JPH04220539A - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

Info

Publication number
JPH04220539A
JPH04220539A JP41160690A JP41160690A JPH04220539A JP H04220539 A JPH04220539 A JP H04220539A JP 41160690 A JP41160690 A JP 41160690A JP 41160690 A JP41160690 A JP 41160690A JP H04220539 A JPH04220539 A JP H04220539A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
torque
circuit
coils
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP41160690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Kawasaki
川崎 勝義
Koichi Sato
浩一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP41160690A priority Critical patent/JPH04220539A/en
Publication of JPH04220539A publication Critical patent/JPH04220539A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remove the effect of disturbance such as a temp. change in a torque sensor utilizing the inductance of a coil. CONSTITUTION:First coils 20A, 20B changing in inductance corresponding to torque and second coils 20C, 20D having no relation to torque are provided and the torque transmitted to first and second rotary shafts 2,3 is operated corresponding to the electromotive forces induced in the first and second coils 20A-20D.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸に伝達された
トルクを検出するトルクセンサに関し、特に、温度等の
外乱の影響を除去して、正確なトルクを検出できるよう
にしたものである。
[Industrial Application Field] This invention relates to a torque sensor that detects torque transmitted to a rotating shaft, and in particular, it is capable of accurately detecting torque by removing the effects of external disturbances such as temperature. .

【0002】0002

【従来の技術】トーションバー等の弾性部材を介して連
結された2本の回転軸にトルクが伝達されると、それら
2本の回転軸間にはトーションバーの捩じれを伴って相
対回転が生じる。そして、その相対回転の方向及び量は
、回転軸に伝達されたトルクの方向及び大きさによって
決まるから、その相対回転を測定すれば、トルクを検出
することができる。
[Background Art] When torque is transmitted to two rotating shafts connected via an elastic member such as a torsion bar, relative rotation occurs between the two rotating shafts due to twisting of the torsion bar. . Since the direction and amount of the relative rotation are determined by the direction and magnitude of the torque transmitted to the rotating shaft, the torque can be detected by measuring the relative rotation.

【0003】ここで、2本の回転軸間の相対回転を測定
するセンサには、ポテンショメータ等を利用した接触型
センサと、コイルのインダクタンス変化等を利用した非
接触型のセンサとがあるが、接触型のセンサには、摺動
部を有するため摩耗等による断線不良の危険性が高いと
いう不具合がある。逆に、非接触型のセンサには、その
ような不具合が少ないという利点がある。
[0003] Sensors that measure the relative rotation between two rotating shafts include contact-type sensors that use potentiometers, etc., and non-contact-type sensors that use changes in coil inductance, etc. Contact-type sensors have a problem in that they have a sliding part and are therefore at high risk of disconnection due to wear or the like. Conversely, non-contact sensors have the advantage of having fewer such problems.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コイル
のインダクタンス変化を利用した非接触型のセンサにあ
っては、周囲の温度変化等の外乱の影響を受けて検出値
がトルクとは無関係に変動してしまうため、測定された
トルクからその外乱の影響を除去しなければ測定結果の
信頼性は低く、そのままでは高精度が要求される装置(
例えば、自動車のパワーステアリング装置)には利用で
きなかった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in non-contact sensors that utilize changes in coil inductance, the detected value fluctuates independently of torque due to the influence of external disturbances such as changes in ambient temperature. Therefore, unless the influence of that disturbance is removed from the measured torque, the reliability of the measurement results will be low, and if it is left unreliable in equipment that requires high accuracy (
For example, it could not be used in automobile power steering devices).

【0005】なお、トルクセンサ周囲の温度を調整して
、温度変化による外乱を除去する方法も考えられるが、
装置の極端な大型化を招いてしまい、特に、取付スペー
スが限られたステアリングシャフト周囲等には配設でき
ないという欠点がある。この発明は、このような従来の
技術が有する解決すべき課題に着目してなされたもので
あり、装置の大幅な大型化を招くことなく、温度変化等
の外乱の影響を除去できるトルクセンサを提供すること
を目的としている。
[0005]Although a method of adjusting the temperature around the torque sensor to eliminate disturbances caused by temperature changes is possible,
This results in an extremely large size of the device, and has the disadvantage that it cannot be installed especially around a steering shaft where installation space is limited. This invention was made with attention to the problems that need to be solved with the conventional technology, and it is an object of the present invention to develop a torque sensor that can eliminate the effects of external disturbances such as temperature changes without significantly increasing the size of the device. is intended to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトルクセンサは、同軸に配設された第1及
び第2の回転軸と、これら第1及び第2の回転軸を連結
する弾性部材と、前記第1及び第2の回転軸間の相対回
転に応じて磁気回路の磁気抵抗を変化させる磁気抵抗可
変手段と、前記磁気回路内に配設された第1のコイルと
、前記磁気回路外に配設された第2のコイルと、それら
第1のコイル及び第2のコイルに誘導される起電力に基
づいて前記第1及び第2の回転軸に伝達されたトルクを
演算するトルク演算手段と、を備えた。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the torque sensor of the present invention includes first and second rotating shafts arranged coaxially, and a connecting elastic member; a variable magnetic resistance means for changing the magnetic resistance of the magnetic circuit according to the relative rotation between the first and second rotating shafts; and a first coil disposed within the magnetic circuit. , a second coil disposed outside the magnetic circuit, and torque transmitted to the first and second rotating shafts based on electromotive force induced in the first coil and the second coil. Torque calculating means for calculating.

【0007】[0007]

【作用】第1及び第2の回転軸にトルクが伝達されると
、それら第1及び第2の回転軸間には、弾性部材の捩じ
れを伴って、そのトルクの方向及び大きさに応じた相対
回転が生じる。すると、磁気抵抗可変手段が磁気回路の
磁気抵抗を変化させるから、第1のコイルのインダクタ
ンスが磁気回路の磁気抵抗の変化に応じて変化し、第1
のコイルには、トルクに応じた起電力が誘導される。
[Operation] When torque is transmitted to the first and second rotating shafts, the elastic member is twisted, and the tension between the first and second rotating shafts changes depending on the direction and magnitude of the torque. A relative rotation occurs. Then, since the magnetic resistance variable means changes the magnetic resistance of the magnetic circuit, the inductance of the first coil changes in accordance with the change in the magnetic resistance of the magnetic circuit.
An electromotive force corresponding to the torque is induced in the coil.

【0008】一方、第2のコイルは、磁気回路外に配設
されているので磁気抵抗可変手段の影響は受けず、それ
に誘導される起電力はトルクには無関係である。しかし
、温度等の外乱の影響は、それら第1のコイル及び第2
のコイルの両方が受けるため、その外乱によって、第1
のコイル及び第2のコイルの両方のインダクタンスが変
動する。
On the other hand, since the second coil is disposed outside the magnetic circuit, it is not affected by the variable magnetic resistance means, and the electromotive force induced therein is unrelated to torque. However, the influence of disturbances such as temperature is
Since both of the coils are affected by the disturbance, the first
The inductance of both the coil and the second coil varies.

【0009】つまり、第1のコイルに誘導される起電力
は、トルクと外乱とに応じた値であるが、第2のコイル
に誘導される起電力は、外乱のみに応じた値であるから
、トルク演算手段において、それら第1のコイル及び第
2のコイルに誘導される起電力に応じて、第1及び第2
のコイルに伝達されたトルクが演算される。
In other words, the electromotive force induced in the first coil has a value that depends on the torque and the disturbance, but the electromotive force induced in the second coil has a value that depends only on the disturbance. , in the torque calculation means, the first and second coils are
The torque transmitted to the coil is calculated.

【0010】0010

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1乃至図4は、本発明の第1実施例を示す図
である。先ず、構成を説明すると、図1は、本発明に係
るトルクセンサを適用した車両用パワーステアリング装
置の断面図であり、ハウジング1内には、弾性部材とし
てのトーションバー4を介して連結された第1の回転軸
としての入力軸2及び第2の回転軸としての出力軸3が
、軸受5a,5b及び5cによって回動自在に支持され
ている。ただし、入力軸2,出力軸3及びトーションバ
ー4は、同軸に配設されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are diagrams showing a first embodiment of the present invention. First, to explain the configuration, FIG. 1 is a sectional view of a vehicle power steering device to which a torque sensor according to the present invention is applied. An input shaft 2 as a first rotation shaft and an output shaft 3 as a second rotation shaft are rotatably supported by bearings 5a, 5b, and 5c. However, the input shaft 2, output shaft 3, and torsion bar 4 are arranged coaxially.

