(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
捩れ要素を介して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを、第１，第２軸に夫々嵌着された第１，第２のターゲットの回転角度差に基づいて検出するトルク検出装置において、
前記第１，第２のターゲットは、前記第１，第２軸の連結部分に軸長方向の両端部を夫々嵌着された円筒形をなす単一の回転体を軸長方向の中途部にて分断して構成してあることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸を、捩れ要素を介して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に分離構成し、前記操舵軸に加わる操舵トルクを、前記第１，第２軸に夫々嵌着された第１，第２のターゲットの回転角度差に基づいて検出するトルク検出装置を備える舵取装置において、
前記第１，第２のターゲットは、前記第１，第２軸の連結部分に軸長方向の両端部を夫々嵌着された円筒形をなす単一の回転体を軸長方向の中途部にて分断して構成してあることを特徴とする舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に加わる回転トルクを検出するトルク検出装置、及び操舵トルクの検出のためのトルク検出装置を備える舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵補助用のアクチュエータとして電動モータを備える電動パワーステアリング装置は、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータを備える油圧パワーステアリング装置と比較して、操舵補助用のモータの制御により、走行状態に適応した補助力特性を容易に実現し得るという利点を有しており、近年、小型車を中心として油圧パワーステアリング装置との代替が進んでいる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータを駆動制御に用いるべく、舵取りのために舵輪（ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクを検出する必要があり、この操舵トルクの検出のために、舵輪と舵取機構を連絡する操舵軸の中途部を、舵輪側の第１軸（入力軸）と舵取装置側の第２軸（出力軸）とに分離構成し、これらを、捩れ要素としての細径のトーションバーを介して同軸上に連結して、前記操舵トルクの作用時に第１軸と第２軸との間に前記トーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位を検出し、この検出結果に基づいて前記操舵トルクを算出する構成としたトルク検出装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如きトルク検出装置において、前記相対角変位の検出は、前記第１，第２軸の夫々に検出対象としての円板形をなすターゲットを嵌着し、第１，第２軸と一体回転する両ターゲットの回転角度を、固定配置された各別の検出手段により検出して、これらによる検出角度の差を求めることによりなされている。
【０００５】
ところが以上の如き相対角変位の検出を高精度に行わせるには、第１，第２軸に嵌着されたターゲットの回転位置を、両軸を連結するトーションバーに捩れが生じていない中立状態において周方向に整合させ、夫々の検出手段による検出値を正しく一致させる中立位置合わせが不可欠である。
【０００６】
このような中立位置合わせは、前記トーションバーによる連結前の第１軸及び第２軸に夫々のターゲットを嵌着し、両軸を同軸上に位置決めした後、前記検出手段による検出値を確認しつつ前記両軸及びターゲットの回転位置を調節して、夫々の検出手段に所望の一致が得られた状態で前記トーションバーにより第１，第２軸を連結する手順によって行われている。しかしながら、以上の如き手順に多大の手間及び時間を要する上、正しく調節された回転位置に前記トーションバーによる連結の段階で狂いが生じ、正確な中立位置合わせを歩留りよく実現することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、第１，第２軸に夫々嵌着されたターゲットの煩雑な中立位置合わせが不要であり、高精度のトルク検出が可能なトルク検出装置、及びこれを備えた舵取装置を歩留りよく提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトルク検出装置は、捩れ要素を介して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを、第１，第２軸に夫々嵌着された第１，第２のターゲットの回転角度差に基づいて検出するトルク検出装置において、前記第１，第２のターゲットは、前記第１，第２軸の連結部分に軸長方向の両端部を夫々嵌着された円筒形をなす単一の回転体を軸長方向の中途部にて分断して構成してあることを特徴とする。
【０００９】
