JP2002090235A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JP2002090235A JP2002090235A JP2000279124A JP2000279124A JP2002090235A JP 2002090235 A JP2002090235 A JP 2002090235A JP 2000279124 A JP2000279124 A JP 2000279124A JP 2000279124 A JP2000279124 A JP 2000279124A JP 2002090235 A JP2002090235 A JP 2002090235A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単かつコンパクトで、低コストの過
負荷防止機能を備えた信頼性の高いトルク検出装置を得
ること。 【解決手段】 加えられたトルクに対応した磁界が発生
するように着磁された検出軸1と、中空部11a,11
gを有する第1,第2の保護軸10a,10bが円周方
向にすき間を介して軸方向に連結され、中空部11a,
11b内に検出軸1が収容されてその両端部が第1,第
2の保護軸10a,10bにそれぞれ固定された保護軸
10と、この保護軸10の外側において検出軸1の着磁
部2A,2Bに対向配置された磁界検出センサ3a,3
bとを備えた。
負荷防止機能を備えた信頼性の高いトルク検出装置を得
ること。 【解決手段】 加えられたトルクに対応した磁界が発生
するように着磁された検出軸1と、中空部11a,11
gを有する第1,第2の保護軸10a,10bが円周方
向にすき間を介して軸方向に連結され、中空部11a,
11b内に検出軸1が収容されてその両端部が第1,第
2の保護軸10a,10bにそれぞれ固定された保護軸
10と、この保護軸10の外側において検出軸1の着磁
部2A,2Bに対向配置された磁界検出センサ3a,3
bとを備えた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸に加わるトルク
を非接触で検出するトルク検出装置に関すものである。
を非接触で検出するトルク検出装置に関すものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種トルク検出装置には、例え
ば、特公平7−117464号公報や特許第28119
80号公報に記載されているように、磁歪合金軸に直接
±45°の溝を設けたものや、エッチング処理により±
45°のリスット加工を施したアモルファス合金箔を軸
に接着した検出部を備えたトルク検出軸を、軸受により
回転自在かつ軸方向に位置規制して支持すると共に、ト
ルク検出軸の外周に検出部と対向し、かつ所定の間隙を
隔てて検出コイルを配設して一体に構成したものがあ
る。そして、トルク検出軸にトルクが加わると、磁歪合
金軸又はアモルファス合金箔の応力変化に伴う透磁率の
変化を検出コイルのインピーダンスの変化として検出す
るようにしたものである。
ば、特公平7−117464号公報や特許第28119
80号公報に記載されているように、磁歪合金軸に直接
±45°の溝を設けたものや、エッチング処理により±
45°のリスット加工を施したアモルファス合金箔を軸
に接着した検出部を備えたトルク検出軸を、軸受により
回転自在かつ軸方向に位置規制して支持すると共に、ト
ルク検出軸の外周に検出部と対向し、かつ所定の間隙を
隔てて検出コイルを配設して一体に構成したものがあ
る。そして、トルク検出軸にトルクが加わると、磁歪合
金軸又はアモルファス合金箔の応力変化に伴う透磁率の
変化を検出コイルのインピーダンスの変化として検出す
るようにしたものである。
【0003】このようなトルク検出器において、磁歪合
金軸に直接±45°の溝を加工するものは、トルク特性
に影響を及ぼすパラメータが多く、また部品点数が多い
ばかりでなく各部品の精度が要求されるため製造が面倒
で、高価になるという問題がある。また、アモルファス
合金箔を用いたものは、トルク検出軸にアモルファス合
金箔を接着するのが面倒であると共に、接着したアモル
ファス合金箔とトルク検出軸の熱膨張係数の違いによ
り、温度特性が悪いという問題がある。
金軸に直接±45°の溝を加工するものは、トルク特性
に影響を及ぼすパラメータが多く、また部品点数が多い
ばかりでなく各部品の精度が要求されるため製造が面倒
で、高価になるという問題がある。また、アモルファス
合金箔を用いたものは、トルク検出軸にアモルファス合
金箔を接着するのが面倒であると共に、接着したアモル
ファス合金箔とトルク検出軸の熱膨張係数の違いによ
り、温度特性が悪いという問題がある。
【0004】また、トルクが加わるシャフトに直接スト
レーンゲージを接着固定し、トルクによる歪量をスリッ
プリングで外部に取出すようにした歪検出方式のものも
ある。しかしながら、このような歪検出方式は、歪量を
信号として外部に取出す手段としてスリップリングを用
