高剛性ステアリングシャフトを有するトルクセンサ型電動ステアリング装置およびこれを用いた車両
【課題】ステアリングにハンドルを使うレジャー用車両などの目的に適したシャフトの剛性が高い電動補助ステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング装置３８は半分になされた２つの部分４２および４４からなるハウジングを有する。電動モータ４６はハウジングに取り付けられる。ウォーム４８は電動モータ４６のシャフトに連結され、ステアリングシャフト３２のスプライン５４に取り付けられたセクタ歯車５２と係合する。電動モータ４６の回転でウォーム４８が回転すると、セクタ歯車５２とステアリングシャフト３２とが回転する。磁場センサ部６０はハウジングに取り付けられ、ステアリングシャフト３２の周りに延在するセンサハウジングおよび少なくとも１つの磁場センサを含む。磁場センサは、ステアリングシャフト３２に対して配向され、トルクセンサ変換器として機能する。
【解決手段】ステアリング装置３８は半分になされた２つの部分４２および４４からなるハウジングを有する。電動モータ４６はハウジングに取り付けられる。ウォーム４８は電動モータ４６のシャフトに連結され、ステアリングシャフト３２のスプライン５４に取り付けられたセクタ歯車５２と係合する。電動モータ４６の回転でウォーム４８が回転すると、セクタ歯車５２とステアリングシャフト３２とが回転する。磁場センサ部６０はハウジングに取り付けられ、ステアリングシャフト３２の周りに延在するセンサハウジングおよび少なくとも１つの磁場センサを含む。磁場センサは、ステアリングシャフト３２に対して配向され、トルクセンサ変換器として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力補助ステアリング装置に関し、特に、ハンドルを有する車両に用いられる、トルクセンサを用いた電動補助ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動補助ステアリング装置は既知であり、レジャー用車両および小型の実用車等に用いられている。電動補助ステアリング装置の一種としては、ステアリングシャフトに結合される電気モータがあり、このモータは通常、ステアリングシャフトに取り付けられたウォーム歯車と係合する、モータの駆動シャフトに取り付けられたウォームを含む。
【０００３】
いくつかの従来技術の例によると、ステアリング装置は、ねじれ棒としても既知である、より狭い内部シャフトを有し、トルクセンサ用変換器として機能する中空のステアリングシャフトを含むものがある。これの実施例として、米国特許第６３６０８４１号、米国特許第７１８２１６９号、米国特許第７１８３６８１号、米国特許第７０７７２３５号がある。ステアリングシャフト自体は通常、複数の構成部分で作られる。この結果、ステアリング装置には、異なる構成部分間での遊びが生じ、鋭く直接的なステアリング感を欠く恐れがある。
【０００４】
ねじれ棒を有する上述の初期のステアリング装置は、通常、車やトラックなど複数の回転ステアリング装置用としては許容できるものである。かかる装置における典型的なねじれ棒は、検知範囲が±４度から±８度であり、ハンドル範囲が７２０度から１４４０度である。ねじれ棒圧縮率はステアリング範囲の約１％である。しかしながら、かかる型のステアリング装置は、例えば、ハンドルまたは耕耘機用ステアリングを有する車両などのステアリング範囲がおよそ９０度の車両で使われる場合、ステアリングシャフトにかけられるトルクがより高いため、ねじれ棒の圧縮率が９度から１８度となる場合もある。
【０００５】
剛性については、従来のステアリング装置に用いられたねじれ棒は通常、９００Ｎｍ／ｒａｄから１２０Ｎｍ／ｒａｄの範囲である。電動ステアリングシャフトの剛性は、「エス・エイ・イー ペーパー ２００６−０１−１３２０（SAE Paper ２００６−０１−１３２０）」で参照されるように、ステアリングシャフトのねじれ範囲で決定される。採用される検知技術によってこのようなステアリング装置は、ねじれ剛性が比較的柔らかいシャフトを用いる。転位の大きさに比例して、分圧器などの変位計に示される感度は高くなる。磁気弾性検知技術を有するねじれ棒の他の例として、圧縮率±４または±８度を有する米国特許第６，３６０，８４１号があげられる。剛性はねじれ範囲で決定される。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３６０８４１号明細書
【特許文献２】米国特許第７１８２１６９号明細書
【特許文献３】米国特許第７１８３６８１号明細書
【特許文献４】米国特許第７０７７２３５号明細書
【非特許文献１】「エス・エイ・イー ペーパー ２００６−０１−１３２０（SAE Paper ２００６−０１−１３２０）」，（米国），ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ（Society of Automotive Engineers,inc.），２００６年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低剛性ステアリング装置を備えている場合、ハンドル車両で片側１車線での車線変更操縦時の振動を避けることは困難である。
例えばこの型のねじれ棒を片側１車線の車線変更運転試験で用いた場合、ステアリング装置は著しいオーバシュートおよび振動を受けることもありうる。したがって、特にステアリングにハンドルを使うレジャー用車両などの目的に適した、改良された電動補助ステアリング装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面によると、外部、ステアリング部材に連結するための入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結するための出力端部を有する回転可能なステアリングシャフトを含むステアリング装置が提供される。電動モータは、ステアリングシャフトを回転させるためにステアリングシャフトに作動的に連結される。ステアリングシャフトには少なくとも、磁気弾性材料で作られ、磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分がある。少なくとも１つの磁場センサがステアリングシャフトの外部に隣接している。ステアリングシャフトと少なくとも１つの磁場センサが、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成する。
【０００９】
本発明の他の側面によると、フレーム、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを有する複数のホイール、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを操縦するためのステアリング部材、および回転可能なステアリングシャフトを有する電動補助ステアリング装置と、を含む車両が提供される。ステアリングシャフトは、外部、ステアリング部材に連結するための入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールを連結するための出力端部を含む。電動モータは、ステアリングシャフトを回転させるためにステアリングシャフトに作動的に連結される。ステアリングシャフトには少なくとも、磁気弾性材料で作られ、ステアリングシャフトのねじれによって変化する磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分がある。ステアリングシャフトの外部に隣接した少なくとも１つの磁場センサがあり、ステアリングシャフトと当該少なくとも１つの磁場センサが、手動操作可能なステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（一実施形態）
