JP2000028450A - トルク検出装置 - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
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- G—PHYSICS
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- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
- G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
- G01L3/1428—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
- G01L3/1435—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving magnetic or electromagnetic means
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- Electromagnetism (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で、トルク損失の少ない、低コス
トのトルク検出装置を得る。 【解決手段】 上部軸20と下部軸30の対向端部20
c、30cに、リング101a、101bと複数の弾性
柱102からなるケージ100が固定され、可動素子2
00が2本の弾性柱102にまたがって固定されてい
る。可動素子200は弾性柱102の僅かなねじれに応
じてウイング203、213が径方向に大きく変位す
る。この径方向の変位をウイング203、213を含む
磁気回路に磁束を発生させ、電磁気的な変化として検出
するコイル41a,41b等の検出手段によって検出す
る。ウイング203、213は、先端部が弾性柱102
の軸方向に延び、胴部102の姿勢がトルクの変化に応
じて変化することによって、ウイング203、213が
径方向に変化する。ウイング203、213および41
a、41b等の検出手段が胴部201に対し対向して2
つ設けられている。
トのトルク検出装置を得る。 【解決手段】 上部軸20と下部軸30の対向端部20
c、30cに、リング101a、101bと複数の弾性
柱102からなるケージ100が固定され、可動素子2
00が2本の弾性柱102にまたがって固定されてい
る。可動素子200は弾性柱102の僅かなねじれに応
じてウイング203、213が径方向に大きく変位す
る。この径方向の変位をウイング203、213を含む
磁気回路に磁束を発生させ、電磁気的な変化として検出
するコイル41a,41b等の検出手段によって検出す
る。ウイング203、213は、先端部が弾性柱102
の軸方向に延び、胴部102の姿勢がトルクの変化に応
じて変化することによって、ウイング203、213が
径方向に変化する。ウイング203、213および41
a、41b等の検出手段が胴部201に対し対向して2
つ設けられている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のパワー
ステアリング機構等、回転軸に外力が印加された際のト
ルクを非接触で検出するためのトルク検出装置に関する
ものである。
ステアリング機構等、回転軸に外力が印加された際のト
ルクを非接触で検出するためのトルク検出装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】自動車のパワーステアリング機構におい
ては、パワーアシストの量を決定するために、ステアリ
ングホイールに加わるトルクを検出する必要がある。こ
のためのトルク検出装置としての従来の例として、実開
平3−285130号公報にて開示されたトルク検出装
置が知られている。この装置の構造を図5に基づいて説
明する。図において、ハウジング1の内部には、ベアリ
ング5aにより回転自在に支持され図示しないステアリ
ングホイールが取付けられた上部軸2およびベアリング
5b、5cにより回転自在に支持され操舵機構の図示し
ないピニオンギアが取付けられた下部軸3が設けられて
いる。上部軸2および下部軸3の内部には、これらの軸
の中心軸上に設けられ、上端において上部軸2にピン6
により固定され、下端において上部軸2の下端にブッシ
ュ7により回転自在に支持されるとともに、下部軸3に
固定されたトーションバー4が設けられ、上部軸2およ
び下部軸3の軸のねじり方向に弾性的に接続されてい
る。上部軸2に固定された軟磁性材料よりなる第1の円
筒10は、等間隔に複数設けられた突起よりなる歯部1
2を有する。また、下部軸3に固定された軟磁性材料よ
りなる第2の円筒11は等間隔に複数設けられた突起よ
りなる歯部13を有する。第1の円筒10と第2の円筒
11の径方向外側には、第1の円筒10と第2の円筒1
1との間の磁気抵抗の変化を検出するコイル15が設け
られている。
ては、パワーアシストの量を決定するために、ステアリ
ングホイールに加わるトルクを検出する必要がある。こ
のためのトルク検出装置としての従来の例として、実開
平3−285130号公報にて開示されたトルク検出装
置が知られている。この装置の構造を図5に基づいて説
明する。図において、ハウジング1の内部には、ベアリ
ング5aにより回転自在に支持され図示しないステアリ
ングホイールが取付けられた上部軸2およびベアリング
5b、5cにより回転自在に支持され操舵機構の図示し
ないピニオンギアが取付けられた下部軸3が設けられて
いる。上部軸2および下部軸3の内部には、これらの軸
の中心軸上に設けられ、上端において上部軸2にピン6
により固定され、下端において上部軸2の下端にブッシ
ュ7により回転自在に支持されるとともに、下部軸3に
固定されたトーションバー4が設けられ、上部軸2およ
び下部軸3の軸のねじり方向に弾性的に接続されてい
