル４０と操作軸６０との各々に固定されて、それらを回転伝達可能に連結する連結体として機能するものとされており、後に詳しく説明するように、それらハンドル４０，操作軸６０，連結部材７０を含んでトルク伝達体が構成されている。連結体としての連結部材７０は、断面が長方形をなす棒状部材（帯状部材）であり、操作軸６０の回転軸線に交差する方向（本実施例では直角に交差する方向）に延びる状態で、詳しく言えば、操作軸６０の回転軸線を中心に回動するように、その軸線を中心とする円の径方向に配置されている。なお、本実施例において、操作軸６０の回転軸線の方向を「回転軸線方向」あるいは単に「軸方向」と、操作軸６０の回転軸線を中心とする円の径方向を単に「径方向」と、連結部材７０の回転方向を単に「回転方向」と称する場合がある。
【００３８】
操作軸６０は、その先端部に、その部分が切り込まれて形成された２つの突片８０を有しており、連結部材７０は、それら突片８０によって一端部が狭まれる状態で締結部材により締結されることで、操作軸６０に固定されている。アーム保持部材５２の中央には、連結部材７０が固定される連結部材固定穴８２が、径方向（図において上下方向）に貫通して設けられている。図５に、連結部材固定穴８２が設けられた部分およびその周辺の部分のＣ−Ｃ断面図を示す。その連結部材固定穴８２の軸方向および回転方向の寸法は、連結部材７０の寸法よりも大きくされている。一方、アーム保持部材５２には、連結部材固定穴８２と交差（本実施例においては直交）するように２つの雌ねじ穴８６が設けられ、それら雌ねじ穴８６の各々に、それぞれ押さえボルト８７が螺合させられ、それぞれのボルト８７がナット８８により固定されている。そのため、連結部材７０は、連結部材固定穴８２と直接接触しないように固定されているのである。
【００３９】
さらに、押さえボルト８７の先端部８９の形状は半球状とされており、押さえボルト８７と、連結部材７０の回転方向の面との接触面積が小さくされている。また、押さえボルト８７は、その先端部８９が連結部材７０に軽く接触する状態で固定されており、連結部材７０は押さえボルト８７と軸方向および径方向に相対移動することが可能にされている。そのため、連結部材７０とハンドル４０との間の軸方向および径方向における相対移動を許容しながら回転伝達が行われるのである。なお、後述するように、操作軸６０とハンドル４０とは、補助連結部材７２によって相対回転可能に連結されており、それらが軸方向および径方向に相対移動不能にされているが、実際には微少なガタがあるため、操作軸６０とハンドル４０とがわずかに相対移動するのである。なお、連結装置４４において、上述のように相対移動を許容しながら回転伝達を行う部分である相対移動許容回転伝達部は、連結部材７０，アーム保持部材５２の連結部材固定穴８２，雌ねじ穴８６，押さえボルト８７等を含んで構成されている。
【００４０】
操作部２０には、連結部材７０の上記撓み量を検出するための撓み量検出器として、１対の抵抗線を用いた歪みゲージ８４が、連結部材７０の回転方向を向く２つの面の各々に貼付けられている。その歪みゲージ８４により、連結部材７０の回転方向における両側の各々の径方向の伸縮歪み量が検出され、その伸縮歪み量に基づいて、連結部材７０の撓み量が検出される。なお、撓み量を検出しやすくするために、連結部材７０は、回転方向の寸法が軸方向の寸法よりも小さくされる向きに配設されており、操作力，回転駆動力等を伝達する際に、撓みやすくされている。
【００４１】
