JP2007238055A - レバー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際に、その組付作業を簡素化することができるレバー装置を提供する。
【解決手段】車体１には、車両のコンビネーションスイッチとして機能するレバー装置２が組み付けられている。レバー装置２の中央部には挿通孔８が貫設され、この挿通孔８にはステアリングシャフト１０が回動可能な状態で挿通されている。レバー装置２には、ステアリングホイールから延びる配線の引き出し及び巻き取りが可能なステアリングロールコネクタ４と、ステアリングホイールの絶対舵角検出機構５と、ステアリングシャフト１０に加わるトルクを検出するトルク検出機構６とが組み込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングシャフト周りに取り付けられ、各種機器を作動する際に操作されるレバー装置に関する。

従来、一般の車両には、１つのレバーで方向指示器や走行系ライトの点滅・点灯の表示切換を行うレバー装置が搭載されている。この種のレバー装置の一例は、例えば特許文献１等に開示されている。この種のレバー装置においては、レバーが上方又は下方に傾到操作されるとその操作方向に応じた方向指示器が点滅し、レバーが前方又は後方に傾到操作されるとヘッドライトがディマ／パッシング状態となり、レバー先端にあるスイッチノブが回動操作されると操作系ライト（ヘッドライト及びテールライト）が点灯する。
特開２０００−１１８１５号公報

ところで、車両には、ステアリングホイール操作時にステアリングシャフトに加わるトルクを検出するトルクセンサが搭載される。このように、この種のトルクセンサとレバー装置とが別体の場合には、車両部品を車体に組み付ける際に、それぞれ別個の作業でこれら部品を組み付ける必要があり、組付作業が面倒である問題があった。また、車両には、エアバックインフレータと車体側のエアバックコントローラとを電機説即するステアリングロールコネクタや、ステアリングの回転角度（操舵角度）を検出するステアリングアングルセンサが搭載される。よって、これら部品においても組付作業が面倒である問題が発生することになる。

本発明の目的は、ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際に、その組付作業を簡素化することができるレバー装置を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、レバーの操作を接点手段で検出することにより、車両に搭載された各種機器を作動させるレバー操作位置検出機構を備えたレバー装置において、ステアリングホイール操作時にステアリングシャフトに加わるトルクを検出するトルク検出機構を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、ステアリングシャフト周りの部品であるレバー装置にトルク検出機構を設けたので、このレバー装置はトルク検出機構がユニット化された装置となる。このため、レバー装置を車体に組み付ければ、同時にトルク検出機構も車体に組み付けられた状態となるので、レバー装置とトルク検出機構が別々の場合に比べ、組付工程が１つ減ることになり、ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際の組付作業を簡素化することが可能となる。

本発明では、前記トルク検出機構は、前記ステアリングシャフトにおいて車体側に取り付けられ、当該ステアリングシャフトと同期回動する第１主動ギアと、前記ステアリングシャフトにおいてステアリングホイール側に取り付けられ、当該ステアリングシャフトと同期回動する第２主動ギアと、前記第１主動ギアに噛み合い、当該第１主動ギアと連れ回りする車体側従動ギアと、前記第２主動ギアに噛み合い、当該第２主動ギアと連れ回りする操作側従動ギアと、前記第車体側従動ギアの回転角度を検出する車体側検出手段と、前記操作側従動ギアの回転角度を検出する操作側検出手段と、前記車体側検出手段の検出信号と、前記操作側検出手段の検出信号とに基づき、これら検出信号の間の位相差から前記ステアリングシャフトのトルクを算出するトルク算出手段とを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、ステアリングホイールが操舵操作されてステアリングシャフトが回転すると、第１主動ギア及び第２主動ギアが回転し、これに伴い車体側従動ギア及び操作側従動ギアが連れ回りする。このとき、車体側検出手段が車体側従動ギアの回転角度を検出し、操作側検出手段が操作側従動ギアの回転角度を検出する。ここで、例えばステアリングホイールが過度の力で回されてステアリングシャフトにねじれが生じると、車体側従動ギアの回転角度と操作側従動ギアの回転角度との間に位相差が生じ、トルク検出手段はこの位相差をステアリングシャフトのトルクとして算出する。従って、本発明においては、ギアの回転角度を検出手段で検出してトルクを求めるという簡素な構造を用いて、ステアリングシャフトに生じるトルクを検出することが可能となる。

本発明では、前記第１主動ギアと前記第２主動ギアとは、ねじり許容部材で連結されていることを要旨とする。
この構成によれば、ステアリングシャフトにトルクがかかった際、ねじり許容部材によりステアリングシャフトのねじれが促進されるので、トルクの算出精度に効果が高い。

本発明では、前記車体側従動ギアは、複数設けられ、前記車体側検出手段は、複数の前記車体側従動ギアに合わせて複数設けられ、前記トルク算出手段は、一方の前記車体側従動ギアの回転角度と前記操作側従動ギアの回転角度とから前記トルクを算出するとともに、他方の前記車体側従動ギアの回転角度と前記操作側従動ギアの回転角度とからも前記トルクを算出することにより、多重系で前記トルクを監視することを要旨とする。

この構成によれば、ステアリングシャフトにかかるトルクを多重系で見るので、例えば通常使用するトルク検出機構が故障しても、それ以外のトルク検出機構でトルク算出が行われることになるため、トルクの算出精度確保に効果が高い。