る。上部軸2に固定された軟磁性材料よりなる第1の円
筒10は、等間隔に複数設けられた突起よりなる歯部1
2を有する。また、下部軸3に固定された軟磁性材料よ
りなる第2の円筒11は等間隔に複数設けられた突起よ
りなる歯部13を有する。第1の円筒10と第2の円筒
11の径方向外側には、第1の円筒10と第2の円筒1
1との間の磁気抵抗の変化を検出するコイル15が設け
られている。
【0003】次に、動作について説明する。上部軸2に
ステアリングホイールからのトルクが印加されるとトー
ションバー4にねじり変形が発生し、上部軸2と下部軸
3にそれぞれ固定された第1の円筒10と第2の円筒1
1に相対的回動による角度ずれすなわち上部軸2と下部
軸3間の相対角変位が発生する。すると、それぞれの円
筒に設けられた歯部12および13の磁路となる対向面
積が変化するため、第1の円筒10と第2の円筒11と
の間の磁気抵抗が変化するコイル15でこの磁気抵抗の
変化を検出することによりトルクを求めることができ
る。しかし、実際には上部軸2と下部軸3の間には、ト
ルクだけでなく、曲げ力も同時に印加される。上部軸2
と下部軸3を接続するトーションバー4自体は、曲げ剛
性が低く、それのみでは曲げ力に耐えることはできな
い。そのため、ピン6とブッシュ7でその両端を支持す
ることにより、トーションバー4に曲げ力が加わること
を防止している。
ステアリングホイールからのトルクが印加されるとトー
ションバー4にねじり変形が発生し、上部軸2と下部軸
3にそれぞれ固定された第1の円筒10と第2の円筒1
1に相対的回動による角度ずれすなわち上部軸2と下部
軸3間の相対角変位が発生する。すると、それぞれの円
筒に設けられた歯部12および13の磁路となる対向面
積が変化するため、第1の円筒10と第2の円筒11と
の間の磁気抵抗が変化するコイル15でこの磁気抵抗の
変化を検出することによりトルクを求めることができ
る。しかし、実際には上部軸2と下部軸3の間には、ト
ルクだけでなく、曲げ力も同時に印加される。上部軸2
と下部軸3を接続するトーションバー4自体は、曲げ剛
性が低く、それのみでは曲げ力に耐えることはできな
い。そのため、ピン6とブッシュ7でその両端を支持す
ることにより、トーションバー4に曲げ力が加わること
を防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のトルク検出装置
は、以上のように構成されているので、トーションバー
4には、上部軸2と下部軸3間の相対角変位を発生する
ある程度の長さとねじり剛性が必要であるが、トーショ
ンバー4の長さが長くなると、曲げ剛性が小さくなる。
そこで、曲げ力の影響による第1の円筒10と第2の円
筒11との間の磁気抵抗変化を防ぐために、上部軸2、
下部軸3等の剛性を大きくするとともに、ブッシュやベ
アリング等多数の軸受を使用する必要が生じている。し
かし、軸受を増加すると、軸受の摩擦によってトルク損
失が生じ、かつ構造が複雑なため製造コストが高くなる
という課題があった。
は、以上のように構成されているので、トーションバー
4には、上部軸2と下部軸3間の相対角変位を発生する
ある程度の長さとねじり剛性が必要であるが、トーショ
ンバー4の長さが長くなると、曲げ剛性が小さくなる。
そこで、曲げ力の影響による第1の円筒10と第2の円
筒11との間の磁気抵抗変化を防ぐために、上部軸2、
下部軸3等の剛性を大きくするとともに、ブッシュやベ
アリング等多数の軸受を使用する必要が生じている。し
かし、軸受を増加すると、軸受の摩擦によってトルク損
失が生じ、かつ構造が複雑なため製造コストが高くなる
という課題があった。
【0005】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、簡単な構造で、トルク損失の少な
いトルク検出装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、簡単な構造で、トルク損失の少な
いトルク検出装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るトルク検
出装置は、同軸配置され、対向する第1の軸および第2
の軸相互間に作用するトルクを検出するトルク検出装置
において、第1および第2の軸の対向端部に両端を固定
され、それぞれトルクに応じてねじれる複数の弾性柱
と、2本の弾性柱にまたがって固定され、弾性柱のねじ
れに応じて上記軸に対して径方向に変位するウイングを
有する少なくとも1以上の可動素子と、ウイングに軸の
径方向に対向して設けられ、ウイングを含む磁気回路に
磁束を発生させ、ウイングの径方向の変位を電磁気的な
変化として検出する手段とを備えたものである。
出装置は、同軸配置され、対向する第1の軸および第2
の軸相互間に作用するトルクを検出するトルク検出装置
において、第1および第2の軸の対向端部に両端を固定
され、それぞれトルクに応じてねじれる複数の弾性柱
と、2本の弾性柱にまたがって固定され、弾性柱のねじ
れに応じて上記軸に対して径方向に変位するウイングを
有する少なくとも1以上の可動素子と、ウイングに軸の
径方向に対向して設けられ、ウイングを含む磁気回路に
磁束を発生させ、ウイングの径方向の変位を電磁気的な
変化として検出する手段とを備えたものである。
【0007】また、この発明に係るトルク検出装置は、
弾性柱が、1対の環状部材を介して、第1の軸および第
2の軸に固定されたことを特徴とするものである。
弾性柱が、1対の環状部材を介して、第1の軸および第
2の軸に固定されたことを特徴とするものである。
【0008】また、この発明に係るトルク検出装置は、
可動素子は、一方の足の主要部が他方の足の主要部より
径方向外側に位置し、先端部がそれぞれ異なる弾性柱の
軸方向に離間した固定位置に固定された弾性体からなる
1対の足と、この1対の足の根元に接続された胴部とを
備え、ウイングは、根元が胴部に接続され、先端部が弾
性柱の軸方向に延び、胴部の姿勢がトルクの変化に応じ
