JP2004093184A - Torque sensor for electric power steering - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング用トルクセンサに関し、特に、トルク検出精度の向上技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング用トルクセンサに適用されるトルクセンサとしては、例えば、特開平9−189625号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来例のトルクセンサは、同軸に配設された第1および第2の回転軸をトーションバーを介して連結すると共に、導電性でかつ非磁性の材料からなる円筒部材(被包囲部材)を、前記第1の回転軸の外周面を包囲するように、前記第2の回転軸と回転方向に一体とし、前記第1の回転軸の少なくとも前記円筒部材に包囲された被包囲部(被包囲部材)を磁性材料で形成し、前記被包囲部には軸方向に延びる溝(切欠部)を形成し、前記溝の周方向幅は前記被包囲部の前記溝でない部分(非切欠部)の周方向幅よりも広く形成し、前記円筒部材には前記第1の回転軸との相対回転位置に応じて前記溝との重なり具合が変化するように窓(切欠部)を上下2列形成し、前記円筒部材の前記2列の窓が形成された部分の各窓をそれぞれ包囲するように上下一対のコイル(検出コイル)を配置し、前記両コイルのインピーダンス変化に基づいて前記第1および第2の回転軸に発生するトルクを検出するように構成されたものであった。
【0003】
なお、このトルクセンサにおける上下一対のコイルは、一方をトルク検出用として用い、他方は温度補償用として用いられるものであるため、互いに同一仕様のものが用いられており、また、上下一対のコイル(検出コイル)に対応して円筒部材(包囲部材)に設けられる2列の窓(切欠部)の開口形状および寸法・面積も全て同一に形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両検出コイルを両回転軸の外形が異なる段違い部に配置した場合にあっては、両検出コイルに同一仕様のものを用いていても両検出コイルにおける磁界のもれ量に差が生じる関係で、両検出コイルの磁界の特性にずれが発生し、トルク検出精度を低下させるため、両検出コイルのレイアウト位置が両回転軸の軸径が同一の個所に限定され、段違い部分には配置できないため、レイアウトに大きな制約を受けるという問題があった。
また、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきによっても、両検出コイルの磁界の特性にずれが生じるが、このずれをコイル巻き数の増加により修正しようとすると、構造の大型化を招くと共に、温度によるセンサ出力特性変化代(図9の転舵トルクに対するコイルインダクタンス可変特性図におけるコイルインダクタンスの上下方向の変化)が変わってしまうため、調整が極めて困難であるという問題がある。なお、制御回路内に温度特性のばらつきを補正する補正回路を設けることが考えられるが、回路構成が複雑化すると共に、特に高価なサーミスタにより温度特性を補正する必要があるためにコスト高になるという問題がある。
【0005】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、両回転軸の外形が異なる段違い部に両検出コイルを配置することで両検出コイルの磁界の特性が異なってしまったり、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきにより互いに磁界の特性にずれが生じるような場合においても、レイアウトの制約を受けることなく、かつ、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を招くことなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを容易に修正することができる電動パワーステアリング用トルクセンサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項1記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、第1回転軸と第2回転軸との間に介装された弾性体と、前記第1回転軸と第2回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第1回転軸と第2回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第1回転軸と第2回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【0007】
請求項2記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項1記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記被包囲部材が、前記第1回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、前記包囲部材が、前記第2回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第2回転軸側の面に対向する第1磁路遮断部と該第1磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第1回転軸側の面と対向する第2磁路遮断部とからなり、前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、前記第2回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、前記第1磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、前記第2磁路遮断部が、その中心部に前記第2回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、前記上下一対の両包囲部材のうち前記第1磁路遮断部側に形成される切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【0008】
請求項3記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、第1回転軸と第2回転軸との間に介装された弾性体と、前記第1回転軸と第2回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第1回転軸と第2回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第1回転軸と第2回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【0009】
請求項4記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項3記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記被包囲部材が、前記第1回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、前記包囲部材が、前記第2回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第2回転軸側の面に対向する第1磁路遮断部と該第1磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第1回転軸側の面と対向する第2磁路遮断部とからなり、前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、前記第2回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、前記第1磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、前記第2磁路遮断部が、その中心部に前記第2回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の角度を互いに異ならせて両重なり部の面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【0010】
