JPH08327472A

JPH08327472A - トルクセンサ

Info

Publication number: JPH08327472A
Application number: JP13228895A
Authority: JP
Inventors: Akira Asaoka; 昭浅岡; Kiyoshi Takeuchi; 潔竹内; Akihiro Hanamura; 昭宏花村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】不感帯が生じることがなく、低コストなトル
クセンサの提供。【構成】入力トルクに応じて相対回転変位するように
連結されたシャフト３およびピニオン４と、シャフト３
とピニオン４との間の相対回転変位に応じた量だけ所定
のスライダ１２を軸方向に移動させる変換機構と、スラ
イダ１２の軸線方向の変位を検出するセンサ１５とを備
え、変換機構は、シャフト３，ピニオン４およびスライ
ダ１２のそれぞれに固定される３つのピン１６ａ，１６
ｂおよび１６ｃを有し、相対回転変位により変形してス
ライダ１２を軸線方向に移動する起歪体１４により構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の動力舵取り装
置のトルクセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の技術としては、例えば、
実開平４−１１５０４０号公報に開示されたものがあ
り、図１０にその概略構成を示す。図において、シャフ
ト３およびピニオン４は、トーションバー２を介して連
結されており、不図示のステアリングホイールを回転す
るとシャフト３のトルク印加部３ａにトルクが印加さ
れ、トーションバー２が捩れてシャフト３とピニオン４
との間に相対回転変位が生じる。この相対回転変位は、
伝達板１００，ピン１０１，ベアリング１０１ａから成
る変換機構によってスライダ１０２の軸方向の変位に変
換され、スライダ１０２の軸方向の変位は、アーム１０
３および伝達部材１０４によって容量型センサ１０５に
伝達される。伝達部材１０４の先端にはセンサ１０５の
変位伝達部材（不図示）が取り付けられており、この変
位伝達部材の変位がセンサ１０５によって検出される。

【０００３】図１１は上述した変換機構の動作を説明す
る図であり、（ａ）は図１０のＱ−Ｑ断面図で、（ｂ）
はシャフト３とピニオン４との間に相対回転変位が生じ
たときの伝達板１００の動作を示す図である。図におい
て、１０１(1)はスライダ１０２に設けられたピンを示
し、１０１(2)および１０１(3)はそれぞれシャフト３お
よびピニオン４に設けられたピンを示している。各ピン
１０１(1)〜１０１（３）の一端は伝達板１００に設け
られた孔に挿入され、各孔の径はピン１０１（１）〜１
０１(3)の径より大きく形成されている。図１１（ａ）
に示すように、伝達板１００，ピン１０１，ベアリング
１０１ａからなる変換機構は、シャフト３の周囲に３箇
所設けられている。シャフト３がＢ１方向に回転する
と、ピニオン４はピニオン歯部４ｂと噛合しているラッ
ク９の抵抗力を受けるため、トーションバー２が捩れて
シャフト３とピニオン４との間に相対回転変位が生じ
て、伝達板１００が図１１（ｂ）の二点鎖線で示すよう
に変位する。その結果、スライダ１０２に設けられたピ
ン１０１(1)も図の様に変位し、スライダ１０２は図１
０に示すＡ方向（軸方向）に変位する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したト
ルクセンサにおいては、ピン１０１(3)に対するピン１
０１(2)および１０１(1)の変位は平面内における変位で
は無いため、変換機構が支障なく動作するためには、ピ
ン１０１とそのピン１０１が挿入された伝達板１００の
孔と間の摺動部にはガタが必要となる。しかしながら、
この摺動部のガタのために、トーションバー２に捩れが
生じてもスライダ１０２が軸方向に変位せず、実際に生
じたシャフト３とピニオン４との間の相対回転変位がセ
ンサ１０５によって検出されない、いわゆる不感帯が生
じ、トルク印加部３ａに加えられたトルクを正確に検出
することができないという問題点があった。