て変化することによって、ウイングが径方向に変化する
ことを特徴とするものである。
可動素子は、一方の足の主要部が他方の足の主要部より
径方向外側に位置し、先端部がそれぞれ異なる弾性柱の
軸方向に離間した固定位置に固定された弾性体からなる
1対の足と、この1対の足の根元に接続された胴部とを
備え、ウイングは、根元が胴部に接続され、先端部が弾
性柱の軸方向に延び、胴部の姿勢がトルクの変化に応じ
て変化することによって、ウイングが径方向に変化する
ことを特徴とするものである。
【0009】また、この発明に係るトルク検出装置は、
胴部が、固定位置を結ぶ直線に対し傾いた平面を有する
ことを特徴とするものである。
胴部が、固定位置を結ぶ直線に対し傾いた平面を有する
ことを特徴とするものである。
【0010】また、この発明に係るトルク検出装置は、
ウイングおよび検出手段が、胴部に対し対向して2つ設
けられていることを特徴とするものである。
ウイングおよび検出手段が、胴部に対し対向して2つ設
けられていることを特徴とするものである。
【0011】また、この発明に係るトルク検出装置は、
可動素子は、全体が一体の軟磁性材料の板材であること
ことを特徴とするものである。
可動素子は、全体が一体の軟磁性材料の板材であること
ことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態であるトルク検出装置300を示す正面一部
断面図である。図において、従来例である図5と同一も
しくは同等の部材および部位には、同一符号を付し、重
複する説明は省略する。
実施の形態であるトルク検出装置300を示す正面一部
断面図である。図において、従来例である図5と同一も
しくは同等の部材および部位には、同一符号を付し、重
複する説明は省略する。
【0013】図において、図示しないステアリングホイ
ールが取付けられた第1の軸である上部軸20と、操舵
機構の図示しないピニオンギアが取付けられた第2の軸
である下部軸30とは同軸に対向して配置されている。
上部軸20および下部軸30はそれぞれベアリング5
a、5bにより、回転自在に支持されている。上部軸2
0と下部軸30の連係部の正面図を示す図3のように、
上部軸20および下部軸30の端部のうち、相互に向き
合っている対向端部20c、30cには、矩形状の突起
である凸部20a、矩形状の溝である凹部30aが設け
られており、適度な余裕をもって相互に噛合って一定角
度以上相対回動できないようになっている。また、この
対向端部20c、30cには、それぞれ大径部20b、
30bが設けられている。
ールが取付けられた第1の軸である上部軸20と、操舵
機構の図示しないピニオンギアが取付けられた第2の軸
である下部軸30とは同軸に対向して配置されている。
上部軸20および下部軸30はそれぞれベアリング5
a、5bにより、回転自在に支持されている。上部軸2
0と下部軸30の連係部の正面図を示す図3のように、
上部軸20および下部軸30の端部のうち、相互に向き
合っている対向端部20c、30cには、矩形状の突起
である凸部20a、矩形状の溝である凹部30aが設け
られており、適度な余裕をもって相互に噛合って一定角
度以上相対回動できないようになっている。また、この
対向端部20c、30cには、それぞれ大径部20b、
30bが設けられている。
【0014】図1において、厚肉の中空円筒鋼管をプレ
ス加工することによって製造される籠状のケージ100
は、隣り合う一対の弧と直線からなる略矩形断面をも
ち、弾性を有するように細長い柱状に形成され、円周状
に配置された8本の弾性柱102と、これらの弾性柱1
02の両端が接続する1対の環状部材である中空円筒状
のリング101a、101bから構成されている。この
ケージ100は、リング101a、101bを、大径部
20b、30bに焼ばめあるいは溶接することによって
上部軸20と下部軸30に固定されている。
ス加工することによって製造される籠状のケージ100
は、隣り合う一対の弧と直線からなる略矩形断面をも
ち、弾性を有するように細長い柱状に形成され、円周状
に配置された8本の弾性柱102と、これらの弾性柱1
02の両端が接続する1対の環状部材である中空円筒状
のリング101a、101bから構成されている。この
ケージ100は、リング101a、101bを、大径部
20b、30bに焼ばめあるいは溶接することによって
上部軸20と下部軸30に固定されている。
【0015】軟磁性材料の薄板をプレス加工することに
よって製造された全体が一体の板材である可動素子20
0は略四角形状の胴部201と、根元を胴部201に接
続された1対の足を構成する第1の足202および第2
の足212と、胴部201に接続され、先端部203
b、213bが軸方向に伸びた1対のウイングである第
1のウイング203および第2のウイング213とを備
えている。2本の足202、212は、軸方向に対しほ
ぼ斜め45°の方向を向く様に、先端部202b、21
2bがそれぞれ異なる隣合う弾性柱102の軸方向に離
間した固定位置102a、102bにスポット溶接で固
定してある。
よって製造された全体が一体の板材である可動素子20
0は略四角形状の胴部201と、根元を胴部201に接
続された1対の足を構成する第1の足202および第2
の足212と、胴部201に接続され、先端部203
b、213bが軸方向に伸びた1対のウイングである第
1のウイング203および第2のウイング213とを備
えている。2本の足202、212は、軸方向に対しほ
ぼ斜め45°の方向を向く様に、先端部202b、21
2bがそれぞれ異なる隣合う弾性柱102の軸方向に離
間した固定位置102a、102bにスポット溶接で固
定してある。
【0016】図4は、固定位置102a、102bを結
ぶ直線を含む断面をあらわすIV−IV断面図である。図に
おいて、スポット溶接で固定されている先端部212b
と、胴部201とを結ぶ第2の足の主要部212aが第
1の足202の主要部202aより径方向外側に位置す
るように形成されている。また、胴部201が、固定位