【0011】なお、ハウジング1の入力軸2側の開口部
は、シールリング6によって封止されるとともに、出力
軸3側の開口部は、キャップ7によって封止されている
。入力軸2の図示しない図1右端側には、ステアリング
ホイールが回動方向に一体に取り付けられており、また
、出力軸3の左端部には、公知のラックピニオン式ステ
アリング装置を構成するピニオン軸3aが一体に形成さ
れ、さらに、そのピニオン軸3aは、ハウジング1内に
おいてラックピニオン式ステアリング装置のラック軸8
に噛合している。
The opening of the housing 1 on the input shaft 2 side is sealed by a seal ring 6, and the opening on the output shaft 3 side is sealed with a cap 7. A steering wheel is integrally attached to the right end side of the input shaft 2 in the rotation direction in FIG. 3a is integrally formed, and furthermore, the pinion shaft 3a is connected to the rack shaft 8 of the rack and pinion type steering device within the housing 1.
It meshes with the

【0012】従って、操縦者がステアリングホイールを
操舵することによって発生した操舵力は、入力軸2,ト
ーションバー4,出力軸3,ピニオン軸3a及びラック
軸8を介して、図示しない転舵輪に伝達される。一方、
入力軸2の左端部には、軸方向に連続した突条部2aが
形成され、この突条部2aは、出力軸3の右端部に形成
され且つ突条部2aよりも若干幅広の縦溝3bに挿入さ
れていて、これにより、入力軸2及び出力軸3間の所定
範囲(±5度程度)以上の相対回動を防止している。
Therefore, the steering force generated by the driver steering the steering wheel is transmitted to the steered wheels (not shown) via the input shaft 2, torsion bar 4, output shaft 3, pinion shaft 3a, and rack shaft 8. be done. on the other hand,
A protrusion 2a continuous in the axial direction is formed on the left end of the input shaft 2, and the protrusion 2a is a vertical groove formed on the right end of the output shaft 3 and slightly wider than the protrusion 2a. 3b, thereby preventing relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3 beyond a predetermined range (approximately ±5 degrees).

【0013】また、出力軸3の右端部には、図示しない
電動モータの出力を操舵補助トルクとして出力軸3に伝
達するための歯車3Aが回転方向に一体に外嵌している
。なお、入力軸2の左端部内周面と、トーションバー4
の左端部外周面との間には、ブッシュ4aが介在してい
る。また、入力軸2には、内径側に形成されたボス10
aが外嵌することによりアルミ等の導体からなる円板1
0が固着されるとともに、この円板10から軸方向の出
力軸3側に離隔し且つ他の部位よりも大径に成形するこ
とによりフランジ部11が構成されている。
Furthermore, a gear 3A for transmitting the output of an electric motor (not shown) to the output shaft 3 as a steering assist torque is integrally fitted onto the right end of the output shaft 3 in the rotation direction. Note that the inner peripheral surface of the left end of the input shaft 2 and the torsion bar 4
A bush 4a is interposed between the outer circumferential surface of the left end portion of the bush 4a. The input shaft 2 also has a boss 10 formed on the inner diameter side.
Disc 1 made of a conductor such as aluminum by fitting a onto the outside
The flange portion 11 is formed by being spaced apart from the disk 10 toward the output shaft 3 side in the axial direction and having a larger diameter than other portions.

【0014】さらに、入力軸2の円板10及びフランジ
部11間には、円筒部材12が、ブッシュ13を介して
入力軸2に対して相対回転可能に外嵌している。そして
、円筒部材12の円板10側の端部には、内周側に形成
されたボス14aが外嵌することによりアルミ等の導体
からなる円板14が円板10に隣接した状態で固着され
るとともに、フランジ部11側の端部には、他の部分よ
りも大径に成形することによりフランジ部15が構成さ
れている。
Furthermore, a cylindrical member 12 is externally fitted between the disk 10 and the flange portion 11 of the input shaft 2 via a bush 13 so as to be rotatable relative to the input shaft 2. A boss 14a formed on the inner circumferential side is fitted onto the end of the cylindrical member 12 on the disk 10 side, so that the disk 14 made of a conductor such as aluminum is fixed adjacent to the disk 10. At the same time, a flange portion 15 is formed at the end portion on the flange portion 11 side by molding it to have a larger diameter than other portions.

【0015】また、円筒部材12には、接触しないよう
に充分な隙間をもってフランジ部11を貫通して出力軸
3の角孔3cに一端側が緩く挿入され且つ入力軸2と平
行な円柱形のシャフト16の他端側が圧入されている。 ここで、シャフト16と角孔3cとは、出力軸3の回転
方向には一体であるが、シャフト16の軸方向には緩く
挿入されていることから、比較的小さな力で軸方向に相
対変位が可能となっている。
The cylindrical member 12 also has a cylindrical shaft that passes through the flange portion 11 with a sufficient gap to prevent contact, has one end loosely inserted into the square hole 3c of the output shaft 3, and is parallel to the input shaft 2. The other end side of 16 is press-fitted. Here, the shaft 16 and the square hole 3c are integral in the rotational direction of the output shaft 3, but are inserted loosely in the axial direction of the shaft 16, so that a relative displacement in the axial direction can be caused by a relatively small force. is possible.

【0016】さらに、円板14及びフランジ部15間に
は、円筒形のコイル保持部材17が、円筒部材12に対
して相対回転可能に配設されている。コイル保持部材1
7は、その外周面がハウジング1の内周面に近接すると
ともに、その外周面に切削された軸に平行な溝17aに
ハウジング1に圧入されたピン18の内端が挿入されて
いて、これにより、回転方向にはハウジング1と一体で
あるが、軸方向には円筒部材12と一体となっている。
Further, a cylindrical coil holding member 17 is arranged between the disk 14 and the flange portion 15 so as to be rotatable relative to the cylindrical member 12. Coil holding member 1
7 has an outer circumferential surface close to the inner circumferential surface of the housing 1, and the inner end of a pin 18 press-fitted into the housing 1 is inserted into a groove 17a cut in the outer circumferential surface parallel to the axis. Therefore, it is integrated with the housing 1 in the rotational direction, but integrated with the cylindrical member 12 in the axial direction.

【0017】さらに、コイル保持部材17の円板14側
端面にはボビン17bが埋設されていて、このボビン1
7bには、軸方向及び径方向の両方に2層となるように
、四つのコイル20A,20B,20C及び20Dが、
入力軸2と同軸に巻きつけられている。図2(a)は円
板14の平面図、同図(b)は円板10の平面図、同図
(c)はそれら円板10及び14を重ね合わせた状態で
の平面図である。
Furthermore, a bobbin 17b is embedded in the end surface of the coil holding member 17 on the disk 14 side.
7b, four coils 20A, 20B, 20C and 20D are arranged in two layers in both the axial direction and the radial direction.
It is wound coaxially with the input shaft 2. 2(a) is a plan view of the disk 14, FIG. 2(b) is a plan view of the disk 10, and FIG. 2(c) is a plan view of the disks 10 and 14 superimposed.

【0018】即ち、図2(a)に示すように、円板14
には、コイル20Aに対向する半径方向外側と、コイル
20Bに対向する半径方向内側とに、周方向に等間隔に
散在した複数の貫通孔23,…,23及び24,…,2
4が開口している。これら貫通孔23,…,23及び2
4,…,24は、半径方向外側の貫通孔23,23間に
、半径方向内側の貫通孔24が対向するように、互いに
半ピッチずれて開口している。
That is, as shown in FIG. 2(a), the disk 14
, a plurality of through holes 23, . . . , 23 and 24, .
4 is open. These through holes 23,..., 23 and 2
4, . . . , 24 are opened at intervals of half a pitch from each other such that the radially inner through holes 24 face between the radially outer through holes 23, 23.

