JP2000028450A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- 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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- 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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- 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 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| KR0169569B1 (ko) * | 1995-03-06 | 1999-05-01 | 세끼야 데쯔오 | 토오크 센서 |
| 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
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| 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 |
|---|---|
| FR2781052B1 (fr) | 2000-11-17 |
| DE19858108A1 (de) | 2000-02-10 |
| FR2781052A1 (fr) | 2000-01-14 |
| DE19858108C2 (de) | 2000-05-18 |
| US6223607B1 (en) | 2001-05-01 |
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