本発明では、前記ステアリングホイールに設けられた電装機器と、車体側に設けられたコントローラとを、前記ステアリングホイールの回動を許容する状態で電気接続するコネクタ機構を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、レバー装置にコネクタ機能を設けたので、このレバー装置はコネクタ機構がユニット化された装置となる。このため、レバー装置を車体に組み付ければ、同時にコネクタ機構も車体に組み付けられた状態となるので、レバー装置とコネクタ機構が別々の場合に比べ、組付工程が１つ減ることになり、ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際の組付作業簡素化に一層寄与する。

本発明では、複数設けられた前記車体側従動ギアと、前記車体側従動ギアに合わせて複数設けられた前記車体側検出手段と、複数の前記車体側検出手段の検出信号に基づき、前記ステアリングシャフトの絶対舵角を算出する角度検出手段とを有する角度検出機構を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、レバー装置にステアリングシャフトの角度検出機構を設けたので、このレバー装置は角度検出機構とがユニット化された装置となる。このため、レバー装置を組み付ければ、同時に角度検出機構も車体に組み付けられた状態となるので、レバー装置と角度検出機構とが別々の場合に比べ、組付工程が１つ減ることになり、ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際の組付作業簡素化に一層寄与する。また、トルク検出と角度検出との間で部品の共用化が図られるので、部品点数低減にも効果が高い。

本発明では、前記ステアリングシャフトが前記車体側と前記操作側とで２分割され、これら分割シャフトのうち一方が前記第１主動ギア側に連結固定され、他方が前記第２主動ギアに連結固定され、これら当該分割シャフトは、設定範囲内のみの回転を許容する有限回転ベアリングで連結されていることを要旨とする。

この構成によれば、有限回転ベアリングによってステアリングシャフトのねじれを許容しつつ、例えばトーションバーが破損してステアリングシャフトとステアリングホイールとが分離し得る状況になったとしても、有限回転ベアリングが分割シャフトの連結状態を保持することになるため、ステアリングホイール操作時においてステアリングシャフトが回らないような状況が生じずに済む。

本発明では、前記第１主動ギアが前記ステアリングシャフトに連結固定され、前記第２主動ギアが前記ステアリングホイールに連結固定され、前記ステアリングシャフト及び前記ステアリングホイールは、設定範囲内のみの回転を許容する有限回転ベアリングで連結されていることを要旨とする。

この構成によれば、有限回転ベアリングによってステアリングシャフトのねじれを許容しつつ、例えばトーションバーが破損してもステアリングシャフトとステアリングホイールとが分離し得る状況になったとしても、有限回転ベアリングがステアリングホイールとステアリングシャフトとの連結状態を保持することになるため、ステアリングホイール操作時においてステアリングシャフトが回らないような状況が生じずに済む。また、ステアリングシャフトとステアリングホイールとの間に有限回転ベアリングを配置するので、ステアリングシャフトとして分割シャフトを用いずに済み、シャフト構造の簡素化にも寄与する。

本発明によれば、ステアリングシャフト周りの部品を車体に組み付ける際に、その組付作業を簡素化することができる。

以下、本発明を車両用レバー装置に具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車体１には、方向指示器や走行系ライトを作動する際に操作されるレバー装置２が組み付けられている。本例のレバー装置２には、レバー操作位置を検出するコンビネーションスイッチ機構３の他に、ステアリングホイールから延びる配線の引き出し及び巻き取りが可能なステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ：Steering Roll Connector）４、ステアリングホイールの絶対舵角検出機構（ＳＡＳ：steering angle sensor）５、ステアリングシャフトにかかるトルク検出機構６が設けられている。なお、ステアリングロールコネクタ４がコネクタ機構に相当し、コンビネーションスイッチ機構３がレバー操作位置検出機構に相当し、絶対舵角検出機構５が角度検出機構に相当する。

レバー装置２は、中空状を成すとともに樹脂材から成るケース７を有している。ケース７の中央部には、同ケース７の厚さ方向に延びる挿通孔８が貫設され、挿通孔８の底部には、無底円柱形状のコラムチューブ９が取着されている。この挿通孔８には、車両のステアリングシャフト１０がコラムチューブ９に収容されつつ、しかも相対回動可能な状態で挿通されている。ステアリングシャフト１０の先端には、同先端に形成されたネジ部１０ａにロックナット１１を螺着することにより、ステアリングホイール１２が一体回動可能な状態で固定されている。

ケース７は、図示しない複数のネジによって車体１に固定されたステータ１３と、このステータ１３に対して相対回動可能な取付状態をとるロテータ１４とから成る。ステータ１３の中央部には、ステータ１３の厚み方向に延びる収容孔１３ａが貫設され、その収容孔１３ａに略円筒形状のロテータ１４が取り付けられる。ステータ１３は、ケース７のボディ部分を構成するスイッチボディ１５ａと、ステアリングロールコネクタ４のステータとなるステータ部品１５ｂとから成る。スイッチボディ１５ａとステータ部品１５ｂとは同心軸上に配置され、複数のネジ１６で一体に取付固定されている。

図１及び図２に示すようにスイッチボディ１５ａの内部には、ステアリングシャフト１０を取り囲むように収容スペース１７が形成されている。この収容スペース１７には、レバー装置２の各種電装部品が実装されたプリント基板１８が収容されている。プリント基板１８には、レバー装置２を統括制御するＣＰＵ１９と、各種制御プログラムやデータが格納されたＥＥＰＲＯＭ２０（図２参照）と、レバー装置２を外部装置に接続する際の接続口となるコネクタ２１と、ＣＰＵ１９が外部と通信する際のインターフェースドライバとして機能するドライバ回路２２とが実装されている。なお、ＣＰＵ１９がトルク算出手段及び角度検出手段を構成する。