【0019】一方、図2(b)に示すように、円板10
には、貫通孔23,…,23及び24,…,24と同じ
ピッチで、半径方向外側から内側に到る長細い貫通孔2
5が開口している。そして、入力軸2及び出力軸3間に
相対回転が生じていないとき、即ち、操舵トルクが零で
あるときに、図2(c)に示すように、貫通孔23,2
4と、貫通孔25との重なり合いが、50%(最も重な
り合った状態を100%とする。)となるように円板1
0及び14は固着されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2(b), the disk 10
, there are elongated through holes 2 extending from the outside in the radial direction to the inside at the same pitch as the through holes 23,..., 23 and 24,..., 24.
5 is open. When there is no relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3, that is, when the steering torque is zero, as shown in FIG. 2(c), the through holes 23, 2
4 and the through hole 25 is 50% (the most overlapping state is 100%).
0 and 14 are fixed.

【0020】図3は、コイル20A〜20Dを含んで構
成され、それらコイル20A〜20Dに誘導される起電
力に基づいて、入力軸2及び出力軸3間の相対回転、即
ち、操舵系に発生した操舵トルクを検出する回路のブロ
ック図である。同図に示すように、四つのコイル20A
〜20Dの内、半径方向外側で且つ円板14側に配設さ
れたコイル20A及び半径方向内側で且つフランジ部1
1側に配設されたコイル20Dを直列に接続し、半径方
向内側で且つ円板14側に配設されたコイル20B及び
半径方向外側で且つフランジ部11側に配設されたコイ
ル20Cを直列に接続し、それらコイルの組と、抵抗値
の等しい二つの抵抗R1及びR2 とでブリッジ回路3
0を構成し、抵抗R1 及びR2 間を、所定周波数の
交流電圧v0 を供給する発振回路31に接続し、コイ
ル20C及び20D間を、接地している。
FIG. 3 shows a structure including coils 20A to 20D, and based on the electromotive force induced in these coils 20A to 20D, relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3, that is, generated in the steering system. FIG. 2 is a block diagram of a circuit for detecting steering torque. As shown in the figure, four coils 20A
~ 20D, the coil 20A disposed on the radially outer side and on the disk 14 side, and the radially inner side and the flange portion 1
The coil 20D arranged on the 1 side is connected in series, the coil 20B arranged on the radially inner side and on the disk 14 side, and the coil 20C arranged on the radially outer side and on the flange part 11 side are connected in series. A bridge circuit 3 is formed by connecting these coils and two resistors R1 and R2 with equal resistance values.
0, the resistors R1 and R2 are connected to an oscillation circuit 31 that supplies an AC voltage v0 of a predetermined frequency, and the coils 20C and 20D are grounded.

【0021】そして、抵抗R1 及びコイル20A間の
電圧v1 と、抵抗R2 及びコイル20B間の電圧v
2 とが、差動増幅回路32に供給され、この差動増幅
回路32の出力電圧v3 が平滑回路33に供給され、
この平滑回路33で平滑された電圧V1 が、増幅回路
34に供給されている。なお、増幅回路34の増幅率を
適宜調整するとともに、増幅回路34にオフセット電圧
を供給することにより、その出力電圧VOUT は、所
定範囲(例えば、0〜5V)内の値で、且つ、トルクが
零の時に中立の値(例えば、2.5V)となるように規
格化されている。
[0021] Then, the voltage v1 between the resistor R1 and the coil 20A, and the voltage v between the resistor R2 and the coil 20B.
2 is supplied to the differential amplifier circuit 32, the output voltage v3 of this differential amplifier circuit 32 is supplied to the smoothing circuit 33,
The voltage V1 smoothed by this smoothing circuit 33 is supplied to an amplifier circuit 34. Note that by appropriately adjusting the amplification factor of the amplifier circuit 34 and supplying an offset voltage to the amplifier circuit 34, the output voltage VOUT is a value within a predetermined range (for example, 0 to 5 V), and the torque is It is standardized to have a neutral value (for example, 2.5V) when it is zero.

【0022】さらに、この検出回路の出力電圧VOUT
 が、図示しないコントローラに供給されていて、コン
トローラは、供給される出力電圧VOUT 、即ち操舵
系に発生している操舵トルクに応じて、歯車3Aに連結
された図示しない電動モータに作動電流を供給する。次
に、本実施例の動作を説明する。
Furthermore, the output voltage VOUT of this detection circuit
is supplied to a controller (not shown), and the controller supplies an operating current to an electric motor (not shown) connected to the gear 3A in accordance with the supplied output voltage VOUT, that is, the steering torque generated in the steering system. do. Next, the operation of this embodiment will be explained.

【0023】今、操舵系が直進状態にあり、操舵トルク
が零であるものとすると、入力軸2及び出力軸3間には
相対回転は生じないから、入力軸2と回転方向に一体と
なった円板10と、出力軸3の回転力がシャフト16を
介して伝達される円筒部材12と回転方向に一体となっ
た円板14との間にも相対回転は生じない。従って、図
2(c)に示すようになり、貫通孔23と貫通孔25と
の重なり合い、及び、貫通孔24と貫通孔25との重な
り合いは、それぞれ50%になっている。
Now, assuming that the steering system is moving straight and the steering torque is zero, there is no relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3, so they are integral with the input shaft 2 in the direction of rotation. No relative rotation occurs between the circular plate 10 and the circular plate 14, which is integrated in the rotational direction with the cylindrical member 12 to which the rotational force of the output shaft 3 is transmitted via the shaft 16. Therefore, as shown in FIG. 2C, the overlap between the through holes 23 and 25 and the overlap between the through holes 24 and 25 are each 50%.

【0024】一方、ステアリングホイールを操舵して入
力軸2に回転力が生じると、その回転力は、トーション
バー4を介して出力軸3に伝達する。このとき、出力軸
3には、転舵輪及び路面間の摩擦力や、ラックピニオン
式ステアリング装置の摩擦力等に応じた抵抗力が生じる
ため、入力軸2及び出力軸3間には、トーションバー4
が捩じれることによって、出力軸3側が遅れる相対回動
が生じる。
On the other hand, when a rotational force is generated on the input shaft 2 by steering the steering wheel, the rotational force is transmitted to the output shaft 3 via the torsion bar 4. At this time, a resistance force is generated in the output shaft 3 according to the frictional force between the steered wheels and the road surface, the frictional force of the rack and pinion type steering device, etc., so a torsion bar is generated between the input shaft 2 and the output shaft 3. 4
When the output shaft 3 side is twisted, relative rotation occurs with a delay on the output shaft 3 side.

【0025】すると、円板10及び14間にも相対回動
が生じるため、貫通孔23と貫通孔25との重なり合い
、及び貫通孔24と貫通孔25との重なり合いに変化が
生じる。即ち、操舵トルクが零であるときに図2(c)
のような重なり合い状態にあれば、右回転方向の操舵ト
ルクが増大すると、貫通孔23と貫通孔25との重なり
合いは増大し、貫通孔24と貫通孔25との重なり合い
は減少する。逆に、左回転方向の操舵トルクが増大する
と、貫通孔23と貫通孔25との重なり合いは減少し、
貫通孔24と貫通孔25との重なり合いは増大する。
[0025] Then, relative rotation also occurs between the discs 10 and 14, so that the overlap between the through holes 23 and 25 and the overlap between the through holes 24 and 25 change. That is, when the steering torque is zero, FIG. 2(c)
In such an overlapping state, when the steering torque in the clockwise direction increases, the overlapping between the through holes 23 and 25 increases, and the overlapping between the through holes 24 and 25 decreases. Conversely, when the steering torque in the counterclockwise rotation direction increases, the overlap between the through holes 23 and 25 decreases,
The overlap between the through holes 24 and 25 increases.

【0026】ここで、励磁コイル22に発振回路31か
ら交流電流v0 が供給されると、コイル20A〜20
Dに起電力が誘導されるが、各コイル20A〜20Dに
誘導される起電力は、コイル20A〜20Dのそれぞれ
の自己インダクタンスによって異なる。また、コイル2
0A及び20Bは、円板10及び14に対向して配設さ
れているため、それら円板10及び14が、コイル20
A及び20Bによって生成された磁束が通じる磁気回路
の一部を構成することになる。
Here, when the excitation coil 22 is supplied with an alternating current v0 from the oscillation circuit 31, the coils 20A to 20
An electromotive force is induced in D, but the electromotive force induced in each coil 20A-20D differs depending on the self-inductance of each coil 20A-20D. Also, coil 2
Since 0A and 20B are arranged opposite to the disks 10 and 14, the disks 10 and 14 are connected to the coil 20.
It forms part of a magnetic circuit through which the magnetic fluxes generated by A and 20B communicate.