【０００５】このような問題点を解消するトルクセンサ
が特開平３−１３７５３０号公報に開示されている。こ
のトルクセンサでは、スライダの内周面に設けられたボ
ールがシャフトの外周に形成された螺旋溝に沿って移動
可能に構成され、スライダがピニオンによって回転規制
されているため、このボールの移動によりシャフトとピ
ニオンとの間の相対回転変位が生じたときにスライダが
軸方向に移動する。このようにして、シャフトとピニオ
ンとの間の相対回転変位をスライダの軸方向の変位に変
換している。また、ボールと螺旋溝とのガタを解消する
ためにスプリングによってボールに予圧を与えている。
このような構成では、ボールおよび螺旋溝の加工を高精
度に行う必要があり、さらに、ボールに予圧を与える機
構を設けなければならないため、加工等の製造コストが
高くなるという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、不感帯が生じることがな
く、低コストなトルクセンサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】実施例を示す図１，２，
７および８に対応付けて説明する。図２に対応付けて説
明すると、請求項１の発明は、入力トルクに応じて相対
回転変位するように連結された入力軸３および出力軸４
と、入力軸３と出力軸４との間の相対回転変位に応じた
量だけ所定の移動部材１２を軸方向に移動させる変換手
段３０と、移動部材１２の軸線方向の変位を検出する検
出手段１５とを備える動力舵取り装置のトルクセンサに
適用され、変換手段３０は、入力軸３，出力軸４および
移動部材１２のそれぞれに固定される３つの固定部１６
ａ，１６ｂおよび１６ｃを有し、相対回転変位により変
形して移動部材１２を軸線方向に移動する起歪体１４に
より構成されていることにより上述の目的を達成する。
請求項２の発明のトルクセンサでは、起歪体１４はＴ字
形状の弾性部材であって、固定部１６ａ，１６ｂおよび
１６ｃが弾性部材の３つの端部にそれぞれ設けられてい
る。図７および８に対応付けて説明すると、請求項３の
発明は、入力トルクに応じて相対回転変位するように連
結された入力軸３および出力軸４と、入力軸３と出力軸
４との間の相対回転変位に応じた量だけ所定の移動部材
５０を軸方向に移動させる変換手段４０と、移動部材５
０の軸線方向の変位を検出する検出手段１５とを備える
動力舵取り装置のトルクセンサに適用され、変換手段４
０は、出力軸４と一体に回転する第１の歯車５１と、第
１の歯車５１と噛合するように入力軸３に回転可能に取
り付けられ、相対回転変位に伴って第１の歯車５１によ
り回転される第２の歯車５３と、第２の歯車５３の回転
に連動して移動部材５０を軸線方向に移動する伝達部５
５と、第１の歯車５１と第２の歯車５３との間のバック
ラッシュを除去するために第２の歯車５３に付勢力を与
える第１の付勢手段５９と、移動部材５０と伝達部５５
との間のガタを除去するために移動部材５０に付勢力を
与える第２の付勢手段５７とにより構成されていること
により上述の目的を達成する。請求項４の発明のトルク
センサでは、伝達部５５は、第２の歯車５３にその回転
軸から偏心して突設され、端部が移動部材５０に回転可
能に係合するピンである。

【０００８】

【作用】請求項１の発明のトルクセンサでは、起歪体１
４は、入力軸３に入力されたトルクによって生じる入力
軸３と出力軸４との間の相対回転変位に応じて変形し、
移動部材１２を軸線方向に移動する。請求項３の発明の
トルクセンサでは、伝達部５５は、第１の歯車５１によ
り回転される第２の歯車５３の回転と連動して移動部材
５０を軸線方向に移動する。第１の付勢手段５９は第２
の歯車に、第２の付勢手段５７は移動部材５０にそれぞ
れ付勢力を与える。請求項４の発明のトルクセンサで
は、第２の歯車５３の回転軸の回りを回転するピン５５
は、移動部材５０を軸線方向に移動される。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】以下、図１〜図９を参照して本発明の実施例
を説明する。 −第１実施例− 図１〜６は本発明の第１実施例を示す図であって、本発
明によるトルクセンサを車両用の動力舵取り装置に適用
した例である。図１はトルクセンサの断面図であり、ハ
ウジング１内には、トーションバー２を介して入力軸で
ある中空のシャフト３および出力軸であるピニオン４
が、ベアリング５，６および７によって回転自在に支持
されている。シャフト３の中空部分に配置されたトーシ
ョンバー２は、トーションバー２の端部に設けられた圧
入部２ａがシャフト３のトルク印加部３ａに圧入され、
ピン８によりシャフト３に結合されている。一方、トー
ションバー２の他方の端部に設けられた圧入部２ｂはピ
ニオン４のシャフト３側の端部に設けられた凹部４ａに
圧入され、トーションバー２とピニオン４とが結合され
ている。