補助連結部材７２は、外形形状が概ね角柱形状をなすものであり、連結部材７０の前方側（図１，図３において左側）に配設され、軸部材６０に交差する方向に、詳しくは、連結部材７０と平行に設けられている。補助連結部材７２の上端部付近には、貫通穴である軸穴９０が回転軸線方向に設けられており、操作軸６０が、その軸穴９０に軸受９２を介して相対回転可能かつ相対移動不能に保持されている。補助連結部材７２の下部には、貫通穴である支持穴９４が軸方向に設けられており、アーム保持部材５２は、その支持穴９４に端部が嵌入させられた状態で、締結部材によって補助連結部材７２に固定されている。このような構造とされたことで、補助連結部材７２によって、操作軸６０とハンドル４０とが相対回転可能かつ相対移動不能に連結されており、補助連結部材７２は、回転体相互間保持機構を構成する主たる部材として機能するものとされており、ハンドル４０の回転軸線が操作軸６０の回転軸線とのずれが防止されることになる。なお、補助連結部材７２による連結では操作軸６０とハンドル４０との相対回転が許容されているため、操作軸６０とハンドル４０との間の回転伝達は、基本的には、連結部材７０によってなされる。
【００４２】
補助連結部材７２は、図における上端部に開口する円形の開口穴９６を有する中空状のものとされている。一方、操作軸６０には、回転軸線と直交する向きに（図において上下方向に）雌ねじ穴１００が設けられ、雄ねじ部を有する被係止部材１０２が、その雌ねじ穴１００に螺着される状態で、開口穴９６内部において立設されている。また、開口穴９６の開口端には、他の部分より径の大きな大径部１０４が形成されており、その大径部１０４に、導電部材である環状の導電リング１０８が、絶縁部材である絶縁リング１０６を介して装着されている。なお、被係止部材１０２の頭部は、導電リング１０８の内径よりも小さな外径となっており、後に詳しく説明するが、ハンドル４０の通常操作範囲（操作トルクが小さな範囲である）においては、被係止部材１０２の頭部が導電リング１０８に接しない状態とされている。
【００４３】
上述した電子制御装置４６は、コンピュータを主体とした装置であり、各種の信号に基づいて、転舵部３０，反力モータ６４等の制御を行うものである。電子制御装置４６には、エンコーダ６６，被係止部材１０２および導電リング１０８が接続され、また、検出信号を増幅する増幅器１２０を介して歪みゲージ８４が，駆動回路１２２を介して反力モータ６４が、それぞれ、接続されている。なお、先に説明した連結部材７０の撓み量は、歪みゲージ８４によって検出される連結部材７０の回転方向における２つの側面の径方向の伸縮歪み量に基づき、電子制御装置４６の演算によって求められる。また、その撓み量は連結部材７０に作用する操作トルクに比例するものであり、電子制御装置４６は、その取得された撓み量に基づいて、演算によって操作トルクを取得する。つまり、撓み量検出器である歪みゲージ８４と、増幅器１２０と、電子制御装置４６の、連結部材７２の撓み量に基づいて操作トルクを演算によって取得する部分とを含んで、トルク検出装置の一種である操舵トルク検出装置が構成されているのである。
【００４４】
３.  転舵部．
転舵部３０は、既に公知の構成であるため図示を省略して簡単に説明するが、両端のそれぞれがタイロッド，ナックルアームを介して左右の転舵車輪のそれぞれに接続された転舵ロッドを車幅方向に移動させることにより車輪を転舵する転舵装置を備えている。その転舵装置は、動力源としての転舵モータを備え、その転舵モータは、駆動回路を介して、電子制御装置４６に接続されている。転舵装置は、電子制御装置４６による制御下、転舵モータの駆動力によって転舵ロッドを車幅方向に移動させ、車輪の向きを変えるようにされているのである。転舵装置には、その車輪の向き、つまり転舵位置を取得するために、転舵ロッドの車幅方向の位置を検出する転舵位置センサが設けられている。転舵位置は、その転舵位置センサの検出信号が電子制御装置４６に送信され、電子制御装置４６によって演算処理されることで取得される。
【００４５】
車輪の転舵を行う際等には、車輪が路面から受ける転舵方向の力である転舵反力が生じる。転舵部３０には、その転舵反力を取得するためのセンサを有している。詳しく言えば、両輪の各々に連結されたタイロッドに、転舵反力によってタイロッドの軸方向に作用する軸力を検出するための軸力センサがそれぞれ設けられている。転舵反力は、その軸力センサの検出信号が電子制御装置４６に送信され、電子制御装置４６の演算処理によって取得される。なお、後に説明するが、電子制御装置４６によって、ハンドル４０に付与すべき反力の大きさが決定される際には、上記取得された転舵反力が用いられる。