置102a、102bを結ぶ直線に対し傾いた平面を形
成している。
ぶ直線を含む断面をあらわすIV−IV断面図である。図に
おいて、スポット溶接で固定されている先端部212b
と、胴部201とを結ぶ第2の足の主要部212aが第
1の足202の主要部202aより径方向外側に位置す
るように形成されている。また、胴部201が、固定位
置102a、102bを結ぶ直線に対し傾いた平面を形
成している。
【0017】図1に戻って、第1のウイング203およ
び第2のウイング213は、それぞれ根元が胴部201
に接続され、先端部203b、213bが弾性柱102
の軸方向に延びている。第1のウイング203および第
2のウイング213のそれぞれの主要面203a、21
3aは、上部軸20および下部軸30相互間に作用する
トルクが印加されない状態では、上部軸20および下部
軸30と同心の円筒面を形成している。
び第2のウイング213は、それぞれ根元が胴部201
に接続され、先端部203b、213bが弾性柱102
の軸方向に延びている。第1のウイング203および第
2のウイング213のそれぞれの主要面203a、21
3aは、上部軸20および下部軸30相互間に作用する
トルクが印加されない状態では、上部軸20および下部
軸30と同心の円筒面を形成している。
【0018】なお、図1においては、図を見やすくする
ために、ケージ100に可動素子200を3個のみを記
載してあるが、実際には、周方向に45°度間隔で8個
の可動素子を設けてある。また、図2は、この発明の実
施の形態1のトルク検出装置を示す側面一部断面図であ
る。図を見やすくするために、1個の可動素子200の
胴部201と1対の足202、212のみを図示し、第
1のウイング203および第2のウイング213を省略
して示してある。図において、径方向外側に位置するよ
うに形成されている。第1の足の主要部202aが第2
の足の主要部212aより径方向外側に位置している。
ために、ケージ100に可動素子200を3個のみを記
載してあるが、実際には、周方向に45°度間隔で8個
の可動素子を設けてある。また、図2は、この発明の実
施の形態1のトルク検出装置を示す側面一部断面図であ
る。図を見やすくするために、1個の可動素子200の
胴部201と1対の足202、212のみを図示し、第
1のウイング203および第2のウイング213を省略
して示してある。図において、径方向外側に位置するよ
うに形成されている。第1の足の主要部202aが第2
の足の主要部212aより径方向外側に位置している。
【0019】第1のウイング203および第2のウイン
グ213の外側すなわち上部軸20および下部軸30の
径方向外側には、第1のウイング203および第2のウ
イング213にそれぞれ対向して、それぞれ第1のウイ
ング203、第2のウイング213を含む磁気回路に磁
束を発生させ、第1のウイング203および第2のウイ
ング213の径方向の変位を電磁気的な変化として検出
する手段である一対のコイル41a、41b、ドーナツ
円盤状のヨーク42a、42b、42c、42dおよび
中空円筒状のヨーク43が設けられている。
グ213の外側すなわち上部軸20および下部軸30の
径方向外側には、第1のウイング203および第2のウ
イング213にそれぞれ対向して、それぞれ第1のウイ
ング203、第2のウイング213を含む磁気回路に磁
束を発生させ、第1のウイング203および第2のウイ
ング213の径方向の変位を電磁気的な変化として検出
する手段である一対のコイル41a、41b、ドーナツ
円盤状のヨーク42a、42b、42c、42dおよび
中空円筒状のヨーク43が設けられている。
【0020】次に、この発明の実施の形態の動作につい
て説明する。操舵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、上部軸20、ケージ1
00、下部軸30、操舵機構を介して、図示しないタイ
ヤに伝達され、操舵力とタイヤの負荷に応じて、上部軸
20および下部軸30相互間にトルクが作用する。ステ
アリングホイールによって、上部軸20に図中の矢印A
方向のトルクが印加されると、ケージ100がねじれ、
弾性柱102が撓むため、可動素子200を固定した弾
性柱102の固定位置102aと102bの距離が僅か
に伸びる。第2の足の主要部212aが第1の足202
の主要部202aより径方向外側に位置するように形成
されているので、胴部201が両方の足側から引張ら
れ、固定位置102a、102bを結ぶ直線に対しての
胴部201の平面の傾きが減少する方向に胴部201の
姿勢が変化する。この結果、第1のウイング203は径
方向外側に変位し、第2のウイング213は径方向内側
に変位する。すなわち可動素子200が2本の弾性柱1
02にまたがって固定され、弾性柱102のねじれに応
じて、第1のウイング203および第2のウイング21
3が上部軸20および下部軸30軸に対して径方向に変
位する。
て説明する。操舵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、上部軸20、ケージ1
00、下部軸30、操舵機構を介して、図示しないタイ
ヤに伝達され、操舵力とタイヤの負荷に応じて、上部軸
20および下部軸30相互間にトルクが作用する。ステ
アリングホイールによって、上部軸20に図中の矢印A
方向のトルクが印加されると、ケージ100がねじれ、
弾性柱102が撓むため、可動素子200を固定した弾
性柱102の固定位置102aと102bの距離が僅か
に伸びる。第2の足の主要部212aが第1の足202
の主要部202aより径方向外側に位置するように形成
されているので、胴部201が両方の足側から引張ら
れ、固定位置102a、102bを結ぶ直線に対しての
胴部201の平面の傾きが減少する方向に胴部201の
姿勢が変化する。この結果、第1のウイング203は径
方向外側に変位し、第2のウイング213は径方向内側
に変位する。すなわち可動素子200が2本の弾性柱1
02にまたがって固定され、弾性柱102のねじれに応