【００１１】シャフト３のトルク印加部３ａには図示し
ないステアリングコラムユニットが取り付けられ、ピニ
オン４のピニオン歯部４ｂがラック９と噛合している。
そのため、操縦者がステアリングホイールを操舵したと
きの操舵力はトルク印加部３ａへ捩りトルクとして印加
され、シャフト３，トーションバー２およびピニオン４
を介してラック９に伝達される。なお、ラック９には、
図示しないモータの出力軸が歯車等を介して連結されて
いる。

【００１２】ステアリングホイールが回転されてトルク
印加部３ａにトルクが印加されると、ピニオン４にラッ
ク９からの抗力が生じるため、トーションバー２が捩れ
てシャフト３とピニオン４との間に回転方向の変位のず
れ、すなわち相対的な回転変位が発生する。センサ１５
によって検出されたこの変位に基づいて、トルク印加部
３ａに印加されたトルクが不図示の制御部によって算出
される。制御部は、トルク印加部３ａに加えられたトル
クを打ち消すように、すなわち、ステアリングホイール
の回転する方向にピニオン４が回転するようにモータに
よりラック９を駆動する。

【００１３】シャフト３のピニオン４側の端部には、ピ
ニオン４に形成された溝４ｃに係合する凸部３ｂが形成
されている。凸部３ｂと溝４ｃとの間には、シャフト３
の回転方向に関して隙間が設けられており、この隙間が
許す範囲内においてシャフト３とピニオン４との相対回
転変位が可能である。そのため、シャフト３に過大なト
ルクが印加された場合でも、シャフト３とピニオン４と
の相対回転変位が所定の値以下に規制されているため、
トーションバー２の過大な捩れによる破損が防止され
る。一般的に、この隙間は相対回転変位の最大値が角度
で±５度程度となるように設定されている。１０は、シ
ャフト３およびピニオン４のそれぞれの軸心を同一にす
ると共に、両部材がガタが無く滑らかに回転するように
シャフト３とピニオン４の間に設けられたブッシュであ
る。なお、外部からの粉塵の進入を防止するために、シ
ャフト３とハウジング１との間にオイルシール１１が配
設されている。

【００１４】図２は、図１に示す変換機構３０およびセ
ンサ１５を説明する図である。シャフト３の外周には円
筒状のスライダ１２が軸方向に摺動可能に装着されてお
り、スライダ１２の図示右端部にはフランジ１２ａが形
成され、フランジ１２ａにはリング形状の磁石１３が一
体に成形されている。ハウジング１には、この磁石１３
と対向する感磁素子１８とこの感磁素子１８を保持する
センサハウジング１５ａとを有するセンサ１５が取り付
けられ、感磁素子１８の信号はコネクタ１９およびハー
ネス２０を介して不図示の制御部に入力される。

【００１５】一方、スライダ１２の外周に沿ってＴ字形
を成す起歪体１４が設けられ、起歪体１４の三つの端部
にはピン１６ａ，１６ｂおよび１６ｃが軸心方向に突設
されている。図２（ｃ）に示すように、ピン１６ａに隣
接する位置には、切欠１７ａが設けられて小さな力でも
容易に歪む起歪部１４ａが形成されている。同様に、ピ
ン１６ｂに隣接する位置には切欠１７ｂおよび起歪部１
４ｂが、ピン１６ｃに隣接する位置には切欠１７ｃおよ
び起歪部１４ｃが形成されている。そのため、ピン１６
ａ〜１６ｃに力が作用したときに、起歪部１４ａ〜１４
ｃは容易に歪むことができる。ピン１６ａはピニオン４
に形成された凹部４ｈに、ピン１６ｂはスライダ１２に
形成された凹部１２ｈに、ピン１６ｃはシャフト３に形
成された凹部３ｈにそれぞれ圧入され、これによりスラ
イダ１２は起歪体１４を介してシャフト３およびピニオ
ン４に連結されることになる。なお、ピン１６ｃは、ス
ライダ１２と干渉しないように、スライダ１２に設けら
れた矩形の孔１２ｂを貫通して凹部３ｈに圧入されてい
る。