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。まず図１には１組のステアリング可能な前輪であるホイール１２および１４と、後輪であるホイール１６と、を含む車両としての三輪車１０を示す。三輪車１０は、フレーム２０として概示されたフレームと、ステアリング機構２２として概示されたステアリング装置を含む。図１にてステアリング部材２４として概示された、ホイール１２および１４をステアリングするためのハンドル２６を含む手動操作可能な部材がある。この型の車両１０は一例として示されるのみであり、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを有する他の型の車両にも本発明は適用されうることを理解されたい。
【００１１】
図１のハンドル２６は、図２に示されたステアリングシャフト３２の入力端部３０に取り付けられる。ステアリングシャフト３２の出力端部３４は、当技術分野で既知の方法により、ステアリング機構２２に作動的に連結されるので、この配列については説明を省略する。ステアリングシャフト３２は図２および図３で示されたステアリング装置３８の一部を形成する。これは電動補助型ステアリング装置である。その一般的な配置図は当技術分野で既知である。
【００１２】
ステアリング装置３８は図２に示すハウジング４０を含み、ハウジング４０は図３に示す半分になされた２つの部分４２および４４を有する。電動モータ４６はハウジング４０に取り付けられる。ウォーム４８は電動モータ４６のシャフトに連結され、ステアリングシャフト３２のスプライン５４に取り付けられた、本実施形態ではセクタ歯車５２として構成されているウォーム歯車と係合する。したがって電動モータ４６の回転によりウォーム４８が回転し、これにより、セクタ歯車５２とステアリングシャフト３２とが回転する。この実施形態では１つのセクタ歯車５２だけを必要とする。なぜならば、図１に示された三輪車１０のハンドル２６は、本実施形態においては、±１８０度未満の角度、好ましくは±９０度未満の角度、あるいは±４５度未満の角度でのみステアリング可能であるからである。本実施形態におけるセクタ歯車５２は金属で作成されているが、あるいは、プラスチックで作成することもまた可能である。本実施形態では、セクタ歯車５２は約四分の一円である。ステアリングシャフト３２は、図２で示されるように、ベアリング３５および３７によって支持された２つの離間された軸受部３１および３３を有する。これは３つの軸受部を通常必要とする従来技術のステアリング装置に匹敵する。
【００１３】
ステアリング装置３８は図５に示されハウジング４０に取り付けられた磁場センサ部６０を含む。磁場センサ部６０はステアリングシャフト３２の周りに延在するセンサハウジング６２を含む。当該技術分野で知られているように、この部分は少なくとも１つの磁場センサを含む。本実施形態では、８個の磁場センサを有し、そのうちの４個、すなわち磁場センサ６４、７０、７２、７４は図６に示される。これらはステアリングシャフト３２の周りに、２の磁場センサからなる組が９０度離間されて配置される。各２の磁場センサの組は、センサ台に取り付けられる。例えば、磁場センサ６８および７０は図４に示すように、センサ台９０に取り付けられる。センサ台９０は、図６に示すように、ステアリングシャフト３２が延在する開口部９４を有する、輪状部材９２に連結される。図４に示されるように、ステアリングシャフト３２は部分９９から出力端部３４に向かって勾配が付けられており、この結果、ステアリングシャフト３２は図６に示される輪状部材９２の開口部９４、ならびに図５に示されるハウジング６２の対応する開口部９３に挿入可能となることがわかるであろう。
【００１４】
これらの４個の磁場センサ６８、７０、７４、７６は、図４に断面図で示される。これらの磁場センサは、ステアリングシャフト３２に対して配向され、トルクセンサ変換器として機能する。このトルクセンサ変換器としての機能は、静止状態の螺旋方向から多少とも傾斜した周辺方向へのねじれ圧力のために分極された磁化を再配向した結果、シャフト周の空間によって生じる磁場の大きさと極性を検知するものである。磁場センサ部６０は、ステアリングシャフト３２にかけられたトルクの大きさと方向を反映する出力信号を与える。信号は電動モータ４６を操作して、手動操作可能なステアリング部材２４によるステアリングシャフト３２のステアリングを補助する。例えば、磁場センサは集積回路ホール効果センサである。
【００１５】
上述されたように、ステアリングシャフト３２はトルクセンサ用変換器として機能するものであり、軸方向に区別され、磁力的に隣接し、反対方向に分極された、１つまたは複数の円周帯域または領域を含む。本実施形態のステアリングシャフト３２は、所望の結晶構造を有する強磁性の磁気ひずみ材料で形成される。ステアリングシャフト３２は少なくとも、磁気弾性材料で作成され、当該ステアリングシャフト３２のねじれによって変化する磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分９９を含む。本実施形態におけるステアリングシャフト３２は、ケース硬化鋼（本実施形態では９３１０鋼）の一片の硬い部材であるが、他の材料を用いることもまた可能である。
【００１６】
したがってハンドル２６にかけられる全トルクは、ステアリングシャフト３２によってステアリング可能なホイール１２および１４に伝達されることがわかる。
鍔なしで環状の磁化トルク変換器は、米国特許第６，０４７，６０５号で開示され既知であり、本明細書中に参考として援用する。なお、従来技術で既知であるように、本発明のステアリングシャフトは、磁場センサに隣接し当該ステアリングシャフトの周に延在する磁化リングを有してもよい。この場合、ステアリングシャフトはステンレスなどの非磁性体のものであってもよい。
【００１７】
かかる型の、すなわちステアリング装置３８にて構成されたステアリング機構２２のようなステアリング機構の３つの重要な評価基準は、重要性の順に並べると、トルク範囲、剛性、制御帯幅である。
まずトルク範囲を考えると、運転状態において、運転者から予見できる作動トルクを識別するようにトルク制御方式は設定されるべきである。電力補助のないステアリング装置では通常、使用トルクは運転中ほとんど２５Nｍから５０Nｍまでの範囲である。最大積載量の場合および熱い舗道などの摩擦が最大の面においては、使用トルクは８０Nｍに達することがある。したがって実施形態の検知範囲は±９０Nｍに設定される。
【００１８】
ステアリングシャフト３２の材料とサイズは、トルク範囲がトルク検知範囲のトルクセンサ領域である部分９９の降伏強さの２０％から３０％となるように選択される。本実施形態のステアリングシャフト３２の検知領域の径は約２１ｍｍである。上述されたように、本実施形態のステアリングシャフト３２は、ケース硬化範囲に炭化されたＡＩＳＩ９３１０鋼である。本件は米国特許第６，５５３，８４７号を参照するものであり、本明細書中に参考として援用される。しかしながら、本発明のステアリングシャフトには、センサ要件に合致する他の材料を用いてもよい。
【００１９】
トルク感度と測定可能なトルク範囲のバランスをとることもまた重要である。本実施形態のステアリング装置３８のトルク感度は±９０Nｍの範囲に対し１％Ｆ．Ｓ．すなわち±０．９Nｍである。
電動ステアリング装置の剛性は、入力シャフトから出力シャフトまでの回転剛性として画定される。ステアリングシャフト３２の部分９９の剛性は、センサ隣接部（本実施形態では、センサ部６０に隣接する部分）で１８１００Nｍ／ｒａｄ、入出力スプライン隣接部（本実施形態では、スプライン５４に隣接する部分）で１９９００Nｍ／ｒａｄ、本実施形態におけるステアリングシャフト３２のその他の部位で３１４２５Nｍ／ｒａｄである。本実施形態のステアリングシャフト３２の剛性は、合計６２００Nｍ／ｒａｄである。例えば、このステアリングシャフト３２においてトルクを９０Nｍとすれば、０．８度の圧縮率となろう。なお、これらの数値は特定の例であり、本発明の異なる実施形態において大幅に変化しうるものであることに留意されたい。本発明のステアリングシャフトの剛性の合計は２９００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄの間、好ましくは４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄの間であってもよい。