じて、第1のウイング203および第2のウイング21
3が上部軸20および下部軸30軸に対して径方向に変
位する。
【0021】第1のウイング203が径方向外側に変位
すると、第1のウイング203、ヨーク42c、ヨーク
43、ヨーク42dで構成される磁路のギャップは小さ
くなるので、コイル41bのインダクタンスは大きくな
る。一方、第2のウイング213が径方向内側に変位す
ると、第2のウイング213、ヨーク42a、ヨーク4
3、ヨーク42bで構成される磁路のギャップが大きく
なるので、コイル41aのインダクタンスが小さくな
る。このインダクタンスの変化を電磁気的に検出するこ
とによって、上部軸20および下部軸30の軸相互間に
作用するトルクの大きさを知ることができる。上部軸2
0の凸部20aと下部軸30の凹部30aが適度な余裕
をもって相互に噛合って一定角度以上相対回動できない
ようになっているので、可動素子200が異常に大きく
変形せず破壊されることはない。
すると、第1のウイング203、ヨーク42c、ヨーク
43、ヨーク42dで構成される磁路のギャップは小さ
くなるので、コイル41bのインダクタンスは大きくな
る。一方、第2のウイング213が径方向内側に変位す
ると、第2のウイング213、ヨーク42a、ヨーク4
3、ヨーク42bで構成される磁路のギャップが大きく
なるので、コイル41aのインダクタンスが小さくな
る。このインダクタンスの変化を電磁気的に検出するこ
とによって、上部軸20および下部軸30の軸相互間に
作用するトルクの大きさを知ることができる。上部軸2
0の凸部20aと下部軸30の凹部30aが適度な余裕
をもって相互に噛合って一定角度以上相対回動できない
ようになっているので、可動素子200が異常に大きく
変形せず破壊されることはない。
【0022】この発明の実施の形態によれば、ケージ1
00をそれぞれ上部軸20と下部軸30の外周面に固定
するようにしたので、弾性柱102を上部軸20と下部
軸30に簡単な工程で接続できる。また、ケージ100
はプレス加工により製造されているので、製造コストを
低くすることができる。さらに、従来技術では、図5の
ようにトーションバー4を上部軸2および下部軸3の内
側に固定する必要があったので、溶接はできず、また、
トーションバーと上部軸2および下部軸3との接続面の
半径が小さくなるために、圧入や焼ばめのみでは上部軸
2および下部軸3間に作用するトルクに対する十分な耐
力を得ることができなかったが、この発明の実施の形態
によれば、図1に示すようにケージ100のリング10
1a、101bは、上部軸20および下部軸30の外周
面に固定するので、溶接による固定も可能であり、簡単
な工程で製造することができる。また、接続面の半径が
大きくなるため、焼ばめだけでも上部軸20および下部
軸30間に作用するトルクに対する十分な耐力を持たせ
ることができる。
00をそれぞれ上部軸20と下部軸30の外周面に固定
するようにしたので、弾性柱102を上部軸20と下部
軸30に簡単な工程で接続できる。また、ケージ100
はプレス加工により製造されているので、製造コストを
低くすることができる。さらに、従来技術では、図5の
ようにトーションバー4を上部軸2および下部軸3の内
側に固定する必要があったので、溶接はできず、また、
トーションバーと上部軸2および下部軸3との接続面の
半径が小さくなるために、圧入や焼ばめのみでは上部軸
2および下部軸3間に作用するトルクに対する十分な耐
力を得ることができなかったが、この発明の実施の形態
によれば、図1に示すようにケージ100のリング10
1a、101bは、上部軸20および下部軸30の外周
面に固定するので、溶接による固定も可能であり、簡単
な工程で製造することができる。また、接続面の半径が
大きくなるため、焼ばめだけでも上部軸20および下部
軸30間に作用するトルクに対する十分な耐力を持たせ
ることができる。
【0023】この発明の実施の形態の変形例として、弾
性柱102が1対の環状部材である中空円筒状のリング
101a、101bを介さず、上部軸20および下部軸
30の対向端部20c、30cに直接固定してもよい。
この固定方法としては、溶接、上部軸20および下部軸
30の対向端部20c、30cに溝あるいは穴を設けて
弾性柱102に設けた突起部を圧入する方法、上部軸2
0および下部軸30の対向端部20c、30cの外周部
に配置した弾性柱102を径方向外側から円環状のリン
グで締結する方法がある。上部軸20および下部軸30
の対向端部20c、30cであれば、リング101a、
101bあるいは弾性柱102の固定位置は上部軸20
および下部軸30の外周面に限らず、端面であってもよ
い。上部軸20および下部軸30軸に対して第1のウイ
ング203および第2のウイング213の径方向の変位
を検出するためにインダクタンス比較回路を用いたが、
差動トランス方式、渦電流によるリアクタンスを検出す
る方式等、コイルを用い、電磁気的な方法であればどの
ような方法を用いてよい。この発明の実施の形態では、
可動素子200は、2本の弾性柱102にまたがって固
定され、足202、212、胴部201およびウイング
203、213によって弾性柱102の僅かな変位を拡
大する機能を持っているが、弾性柱102のねじれが十
分大きい場合には、ウイングのみ、あるいはウイングお
よび胴部のみからなる可動素子を直接1本の弾性柱10
2の中央部に固定してもよい。上部軸20および下部軸
30の軸相互間にトルクが印加されると、弾性柱102
が撓んで弾性柱102の中央部の角度が変化するので、
この位置に可動素子200を固定すれば、可動素子のウ
イングに上部軸20および下部軸30に対して径方向に
印加されたトルクに応じた変位を生じさせることができ
る。
性柱102が1対の環状部材である中空円筒状のリング
101a、101bを介さず、上部軸20および下部軸
30の対向端部20c、30cに直接固定してもよい。
この固定方法としては、溶接、上部軸20および下部軸