いているため、定期的なスリップリングの交換が必要で
あるばかりでなく、スリップリングを内蔵しているため
外形寸法が大きくなり、高価な商品でメンテナンス費用
もかかるため、検査機器など特定の装置に使用範囲が限
定されている。
レーンゲージを接着固定し、トルクによる歪量をスリッ
プリングで外部に取出すようにした歪検出方式のものも
ある。しかしながら、このような歪検出方式は、歪量を
信号として外部に取出す手段としてスリップリングを用
いているため、定期的なスリップリングの交換が必要で
あるばかりでなく、スリップリングを内蔵しているため
外形寸法が大きくなり、高価な商品でメンテナンス費用
もかかるため、検査機器など特定の装置に使用範囲が限
定されている。
【0005】上記のような問題を解決するために、特許
第2797021号公報には、磁歪合金軸に溝を設けた
り、軸にアモルファス合金箔やストレンゲージを接着す
ることなく、軸に加わるトルクを検出するトルク測定装
置が開示されている。この装置は、回転自在に支承され
て、回転停止又は所定の回転数で回転駆動されるトーシ
ョンバーと、このトーションバーの両端部に設けられ、
回転方向に所定ピッチでハウジングに固定され、多相正
弦波による回転磁界を発生する一対となった第1回転磁
界発生部及び第2回転磁界発生部と、トーションバーの
両端部に設けられ、第1回転磁界発生部に対向した第1
誘導起電圧発生体及び第2回転磁界発生部に対向した第
2誘導起電圧発生体と、第1誘導起電圧発生体及び第2
誘導起電圧発生体の夫々の誘導起電圧の位相差を検出す
る位相差計とから構成したものである。
第2797021号公報には、磁歪合金軸に溝を設けた
り、軸にアモルファス合金箔やストレンゲージを接着す
ることなく、軸に加わるトルクを検出するトルク測定装
置が開示されている。この装置は、回転自在に支承され
て、回転停止又は所定の回転数で回転駆動されるトーシ
ョンバーと、このトーションバーの両端部に設けられ、
回転方向に所定ピッチでハウジングに固定され、多相正
弦波による回転磁界を発生する一対となった第1回転磁
界発生部及び第2回転磁界発生部と、トーションバーの
両端部に設けられ、第1回転磁界発生部に対向した第1
誘導起電圧発生体及び第2回転磁界発生部に対向した第
2誘導起電圧発生体と、第1誘導起電圧発生体及び第2
誘導起電圧発生体の夫々の誘導起電圧の位相差を検出す
る位相差計とから構成したものである。
【0006】そして、第1回転磁界発生部及び第2回転
磁界発生部から発生する回転磁界により第1誘導起電圧
発生体及び第2誘導起電圧発生体の夫々に誘導起電圧が
誘起される。第1誘導起電圧発生体と第2誘導起電圧発
生体とは、トーションバーの捩じれにより捩じれ量に応
じた量だけ回転方向に位相がずれるので、両者に発生す
る誘導起電圧間には、捩じれ量に応じた位相差が生じ
る。その位相差を位相差計により検出して、位相変位量
が算出され、それに基づいてトーションバーに加わるト
ルク量を算出する。
磁界発生部から発生する回転磁界により第1誘導起電圧
発生体及び第2誘導起電圧発生体の夫々に誘導起電圧が
誘起される。第1誘導起電圧発生体と第2誘導起電圧発
生体とは、トーションバーの捩じれにより捩じれ量に応
じた量だけ回転方向に位相がずれるので、両者に発生す
る誘導起電圧間には、捩じれ量に応じた位相差が生じ
る。その位相差を位相差計により検出して、位相変位量
が算出され、それに基づいてトーションバーに加わるト
ルク量を算出する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
トルク測定装置においては、トルクが加わるトーション
バーの入出力の位相角を確保するために、トーションバ
ーをねじれ易くする手段としてその軸径を細くする必要
があり、このため機械的強度が不足して安全上問題があ
った。また、トーションバーに加わるねじれ応力が過負
荷状態(ねじれ過ぎ)になった際に、トルク検出器の特
性であるヒステリシスや零点戻り特性に多大の影響を与
える要因にもなっていた。
トルク測定装置においては、トルクが加わるトーション
バーの入出力の位相角を確保するために、トーションバ
ーをねじれ易くする手段としてその軸径を細くする必要
があり、このため機械的強度が不足して安全上問題があ
った。また、トーションバーに加わるねじれ応力が過負
荷状態(ねじれ過ぎ)になった際に、トルク検出器の特
性であるヒステリシスや零点戻り特性に多大の影響を与
える要因にもなっていた。
【0008】このため、トーションバーが過負荷状態に
なるのを防止するために、メカニカルストッパー等から
なる過負荷防止機構が必要になり、また、前述の位相差
を検出するための装置も必要なため、これらを組込んだ
トルク測定装置が大形になり、その上、これらの構成部
品は高精度加工を必要とするため高コストになるなど、
種々問題があった。
なるのを防止するために、メカニカルストッパー等から
なる過負荷防止機構が必要になり、また、前述の位相差
を検出するための装置も必要なため、これらを組込んだ