【００２０】
上述した一実施形態に準ずる本発明の他の実施形態において、中央の検知領域の剛性は、９５００Nｍ／ｒａｄである。ステアリングシャフト剛性は計４４００Nｍ／ｒａｄである。上記に詳述した一実施形態および上述した他の実施形態のいずれも、満足なステアリング性能を示した。ステアリングシャフトの検知領域の径が、典型的な駆動時の圧縮率が約１度で約１２ｍｍであるような、剛性の最小値が２９００Nｍ／ｒａｄである場合において、ステアリング性能が適切となることが判明した。
【００２１】
本発明におけるステアリングシャフトの剛性は、従来の電動補助ステアリング装置より大幅に優れている。シャフトの剛性を３．５倍から７倍増加させることによって、装置の固有振動数は通常、平方根相関で増加する。したがって、固有振動数は１．９倍から２．６倍増加する。増加した固有振動数は、制御バンド帯の幅を増加させる。片側１車線での車線変更時などのステアリング角変化において、オーバシュートと強制振動が最小限に抑えられる。
【００２２】
本発明における剛性の改良は、ステアリング精度を改良する。ステアリングシャフトの圧縮率はステアリング角と比べて最小限となり、車両の動力または速度が維持される。
また、上述された高いシャフトの剛性およびシャフトの降伏強さの２０％から３０％である最大トルク検知範囲により、例えば米国特許第６，３６０，８４１号の従来例では必要とされていた、動力補助機構が機能不全に陥った際の手動ステアリングでの回転停止機能は、本発明によれば省略しても差し支えなく、そのためステアリング装置の組立をより簡素化することが可能となる。
【００２３】
本発明によるステアリング装置は、典型的なステアリング範囲が３６０度未満である（±１８０度未満である）ジェットボートにおいてもまた、有用である。
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの改良がなされうることは当業者にとって明白であろう。このため、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるステアリング装置を含む三輪車の正面図である。
【図２】本発明の実施形態によるステアリング装置の側面視における部分断面図である。
【図３】図２のステアリング装置の分解された状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるステアリングシャフトとトルクセンサ部の縦断面図である。
【図５】図４のステアリングシャフトとトルクセンサ部の斜視図である。
【図６】図２および図３のステアリング装置の磁場センサ部の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：三輪車（車両）、１２：ホイール、１４：ホイール、１６：ホイール、２０：フレーム、２２：ステアリング機構（ステアリング装置）、２４：ステアリング部材、２６：ハンドル、３０：入力端部、３１：軸受部、３２：ステアリングシャフト、３３：軸受部、３４：出力端部、３５：ベアリング、３７：ベアリング、３８：ステアリング装置、４０：ハウジング、４２：部分、４４：部分、４６：電動モータ、４８：ウォーム、５２：セクタ歯車、５４：スプライン、６０：磁場センサ部、６２：センサハウジング、６４：磁場センサ、６８：磁場センサ、７０：磁場センサ、７２：磁場センサ、７４：磁場センサ、７６：磁場センサ、９０：センサ台、９２：輪状部材、９３：開口部、９４：開口部、９９：部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力補助ステアリング装置に関し、特に、ハンドルを有する車両に用いられる、トルクセンサを用いた電動補助ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動補助ステアリング装置は既知であり、レジャー用車両および小型の実用車等に用いられている。電動補助ステアリング装置の一種としては、ステアリングシャフトに結合される電気モータがあり、このモータは通常、ステアリングシャフトに取り付けられたウォーム歯車と係合する、モータの駆動シャフトに取り付けられたウォームを含む。
【０００３】
いくつかの従来技術の例によると、ステアリング装置は、ねじれ棒としても既知である、より狭い内部シャフトを有し、トルクセンサ用変換器として機能する中空のステアリングシャフトを含むものがある。これの実施例として、米国特許第６３６０８４１号、米国特許第７１８２１６９号、米国特許第７１８３６８１号、米国特許第７０７７２３５号がある。ステアリングシャフト自体は通常、複数の構成部分で作られる。この結果、ステアリング装置には、異なる構成部分間での遊びが生じ、鋭く直接的なステアリング感を欠く恐れがある。
【０００４】
ねじれ棒を有する上述の初期のステアリング装置は、通常、車やトラックなど複数の回転ステアリング装置用としては許容できるものである。かかる装置における典型的なねじれ棒は、検知範囲が±４度から±８度であり、ハンドル範囲が７２０度から１４４０度である。ねじれ棒圧縮率はステアリング範囲の約１％である。しかしながら、かかる型のステアリング装置は、例えば、ハンドルまたは耕耘機用ステアリングを有する車両などのステアリング範囲がおよそ９０度の車両で使われる場合、ステアリングシャフトにかけられるトルクがより高いため、ねじれ棒の圧縮率が９度から１８度となる場合もある。
【０００５】
剛性については、従来のステアリング装置に用いられたねじれ棒は通常、９００Ｎｍ／ｒａｄから１２０Ｎｍ／ｒａｄの範囲である。電動ステアリングシャフトの剛性は、「エス・エイ・イー ペーパー ２００６−０１−１３２０（SAE Paper ２００６−０１−１３２０）」で参照されるように、ステアリングシャフトのねじれ範囲で決定される。採用される検知技術によってこのようなステアリング装置は、ねじれ剛性が比較的柔らかいシャフトを用いる。転位の大きさに比例して、分圧器などの変位計に示される感度は高くなる。磁気弾性検知技術を有するねじれ棒の他の例として、圧縮率±４または±８度を有する米国特許第６，３６０，８４１号があげられる。剛性はねじれ範囲で決定される。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３６０８４１号明細書
【特許文献２】米国特許第７１８２１６９号明細書
【特許文献３】米国特許第７１８３６８１号明細書
【特許文献４】米国特許第７０７７２３５号明細書
【非特許文献１】「エス・エイ・イー ペーパー ２００６−０１−１３２０（SAE Paper ２００６−０１−１３２０）」，（米国），ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ（Society of Automotive Engineers,inc.），２００６年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低剛性ステアリング装置を備えている場合、ハンドル車両で片側１車線での車線変更操縦時の振動を避けることは困難である。
例えばこの型のねじれ棒を片側１車線の車線変更運転試験で用いた場合、ステアリング装置は著しいオーバシュートおよび振動を受けることもありうる。したがって、特にステアリングにハンドルを使うレジャー用車両などの目的に適した、改良された電動補助ステアリング装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面によると、外部、ステアリング部材に連結するための入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結するための出力端部を有する回転可能なステアリングシャフトを含むステアリング装置が提供される。電動モータは、ステアリングシャフトを回転させるためにステアリングシャフトに作動的に連結される。ステアリングシャフトには少なくとも、磁気弾性材料で作られ、磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分がある。少なくとも１つの磁場センサがステアリングシャフトの外部に隣接している。ステアリングシャフトと少なくとも１つの磁場センサが、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成する。