【００１６】図３は、感磁素子１８としてホールＩＣを
用いた場合（ａ）と、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）を用い
た場合（ｂ）とを示す図であり、いずれも磁石１３側か
らセンサ１５を見たものである。図の矢印方向はシャフ
ト３の軸方向を示しており、シャフト３とピニオン４と
の相対回転変位によりスライダ１２が軸方向に移動する
と、この方向に二点鎖線で示す磁石１３が変位する。図
３（ａ）では、磁石１３の周方向と同一方向に沿って二
つのホールＩＣ２１ａおよび２１ｂが磁石１３から等し
い距離に配置されている。２２１はホールＩＣ２１ａ，
２１ｂに内蔵されているホールエレメントであり、ホー
ルＩＣ２１ａ，２１ｂはこのホールエレメント２２１を
通過する磁束の大きさを検出する。なお、ホールＩＣを
２つ設けているのは、ホールＩＣ２１ａおよび２１ｂの
出力信号を比較することによって、センサ１５の故障を
検出するためである。

【００１７】一方、図３（ｂ）では、第１のＭＲエレメ
ント対２２ａおよび第２のＭＲエレメント対２２ｂがそ
れぞれ前記ホールＩＣ２１ａおよび２１ｂと同一位置に
配置されている。ＭＲエレメント対２２ａおよび２２ｂ
には、後述するように２つのＭＲエレメント２２２ａお
よび２２２ｂが差動対として内蔵されている。磁気抵抗
素子の場合も、２つのＭＲエレメント対２２ａ，２２ｂ
の出力信号を比較することによって、センサ１５の故障
を検出している。

【００１８】次に、本実施例の動作を説明する。図１に
示すシャフト３のトルク印加部３ａに加わるトルクが０
の場合、すなわち、操舵系が直進状態にある場合にはト
ーションバー２の捩れは無く、スライダ１２および起歪
体１４は図２に示す状態にある。このとき、起歪体１４
のピン１６ａ〜１６ｃには力が作用しておらず、起歪部
１４ａ〜１４ｃには歪が生じない。図１に示すように矢
印Ｂ１方向（トルク印加部３ａからピニオン４側を見て
右回り）のトルクがシャフト３に加わった場合、ピニオ
ン４にはラック９からの抵抗力が働くため、シャフト３
とピニオン４を連結するトーションバー２が捩れる。こ
のときの変換機構３０の動作を、図４を用いて説明す
る。

【００１９】図４において、（ａ）はスライダ１２およ
び起歪体１４を含む部分の図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ
線に沿った断面図である。図４（ｂ）に示すように、ト
ーションバー２が捩れてシャフト３とピニオン４との相
対回転変位がｘ度だけ生じると、シャフト３の凹部３ｈ
に圧入されたピン１６ｃは、ピン１６ａに対してｘ度だ
けＢ１方向に回転する。このとき、図４（ｃ）に示すよ
うに、ピン１６ｃがピン１６ａに対してｘに応じた量だ
けＢ１方向にズレるため、起歪部１４ａ，１４ｃが図の
ように歪み、スライダ１２に圧入されたピン１６ｂが図
のＡ方向（軸方向）に移動して起歪部１４ｂが歪む。ピ
ン１６ｂの移動によりスライダ１２が軸方向（矢印Ａ方
向）にｘに依存した量ｄだけ移動する。一方、トルクが
Ｂ１方向と逆回転方向に加えられた場合は、同様にし
て、スライダ１２は矢印Ａとは反対方向に移動する。