トルク測定装置が大形になり、その上、これらの構成部
品は高精度加工を必要とするため高コストになるなど、
種々問題があった。
【0009】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、構造が簡単かつコンパクトで、低コスト
の過負荷防止機能を備えた信頼性の高いトルク検出装置
を提供することを目的としたものである。
されたもので、構造が簡単かつコンパクトで、低コスト
の過負荷防止機能を備えた信頼性の高いトルク検出装置
を提供することを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1)本発明に係るトル
ク検出装置は、加えられたトルクに対応した磁界が発生
するように着磁された検出軸と、中空部を有する第1,
第2の保護軸が円周方向にすき間を介して軸方向に連結
され、前記中空部内に前記検出軸が収容されてその両端
部が前記第1,第2の保護軸にそれぞれ固定された保持
軸と、該保護軸の外側において前記検出軸の着磁部に対
向配置された磁界検出センサとを備えたものである。
ク検出装置は、加えられたトルクに対応した磁界が発生
するように着磁された検出軸と、中空部を有する第1,
第2の保護軸が円周方向にすき間を介して軸方向に連結
され、前記中空部内に前記検出軸が収容されてその両端
部が前記第1,第2の保護軸にそれぞれ固定された保持
軸と、該保護軸の外側において前記検出軸の着磁部に対
向配置された磁界検出センサとを備えたものである。
【0011】(2)上記(1)の第1,第2の保護軸の
連結部に形成されたすき間を、保持軸の回転角にして±
1°〜±5°、好ましくは±2°〜±3°に設定した。
連結部に形成されたすき間を、保持軸の回転角にして±
1°〜±5°、好ましくは±2°〜±3°に設定した。
【0012】(3)上記(1)又は(2)のトルク検出
装置において、保護軸より大径で内部に前記保護軸が挿
通されて第1,第2の保護軸をそれぞれ回転自在に支持
する円筒状のハウジングと、前記保護軸とハウジングと
の間において、該保護軸内に収容された検出軸の着磁部
に対向配置された磁界検出センサとを備えた。
装置において、保護軸より大径で内部に前記保護軸が挿
通されて第1,第2の保護軸をそれぞれ回転自在に支持
する円筒状のハウジングと、前記保護軸とハウジングと
の間において、該保護軸内に収容された検出軸の着磁部
に対向配置された磁界検出センサとを備えた。
【0013】
【発明の実施の形態】図4は本発明に係るトルク検出装
置の原理的説明図である。図において、1は磁性材料か
らなり、回転可能に支持されて加えられたトルクを検出
するトルク検出軸(以下、単に検出軸という)で、この
検出軸1には軸方向と直交し、かつ所定の間隔を隔てて
円周方向に、互いに反対方向に着磁された着磁帯2a,
2b(以下、単に2と記すことがある)が設けられてい
る。
置の原理的説明図である。図において、1は磁性材料か
らなり、回転可能に支持されて加えられたトルクを検出
するトルク検出軸(以下、単に検出軸という)で、この
検出軸1には軸方向と直交し、かつ所定の間隔を隔てて
円周方向に、互いに反対方向に着磁された着磁帯2a,
2b(以下、単に2と記すことがある)が設けられてい
る。
【0014】いま、検出軸1の円周方向に実線矢印で示
すようにトルクが加えられると、検出軸1の表面には矢
印で示すように、軸方向に対して45°のねじり応力が
生じる。このねじり応力により、着磁帯2a,2bに
は、応力磁気効果により軸方向の磁界が生じる。この磁
界は着磁帯2a,2bが反対方向に着磁されているため
着磁帯2a,2bの境界は同極性となり、互いに反発し
て検出軸1の表面から外部(空中)に、加えられたトル
クに対応した漏洩磁界Mが発生する。
すようにトルクが加えられると、検出軸1の表面には矢
印で示すように、軸方向に対して45°のねじり応力が
生じる。このねじり応力により、着磁帯2a,2bに
は、応力磁気効果により軸方向の磁界が生じる。この磁
界は着磁帯2a,2bが反対方向に着磁されているため
着磁帯2a,2bの境界は同極性となり、互いに反発し
て検出軸1の表面から外部(空中)に、加えられたトル
クに対応した漏洩磁界Mが発生する。
【0015】3a,3bは例えば磁気抵抗素子やホール
素子等からなり、発生した漏洩磁界を非接触で検出する
磁界検出センサで、検出軸1の着磁帯2a,2bに対向
して配設されており、検出軸1にトルクが加えられて漏
洩磁界Mが発生すると、漏洩磁界Mの強さに対応した電
気信号あるいは位相の変化などを検出する。4は増幅
器、5は変換器で、磁界検出センサ3a,3bの出力に
よる電気信号の変化を増幅し、トルク値に変換すること
により、図5に示すように、直線的なトルク値を得るこ
とができる。なお、磁界検出センサ3a,3bによって
検出された電気信号の処理手段は、上記に限定するもの
ではなく、適宜の手段を採用することができる。
素子等からなり、発生した漏洩磁界を非接触で検出する
磁界検出センサで、検出軸1の着磁帯2a,2bに対向