【００４６】
４.  システムの作動．
ステアリングシステム１０の作動について説明する。運転者がハンドル４０を左右いずれかに回転させた場合には、連結部材７０を介して操作軸６０が回転させられる。その際に、電子制御装置４６は、操作軸６０の回転位置を検出するエンコーダ６６の検出信号に基づいて、転舵車輪の目標転舵位置を決定する。一方、車輪の実際の転舵位置である実転舵位置は、上述のように、転舵位置センサの検出信号に基づいて取得されている。電子制御装置４６は、目標転舵位置と実転舵位置との偏差を減少させるように転舵部３０を制御することにより、操作部２０になされた操作に基づいて車輪を転舵させるのである。
【００４７】
本ステアリングシステム１０は、前述のように操作部２０と転舵部３０とが機械的に連結されていないため、上述の転舵反力が操作部２０に伝わらない。そのため、車輪が上述の転舵反力を受けた際には、その転舵反力に基づいた大きさの操作反力がハンドル４０に付与される。具体的には、電子制御装置４６の制御によって、駆動回路１２２から反力モータ６４に電力が供給され、操作軸６０に回転駆動力が付与される。その回転駆動力は、連結部材７０を介してハンドル４０に伝わり、運転者に操舵の手応えを感じさせる。ちなみに、ここでの操作反力は、すなわち操作トルクであり、操作反力が付与されている際には、操作トルクに応じた量の撓みが連結部材７０に生じる。その撓み量は、歪みゲージ８４によって検出され、検出された撓み量に基づいて操作部２０において発生している操作トルクが電子制御装置４６によって取得される。
【００４８】
なお、前述のように、ハンドル４０と操作軸６０とは、補助連結部材７２によって、相対回転可能かつ軸方向および径方向に相対移動不能に連結されている。しかし、実際には、補助連結部材７２と操作軸６０との間にはわずかなガタが存在するため、ハンドル４０に回転方向以外の力、例えば、車両における上下方向，前後方向の力が加わった際には、ハンドル４０と操作軸６０とがわずかに相対移動することとなる。仮に、ハンドル４０のアーム保持部材５２と操作軸６０との相対移動に伴い、連結部材７０が軸方向，あるいは径方向に変形するように構成されている場合には、その変形による伸縮歪みが歪みゲージ８４によって検出され、精度よく回転トルクを検出できない可能性がある。しかし、本実施例において、前述の相対移動許容回転伝達機構により、連結部材７０とハンドル４０との間の軸方向および径方向における相対移動が許容されているため、連結部材７０には、回転方向以外の力、例えば、軸方向，径方向等の力が殆ど作用しないのである。そのため、本実施例において、連結装置４４の相対移動許容回転伝達機構により、連結部材７０にほぼ回転方向だけの力が加わるようにされているため、操作トルクを精度よく検出することができるのである。
【００４９】
付与される操作反力すなわち操作トルクは、その大きさおよび方向が電子制御装置４６によって制御される。詳しく言えば、転舵反力の方向および大きさと操作軸６０の回転方向および速度とに基づいて、付与されるべき操作トルクである目標操作トルクが決定され、その目標操作トルクと実際の操作トルクとの偏差に基づいて反力モータ６４に供給される電力が決定され、その決定された電力が反力モータ６４に供給されるのである。簡単に言えば、ある転舵反力が発生しており、その転舵反力の発生下において、ある速度である方向にハンドル４０を操作した場合に如何なる操作トルクを発生させるべきかが演算によって求められ、その求めた操作トルクとなるように、反力モータ６４がフィードバック制御され、その結果として、ハンドル４０に適度な操作反力が付与されるのである。
【００５０】
５.  回転伝達補助機構．