30の対向端部20c、30cに溝あるいは穴を設けて
弾性柱102に設けた突起部を圧入する方法、上部軸2
0および下部軸30の対向端部20c、30cの外周部
に配置した弾性柱102を径方向外側から円環状のリン
グで締結する方法がある。上部軸20および下部軸30
の対向端部20c、30cであれば、リング101a、
101bあるいは弾性柱102の固定位置は上部軸20
および下部軸30の外周面に限らず、端面であってもよ
い。上部軸20および下部軸30軸に対して第1のウイ
ング203および第2のウイング213の径方向の変位
を検出するためにインダクタンス比較回路を用いたが、
差動トランス方式、渦電流によるリアクタンスを検出す
る方式等、コイルを用い、電磁気的な方法であればどの
ような方法を用いてよい。この発明の実施の形態では、
可動素子200は、2本の弾性柱102にまたがって固
定され、足202、212、胴部201およびウイング
203、213によって弾性柱102の僅かな変位を拡
大する機能を持っているが、弾性柱102のねじれが十
分大きい場合には、ウイングのみ、あるいはウイングお
よび胴部のみからなる可動素子を直接1本の弾性柱10
2の中央部に固定してもよい。上部軸20および下部軸
30の軸相互間にトルクが印加されると、弾性柱102
が撓んで弾性柱102の中央部の角度が変化するので、
この位置に可動素子200を固定すれば、可動素子のウ
イングに上部軸20および下部軸30に対して径方向に
印加されたトルクに応じた変位を生じさせることができ
る。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、同軸配置
され、対向する第1の軸および第2の軸相互間に作用す
るトルクを検出するトルク検出装置において、第1およ
び第2の軸の対向端部に両端を固定され、それぞれこの
トルクに応じてねじれる複数の弾性柱と、このうち2本
の弾性柱にまたがって固定され、これらの弾性柱のねじ
れに応じて軸に対して径方向に変位するウイングを有す
る少なくとも1以上の可動素子と、このウイングに軸の
径方向に対向して設けられ、このウイングを含む磁気回
路に磁束を発生させ、このウイングの径方向の変位を電
磁気的な変化として検出する手段とを備えたので、トー
ションバーを必要とせず、かつ、上部軸と下部軸の連係
部である弾性柱は曲げ剛性が高いため、軸受の数を減ら
すことができ、軸受で発生するトルク損失を抑制するこ
とができる。
され、対向する第1の軸および第2の軸相互間に作用す
るトルクを検出するトルク検出装置において、第1およ
び第2の軸の対向端部に両端を固定され、それぞれこの
トルクに応じてねじれる複数の弾性柱と、このうち2本
の弾性柱にまたがって固定され、これらの弾性柱のねじ
れに応じて軸に対して径方向に変位するウイングを有す
る少なくとも1以上の可動素子と、このウイングに軸の
径方向に対向して設けられ、このウイングを含む磁気回
路に磁束を発生させ、このウイングの径方向の変位を電
磁気的な変化として検出する手段とを備えたので、トー
ションバーを必要とせず、かつ、上部軸と下部軸の連係
部である弾性柱は曲げ剛性が高いため、軸受の数を減ら
すことができ、軸受で発生するトルク損失を抑制するこ
とができる。
【0025】また、請求項2記載の発明によれば、弾性
柱が、1対の環状部材を介して、第1の軸および第2の
軸に固定しているので、弾性柱の第1の軸および第2の
軸への接続が容易となり、簡単な工程で製造することが
できるトルク検出装置が得られる。
柱が、1対の環状部材を介して、第1の軸および第2の
軸に固定しているので、弾性柱の第1の軸および第2の
軸への接続が容易となり、簡単な工程で製造することが
できるトルク検出装置が得られる。
【0026】また、請求項3あるいは4記載の発明によ
れば、可動素子は、一方の足の主要部が他方の足の主要
部より径方向外側に位置し、先端部がそれぞれ異なる弾
性柱の軸方向に離間した固定位置に固定された弾性体か
らなる1対の足と、この1対の足の根元に接続された胴
部とを備え、ウイングは根元が胴部に接続され、先端部
が弾性柱の軸方向に延び、胴部の姿勢がトルクの変化に
応じて変化することによって、ウイングが径方向に変化
するので、弾性柱の僅かな撓みに対して、ウイングが大
きく径方向に変位し、感度の高いトルク検出装置が得ら
れる。
れば、可動素子は、一方の足の主要部が他方の足の主要
部より径方向外側に位置し、先端部がそれぞれ異なる弾
性柱の軸方向に離間した固定位置に固定された弾性体か
らなる1対の足と、この1対の足の根元に接続された胴
部とを備え、ウイングは根元が胴部に接続され、先端部
が弾性柱の軸方向に延び、胴部の姿勢がトルクの変化に
応じて変化することによって、ウイングが径方向に変化
するので、弾性柱の僅かな撓みに対して、ウイングが大
きく径方向に変位し、感度の高いトルク検出装置が得ら
れる。
【0027】また、請求項5記載の発明によれば、ウイ
ングおよび検出手段が、胴部に対し対向して2つ設けら
れているので、検出手段において差動型の電気回路を構
成でき、温度補正等を容易に行うことができる。また、
ウイングの変位を2箇所で計測でき、感度の高いトルク
検出装置が得られる。
ングおよび検出手段が、胴部に対し対向して2つ設けら
れているので、検出手段において差動型の電気回路を構
成でき、温度補正等を容易に行うことができる。また、
ウイングの変位を2箇所で計測でき、感度の高いトルク
検出装置が得られる。
【0028】また、請求項6記載の発明によれば、可動
素子は、全体が一体の軟磁性材料の板材であるので、製
造コストの低いトルク検出装置が得られる。
素子は、全体が一体の軟磁性材料の板材であるので、製
造コストの低いトルク検出装置が得られる。
【図1】 この発明の実施の形態1のトルク検出装置を
示す正面一部断面図である。
示す正面一部断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1のトルク検出装置を
示す側面一部断面図である。
