JP2005055392A - 回転角およびトルク検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸若しくはシャフトの回転角およびトルクの検出装置に関するものであり、トルク検出精度を高めることを目的とするものである。
【解決手段】はすば歯車10を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部9と、歯車14を備えた円筒部からなる第2の主歯車部13とをステアリングシャフト1に設けたトーションバー18の両端に配置し、前記第1の主歯車部9と前記第2の主歯車部13とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部9が前記ステアリングシャフト1の軸方向に移動するように前記トーションバー18の片側にスプライン17を設け、前記第1の主歯車部9のはすば歯車10に係合された第1の検知歯車22と前記第2の主歯車部13の歯車14に係合された第2の検知歯車23に第1と第2の磁石24、25を配置し、この第1と第2の磁石24、25に対向するように第1、第2のセンサ26、27を設けた構成としている。
【選択図】図2
【解決手段】はすば歯車10を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部9と、歯車14を備えた円筒部からなる第2の主歯車部13とをステアリングシャフト1に設けたトーションバー18の両端に配置し、前記第1の主歯車部9と前記第2の主歯車部13とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部9が前記ステアリングシャフト1の軸方向に移動するように前記トーションバー18の片側にスプライン17を設け、前記第1の主歯車部9のはすば歯車10に係合された第1の検知歯車22と前記第2の主歯車部13の歯車14に係合された第2の検知歯車23に第1と第2の磁石24、25を配置し、この第1と第2の磁石24、25に対向するように第1、第2のセンサ26、27を設けた構成としている。
【選択図】図2
Description
本発明は、特に軸若しくはシャフトの回転角およびトルク検出装置に関するものである。
従来、この種の検出装置は、図6に示されるような構成を有していた。図6は従来の検出装置の構成図である。
図6において、軸110の中間区分にトルク測定のためのトーションバー120が形成されている。歯部102がこの第1の角度発信器で軸110に設けられている。歯部102に、歯車103、104が相応して係合している。取り付け箇所121から、第2の角度発信器の形成のためにスリーブ122が第1の取り付け箇所に向かってのびていて、自由な端部に歯部123を保持しており、この歯部123が歯部102と同じ歯数nを有している。
歯部123に1つの歯車124を係合させ、この歯車124が歯車103若しくは104と同じ歯数mを有していて、同じく図示していないがマグネット及び対応するセンサを備えている。トーションバー120にトルクが作用すると、歯部102と歯部123とが互いに相対的に回動し、同じ歯数の歯車103に対する歯車124の異なる回転が生じる。
そして以上のような構成により、これにより歯車124と歯車103との間の角度変化から、作用するトルクが検出される。
この角度変化量としては運転者がハンドルを操舵する際にハンドルとタイヤとの関係に違和感が生じないように±3度程度に設定されている。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開WO00−08434号公報
しかしながら、上記従来の構成では、トーションバー120にトルクが発生しその捻れ角を検出していたが捻れ角が小さいため検出精度が悪いという問題点を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、トーションバーにトルクが発生しその捻れ角を拡大しトルク検出精度を高めることを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
本発明の請求項1に記載の発明は、はすば歯車を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部と、歯車を備えた円筒部からなる第2の主歯車部とをステアリングシャフトに設けたトーションバーの両端に配置し、前記第1の主歯車部と前記第2の主歯車部とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部が前記ステアリングシャフトの軸方向に移動するように前記トーションバーの片側にスプラインを設け、前記第1の主歯車部のはすば歯車に係合された第1の検知用歯車と前記第2の主歯車部の歯車に係合された第2の検知用歯車に第1と第2の磁石を配置し、この第1と第2の磁石に対向するようにセンサ部を設けた回転角およびトルク検出装置であり、はすば歯車によって小さな捻れ角の検出を拡大することができるという作用効果が得られる。