【０００９】
本発明の他の側面によると、フレーム、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを有する複数のホイール、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを操縦するためのステアリング部材、および回転可能なステアリングシャフトを有する電動補助ステアリング装置と、を含む車両が提供される。ステアリングシャフトは、外部、ステアリング部材に連結するための入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールを連結するための出力端部を含む。電動モータは、ステアリングシャフトを回転させるためにステアリングシャフトに作動的に連結される。ステアリングシャフトには少なくとも、磁気弾性材料で作られ、ステアリングシャフトのねじれによって変化する磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分がある。ステアリングシャフトの外部に隣接した少なくとも１つの磁場センサがあり、ステアリングシャフトと当該少なくとも１つの磁場センサが、手動操作可能なステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し、ステアリング部材によってステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（一実施形態）
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。まず図１には１組のステアリング可能な前輪であるホイール１２および１４と、後輪であるホイール１６と、を含む車両としての三輪車１０を示す。三輪車１０は、フレーム２０として概示されたフレームと、ステアリング機構２２として概示されたステアリング装置を含む。図１にてステアリング部材２４として概示された、ホイール１２および１４をステアリングするためのハンドル２６を含む手動操作可能な部材がある。この型の車両１０は一例として示されるのみであり、少なくとも１つのステアリング可能なホイールを有する他の型の車両にも本発明は適用されうることを理解されたい。
【００１１】
図１のハンドル２６は、図２に示されたステアリングシャフト３２の入力端部３０に取り付けられる。ステアリングシャフト３２の出力端部３４は、当技術分野で既知の方法により、ステアリング機構２２に作動的に連結されるので、この配列については説明を省略する。ステアリングシャフト３２は図２および図３で示されたステアリング装置３８の一部を形成する。これは電動補助型ステアリング装置である。その一般的な配置図は当技術分野で既知である。
【００１２】
ステアリング装置３８は図２に示すハウジング４０を含み、ハウジング４０は図３に示す半分になされた２つの部分４２および４４を有する。電動モータ４６はハウジング４０に取り付けられる。ウォーム４８は電動モータ４６のシャフトに連結され、ステアリングシャフト３２のスプライン５４に取り付けられた、本実施形態ではセクタ歯車５２として構成されているウォーム歯車と係合する。したがって電動モータ４６の回転によりウォーム４８が回転し、これにより、セクタ歯車５２とステアリングシャフト３２とが回転する。この実施形態では１つのセクタ歯車５２だけを必要とする。なぜならば、図１に示された三輪車１０のハンドル２６は、本実施形態においては、±１８０度未満の角度、好ましくは±９０度未満の角度、あるいは±４５度未満の角度でのみステアリング可能であるからである。本実施形態におけるセクタ歯車５２は金属で作成されているが、あるいは、プラスチックで作成することもまた可能である。本実施形態では、セクタ歯車５２は約四分の一円である。ステアリングシャフト３２は、図２で示されるように、ベアリング３５および３７によって支持された２つの離間された軸受部３１および３３を有する。これは３つの軸受部を通常必要とする従来技術のステアリング装置に匹敵する。
【００１３】
ステアリング装置３８は図５に示されハウジング４０に取り付けられた磁場センサ部６０を含む。磁場センサ部６０はステアリングシャフト３２の周りに延在するセンサハウジング６２を含む。当該技術分野で知られているように、この部分は少なくとも１つの磁場センサを含む。本実施形態では、８個の磁場センサを有し、そのうちの４個、すなわち磁場センサ６４、７０、７２、７４は図６に示される。これらはステアリングシャフト３２の周りに、２の磁場センサからなる組が９０度離間されて配置される。各２の磁場センサの組は、センサ台に取り付けられる。例えば、磁場センサ６８および７０は図４に示すように、センサ台９０に取り付けられる。センサ台９０は、図６に示すように、ステアリングシャフト３２が延在する開口部９４を有する、輪状部材９２に連結される。図４に示されるように、ステアリングシャフト３２は部分９９から出力端部３４に向かって勾配が付けられており、この結果、ステアリングシャフト３２は図６に示される輪状部材９２の開口部９４、ならびに図５に示されるハウジング６２の対応する開口部９３に挿入可能となることがわかるであろう。
【００１４】
これらの４個の磁場センサ６８、７０、７４、７６は、図４に断面図で示される。これらの磁場センサは、ステアリングシャフト３２に対して配向され、トルクセンサ変換器として機能する。このトルクセンサ変換器としての機能は、静止状態の螺旋方向から多少とも傾斜した周辺方向へのねじれ圧力のために分極された磁化を再配向した結果、シャフト周の空間によって生じる磁場の大きさと極性を検知するものである。磁場センサ部６０は、ステアリングシャフト３２にかけられたトルクの大きさと方向を反映する出力信号を与える。信号は電動モータ４６を操作して、手動操作可能なステアリング部材２４によるステアリングシャフト３２のステアリングを補助する。例えば、磁場センサは集積回路ホール効果センサである。
【００１５】
上述されたように、ステアリングシャフト３２はトルクセンサ用変換器として機能するものであり、軸方向に区別され、磁力的に隣接し、反対方向に分極された、１つまたは複数の円周帯域または領域を含む。本実施形態のステアリングシャフト３２は、所望の結晶構造を有する強磁性の磁気ひずみ材料で形成される。ステアリングシャフト３２は少なくとも、磁気弾性材料で作成され、当該ステアリングシャフト３２のねじれによって変化する磁場を有し、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された表面領域を含む部分９９を含む。本実施形態におけるステアリングシャフト３２は、ケース硬化鋼（本実施形態では９３１０鋼）の一片の硬い部材であるが、他の材料を用いることもまた可能である。
【００１６】
したがってハンドル２６にかけられる全トルクは、ステアリングシャフト３２によってステアリング可能なホイール１２および１４に伝達されることがわかる。
鍔なしで環状の磁化トルク変換器は、米国特許第６，０４７，６０５号で開示され既知であり、本明細書中に参考として援用する。なお、従来技術で既知であるように、本発明のステアリングシャフトは、磁場センサに隣接し当該ステアリングシャフトの周に延在する磁化リングを有してもよい。この場合、ステアリングシャフトはステンレスなどの非磁性体のものであってもよい。
【００１７】
かかる型の、すなわちステアリング装置３８にて構成されたステアリング機構２２のようなステアリング機構の３つの重要な評価基準は、重要性の順に並べると、トルク範囲、剛性、制御帯幅である。
