JP2001516456A - 回転軸のトルク測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転軸（１）に直交する面（Ａ）内にある磁界発生器（１２）と磁界検出器（１５）とを有し、磁界検出器（１５）に対する磁界発生器（１２）の相対的な角度方向変位がもたらす回転軸（１）の捩りモーメントに比例する信号を供給する、自動車のステアリング コラムの回転軸のトルク測定装置において、ステアリング コラムの内部に第１の電子回路（１４）を設け、ステアリング コラムの外部に第２の電子回路（２０）を設け、第１の電子回路（２０）は、磁界集中ディスク支持体（１７）に固定され、回転軸（１）の二つの断面の機械的角度戻し手段（１３）と共に磁界発生器（１２）の前を移動して第２の電子回路（２０）へ信号を供給する磁界検出器（１５）を支持し、第２の電子回路（２０）は、上記信号を処理し、伝達ボックス（２８）を介してステアリングの駆動装置へ動作信号を供給することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 回転軸のトルク測定装置 本発明はパワー ステアリングの回転軸に取り付けるトルク測定装置に関する 。 より正確には、回転軸に直交する面内に設けた磁界発生器と磁界検出器とを有 し、磁界検出器に対する磁界発生器の相対的な角度方向変位がもたらす回転軸の 捩りモーメントに比例する信号を供給する回転軸のトルク測定装置に関する。 １９９５年１２月１日発行の出版物「ル ジュルナール デゥ ロートモビル（ 自動車新聞）」No.510にはパワー ステアリング装置用のステアリング コラムが 記載されている。このステアリング コラムは、ハンドルによって駆動される入 力回転軸に固定され、捩り棒に接続され、捩りモーメントに比例する信号を供給 するトルク測定装置を有している。このステアリング コラムは、またトルク測 定装置から供給される電気信号によって制御されるモータによって駆動される出 力回転軸に支持されたラックを有している。捩り棒の断面積は小さいので、付加 のトルク制限手段が、入力回転軸と出力回転軸との間に設けられている。トルク 測定装置およびラックはステアリング コラムのカバーから突出した部分の中に 設けられている。入力回転軸と出力回転軸との間の角度方向変位は、入力回転軸 の軸受の軸方向の運動に変換され、方向制御のトルクを表す電気信号を供給する とともに、回転運動に変換される。 フランス特許公報FR-A-2692986には、ステアリング コラムに一体化された機 械的な捩リモーメント測定装置が記載されており、その原理は高い剛性を有する 回転軸の二つの部分の捩りによる微小変位の測定に基づいている。捩りモーメン ト装置の全体はステアリング コラムの中に設けられており、信号処理用の回路 及び電源並びにパワー ステアリング装置の計算ボックスへの信号出力用の螺旋 状のケーブルと連結されている。この捩りモーメント測定装置の回路の変更は容 易であり、コンパクトな配置となっているが、ステアリング コラムのカバーの 外側の寸法に対する捩りモーメント測定装置の半径方向の占有空間を制限するこ とは困難である。 本発明は、処理回路を構成する電子回路を、ステアリング コラムに取り付け られる測定ボックスの中に個別に収容することによって、占有空間の制限を可能 にする、回転軸のトルク測定装置を提供することを目的とする。 さらに、本発明は、トルク測定装置を調整する際に、電子回路の一部が取り外 すことができるように取り付けられてハンドルの中に内蔵された、回転軸のトル ク測定装置を提供することを目的とする。 本発明は、さらに、簡単化された接続手段を使用することによって、容易に接 続することが可能な回転軸のトルク測定装置の電子回路の接続方法を提供するこ とを目的とする。 本発明はまた、ステアリング シャフトへのハンドルの回転運動の、電子回路 の接続手段を介した伝達手段を提供することを目的とする。 本発明によれば、自動車のステアリング コラムの内部に第１の電子回路を設 け、上記ステアリング コラムの外部に第２の電子回路を設け、上記第１の電子 回路は磁界集中ディスク支持体に固定され、回転軸の二つの断面の相対的移動の 機械的角度戻し手段と共に磁界発生器の前を移動して上記第２の電子回路へ信号 を供給する磁界検出器を支持し、上記第２の電子回路は、上記信号を処理し、伝 達ボックスを介してステアリングの駆動装置へ動作信号を供給する。 上記第２の電子回路は、ハンドルの中に取り付けられ、例えば自動車搭乗者を 保護するエア バッグを起動するために通常使用される螺旋状のケーブルに接続 することができる。 本発明の回転軸のトルク測定装置は高感度を有するので、大きな断面積の捩り 棒を使用することができ、捩り棒は制御トルクの全体に耐えることができ、機械 的ストッパのような付加のトルク制限手段の使用を回避することが可能である。 本発明の回転軸のトルク測定装置は、概念が簡単であり、構成品がモジュール 構造になっているので、ステアリング コラムの占有空間を小さくすることがで き、回転軸のトルク測定装置によってステアリング コラムの占有空間が変えら れることはない。 本発明のその他の特徴および利点は、以下に記載するトルク測定装置の実施の 形態を添付図面を参照して読むことにより明らかとなるであろう。 図１は、回転軸へ取り付けたトルク測定装置の構造を示す縦断面図である。 図２は、磁界検出器の図式的な斜視図である。 図３は、ステアリング コラムの外部の第２の電子回路を示す斜視図である。 図１に示すように、ステアリング コラムの回転軸１は、一端２でハンドル３ に、また他端４でステアリング装置のラック６を駆動するピニオン５に連結され ている。 