【００２０】スライダ１２がＡ方向にｄだけ移動する
と、磁石１３はセンサ１５の感磁素子１８に対してｄだ
け軸方向にズレる。図５は感磁素子１８がホールＩＣ２
１である場合の動作を説明する図であり、磁石１３とホ
ールＩＣ２１との位置関係を示している。ホールＩＣ２
１の感度は図５（ａ）に示すようにホールエレメント２
２１を通過する磁力線の方向に依存しており、Ｊ１方向
のときにはプラスで最大、Ｊ３のときにはマイナスで最
大となり、Ｊ２およびＪ４方向のときには０となる。

【００２１】図５（ｂ）および図５（ｃ）は、ホールＩ
Ｃ２１と磁石１３の磁力線１３ａとの関係を示す図であ
る。図５（ｂ）は、シャフト３にトルクが加わっておら
ずスライダ１２の移動量が０の場合であり、センサ１５
の上側に示した矢印はホールエレメント２２１を通過す
る磁力線の方向を示しており、この図では磁力線の方向
はＪ２方向になる。一方、図５（ｃ）は、シャフト３に
トルクが加えられてスライダ１２がＡ方向に移動した場
合であり、ホールエレメント２２１を通過する磁力線の
方向はＪ５方向（右斜め上方向）であって、感度はＪ１
方向とＪ２方向の中間になる。

【００２２】図５（ｄ）は、ホールエレメント２２１に
おける磁力線の方向がＪ１〜Ｊ５のときのホール素子２
１の出力電圧Ｖ１〜Ｖ５を示している。図では横軸がス
ライダ１２の移動量ｄを、縦軸が出力電圧をそれぞれ示
している。トルク０の状態からトルクが印加されてシャ
フト３が図４のようにＢ１方向に回転すると、スライダ
１２がＡ方向に移動して、ホールＩＣ２１の出力電圧は
Ｖ２からＶ５を経てＶ１で最大となり、その電圧変化は
Ｖ１０となる。一方、トルク０の状態からシャフト３が
逆方向に回転すると、スライダ１２が図５（ｂ）の状態
から−Ａ方向に移動して、出力電圧はＶ２から小さくな
りＶ３で最小になる。

【００２３】図６は感磁素子がＭＲ素子である場合の動
作を説明する図であり、図５（ａ）〜図５（ｄ）と同様
の図である。ＭＲエレメント対２２ａ，２２ｂのそれぞ
れは、二つのＭＲエレメント２２２ａ，２２２ｂを内蔵
している。図６（ａ）は、ＭＲ素子２２のＭＲエレメン
ト２２２ａ，２２２ｂを通過する磁力線１３ａの方向と
ＭＲエレメント２２２ａ，２２２ｂの感度との関係を示
すものであり、磁力線がＪ１およびＪ３方向のときＭＲ
エレメント２２２ａ，２２２ｂの感度が０で、Ｊ２およ
びＪ４方向のときは感度が最大となる。

【００２４】図６（ｂ）はスライダ１２の移動量ｄが０
の場合であって、ＭＲエレメント２２２ａおよび２２２
ｂを通過する磁力線の方向はセンサ１５の上側に示すよ
うにそれぞれＪ６方向（右斜めした方向）およびＪ５方
向（右斜め上方向）となり、このときの感度は両エレメ
ントとも等しく、Ｊ１方向の感度とＪ２方向の感度の中
間になる。一方、シャフト３にトルクが加わり図６
（ｃ）のようにスライダ１２がＡ方向に移動した場合、
ＭＲエレメント２２２ａおよび２２２ｂを通過する磁力
線の方向はそれぞれＪ２およびＪ１方向となり、ＭＲエ
レメント２２２ａの感度は最大、ＭＲエレメント２２２
ｂの感度は０となる。