まずトルク範囲を考えると、運転状態において、運転者から予見できる作動トルクを識別するようにトルク制御方式は設定されるべきである。電力補助のないステアリング装置では通常、使用トルクは運転中ほとんど２５Nｍから５０Nｍまでの範囲である。最大積載量の場合および熱い舗道などの摩擦が最大の面においては、使用トルクは８０Nｍに達することがある。したがって実施形態の検知範囲は±９０Nｍに設定される。
【００１８】
ステアリングシャフト３２の材料とサイズは、トルク範囲がトルク検知範囲のトルクセンサ領域である部分９９の降伏強さの２０％から３０％となるように選択される。本実施形態のステアリングシャフト３２の検知領域の径は約２１ｍｍである。上述されたように、本実施形態のステアリングシャフト３２は、ケース硬化範囲に炭化されたＡＩＳＩ９３１０鋼である。本件は米国特許第６，５５３，８４７号を参照するものであり、本明細書中に参考として援用される。しかしながら、本発明のステアリングシャフトには、センサ要件に合致する他の材料を用いてもよい。
【００１９】
トルク感度と測定可能なトルク範囲のバランスをとることもまた重要である。本実施形態のステアリング装置３８のトルク感度は±９０Nｍの範囲に対し１％Ｆ．Ｓ．すなわち±０．９Nｍである。
電動ステアリング装置の剛性は、入力シャフトから出力シャフトまでの回転剛性として画定される。ステアリングシャフト３２の部分９９の剛性は、センサ隣接部（本実施形態では、センサ部６０に隣接する部分）で１８１００Nｍ／ｒａｄ、入出力スプライン隣接部（本実施形態では、スプライン５４に隣接する部分）で１９９００Nｍ／ｒａｄ、本実施形態におけるステアリングシャフト３２のその他の部位で３１４２５Nｍ／ｒａｄである。本実施形態のステアリングシャフト３２の剛性は、合計６２００Nｍ／ｒａｄである。例えば、このステアリングシャフト３２においてトルクを９０Nｍとすれば、０．８度の圧縮率となろう。なお、これらの数値は特定の例であり、本発明の異なる実施形態において大幅に変化しうるものであることに留意されたい。本発明のステアリングシャフトの剛性の合計は２９００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄの間、好ましくは４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄの間であってもよい。
【００２０】
上述した一実施形態に準ずる本発明の他の実施形態において、中央の検知領域の剛性は、９５００Nｍ／ｒａｄである。ステアリングシャフト剛性は計４４００Nｍ／ｒａｄである。上記に詳述した一実施形態および上述した他の実施形態のいずれも、満足なステアリング性能を示した。ステアリングシャフトの検知領域の径が、典型的な駆動時の圧縮率が約１度で約１２ｍｍであるような、剛性の最小値が２９００Nｍ／ｒａｄである場合において、ステアリング性能が適切となることが判明した。
【００２１】
本発明におけるステアリングシャフトの剛性は、従来の電動補助ステアリング装置より大幅に優れている。シャフトの剛性を３．５倍から７倍増加させることによって、装置の固有振動数は通常、平方根相関で増加する。したがって、固有振動数は１．９倍から２．６倍増加する。増加した固有振動数は、制御バンド帯の幅を増加させる。片側１車線での車線変更時などのステアリング角変化において、オーバシュートと強制振動が最小限に抑えられる。
【００２２】
本発明における剛性の改良は、ステアリング精度を改良する。ステアリングシャフトの圧縮率はステアリング角と比べて最小限となり、車両の動力または速度が維持される。
また、上述された高いシャフトの剛性およびシャフトの降伏強さの２０％から３０％である最大トルク検知範囲により、例えば米国特許第６，３６０，８４１号の従来例では必要とされていた、動力補助機構が機能不全に陥った際の手動ステアリングでの回転停止機能は、本発明によれば省略しても差し支えなく、そのためステアリング装置の組立をより簡素化することが可能となる。
【００２３】
本発明によるステアリング装置は、典型的なステアリング範囲が３６０度未満である（±１８０度未満である）ジェットボートにおいてもまた、有用である。
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの改良がなされうることは当業者にとって明白であろう。このため、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるステアリング装置を含む三輪車の正面図である。
【図２】本発明の実施形態によるステアリング装置の側面視における部分断面図である。
【図３】図２のステアリング装置の分解された状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるステアリングシャフトとトルクセンサ部の縦断面図である。
【図５】図４のステアリングシャフトとトルクセンサ部の斜視図である。
【図６】図２および図３のステアリング装置の磁場センサ部の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：三輪車（車両）、１２：ホイール、１４：ホイール、１６：ホイール、２０：フレーム、２２：ステアリング機構（ステアリング装置）、２４：ステアリング部材、２６：ハンドル、３０：入力端部、３１：軸受部、３２：ステアリングシャフト、３３：軸受部、３４：出力端部、３５：ベアリング、３７：ベアリング、３８：ステアリング装置、４０：ハウジング、４２：部分、４４：部分、４６：電動モータ、４８：ウォーム、５２：セクタ歯車、５４：スプライン、６０：磁場センサ部、６２：センサハウジング、６４：磁場センサ、６８：磁場センサ、７０：磁場センサ、７２：磁場センサ、７４：磁場センサ、７６：磁場センサ、９０：センサ台、９２：輪状部材、９３：開口部、９４：開口部、９９：部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部、ステアリング部材に連結する入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部を有する回転可能なステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転させるよう当該ステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、
を含むステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性の材料で作成された少なくとも一部分であって、その軸方向に延在し円周方向に延在し磁場を有する画定された表面領域を含む部分を有し、
前記ステアリングシャフトの前記外部に隣接するよう少なくとも１つの磁場センサが設けられ、
前記ステアリングシャフトと前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成することを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、当該ステアリングシャフトのねじれによって磁場が変化することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、トルクセンサ変換器として機能するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記部分を含む前記ステアリングシャフトは、一部材であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記少なくとも１つの磁場センサに隣接した当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項６】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記ステアリング部材によって当該ステアリングシャフトにかけられる最大トルクが前記ステアリングシャフトの前記部分におけるねじれの降伏強さの２０％から３０％となるよう、その材料が選択されてなることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項７】