示す側面一部断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1のトルク検出装置の
上部軸と下部軸の連係部を示す正面図である。
上部軸と下部軸の連係部を示す正面図である。
【図4】 図1のIV−IV断面図である。
【図5】 従来のトルク検出装置を示す正面一部断面図
である。
である。
20 上部軸(第1の軸)、20c、30c 対向端
部、30 下部軸(第2の軸)、100 ケージ、10
1a、101b リング(環状部材)、102 弾性
柱、102a、102b 固定位置、200 可動素
子、201 胴部、202 第1の足、202a 第1
の足の主要部、203 第1のウイング、212第2の
足、212a 第1の足の主要部、213 第2のウイ
ング、300トルク検出装置。
部、30 下部軸(第2の軸)、100 ケージ、10
1a、101b リング(環状部材)、102 弾性
柱、102a、102b 固定位置、200 可動素
子、201 胴部、202 第1の足、202a 第1
の足の主要部、203 第1のウイング、212第2の
足、212a 第1の足の主要部、213 第2のウイ
ング、300トルク検出装置。
Claims (6)
- 【請求項1】 同軸配置され、対向する第1の軸および
第2の軸相互間に作用するトルクを検出するトルク検出
装置において、 上記第1および第2の軸の対向端部に両端を固定され、
それぞれ上記トルクに応じてねじれる複数の弾性柱と、 上記2本の弾性柱にまたがって固定され、上記弾性柱の
ねじれに応じて上記軸に対して径方向に変位するウイン
グを有する少なくとも1以上の可動素子と、 上記ウイングに上記軸の径方向に対向して設けられ、上
記ウイングを含む磁気回路に磁束を発生させ、上記ウイ
ングの上記径方向の変位を電磁気的な変化として検出す
る手段とを備えたトルク検出装置。 - 【請求項2】 上記弾性柱が、1対の環状部材を介し
て、上記第1の軸および上記第2の軸に固定されたこと
を特徴とする請求項1記載のトルク検出装置。 - 【請求項3】 上記可動素子は、 一方の足の主要部が他方の足の主要部より上記径方向外
側に位置し、先端部がそれぞれ異なる上記弾性柱の軸方
向に離間した固定位置に固定された弾性体からなる1対
の足と、 上記1対の足の根元に接続された胴部とを備え、 上記ウイングは、根元が上記胴部に接続され、先端部が
上記弾性柱の軸方向に延び、 上記胴部の姿勢が上記トルクの変化に応じて変化するこ
とによって、上記ウイングが上記径方向に変化すること
を特徴とする請求項1あるいは2記載のトルク検出装
置。 - 【請求項4】 上記胴部が、上記固定位置を結ぶ直線に
対し傾いた平面を有することを特徴とする請求項1乃至
3のいずれか記載のトルク検出装置。 - 【請求項5】 上記ウイングおよび上記検出手段が、上
記胴部に対し対向して2つ設けられていることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれか記載のトルク検出装置。 - 【請求項6】 上記可動素子は、全体が一体の軟磁性材
料の板材であることことを特徴とする請求項1乃至5の
いずれか記載のトルク検出装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10194338A JP2000028450A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | トルク検出装置 |
US09/197,491 US6223607B1 (en) | 1998-07-09 | 1998-11-23 | Torque detector |
FR9815688A FR2781052B1 (fr) | 1998-07-09 | 1998-12-11 | Capteur de couple |
DE19858108A DE19858108C2 (de) | 1998-07-09 | 1998-12-16 | Drehmomentdetektor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10194338A JP2000028450A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | トルク検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000028450A true JP2000028450A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16322937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10194338A Pending JP2000028450A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | トルク検出装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6223607B1 (ja) |
JP (1) | JP2000028450A (ja) |
DE (1) | DE19858108C2 (ja) |
FR (1) | FR2781052B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009534675A (ja) * | 2006-04-26 | 2009-09-24 | ソエンル プロフェッショナル ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | ロードゲージ |
Families Citing this family (8)
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JP3583671B2 (ja) * | 1999-10-29 | 2004-11-04 | 三菱電機株式会社 | トルク検出装置 |