【0027】そして、磁束が円板10及び14に鎖交す
る際に発生するうず電流によって磁気シールド効果が生
じ、その磁気シールド効果によって磁気回路の磁気抵抗
が変化するが、その磁気シールド効果は、シールド面積
に略比例するので、結局、コイル20Aの自己インダク
タンスは、貫通孔23と貫通孔25との重なり合いの影
響を受け、コイル20Bの自己インダクタンスは、貫通
孔24と貫通孔25との重なり合いの影響を受けて変化
することになる。
A magnetic shielding effect occurs due to the eddy current generated when the magnetic flux interlinks with the disks 10 and 14, and the magnetic resistance of the magnetic circuit changes due to the magnetic shielding effect. Since it is approximately proportional to the shield area, the self-inductance of the coil 20A is affected by the overlap between the through-holes 23 and 25, and the self-inductance of the coil 20B is affected by the overlap between the through-holes 24 and 25. It will be influenced and changed.

【0028】つまり、貫通孔23,24と貫通孔25と
の重なり合いが上述したように操舵トルクに応じて変化
することから、コイル20A及び20Bの自己インダク
タンスは、操舵トルクの方向及び大きさに従って変化し
、それらは、トルクに応じて互いに逆方向に増減する特
性となる。一方、コイル20C及び20Dは、円板10
及び14から離隔した位置に配設されていることから、
貫通孔23,24と貫通孔25との重なり合いの影響は
受けず、従って、それらコイル20C及び20Dの自己
インダクタンスは、操舵トルクには無関係である。
In other words, since the overlap between the through holes 23, 24 and the through hole 25 changes according to the steering torque as described above, the self-inductance of the coils 20A and 20B changes according to the direction and magnitude of the steering torque. However, they have characteristics that increase and decrease in opposite directions depending on the torque. On the other hand, the coils 20C and 20D are connected to the disk 10
and 14,
The overlapping of the through holes 23, 24 and the through hole 25 does not affect the self-inductance of the coils 20C and 20D, therefore, the steering torque is unrelated.

【0029】そして、ブリッジ回路30の一方の出力電
圧v1 は、コイル20A,20Dの自己インダクタン
スによって決まり、他方の出力電圧v2 は、コイル2
0B,20Cの自己インダクタンスによって決まるが、
コイル20A〜20D周囲の温度変化等の外乱を無視す
れば、出力電圧v1及びv2 は、操舵トルクに応じて
互いに逆方向に増減するようになる。
The output voltage v1 of one side of the bridge circuit 30 is determined by the self-inductance of the coils 20A and 20D, and the output voltage v2 of the other side is determined by the self-inductance of the coils 20A and 20D.
It is determined by the self-inductance of 0B and 20C,
If disturbances such as temperature changes around the coils 20A to 20D are ignored, the output voltages v1 and v2 will increase and decrease in opposite directions depending on the steering torque.

【0030】従って、それら出力電圧v1 及びv2 
の差が差動増幅回路32で求められ、その出力v3 が
平滑回路33で平滑化され、そして、その出力V1 が
増幅回路34で規格化されれば、出力電圧VOUT は
、操舵トルクに応じて所定範囲で変化する値となり、操
舵トルクが検出されたこととなる。よって、図3に示し
た検出回路の出力電圧VOUT に応じて電動モータを
作動させれば、操舵系には操舵トルクに応じた操舵補助
トルクが付与されたことになるから、操舵トルクは減少
し、操縦者の負担が軽減される。
Therefore, those output voltages v1 and v2
If the difference between the two is obtained by the differential amplifier circuit 32, the output v3 is smoothed by the smoothing circuit 33, and the output V1 is normalized by the amplifier circuit 34, the output voltage VOUT is determined according to the steering torque. The value changes within a predetermined range, which means that the steering torque has been detected. Therefore, if the electric motor is operated according to the output voltage VOUT of the detection circuit shown in FIG. 3, a steering assist torque corresponding to the steering torque is applied to the steering system, so the steering torque decreases. , the burden on the operator is reduced.

【0031】また、ブリッジ回路30の出力電圧v1 
及びv2 は、操舵トルクに応じて互いに逆方向に増減
し、それらの差を求めると、単独の場合に比べて倍の傾
きになるため、微小なトルクの変化を、高精度に求める
ことができる。その結果、トーションバー4を長くした
り、或いはトーションバー4の捩じり強度を小さくする
等して、トーションバー4を捩じれ易くしなくても、測
定精度を向上させることができる。このことは、トーシ
ョンバー4を長くすることによる装置の大型化や、トー
ションバー4の捩じり強度の低下に伴う入力軸2及び出
力軸3間のトルク伝達特性の低下等を招かなくて済むし
、さらには、従来の装置と同等の精度を、トーションバ
ー4の短い小型の装置で実現できることにもなる。
Furthermore, the output voltage v1 of the bridge circuit 30
and v2 increase and decrease in opposite directions depending on the steering torque, and when the difference between them is calculated, the slope is twice that of the case when they are used alone, so minute changes in torque can be determined with high precision. . As a result, measurement accuracy can be improved without making the torsion bar 4 more susceptible to twisting, such as by lengthening the torsion bar 4 or reducing its torsional strength. This prevents an increase in the size of the device due to the lengthening of the torsion bar 4 and a decrease in torque transmission characteristics between the input shaft 2 and output shaft 3 due to a decrease in the torsional strength of the torsion bar 4. Furthermore, it is possible to achieve the same accuracy as the conventional device with a small device with a short torsion bar 4.

【0032】さらに、シャフト16と角孔3cとの軸方
向の結合力をなくし若しくは小さくしているため、例え
ば、入力軸2に軸方向の力が加わってトーションバー4
が軸方向に変形し、入力軸2及び出力軸3間の軸方向距
離が変わっても、その距離の変化は、シャフト16が角
孔3c内で進退することにより吸収されるので、円筒部
材12には伝達されず、円筒部材12は、円板10及び
フランジ部11間で適切な軸方向位置を維持する。
Furthermore, since the axial coupling force between the shaft 16 and the square hole 3c is eliminated or reduced, for example, an axial force is applied to the input shaft 2 and the torsion bar 4
Even if the cylindrical member 12 is deformed in the axial direction and the axial distance between the input shaft 2 and the output shaft 3 changes, the change in distance is absorbed by the shaft 16 moving back and forth within the square hole 3c. is not transmitted, and the cylindrical member 12 maintains an appropriate axial position between the disk 10 and the flange portion 11.

【0033】また、コイル保持部材17は、溝17aと
ピン18とにより、回転方向にはハウジング1と一体で
あるが、軸方向には円筒部材12と一体であるので、例
えば、ラック軸8とピニオン軸3aとの噛合部から出る
軸方向分力を受けて、軸受5a,5b,5cの軸方向の
支持剛性によって出力軸3及び入力軸2が軸方向に僅か
に動く時、入力軸2とハウジング1との間の軸方向の相
対位置に変化が生じても、コイル保持部材17は、入力
軸2及び円筒部材12とともに軸方向に変位する。
Further, the coil holding member 17 is integrated with the housing 1 in the rotational direction due to the groove 17a and the pin 18, but is integrated with the cylindrical member 12 in the axial direction, so that it can be attached to the rack shaft 8, for example. When the output shaft 3 and the input shaft 2 move slightly in the axial direction due to the axial support rigidity of the bearings 5a, 5b, and 5c in response to the axial component force generated from the meshing part with the pinion shaft 3a, the input shaft 2 and Even if the relative position in the axial direction with respect to the housing 1 changes, the coil holding member 17 is displaced in the axial direction together with the input shaft 2 and the cylindrical member 12.