上述のように、ハンドル４０と操作軸６０との間の回転伝達は、基本的に、連結部材７０だけによってなされる。しかし、本ステアリングシステム１０には、回転伝達補助機構が設けられており、伝達すべき回転トルクが設定値を超えると、連結部材７０に加えて、補助連結部材７２によっても回転伝達が行われるようにされている。連結部材７０は、回転伝達の際に操作トルクの大きさに応じて回転方向に撓むが、そのことにより、ハンドル４０と操作軸６０との間に相対回転変位が生じることとなる。その相対回転変位、つまり相対回転角度が設定角度以内であれば、補助連結部材７２と操作軸６０との自由な相対回転変位は許容される。
【００５１】
一方、連結部材７０に作用する操作トルクが大きくなり、連結部材７０の撓み量が大きくなると、補助連結部材７２の開口穴９６内部において操作軸６０に設けられた被係止部材１０２と補助連結部材７２との相対回転変位も大きくなる。被係止部材１０２と補助連結部材７２との相対回転変位量がある量、つまり、許容限度となると、図６に示すように、被係止部材１０２の頭部が補助連結部材７２に設けられた導電リング１０８に当接する。被係止部材１０２が導電リング１０８に当接すると、回転伝達は、連結部材７０と導電リング１０８等を含む補助連結部材７２との両方で行われるようになり、ハンドル４０と操作軸６０との相対回転角度の増加が制限される。すなわち、被係止部材１０２，操作軸６０の雌ねじ穴１００が設けられた部分，補助連結部材７２等を含む機構によって、ハンドル４０と操作軸６０の相対回転変位量が許容限度を超える場合に、それらを回転伝達可能に連結して連結部材７０による回転伝達を補助する回転伝達補助機構が構成されているのである。その回転伝達補助機構により、連結部材７０には、設定された大きさを超える操作トルクが作用しないようにされ、すなわち、連結部材７０の撓み量が許容限度を超えないようにされているのである。
【００５２】
また、本実施例において、上記回転伝達補助機構は許容限度調節機構を備えており、ハンドル４０と操作軸６０との相対回転変位量の許容限度を調節することが可能となっている。被係止部材１０２を自身の軸回りに回転させると、被係止部材１０２と操作軸６０との螺合量が変化し、図７に示すように、被係止部材１０２の頭部と補助連結部材７２（詳しくは、大径部１０４に設けられた導電リング１０８）との回転方向における距離が変化する。被係止部材１０２の頭部と補助連結部材７２との上記距離を調節することにより、被係止部材１０２が補助連結部材７２に当接する相対回転角度である許容限度角度が調節を行うことができるのである。つまり、被係止部材１０２，操作軸６０の雌ねじ穴１００が設けられた部分，補助連結部材７２の大径部１０４が設けられた部分等を含んで、ハンドル４０と操作軸６０との相対回転変位量の許容限度を調節する許容限度調節機構が構成されており、この許容限度調節機構が設けられていることで、例えば、連結部材７０の剛性や，検出を所望する操作トルクの大きさの範囲等に応じて許容限度角度を変更することが可能となっている。
【００５３】
６.  限度検知器．
また、本ステアリングシステム１０は、限度検知器を備えており、上記ハンドル４０と操作軸６０との相対回転変位量が許容限度となったこと、言い換えれば、操作軸６０と補助連結部材７２との相対回転角度が許容限度角度になったことを検知することができる。被係止部材１０２および導電リング１０８の各々は、導電線によって電子制御装置４６と電気的に接続されており、また、被係止部材１０２と導電リング１０８とが当接する際には電気的導通が生じるようにされている。その導通を検知することにより、電子制御装置４６は、被係止部材１０２と導電リング１０８とが当接したことを検知することができるのである。すなわち、限度検知器は、被係止部材１０２，導電リング１０８，および電子制御装置４６の導通を検知する部分を含んで構成されている。
【００５４】