回転軸１は、符号８で図式化して示す支持体に取り付けられたステアリング コラムの円筒状のシリンダ７に囲まれている。 ステアリング コラムの内部には、磁界発生器１２（１２ａ、１２ｂ）を支持 する回転ハブ１１を回転可能に支持する軸受１０が設けられている。回転ハブ１ １および磁界発生器１２は強磁性材料で作られ、回転軸１に直交する面Ａ１内に 位置している。磁界発生器１２は、公知のように、回転軸１に直交する面Ａ１内 の１本の直径の両端に対称に位置する一対の磁界発生器１２ａ、１２ｂからなる 。捩り棒１００は回転軸１と一体化して形成されており、捩り棒１００の一端Ｂ は機械的角度戻し手段である円筒状支持体１３に、捩り棒１００の他端Ｃは回転 ハブ１１に、それぞれ固定されている。回転ハブ１１と円筒状支持体１３は、と もに回転軸１に直交する面Ａ１へ向けて伸ばされている。トルク測定装置の感度 は捩り棒の長さ、すなわち捩り棒１００の一端Ｂと他端Ｃとの距離に比例する。 円筒状支持体１３の自由端には、図２に示すように、磁界集中ディスク支持体１ ７が固定されており、磁界集中ディスク支持体１７の、回転軸１に直交する面Ａ １に対向する面上には磁界集中ディスク１６が取り付けられており、磁界集中デ ィスク１６には回転軸１に直交する面Ａ２内にあって、ホール効果によって磁界 を検知する磁界検出器１５（１５ａ、１５ｂ）を含んで構成された、ステアリン グ コラムの内部に位置する第１の電子回路１４が固定されている。 第１の電子回路１４は、トルク測定装置に所要の、増幅、瀘波、その他の動作 のための、ステアリングの駆動装置が必要とする特有の電子構成要素を含んでい る。 磁界集中ディスク支持体１７には、第１の電子回路１４と、図３に示すような 、ステアリング コラムの外にあって、ハンドルの中に取り付けられている可動 の 第２の電子回路20のコネクタ２０１との間の、コネクタ１９１による接続を可能 とするための、フラットなケーブル１９を通過させる軸方向の溝１８が設けられ ている。 第２の電子回路２０はハンドル３の空洞２１内に、空洞２１の底部に固定して 取り付けられている。空洞２１は、ハンドル３の本体にねじ止め可能な機能的な 蓋２２によって閉じられている。 例えば、蓋２２は、図１に符号２３で図式的に示す、自動車の運転者を保護す るエア バッグ容器を含んでもよい。 また、外部の第２の電子回路２０には、ケーブル３４が接続される一式の接続 ピン２５を設けることができ、該ケーブル３４の先端には、コネクタ２６ｂへの 接続用のコネクタ２６ａを設ける。ケーブル３４は、エア バッグ２３の螺旋状 の制御ケーブルに接続するためにハンドル３の中に設けられている通路27を通す 。 コネクタ２６（２６ａ、２６ｂ）は、伝達ボックス２８の入力部を構成し、伝 達ボックス２８の中にはカートリッジの中に取り付けられた符号３０で図式的に 示すフラットなケーブルが巻かれており、フラットなケーブルに固定された出力 ピン３２によって、トルク測定装置の電源および動作コネクタ３３との接続が可 能になる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転軸（１）に直交する面（Ａ）内にある磁界発生器（１２）と磁界検出器 （１５）とを有し、上記磁界検出器（１５）に対する上記磁界発生器（１２） の相対的な角度方向変位がもたらす上記回転軸（１）の捩りモーメントに比例 する信号を供給する、自動車のステアリング コラムの回転軸のトルク測定装 置において、上記ステアリング コラムの内部に第１の電子回路（１４）を設 け、上記ステアリング コラムの外部に第２の電子回路（２０）を設け、上記 第１の電子回路（２０）は、磁界集中ディスク支持体（１７）に固定され、上 記回転軸（１）の二つの断面の機械的角度戻し手段（１３）と共に上記磁界発 生器（１２）の前を移動して上記第２の電子回路（２０）へ上記信号を供給す る上記磁界検出器（１５）を支持し、上記第２の電子回路（２０）は、上記信 号を処理し、伝達ボックス（２８）を介してステアリングの駆動装置へ動作信 号を供給することを特徴とする回転軸のトルク測定装置。 ２．上記機械的角度戻し手段は、捩り棒（１００）に固定され、上記捩り棒（１ ００）の一端から他端方向へ伸びる円筒状支持体（１３）によって構成され、 上記円筒状支持体（１３）の先端に磁界集中ディスク（１６）を設け、上記磁 界集中ディスク（１６）上にステアリング コラム内部の上記第１の電子回路 （１４）を固定し、上記第１の電子回路（１４）から、上記ステアリングコラ ムの外部にあって自動車のハンドル（３）内に内蔵された第２の電子回路（２ ０）へ電源用及び接続用のケーブル（１９）が伸びていることを特徴とする、 請求項１に記載の回転軸のトルク測定装置。 ３．上記第１の電子回路（１４）は、上記回転軸のトルク測定装置の電源と瀘波 構成要素の少なくとも一方及び上記駆動装置が必要とする構成要素を含むこと を特徴とする、請求項１に記載の回転軸のトルク測定装置。 ４．上記ステアリング コラムの外部の上記第２の電子回路回路（２０）は、機 能的な蓋（２２）によって閉鎖されるハンドル（３）の空洞（２１）内に取り 付けられ、上記空洞（２１）の底部に固定されていることを特徴とする、請求 項２に記載の回転軸のトルク測定装置。 ５．上記ステアリング コラムの外部の上記第２の電子回路回路（２０）の接続 ピン（２５）が、エア バッグ容器と上記トルク測定装置とに連結された上記 伝達ボックス（２８）の電源の、ハンドル（３）に固定されたコネクタ（２６ ）との接続を可能とすることを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項 ４に記載の回転軸のトルク測定装置。