図１に示すように、プリント基板１８の一端（図１の右端）には、方向指示器や走行系ライトのスイッチとして機能するターンシグナルスイッチ２３のスイッチ本体２３ａが配設されている。このスイッチ本体２３ａには、棒状のターンシグナルレバー２３ｂがスイッチボディ１５ａから外部に露出しつつ、しかも基端を支点として十字に傾到可能な状態で支持されている。また、スイッチ本体２３ａの内部には、ターンシグナルレバー２３ｂの操作位置に応じて接点状態が切り換わるスイッチ接点（ターンシグナル用スイッチ、ディマ／パッシングスイッチ）２３ｃが内蔵されている。

プリント基板１８の他端（図１の左端）には、ワイパーのスイッチとして機能するワイパーレバースイッチ２４のスイッチ本体２４ａが配設されている。スイッチ本体２４ａには、棒状のワイパーレバー２４ｂがスイッチボディ１５ａから外部に露出しつつ、しかも基端を支点として十字に傾到可能な状態で支持されている。また、スイッチ本体２４ａの内部には、ワイパーレバー２４ｂの操作位置に応じて接点状態が切り換わるスイッチ接点２４ｃが内蔵されている。なお、スイッチ接点２３ｃ，２４ｃが接点手段を構成する。

ターンシグナルレバー２３ｂが中立位置から上側或いは下側に傾到操作されると、スイッチ本体２３ａ内のシグナル用スイッチがその操作位置に応じた接点状態をとり、右側方向指示器又は左側方向指示器が点滅状態をとる。また、ターンシグナルレバー２３ｂが前側或いは後側に傾到操作されると、スイッチ本体２３ａ内のディマ／パッシングスイッチの接点状態が切り換わり、ヘッドライトがターンシグナルレバー２３ｂの操作位置に応じた点灯状態をとる。

ターンシグナルレバー２３ｂは、右折操作或いは左折操作された後、ステアリングホイール１２が今までの操作と逆方向に回動操作されると、その操作過程で中立位置に復帰する。例えば、ターンシグナルレバー２３ｂが右折操作された際、ターンシグナルレバー２３ｂは右折指示位置で保持されるものの、ステアリングホイール１２が左側に回動操作されると、その操作過程でターンシグナルレバー２３ｂが右折指示位置から中立位置に復帰する。

ワイパーレバー２４ｂが初期位置から１段階傾到操作されると、スイッチ本体２４ａ内のワイパ用スイッチがその操作位置に応じた接点状態をとり、ワイパが間欠的に往復道する動作をとる。また、ワイパーレバー２４ｂが初期位置から２段階傾到操作されると、スイッチ本体２４ａ内のワイパ用スイッチがその操作位置に応じた接点状態に切り換わり、ワイパが低速で連続的に往復道する動作をとり、初期位置から３段階傾到操作されると、ワイパ用スイッチがその操作位置に応じた接点状態に更に切り換わり、ワイパが高速で連続的に往復道する動作をとる。

本例においてロテータ１４とステータ部品１５ｂとは、ステアリングロールコネクタ４のケースを構成する。ステアリングロールコネクタ４は、ステアリングホイール１２の回転を許容しつつ、ステアリングホイール１２に設置されたエアバックインフレータ（電装機器）と車体１側に設置されたエアバックコントローラとを電気接続するコネクタである。ロテータ１４とステータ部品１５ｂとの間には、ステアリングシャフト１０を取り囲むように収納スペース２５が形成されている。この収納スペース２５には、エアバックインフレータとエアバックコントローラとを繋ぐフラットケーブル２６が、ステアリングシャフト１０を囲むように渦巻き状に巻回収容されている。

ロテータ１４の上面には、挿通孔８の開口方向に延びる複数の係止爪１４ａが突設されている。ステアリングホイール１２の底壁には、各係止爪１４ａと組を成すように係止孔１２ａが複数形成されている。ロテータ１４は、各係止爪１４ａを各々対応する係止孔１２ａに係止することで、ステアリングホイール１２に組み付けられた状態となっている。このため、ステアリングホイール１２が回動操作された際には、この回動操作に合わせてロテータ１４がステアリングホイール１２と同期回動する。

ロテータ１４の底壁１４ｂには、略円板形状を成す歯数がＬの第１主動ギア２７が複数のネジ２８によって固定されている。ロテータ１４の底壁１４ｂと第１主動ギア２７とは同一軸心上に配置され、中央部に各々形成された孔部１４ｃ，２７ａにステアリングシャフト１０が挿通された取り付け状態をとる。ロテータ１４の底壁１４ｂと第１主動ギア２７とは、ステアリングシャフト１０の途中に形成されたボス部１０ｂを受けとして、同じくステアリングシャフト１０においてボス部１０ｂの上側に形成されたネジ部１０ｃにロックナット２９を螺着することにより、ステアリングシャフト１０に固定されている。

第１主動ギア２７には、略円板形状を成す歯数がＭの第１従動ギア３０が噛み合い係合されている。第１従動ギア３０の上面中央部には、ステアリングシャフト１０の軸方向に延びる軸部３０ａが突設されている。また、第１従動ギア３０の裏面には、プリント基板１８側に凹部３０ｂを有する磁石支持部３０ｃが形成されている。第１従動ギア３０は、スイッチボディ１５ａの内面に形成された支持穴１５ｃに軸部３０ａが回動可能な状態で軸支されつつ、磁石支持部３０ｃがプリント基板１８に相対回動可能に支持された取り付け状態をとっている。