して配設されており、検出軸1にトルクが加えられて漏
洩磁界Mが発生すると、漏洩磁界Mの強さに対応した電
気信号あるいは位相の変化などを検出する。4は増幅
器、5は変換器で、磁界検出センサ3a,3bの出力に
よる電気信号の変化を増幅し、トルク値に変換すること
により、図5に示すように、直線的なトルク値を得るこ
とができる。なお、磁界検出センサ3a,3bによって
検出された電気信号の処理手段は、上記に限定するもの
ではなく、適宜の手段を採用することができる。
【0016】図1は本発明に係るトルク検出装置の一実
施の形態の縦断面図である。図において、1は磁性材料
からなる検出軸で、例えば、磁歪特性を有するNi4〜
5%を含む鋼材、マルテンサイト状態のNiを含有する
ステンレス鋼、あるいは析出系ステンレス鋼などが用い
られる。この検出軸1には、軸方向と直交して円周方向
に、隣接する着磁帯2が所定の幅でかつ互いに反対方向
に着磁された2帯、好ましくは3帯の着磁帯2からなる
2組の着磁帯群2A,2Bが、所定の間隔を隔てて設け
られている。なお図には3帯の着磁帯2からなる2組の
着磁帯群2A,2Bを設けた場合を示したが、各着磁群
2A,2Bを構成する着磁帯2は1帯以上であればよ
い。
施の形態の縦断面図である。図において、1は磁性材料
からなる検出軸で、例えば、磁歪特性を有するNi4〜
5%を含む鋼材、マルテンサイト状態のNiを含有する
ステンレス鋼、あるいは析出系ステンレス鋼などが用い
られる。この検出軸1には、軸方向と直交して円周方向
に、隣接する着磁帯2が所定の幅でかつ互いに反対方向
に着磁された2帯、好ましくは3帯の着磁帯2からなる
2組の着磁帯群2A,2Bが、所定の間隔を隔てて設け
られている。なお図には3帯の着磁帯2からなる2組の
着磁帯群2A,2Bを設けた場合を示したが、各着磁群
2A,2Bを構成する着磁帯2は1帯以上であればよ
い。
【0017】10は非磁性材料からなり、第1の保護軸
10aと第2の保護軸10bとを軸方向に連結してなる
保護軸で、第1の保護軸10aは検出軸1の外径より大
きい内径の中空部11aを有し、その底部には検出軸1
の一端が嵌入される嵌合部12aが設けられている。ま
た、第2の保護軸10bは第1の保護軸10aの中空部
11aと同径の浅い中空部11bを有し、その底部には
検出軸1の他端が嵌入する嵌合部12bが設けられてい
る。13は第1,第2の保護軸10a,10bの連結部
である。なお、上記の説明では、第1,第2の保護軸1
0a,10bを非磁性材料によって構成した場合を示し
たが、第1の保護軸10aの着磁帯群2A,2Bに対応
する部分を非磁性材料で構成し、その他の部分及び第2
の保護軸10bを磁性材料で構成してもよい。
10aと第2の保護軸10bとを軸方向に連結してなる
保護軸で、第1の保護軸10aは検出軸1の外径より大
きい内径の中空部11aを有し、その底部には検出軸1
の一端が嵌入される嵌合部12aが設けられている。ま
た、第2の保護軸10bは第1の保護軸10aの中空部
11aと同径の浅い中空部11bを有し、その底部には
検出軸1の他端が嵌入する嵌合部12bが設けられてい
る。13は第1,第2の保護軸10a,10bの連結部
である。なお、上記の説明では、第1,第2の保護軸1
0a,10bを非磁性材料によって構成した場合を示し
たが、第1の保護軸10aの着磁帯群2A,2Bに対応
する部分を非磁性材料で構成し、その他の部分及び第2
の保護軸10bを磁性材料で構成してもよい。
【0018】図2に第1,第2の保護軸10a,10b
の連結部13の一例を示す。図2(a)は第1の保護軸
10aの連結部である先端部の構造の一例を示すもの
で、本例においては、先端部をほぼ4等分して凸部14
a,14b(斜線で示す)と凹部15a,15bを交互
に設け、凸部14a,14bを形成する中心角を90°
より若干小さく、90°−αとし、凹部15a,15b
を形成する中心角を90°より若干大きく、90°+α
として、凹部15a,15bの円弧長を凸部14a,1
4bの円弧長より若干長く形成したものである。
の連結部13の一例を示す。図2(a)は第1の保護軸
10aの連結部である先端部の構造の一例を示すもの
で、本例においては、先端部をほぼ4等分して凸部14
a,14b(斜線で示す)と凹部15a,15bを交互
に設け、凸部14a,14bを形成する中心角を90°
より若干小さく、90°−αとし、凹部15a,15b
を形成する中心角を90°より若干大きく、90°+α
として、凹部15a,15bの円弧長を凸部14a,1
4bの円弧長より若干長く形成したものである。
【0019】また、図2(b)は第2の保護軸10bの
連結部である先端部の構造を示すもので、先端部をほぼ
4等分して第1の保護軸10aの凸部14a,14bに
対応して凹部17a,17bを設け、同じく凹部15
a,15bに対応して凸部16a,16bを設けたもの
で、凸部16a,16bを形成する中心角を90°より
若干小さく90°−αとし、凹部17a,17bを形成