【0034】つまり、磁気回路の磁気抵抗を変化させる
貫通孔23,24,25が開口した円板10,14と、
コイル20A〜20Dを保持したコイル保持部材17と
の相対位置は、軸方向の力、即ち、操舵トルクとは無関
係な力によっては変化しないから、操舵トルクにのみ応
じた出力が得られることになる。また、入力軸2,円筒
部材12及びコイル保持部材17のそれぞれの間に軸方
向の相対変位が生じなければ、円板10と円板14との
間の摩擦抵抗、フランジ部11とフランジ部15との間
の摩擦抵抗、及びコイル保持部材17と円板10,フラ
ンジ部15との間の摩擦抵抗も、初期の状態から変動す
ることもないから、摩擦力増大による高熱の発生や、シ
ャフト16に加わる負担が増大してその耐久性が低下し
てしまうような不具合もない。
In other words, the discs 10, 14 have through holes 23, 24, 25 that change the magnetic resistance of the magnetic circuit;
Since the relative position with respect to the coil holding member 17 holding the coils 20A to 20D does not change due to an axial force, that is, a force unrelated to the steering torque, an output corresponding only to the steering torque can be obtained. . Further, if no relative displacement occurs in the axial direction between the input shaft 2, the cylindrical member 12, and the coil holding member 17, the frictional resistance between the discs 10 and 14, the flange part 11 and the flange part 15, Since the frictional resistance between the coil holding member 17 and the disk 10 and the flange portion 15 does not change from the initial state, high heat generation due to increased frictional force and frictional resistance between the shaft 16 and the coil holding member 17 do not change from the initial state. There are no problems such as an increase in the load applied to the device and a decrease in its durability.

【0035】さらに、コイル保持部材17をハウジング
1に対して回転方向には一体としたため、コイル20A
〜20Dと、ハウジング1外部に設けられる検出回路と
を、スリップリング等を用いなくても接続することがで
きから、スリップリングの摩耗等による断線等の危険性
がなくなる。図4は、トルクセンサ周囲の温度変化等の
外乱が生じても、検出結果への影響はほとんどないとい
うことを示すグラフであり、操舵トルクが零であって、
周囲の温度変化により、検出回路の各部の波形が、実線
の状態から破線の状態に変化した場合を示す。
Furthermore, since the coil holding member 17 is integrated with the housing 1 in the rotational direction, the coil 20A
20D and the detection circuit provided outside the housing 1 can be connected without using a slip ring or the like, so there is no risk of disconnection due to wear of the slip ring or the like. FIG. 4 is a graph showing that even if a disturbance such as a temperature change around the torque sensor occurs, it has almost no effect on the detection results, and when the steering torque is zero,
This shows a case where the waveforms of various parts of the detection circuit change from the solid line to the broken line due to a change in ambient temperature.

【0036】なお、図4(a)はコイル20Aに誘導さ
れる起電力の波形、同図(b)はコイル20Bに誘導さ
れる起電力の波形、同図(c)はコイル20Cに誘導さ
れる起電力の波形、同図(d)はコイル20Dに誘導さ
れる起電力の波形、同図(e)はブリッジ回路30の一
方の出力電圧v1 の波形(即ち、コイル20Aに誘導
される起電力とコイル20Dに誘導される起電力の和)
、同図(f)はブリッジ回路30の他方の出力電圧v2
 の波形(即ち、コイル20Bに誘導される起電力とコ
イル20Cに誘導される起電力の和)、同図(g)は差
動増幅回路32の出力電圧v3 の波形をそれぞれ示し
ている。
Note that FIG. 4(a) shows the waveform of the electromotive force induced in the coil 20A, FIG. 4(b) shows the waveform of the electromotive force induced in the coil 20B, and FIG. 4(c) shows the waveform of the electromotive force induced in the coil 20C. (d) is the waveform of the electromotive force induced in the coil 20D, and (e) is the waveform of one output voltage v1 of the bridge circuit 30 (i.e., the waveform of the electromotive force induced in the coil 20A). sum of electric power and electromotive force induced in coil 20D)
, the figure (f) shows the other output voltage v2 of the bridge circuit 30.
(i.e., the sum of the electromotive force induced in the coil 20B and the electromotive force induced in the coil 20C), and (g) in the figure shows the waveform of the output voltage v3 of the differential amplifier circuit 32, respectively.

【0037】即ち、温度変化による外乱は、各コイル2
0A〜20Dに誘導される起電力に影響を与える(図4
(a)〜(d)参照)が、コイル20A及び20Cと、
コイル20B及び20Dとでは、その巻径が異なるため
、巻数が同じであってもコイルとしては別規格であり、
従って、外乱により生じる変動も異なってしまう(図4
(a)及び(b)参照)。
That is, the disturbance due to temperature change is caused by each coil 2.
It affects the electromotive force induced from 0A to 20D (Figure 4
(a) to (d)) are coils 20A and 20C,
Coils 20B and 20D have different winding diameters, so even though they have the same number of turns, they are different standards as coils.
Therefore, the fluctuations caused by disturbances will also differ (Fig. 4
(see (a) and (b)).

【0038】仮に、コイル20C及び20Dを備えてい
ないものとすると、コイル20A及び20Bに誘導され
る起電力の差を求めても、それらに含まれる外乱成分が
異なるため、外乱成分を相殺することはできない。しか
し、本実施例では、コイル20A及び20Dを直列に接
続し、コイル20B及び20Cを直列に接続しているた
め、それら直列に接続したコイルに誘導される起電力の
和でなる出力電圧v1 及びv2 には、結局同じ大き
さの外乱成分が含まれることになるから(図4(e)及
び(f)参照)、出力電圧v1 及びv2 の差を求め
れば外乱成分は相殺される(図4(g)参照)、出力電
圧VOUT からは除去される。
If the coils 20C and 20D are not provided, even if the difference in electromotive force induced in the coils 20A and 20B is determined, the disturbance components contained in them are different, so the disturbance components cannot be canceled out. I can't. However, in this embodiment, since the coils 20A and 20D are connected in series and the coils 20B and 20C are connected in series, the output voltage v1 and Since v2 will eventually include disturbance components of the same magnitude (see Figures 4(e) and (f)), the disturbance components will be canceled out by finding the difference between the output voltages v1 and v2 (Figure 4). (g)) is removed from the output voltage VOUT.

【0039】なお、温度変化以外の外乱が生じても、同
様の作用により相殺されることは勿論である。このよう
に、本実施例の構成であれば、温度変化等の外乱が生じ
ても、検出結果はその影響を受けないから、正確な操舵
トルクが検出され、高精度の操舵補助トルク制御が行え
る。
Note that even if a disturbance other than a temperature change occurs, it is of course canceled out by a similar effect. In this way, with the configuration of this embodiment, even if a disturbance such as a temperature change occurs, the detection result is not affected by it, so accurate steering torque can be detected and highly accurate steering assist torque control can be performed. .

【0040】しかも、装置の大幅な大型化を招くことが
ないから、ステアリングシャフト周囲のように取付スペ
ースが限られた部位であっても容易に実施できるし、ま
た、特別の装置等を必要としないため、大幅なコストア
ップを招くこともない。ここで、本実施例では、コイル
20A及び20Bが第1のコイルに対応し、コイル20
C及び20Dが第2のコイルに対応し、円板10に形成
した貫通孔25及び円板14に形成した貫通孔23,2
4によって磁気抵抗可変手段が構成され、図3に示した
回路によってトルク演算手段が構成される。
Furthermore, since the device does not become significantly larger, it can be easily installed even in areas where installation space is limited, such as around the steering shaft, and it does not require any special equipment. Therefore, there will be no significant cost increase. Here, in this embodiment, the coils 20A and 20B correspond to the first coil, and the coil 20A and 20B correspond to the first coil.
C and 20D correspond to the second coil, and the through holes 25 formed in the disk 10 and the through holes 23 and 2 formed in the disk 14
4 constitutes a variable magnetic resistance means, and the circuit shown in FIG. 3 constitutes a torque calculation means.

【0041】図5及び図6は、本発明の第2実施例を示
す図であり、この実施例も、上記第1実施例と同様に、
本発明に係るトルクセンサを車両用の電動パワーステア
リング装置に適用したものである。なお、上記第1実施
例の構成と同等の部材及び部位には、同じ符号を付し、
その重複する説明は省略する。即ち、本実施例では、コ
イル20A及び20Bと、コイル20C及び20Dとの
間に、同軸の励磁コイル40を配設するとともに、それ
らコイルを含んだ検出回路を図6に示すように構成した
ものである。
FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams showing a second embodiment of the present invention, and this embodiment also has the same features as the first embodiment described above.
The torque sensor according to the present invention is applied to an electric power steering device for a vehicle. Note that the same reference numerals are given to the same members and parts as those in the first embodiment.
The redundant explanation will be omitted. That is, in this embodiment, a coaxial excitation coil 40 is disposed between coils 20A and 20B and coils 20C and 20D, and a detection circuit including these coils is configured as shown in FIG. It is.