磁石支持部３０ｃの凹部３０ｂには、周囲に磁界を発生する磁石３１が取り付けられている。一方、プリント基板１８において凹部３０ｂに収容される位置には、磁石３１が発する磁界の向きを検出する第１ＭＲＥ（磁気抵抗素子）３２が実装されている。ステアリングシャフト１０が回転して第１主動ギア２７が回転すると、それに連れて第１従動ギア３０が連れ周りし、第１ＭＲＥ３２に対する磁石３１の向きが変わり、磁石３１から第１ＭＲＥ３２にかかる磁界の向きが変化する。第１ＭＲＥ３２は、第１従動ギア３０の回転位置に応じて換わるこの磁界向きを検出し、その磁界向きに応じた出力信号Ｓａ（図３参照）を電圧値で出力する。なお、第１従動ギア３０が車体側従動ギアを構成し、磁石３１及び第１ＭＲＥ３２が車体側検出手段を構成する。

図２に示すように、第１従動ギア３０の近傍には、略円板形状を成す歯数がＮの第２従動ギア３３が第１主動ギア２７に噛み合い係合した状態で配置されている。第２従動ギア３３の取付構造は、第１従動ギア３０と基本的に同じであることから、その詳細については省略する。ステアリングシャフト１０が回転して第１主動ギア２７が回転すると、それに連れて第２従動ギア３３も連れ回りする。このとき、第２従動ギア３３に取着された磁石３４は、プリント基板１８に実装された第２従動ギア３３用の第２ＭＲＥ３５に対して向きが変わり、第２ＭＲＥ３５に加える磁界の向きが変化する。第２ＭＲＥ３５は、第２従動ギア３３の回転位置に応じて換わるこの磁界向きを検出し、その磁界向きに応じた出力信号Ｓｂ（図３参照）を電圧値で出力する。なお、第２従動ギア３３が車体側従動ギアを構成し、磁石３４及び第２ＭＲＥ３５が車体側検出手段を構成する。

ロテータ１４には、ステアリングシャフト１０を取り囲むように無底円筒形状のトーションバー３６が形成されている。このトーションバー３６は、ねじりを許容する金属材または樹脂材から成る。トーションバー３６の頂部には、第１主動ギア２７と歯数及び歯位置が同じに形成された第２主動ギア３７が配設されている。即ち、第１主動ギア２７には、トーションバー３６を介して第２主動ギア３７が連結されている。第２主動ギア３７は、第１主動ギア２７と同一形状のものが用いられており、歯数が第１主動ギア２７と同じＬに設定されている。第２主動ギア３７は、第１主動ギア２７と同一軸心上に位置するとともに、ステアリングシャフト１０の軸方向において歯位置が同じ位置となるように配置されている。なお、トーションバー３６がねじり許容部材に相当する。

ステアリングシャフト１０は、ステアリングホイール１２側と車体１側とで２分割された構造をとり、本例においては車体１側のシャフトを第１分割シャフト３８とし、ステアリングホイール１２側のシャフトを第２分割シャフト３９とする。これら分割シャフト３８，３９は、その接続部分において有限回転ベアリング４０を介して連結されることにより、１部品に組み立てられる。有限回転ベアリング４０は、所定回転量までは分割シャフト３８，３９との相対回動を許容し、これら分割シャフト３８，３９がその許容量を超えて相対回動する時、その相対回動を規制する。

有限回転ベアリング４０は、ステアリングシャフト１０の軸方向においてトーションバー３６とほぼ同じ高さ位置に配置されている。本例において２つの主動ギア２７，３７は、トーションバー３６から見た場合、第１主動ギア２７が第１分割シャフト３８に連結された取り付け状態をとり、第２主動ギア３７がステアリングホイール１２（即ち、第２分割シャフト３９）に連結された取り付け状態をとることになる。

ステアリングホイール１２が回動操作されると、第１分割シャフト３８及び第２分割シャフト３９の回動が有限回転ベアリング４０により許容されて、第２分割シャフト３９が第１分割シャフト３８に対して回動し、トーションバー３６にねじりがステアリングシャフト１０にかかるトルクとして発生する。このとき、例えばトーションバー３６が破損したとしても、有限回転ベアリング４０が第１分割シャフト３８及び第２分割シャフト３９の連結を保持し、これによりステアリング操作が確保されている。

第２主動ギア３７には、略円板形状を成す歯数がＰの第３従動ギア４１が噛み合い係合されている。第３従動ギア４１は、第１従動ギア３０及び第２従動ギア３３に対し対向する位置に配置されている。第３従動ギア４１の上面中央部には、ステアリングシャフト１０の軸方向に延びる軸部４１ａが突設されている。また、第３従動ギア４１の裏面には、プリント基板１８側に凹部４１ｂを有する円柱形状の磁石支持部４１ｃが形成されている。第３従動ギア４１は、スイッチボディ１５ａの内面に形成された支持穴１５ｄに軸部４１ａが回動可能な状態で軸支されつつ、磁石支持部４１ｃがプリント基板１８に相対回動可能に支持された取り付け状態をとっている。

磁石支持部４１ｃの凹部４１ｂには、周囲に磁石を発生する磁石４２が取り付けられている。一方、プリント基板１８において凹部４１ｂに収容される位置には、磁石４２が発する磁界の向きを検出する第３ＭＲＥ（磁気抵抗素子）４３が実装されている。ステアリングシャフト１０が回転して第２主動ギア３７が回転すると、それに連れて第３従動ギア４１が連れ回りし、第３ＭＲＥ４３に対する磁石４２の向きが変わり、磁石４２から第３ＭＲＥ４３にかかる磁界の向きが変化する。第３ＭＲＥ４３は、第３従動ギア４１の回転位置に応じて換わるこの磁界向きを検出し、その磁界向きに応じた出力信号Ｓｃ（図３参照）を電圧値で出力する。なお、第３従動ギア４１が操作側従動ギアに相当し、磁石４２及び第３ＭＲＥ４３が操作側検出手段を構成する。