前記ステアリングシャフトに適用される最大トルクは９０Nｍであることを特徴とする請求項６に記載のステアリング装置。
【請求項８】
前記ステアリングシャフトの全体的なねじれ剛性は２９００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項９】
前記ステアリングシャフトの全体的なねじれ剛性は４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１０】
前記ステアリングシャフトの前記部分の径は１２ｍｍから２１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１１】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１２】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材によって前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトによって伝達されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１３】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトが保持されるのに２つの離間された軸受部のみを有することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁場センサに対応する磁場センサハウジングをさらに含み、前記ステアリングシャフトが前記部分から前記出力端部に向かってテーパ勾配されたことにより、前記ステアリングシャフトが前記磁場センサハウジングの開口部に挿入可能であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１５】
前記信号は、前記ステアリング部材でステアリングシャフトのステアリングを補助する電動モータを操作することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１６】
外部、ステアリング部材に連結する入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部を有する回転可能な剛性の高いステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転させるよう当該ステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、を含むステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性材料で作成され、
前記外部は、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された磁場を有する表面領域を有し、
前記磁場は、ステアリングシャフトのねじれによって変化し、
前記ステアリングシャフトは、一体型トルクセンサ変換器を有することを特徴とするステアリング装置。
【請求項１７】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングによって磁化されることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項１８】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項１９】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材により前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトにより伝達されるように構成されることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２０】
前記電動モータはウォームによって前記ステアリングシャフトに作動的に連結され、前記ステアリングシャフトの外部にはセクタウォーム歯車が連結され、当該セクタウォーム歯車は前記ウォームと係合することを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２１】
前記ステアリングシャフトは一部材であり、磁化された部分を有することを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２２】
前記ステアリングシャフトはケース硬化鋼で作成されたことを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２３】
前記金属は鉄鋼であることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２４】
前記ステアリングシャフトと当該ステアリングシャフトの前記外部に隣接する少なくとも１つの磁場センサとを有してなるトルクセンサを含むことを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２５】
前記トルクセンサは、前記ステアリング部材により前記ステアリングシャフトのステアリングを補助する電動モータを操作するための信号を与えることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２６】
フレームと、
少なくとも１つのステアリング可能なホイールを含む複数のホイールと、
前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールをステアリングするステアリング部材と、
外部を有する回転可能なステアリングシャフトと、前記ステアリング部材に連結する入力端部と、前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部と、を有する電動ステアリング装置と、
前記ステアリングシャフトを回転させるようステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、を含む車両であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性材料で作成された少なくとも一部分であって、その軸方向に延在し円周方向に延在しステアリングシャフトのねじれにより変化する磁場を有する画定された、表面領域を含む部分を有し、
前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリングシャフトの前記外部に隣接し、
前記ステアリングシャフトと前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを検知するトルクセンサを形成し、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成することを特徴とする車両。
【請求項２７】
前記部分を含む前記ステアリングシャフトは一部材であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項２８】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記少なくとも１つの磁場センサに隣接する当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングであることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項２９】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記ステアリング部材によって当該ステアリングシャフトにかけられる最大トルクが前記ステアリングシャフトの前記部分におけるねじれの降伏強さの２０％から３０％となるよう、その材料が選択されてなることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３０】