【作用および効果】
この発明請求項1記載の電動パワーステアリング用トルクセンサでは、上述のように、前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
従って、例えば、第1回転軸と第2回転軸との外径が異なる段違い部に両検出コイルを配置することで両検出コイルの磁界の特性が異なってしまうような場合においても、両検出コイルの磁界の特性のずれを容易に修正できるため、両検出コイルのレイアウトの自由度を拡大させることができるようになる。
また、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきも、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を行うことなしに、調整することができるようになる。
【0011】
請求項2記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項1記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、上述のように、前記第2回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成されることで、第1回転軸と第2回転軸とを弾性部材を介して接続した後からでも、第2回転軸側に固定される包囲部材はもちろん、第1回転軸側に固定される被包囲部材およびハウジング側に固定される両検出コイルをも全て第2回転軸側から装着することができ、これにより、組み付け作業性を向上させることができるようになる。
さらに、包囲部材が第2回転軸側に固定されるため、包囲部材を固定した後に第2回転軸側の検出コイルを挿入することができ、よって、包囲部材を容易に第2回転軸に固定することができるようになる。
【0012】
また、前記包囲部材における第1磁路遮断部には複数の切欠部が窓状に形成され、第2磁路遮断部が、その中心部に第2回転軸および被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で各切欠部が放射状に形成されている構成とすることで、被包囲部材が包囲部材の第2磁路遮断部を軸方向に貫通可能であるため、第1回転軸に被包囲部材を装着固定した後に、第1磁路遮断部と第2磁路遮断部とが接続部を介して一体に形成された構造の包囲部材を第2回転軸側から挿入し、被包囲部材の軸方向両面から挟む状態で第1磁路遮断部と第2磁路遮断部を組み付け配置することができるようになる。
従って、組み付け作業性をさらに高めることができるようになる。
【0013】
また、前記上下一対の両包囲部材のうち前記第1磁路遮断部側に形成される窓状切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されているため、包囲部材の大きさを径方向に拡大することなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
【0014】
請求項3記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、上述のように、前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
従って、前記請求項1の発明と同様の作用・効果が得られる他、径方向および軸方向のいずれにもトルクセンサを拡大させることなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになるという追加の効果が得られる。
【0015】
請求項4記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項3記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、上述のように構成したことで、前記請求項2の発明と同様の作用・効果が得られる他、前記第1磁路遮断部側に形成される窓状切欠部の内径側を軸心方向に延長して面積を拡大させるだけでは補えない分の磁界の特性のずれをも修正することができるようになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図面に基づいて説明する。
図1は、発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサTSが適用された電動パワーステアリングを示す縦断面図、図2は同要部拡大断面図であり、両図において、1はハウジング、2は入力軸(第2回転軸)、3は出力軸(第1回転軸)、4はトーションバー(弾性体)、5は被包囲部材、6はトルク検出側包囲部材(第1磁路遮断部)、7は温度補償側包囲部材(第2磁路遮断部)、8はトルク検出用コイル(検出コイル)、9は温度補償用コイル(検出コイル)、10はスペーサ、11はベース部材、12は皿ばね、13は出力軸側ウォームホイール、14はモータ軸側ウォームシャフトを示す。
【0017】
さらに詳述すると、前記ハウジング1は、前記トルクセンサTS部分が主に収容される上部ハウジング110と、前記減速ギヤG部分が主に収容される中央ハウジング120と、ラックR&ピニオンP部分が主に収容される下部ハウジング130とに分割形成されていて、それぞれ軸方向に組み付けることにより1つのハウジング1が構成されるようになっている。
【0018】
即ち、中央ハウジング120の上部に備えた大径部120a内に上部ハウジング110の下端開口縁部110aを挿入すると共に、フランジ部110bを中央ハウジング120の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング110と中央ハウジング120とが締結固定される。
【0019】
前記入力軸2および出力軸3は、前記各ハウジング110、120、130内に軸受けベアリング1a、1b、1cを介してそれぞれ回転自在に支持された状態で、同軸に配置されている。
【0020】
前記トーションバー4は、前記入力軸2の軸心穴2a内に回転可能に挿入され、その一端が軸心穴2aの奥側で入力軸2に対しピン2bで固定される一方、もう一端側は出力軸3の軸心穴3aにスプライン結合されている。
【0021】
そして、前記入力軸2には、図外のステアリングホイールが連結されていて、このステアリングホイールの操舵力が、入力軸2、トーションバー4、および、出力軸3を経由し、出力軸3の下端に設けられたラックR&ピニオンPによりラックRの直線運動に変換され、図外の左右の前輪に伝達されるようになっている。
【0022】
前記被包囲部材5は、前記トルク検出用コイル8および温度補償用コイル9で発生する磁界の磁路を構成するものであり、このためステンレス等の磁性材料で焼結加工により形成され、上部ハウジング110内において出力軸3の上端部(入力軸2側端部)に本体部31とは環状段部32を形成して設けられた小径部33の外周に圧入結合されている。(図2参照)
【0023】
この被包囲部材5は、図3にその底面図を示すように、その中心部に前記小径部33に圧入結合するための結合穴50を有する環状基部の外周側には非切欠部(磁路形成部)52を残し、円周方向所定間隔のもとに軸方向に貫通する切欠部51が複数(この発明の実施の形態では8個)形成されている。
【0024】
図1、2に戻り、前記トルク検出用コイル8は、インピーダンス変化に基づいて入力軸2と出力軸3との間に作用するトルクを検出するためのもので、被包囲部材5の入力軸2側の面と軸方向に対面する状態で、その下面以外を包囲するヨーク部材80を介して上部ハウジング110側に固定されていて、被包囲部材5およびヨーク部材80を磁路とする磁界を発生させる。
【0025】
