JP2002116097A - Torque detecting device - Google Patents

Torque detecting device

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JP2002116097A
JP2002116097A JP2000307711A JP2000307711A JP2002116097A JP 2002116097 A JP2002116097 A JP 2002116097A JP 2000307711 A JP2000307711 A JP 2000307711A JP 2000307711 A JP2000307711 A JP 2000307711A JP 2002116097 A JP2002116097 A JP 2002116097A
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JP
Japan
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coils
input shaft
output shaft
torque
outer core
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000307711A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Tsuchiya
高行 土屋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in temperature compensation and effectively use a plurality of coils in a torque detecting device. SOLUTION: An input shaft and an output shaft are connected by a torsion bar 15 in such a way as to be relatively rotated. An outer core 21 is fixed to the inner circumferential surface of a housing 10 integrally rotated with the output shaft, and coils 22-25 are assembled to protruded parts 21b-21c. An inner core 33 is fixed onto the outer circumferential surface of a sleeve 32 integrally rotated with the input shaft. A projected part 33b is located at the middle of the protruded parts 21b and 21e, and a projected part 33c is located in the middle of the protruded parts 21c and 21d. As the inductances of the coils 22 and 24 and the inductances of the coils 23 and 25 are changed in the opposite directions according to changes in the relative locations of the outer core 21 and the inner core 33 according to torque acting on the input shaft and the output shaft, the torque is detected according to their differences.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の操舵
軸のような回転軸に作用するトルクを検出するトルク検
出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detecting device for detecting a torque acting on a rotating shaft such as a steering shaft of a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開20
00−2603号公報に示されているように、円筒状の
ハウジング内に互いに相対回転可能に組み付けられた入
力軸と出力軸とをトーションバーで連結し、ハウジング
の内周面上に配置された第1コイルの磁路内に入力軸及
び出力軸とそれぞれ一体回転する第1及び第2筒状部材
を互い対向させて介装するとともに、第1及び第2筒状
部材に周方向に沿って複数の開口部を所定の間隔を隔て
て形成しておき、入力軸と出力軸との相対的な位置に応
じた第1コイルのインダクタンスの変化により入力軸及
び出力軸に作用するトルクを検出するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of apparatus is disclosed in
As shown in Japanese Patent Application Publication No. 00-2603, an input shaft and an output shaft assembled in a cylindrical housing so as to be rotatable relative to each other are connected by a torsion bar, and arranged on the inner peripheral surface of the housing. First and second cylindrical members that rotate integrally with the input shaft and the output shaft, respectively, are interposed in the magnetic path of the first coil so as to face each other, and the first and second cylindrical members are provided along the circumferential direction along the circumferential direction. A plurality of openings are formed at predetermined intervals, and a torque acting on the input shaft and the output shaft is detected by a change in inductance of the first coil according to a relative position between the input shaft and the output shaft. Like that.

【0003】また、この装置においては、ハウジングの
内周面上に、軸線方向に第1コイルと所定距離だけ隔て
て第2コイルを配置することにより、第2コイルの磁路
を第1コイルの磁路と近接して形成し、第1コイルのイ
ンダクタンスの温度による変化分を第2コイルのインダ
クタンスの温度による変化分で打ち消すようにして、第
1コイルのインダクタンス変化によって検出されるトル
クの温度補償を行うようにしている。
In this device, the magnetic path of the second coil is formed by disposing the second coil on the inner peripheral surface of the housing at a predetermined distance from the first coil in the axial direction. A temperature compensation of torque detected by a change in inductance of the first coil is formed in proximity to a magnetic path so that a change in inductance of the first coil due to temperature is canceled by a change in inductance of the second coil due to temperature. To do.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置にあっ
ては、検出トルクの温度補償がなされるものの、第2コ
イルは温度補償のために特別に設けられたものであって
トルク検出に有効に利用されないとともに、その磁路の
構成が第1コイルとは異なるので、正確な温度補償が望
めないという問題があった。
In the above-mentioned conventional device, although the temperature of the detected torque is compensated, the second coil is specially provided for temperature compensation and is effective for detecting the torque. And the structure of the magnetic path is different from that of the first coil, so that accurate temperature compensation cannot be expected.

【0005】[0005]

【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、トルク検出装置の改良に係
り、温度補償の精度を向上させるとともに、複数のコイ
ルを有効に用いたトルク検出装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to improve the accuracy of temperature compensation and to effectively use a plurality of coils in order to improve a torque detecting device. An object of the present invention is to provide a torque detecting device.