図３に示すように、ＣＰＵ１９は、ターンシグナルスイッチ２３のスイッチ接点２３ｃと、ワイパーレバースイッチ２４のスイッチ接点２４ｃと電気的に接続されている。ＣＰＵ１９は、各スイッチ接点２３ｃ，２４ｃから入力するスイッチ信号に基づき各レバー２３ｂ，２４ｂの操作位置を認識し、認識したレバー操作位置のスイッチ情報を、ドライバ回路２２を経由して、コネクタ２１からＣＡＮ通信(Controller Area Network)により表示系ＥＣＵに出力し、方向指示器や走行系ライトを作動させる。

ＣＰＵ１９は、第１ＭＲＥ３２からの出力信号Ｓａと第２ＭＲＥ３５からの出力信号Ｓｂとを自身のＡ／Ｄ端子１９ａ，１９ｂを介して各々入力し、出力信号Ｓａから第１従動ギア３０の第１回転角度θａを求めるとともに、出力信号Ｓｂから第２従動ギア３３の第２回転角度θｂを求める。ＣＰＵ１９は、これら回転角度θａ，θｂと、これら回転角度θａ，θｂの位相差Δω（図４参照）とに基づき、ステアリングホイール１２の操舵角度を絶対角（絶対舵角θ）で検出する。ＣＰＵ１９が検出する絶対舵角θの分解能及び舵角検出範囲は、第１主動ギア２７の歯数Ｌと、第１従動ギア３０の歯数Ｍと、第２従動ギア３３の歯数Ｍの各値によって決まる。ＣＰＵ１９は、この計算によって絶対舵角θを算出すると、この絶対舵角θに応じた舵角情報を、ドライバ回路２２を経由して、コネクタ２１からＣＡＮ通信により車両の各種ＥＣＵに送信する。

また、ＣＰＵ１９は、第３ＭＲＥ４３の出力信号Ｓｃを自身のＡ／Ｄ端子１９ｃを介して入力し、この出力信号Ｓｃから第３従動ギア４１の第３回転角度θｃを算出する。ＣＰＵ１９は、第１従動ギア３０の第１回転角度θａ（第２従動ギア３３の第２回転角度θｂでも可）と第３従動ギア４１の第３回転角度θｃとの間の位相差Δγ（図５参照）を算出し、この位相差Δγに基づきステアリングシャフト１０に加わるトルクＴを算出する。ＣＰＵ１９は、この計算によってトルクＴを算出すると、このトルクＴに応じたトルク情報を、ドライバ回路２２を経由して、コネクタ２１からＣＡＮ通信により車両の各種ＥＣＵに送信する。なお、出力信号Ｓａ〜Ｓｃが検出信号に相当する。

次に、ステアリングホイール１２の絶対舵角θの具体的な算出手順を説明する。
ところで、第１主動ギア２７は歯数がＬ、第１従動ギア３０は歯数がＭに設定されていることから、ステアリングホイール１２の操舵操作に伴い第１主動ギア２７が１回転した時には、第１従動ギア３０はＭ／Ｌ回転する。このとき、第１ＭＲＥ３２は、第１従動ギア３０の回転を検出し、出力信号Ｓａとして図４（ａ）に示す互いに周期が４５度ずれた２つの交流信号（正弦波信号Ｓa1及び余弦波信号Ｓa2）をＣＰＵ１９に出力する。これら正弦波信号Ｓa1及び余弦波信号Ｓa2の周期は、第１従動ギア３０が１回転した時に２周期となるように設定されている。

ＣＰＵ１９は、第１ＭＲＥ３２から入力した正弦波信号Ｓa1及び余弦波信号Ｓa2をデジタル値に各々変換し、図４（ｂ）に示すように、デジタル変換後の正弦値及び余弦値から逆正接値を求め、この逆正接値を第１従動ギア３０の第１回転角度θａとして算出する。この第１回転角度θａは、図４（ｃ）に示すように、第１従動ギア３０の実角度θaxに対して一義的に決まる値であり、実角度θaxの０度〜359度に対応して、例えば０〜359のデジタル値で算出される。

また、第２従動ギア３３は歯数がＮに設定されていることから、ステアリングホイール１２の操舵操作に伴い第２主動ギア３７が１回転した時には、第２従動ギア３３はＮ／Ｌ回転する。このとき、第２ＭＲＥ３５は、第２従動ギア３３が回転すると、出力信号Ｓｂとして図４（ａ）に示す互いに周期が４５度ずれた交流信号（正弦波信号Ｓb1及び余弦波信号Ｓb2）をＣＰＵ１９に出力する。第２ＭＲＥ３５の正弦波信号Ｓb1及び余弦波信号Ｓb2の周期は、第２従動ギア３３が１回転した時に２周期となるように設定されている。但し、第１従動ギア３０と第２従動ギア３３の歯数は異なっているため、第１主動ギア２７が回転する際において、第１ＭＲＥ３２が出力する交流信号と、第２ＭＲＥ３５が出力する交流信号とは、異なる周期幅をとることになる。