前記ヨーク部材80は、図2に示すように、前記被包囲部材5と対向する下面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する上面包囲部80a、内周包囲部80b、外周包囲部80c、および、該外周包囲部80cの下端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部80dとで構成されている。
【0026】
前記温度補償用コイル9は、前記トルク検出用コイル8でトルクを検出する際に温度変化に基づく検出値の変動を修正するためのもので、被包囲部材5の出力軸3側の面と軸方向に対面する状態で、その上面以外を包囲するヨーク部材90を介して上部ハウジング110側に固定されていて、被包囲部材5およびヨーク部材90を磁路とする磁界を発生させる。
【0027】
前記ヨーク部材90は、図2に示すように、前記被包囲部材5と対向する上面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する下面包囲部90a、内周包囲部90b、外周包囲部90c、および、該外周包囲部90cの上端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部90dとで構成されている。
【0028】
前記スペーサ10は、トルク検出用コイル8側のヨーク部材80と温度補償用コイル9側のヨーク部材90との軸方向間隔を決定するために介装されるもので、非導電性部材である合成樹脂材料(PPS)で円筒状に形成され、その内側上部にはヨーク部材80における固定フランジ部80dを軸方向において位置決め係止する環状段部10aが形成され、内側下部にはヨーク部材90における固定フランジ部90dを位置決め係止する環状段部10bが形成されている。即ち、両環状段部10a、10b相互間の軸方向長さでトルク検出用コイル8と温度補償用コイル9との軸方向位置関係が決定されるようになっている。
【0029】
前記ベース部材11は、その下端フランジ部11aを中央ハウジング120における大径部120aの内側に形成された係止段部120d上に係止させた状態で組み込まれるもので、その上端小径円筒部11bの内側にヨーク部材90における本体部を収容する環状凹部11cが形成されている。そして、前記小径円筒部11bが前記スペーサ10の下端開口部から挿入され、その上端面にヨーク部材90の固定フランジ部90dを当接係止させた状態で組み付けられる。即ち、このベース部材11の軸方向長さにより、中央ハウジング120(ハウジング1)とトルク検出用コイル8および温度補償用コイル9との軸方向位置関係が決定されることになる。
【0030】
前記固定フランジ部80dと上部ハウジング110の内部の軸方向中間部に形成された環状段部110dとの間に前記皿ばね12を介装させた状態で中央ハウジング120に対する上部ハウジング110の組み付けおよびボルト等による締結固定が行われることにより、皿ばね12の付勢力により両ヨーク部材80、90(トルク検出用コイル8、温度補償用コイル9)の位置ずれを防止し、軸方向位置関係を維持させた状態でハウジング1への組み付けが行われる。
【0031】
前記トルク検出側包囲部材6は、その内周側円筒部60を入力軸2の下端部寄りの位置に形成された最大外径部2cの外周にかしめることにより、入力軸2に対する組み付け固定がなされている。
前記トルク検出側包囲部材6は、以上のようにその内周側円筒部60を入力軸2に固定することにより、前記被包囲部材5とトルク検出用コイル8との間に所定のクリアランスをもって介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材6には、図4(平面図)および図5(底面図)にその詳細を示すように、前記被包囲部材5における切欠部51および非切欠部52の数に対応し軸方向に貫通する窓部(切欠部)61が円周方向所定間隔のもとに複数(この発明の実施の形態では8個)形成されている。なお、各窓部61の周方向幅が被包囲部材5の非切欠部52と同一幅に形成されている。
【0032】
即ち、トルク検出側包囲部材6の窓部61および非切欠部62と前記被包囲部材5の切欠部51および非切欠部52との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより入力軸2と出力軸3との間に発生するトルクを検出するためのものであり、このため、トルク検出側包囲部材6はアルミニウム等の導電性かつ非磁性材料で形成されている。
【0033】
前記温度補償用包囲部材7は、前記被包囲部材5と温度補償用コイル9との間に介装されるもので、図1に示すように、その内周側は出力軸3側には固定されないフリーの状態で温度補償用包囲部材7の外周に形成される外筒部(接続部)73とトルク検出側包囲部材6の外筒部(接続部)63とが互いに軸方向に延長され一体に連結することにより、トルク検出側包囲部材6と一体に回動するように構成されている。
なお、温度補償用包囲部材7内周側から温度補償用コイル9の下部に至るまでの出力軸3の外周には、温度補償用包囲部材7と同一材料の円筒部材75が圧入されており、温度補償用コイル9から出力軸3への磁束の逃げを防止して磁界を安定させるようになっている。
【0034】
そして、図4、5に示すように、トルク検出側包囲部材6の窓部61と温度補償側包囲部材7の窓部71とが軸方向において互いに重ならないように所定角度(17°、2度)ずらした状態に配置されると共に、図8(図6のVIII−VIII線における縦断面図)に示すように、トルク検出側包囲部材6の各窓部61と温度補償側包囲部材7の各窓部71との間における各非切欠部62、72の重なり部の幅aが被包囲部材5の各非切欠部52の周方向幅bよりは狭い幅に形成されることにより、被包囲部材5における各非切欠部52の両側部が両各窓部61、71側にそれぞれ突出すると共に、入力軸2側に回転力が加わっていないトルク値0の状態(中立点)で、図6(平面図)、図7(底面図)および図8に示すように、両突出部c、dの突出比率を互いに異ならせた状態で配置されている。ちなみに、両窓部61、71の周方向幅は回転角で12.5°、非切欠部52は11°に設定されている。
【0035】
また、温度補償側包囲部材7は、図2、5、7に示すように、各窓部71の軸心側がそれぞれ軸心穴(挿通穴)74と連通する切り欠き状に形成されることにより、前記被包囲部材5における環状基部および被切欠部(磁路形成部)52が温度補償側包囲部材7を軸方向に通過可能となっている。
そして、前記入力軸2におけるの最大外径部2cが、前記トルク検出用包囲部材6における内周側円筒部60の内径はもちろん、前記被包囲部材5における結合穴50の内径、トルク検出用コイル8および温度補償用コイル9を収容するヨーク部材80、90の内径よりも小径に形成されていて、これら全てのセンサ部材が入力軸2側から組み付けられるようになっている。
【0036】
一方、トルク検出側包囲部材6の窓部61は四方を完全に囲まれた窓状に形成されているのに対し、温度補償側包囲部材7の窓部71は上述のように軸心側がそれぞれ軸心穴(挿通穴)74と連通する切り欠き状に形成されている関係で、窓状に比べて磁束の逃げが大きくなり、これにより、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の磁界の特性にずれが生じることになる。そこで、この発明の実施の形態では、図4、5に示すように、トルク検出側包囲部材6の窓部61の内径側を軸心方向に延長して同窓部61の開口面積を拡大することにより、両コイル8、9の磁界の特性のずれを修正するように構成されている。
なお、この窓部61の開口面積の拡大による磁界の特性のずれの修正は、予め現物を製作し、磁路がどのように形成されるかをシュミレーションし、その結果を基に窓部61の延長寸法を決定する。
【0037】
そこで、主にトルクセンサTS部分の各部材の組み付け手順、および、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の磁界の特性のずれのもう1つの修正方法について説明する。