【0006】前記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、トーションバーにより相対回転可能に連結
された入力軸及び出力軸のうちの一方の軸と一体回転す
るように設けた環状のアウタコアと、前記アウタコアの
内周面上に周方向に沿って所定の間隔を隔ててそれぞれ
組み付けられた少なくとも第1及び第2コイルと、前記
入力軸及び出力軸のうちの他方の軸と一体回転するよう
に前記第1及び第2コイルの径方向内側に設けられ同第
1及び第2コイルの周方向の間の位置に径方向外側に突
出した突出部を形成してなるインナコアとを備え、前記
第1及び第2コイルと前記インナコアの突出部との相対
的な位置に応じた前記第1及び第2コイルのインダクタ
ンスの変化により前記入力軸及び出力軸に作用するトル
クを検出するようにしたことにある。
In order to achieve the above object, a structural feature of the present invention is that an annular shaft provided so as to rotate integrally with one of an input shaft and an output shaft which are connected to each other by a torsion bar so as to be relatively rotatable. An outer core, at least a first coil and a second coil which are respectively mounted on the inner peripheral surface of the outer core along the circumferential direction at predetermined intervals, and integrated with the other of the input shaft and the output shaft. An inner core that is provided radially inside the first and second coils so as to rotate and that has a protruding portion that protrudes radially outward at a position between the circumferential directions of the first and second coils. Detecting a torque acting on the input shaft and the output shaft based on a change in inductance of the first and second coils according to a relative position between the first and second coils and the protrusion of the inner core. Lies in that it has.

【0007】この場合、例えば、前記アウタコアを、前
記入力軸及び出力軸のうちの一方の軸と一体回転する第
1部材に固定し、前記インナコアを、前記入力軸及び出
力軸のうちの他方の軸と一体回転するとともに前記アウ
タコアに対して径方向内側に設けた第2部材に固定する
ことができる。
In this case, for example, the outer core is fixed to a first member that rotates integrally with one of the input shaft and the output shaft, and the inner core is connected to the other of the input shaft and the output shaft. It can rotate with the shaft and be fixed to a second member provided radially inward with respect to the outer core.

【0008】前記のように構成した本発明においては、
入力軸及び出力軸にトルクが作用してトーションバーの
捩れによって入力軸と出力軸との間に相対的な変位が生
じると、第1及び第2コイルとインナコアとの相対的な
位置も変化し、インナコアは第1及び第2コイルのうち
の一方のコイルに近づくとともに他方のコイルから遠ざ
かる。したがって、前記一方のコイルのインダクタンス
は増加し、これとは反対に、前記他方のコイルのインダ
クタンスは減少する。このように、第1及び第2コイル
の各インダクタンスは、入力軸及び出力軸に作用するト
ルクの増加に応じて互いに逆方向に変化するので、これ
らのインダクタンスの変化を電圧変化などによって取り
出すようにすれば、第1及び第2コイルの両インダクタ
ンスの変化を有効に用いてトルクを検出することができ
る。そして、アウタコア、インナコアなどの一部に鉄粉
が付着して第1及び第2コイルの一方のコイルのインダ
クタンスの変化が取り出しにくくなっても、他方のコイ
ルのインダクタンスの変化を取り出すことができるの
で、検出精度は悪化するもののトルク検出は確保されて
フェイルセーフ上好ましい。
[0008] In the present invention configured as described above,
When a torque is applied to the input shaft and the output shaft to cause a relative displacement between the input shaft and the output shaft due to the torsion of the torsion bar, a relative position between the first and second coils and the inner core also changes. , The inner core approaches one of the first and second coils and moves away from the other coil. Accordingly, the inductance of the one coil increases, and conversely, the inductance of the other coil decreases. As described above, since the inductances of the first and second coils change in opposite directions according to an increase in the torque acting on the input shaft and the output shaft, the changes in these inductances are taken out by voltage change or the like. Then, the torque can be detected by effectively using the changes in both the inductances of the first and second coils. Then, even if iron powder adheres to a part of the outer core, the inner core, or the like, and it is difficult to take out the change in inductance of one of the first and second coils, the change in inductance of the other coil can be taken out. Although detection accuracy is deteriorated, torque detection is ensured, which is preferable in fail-safe.

【0009】また、第1及び第2コイルのインダクタン
スが温度の影響を受けても、温度変化による第1及び第
2コイルの各インダクタンスの変化は同一方向に現れる
ので、前記各インダクタンスの差を取る方法などにより
温度の影響を打ち消すことができて簡単かつ確実に温度
補償が実現される。そして、この場合、第1及び第2コ
イルはインナコアを共通の磁路とするとともに、各磁路
を同一構成で実現し易いので、前記温度補償の精度も向
上する。
Further, even if the inductances of the first and second coils are affected by the temperature, the changes in the inductances of the first and second coils due to the temperature change appear in the same direction. The effect of temperature can be canceled by a method or the like, and temperature compensation can be easily and reliably realized. In this case, the first and second coils use the inner core as a common magnetic path, and the respective magnetic paths are easily realized with the same configuration, so that the accuracy of the temperature compensation is improved.