する中心角を90°より若干大きく90°+αとして、
凹部17a,17bの円弧長を凸部16a,16bの円
弧長より若干長く形成したものである。
連結部である先端部の構造を示すもので、先端部をほぼ
4等分して第1の保護軸10aの凸部14a,14bに
対応して凹部17a,17bを設け、同じく凹部15
a,15bに対応して凸部16a,16bを設けたもの
で、凸部16a,16bを形成する中心角を90°より
若干小さく90°−αとし、凹部17a,17bを形成
する中心角を90°より若干大きく90°+αとして、
凹部17a,17bの円弧長を凸部16a,16bの円
弧長より若干長く形成したものである。
【0020】このように構成した第1,第2の保護軸1
0a,10bは、その凸部14a,14b、16a,1
6bを相手方の凹部15a,15b、17a,17bに
それぞれ嵌入して両者を連結する。このとき、図2
(c)に示すように、連結部13の両者の凸部14a,
14bと16a,16bとの間には、円周方向にすき間
g(いわゆる遊び)が形成される。このすき間gは、検
出軸1や保護軸10の外径等によって異なるが、保護軸
10の回転角にして±1°〜±5°程度、好ましくは±
2°〜±3°前後である。
0a,10bは、その凸部14a,14b、16a,1
6bを相手方の凹部15a,15b、17a,17bに
それぞれ嵌入して両者を連結する。このとき、図2
(c)に示すように、連結部13の両者の凸部14a,
14bと16a,16bとの間には、円周方向にすき間
g(いわゆる遊び)が形成される。このすき間gは、検
出軸1や保護軸10の外径等によって異なるが、保護軸
10の回転角にして±1°〜±5°程度、好ましくは±
2°〜±3°前後である。
【0021】図3は第1,第2の保護軸10a,10b
の連結部の他の例を示すものである。第1の保護軸10
aの先端部には、図3(a)に示すように、大きい円弧
長(例えば、中心角が110°程度)の凸部14a,1
4bと、小さい円弧長(例えば、中心角が70°程度)
の凹部15a,15bが設けられ、第2の保護軸10b
の先端部には、第1の保護軸10aの凹部15a,15
bに対応し、かつこの凹部15a,15bの円弧長より
短かい円弧長の凸部16a,16bと、凹部17a,1
7bを設けたものである。
の連結部の他の例を示すものである。第1の保護軸10
aの先端部には、図3(a)に示すように、大きい円弧
長(例えば、中心角が110°程度)の凸部14a,1
4bと、小さい円弧長(例えば、中心角が70°程度)
の凹部15a,15bが設けられ、第2の保護軸10b
の先端部には、第1の保護軸10aの凹部15a,15
bに対応し、かつこの凹部15a,15bの円弧長より
短かい円弧長の凸部16a,16bと、凹部17a,1
7bを設けたものである。
【0022】そして、第1,第2の保護軸10a,10
bの先端部を嵌合して両者を連結すると、両者の凸部1
4a,14bと16a,16bとの間には、図3(c)
に示すように、図2の例の場合と同様に、すき間gが形
成される。以上、第1,第2の保護軸10a,10bの
連結部13の構造の例について説明したが、本発明はこ
れに限定するものではなく、両者の接合部の間にすき間
gを形成するものであれば、他の手段を用いてもよい。
bの先端部を嵌合して両者を連結すると、両者の凸部1
4a,14bと16a,16bとの間には、図3(c)
に示すように、図2の例の場合と同様に、すき間gが形
成される。以上、第1,第2の保護軸10a,10bの
連結部13の構造の例について説明したが、本発明はこ
れに限定するものではなく、両者の接合部の間にすき間
gを形成するものであれば、他の手段を用いてもよい。
【0023】上記のように構成した検出軸1と保護軸1
0を組立てるには、先ず、第1の保護軸10aの中空部
11aに検出軸1を挿入してその先端部を嵌合部12a
に嵌入し、ピン18aにより固定する。ついで、検出軸
1の他端に第2の保護軸10bの嵌合部12bを嵌合す
ると共に、その先端部に設けた凸部16a,16b及び
凹部17a,17bを、第1の保護軸10aの凹部15
a,15b及び凸部14a,14bに嵌合して両者を連
結し、検出軸1の他端をピン18bにより第2の保護軸
10bに固定すれば、組立てが完了する。なお、上記の
説明では、検出軸1を第1,第2の保護軸10a,10
bにピン18a,18bで固定した場合を示したが、両
者をガタなく回転不能に結合できるものであれば、スプ
ライン加工その他の手段を用いてもよい。
0を組立てるには、先ず、第1の保護軸10aの中空部
11aに検出軸1を挿入してその先端部を嵌合部12a
に嵌入し、ピン18aにより固定する。ついで、検出軸
1の他端に第2の保護軸10bの嵌合部12bを嵌合す
ると共に、その先端部に設けた凸部16a,16b及び
凹部17a,17bを、第1の保護軸10aの凹部15
a,15b及び凸部14a,14bに嵌合して両者を連
結し、検出軸1の他端をピン18bにより第2の保護軸
10bに固定すれば、組立てが完了する。なお、上記の