(イ)ベアリング1bが圧入固定された出力軸3を中央ハウジング120の下方から挿通させ、ベアリング1bを小径部120b内面に圧入することにより、中央ハウジング120に対し出力軸3の中間部を回転自在に軸支した状態に組付ける。なお、出力軸3にはその軸心穴3aに対しトーションバー4の下端をスプライン結合すると共に、トーションバー4の上端部を入力軸2の軸心穴2a内に挿入した状態で、トーションバー4および入力軸2を直径方向に貫通するピン装着穴2gを穿設し、この装着穴2gにピン2cを圧入装着することによりトーションバー4の上端部側を入力軸2に固定する。なお、ピン装着穴2gの穿設加工時に発生する切削油や切粉の除去処理をした後、次の工程に進む。
【0038】
(ロ)ベース部材11の下端フランジ部11aを中央ハウジング120における大径部120a内に形成された環状段部120d上に係止させた状態で組み付ける。
(ハ)ベース部材11の環状凹部11c内にヨーク部材90の本体部を収容し、かつ、固定フランジ部90dをベース部材11の上端小径円筒部11bの上端面に当接係止させた状態でヨーク部材90(温度補償用コイル9)を組み付ける。
(ニ)出力軸3の上端小径部33に被包囲部材5の結合穴50を圧入して組み付ける。その際、温度補償用コイル9と被包囲部材5相互間のクリアランスをセンサなどで計測しながら被包囲部材5の軸方向位置決めが行われる。
【0039】
(ホ)外筒部73、63を介して温度検出側包囲部材7が一体化されたトルク検出側包囲部材6は、その内周側円筒部60を入力軸2の最大外形部2cの外周にかしめることにより、入力軸2に対し組み付け固定する。この固定に際しては、温度検出側包囲部材7は、前述のように、前記被包囲部材5における環状基部および被切欠部(磁路形成部)52が温度補償側包囲部材7を軸方向に通過可能となっているため、この温度検出側包囲部材7を被包囲部材5と温度補償用コイル9との間に所定のクリアランスが形成されるように軸方向配置させると共に、入力軸2側に回転力が加わっていないトルク値0の状態(中立点)で、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の磁界の特性のずれの修正が行われる。
即ち、被包囲部材5における各非切欠部52の周方向両側部が両各窓部61、71側にそれぞれ突出する部分の比率を変えることにより、トルク検出用コイル8および温度補償用コイル9で検出されるインピーダンスの差が0になるように包囲部材6の回転角度を調整した状態とし、この状態でポンチ等のかしめ具で前記内周側円筒部60を入力軸2に対しかしめ状態とすることにより、入力軸2に対しトルク検出側包囲部材6および温度補償側包囲部材7を軸方向および周方向において位置決め調整した状態で組み付け固定する。
【0040】
(ヘ)スペーサ10における下向きの環状段部10bを温度補償用コイル9側のヨーク部材90における固定フランジ部90dの上面に当接係止させた状態で、スペーサ10を組み付ける。
(ト)固定フランジ部80dをスペーサ10における上向きの環状段部10aに当接係止させた状態でヨーク部材80(トルク検出用コイル8)を組み付ける。これにより、予め設定された両環状段部10a、10bの相互間隔により、トルク検出側包囲部材6を被包囲部材5とトルク検出用コイル8との間に所定のクリアランスのもとに配置させた状態とすることができる。
【0041】
(チ)ヨーク部材80における固定フランジ部80d上に皿ばね12を載置した状態で、中央ハウジング120に対し上部ハウジング110の組み付を行う。即ち、入力軸2を上部ハウジング110の軸心穴内に圧入固定されたベアリング1a内に圧入することにより、上部ハウジング110に対し入力軸2を回転自在に軸支状態とし、中央ハウジング120の上部に備えた大径部120a内に上部ハウジング110の下端開口縁部110aを挿入すると共に、フランジ部110bを中央ハウジング120の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング110と中央ハウジング120とを軸方向に締結固定することにより、固定フランジ部80dと環状段部110dとの間で皿ばね12が押圧圧縮され、その強い反発力により、ヨーク部材80、スペーサ10、ヨーク部材90、および、ベース部材11が、皿ばね12と環状段部120dとの間に軸方向に挟持された状態で固定される。
【0042】
次に、この発明の実施の形態のトルクセンサTSのトルク検出方法について説明する。
この発明の実施の形態のトルクセンサTSは、トルク0の状態では、上述のように、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の磁界の特性のずれの修正が行われているため、トルク検出用コイル8および温度補償用コイル9で検出されるインピーダンス値の差は略0(トルク値0)となっている。
【0043】
そこで、まず、入力軸2にステアリング回転が入力されると、トーションバー4が捻じれることで、包囲部材6と被包囲部材5に相対角度差が生じ、これにより、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9が形成する磁路回路が変化し、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9のインダクタンスが変化する。
【0044】
即ち、図9のコイルインダクタンス可変特性図に示すように、右転舵方向では、被包囲部材5に対し、トルク検出用包囲部材6および温度補償用包囲部材7が時計方向に相対回動し、これにより、温度補償用包囲部材7の窓部71に対する被包囲部材5の非切欠部52の重なり面積が減少してコイル検出用包囲部材6の窓部61に対する重なり面積が増加する方向に変化するため、トルク検出用コイル8側のコイルインダクタンスが増加して温度補償用コイル9のコイルインダクタンスが減少する方向に変化し、また、左転舵方向では、以上とは逆に、トルク検出用コイル8側のコイルインダクタンスが減少して温度補償用コイル9コイルインダクタンスが増加する方向に変化する。このように、コイルインダクタンスの差が0を中心として互いにプラスとマイナスの逆方向に変化することになる。
【0045】
そこで、トルク検出用コイル8で検出されコイルインダクタンス値と、温度補償用コイル9で検出されたコイルインダクタンス値と差分値を検出することにより、常に温度補償された状態のトルク値を検出することができると共に、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9でそれぞれ検出される両コイルインダクタンスの差分値として大きな値が得られるため、トルク検出精度を高めることができる。
【0046】
以上説明してきたようにこの発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにあっては、以下に列挙する効果が得られる。
即ち、前記入力軸2における最大外径部2cを、トルク検出側包囲部材6における内周側円筒部60の内径はもちろん、出力軸3側に固定される被包囲部材5における結合穴50の内径、トルク検出用コイル8および温度補償用コイル9を収容するヨーク部材80、90の内径よりも小径に形成したことにより、入力軸2と出力軸3とをトーションバー4を介して接続した後からでも、入力軸2側に固定される両包囲部材6、7はもちろん、出力軸3側に固定される被包囲部材5の他、ハウジング1側に固定されるトルク検出用コイル8および温度補償用コイル9をも全て入力軸2側から装着することができるようになる、従って、組み付け作業性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
また、両包囲部材6、7が入力軸2側に固定されるため、両包囲部材6、7を固定した後に入力軸2側のトルク検出用コイル8を挿入することができるため、両包囲部材6、7を容易に入力軸2に固定することができるようになる。
【0047】