また本発明に係る舵取装置は、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸を、捩れ要素を介して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に分離構成し、前記操舵軸に加わる操舵トルクを、前記第１，第２軸に夫々嵌着された第１，第２のターゲットの回転角度差に基づいて検出するトルク検出装置を備える舵取装置において、前記第１，第２のターゲットは、前記第１，第２軸の連結部分に軸長方向の両端部を夫々嵌着された円筒形をなす単一の回転体を軸長方向の中途部にて分断して構成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、トーションバー等の捩れ要素を介して予め同軸上に連結された第１，第２軸の連結部分に、円筒形をなす単一の回転体の両端部を夫々嵌着し、この回転体を軸長方向の中途部にて分断し、第１軸に嵌着された第１のターゲットと第２軸に嵌着された第２のターゲットとを構成する。第１，第２のターゲットの回転位置は、分断前の回転体の段階において正しく一致しており、この一致は、分断により狂いを生じることなく保たれ、煩雑な中立位置合わせが不要である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るトルク検出装置を備える自動車用の舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【００１２】
図示の如く、筒形をなすハウジングＨの内部に同軸上での回転自在に支持された第１軸（入力軸）１と第２軸（出力軸）２とが、両軸１，２の中空部に挿通された捩れ要素としてのトーションバー３により連結され、この連結部分に本発明に係るトルク検出装置が構成されている。
【００１３】
ハウジングＨの一側への第１軸１の延長端は、図中に模式的に示す舵取り操作用の舵輪（ステアリングホイール）Ｓに、筒形をなす延長軸10を介して連結されている。またハウジングＨの他側に突出する第２軸２の端部は、図示しない舵取機構に連結されている。このように、前記第１軸１及び第２軸２は、前記延長軸10と共に、舵輪Ｓと舵取機構とを連絡する操舵軸を構成しており、舵取りのための舵輪Ｓの回転操作は、延長軸10、第１軸１及び第２軸２を介して舵取機構に伝えられ、該舵取機構の動作により操舵を行わせる舵取装置が構成されている。
【００１４】
図示の舵取装置は、操舵補助用のモータを備える電動パワーステアリング装置としてある。第２軸２の中途部には、これを支持する一対の玉軸受20，21間に挾持させてウォームホイール22が嵌着されており、該ウォームホイール22は、ハウジングＨの該当部分の外側に一体に連設された伝動ハウジングＨ1 の内部に支持されたウォーム23に噛合させてある。操舵補助用のモータＭは、前記伝動ハウジングＨ1 の外部に取り付けられ、前記ウォーム23に連結されており、該モータＭの回転は、ウォーム23及びウォームホイール22による減速を経て第２軸２に伝達されるようになしてある。
【００１５】
前記モータＭは、第１軸１及び第２軸２との連結部に構成されたトルク検出装置により検出される操舵トルクに基づいて駆動される。このトルク検出装置は、前記操舵トルクの作用により第１軸１と第２軸２との間に、前記トーションバー３の捩れを伴って生じる回転角度差を検出し、この検出結果に基づいて前記操舵トルクを算出する構成としたものであり、第１軸１と一体回転する第１のターゲット５と、第２軸２と一体回転する第２のターゲット６と、これらの外側を臨むようにハウジングＨに取り付けられた検出手段としてのＭＲセンサ７とを備えてなる。
【００１６】
図２は、トルク検出装置の構成位置近傍の拡大断面図である。図示の如く第１のターゲット５は、第１軸１の中途部に一側を外嵌された筒形のボス部50と、該ボス部50の他端部外周に一体に設けられたターゲット部51とを備えている。図示のターゲット部51は、適宜に拡径されたボス部50の他側外周に、周方向に等配をなして複数の歯を並設してなる歯車として構成されている。
【００１７】
同様に第２のターゲット６は、第２軸２の端部に一側を外嵌された筒形のボス部60と、該ボス部60の他端部外周に一体に設けられたターゲット部61とを備えている。ターゲット部61は、第１のターゲット５におけるターゲット部51と同様、複数の歯を外周に並設してなる歯車により構成してあり、前記ターゲット部51と軸長方向に並べて配置されている。
【００１８】
以上の如き第１，第２のターゲット５，６は、少なくとも夫々のターゲット部51，61が磁性体製としてある。これより第１軸１の回転角度は、これと一体回転する第１のターゲット５のターゲット部51の周方向変位に応じた周辺磁界の変化によって、同様に第２軸２の回転角度は、これと一体回転する第２のターゲット６のターゲット部61の周方向変位に応じた周辺磁界の変化によって夫々検出することができる。
【００１９】
この検出を行うＭＲセンサ７は、図２に示す如く、ハウジングＨに固定支持された共通ケース70の内部に、第１のターゲット５のターゲット部51に対向するセンサ部71と、第２のターゲット６のターゲット部61に対向するセンサ部72とを備えている。センサ部71，72の夫々は、磁界の作用により電気抵抗を変えるＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）をターゲット５，６に対面させて配し、これらのＭＲ素子の背面側にバイアス用の内部磁石を配してなる、該内部磁石により各別のＭＲ素子の周辺に形成される磁界が、これらに対向する磁性体製のターゲット部51，61の周方向変位に応じて変化することを利用し、前記ＭＲ素子の抵抗変化を出力として取り出す構成となっている。
【００２０】
このように構成されたＭＲセンサ７によれば、第１，第２軸１，２の回転角度を、夫々に嵌着された第１，第２のターゲット５，６の回転角度を媒介として取り出すことができ、これらの回転角度の差に基づいて第１軸１及び第２軸２に加わる回転トルク、即ち、舵輪Ｓに加えられる操舵トルクが算出される。