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、第1の主歯車部の円筒部の外周に設けた長尺の長孔に第2の主歯車部に突設したピンを貫通して係合した構成の請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置であり、小さな捻れ角の検出を拡大することができるという作用効果が得られる。
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、第1の主歯車部に長尺の長孔を設けた円筒部の外形がはすば歯車の外形と同等以上とした構成の請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置であり、小さな捻れ角の検出を拡大することができるという作用効果が得られる。
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、第1の主歯車部に設けたはすば歯車の傾斜角が45度とした請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置であり、小さな捻れ角の検出を拡大することができるという作用効果が得られる。
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、第1の主歯車部の円筒部の外周に設けた長尺の長孔は軸方向に対して45度とした請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置であり、小さな捻れ角の検出を拡大することができるという作用効果が得られる。
本発明の回転角およびトルク検出装置は、はすば歯車を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部と、歯車を備えた円筒部からなる第2の主歯車部とをステアリングシャフトに設けたトーションバーの両端に配置し、前記第1の主歯車部と前記第2の主歯車部とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部が前記ステアリングシャフトの軸方向に移動するように前記トーションバーの片側にスプラインを設け、前記第1の主歯車部のはすば歯車に係合された第1の検知用歯車と前記第2の主歯車部の歯車に係合された第2の検知用歯車に第1と第2の磁石を配置し、この第1と第2の磁石に対向するようにセンサ部を設けた回転角およびトルク検出装置であり、はすば歯車によって小さな捻れ角の検出を拡大することができるという効果を奏するものである。
(実施の形態1)
以下、一実施の形態を用いて、本発明の特に請求項1〜5記載の発明について説明する。
以下、一実施の形態を用いて、本発明の特に請求項1〜5記載の発明について説明する。
図1は車両の操舵系の一部を示す斜視図である。この図1に示すようにハンドル2に連結したステアリングシャフト1に検知部8を配置し、ステアリングシャフト1の先端に設けたピニオン3と、連結ロッド5に設けたラック4とを連結している。この連結ロッド5と車軸7の左右にタイヤ6を設けている。
そして、操縦者がハンドル2を操舵することによって発生した操舵力はステアリングシャフト1から検知部8へ、さらにピニオン3からラック4を介してタイヤ6へ伝達されている。
図2は検知部8の詳細図である。図2においてステアリングシャフト1に設けられたトーションバー18の両端に第1の主歯車部9と第2の主歯車部13とを連結している。
A部は図1で示したステアリングシャフト1のハンドル2側を示している。B部はピニオン3側を示している。
A部側のステアリングシャフト1にはスプライン17を設けている。
円筒部材からなる第1の主歯車部9ははすば歯車10とステアリングシャフト1に設けたスプライン17と係合するスリーブ12と円筒部外周に長孔20を設けたスリーブ11で構成している。
B部側のステアリングシャフト1には円筒部材からなる第2の主歯車部13がピン19にて連結している。
第2の主歯車部13は歯車14と第1の主歯車部9に設けられた長孔20に貫通するピン21を設けたスリーブ16とステアリングシャフト1に連結するためのピン19を挿入する貫通孔30を設けたスリーブ15で構成している。
そして前記第1の主歯車部9のはすば歯車10と第1の検知歯車22が係合している。この第1の検知歯車22には磁石24が備えられている。さらにこの磁石24に対向して第1のセンサ26がプリント基板28上に配置してある。
同様に、第2の主歯車部13の歯車14と第2の検知歯車23が係合している。この第2の検知歯車23には磁石25が設けられている。この磁石25に対向して第2のセンサ27をプリント基板29上に配置し検知部8を構成している。
次に、この検知部8の動作について説明する。
図3は検知部8の断面図である。
図1に示したハンドル2を回すと図3に示すステアリングシャフト1にその回転が伝わり、このステアリングシャフト1に設けたスプライン17と第1の主歯車部9のスリーブ12とが係合してはすば歯車10が回転する。さらにトーションバー18を介してステアリングシャフト1に設けた貫通孔31と第2の主歯車部13のスリーブ15に設けた貫通孔30とをピン19にて係合させることにより歯車14が回転する。前記はすば歯車10が回転するとこのはすば歯車10に係合する第1の検知歯車22が回転する。