また、前記温度補償側包囲部材7にはその中心部に入力軸2および被包囲部材5における環状基部を貫通可能な軸心穴74が形成されていると共に被包囲部材5の各非切欠部52と対向する部分には軸心穴74と連通し非切欠部52を貫通可能な状態で各窓部71が放射状に形成された構成としたことで、被包囲部材5が温度補償側包囲部材7を軸方向に貫通可能であり、このため、出力軸3に被包囲部材5を装着固定した後に、トルク検出側包囲部材6と温度補償側包囲部材7とが外筒部63、73介して一体に形成された構造の包囲部材を入力軸2側から挿入し、被包囲部材5の軸方向両面から挟む状態でトルク検出側包囲部材6と温度補償側包囲部材7を組み付け配置することができるようになり、従って、組み付け作業性をさらに向上させることができるようになる。
【0048】
また、前記両ヨーク部材80、90相互間にトルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の軸方向間隔を決定する環状のスペーサ10を介装するようにしたことで、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9相互間の位置関係を維持した状態での組み付けが可能となり、これにより、両ヨーク部材80、90(両コイル8、9)相互間のクリアランス管理を容易に行うことができるようになる。
また、スペーサ10を設けたことで、入力軸2側のトルク検出用コイル8をハウジング1側に固定する必要がなくなるため、入力軸2側の上部ハウジング110を装着する前に、全てのセンサ部材を組み付けることができるようになる。
【0049】
また、前記両ヨーク部材80、90を、スペーサ10が相互間に介装された両固定フランジ部80d、90dの部分において皿ばね12およびベース部材11を介して軸方向に押圧された状態でハウジング1に対して固定するようにしたことで、皿ばね12を介装するだけで、両ヨーク部材80、90における磁界の磁路を構成する本体部の内部応力を変化させることなしにハウジング1への組み付け固定を容易に行うことができるようになると共に、皿ばね12の付勢力により両ヨーク部材80、90(トルク検出用コイル8、温度補償用コイル9)の位置ずれを防止することができるようになる。
【0050】
また、前記スペーサ10が相互間に介装された両固定フランジ部80d、90dの部分において軸方向に介装されたベース部材11を介して軸方向に押圧した状態で両ヨーク部材80、90をハウジング1に対して固定するようにしたことで、ハウジング1自体を設計変更することなしに、ベース部材11を変更するだけで、ハウジング1、両包囲部材7、8および被包囲部材5に対する両ヨーク部材80、90(トルク検出用コイル8、温度補償用コイル9)の軸方向取り付け位置を容易に変更することができるようになる。
【0051】
また、上下一対のトルク検出側包囲部材6の窓部61と温度補償側包囲部材7の窓部71の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対のトルク検出用コイル8と温度補償用コイル9の磁界の特性のずれを修正することができるため、この発明の実施の形態におけるように、入力軸2と出力軸3との外径が異なる段違い部にトルク検出用コイル8および温度補償用コイル9を配置することで両コイルの磁界の特性が異なってしまうような場合においても、両コイルの磁界の特性のずれを容易に修正することができ、従って、両コイル8、9のレイアウトの自由度を拡大させることができるようになる。
また、トルク検出用コイル8と温度補償用コイル9におけるコイル温度特性のばらつきも、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を行うことなしに、調整することができるようになる。
【0052】
また、トルク検出側包囲部材6における窓部61の内径側を軸心方向に延長して同窓部61の開口面積を拡大することにより、両コイル8、9の磁界の特性のずれを修正するようしたことで、トルク検出側包囲部材6の大きさを径方向に拡大することなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
【0053】
さらに、被包囲部材5における各被切欠部52の周方向両側部が両各窓部61、71側に突出する突出部c、dの比率を調整することにより、両コイル8、9の磁界のずれを修正するようにしたことで、径方向および軸方向のいずれにもトルクセンサを拡大させることなしに、両コイル8、9の磁界の特性のずれを修正することができるようになる。これにより、前記トルク検出側包囲部材6の窓部61と温度補償側包囲部材7の窓部71の開口面積を異ならせることでは補えない分の磁界の特性のずれをも修正することができるようになる。
【0054】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、入力軸2側に包囲部材を設け、出力軸3側に被包囲部材を設けたが、逆であってもよい。
【0055】
また、発明の実施の形態では、トルク検出側包囲部材6の窓部61と温度補償側包囲部材7の窓部71の開口面積を異ならせると共に、被包囲部材5における各被切欠部52の周方向両側部が両各窓部61、71側に突出する突出部c、dの比率を調整するようにしたが、いずれか一方の方法のみでも十分に効果を得ることができる。
また、発明の実施の形態では、コイルと包囲部材と被包囲部材を軸方向に対向させる構造のものを例にとったが、従来例におけるように径方向に対向させる構造のものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す縦断面図である。
【図2】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す要部拡大断面図である。
【図3】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける被包囲部材を示す底面図である。
【図4】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材を示す平面図である。
【図5】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材を示す底面図である。
【図6】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材と被包囲部材との位置関係を示す平面図である。
【図7】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材と被包囲部材との位置関係を示す底面図である。
【図8】図6のVIII−VIII線における拡大縦断面図である。
【図9】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける操舵トルクに対するコイルインダクタンスの可変特性図である。
【符号の説明】
TS 電動パワーステアリング用トルクセンサ
1 ハウジング
2 入力軸(第2回転軸)
2c 最大外径部
3 出力軸(第1回転軸)
4 トーションバー(弾性体)
5 被包囲部材
51 切欠部
52 非切欠部
6 トルク検出側包囲部材(第1磁路遮断部)
61 窓部(切欠部)
62 非切欠部
63 外筒部(接合部)
7 温度補償側包囲部材(第2磁路遮断部)
71 窓部(切欠部)
72 非切欠部
73 外筒部(接合部)
74 軸心穴(挿通穴)
8 トルク検出用コイル(検出コイル)
80 ヨーク部材
9 温度補償用コイル(検出コイル)
90 ヨーク部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor for electric power steering, and more particularly to a technique for improving torque detection accuracy.
[0002]
[Prior art]
As a torque sensor applied to a conventional torque sensor for electric power steering, for example, a torque sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-189625 is disclosed.