【0042】同図に示すように、コイル20A及び20
Dを直列に接続し、それらの端子間電圧を整流回路41
及びフィルタ42を介して差動増幅回路32に供給する
とともに、コイル20B及び20Cを直列に接続し、そ
れらの端子間電圧を整流回路43及びフィルタ42を介
して差動増幅回路32に供給し、また、励磁コイル40
に、発振回路31の出力を供給している。
As shown in the figure, coils 20A and 20
D are connected in series and the voltage between their terminals is converted into a rectifier circuit 41.
and the differential amplifier circuit 32 via the filter 42, and the coils 20B and 20C are connected in series, and the voltage between their terminals is supplied to the differential amplifier circuit 32 via the rectifier circuit 43 and the filter 42, In addition, the excitation coil 40
The output of the oscillation circuit 31 is supplied to the oscillation circuit 31.

【0043】そして、コイル20A及び20Bは、円板
10及び14に対向して配設されているため、上記第1
実施例と同等の作用により、コイル20A,20Bと励
磁コイル40との相互インダクタンスは、操舵トルクの
変化に応じて変動するし、コイル20C及び20Dは、
円板10及び14から離隔されて配設されているため、
コイル20C,20Dと励磁コイル40との相互インダ
クタンスは、操舵トルクとは無関係である。
[0043] Since the coils 20A and 20B are disposed facing the disks 10 and 14, the first
Due to the same effect as in the embodiment, the mutual inductance between the coils 20A and 20B and the excitation coil 40 changes according to changes in the steering torque, and the coils 20C and 20D
Since it is spaced apart from the disks 10 and 14,
The mutual inductance between the coils 20C, 20D and the exciting coil 40 is independent of the steering torque.

【0044】このような構成であっても、温度等の外乱
が生じた場合、コイル20A及び20Dの端子間電圧に
含まれる外乱成分と、コイル20C及び20Cの端子間
電圧に含まれる外乱成分とが等しいから、それら外乱成
分は差動増幅回路32において相殺されて出力電圧VO
UT からは除去され、上記第1実施例と同様の作用効
果が得られる。
Even with this configuration, when a disturbance such as temperature occurs, the disturbance component included in the voltage between the terminals of the coils 20A and 20D, and the disturbance component included in the voltage between the terminals of the coils 20C and 20C. are equal, these disturbance components are canceled out in the differential amplifier circuit 32 and the output voltage VO
It is removed from the UT, and the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0045】なお、その他の作用効果等も上記第1実施
例と同様であるため、その説明は省略する。ここで、本
実施例では、コイル20A及び20Bが第1のコイルに
対応し、コイル20C及び20Dが第2のコイルに対応
し、図6に示した回路によってトルク演算手段が構成さ
れる。
[0045] Other functions and effects are the same as those of the first embodiment, so their explanation will be omitted. In this embodiment, the coils 20A and 20B correspond to the first coil, the coils 20C and 20D correspond to the second coil, and the torque calculation means is configured by the circuit shown in FIG.

【0046】図7乃至図10は、本発明の第3実施例を
示す図であり、この実施例も、上記各実施例と同様に、
本発明に係るトルクセンサを車両用の電動パワーステア
リング装置に適用したものである。なお、上記各実施例
の構成と同等の部材及び部位には、同じ符号を付し、そ
の重複する説明は省略する。即ち、本実施例では、ボビ
ン17bに、入力軸2と同軸の二つのコイル50A及び
50Bが、軸方向に並んで巻きつけてある。また、図8
(a)に示すように、両円板10及び14は、上記第1
実施例における円板10と同形状であって、同図(b)
に示すように、操舵トルクが零であるときに、両円板1
0及び14の貫通孔25,25の重なり合いが50%と
なるように配設されている。
FIGS. 7 to 10 are diagrams showing a third embodiment of the present invention, and this embodiment also has the same features as the above-mentioned embodiments.
The torque sensor according to the present invention is applied to an electric power steering device for a vehicle. Note that the same reference numerals are given to the same members and parts as in the configuration of each of the above embodiments, and the redundant explanation thereof will be omitted. That is, in this embodiment, two coils 50A and 50B coaxial with the input shaft 2 are wound around the bobbin 17b in parallel in the axial direction. Also, Figure 8
As shown in (a), both discs 10 and 14 are connected to the first
It has the same shape as the disk 10 in the example, and is shown in FIG.
As shown in , when the steering torque is zero, both discs 1
The through holes 25, 25 of Nos. 0 and 14 are arranged so that the overlap is 50%.

【0047】そして、図9に示すように、抵抗R1 及
びR2 と、コイル50A及び50Bとでブリッジ回路
30が構成され、抵抗R1及びコイル50A間の電圧で
あるブリッジ回路30の一方の出力電圧v1 と、抵抗
R2 及びコイル50B間の電圧であるブリッジ回路3
0の他方の出力電圧v2 とが、差動増幅回路32に供
給され、その差動増幅回路32の出力電圧v3 が、整
流回路51に供給され、そして、その整流回路51の出
力電圧V2 が平滑回路33に供給されている。
As shown in FIG. 9, a bridge circuit 30 is constituted by resistors R1 and R2 and coils 50A and 50B, and one output voltage v1 of the bridge circuit 30, which is the voltage between resistor R1 and coil 50A, is and the bridge circuit 3, which is the voltage between the resistor R2 and the coil 50B.
0 is supplied to the differential amplifier circuit 32, the output voltage v3 of the differential amplifier circuit 32 is supplied to the rectifier circuit 51, and the output voltage V2 of the rectifier circuit 51 is smoothed. It is supplied to the circuit 33.

【0048】図10は、図9の各部の波形を示したグラ
フであって、図10(1)は温度変化等の外乱が生じて
いない正常時における各部の波形、図10(2)は温度
変化による外乱が生じた場合の各部の波形をそれぞれ示
している。また、同図(a)はブリッジ回路30の一方
の出力電圧v1 の波形、同図(b)はブリッジ回路3
0の他方の出力電圧v2 の波形、同図(c)は差動増
幅回路32の出力電圧v3 の波形、同図(d)は整流
回路51の出力電圧V2 の波形、同図(e)は平滑回
路33の出力電圧V1 の波形をそれぞれ示している。
FIG. 10 is a graph showing the waveforms of each part in FIG. 9. FIG. 10(1) is the waveform of each part under normal conditions without any disturbance such as temperature change, and FIG. 10(2) is the waveform of each part in the temperature range. The waveforms of each part are shown when a disturbance occurs due to a change. In addition, the figure (a) shows the waveform of one output voltage v1 of the bridge circuit 30, and the figure (b) shows the waveform of the output voltage v1 of the bridge circuit 30.
(c) is the waveform of the output voltage v3 of the differential amplifier circuit 32, (d) is the waveform of the output voltage V2 of the rectifier circuit 51, and (e) is the waveform of the output voltage V2 of the rectifier circuit 51. The waveforms of the output voltage V1 of the smoothing circuit 33 are shown.

【0049】即ち、本実施例であっても、コイル50A
は、円板10及び14に対向して配設されているため、
それら円板10及び14の相対回動による貫通孔25,
25の重なり合いの変化による磁気回の磁気抵抗変化の
影響を受けてその自己インダクタンスが変化するが、コ
イル50Bは、円板10及び14から離隔した位置に配
設されているため、その自己インダクタンスは、円板1
0及び14の相対回動には無関係である。
That is, even in this embodiment, the coil 50A
are arranged opposite to the discs 10 and 14,
Through hole 25 due to relative rotation of those discs 10 and 14,
The self-inductance of the coil 50B changes under the influence of the change in the magnetic resistance of the magnetic circuit due to the change in the overlap of the coils 25, but since the coil 50B is disposed at a distance from the disks 10 and 14, its self-inductance is , disk 1
The relative rotations of 0 and 14 are irrelevant.