図4(a)は第1の検知歯車22に設けられた磁石24とセンサ26の上面図を示し、図4(b)は同側面図を示している。
第1の検知歯車22はポリアセタール等の耐熱、耐摩耗性に強い樹脂でできており、磁石24をインサート成型により第1の検知歯車内部に埋め込んでいる。図4(b)に示すように第1の検知歯車22の内部に配置された磁石24と同軸上に対面してセンサ26を配置している。図示はしていないが図1に示した検知部8はカバーで覆うようにして車両本体に取り付けられるようになっておりこのカバー側に図4(a)、(b)に示す第1の検知歯車22に設けられた磁石24とセンサ26とを対面させて両者の平行度を保持している。
この第1の検知歯車22に設けられた磁石24が回転することで磁界が変化し、この磁界の変化をセンサ26が検知する。同様に第2の主歯車部13が回転することで第2の主歯車部13に設けられた歯車14が回転し、この歯車14に係合する第2の検知歯車23が回転する。第2の検知歯車23に設けられた磁石25が回転することで磁界が変化し、この磁界の変化をセンサ27が検知する。
第1の主歯車部9のはすば歯車10と第2の主歯車部13の歯車14とは同じ歯数mを有している。そして第1の検知歯車22と第2の検知歯車23はそれぞれ同じ歯数nを有している。
トーションバー18にトルクが作用すると第1の主歯車部9のはすば歯車10と第2の主歯車部13の歯車14とがお互いに相対的に回動するが、第1の検知歯車22と第2の検知歯車23との間には異なる回転が生じる。この回転の差をセンサ26、27から読みとり検出装置(図示せず)にてトルクが算出される。従って第1の検知歯車22と第2の検知歯車23との間の角度変化はトーションバー18に作用するトルクによって引き起こされそのトルクが算出される。
この回転差が発生するときにはすば歯車10は第1の主歯車部9とステアリングシャフト1に設けたスプライン17と係合することにより、はすば歯車10の回動時に第1の主歯車部9のスリーブ11の外周部に長軸方向に対してある角度を設けた長孔20と第2の主歯車部13のスリーブ16に設けたピン21により第1の主歯車部9はDに示す軸方向に平行移動する。
図5は軸方向に移動する時のはすば歯車10の回動を示す側面図である。図5に示すfははすば歯車10と第1の検知歯車22が噛み合っている部分を示している。はすば歯車10が回転することで点aの位置から点bの位置へ長軸方向にはすば歯車10が平行移動する。このときはすば歯車10に係合している第1の検知歯車22は軸方向に固定されているのではすば歯車10が点aから点bに移動する量に対応して第1の検知歯車22は点cから点bに移動する。
すなわち第1の主歯車部9が軸方向に点aから点bへ平行移動することではすば歯車10は点bから点cまで回動したことと等しくなる。
従って、第1の主歯車部9に結合された第1の検知歯車22もはすば歯車10が点cから点bまで余分に回動することになる。
例えば、長孔20の傾斜角度θとはすば歯車10の軸方向に対する傾斜角がそれぞれ45度の場合、はすば歯車10が単純に回動した時の回転角度α1に対応して第1の検知歯車22は回転角度α2回転し、さらにはすば歯車10は第1の主歯車部9の軸方向へ移動する。はすば歯車10の軸方向に対する傾斜角が45度であるからはすば歯車10の軸方向の移動によって生じる回転角度はスリーブ11の外形がはすば歯車10の外形と同等であれば、第1の検知歯車22がさらに角度α2回動される。結果として第1の検知歯車22は2α2の角度を回動することになり回転角の検出精度を高めることができるのである。
なお、本実施の形態では第2の主歯車部13の歯車14に係合する第2の検知歯車23は1個であったが、この第2の検知歯車23の歯数より多い第3の検知歯車を第2の検知歯車23に係合させた構成でも同様の効果が得られる。
なお、本実施の形態では第1の主歯車部9のスリーブ11に長孔20を設け、第2の主歯車部13のスリーブ16にピン21を設けたが第1の主歯車部9のスリーブ11にピン21を設け、第2の主歯車部13のスリーブ16に長孔20を設けた構成でも同様の効果が得られるものである。
本発明にかかる回転角およびトルク検出装置は、はすば歯車を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部と、歯車を備えた円筒部からなる第2の主歯車部とをステアリングシャフトに設けたトーションバーの両端に配置し、前記第1の主歯車部と前記第2の主歯車部とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部が前記ステアリングシャフトの軸方向に移動するように前記トーションバーの片側にスプラインを設け、前記第1の主歯車部のはすば歯車に係合された第1の検知用歯車と前記第2の主歯車部の歯車に係合された第2の検知用歯車に第1と第2の磁石を配置し、この第1と第2の磁石に対向するようにセンサ部を設けた構成で第1の検知歯車と第2の検知歯車の位相角度を大きく検出することができセンサの精度を高めることができるという効果を有し、車載用の電動パワーステアリング機構に有用である。