That is, in the conventional torque sensor, the first and second rotating shafts arranged coaxially are connected via a torsion bar, and a cylindrical member (enclosed member) made of a conductive and non-magnetic material is used. ) Is integrated with the second rotating shaft in the rotating direction so as to surround the outer peripheral surface of the first rotating shaft, and the enclosed portion () surrounded by at least the cylindrical member of the first rotating shaft. The surrounding member is formed of a magnetic material, and a groove (notch portion) extending in the axial direction is formed in the surrounding portion, and the circumferential width of the groove is a non-groove portion of the surrounding portion (non-cut portion). ) Is formed wider than the circumferential width of the cylindrical member, and the cylindrical member is provided with two rows of upper and lower windows (notches) so that the degree of overlap with the groove changes according to the relative rotation position with respect to the first rotation shaft. And each of the windows in the portion of the cylindrical member where the two rows of windows are formed are wrapped. A pair of upper and lower coil (detection coil) arranged to, were those configured to detect the torque generated in the first and second axis of rotation on the basis of the impedance change of the two coils.
[0003]
In this torque sensor, one pair of upper and lower coils is used for detecting torque, and the other is used for temperature compensation. The two rows of windows (notches) provided in the cylindrical member (surrounding member) corresponding to the (detection coil) have the same opening shape, dimensions, and area.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the two detection coils are arranged on a stepped portion having different outer shapes of both rotating shafts, a difference occurs in the amount of leakage of the magnetic field between the two detection coils even if both detection coils have the same specification. Due to the relationship, the magnetic field characteristics of both detection coils deviate and the torque detection accuracy is reduced, so the layout position of both detection coils is limited to the same diameter of both rotating shafts, and located at the step Because of this, there is a problem that the layout is greatly restricted.
In addition, variations in the coil temperature characteristics of the two detection coils also cause a deviation in the magnetic field characteristics of the two detection coils. However, if this deviation is corrected by increasing the number of coil turns, the structure becomes large, and the temperature increases. The change in the sensor output characteristic (the change in the coil inductance in the vertical direction of the coil inductance variable characteristic with respect to the turning torque in FIG. 9) due to the change in the sensor output characteristic causes a problem that the adjustment is extremely difficult. It is conceivable to provide a correction circuit for correcting variations in temperature characteristics in the control circuit. However, the circuit configuration becomes complicated, and the cost increases because it is necessary to correct the temperature characteristics using an especially expensive thermistor. There is a problem.
[0005]
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned conventional problems, and by arranging both detection coils in a step portion having different outer shapes of both rotating shafts, the characteristics of the magnetic field of both detection coils may be different, Even when the characteristics of the magnetic field deviate from each other due to variations in the coil temperature characteristics of the two detection coils, the layout is not restricted and the structure is not enlarged due to an increase in the number of coil turns. It is another object of the present invention to provide an electric power steering torque sensor that can easily correct the deviation of the magnetic field characteristics of the two detection coils.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a torque sensor for electric power steering according to
The difference in the magnetic field characteristics of the pair of upper and lower detection coils is corrected by making the opening areas of the notches of the pair of upper and lower surrounding members different from each other. .
[0007]
The torque sensor for electric power steering according to
[0008]
The torque sensor for electric power steering according to
The upper and lower pair of upper and lower enclosing members at the neutral point of the torque sensor differ from each other in the area of both axially overlapping portions of the upper and lower enclosing members with respect to the respective non-notched portions of the enclosing member. The means is characterized in that it is configured to correct the deviation of the characteristics of the magnetic field of both detection coils.
[0009]
The torque sensor for electric power steering according to
[0010]
[Action and effect]
In the torque sensor for an electric power steering according to the first aspect of the present invention, as described above, the opening areas of the notches of the pair of upper and lower surrounding members are made different from each other, so that the magnetic field of the pair of upper and lower detecting coils is reduced. The deviation of the characteristic can be corrected.
Therefore, for example, even in a case where the two detection coils are arranged in a stepped portion where the outer diameters of the first rotation shaft and the second rotation shaft are different from each other, the characteristics of the magnetic fields of the two detection coils are different from each other. Since the deviation of the characteristics of the magnetic field can be easily corrected, the degree of freedom of the layout of the two detection coils can be increased.
In addition, variations in the coil temperature characteristics of the two detection coils can be adjusted without increasing the size of the structure due to an increase in the number of coil turns.
[0011]
The torque sensor for electric power steering according to
Furthermore, since the surrounding member is fixed to the second rotating shaft side, the detection coil on the second rotating shaft side can be inserted after the surrounding member is fixed, so that the surrounding member is easily fixed to the second rotating shaft. Will be able to
[0012]
A plurality of cutouts are formed in the first magnetic path interrupting portion of the surrounding member in a window shape, and the second magnetic path interrupting portion penetrates the center of the second magnetic axis and the annular base of the enclosed member. A possible insertion hole is formed, and a notch is formed radially in a portion of the enclosed member facing each magnetic path forming portion so as to communicate with the insertion hole and penetrate the magnetic path forming portion. Since the surrounding member can penetrate the second magnetic path blocking portion of the surrounding member in the axial direction, the first magnetic path blocking portion is attached and fixed to the first rotating shaft. The first magnetic path interrupting section is inserted in a state in which the surrounding member having a structure in which the surrounding section and the second magnetic path interrupting section are integrally formed via the connecting section is inserted from the second rotation shaft side and sandwiched from both axial sides of the enclosed member. And the second magnetic path interrupting portion can be assembled and arranged.
Therefore, the assembling workability can be further improved.