【0010】また、前記発明において、アウタコア及び
インナコアを積層鋼板で構成することが好ましい。これ
によれば、渦電流損を小さく抑えることができるととも
に磁路の磁気抵抗を小さく抑えることできる。これによ
り、渦電流損を小さく抑えた上で、第1及び第2コイル
の励磁周波数を高くすることができて、コイルによる大
きなインダクタンスの変化を得ることができるので、ト
ルクの検出精度を良好にできる。
Further, in the above invention, it is preferable that the outer core and the inner core are constituted by laminated steel sheets. According to this, the eddy current loss can be suppressed small, and the magnetic resistance of the magnetic path can be suppressed small. As a result, the excitation frequency of the first and second coils can be increased while suppressing the eddy current loss to a small value, and a large change in inductance due to the coils can be obtained. it can.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態に
ついて図面を用いて説明する。図1は同実施形態に係る
トルク検出装置の縦断面図であり、図2は図1の2−2
線に沿って見たトルク検出装置の平断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the torque detecting device according to the embodiment, and FIG.
FIG. 4 is a plan sectional view of the torque detection device viewed along a line.

【0012】このトルク検出装置は、段付き円筒状のハ
ウジング10を備えている。ハウジング10は、その大
径部10aの内周面上にて、ボールベヤリング11を介
して入力軸12を同軸的に回転可能に支持している。ハ
ウジング10の小径部10bには、出力軸13がピン1
4により同軸的に一体回転するように組み付けられてい
る。入力軸12と出力軸13とは、トーションバー15
により相対回転可能に連結されている。トーションバー
15は、その一端にて入力軸12にピン16により同入
力軸12と一体回転するように連結されており、その他
端にて出力軸13にピン17により同出力軸13と一体
回転するように連結されている。なお、このトルク検出
装置を車両の操舵装置に適用する場合、入力軸12は車
両のハンドル側の回転軸に対応し、出力軸13は車輪側
の回転軸に対応する。
This torque detecting device includes a stepped cylindrical housing 10. The housing 10 supports an input shaft 12 coaxially rotatably via a ball bearing 11 on the inner peripheral surface of the large diameter portion 10a. The output shaft 13 is provided with a pin 1 on the small diameter portion 10b of the housing 10.
4 so as to be coaxially and integrally rotated. The input shaft 12 and the output shaft 13 are connected to a torsion bar 15.
For relative rotation. One end of the torsion bar 15 is connected to the input shaft 12 by a pin 16 so as to rotate integrally with the input shaft 12, and the other end of the torsion bar 15 integrally rotates with the output shaft 13 by a pin 17 at the other end. It is connected as follows. When this torque detecting device is applied to a steering device for a vehicle, the input shaft 12 corresponds to a rotating shaft on the steering wheel side of the vehicle, and the output shaft 13 corresponds to a rotating shaft on the wheel side.

【0013】ハウジング10の大径部10aの下部内周
面上には、アウタコア21が組み付けられている。この
アウタコア21は、高透磁率の磁性材料で形成した複数
の薄板をハウジング10の軸線方向に積み重ねた積層鋼
板て構成されており、前記大径部10aの内径にほぼ等
しい外径を有して同大径部10aの内周面上に固着され
る環状部21aと、周方向に沿って所定の間隔をあけて
(具体的には、90度間隔で)環状部21aから径方向
内側に突出した4個の突起部21b,21c,21d,
21eとからなる。突起部21b,21dは第1グルー
プの突起部を構成し、突起部21c,21eは第2グル
ープの突起部を構成する。アウタコア21の各突起部2
1b〜21eには、コイル22〜25がそれぞれ組み付
けられている。コイル22,24は第1グループのコイ
ルを構成し、コイル23,25は第2グループのコイル
を構成する。
An outer core 21 is mounted on the lower inner peripheral surface of the large diameter portion 10a of the housing 10. The outer core 21 is formed of a laminated steel sheet in which a plurality of thin plates formed of a magnetic material having a high magnetic permeability are stacked in the axial direction of the housing 10, and has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the large diameter portion 10a. An annular portion 21a fixed on the inner peripheral surface of the large-diameter portion 10a projects radially inward from the annular portion 21a at a predetermined interval along the circumferential direction (specifically, at 90-degree intervals). Four projections 21b, 21c, 21d,
21e. The projections 21b and 21d constitute a first group of projections, and the projections 21c and 21e constitute a second group of projections. Each projection 2 of the outer core 21
Coils 22 to 25 are assembled to 1b to 21e, respectively. The coils 22 and 24 constitute a first group of coils, and the coils 23 and 25 constitute a second group of coils.