【0050】よって、温度変化等の外乱の影響を無視す
れば、コイル50Aの端子間電圧は操舵トルクに応じて
変動するが、コイル50Bの端子間電圧、即ち、出力電
圧v2 は一定である。従って、出力電圧v1 及びv
2 の差も、操舵トルクに応じて変動するから、結局、
図9に示す回路の出力電圧VOUT は操舵トルクに応
じた値となり、操舵トルクが検出されたことになる。
Therefore, if the influence of disturbances such as temperature changes is ignored, the voltage between the terminals of the coil 50A varies depending on the steering torque, but the voltage between the terminals of the coil 50B, that is, the output voltage v2 is constant. Therefore, the output voltages v1 and v
The difference between 2 and 2 also varies depending on the steering torque, so in the end,
The output voltage VOUT of the circuit shown in FIG. 9 has a value corresponding to the steering torque, which means that the steering torque has been detected.

【0051】一方、温度変化等の外乱が生じると、その
変化は、コイル50A及び50Bの両方の自己インダク
タンスに影響を与えるため、出力電圧v1 及びv2 
の両方に外乱成分が含まれてしまう(図10(a)及び
(b)参照。)。しかし、本実施例では、図7に示すよ
うに、コイル50A及び50Bを軸方向に並べて配設し
ているため、コイル50A及び50Bに同一規格のコイ
ルを用いることができる。
On the other hand, when a disturbance such as a temperature change occurs, the change affects the self-inductance of both coils 50A and 50B, so that the output voltages v1 and v2
A disturbance component is included in both (see FIGS. 10(a) and (b)). However, in this embodiment, as shown in FIG. 7, since the coils 50A and 50B are arranged side by side in the axial direction, coils of the same standard can be used for the coils 50A and 50B.

【0052】よって、出力電圧v1 及びv2 に含ま
れる外乱成分が等しくなるから、その外乱成分は差動増
幅回路32において相殺され、その後の出力電圧は、正
常時と外乱発生時とで等しくなる(図10(c)〜(e
)参照。)から、温度変化等の外乱が生じても出力電圧
VOUT はその影響を受けず、正確な操舵トルクが検
出される。その他の作用効果は、上記第1実施例と同様
であるため、その説明は省略する。
Therefore, since the disturbance components contained in the output voltages v1 and v2 are equal, the disturbance components are canceled out in the differential amplifier circuit 32, and the subsequent output voltages become equal in the normal state and in the disturbance occurrence ( Figures 10(c) to (e)
)reference. ), even if a disturbance such as a temperature change occurs, the output voltage VOUT is not affected by it, and accurate steering torque is detected. Other effects are the same as those of the first embodiment, so their explanation will be omitted.

【0053】ここで、本実施例では、コイル50Aが第
1のコイルに対応し、コイル50Bが第2のコイルに対
応し、図9に示す回路がトルク演算手段に対応する。図
11乃至図13は、本発明の第4実施例を示す図であり
、この実施例も、上記各実施例と同様に、本発明に係る
トルクセンサを車両用の電動パワーステアリング装置に
適用したものである。なお、上記各実施例の構成と同等
の部材及び部位には、同じ符号を付し、その重複する説
明は省略する。
In this embodiment, the coil 50A corresponds to the first coil, the coil 50B corresponds to the second coil, and the circuit shown in FIG. 9 corresponds to the torque calculation means. 11 to 13 are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention, and in this embodiment, the torque sensor according to the present invention is applied to an electric power steering device for a vehicle, similar to the above embodiments. It is something. Note that the same reference numerals are given to the same members and parts as in the configuration of each of the above embodiments, and the redundant explanation thereof will be omitted.

【0054】即ち、本実施例では、ボビン17bに、入
力軸2と同軸の三つのコイル50A,50B及び励磁コ
イル60が、軸方向に並んで巻きつけてある。また、図
12に示すように、円板10側に配設されたコイル50
Aの端子間電圧を整流回路41及び平滑回路33を介し
て差動増幅回路32に供給し、フランジ部11側に配設
されたコイル50Bの端子間電圧を整流回路43及び平
滑回路33を介して差動増幅回路32に供給し、中央に
位置する励磁コイル60に発振回路31の出力電圧を供
給している。
That is, in this embodiment, three coils 50A, 50B coaxial with the input shaft 2 and an excitation coil 60 are wound around the bobbin 17b in parallel in the axial direction. Further, as shown in FIG. 12, a coil 50 disposed on the disk 10 side
The voltage across the terminals of A is supplied to the differential amplifier circuit 32 via the rectifier circuit 41 and the smoothing circuit 33, and the voltage across the terminals of the coil 50B disposed on the flange portion 11 side is supplied via the rectifier circuit 43 and the smoothing circuit 33. The output voltage of the oscillation circuit 31 is supplied to the differential amplifier circuit 32, and the output voltage of the oscillation circuit 31 is supplied to the exciting coil 60 located at the center.

【0055】そして、図13は、図12の各部の波形を
示したグラフであって、図13(1)は温度変化等の外
乱が生じていない正常時における各部の波形、図13(
2)は温度変化による外乱が生じた場合の各部の波形を
それぞれ示している。また、同図(a)はコイル50A
の端子間電圧の波形、同図(b)はコイル50Bの端子
間電圧の波形、同図(c)は整流回路41の出力電圧の
波形、同図(d)は整流回路43の出力電圧の波形、同
図(e)は整流回路41の出力電圧が平滑回路33を経
た後の波形、同図(f)は整流回路43の出力電圧が平
滑回路33を経た後の波形、同図(g)は差動増幅回路
32の出力電圧の波形をそれぞれ示している。
FIG. 13 is a graph showing the waveforms of each part in FIG. 12, and FIG.
2) shows the waveforms of each part when a disturbance due to temperature change occurs. In addition, the same figure (a) shows the coil 50A.
(b) shows the waveform of the voltage between the terminals of the coil 50B, (c) shows the waveform of the output voltage of the rectifier circuit 41, and (d) shows the waveform of the output voltage of the rectifier circuit 43. The waveform, (e) is the waveform after the output voltage of the rectifier circuit 41 has passed through the smoothing circuit 33, (f) is the waveform after the output voltage of the rectifier circuit 43 has passed through the smoothing circuit 33, (g) ) indicate the waveform of the output voltage of the differential amplifier circuit 32, respectively.

【0056】そして、コイル50Aは、円板10及び1
4に対向して配設されているため、上記第1実施例と同
等の作用により、コイル50Aと励磁コイル60との相
互インダクタンスは、操舵トルクの変化に応じて変動す
るし、コイル50Bは、円板10及び14から離隔され
て配設されているため、コイル50Bと励磁コイル60
との相互インダクタンスは、操舵トルクとは無関係であ
る。
[0056] The coil 50A is connected to the disks 10 and 1.
4, the mutual inductance between the coil 50A and the excitation coil 60 varies according to changes in the steering torque due to the same effect as in the first embodiment, and the coil 50B Since the coil 50B and the excitation coil 60 are arranged apart from the disks 10 and 14,
The mutual inductance with is independent of the steering torque.

【0057】よって、温度変化等の外乱の影響を無視す
れば、コイル50Aの端子間電圧は操舵トルクに応じて
変動するが、コイル50Bの端子間電圧は一定である。 従って、それら端子間電圧の差も操舵トルクに応じて変
動するから、結局、図12に示す回路の出力電圧VOU
T は操舵トルクに応じた値となり、操舵トルクが検出
されたことになる。
Therefore, if the influence of disturbances such as temperature changes is ignored, the voltage between the terminals of the coil 50A varies depending on the steering torque, but the voltage between the terminals of the coil 50B is constant. Therefore, since the difference in voltage between these terminals also varies according to the steering torque, the output voltage VOU of the circuit shown in FIG.
T has a value corresponding to the steering torque, which means that the steering torque has been detected.

【0058】一方、温度変化等の外乱が生じると、その
変化は、コイル50Aと励磁コイル60との相互インダ
クタンス及び50Bと励磁コイル60との相互インダク
タンスに影響を与えるため、両方の端子間電圧に外乱成
分εが含まれてしまい(図13(a)及び(b)参照。 )、整流回路41,43及び平滑回路33の出力も正常
時に比べて変動する(同図(c),(d),(e)及び
(f)参照)。
On the other hand, when a disturbance such as a temperature change occurs, the change affects the mutual inductance between the coil 50A and the excitation coil 60, and the mutual inductance between the coil 50B and the excitation coil 60, so that the voltage between both terminals changes. The disturbance component ε is included (see FIGS. 13(a) and (b)), and the outputs of the rectifier circuits 41 and 43 and the smoothing circuit 33 also fluctuate compared to the normal state (see FIGS. 13(c) and 13(d)). , (e) and (f)).