[0013]
In addition, by extending the inner diameter side of the window-shaped notch portion formed on the first magnetic path blocking portion side of the pair of upper and lower surrounding members in the axial direction to make the opening areas of both notches different, Since it is configured to correct the deviation in the magnetic field characteristics of the pair of upper and lower detection coils, the deviation in the magnetic field characteristics of the two detection coils can be corrected without increasing the size of the surrounding member in the radial direction. Will be able to
[0014]
The torque sensor for electric power steering according to
Therefore, the same operation and effect as those of the first aspect of the invention can be obtained, and the deviation of the magnetic field characteristics between the two detection coils can be corrected without expanding the torque sensor in both the radial direction and the axial direction. This has the additional effect of enabling
[0015]
The torque sensor for electric power steering according to
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an electric power steering to which a torque sensor TS for an electric power steering according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the electric power steering. 2 is an input shaft (second rotating shaft), 3 is an output shaft (first rotating shaft), 4 is a torsion bar (elastic body), 5 is a surrounding member, 6 is a torque detecting side surrounding member (first magnetic path cutoff). , 7 is a temperature compensation side surrounding member (second magnetic path interrupting portion), 8 is a torque detection coil (detection coil), 9 is a temperature compensation coil (detection coil), 10 is a spacer, 11 is a base member,
[0017]
More specifically, the
[0018]
That is, a state in which the lower end opening
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
A steering wheel (not shown) is connected to the
[0022]
The surrounding
[0023]
As shown in a bottom view of FIG. 3, the surrounding
[0024]
Returning to FIGS. 1 and 2, the
[0025]
As shown in FIG. 2, the
[0026]
The
[0027]
As shown in FIG. 2, the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Assembling the
[0031]
The torque detection
By fixing the inner
[0032]
That is, a change in the degree of overlap between the
[0033]
The surrounding
A
[0034]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0035]
The temperature compensation
The maximum
[0036]
On the other hand, the
The correction of the deviation of the magnetic field characteristics due to the enlargement of the opening area of the
[0037]
Therefore, a procedure for assembling each member of the torque sensor TS part and another method of correcting the deviation of the magnetic field characteristics of the
(A) The
[0038]
(B) The lower
(C) A state in which the main body of the
(D) The
[0039]
(E) The torque detecting
That is, by changing the ratio of the portions of the surrounding
[0040]
(F) The
(G) The yoke member 80 (torque detection coil 8) is assembled in a state where the fixed
[0041]
(H) The
[0042]
Next, a method of detecting the torque of the torque sensor TS according to the embodiment of the present invention will be described.
In the torque sensor TS according to the embodiment of the present invention, when the torque is 0, the deviation of the magnetic field characteristics between the
[0043]
Therefore, first, when steering rotation is input to the
[0044]
That is, as shown in the coil inductance variable characteristic diagram of FIG. 9, in the right-turning direction, the torque detecting surrounding
[0045]
Therefore, by detecting a difference value between the coil inductance value detected by the
[0046]
As described above, in the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, the maximum
In addition, since the two surrounding
[0047]
The temperature compensating
[0048]
In addition, an
Also, since the
[0049]
Further, the two
[0050]
Further, the two
[0051]
Further, by making the opening areas of the
In addition, variations in coil temperature characteristics between the
[0052]
Further, by extending the inner diameter side of the
[0053]
Further, by adjusting the ratio of the projections c and d, the circumferential both sides of each
[0054]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to a design change or the like without departing from the gist of the present invention. include.
For example, in the embodiment of the present invention, the surrounding member is provided on the
[0055]
In the embodiment of the invention, the opening area of the
Further, in the embodiment of the present invention, the structure in which the coil, the surrounding member and the surrounding member are opposed in the axial direction is taken as an example. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a torque sensor for electric power steering according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part showing the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the invention.
FIG. 3 is a bottom view showing an enclosed member in the electric power steering torque sensor according to the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a plan view showing both surrounding members in the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the invention.
FIG. 5 is a bottom view showing both surrounding members in the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a positional relationship between both surrounding members and a surrounding member in the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a bottom view showing a positional relationship between both surrounding members and a surrounding member in the torque sensor for electric power steering according to the embodiment of the present invention.
8 is an enlarged vertical sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is a variable characteristic diagram of a coil inductance with respect to a steering torque in the electric power steering torque sensor according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
TS Torque sensor for electric power steering
1 Housing
2 Input shaft (second rotating shaft)
2c Maximum outer diameter part
3 Output shaft (1st rotation shaft)
4 Torsion bar (elastic body)
5 Surrounding members
51 Notch
52 Non-notch
6 Torque detection side surrounding member (first magnetic path cutoff part)
61 Window (Notch)
62 non-notch
63 outer cylinder (joint)
7 Temperature compensation side surrounding member (second magnetic path cutoff part)
71 Window (Notch)
72 Notch
73 outer cylinder (joint)
74 Shaft center hole (insertion hole)
8 Torque detection coil (detection coil)
80 Yoke member
9 Temperature compensation coil (detection coil)
90 Yoke member
Claims (4)
前記第1回転軸と第2回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第1回転軸と第2回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、
前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第1回転軸と第2回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、
該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、
を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。An elastic body interposed between the first rotation axis and the second rotation axis;
An enclosing member fixed to one of the first rotation shaft and the second rotation shaft and formed of a magnetic material having a plurality of notches and non-notches formed at predetermined circumferential intervals;
The base of the enclosing member is fixed to the other side of the first rotation shaft and the second rotation shaft in a state facing the cutout portion and the surface on which the non-notch portion is formed, respectively. A pair of upper and lower surrounding members made of a conductive and non-magnetic material constituting a plurality of magnetic path blocking portions formed at predetermined intervals in the circumferential direction,
The cutout portion and the non-cutout portion of the enclosed member are provided so as to face the cutout portion and the non-notched portion of the enclosed member, respectively, via the pair of upper and lower enclosure members. A pair of upper and lower detection coils of the same specification for detecting a torque generated between the first rotation shaft and the second rotation shaft by detecting a change in the degree of overlap with the notch portion based on a change in impedance;
A yoke member made of a magnetic material that accommodates each of the two detection coils in an enclosing state,
A housing to which the yoke members accommodating the enclosing member, both enclosing members, both detection coils and the yoke member, and accommodating the pair of upper and lower detection coils, respectively, are fixed.
In the torque sensor for electric power steering provided with
An electric power steering system wherein the gaps in the magnetic field characteristics of the pair of upper and lower detection coils are corrected by making the opening areas of both notches in the pair of upper and lower surrounding members different from each other. Torque sensor.