US6823746B2 (en) * | 2002-07-11 | 2004-11-30 | Visteon Global Technologies, Inc. | Magnetoelastic torque sensor for mitigating non-axisymmetric inhomogeneities in emanating fields |
US20040154412A1 (en) * | 2003-02-10 | 2004-08-12 | Viola Jeffrey L. | Cross-axial sensor for measuring magnetic fields emanating from magnetoelastic shafts |
DE102009032991A1 (de) | 2009-06-23 | 2010-12-30 | Bless, Werner M. | Lenkwellenbauteil, Lenkwelle und Herstellungsverfahren |
TW201224417A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-16 | Automotive Res & Amp Testing Ct | Beam-shape torque detector |
CN102226727B (zh) * | 2011-04-08 | 2013-03-20 | 深圳市琛玛华夏科技有限公司 | 一种电动助力车力矩传感器 |
DE102012107391A1 (de) * | 2012-08-13 | 2014-02-13 | Zf-Lenksysteme Gmbh | Lenkwelle für ein Lenksystem |
DE102014019546B3 (de) * | 2014-12-23 | 2016-05-04 | Samson Aktiengesellschaft | Federkörper für einen Kraftaufnehmer, wie Drehmoment- und/oder Zugkraft-/Druckkraftmesszelle |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE851261C (de) * | 1943-05-04 | 1952-10-02 | Carl Schenck Maschinenfabrik D | Geraet zum Messen von Drehmomenten oder Leistungen |
US5046371A (en) * | 1990-01-08 | 1991-09-10 | Kronberg James W | In-line rotating capacitive torque sensor |
JPH03285130A (ja) | 1990-04-02 | 1991-12-16 | Nippon Seiko Kk | トルク検出器 |
US5377550A (en) * | 1993-01-07 | 1995-01-03 | Hubbell Incorporated | Mechanical torque indicator |
US5578767A (en) * | 1995-03-06 | 1996-11-26 | Nsk Ltd. | Torque sensor |
JP3278772B2 (ja) * | 1995-09-05 | 2002-04-30 | 高巣 周平 | トルクセンサ |
DE19533152C1 (de) * | 1995-09-08 | 1997-03-27 | Trw Fahrwerksyst Gmbh & Co | Lenkventil |
DE19621185A1 (de) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | Klaus Dr Ing Nordmann | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Drehmomentmessung für die Werkzeugüberwachung mit Hilfe berührunsloser Wegaufnehmer |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP10194338A patent/JP2000028450A/ja active Pending
- 1998-11-23 US US09/197,491 patent/US6223607B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-11 FR FR9815688A patent/FR2781052B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-16 DE DE19858108A patent/DE19858108C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009534675A (ja) * | 2006-04-26 | 2009-09-24 | ソエンル プロフェッショナル ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | ロードゲージ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19858108C2 (de) | 2000-05-18 |
FR2781052B1 (fr) | 2000-11-17 |
DE19858108A1 (de) | 2000-02-10 |
FR2781052A1 (fr) | 2000-01-14 |
US6223607B1 (en) | 2001-05-01 |
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