【0014】入力軸12の外周面上には、ハウジング1
0の大径部10a内にて、ピン31により入力軸12と
一体回転するスリーブ32が固定されている。スリーブ
32の下部外周面上には、アウタコア21及びコイル2
2〜25と軸線方向の同一位置にて、インナコア(ロー
タ)33が組み付けられている。このインナコア33
も、高透磁率の磁性材料で形成した複数の薄板をハウジ
ング10の軸線方向に積み重ねた積層鋼板て構成されて
おり、スリーブ32の外径にほぼ等しい内径を有して同
スリーブ32の外周面に固着された環状部33aと、周
方向に沿って所定の間隔をあけて(具体的には、180
度間隔で)環状部33aから径方向外側に突出した2個
の突出部33b,33cとからなる。
A housing 1 is provided on the outer peripheral surface of the input shaft 12.
A sleeve 32 that rotates integrally with the input shaft 12 is fixed by a pin 31 in the large-diameter portion 10a of the zero. The outer core 21 and the coil 2
An inner core (rotor) 33 is attached at the same position in the axial direction as 2-25. This inner core 33
Also, the outer peripheral surface of the sleeve 32 is formed by laminating a plurality of thin plates made of a magnetic material having high magnetic permeability in the axial direction of the housing 10 and having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the sleeve 32. At a predetermined interval along the circumferential direction from the annular portion 33a fixed to the
It comprises two protrusions 33b and 33c protruding radially outward from the annular portion 33a (at intervals of degrees).

【0015】突出部33bは、トーションバー15に捩
れが発生していない状態(入力軸12と出力軸13との
間に相対的な変位のない状態)にて、アウタコア21の
突起部21b,21e及びコイル22,25の周方向中
央に位置しかつ小さな所定の隙間を隔てて同突起部21
b,21eに対向している。突出部33cは、トーショ
ンバー15に捩れが発生していない状態にて、アウタコ
ア21の突起部21c,21d及びコイル23,24の
周方向中央に位置しかつ小さな所定の隙間を隔てて同突
起部21c,21dに対向している。
The projecting portions 33b of the outer core 21 are formed when the torsion bar 15 is not twisted (there is no relative displacement between the input shaft 12 and the output shaft 13). And the projecting portion 21 which is located at the center in the circumferential direction of the coils 22 and 25 and is separated by a small predetermined gap.
b, 21e. The projecting portion 33c is located at the center in the circumferential direction of the projecting portions 21c and 21d of the outer core 21 and the coils 23 and 24 in a state where the torsion bar 15 is not twisted, and is spaced apart from the projecting portion by a small predetermined gap. 21c and 21d.

【0016】次に、前記のように構成したトルク検出装
置を用いて入力軸12及び出力軸13に作用するトルク
を検出する検出回路の一例を説明する。この検出回路に
おいては、図3のブロック図に示すように、第1グルー
プに属するコイル22,24が直列に接続されるととも
に、第2グループに属するコイル23,25が直列に接
続されている。コイル22,24の一端は発振器41に
抵抗42を介して接続され、その他端は接地されてい
る。コイル23,25の一端は発振器41に抵抗43を
介して接続され、その他端は接地されている。
Next, an example of a detection circuit for detecting the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 using the torque detecting device configured as described above will be described. In this detection circuit, as shown in the block diagram of FIG. 3, coils 22 and 24 belonging to a first group are connected in series, and coils 23 and 25 belonging to a second group are connected in series. One ends of the coils 22 and 24 are connected to an oscillator 41 via a resistor 42, and the other ends are grounded. One end of each of the coils 23 and 25 is connected to the oscillator 41 via the resistor 43, and the other end is grounded.

【0017】また、コイル22,24の一端及びコイル
23,25の一端には、電圧検出器44,45がそれぞ
れ接続されている。電圧検出器44,45は、それぞれ
整流回路、平滑回路などからなり、コイル22,24及
びコイル23,25の各一端における交流信号の振幅値
(電圧値VT1,VT2)をそれぞれ検出する。これらの電圧
検出器44,45には演算器46が接続されており、同
演算器46は両電圧値VT1,VT2の差電圧VT1−VT2をト
ルク検出値として出力する。
Voltage detectors 44 and 45 are connected to one ends of the coils 22 and 24 and one ends of the coils 23 and 25, respectively. The voltage detectors 44 and 45 each include a rectifier circuit, a smoothing circuit, and the like, and detect the amplitude value (voltage value VT1, VT2) of the AC signal at each end of the coils 22, 24 and the coils 23, 25, respectively. An arithmetic unit 46 is connected to these voltage detectors 44 and 45, and the arithmetic unit 46 outputs a difference voltage VT1-VT2 between the two voltage values VT1 and VT2 as a torque detection value.