ＣＰＵ１９は、第２ＭＲＥ３５から入力した正弦波信号Ｓb1及び余弦波信号Ｓb2をデジタル値に各々変換し、第１ＭＲＥ３２の場合と同様に、デジタル変換後の正弦値及び余弦値から逆正接値を求め、この逆正接値を第２従動ギア３３の第２回転角度θｂ（図４（ｂ）参照）として算出する。この第２回転角度θｂは、図４（ｃ）に示すように、第２従動ギア３３の実角度θbxに対して一義的に決まる値であり、実角度θbxの０〜359度に対応して、例えば０〜359のデジタル値で算出される。

続いて、ＣＰＵ１９は、第１回転角度θａと第２回転角度θｂとを用い、これら回転角度θａ，θｂ間の位相差Δωを算出する。位相差Δωを算出したＣＰＵ１９は、先程求めた回転角度θａ，θｂと、この位相差Δωとを用い、ステアリングホイール１２（ステアリングシャフト１０）の操舵角度を絶対舵角θとして算出する。この絶対舵角θは、第１主動ギア２７、第１従動ギア３０及び第２従動ギア３３の歯数に寄るが、例えば０度〜1440度の範囲（即ち、ステアリングホイール１２の４回転の範囲）で算出される。

次に、ステアリングシャフト１０に生じるトルクＴの具体的な算出手順を説明する。
ステアリングホイール１２を操舵操作した際、ステアリングシャフト１０の回転許容量に反してステアリングホイール１２が過度の力で回されることがある。本例においては、第２分割シャフト３９が有限回転ベアリング４０を介して第１分割シャフト３８に連結されていることから、ステアリングホイール１２が過度の力で回されると、第２分割シャフト３９が有限回転ベアリング４０の部分で第１分割シャフト３８に対して回転する動きをとる。このため、ステアリングシャフト１０がねじれた状態となり、ステアリングシャフト１０にトルクＴが生じる。

ステアリングシャフト１０が回転する際、第２主動ギア３７も回転することから、この第２主動ギア３７に噛み合った第３従動ギア４１も、ステアリングシャフト１０の回転に伴って連れ回りする。ここで、ステアリングシャフト１０がねじれた状態となると、第１主動ギア２７よりも第２主動ギア３７の方が若干量多く回った状態となることから、第１従動ギア３０の第１回転角度θａ（第２回転角度θｂ）と、第３従動ギア４１の第３回転角度θｃとの間には、その時のねじれトルクの大きさに応じた位相差Δγが生じた状態となる。

ＣＰＵ１９は、第３ＭＲＥ４３から図４（ａ）に示すような正弦波信号Ｓc1及び余弦波信号Ｓc2を入力しており、第１ＭＲＥ３２や第２ＭＲＥ３５の場合と同様の算出手順で、第３従動ギア４１の第３回転角度θｃ（図４（ｂ）参照）を算出する。この第３回転角度θｃは、図４（ｃ）に示すように、第３従動ギア４１の実角度θcxに対して一義的に決まる値であり、実角度θcxの０〜359度に対応して、例えば０〜359のデジタル値で算出される。

ＣＰＵ１９は、第１従動ギア３０の第１回転角度θａと第３従動ギア４１の第３回転角度θｃとを用いて求まる第１従動ギア３０及び第３従動ギア４１間の位相差Δγから、ステアリングシャフト１０にかかるトルクＴを算出するが、このトルク算出に際して、まず第１従動ギア３０の回転角度θａ（第２従動ギア３３の回転角度θｂでも可）を、第１主動ギア２７に対応した角度に換算する。ＣＰＵ１９は、次式(1)を用いて回転角度θａの第１換算角度θacを算出する。

θac＝(Ｍ／Ｌ)×θａ×２ … (1)
また、ＣＰＵ１９は、同じように、第３従動ギア４１の回転角度θｃを、第１主動ギア２７に対応した角度に換算する。ここで、第３従動ギア４１は第２主動ギア３７に噛み合い係合されているが、第２主動ギア３７は第１主動ギア２７と同じ形状及び歯位置を有しているため、第２主動ギア３７に対応した換算角度を求めれば、これが第１主動ギア２７に対応した換算角度になる。ＣＰＵ１９は、次式(2)を用いて回転角度θｃの換算角度θccを算出する。

θcc＝(Ｐ／Ｌ)×θｃ×２ … (2)
ここで、式(1)，(2)において、各々θａ，θｃに「２」を乗算するのは、従動ギア１回転で、各々出力が２周期となるからである。そして、ＣＰＵ１９は、換算角度θacと換算角度θccとの差（絶対値）を位相差Δγ(＝θac−θcc)として算出し、この位相差ΔγをトルクＴとして算出する。ここで、ステアリングシャフト１０にトルクＴが発生していなければ、換算角度θacと換算角度θccとの間に位相差Δγは生じない。しかし、ステアリングシャフト１０がねじれてトルクＴが発生すると、図５に示すように換算角度θacと換算角度θccとの間に位相差Δγが生じた状態となり、ＣＰＵ１９はこの位相差ΔγをトルクＴとして算出する。

また、ＣＰＵ１９は、２重系でトルクＴを算出すべく、第１従動ギア３０の回転角度θａと第３従動ギア４１の回転角度θｃとからトルクＴを算出するだけでなく、第２従動ギア３３の回転角度θｂと第３従動ギア４１とからもトルクＴを算出する。ＣＰＵ１９は、通常の場合において、第１回転角度θａ及び第３回転角度θｃから算出したトルクＴでステアリングシャフト１０のねじれを監視するが、このトルクＴが「０」等の異常値をとった場合、第２回転角度θｂ及び第３回転角度θｃから算出したトルクＴでステアリングシャフト１０のねじれを見る。