【0059】しかし、その外乱成分εは差動増幅回路3
2において相殺され、その後の出力電圧は、正常時と外
乱発生時とで等しくなる(同図(g)参照。)から、温
度変化等の外乱が生じても出力電圧VOUT はその影
響を受けず、正確な操舵トルクが検出される。その他の
作用効果は、上記第1実施例と同様であるため、その説
明は省略する。
However, the disturbance component ε is
2, and the subsequent output voltage is the same under normal conditions and when a disturbance occurs (see (g) in the same figure). Therefore, even if a disturbance such as a temperature change occurs, the output voltage VOUT is not affected by it. , accurate steering torque is detected. Other effects are the same as those of the first embodiment, so their explanation will be omitted.

【0060】ここで、本実施例では、コイル50Aが第
1のコイルに対応し、コイル50Bが第2のコイルに対
応し、図12に示す回路がトルク演算手段を構成する。 なお、上記各実施例では、本発明に係るトルクセンサを
、車両用のパワーステアリング装置に適用した場合につ
いて説明したが、本発明の適用対象はこれに限定される
ものではない。
In this embodiment, the coil 50A corresponds to the first coil, the coil 50B corresponds to the second coil, and the circuit shown in FIG. 12 constitutes the torque calculation means. In addition, although the above-mentioned each Example demonstrated the case where the torque sensor based on this invention was applied to the power steering apparatus for vehicles, the object of application of this invention is not limited to this.

【0061】また、上記各実施例では、貫通孔の重なり
合いの変化による磁気シールド効果を利用して磁気回路
の磁気抵抗を変化させているが、磁気抵抗を変化させる
構成はこれに限定されるものではなく、他の構成であっ
ても構わない。
Furthermore, in each of the above embodiments, the magnetic resistance of the magnetic circuit is changed by utilizing the magnetic shielding effect caused by the change in the overlapping of the through holes, but the configuration for changing the magnetic resistance is limited to this. However, other configurations may be used instead.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トルクに応じてインダクタンスが変化する第1コイルと
、トルクとは無関係の第2のコイルとを設け、それらコ
イルに誘導される起電力に基づいてトルクを求める構成
としたため、装置の大幅な大型化やコストアップを招く
ことなく、温度変化等の外乱の影響を検出結果から除去
することができ、正確なトルクを求めることができると
いう効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
A first coil whose inductance changes according to torque and a second coil unrelated to torque are provided, and the torque is determined based on the electromotive force induced in these coils, which significantly increases the size of the device. The effect of this method is that the influence of disturbances such as temperature changes can be removed from the detection results without causing an increase in costs or increase in costs, and accurate torque can be determined.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1実施例の構成を示す断面図である
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例における磁気回路の磁気抵抗を変化
させる構成の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a configuration for changing the magnetic resistance of a magnetic circuit in the first embodiment.

【図3】第1実施例における操舵トルクを求める回路の
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit for determining steering torque in the first embodiment.

【図4】第1実施例における操舵トルクを求める回路の
各部の波形を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing waveforms of various parts of a circuit for determining steering torque in the first embodiment.

【図5】本発明の第2実施例の構成を示す断面図である
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図6】第2実施例における操舵トルクを求める回路の
回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a circuit for determining steering torque in a second embodiment.

【図7】本発明の第3実施例の構成を示す断面図である
FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a third embodiment of the present invention.

【図8】第3実施例における磁気回路の磁気抵抗を変化
させる構成の平面図である。
FIG. 8 is a plan view of a configuration for changing the magnetic resistance of a magnetic circuit in a third embodiment.

【図9】第3実施例における操舵トルクを求める回路の
回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a circuit for determining steering torque in a third embodiment.

【図10】第3実施例における操舵トルクを求める回路
の各部の波形を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing waveforms of various parts of a circuit for determining steering torque in the third embodiment.

【図11】本発明の第4実施例の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図12】第4実施例における操舵トルクを求める回路
の回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram of a circuit for determining steering torque in a fourth embodiment.

【図13】第4実施例における操舵トルクを求める回路
の各部の波形を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing waveforms of various parts of a circuit for determining steering torque in the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2    入力軸(第1の回転軸) 3    出力軸(第2の回転軸) 4    トーションバー(弾性部材)10,14  
  円板 20A,20B,50A    コイル(第1のコイル
)20C,20D,50B    コイル(第2のコイ
ル)23,24,25    貫通孔 30    ブリッジ回路 31    発振回路 32    差動増幅回路 33    平滑回路 34    増幅回路 40,60    励磁コイル
2 Input shaft (first rotating shaft) 3 Output shaft (second rotating shaft) 4 Torsion bar (elastic member) 10, 14
Discs 20A, 20B, 50A Coil (first coil) 20C, 20D, 50B Coil (second coil) 23, 24, 25 Through hole 30 Bridge circuit 31 Oscillator circuit 32 Differential amplifier circuit 33 Smoothing circuit 34 Amplifier circuit 40,60 Excitation coil

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  同軸に配設された第1及び第2の回転
軸と、これら第1及び第2の回転軸を連結する弾性部材
と、前記第1及び第2の回転軸間の相対回転に応じて磁
気回路の磁気抵抗を変化させる磁気抵抗可変手段と、前
記磁気回路内に配設された第1のコイルと、前記磁気回
路外に配設された第2のコイルと、それら第1のコイル
及び第2のコイルに誘導される起電力に基づいて前記第
1及び第2の回転軸に伝達されたトルクを演算するトル
ク演算手段と、を備えたことを特徴とするトルクセンサ
1. First and second rotating shafts disposed coaxially, an elastic member connecting the first and second rotating shafts, and relative rotation between the first and second rotating shafts. a magnetic resistance variable means for changing the magnetic resistance of the magnetic circuit according to the magnetic circuit; a first coil disposed within the magnetic circuit; a second coil disposed outside the magnetic circuit; A torque sensor comprising: torque calculation means for calculating torques transmitted to the first and second rotating shafts based on electromotive force induced in the coil and the second coil.
JP41160690A 1990-12-19 1990-12-19 Torque sensor Pending JPH04220539A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41160690A JPH04220539A (en) 1990-12-19 1990-12-19 Torque sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41160690A JPH04220539A (en) 1990-12-19 1990-12-19 Torque sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04220539A true JPH04220539A (en) 1992-08-11

Family

ID=18520583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP41160690A Pending JPH04220539A (en) 1990-12-19 1990-12-19 Torque sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04220539A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001438A (en) * 2013-06-14 2015-01-05 株式会社アミテック Torque sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001438A (en) * 2013-06-14 2015-01-05 株式会社アミテック Torque sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4881414A (en) Torque detection apparatus
US6851324B2 (en) Non-contacting compliant torque sensor
JP3584624B2 (en) Torque sensor
US5739616A (en) Fixing structure of coil yoke
EP1426749B1 (en) Torque sensor
US6704665B2 (en) Torque sensor abnormality detecting device
JP2769369B2 (en) Torque sensor
US6851325B2 (en) DSP based algorithm for non-contacting torque sensor
JPH04220539A (en) Torque sensor
KR100226633B1 (en) Torque sensor for steering apparatus in a vehicle
JPH0344529A (en) Torque detector
JPH04110627A (en) Torque sensor
JP3114122B2 (en) Torque sensor for power steering device
JP2729319B2 (en) Torque detector
JPH10300595A (en) Torque sensor for steering gear for vehicle
JP3571610B2 (en) Torque sensor
JPH04110626A (en) Torque sensor
JP2012173009A (en) Torque sensor and motor-driven power steering device with the same
JP5648435B2 (en) Electric power steering apparatus and vehicle equipped with the same
JP3645782B2 (en) Torque sensor
KR200160760Y1 (en) Torque sensor for steering systems
JP3673138B2 (en) Torque sensor
JPH1137865A (en) Torque sensor
JP3066892B2 (en) Angle detector
JPH04160331A (en) Torque sensor