電子制御装置４６は、連結部材７０の上記限度検知器の許容限度の検知に基づいて、連結部材７０，あるいは歪みゲージ８４等に異常がないかを検査する機能を備えている。例えば、歪みゲージ８４の一部が連結部材７０から剥がれることや，連結部材７０が破損すること等に起因する異常を撓み量検出値に基づいて検知するのである。上記ハンドル４０と操作軸６０との相対回転変位量の許容限度は、上記許容限度調節機構によって許容限度を変更しない限り一定である。その許容限度において検出されるべき操作トルクの上限値と下限値とがしきい標準操作トルク限度範囲として電子制御装置４６に記憶されている。許容限度が検知された際には、歪みゲージ８４の検出信号に基づいて取得される操作トルクが標準操作トルク限度範囲の値であるか否かが判定される。その範囲内の値である場合には、連結部材７０，あるいは歪みゲージ８４等は正常であると判定される。一方、検出された操作トルクの値が検出されるべき操作トルクの上限値を上回るあるいは下限値を下回る場合には、連結部材７０，あるいは歪みゲージ８４等に異常が発生したと判定される。異常が発生したと判定された場合は、メータパネルへの表示等の報知装置によって運転者に異常が報知される。また、その場合は、操作トルクを正確に検出できない虞があるため、反力モータ６４への電力の供給は、操作トルクによるフィードバック制御に代え、目標操作トルクに基づくフィードフォワード制御が実行されることによって行われる。
【００５５】
７.  変形例．
上記実施例において、ステアリング操作部材であるハンドル４０と軸部材たる操作軸６０とは、連結装置によって連結されていたが、操作部材が操作軸に直接相対回転可能に保持されるような構造とした上で、連結体により回転伝達がなされる態様とすることもできる。また、上記実施例において、連結部材７０が、回転軸線を含む平面上に配置された態様であったが、連結部材７０が、回転軸線に対してねじれの位置に配置された態様とすることもできる。さらに、上記実施例では、連結部材７０の撓み量に基づいて操作トルクを検出する部分が電子制御装置４６に含まれるものとされていたが、操作トルク検出装置が、電子制御装置４６と別体に設けられていてもよい。さらにまた、上記限度検知器による許容限度の検知をトリガとした異常検査において、連結部材７０の撓み量の検出値に基づいて取得された操作トルクが正常範囲内の値であるか否か、すなわち、許容限度において取得されるべき標準操作トルクの範囲に基づく判定を行っていたが、これに代えて、単に、連結部材７０の撓み量の検出値が正常範囲内の値であるか否か、すなわち、許容限度において検出されるべき標準撓み量の範囲に基づく判定を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例である操舵トルク検出装置を備えたステアリングシステムの操舵トルクの検出に関連性の深い部分を模式的に示す図である。
【図２】上記ステアリングシステムの操作部の正面図である。
【図３】上記操作部の一部の断面を示す図である。
【図４】上記操作部の連結部材固定穴およびその周辺部の断面を示す図である。
【図５】上記操作部の補助連結部材の断面を示す図である。
【図６】上記補助連結部材と操作軸とが相対回転した状態を示す図である。
【図７】上記相対回転の許容限度を変化させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：ステアリングシステム    ２０：操作部    ３０：転舵部    ４０：ハンドル（第１回転体たるステアリング操作部材）    ４２：反力付与装置    ４４：連結装置    ４６：電子制御装置    ６０：操作軸（第２回転体たる軸部材）    ７０：連結部材（連結体）    ７２：補助連結部材（回転伝達補助機構の一部、かつ、回転相互間保持機構の一部）    ８６：雌ねじ穴    ８７：押さえボルト    ８４：歪みゲージ（撓み量検出器）    １０２：被係止部材    １０８：導電リング
【図１】
2005324731.tif 000003
【図２】
2005324731.tif 000004
【図３】
2005324731.tif 000005
【図４】
2005324731.tif 000006
【図５】
2005324731.tif 000007
【図６】
2005324731.tif 000008
【図７】
2005324731.tif 000009