前記ステアリングシャフトにかけられた最大トルクは９０Nｍであることを特徴とする請求項２９に記載の車両。
【請求項３１】
前記ステアリングシャフトのねじれ剛性は４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３２】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３３】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材によって前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトによって伝達されるように構成されることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３４】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトが保持されるのに２つの離間された軸受部のみを有することを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの磁場センサに対応する磁場センサハウジングをさらに含み、前記ステアリングシャフトが前記部分から前記出力端部に向かってテーパ勾配されたことにより、前記ステアリングシャフトが前記磁場センサハウジングの開口部に挿入可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３６】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±１８０度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３７】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±９０度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３８】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±４５度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３９】
前記ステアリング部材はハンドルを含むことを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項１】
外部、ステアリング部材に連結する入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部を有する回転可能なステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転させるよう当該ステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、
を含むステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性の材料で作成された少なくとも一部分であって、その軸方向に延在し円周方向に延在し磁場を有する画定された表面領域を含む部分を有し、
前記ステアリングシャフトの前記外部に隣接するよう少なくとも１つの磁場センサが設けられ、
前記ステアリングシャフトと前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを検知し前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成することを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、当該ステアリングシャフトのねじれによって磁場が変化することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、トルクセンサ変換器として機能するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記部分を含む前記ステアリングシャフトは、一部材であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項５】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記少なくとも１つの磁場センサに隣接した当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項６】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記ステアリング部材によって当該ステアリングシャフトにかけられる最大トルクが前記ステアリングシャフトの前記部分におけるねじれの降伏強さの２０％から３０％となるよう、その材料が選択されてなることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項７】
前記ステアリングシャフトに適用される最大トルクは９０Nｍであることを特徴とする請求項６に記載のステアリング装置。
【請求項８】
前記ステアリングシャフトの全体的なねじれ剛性は２９００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項９】
前記ステアリングシャフトの全体的なねじれ剛性は４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１０】
前記ステアリングシャフトの前記部分の径は１２ｍｍから２１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１１】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１２】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材によって前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトによって伝達されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１３】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトが保持されるのに２つの離間された軸受部のみを有することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁場センサに対応する磁場センサハウジングをさらに含み、前記ステアリングシャフトが前記部分から前記出力端部に向かってテーパ勾配されたことにより、前記ステアリングシャフトが前記磁場センサハウジングの開口部に挿入可能であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１５】
前記信号は、前記ステアリング部材でステアリングシャフトのステアリングを補助する電動モータを操作することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項１６】
外部、ステアリング部材に連結する入力端部、および車両の少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部を有する回転可能な剛性の高いステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトを回転させるよう当該ステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、を含むステアリング装置であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性材料で作成され、
前記外部は、軸方向に延在し円周方向に延在する画定された磁場を有する表面領域を有し、