本発明の回転角およびトルク検出装置は、はすば歯車を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部と、歯車を備えた円筒部からなる第2の主歯車部とをステアリングシャフトに設けたトーションバーの両端に配置し、前記第1の主歯車部と前記第2の主歯車部とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部が前記ステアリングシャフトの軸方向に移動するように前記トーションバーの片側にスプラインを設け、前記第1の主歯車部のはすば歯車に係合された第1の検知用歯車と前記第2の主歯車部の歯車に係合された第2の検知用歯車に第1と第2の磁石を配置し、この第1と第2の磁石に対向するようにセンサ部を設けた回転角およびトルク検出装置であり、はすば歯車によって小さな捻れ角の検出を拡大することができる回転角およびトルク検出装置の用途にも適用できる。
1 ステアリングシャフト
2 ハンドル
3 ピニオン
4 ラック
5 連結ロッド
6 タイヤ
7 車軸
8 検知部
9 第1の主歯車部
10 はすば歯車
11、12、15、16 スリーブ
13 第2の主歯車部
14 歯車
17 スプライン
18 トーションバー
19、21 ピン
20 長孔
22 第1の検知歯車
23 第2の検知歯車
24、25 磁石
26、27 センサ
28、29 プリント基板
30、31 貫通孔
2 ハンドル
3 ピニオン
4 ラック
5 連結ロッド
6 タイヤ
7 車軸
8 検知部
9 第1の主歯車部
10 はすば歯車
11、12、15、16 スリーブ
13 第2の主歯車部
14 歯車
17 スプライン
18 トーションバー
19、21 ピン
20 長孔
22 第1の検知歯車
23 第2の検知歯車
24、25 磁石
26、27 センサ
28、29 プリント基板
30、31 貫通孔
Claims (5)
- はすば歯車を備えた円筒部材からなる第1の主歯車部と、歯車を備えた円筒部からなる第2の主歯車部とをステアリングシャフトに設けたトーションバーの両端に配置し、前記第1の主歯車部と前記第2の主歯車部とを相対回転が可能になるように同軸に嵌め合わせ、前記第1の主歯車部が前記ステアリングシャフトの軸方向に移動するように前記トーションバーの片側にスプラインを設け、前記第1の主歯車部のはすば歯車に係合された第1の検知歯車と前記第2の主歯車部の歯車に係合された第2の検知歯車に第1と第2の磁石を配置し、この第1と第2の磁石に対向するように第1、第2のセンサを設けた回転角およびトルク検出装置。
- 第1の主歯車部の円筒部の外周に設けた長尺の長孔に第2の主歯車部に突設したピンを貫通して係合した請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置。
- 第1の主歯車部に長尺の長孔を設けた円筒部の外形がはすば歯車の外形と同等以上とした請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置。
- 第1の主歯車部に設けたはすば歯車の傾斜角を45度とした請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置。
- 第1の主歯車部の円筒部の外周に設けた長尺の長孔は軸方向に対して45度とした請求項1に記載の回転角およびトルク検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003288764A JP2005055392A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 回転角およびトルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003288764A JP2005055392A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 回転角およびトルク検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=34367316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003288764A Pending JP2005055392A (ja) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | 回転角およびトルク検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005055392A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009069487A1 (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Nippon Seiki Co., Ltd. | 角度検出器 |
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-
2003
- 2003-08-07 JP JP2003288764A patent/JP2005055392A/ja active Pending
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