説明では、検出軸1を第1,第2の保護軸10a,10
bにピン18a,18bで固定した場合を示したが、両
者をガタなく回転不能に結合できるものであれば、スプ
ライン加工その他の手段を用いてもよい。
【0024】20は例えば鋼材等からなり、内径が保護
軸10の外径より大径で円筒状のハウジングであり、中
空部21内に検出軸1を有する保護軸10が挿通され、
軸受22a,22bにより回転自在に支持される。これ
により、着磁帯2が設けられた検出軸1は、ケーシング
20内に密封される。
軸10の外径より大径で円筒状のハウジングであり、中
空部21内に検出軸1を有する保護軸10が挿通され、
軸受22a,22bにより回転自在に支持される。これ
により、着磁帯2が設けられた検出軸1は、ケーシング
20内に密封される。
【0025】23a,23bは保護軸10とハウジング
20との間の中空部21内において、検出軸1の着磁帯
群2A,2Bと対向して配設されたプリント基板で、そ
の保護軸10と対向する面には、着磁帯群2Aと対向し
て磁界検出センサ3a,3aが、また、着磁帯群2Bと
対向して磁界検出センサ3b,3bがそれぞれ設けられ
ている。なお、図示してないが、プリント基板23a,
23bにはプリント配線が形成されて、増幅器等を構成
する多くの電気部品が搭載されている。また、プリント
基板23a,23bと電源とを接続するリード線や、プ
リント基板23a,23bから信号を出力するリード線
は省略してある。
20との間の中空部21内において、検出軸1の着磁帯
群2A,2Bと対向して配設されたプリント基板で、そ
の保護軸10と対向する面には、着磁帯群2Aと対向し
て磁界検出センサ3a,3aが、また、着磁帯群2Bと
対向して磁界検出センサ3b,3bがそれぞれ設けられ
ている。なお、図示してないが、プリント基板23a,
23bにはプリント配線が形成されて、増幅器等を構成
する多くの電気部品が搭載されている。また、プリント
基板23a,23bと電源とを接続するリード線や、プ
リント基板23a,23bから信号を出力するリード線
は省略してある。
【0026】上記のように構成した本発明に係るトルク
検出装置においては、保護軸10の両端部が被トルク検
出部に連結され、ハウジング20が例えばフレーム等に
固定される。いま、第2の保護軸10bに例えば矢印a
方向のトルクが加えられると、このトルクはピン18b
を介して検出軸1の一端に加えられる。しかし、このト
ルクは第1,第2の保持軸10a,10bの連結部13
にすき間gが設けられているため、第1の保護軸10a
には伝達されず、検出軸1にこのトルクに対応したねじ
れ応力が生じる。
検出装置においては、保護軸10の両端部が被トルク検
出部に連結され、ハウジング20が例えばフレーム等に
固定される。いま、第2の保護軸10bに例えば矢印a
方向のトルクが加えられると、このトルクはピン18b
を介して検出軸1の一端に加えられる。しかし、このト
ルクは第1,第2の保持軸10a,10bの連結部13
にすき間gが設けられているため、第1の保護軸10a
には伝達されず、検出軸1にこのトルクに対応したねじ
れ応力が生じる。
【0027】このねじれ応力によって、検出軸1に設け
た着磁帯群2A,2Bには、前述のように検出軸1に加
えられたトルクに対応した磁界が生じ、検出軸1の表面
に漏洩磁界が発生する。この漏洩磁界を磁界検出センサ
3a,3bで検出することにより、第2の保護軸10
b、したがって、検出軸1に加えられたトルクを測定す
ることができる。保護軸10bに反矢印a方向のトルク
が加えられた場合も、同様にしてこのトルクを測定する
ことができる。
た着磁帯群2A,2Bには、前述のように検出軸1に加
えられたトルクに対応した磁界が生じ、検出軸1の表面
に漏洩磁界が発生する。この漏洩磁界を磁界検出センサ
3a,3bで検出することにより、第2の保護軸10
b、したがって、検出軸1に加えられたトルクを測定す
ることができる。保護軸10bに反矢印a方向のトルク
が加えられた場合も、同様にしてこのトルクを測定する
ことができる。
【0028】このように、第1,第2の保護軸10a,
10bの連結部13には、すき間gが設けられていわゆ
る遊びが存在するため、第2の保護軸10bに通常のト
ルクが加えられた場合は、第2の保護軸10bはすき間
gの範囲(許容範囲)で回動するため、検出軸1にのみ
トルクが伝達され、第1の保護軸10aにはトルクは伝
達されない。
10bの連結部13には、すき間gが設けられていわゆ
る遊びが存在するため、第2の保護軸10bに通常のト
ルクが加えられた場合は、第2の保護軸10bはすき間
gの範囲(許容範囲)で回動するため、検出軸1にのみ
トルクが伝達され、第1の保護軸10aにはトルクは伝
達されない。
【0029】しかし、第2の保護軸10bに大きなトル
クが加えられて第2の保護軸10bがすき間gを超えて
回動すると、第2の保護軸10bの回動は連結部13を
介して第1の保護軸10aに伝達され、第1,第2の保
護軸10a,10bが一体となって回動する。これによ