【0018】次に、上記のように構成した実施形態の動
作を説明する。抵抗42,43を介してコイル22,2
5の各一端に発振器41からの交流信号がそれぞれ供給
されると、コイル22,24及びコイル23,25から
なる各直列回路には前記交流信号がそれぞれ流れる。こ
のコイル22,24に流れる交流信号によって発生され
る磁束は、突起部21b、突出部33b、環状部33
a、突出部33c、突起部21d及び環状部21aから
なる磁路を介して図2の紙面方向に通過する。また、コ
イル23,25に流れる交流信号によって発生される磁
束は、突起部21c、突出部33c、環状部33a、突
出部33b、突起部21e及び環状部21aからなる磁
路を介して図2の紙面方向に通過する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. The coils 22, 2 are connected via the resistors 42, 43.
When the AC signal from the oscillator 41 is supplied to one end of each of the coils 5 and 5, the AC signal flows through each series circuit including the coils 22 and 24 and the coils 23 and 25. The magnetic flux generated by the alternating current signals flowing through the coils 22 and 24 includes a protrusion 21 b, a protrusion 33 b, and an annular portion 33.
a, the projection 33c, the projection 21d, and the annular portion 21a. The magnetic flux generated by the AC signals flowing through the coils 23 and 25 passes through a magnetic path including the protrusion 21c, the protrusion 33c, the annular portion 33a, the protrusion 33b, the protrusion 21e, and the ring 21a in FIG. Pass in the direction of the paper.

【0019】入力軸12及び出力軸13にトルクが作用
していなくて(トルクが「0」であって)、トーション
バー15に捩れが生じていなければ、インナコア33の
突出部33bはアウタコア21の突起部21b,21e
の中央に位置しているとともに、インナコア33の突出
部33cはアウタコア21の突起部21c,21dの中
央に位置している。この状態では、コイル22〜25の
インダクタンス(正確には、アウタコア21、インナコ
ア33などに関係したコイル22〜25のインダクタン
ス)は全て等しく、電圧検出器44,45によって検出
される電圧値VT1,VT2は等しい。したがって、この場合
には、演算器46は、差電圧VT1−VT2として「0」を計
算し、同「0」を表すトルク検出信号を出力する。
If no torque is acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 (torque is “0”) and the torsion bar 15 is not twisted, the projection 33 b of the inner core 33 Projections 21b, 21e
Of the inner core 33, and the protrusion 33c of the inner core 33 is located at the center of the protrusions 21c and 21d of the outer core 21. In this state, the inductances of the coils 22 to 25 (more precisely, the inductances of the coils 22 to 25 related to the outer core 21, the inner core 33, etc.) are all equal, and the voltage values VT1, VT2 detected by the voltage detectors 44, 45 Are equal. Therefore, in this case, the arithmetic unit 46 calculates “0” as the difference voltage VT1−VT2, and outputs a torque detection signal representing the same “0”.

【0020】一方、入力軸12が図2にて右方向に回動
されて、トーションバー15の捩れを伴って出力軸13
との間に相対的な回転差が生じると、前記回転差すなわ
ち入力軸12及び出力軸13に作用しているトルクが大
きくなるに従って、インナコア33の突出部33b,3
3cは第1グループに属するアウタコア21の突起部2
1b,21d及びコイル22,24にそれぞれ近づくと
ともに、第2グループに属するアウタコア21の突起部
21e、21c及びコイル25,23からそれぞれ遠ざ
かる。これにより、第1グループに属するコイル22,
24の各インダクタンスがそれぞれ増加するとともに、
第2グループに属するコイル23,25の各インダクタ
ンスが減少する。したがって、図4の右半分に実線で示
すように、入力軸12及び出力軸13に作用しているト
ルクが大きくなるに従って、電圧検出器44で検出され
る電圧値VT1は増加するとともに、電圧検出器45で検
出される電圧値VT2は減少する。そして、演算器46
は、前記両電圧値VT1,VT2の前記差電圧VT1−VT2を計算
し、同計算値を検出トルクとして出力する。その結果、
入力軸12の図2の右方向の回転に対して、正の値を表
し、入力軸12及び出力軸13に作用しているトルクが
大きくなるに従って大きくなるトルク検出信号が得られ
る。
On the other hand, the input shaft 12 is turned to the right in FIG.
When a relative rotation difference is generated between the input shaft 12 and the output shaft 13, the protrusions 33 b, 3 of the inner core 33 increase as the rotation difference, that is, the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases.
3c is a projection 2 of the outer core 21 belonging to the first group.
1b and 21d and the coils 22 and 24, respectively, and away from the protrusions 21e and 21c of the outer core 21 and the coils 25 and 23 belonging to the second group. Thereby, the coils 22 belonging to the first group,
As each inductance of 24 increases,
Each inductance of the coils 23 and 25 belonging to the second group decreases. Therefore, as indicated by the solid line in the right half of FIG. 4, as the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases, the voltage value VT1 detected by the voltage detector 44 increases, and The voltage value VT2 detected by the detector 45 decreases. And the arithmetic unit 46
Calculates the difference voltage VT1-VT2 between the two voltage values VT1 and VT2, and outputs the calculated value as a detected torque. as a result,
A positive value is obtained for the rightward rotation of the input shaft 12 in FIG. 2, and a torque detection signal is obtained which increases as the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases.