【００２５】図６（ｄ）は、スライダ１２が移動したと
きのＭＲエレメント２２２ａおよび２２２ｂの出力電圧
を示しており、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５およびＶ６はＭ
Ｒエレメントを通過する磁力線の方向がＪ１，Ｊ２，Ｊ
３，Ｊ５およびＪ６の場合の出力電圧である。なお、Ｖ
１＝Ｖ３およびＶ５＝Ｖ６である。トルク０の状態から
トルクが印加されてシャフト３が図４のようにＢ１方向
に回転すると、スライダ１２がＡ方向に移動してＭＲエ
レメント２２２ａの出力電圧がＶ６からＶ２へと増加す
ると共に、ＭＲエレメント２２２ｂの出力電圧はＶ５か
らＶ１へと減少する。よって、スライダ１２がＡ方向に
移動したときのＭＲエレメント対２２の出力は、Ｖ２０
＝Ｖ２−Ｖ１となる。一方、トルク０の状態からシャフ
ト３が逆方向に回転すると、スライダ１２が図６（ｂ）
の状態から−Ａ方向に移動して、ＭＲエレメント２２２
ａの出力電圧はＶ５からＶ３に減少すると共に、ＭＲエ
レメント２２２ｂの出力電圧はＶ６からＶ２に増加し、
ＭＲエレメント対２２の出力はＶ３−Ｖ２＝Ｖ１−Ｖ２
＝−Ｖ２０となる。

【００２６】センサ１５によって検出されたシャフト３
とピニオン４との相対回転変位に関する信号は、コネク
タ１９およびハーネス２０を介して不図示の制御部に入
力され、シャフト３に加えられたトルクが算出される。
この算出されたトルクに基づいてラック９に連結された
モータが駆動されることにより、操舵系が駆動される。

【００２７】本実施例のトルクセンサでは、起歪体１４
のピン１６ａはピニオン４の凹部４ｈに、ピン１６ｂは
スライダ１２の凹部１２ｈに、ピン１６ｃはシャフト３
の凹部３ｈにそれぞれ圧入されているため、起歪体１４
とシャフト３，ピニオン４およびスライダ１２との間に
はガタが無い。そのため、シャフト３とピニオン４との
間の相対回転変位により起歪体１４が変形すると、変形
に応じてスライダ１２がシャフト３の軸方向に移動する
ため、相対回転変位を軸方向に変換する際に不感帯が発
生せず、センサの検出精度を向上することができる。ま
た、従来のようにボールや螺旋溝を形成したり、ボール
と螺旋溝とのガタを解消するためにボールに予圧を与え
る機構を設ける必要がないため、製造コストを最小限に
低減することができる。

【００２８】以上の実施例においては、変換機構におい
てＴ字形状の起歪体１４を用いたが、シャフト３とピニ
オン４の相対回転変位をスライダ１２の軸方向変位に変
換する形状であればＴ字形状に限らず、例えば三角形で
もよい。また、起歪部の数は四つ以上でもよい。

【００２９】−第２実施例− 図７〜図９は本発明の第２の実施例を示す図であり、上
述した第１実施例と同様に車両用の動力舵取り装置に本
発明を適用した例である。なお、第１実施例と同様の部
位および部材には同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。図７は第２実施例のトルクセンサの断面図であ
り、図１と同様の図である。スライダ５０は図１のスラ
イダ１２とほぼ同様の形状であるが、図８に示すように
そのピニオン４側の端部には同一形状の３つの切欠５０
ａが１２０度間隔で形成されている。５１はピニオン４
の外周に一体に溶着されてピニオン４と一体に回転する
周回ギア、５２はシャフト３に固定されている外リン
グ、５３は外リング５２に設けられて周回ギア５１と噛
合する歯車であって、これらは変換機構を構成してい
る。

【００３０】図８は変換機構４０の詳細を説明する図で
ある。外リング５２の内周面には１２０度の間隔で三つ
の支柱５２ａが突設され、これらの支柱５２ａの先端が
スライダ５０の切欠５０ａを通ってシャフト３に取り付
けられる。これにより、外リング５２はシャフト３と一
体に回転する。また外リング５２の内周面には、３つの
歯車５３が１２０度間隔でピン５４により回転可能に取
り付けられている。これらの歯車５３は上述したように
周回ギア５１に噛合され、周回ギア５１の回転に伴って
各歯車５３がピン５４を中心に回転する。各歯車５３の
スライダ５０側の面にはスライダピン５５が回転軸であ
るピン５４から偏心して突設されており、各スライダピ
ン５５の先端がスライダ５０に形成された凹部５０ｂに
回転可能に挿入されている。