以上のように、本例においては、コンビネーションスイッチ機能を持つレバー装置２に、ステアリングロールコネクタ４と、ステアリングホイール１２の絶対舵角検出機構５と、ステアリングシャフト１０にかかるトルク検出機構６を設けた。このため、本例のレバー装置２は、これら複数の機構がユニット化された装置となる。従って、このレバー装置２を車体１に組み付ければ、同時にステアリングロールコネクタ４、絶対舵角検出機構５及びトルク検出機構６の車体１に組み付けられた状態となり、これら機能を別々の工程で車体１に組み付ける作業が不要となり、車体１への部品組付作業が楽になる。

また、レバー装置２に、ステアリングロールコネクタ４と絶対舵角検出機構５とトルク検出機構６とを組み込むと、例えばケース７やプリント基板１８など、これら機構の間で共用できる部品がでてくる。これにより、ステアリングロールコネクタ４と絶対舵角検出機構５とトルク検出機構６とにおいて全体で要する部品コストが、これら機構が別々の場合と比べて低く済ませられることになり、部品コスト低減にも効果がある。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）コンビネーションスイッチ機構３を有するレバー装置２に、ステアリングロールコネクタ４と、ステアリングホイール１２の絶対舵角検出機構５と、ステアリングシャフト１０のトルク検出機構６とを追加することにより、これら機構を一体化している。従って、このレバー装置２を車体１に組み付ければ、複数種の機構が車体１に組み付けられた状態となるので、部品組付作業の組付工程数を減らすことができ、部品組付作業が楽になる。

（２）本例のトルク検出機構６においては、ギア３０，４１に磁石３１，４２を各々取り付け、その磁石３１，４２の磁界向きをＭＲＥ３２，４３で各々検出することによりギア３０，４１の回転角度θａ，θｃを求め、この回転角度θａ，θｃからステアリングシャフト１０のトルクＴを算出する。従って、ギア３０，４１、磁石３１，４２及びＭＲＥ３２，４３という簡素な構造を用いて、ステアリングシャフト１０のトルクＴを算出することができる。

（３）ステアリングシャフト１０に過度の力がかかった際、そのねじれ部分としてトーションバー３６を設けた。従って、ステアリングシャフト１０にトルクＴがかかった際、トーションバー３６によりステアリングシャフト１０のねじれが促進されることになり、トルクＴの算出精度に効果が高い。

（４）本例のトルク検出機構６においては、ステアリングシャフト１０にかかるトルクＴを、第１従動ギア３０と第２従動ギア３３との２重系で見るので、通常使用する第１従動ギア３０側が故障したとしても、それに変わって第２従動ギア３３側でトルクＴを見ることになるので、トルクＴの誤検出防止に効果が高い。

（５）ステアリングシャフト１０を２分割構造とし、これら分割シャフト３８，３９を有限回転ベアリング４０で連結している。よって、有限回転ベアリング４０によってステアリングシャフト１０のねじれを許容することができ、しかも例えばトーションバー３６が破損して分割シャフト３８，３９が分離し得る状況になったとしても、有限回転ベアリング４０が分割シャフト３８，３９の連結状態を保持することになり、ステアリングホイール１２の操舵操作時において第１分割シャフト３８が回らないような状況が生じずに済む。

なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・ 有限回転ベアリング４０を設ける構造としては、例えば図６に示すように、分割されていないステアリングシャフト１０を用い、ステアリングシャフト１０の先端とステアリングホイール１２との間に有限回転ベアリング４０を設ける構造でもよい。この場合、ステアリングホイール１２は、有限回転ベアリング４０をステアリングシャフト１０との間に挟んだ状態で、ロックナット１１をステアリングシャフト１０の先端のネジ部１０ａに螺着することにより、ステアリングシャフト１０に固定される。この場合、ステアリングシャフト１０及び第１主動ギア２７は、複数のネジ５１によって固定される。この構造においては、分割されていないステアリングシャフト１０を用いるので、ステアリングシャフト１０を分割することに伴うシャフト構造の複雑化の問題が生じない。

・ レバー装置２には、必ずしもステアリングロールコネクタ４、絶対舵角検出機構５、トルク検出機構６の全てを組み込むことに限らず、少なくともトルク検出機構６のみが組み込まれていればよい。

・ 従動ギア３０，３３，４１の回転角度θａ，θｂ，θｃを磁気式で検出する場合、その検出手段はＭＲＥ３２，３５，４３に限定されず、例えばホール素子でもよい。また、この検出手段は磁気式に限定されず、例えば光学式等の他方式のものを採用することも可能である。

・ ねじり許容部材は、円筒形状を成したトーションバー３６に限らず、外力が加えられた際にねじりを許容しつつ、その外力が「０」となると反発力が働いて元の形状に戻るバネ部材でもよい。

・ トルク検出機構６は、本例のようにギアを用いた構造に限定されない。例えば、トーションバー３６の変わりとして、金属線が斜めの状態で格子状に張り巡らされた円筒形状の検出部材を用意し、使用状態においてその検出部材に電圧を印加しておき、ねじりが加わるとそれに発生する電圧値が変化することから、その変化をトルクＴとして検出するものでもよい。