【0021】また、前記とは逆に、入力軸12が図2に
て左方向に回動されて、トーションバー15の捩れを伴
って出力軸13との間に相対的な回転差が生じると、前
記回転差すなわち入力軸12及び出力軸13に作用して
いるトルクが大きくなるに従って、インナコア33の突
出部33b,33cは第2グループに属するアウタコア
21の突起部21e,21c及びコイル25,23にそ
れぞれ近づくとともに、第1グループに属するアウタコ
ア21の突起部21b、21d及びコイル22,24か
らそれぞれ遠ざかる。これにより、第1グループに属す
るコイル22,24の各インダクタンスがそれぞれ減少
するとともに、第2グループに属するコイル23,25
の各インダクタンスが増加する。したがって、図4の左
半分に実線で示すように、入力軸12及び出力軸13に
作用しているトルクが大きくなるに従って、電圧検出器
44で検出される電圧値VT1は減少するとともに、電圧
検出器45で検出される電圧値VT2は増加する。そし
て、演算器46は、前記両電圧値VT1,VT2の前記差電圧V
T1−VT2を計算し、同計算値を検出トルクとして出力す
る。その結果、入力軸12の図2の左方向の回転に対し
て、負の値を表し、入力軸12及び出力軸13に作用し
ているトルクが大きくなるに従って絶対値の大きくなる
トルク検出信号が得られる。
Conversely, when the input shaft 12 is rotated leftward in FIG. 2 and the torsion bar 15 is twisted, a relative rotation difference between the input shaft 12 and the output shaft 13 is generated. As the rotational difference, that is, the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases, the protrusions 33b, 33c of the inner core 33 become more protruded from the protrusions 21e, 21c and the coils 25, 23 of the outer core 21 belonging to the second group. , And away from the projections 21 b and 21 d and the coils 22 and 24 of the outer core 21 belonging to the first group. As a result, the respective inductances of the coils 22 and 24 belonging to the first group decrease, and the coils 23 and 25 belonging to the second group decrease.
Each inductance increases. Therefore, as indicated by the solid line in the left half of FIG. 4, as the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases, the voltage value VT1 detected by the voltage detector 44 decreases, and The voltage value VT2 detected by the detector 45 increases. Then, the arithmetic unit 46 calculates the difference voltage V between the two voltage values VT1 and VT2.
Calculate T1-VT2 and output the calculated value as detected torque. As a result, a torque detection signal that represents a negative value with respect to the leftward rotation of the input shaft 12 in FIG. 2 and whose absolute value increases as the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13 increases. can get.

【0022】上記作動説明からも理解できるように、入
力軸12及び出力軸13に作用するトルクに応じて互い
に逆方向に変化する第1グループのコイル22,24及
び第2グループのコイル23,25の各インダクタンス
の変化を用いてトルクを検出するようにしたので、第1
グループのコイル22,24及び第2グループのコイル
23,25の両インダクタンスの変化が有効に利用さ
れ、精度よくトルクが検出される。
As can be understood from the above description of operation, the first group of coils 22 and 24 and the second group of coils 23 and 25 change in opposite directions according to the torque acting on the input shaft 12 and the output shaft 13. Since the torque is detected using the change of each inductance of
Changes in both inductances of the coils 22 and 24 of the group and the coils 23 and 25 of the second group are effectively used, and the torque is accurately detected.

【0023】また、アウタコア21、インナコア33な
どの一部に鉄粉が付着して、第1グループのコイル2
2,24及び第2グループのコイル23,25のいずれ
か一方のグループのコイルのインダクタンスの変化が取
り出しにくくなっても、他方のグループのインダクタン
スの変化を取り出すことができるので、検出精度は悪化
するものの、トルク検出は確保されてフェイルセーフ上
好ましい。
Further, iron powder adheres to a part of the outer core 21, the inner core 33, etc.
Even if it is difficult to take out the change in the inductance of the coil of either one of the coils 23 and 25 of the second group, the change in the inductance of the other group can be taken out, so that the detection accuracy deteriorates. However, torque detection is ensured, which is preferable for fail-safe.