【００３１】周回ギア５１にはスプリングホルダ５６ａ
が、スライダ５０にはスプリングホルダ５６ｂがそれぞ
れ三箇所ずつ設けられ、これらのスプリングホルダ５６
ａおよび５６ｂの間にスプリング５７がそれぞれ配設さ
れている。スプリング５７はスライダ５０を周回ギア５
１方向へ付勢しているため、ピン５５とスライダ５０の
凹部５０ｂとのガタが解消される。また、各歯車５３の
スライダ５０側の面にはスプリングホルダ５８ａが設け
られるとともに、外リング５２の内周にはスプリングホ
ルダ５８ｂが三箇所設けられ、これらのスプリングホル
ダ５８ａおよび５８ｂ間にスプリング５９が配設されて
いる。各スプリング５９によって各歯車５３と周回ギア
５１とのバックラッシュを解消するように付勢されてい
る。

【００３２】次に、図９を用いて、本実施例のトルクセ
ンサの動作を説明する。図９（ａ）および（ｂ）は磁石
１３と感磁素子１８の位置関係を示す図であり、（ｃ）
は（ｂ）のＲ方向から見た図である。なお、（ｃ）で
は、動作が分りやすいように外リング５２を省略して示
した。図９（ａ）は、シャフト３に加わるトルクが０の
場合を示し、このためトーションバー２の捩れが無く、
磁石１３は感磁素子１８とズレが無く対向している。図
９（ｂ）のようにシャフト３にＢ１方向のトルクが印加
されると、ピニオン４にラック９からの抵抗力が加わる
ため、トーションバー２が捩れてシャフト３とピニオン
４との回転角のズレが生ずる。

【００３３】図９（ｃ）に示すように、シャフト３とピ
ニオン４とのズレの角度がｘ度のとき、ピニオン４はシ
ャフト３に対してＢ１方向と反対のＢ２方向にｘ度だけ
相対的に回転することになる。周回ギア５１はピニオン
４と一体に回転するため、周回ギア５１に噛合している
歯車５３がＰ方向に回転し、歯車５３に設けられたピン
５５が５５(1)から５５(2)の位置まで移動する。その結
果、スライダ５０は、ピン５５の軸方向の移動量ｄだけ
Ａ方向に移動する。このスライダ５０の移動に伴って磁
石１３が感磁素子１８に対して軸方向にずれ、感磁素子
１８の出力が変化する。これにより第１実施例と同様に
スライダ５０の軸方向の変位を検出することができる。
なお、図９（ｃ）では動作が分かりやすいように、回転
角のズレを実際よりも大きく示した。

【００３４】以上説明した第２実施例のトルクセンサで
は、スプリング５７によりスライダ５０を歯車５３に設
けられたピン５５に押圧することによって、スライダ５
０とピン５５とのガタを解消すると共に、スプリング５
９により歯車５３および周回ギア５１のバックラッシュ
を解消するように付勢しているため、第１実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００３５】本実施例では、周回ギア５１の回転変位を
歯車５３に設けられたピン５５を用いてスライダ５０の
軸方向変位に変換しているが、例えば、スライダ５０の
切欠５０ａにラックを形成し、このラックと噛合し歯車
５３と一体に回転する歯車によって軸方向変位に変換し
てもよい。

【００３６】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、シャフト３は入力軸を、ピニオン４は出力軸
を、スライダ１２，５０は移動部材を、変換機構３０お
よび４０は変換手段を、センサ１５は検出手段を、周回
ギア５１は第１の歯車を、歯車５３は第２の歯車を、ピ
ン５５は伝達部を、スプリング５９は第１の付勢手段
を、スプリング５７は第２の付勢手段をそれぞれ構成し
ている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、３つの固定部によって入力軸，出力軸および移動部
材に固定された起歪体が、入力軸と出力軸との間の相対
回転変位により変形することによって移動部材が軸線方
向に移動するため、起歪体と入力軸および出力軸との間
にガタが無く、また、請求項３の発明では、第１の付勢
手段によって第１の歯車と第２の歯車の間のバックラッ
シュを除去し、第２の付勢手段によって移動部材と伝達
部との間のガタを除去しているため、これらガタ等に起
因する検出手段の不感帯が発生することがない。さら
に、螺旋溝，ボールおよびボールへの予圧機構を備えて
ガタを除去している従来のトルクセンサに比べ、変換手
段を簡単な構成としているため従来よりコストを低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトルクセンサの第１実施例を示す
断面図。