り、検出軸1も保護軸10と共に回動するためねじれが
発生せず、このため損傷したり破断したりすることがな
い。
クが加えられて第2の保護軸10bがすき間gを超えて
回動すると、第2の保護軸10bの回動は連結部13を
介して第1の保護軸10aに伝達され、第1,第2の保
護軸10a,10bが一体となって回動する。これによ
り、検出軸1も保護軸10と共に回動するためねじれが
発生せず、このため損傷したり破断したりすることがな
い。
【0030】例えば、通常の自動車におけるパワーステ
アリング用のトルク検出装置においては、検出すべきト
ルク値は10N・m程度であるが、ステアリングシャフ
トは300N・m程度のトルクにも耐え得るようになっ
ている。本発明に係るトルク検出装置は、通常必要とさ
れるトルク値である10N・m程度までのトルク値を検
出し、10N・mを超える300N・m程度までの大き
なトルクが加えられたときは、検出軸1の外周を覆う保
護軸10で賄うことにより、検出軸1を保護する。
アリング用のトルク検出装置においては、検出すべきト
ルク値は10N・m程度であるが、ステアリングシャフ
トは300N・m程度のトルクにも耐え得るようになっ
ている。本発明に係るトルク検出装置は、通常必要とさ
れるトルク値である10N・m程度までのトルク値を検
出し、10N・mを超える300N・m程度までの大き
なトルクが加えられたときは、検出軸1の外周を覆う保
護軸10で賄うことにより、検出軸1を保護する。
【0031】上記の説明では、保護軸10の周囲にハウ
ジング20を設けた場合を示したが、トルクを検出する
対象物によってはこのハウジング20を省略してもよ
い。ただし、この場合は、磁気検出センサ3a,3bを
有するプリント基板23a,23bの取付部を設けると
共に、プリント基板23a,23bが外部磁界の影響を
受けないように磁気シールド手段を講ずる必要がある。
ジング20を設けた場合を示したが、トルクを検出する
対象物によってはこのハウジング20を省略してもよ
い。ただし、この場合は、磁気検出センサ3a,3bを
有するプリント基板23a,23bの取付部を設けると
共に、プリント基板23a,23bが外部磁界の影響を
受けないように磁気シールド手段を講ずる必要がある。
【0032】
【発明の効果】(1)本発明に係るトルク検出装置は、
加えられたトルクに対応した磁界が発生するように着磁
された検出軸と、中空部を有する第1,第2の保護軸が
円周方向にすき間を介して軸方向に連結され、中空部内
に検出軸が収容されてその両端部が第1,第2の保護軸
にそれぞれ固定された保持軸と、この保護軸の外側にお
いて検出軸の着磁部に対向配置された磁界検出センサと
を備えたので、過負荷が加えられても検出軸が損傷した
り破断したりするおそれがなく、構造が簡単かつコンパ
クトで、信頼性の高いトルク検出装置を得ることができ
る。
加えられたトルクに対応した磁界が発生するように着磁
された検出軸と、中空部を有する第1,第2の保護軸が
円周方向にすき間を介して軸方向に連結され、中空部内
に検出軸が収容されてその両端部が第1,第2の保護軸
にそれぞれ固定された保持軸と、この保護軸の外側にお
いて検出軸の着磁部に対向配置された磁界検出センサと
を備えたので、過負荷が加えられても検出軸が損傷した
り破断したりするおそれがなく、構造が簡単かつコンパ
クトで、信頼性の高いトルク検出装置を得ることができ
る。
【0033】(2)また、上記(1)の第1,第2の保
護軸の連結部に形成されたすき間を、保持軸の回転角に
して±1°〜±5°、好ましくは±2°〜±3°に設定
したので、検出軸を過負荷から確実に保護することがで
きる。
護軸の連結部に形成されたすき間を、保持軸の回転角に
して±1°〜±5°、好ましくは±2°〜±3°に設定
したので、検出軸を過負荷から確実に保護することがで
きる。
【0034】(3)さらに、上記(1)又は(2)のト
ルク検出装置において、保護軸より大径で内部に保護軸
が挿通されて第1,第2の保護軸をそれぞれ回転自在に
支持する円筒状のハウジングと、保護軸とハウジングと
の間において、保護軸内に収容された検出軸の着磁部に
対向配置された磁界検出センサとを備えたので、保護軸
を保護すると共に、ハウジングを鋼材等で構成した場合
は、プリント基板を外部磁界から保護することができ
る。
ルク検出装置において、保護軸より大径で内部に保護軸
が挿通されて第1,第2の保護軸をそれぞれ回転自在に
支持する円筒状のハウジングと、保護軸とハウジングと
の間において、保護軸内に収容された検出軸の着磁部に
対向配置された磁界検出センサとを備えたので、保護軸
を保護すると共に、ハウジングを鋼材等で構成した場合
は、プリント基板を外部磁界から保護することができ
る。
【図1】本発明の一実施の形態の縦断面図である。
【図2】図1の第1,第2の保護軸の連結部の一例の説
明図である。
明図である。
【図3】図1の第1,第2の保護軸の連結部の他の例の
説明図である。
説明図である。
【図4】本発明に係るトルク検出装置の原理的説明図で