【0024】また、上記構成のトルク検出装置の環境温
度が変化して、各コイル22〜25のインダクタンスが
変化しても、第1グループのコイル22,24のインダ
クタンスの変化と第2グループのコイル23,25のイ
ンダクタンスの変化は、温度変化による同じ変化傾向を
示す。これにより、図4の破線で示すように、電圧検出
器44で検出される電圧値VT1'と電圧検出器45で検出
される電圧値VT2'は、温度変化に対して同じ変化傾向を
示す。そして、演算器46は、前記両電圧VT1',VT2'の
差電圧VT1',VT2'を計算し、同計算値を検出トルクとし
て出力するので、検出トルクの温度変化による影響が打
ち消されて簡単かつ確実に温度補償が実現される。ま
た、この場合、第1グループのコイル22,24の磁路
も、第2グループのコイル23,25の磁路も、アウタ
コア21、インナコア33などの共通の磁路を多く含ん
でおり、また、第1グループのアウタコア21の突起部
21b,21d及びコイル22,24も、第2グループ
のアウタコア21の突起部21c,21e及びコイル2
3,25も近接されかつ同一構成であるので、前記温度
補償の精度も向上する。
Further, even if the environmental temperature of the torque detecting device having the above configuration changes and the inductance of each of the coils 22 to 25 changes, the change in the inductance of the coils 22 and 24 of the first group and the change of the inductance of the coils of the second group. Changes in inductances 23 and 25 show the same change tendency due to temperature change. Thereby, as indicated by the broken line in FIG. 4, the voltage value VT1 'detected by the voltage detector 44 and the voltage value VT2' detected by the voltage detector 45 show the same change tendency with respect to the temperature change. Then, the computing unit 46 calculates the difference voltage VT1 ′, VT2 ′ between the two voltages VT1 ′, VT2 ′ and outputs the calculated value as the detected torque. And temperature compensation is reliably realized. In this case, both the magnetic paths of the coils 22 and 24 of the first group and the magnetic paths of the coils 23 and 25 of the second group include many common magnetic paths such as the outer core 21 and the inner core 33. The protrusions 21b and 21d and the coils 22 and 24 of the outer core 21 of the first group are also the same as the protrusions 21c and 21e and the coil 2 of the outer core 21 of the second group.
Since the reference numerals 3 and 25 are close to each other and have the same configuration, the accuracy of the temperature compensation is improved.

【0025】また、上記実施形態においては、アウタコ
ア21及びインナコア33を積層鋼板で構成するように
したので、渦電流損を小さく抑えることができると共に
磁路の磁気抵抗を小さく抑えることできる。これによ
り、渦電流損を小さく抑えた上で、コイル22〜25の
励磁周波数すなわち発振器41の発振周波数を高くする
ことができて、各コイル22〜25による大きなインダ
クタンスの変化を得ることができるので、トルクの検出
精度を良好にできる。
Further, in the above embodiment, the outer core 21 and the inner core 33 are made of laminated steel plates, so that the eddy current loss can be reduced and the magnetic resistance of the magnetic path can be reduced. As a result, the excitation frequency of the coils 22 to 25, that is, the oscillation frequency of the oscillator 41 can be increased while suppressing the eddy current loss to a small value, and a large change in inductance due to each of the coils 22 to 25 can be obtained. , The accuracy of torque detection can be improved.

【0026】なお、上記実施形態においては、第1及び
第2グループに属するアウタコアの突起部及びコイルを
それぞれ二つずつ設けるようにしたが、第1及び第2グ
ループに属するアウタコアの突起部及びコイルをそれぞ
れ一つずつだけ設けるようにしてもよい。例えば、第1
グループに属するアウタコアの突起部及びコイルとして
アウタコア21の突起部21b及びコイル22(又はア
ウタコア21の突起部21d及びコイル24)だけを設
けるとともに、第2グループに属するアウタコアの突起
部及びコイルとしてアウタコア21の突起部21e及び
コイル25(又はアウタコア21の突起部21c及びコ
イル23)だけを設けるようにしてもよい。この場合、
インナコア33の突出部33c(又はインナコア33の
突出部33b)を省略して、インナコア33の突出部3
3b(又はインナコア33の突出部33b)を設けるだ
けでよい。
In the above-described embodiment, two protrusions and two coils are provided for the outer cores belonging to the first and second groups. However, the protrusions and the coils for the outer cores belonging to the first and second groups are provided. May be provided one by one. For example, the first
Only the projection 21b and the coil 22 of the outer core 21 (or the projection 21d and the coil 24 of the outer core 21) are provided as the projection and the coil of the outer core belonging to the group, and the outer core 21 is provided as the projection and the coil of the outer core belonging to the second group. Only the protrusion 21e and the coil 25 (or the protrusion 21c and the coil 23 of the outer core 21) may be provided. in this case,
The protrusion 3c of the inner core 33 (or the protrusion 33b of the inner core 33) is omitted, and the protrusion 3 of the inner core 33 is omitted.
3b (or the protruding portion 33b of the inner core 33) only needs to be provided.