・ 絶対舵角検出機構５は、第１従動ギア３０の回転角度θａと第２従動ギア３３の回転角度θｂとから、ステアリングホイール１２の絶対舵角θを求める算出手法に限定されない。例えば、第１主動ギア２７に磁石を取り付けて、その磁石の磁界向きをＭＲＥで検出し、第１主動ギア２７の回転角度と、第１従動ギア３０の回転角度θａとから絶対舵角θを求める算出手法でもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）請求項２〜８のいずれかにおいて、前記コネクタ機構のロテータに前記第２主動ギアが形成され、当該第２主動ギアがトーションバーを介して前記第１主動ギアに固定されている。この場合、ロテータ、トーションバー、第１主動ギア及び第２主動ギアを１部品として扱うことが可能となり、例えば第２主動ギアのみをステアリングシャフトに直接固定するような構造を用いずに済むことから、ステアリングシャフト周りの構造が複雑化しない。

一実施形態におけるレバー装置の縦断面図。 レバー装置の平断面図。 レバー装置の電気的構成を示すブロック図。 （ａ）は各ＭＲＥが出力する出力信号の波形図、（ｂ）は各従動ギアの回転角度の求め方を説明するための説明図、（ｃ）は算出した回転角度と実角度との関係を表す波形図。 ステアリングシャフトのトルクの求め方を説明するための説明図。 別例におけるレバー装置の縦断面図。

符号の説明

１…車体、２…レバー装置、３…レバー操作位置検出機構としてのコンビネーションスイッチ機構、５…角度検出機構としての絶対舵角検出機構、４…コネクタ機構としてのステアリングロールコネクタ、６…トルク検出機構、１０…ステアリングシャフト、１２…ステアリングホイール、１９…トルク算出手段及び角度検出手段を構成するＣＰＵ、２３ｂ…レバーを構成するターンシグナルレバー、２４ｂ…レバーを構成するワイパーレバー、２３ｃ，２４ｃ…接点手段を構成するスイッチ接点、２７…第１主動ギア、３０…車体側従動ギアを構成する第１従動ギア、３１…車体側検出手段を構成する磁石、３２…車体側検出手段を構成する第１ＭＲＥ、３３…車体側従動ギアを構成する第２従動ギア、３４…車体側検出手段を構成する磁石、３５…車体側検出手段を構成する第２ＭＲＥ、３６…ねじり許容部材としてのトーションバー、３７…第２主動ギア、３８，３９…分割シャフト、４０…有限回転ベアリング、４１…操作側従動ギアとしての第３従動ギア、４２…操作側検出手段を構成する磁石、４３…操作側検出手段を構成する第３ＭＲＥ、Ｔ…トルク、θａ，θｂ，θｃ…回転角度、θ…絶対舵角、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ…検出信号としての出力信号、Δγ…位相差。

Claims (8)

1. レバーの操作を接点手段で検出することにより、車両に搭載された各種機器を作動させるレバー操作位置検出機構を備えたレバー装置において、
   ステアリングホイール操作時にステアリングシャフトに加わるトルクを検出するトルク検出機構を備えたことを特徴とするレバー装置。
2. 前記トルク検出機構は、
   前記ステアリングシャフトにおいて車体側に取り付けられ、当該ステアリングシャフトと同期回動する第１主動ギアと、
   前記ステアリングシャフトにおいてステアリングホイール側に取り付けられ、当該ステアリングシャフトと同期回動する第２主動ギアと、
   前記第１主動ギアに噛み合い、当該第１主動ギアと連れ回りする車体側従動ギアと、
   前記第２主動ギアに噛み合い、当該第２主動ギアと連れ回りする操作側従動ギアと、
   前記第車体側従動ギアの回転角度を検出する車体側検出手段と、
   前記操作側従動ギアの回転角度を検出する操作側検出手段と、
   前記車体側検出手段の検出信号と、前記操作側検出手段の検出信号とに基づき、これら検出信号の間の位相差から前記ステアリングシャフトのトルクを算出するトルク算出手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレバー装置。
3. 前記第１主動ギアと前記第２主動ギアとは、ねじり許容部材で連結されていることを特徴とする請求項２に記載のレバー装置。
4. 前記車体側従動ギアは、複数設けられ、
   前記車体側検出手段は、複数の前記車体側従動ギアに合わせて複数設けられ、
   前記トルク算出手段は、一方の前記車体側従動ギアの回転角度と前記操作側従動ギアの回転角度とから前記トルクを算出するとともに、他方の前記車体側従動ギアの回転角度と前記操作側従動ギアの回転角度とからも前記トルクを算出することにより、多重系で前記トルクを監視することを特徴とする請求項２又は３に記載のレバー装置。
5. 前記ステアリングホイールに設けられた電装機器と、車体側に設けられたコントローラとを、前記ステアリングホイールの回動を許容する状態で電気接続するコネクタ機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のレバー装置。
6. 複数設けられた前記車体側従動ギアと、
   前記車体側従動ギアに合わせて複数設けられた前記車体側検出手段と、
   複数の前記車体側検出手段の検出信号に基づき、前記ステアリングシャフトの絶対舵角を算出する角度検出手段と
   を有する角度検出機構を備えたことを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載のレバー装置。
7. 前記ステアリングシャフトが前記車体側と前記操作側とで２分割され、これら分割シャフトのうち一方が前記第１主動ギア側に連結固定され、他方が前記第２主動ギアに連結固定され、これら当該分割シャフトは、設定範囲内のみの回転を許容する有限回転ベアリングで連結されていることを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか一項に記載のレバー装置。
8. 前記第１主動ギアが前記ステアリングシャフトに連結固定され、前記第２主動ギアが前記ステアリングホイールに連結固定され、前記ステアリングシャフト及び前記ステアリングホイールは、設定範囲内のみの回転を許容する有限回転ベアリングで連結されていることを特徴とする請求項２〜６のうちいずれか一項に記載のレバー装置。

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