前記包囲部材が、前記第2回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第2回転軸側の面に対向する第1磁路遮断部と該第1磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第1回転軸側の面と対向する第2磁路遮断部とからなり、
前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、
前記第2回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、
前記第1磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、
前記第2磁路遮断部が、その中心部に前記第2回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、
前記上下一対の両包囲部材のうち前記第1磁路遮断部側に形成される切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。The surrounding member includes an annular base fixed to the first rotation shaft, and a magnetic path forming portion constituting the non-notched portion in which a plurality of rod-shaped members are radially extended from the annular base. The notch is formed between the magnetic path forming parts,
A base portion fixed to the second rotating shaft, a first magnetic path blocking portion extending from the base portion in an outward flange shape and facing a surface on the second rotating shaft side of the enclosed member; A connecting portion extending in an axial direction from an outer peripheral edge of the first magnetic path interrupting portion, and a connecting portion extending inward from the connecting portion and facing a surface on the first rotation shaft side of the enclosed member. It consists of two magnetic path interruption parts,
The pair of upper and lower detection coils are provided in a state of being opposed in the axial direction with the surrounding member and the pair of upper and lower surrounding members interposed therebetween,
A maximum outer diameter portion of the second rotating shaft is formed to have a smaller diameter than an inner diameter of the yoke member that houses the surrounding member, the surrounding member, and the detection coil,
The plurality of cutouts are formed in a window shape in the first magnetic path blocking unit,
The second magnetic path blocking portion has a central portion formed with an insertion hole that can penetrate the second rotating shaft and the annular base of the enclosed member, and faces each magnetic path forming portion of the enclosed member. The cutout portions are formed radially in a portion that communicates with the insertion hole and can penetrate the magnetic path forming portion,
By extending the inner diameter side of the notch formed on the first magnetic path blocking portion side in the axial direction in the pair of the upper and lower surrounding members, the opening areas of the notches are different, so that the upper and lower paired 2. The torque sensor for an electric power steering according to claim 1, wherein the torque sensor is configured to correct a difference in characteristics of a magnetic field between the two detection coils.
前記第1回転軸と第2回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第1回転軸と第2回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、
前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第1回転軸と第2回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、
該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、
を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。An elastic body interposed between the first rotation axis and the second rotation axis;
An enclosing member fixed to one of the first rotation shaft and the second rotation shaft and formed of a magnetic material having a plurality of notches and non-notches formed at predetermined circumferential intervals;
The base of the enclosing member is fixed to the other side of the first rotation shaft and the second rotation shaft in a state facing the cutout portion and the surface on which the non-notch portion is formed, respectively. A pair of upper and lower surrounding members made of a conductive and non-magnetic material constituting a plurality of magnetic path blocking portions formed at predetermined intervals in the circumferential direction,
The cutout portion and the non-cutout portion of the enclosed member are provided so as to face the cutout portion and the non-notched portion of the enclosed member, respectively, via the pair of upper and lower enclosure members. A pair of upper and lower detection coils of the same specification for detecting a torque generated between the first rotation shaft and the second rotation shaft by detecting a change in the degree of overlap with the notch portion based on a change in impedance;
A yoke member made of a magnetic material that accommodates each of the two detection coils in an enclosing state,
A housing to which the yoke members accommodating the enclosing member, both enclosing members, both detection coils and the yoke member, and accommodating the pair of upper and lower detection coils, respectively, are fixed.
In the torque sensor for electric power steering provided with
The upper and lower pair of upper and lower enclosing members at the neutral point of the torque sensor differ from each other in the area of both axially overlapping portions of the upper and lower enclosing members with respect to the respective non-notched portions of the enclosing member. A torque sensor for an electric power steering, wherein the torque sensor is configured to correct a difference between characteristics of a magnetic field of both detection coils.
前記包囲部材が、前記第2回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第2回転軸側の面に対向する第1磁路遮断部と該第1磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第1回転軸側の面と対向する第2磁路遮断部とからなり、
前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、
前記第2回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、
前記第1磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、
前記第2磁路遮断部が、その中心部に前記第2回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の角度を互いに異ならせて両重なり部の面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする請求項3記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。The surrounding member includes an annular base fixed to the first rotation shaft, and a magnetic path forming portion constituting the non-notched portion in which a plurality of rod-shaped members are radially extended from the annular base. The notch is formed between the magnetic path forming parts,
A base portion fixed to the second rotating shaft, a first magnetic path blocking portion extending from the base portion in an outward flange shape and facing a surface on the second rotating shaft side of the enclosed member; A connecting portion extending in an axial direction from an outer peripheral edge of the first magnetic path interrupting portion, and a connecting portion extending inward from the connecting portion and facing a surface on the first rotation shaft side of the enclosed member. It consists of two magnetic path interruption parts,
The pair of upper and lower detection coils are provided in a state of being opposed in the axial direction with the surrounding member and the pair of upper and lower surrounding members interposed therebetween,
A maximum outer diameter portion of the second rotating shaft is formed to have a smaller diameter than an inner diameter of the yoke member that houses the surrounding member, the surrounding member, and the detection coil,
The plurality of cutouts are formed in a window shape in the first magnetic path blocking unit,
The second magnetic path blocking portion has a central portion formed with an insertion hole that can penetrate the second rotating shaft and the annular base of the enclosed member, and faces each magnetic path forming portion of the enclosed member. The cutout portions are formed radially in a portion that communicates with the insertion hole and can penetrate the magnetic path forming portion,
At the neutral point of the torque sensor, the angles of the axially overlapping portions with the respective notched portions of the pair of upper and lower surrounding members with respect to the respective non-notched portions of the enclosed member are made different from each other to reduce the area of the overlapping portions. 4. The torque sensor for an electric power steering according to claim 3, wherein a difference between the characteristics of the magnetic field of the pair of upper and lower detection coils is corrected by making them different.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002251136A JP2004093184A (en) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | Torque sensor for electric power steering |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002251136A JP2004093184A (en) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | Torque sensor for electric power steering |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004093184A true JP2004093184A (en) | 2004-03-25 |
Family
ID=32057797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002251136A Pending JP2004093184A (en) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | Torque sensor for electric power steering |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2004093184A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109708788A (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 上海精传电子科技有限公司 | A kind of induction torque angle sensor structure |
-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002251136A patent/JP2004093184A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109708788A (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 上海精传电子科技有限公司 | A kind of induction torque angle sensor structure |
CN109708788B (en) * | 2018-12-29 | 2024-04-09 | 上海精传电子科技有限公司 | Electromagnetic induction type torque rotation angle sensor structure |
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