【図２】図１のトルクセンサの変換機構部分を説明する
図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ
断面図、（ｃ）は起歪体を説明する図。

【図３】図１のトルクセンサのセンサを説明する図であ
って、（ａ）は感磁素子がホールＩＣの場合を、（ｂ）
感磁素子がＭＲ素子の場合をそれぞれ示す。

【図４】図１のトルクセンサの変換機構の動作を説明す
るであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ
断面図、（ｃ）は起歪体の動作を説明する図。

【図５】ホールＩＣの動作を説明する図であって、
（ａ）は磁力線の方向と感度を示す図、（ｂ）および
（ｃ）は磁石の位置とホールＩＣの感度を説明する図、
（ｄ）は移動量とホールＩＣの出力電圧の関係を示す
図。

【図６】ＭＲ素子の動作を説明する図であって、（ａ）
は磁力線の方向と感度を示す図、（ｂ）および（ｃ）は
磁石の位置とＭＲエレメントの感度を説明する図、
（ｄ）は移動量とＭＲエレメントの出力電圧の関係を示
す図。

【図７】本発明によるトルクセンサの第２実施例を示す
断面図。

【図８】図７のトルクセンサの変換機構を説明する図で
あって、（ａ）は図７のＬ−Ｌ断面図、（ｂ）は斜視
図。

【図９】変換機構の動作を説明する図であって、（ａ）
は印加トルクが０の場合、（ｂ）はＢ１方向にトルクが
印加された場合、（ｃ）は（ｂ）のＲ矢視図。

【図１０】従来のトルクセンサを示す断面図。

【図１１】図１０のトルクセンサの変換機構を説明する
図であって、（ａ）は図１０のＱ−Ｑ断面図、（ｂ）は
伝達板の動作を説明する図。

【符号の説明】

２トーションバー３シャフト４ピニオン１２，５０スライダ１３磁石１４起歪体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ起歪部１５センサ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，５４，５５ピン１７ａ，１７ｂ，１７ｃ切欠３０，４０変換機構５１周回ギア５２外リング５３歯車５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂスプリングホルダ５７，５９スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力トルクに応じて相対回転変位するよ
うに連結された入力軸および出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の相対回転変位に応じた
量だけ所定の移動部材を軸方向に移動させる変換手段
と、前記移動部材の軸線方向の変位を検出する検出手段とを
備える動力舵取り装置のトルクセンサにおいて、前記変換手段は、前記入力軸，前記出力軸および前記移
動部材のそれぞれに固定される３つの固定部を有し、前
記相対回転変位により変形して前記移動部材を軸線方向
に移動する起歪体により構成されていることを特徴とす
るトルクセンサ。
【請求項２】請求項１に記載のトルクセンサにおい
て、前記起歪体はＴ字形状の弾性部材であって、前記固定部
が前記弾性部材の３つの端部にそれぞれ設けられている
ことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】入力トルクに応じて相対回転変位するよ
うに連結された入力軸および出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の相対回転変位に応じた
量だけ所定の移動部材を軸方向に移動させる変換手段
と、前記移動部材の軸線方向の変位を検出する検出手段とを
備える動力舵取り装置のトルクセンサにおいて、前記変換手段は、前記出力軸と一体に回転する第１の歯
車と、前記第１の歯車と噛合するよう前記入力軸に回転可能に
取り付けられ、前記相対回転変位に伴って第１の歯車に
より回転される第２の歯車と、前記第２の歯車の回転に連動して前記移動部材を軸線方
向に移動する伝達部と、前記第１の歯車と前記第２の歯車との間のバックラッシ
ュを除去するために前記第２の歯車に付勢力を与える第
１の付勢手段と、前記移動部材と前記伝達部との間のガタを除去するため
に前記移動部材に付勢力を与える第２の付勢手段とによ
り構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】請求項３に記載のトルクセンサにおい
て、前記伝達部は、前記第２の歯車にその回転軸から偏心し
て突設され、端部が前記移動部材に回転可能に係合する
ピンであることを特徴とするトルクセンサ。