前記磁場は、ステアリングシャフトのねじれによって変化し、
前記ステアリングシャフトは、一体型トルクセンサ変換器を有することを特徴とするステアリング装置。
【請求項１７】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングによって磁化されることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項１８】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項１９】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材により前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトにより伝達されるように構成されることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２０】
前記電動モータはウォームによって前記ステアリングシャフトに作動的に連結され、前記ステアリングシャフトの外部にはセクタウォーム歯車が連結され、当該セクタウォーム歯車は前記ウォームと係合することを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２１】
前記ステアリングシャフトは一部材であり、磁化された部分を有することを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２２】
前記ステアリングシャフトはケース硬化鋼で作成されたことを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２３】
前記金属は鉄鋼であることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２４】
前記ステアリングシャフトと当該ステアリングシャフトの前記外部に隣接する少なくとも１つの磁場センサとを有してなるトルクセンサを含むことを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２５】
前記トルクセンサは、前記ステアリング部材により前記ステアリングシャフトのステアリングを補助する電動モータを操作するための信号を与えることを特徴とする請求項１６に記載のステアリング装置。
【請求項２６】
フレームと、
少なくとも１つのステアリング可能なホイールを含む複数のホイールと、
前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールをステアリングするステアリング部材と、
外部を有する回転可能なステアリングシャフトと、前記ステアリング部材に連結する入力端部と、前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールに連結する出力端部と、を有する電動ステアリング装置と、
前記ステアリングシャフトを回転させるようステアリングシャフトに作動的に連結された電動モータと、を含む車両であって、
前記ステアリングシャフトは、磁気弾性材料で作成された少なくとも一部分であって、その軸方向に延在し円周方向に延在しステアリングシャフトのねじれにより変化する磁場を有する画定された、表面領域を含む部分を有し、
前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリングシャフトの前記外部に隣接し、
前記ステアリングシャフトと前記少なくとも１つの磁場センサは、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを検知するトルクセンサを形成し、前記ステアリング部材によって前記ステアリングシャフトにかけられたトルクを示す信号を与えるトルクセンサを形成することを特徴とする車両。
【請求項２７】
前記部分を含む前記ステアリングシャフトは一部材であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項２８】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記少なくとも１つの磁場センサに隣接する当該ステアリングシャフトの周に延在する磁気リングであることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項２９】
前記ステアリングシャフトの前記部分は、前記ステアリング部材によって当該ステアリングシャフトにかけられる最大トルクが前記ステアリングシャフトの前記部分におけるねじれの降伏強さの２０％から３０％となるよう、その材料が選択されてなることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３０】
前記ステアリングシャフトにかけられた最大トルクは９０Nｍであることを特徴とする請求項２９に記載の車両。
【請求項３１】
前記ステアリングシャフトのねじれ剛性は４４００Nｍ／ｒａｄから６２００Nｍ／ｒａｄであることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３２】
前記ステアリング部材は手動操作可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３３】
前記ステアリングシャフトは、前記ステアリング部材によって前記少なくとも１つのステアリング可能なホイールにかけられる全トルクが当該ステアリングシャフトによって伝達されるように構成されることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３４】
前記ステアリングシャフトは、当該ステアリングシャフトが保持されるのに２つの離間された軸受部のみを有することを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの磁場センサに対応する磁場センサハウジングをさらに含み、前記ステアリングシャフトが前記部分から前記出力端部に向かってテーパ勾配されたことにより、前記ステアリングシャフトが前記磁場センサハウジングの開口部に挿入可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３６】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±１８０度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３７】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±９０度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３８】
前記ステアリング部材は中央位置から最大±４５度回転可能であることを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【請求項３９】
前記ステアリング部材はハンドルを含むことを特徴とする請求項２６に記載の車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−３５２５３（Ｐ２００９−３５２５３Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９９１３０（Ｐ２００８−１９９１３０）
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（５０３１５４２１５）テレフレックス カナダ インコーポレーテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（５０３１５４２１５）テレフレックス カナダ インコーポレーテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
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