【００２１】
本発明に係るトルク検出装置の特徴は、第１軸１に嵌着された第１のターゲット５及び第２軸２に嵌着された第２のターゲット６の構成にあり、特に、これらの第１，第２軸１，２への組み付け手順にある。
【００２２】
図３は、第１のターゲット５及び第２のターゲット６の組み付け手順の説明図である。本発明に係るトルク検出装置においては、図３（ａ）に示す如く、第１のターゲット５と第２のターゲット６とを、図２に示す使用状態での突き合わせ側端部において一体化した形状をなす円筒状の回転体８を用いる。
【００２３】
この回転体８は、軸長方向の中途部に薄肉筒形の連結部80により連結された一対の歯車部81，82を備え、これらの歯車部81，82の他側に、前記第１軸１及び第２軸２への嵌着のための所定長のボス部83，84を夫々延設して構成されている。前記歯車部81，82の外周には、一括した歯切りにより位相を合わせて複数の歯が形成されており、また前記ボス部83，84の内径は、前記第１軸１及び第２軸２の対応部分の外径に合わせて加工されている。
【００２４】
このような回転体８に対し、一側のボス部83に第１軸１を嵌め込み、他側のボス部84に第２軸２を嵌め込み、これらを両軸１，２の中空部に挿通されたトーションバー３により同軸上に連結する。この状態を図３（ｂ）に示す。
【００２５】
このような連結を終えた後、図３（ｂ）中に矢符により示す如く、前記歯車部81，82の間の連結部80を切断し、前記回転体８を、第１軸１側と第２軸２側とに分断する。前記切断は、レーザ加工機等の適宜の加工機械を用いて実現することができる。第１軸１には、前記連結部80の内側部分に小径化された逃げ部11が設けてあり、前記切断が第１軸１に達することなく行われるようにしてある。
【００２６】
このような切断により、第１軸１側に残る回転体８の半部が、同側の歯車部81及びボス部83を前記ターゲット部51及びボス部50として図２における第１のターゲット５を構成し、第２軸２側に残る回転体８の半部が、同側の歯車部82及びボス部84を前記ターゲット部61及びボス部60として図２における第２のターゲット６を構成する。その後、以上の如く構成された第１，第２のターゲット５，６と共に前記第１軸１及び第２軸２をハウジングＨに組み込み、該ハウジングＨの該当位置にＭＲセンサ７を固定して、本発明に係るトルク検出装置が、図１及び図２に示す如く構成される。
【００２７】
このように構成された本発明に係るトルク検出装置においては、第１，第２のターゲット５，６のターゲット部51，61が、前記回転体８の歯車部81，82により構成されている。ここで、前記歯車部81，82は、一括した歯切りにより位相を合わせて形成されており、また両歯車部81，82の分断は、第１，第２軸２がトーションバー３を介して連結された状態で行われるから、前記ターゲット部51，61、より詳しくは、これらの外周の歯は、夫々の周方向位置を正しく一致させた状態にある。従って、従来必要であった第１，第２のターゲット５，６の中立位置合わせが不要となり、前述した手順により高精度のトルク検出が可能なトルク検出装置を簡易に構成することができる。
【００２８】
なお以上の実施の形態においては、第１，第２のターゲット５，６が歯車状のターゲット部51，61を備え、これらの周方向変位を、検出手段としてのＭＲセンサ７により検出する構成としてあるが、第１，第２のターゲットは、検出対象となる適宜のターゲット部を備えるものであればよく、前記検出手段もターゲットの構成に応じて適宜に選定し得ることは言うまでもない。
【００２９】
また以上の実施の形態においては、自動車用の舵取装置において舵輪に加えられる操舵トルクを検出する用途への適用例について述べたが、本発明に係るトルク検出装置は、各種の産業分野において回転軸に加わる回転トルクを検出する用途全般に適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るトルク検出装置においては、捩れ要素を介して予め同軸上に連結された第１，第２軸の連結部分に円筒形をなす回転体の両端部を夫々嵌着し、この回転体を軸長方向の中途部にて分断して、第１，第２軸と一体回転する第１，第２のターゲットを構成したから、時間及び手間を要する第１，第２のターゲットの中立位置合わせが不要となり、高精度のトルク検出を簡易に実現することができる。
【００３１】
また本発明に係る舵取装置においては、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸に加わる操舵トルクの検出のために前述した構成のトルク検出装置を用いたから、時間及び手間を要する第１，第２のターゲットの中立位置合わせが不要となり、高精度に操舵トルクを検出し得る舵取装置を歩留り良く製造することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置を備える自動車用の舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】トルク検出装置の構成位置近傍の拡大断面図である。
【図３】第１，第２のターゲットの組み付け手順の説明図である。
【符号の説明】
１    第１軸
２    第２軸
３    トーションバー
５    第１のターゲット
６    第２のターゲット
７    ＭＲセンサ（検出手段）
８    回転体
51    ターゲット部
61    ターゲット部
81，82  歯車部
Ｓ    舵輪
【図１】
0003778834.tif 000002
【図２】
0003778834.tif 000003
【図３】
0003778834.tif 000004