ある。
ある。
【図5】図4のトルク検出装置によるトルクと出力電圧
との関係を示す線図である。
との関係を示す線図である。
1 検出軸 2A,2B 着磁帯群 3a,3b 磁気検出センサ 10 保護軸 10a 第1の保護軸 10b 第2の保護軸 11a,11b 中空部 13 連結部 20 ハウジング 23a,23b プリント基板 g 第1,第2の保護軸の連結部における円周方向のす
き間
き間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 正春 東京都小平市天神町1丁目171番地 光洋 電子工業株式会社内 (72)発明者 矢谷 俊晃 東京都小平市天神町1丁目171番地 光洋 電子工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 加えられたトルクに対応した磁界が発生
するように着磁された検出軸と、 中空部を有する第1,第2の保護軸が円周方向にすき間
を介して軸方向に連結され、前記中空部内に前記検出軸
が収容されてその両端部が前記第1,第2の保護軸にそ
れぞれ固定された保持軸と、 該保護軸の外側において前記検出軸の着磁部に対向配置
された磁界検出センサとを備えたことを特徴とするトル
ク検出装置。 - 【請求項2】 第1,第2の保護軸の連結部に形成され
たすき間を、保持軸の回転角にして±1°〜±5°、好
ましくは±2°〜±3°に設定し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】 保護軸より大径で内部に前記保護軸が挿
通されて第1,第2の保護軸をそれぞれ回転自在に支持
する円筒状のハウジングと、 前記保護軸とハウジングとの間において、該保護軸内に
収容された検出軸の着磁部に対向配置された磁界検出セ
ンサとを備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の
トルク検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000279124A JP2002090235A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000279124A JP2002090235A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | トルク検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002090235A true JP2002090235A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18764177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000279124A Pending JP2002090235A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002090235A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015104766A1 (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ、及び電動パワーステアリング装置 |
-
2000
- 2000-09-14 JP JP2000279124A patent/JP2002090235A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015104766A1 (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ、及び電動パワーステアリング装置 |
CN105247330A (zh) * | 2014-01-09 | 2016-01-13 | 日本精工株式会社 | 扭矩传感器和电动助力转向装置 |
JP5958664B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2016-08-02 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ、及び電動パワーステアリング装置 |
US9557234B2 (en) | 2014-01-09 | 2017-01-31 | Nsk Ltd. | Torque sensor and electric power steering device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070822 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110317 |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110913 |