【0027】また、逆に、第1及び第2グループに属す
るアウタコアの突起部及びコイルをそれぞれ三つ以上ず
つ設けるようにしてもよい。この場合、第1グループに
属するアウタコアの突起部及びコイルと、第2グループ
に属するアウタコアの突起部及びコイルとを、交互にハ
ウジング10の内周面上の周方向に沿って等間隔に配置
するようにするとともに、各グループに属するコイルを
図3のように抵抗42,43と接地との間にそれぞれ直
列に接続するようにすればよい。インナコアに関して
は、上記実施形態のアウタコア21の突起部21b,2
1eの組及びアウタコア21の突起部21c,21dの
組のように、第1及び第2グループにそれぞれ属すると
ともに隣接して対をなす各一対のアウタコアの突起部の
間にそれぞれインナコアの突出部を配置するようにして
インナコアをスリーブ32に固定するようにすればよ
い。
Conversely, three or more projections and three or more coils of the outer cores belonging to the first and second groups may be provided. In this case, the protrusions and coils of the outer core belonging to the first group and the protrusions and coils of the outer core belonging to the second group are alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the housing 10. In addition, the coils belonging to each group may be connected in series between the resistors 42 and 43 and the ground as shown in FIG. Regarding the inner core, the protrusions 21b, 2 of the outer core 21 of the above embodiment are provided.
Like the set 1e and the set of protrusions 21c, 21d of the outer core 21, the inner core protrusions are respectively disposed between the pair of outer core protrusions that belong to the first and second groups and are adjacently paired. The inner core may be fixed to the sleeve 32 by disposing the inner core.

【0028】さらに、上記実施形態及び変形例において
は、入力軸12側にインナコア33を固定するととも
に、出力軸13側にアウタコア21及びコイル22〜2
5を固定するようした。しかし、本発明は、入力軸12
と出力軸13との相対的位置がインナコア33の突出部
33b,33cとアウタコア21の突起部21b〜21
eとの相対的位置に関係するように構成すればよいの
で、入力軸12側にアウタコア21及びコイル22〜2
5を固定するとともに、出力軸13側にインナコア33
を固定するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment and modifications, the inner core 33 is fixed to the input shaft 12 side, and the outer core 21 and the coils 22 to 2 are fixed to the output shaft 13 side.
5 was fixed. However, the present invention does not
The relative positions of the outer core 21 and the output shaft 13 are determined by the protrusions 33 b and 33 c of the inner core 33 and the protrusions 21 b to 21 of the outer core 21.
e, the outer core 21 and the coils 22 to 2 on the input shaft 12 side.
5 while fixing the inner core 33 on the output shaft 13 side.
May be fixed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態に係るトルク検出装置の
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a torque detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の2−2線に沿って見たトルク検出装置
の平断面図である。
FIG. 2 is a plan cross-sectional view of the torque detection device taken along line 2-2 of FIG.

【図3】 前記トルク検出装置を用いたトルク検出回路
図の一例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a torque detection circuit diagram using the torque detection device.

【図4】 図3の電圧検出器により検出される電圧値と
トルクとの関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a voltage value detected by the voltage detector of FIG. 3 and torque.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ハウジング(第1部材)、12…入力軸、13…
出力軸、15…トーションバー、21…アウタコア、2
1a…環状部、21b〜21e…突起部、22〜25…
コイル、32…スリーブ(第2部材)、33…インナコ
ア(ロータ)、33a…環状部、33b,33c…突出
部、41…発振器、44,45…電圧検出器、46…演
算器。
Reference numeral 10: housing (first member), 12: input shaft, 13:
Output shaft, 15: torsion bar, 21: outer core, 2
1a: annular portion, 21b to 21e: protrusion, 22 to 25 ...
Coil, 32: sleeve (second member), 33: inner core (rotor), 33a: annular portion, 33b, 33c: protruding portion, 41: oscillator, 44, 45: voltage detector, 46: arithmetic unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トーションバーにより相対回転可能に連結
された入力軸及び出力軸のうちの一方の軸と一体回転す
るように設けた環状のアウタコアと、 前記アウタコアの内周面上に周方向に沿って所定の間隔
を隔ててそれぞれ組み付けられた少なくとも第1及び第
2コイルと、 前記入力軸及び出力軸のうちの他方の軸と一体回転する
ように前記第1及び第2コイルの径方向内側に設けられ
同第1及び第2コイルの周方向の間の位置に径方向外側
に突出した突出部を形成してなるインナコアとを備え、
前記第1及び第2コイルと前記インナコアの突出部との
相対的な位置に応じた前記第1及び第2コイルのインダ
クタンスの変化により前記入力軸及び出力軸に作用する
トルクを検出するトルク検出装置。
An annular outer core provided so as to rotate integrally with one of an input shaft and an output shaft connected to each other by a torsion bar so as to be relatively rotatable; At least a first coil and a second coil, each of which is assembled at a predetermined interval along the axis, and radially inward of the first and second coils so as to rotate integrally with the other of the input shaft and the output shaft. An inner core formed at a position between the circumferential direction of the first and second coils and formed with a protruding portion protruding radially outward;
A torque detecting device for detecting a torque acting on the input shaft and the output shaft by a change in inductance of the first and second coils according to a relative position between the first and second coils and the protrusion of the inner core. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012032198A (en) * 2010-07-29 2012-02-16 Tamagawa Seiki Co Ltd Torque sensor
JP2012242114A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Honda Motor Co Ltd Torsion sensor and driving joint mechanism

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012032198A (en) * 2010-07-29 2012-02-16 Tamagawa Seiki Co Ltd Torque sensor
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