JP2004317280A - Torque sensor, its manufacturing method and electric steering device - Google Patents

Torque sensor, its manufacturing method and electric steering device Download PDF

Info

Publication number
JP2004317280A
JP2004317280A JP2003111143A JP2003111143A JP2004317280A JP 2004317280 A JP2004317280 A JP 2004317280A JP 2003111143 A JP2003111143 A JP 2003111143A JP 2003111143 A JP2003111143 A JP 2003111143A JP 2004317280 A JP2004317280 A JP 2004317280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resolvers
torsion bar
torque sensor
reference position
outer winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003111143A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4072852B2 (en
Inventor
Takashi Asano
貴嗣 浅野
Mikihiko Mizuno
幹彦 水野
Yasutaka Fukumoto
康孝 福本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyoda Koki KK filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003111143A priority Critical patent/JP4072852B2/en
Publication of JP2004317280A publication Critical patent/JP2004317280A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4072852B2 publication Critical patent/JP4072852B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor capable of improving detection accuracy in the state where a load torque is zero furthermore than hitherto, its manufacturing method and an electric steering device. <P>SOLUTION: In this torque sensor 10 and its manufacturing method, since the relative position between each outside wiring part 53 and each inside wiring part 54 of a pair of resolvers 50, 50 having the same structure agree with each other between both resolvers 50, 50, each dispersion pattern of detection accuracy of the resolvers 50, 50 moving sequentially with rotation of a torsion bar 14 agrees with each other. Therefore, each dispersion of the detection accuracy of the resolvers 50, 50 is compensated by determining the difference between detection angles of both resolvers 50, 50 in the state where the load torque is zero. In this electric steering device 70 equipped with the torque sensor 10, assist torque to steering operation can be controlled accurately by detecting a reaction force to the steering 71 more accurately than hitherto. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーションバーの捻れ角を1対のレゾルバで検出してトルクを検出可能としたトルクセンサ及びその製造方法及び電動ステアリング装置に関する。
【0002】
【関連技術】
レゾルバは、例えば、サーボモータに備えられて回転角を検出する役割を果たす(例えば、特許文献1参照)。そして、近年では、筒形ボディの内部に回転可能に設けたトーションバーの回転角を、極数が異なる1対のレゾルバで検出し、それら検出角の差分に基づき、トーションバーの捻れ角に対応した負荷トルクを検出するトルクセンサの開発が進められている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−328952号公報(請求項42、[0005])
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レゾルバは、外側巻線部の内側に内側巻線部を回転可能に備え、それら外側巻線部及び内側巻線部の相互インダクタンスの変化に基づいて回転角を検出する。しかしながら、レゾルバの検出精度は、外側巻線部に対する内側巻線部の回転角の変化に連動してばらつく。そして、開発途中のトルクセンサでは、1対のレゾルバの差分を求める際に、それらレゾルバの検出角の精度のばらつきが、トーションバーの回転角に応じて正側又は負側に加算され、図6(D)に示すように、負荷トルクが0であるにも係わらず、両レゾルバの検出角の偏差がばらつき、高い精度でトルクを検出することができなかった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、負荷トルクが0の状態における検出精度を従来より向上させることが可能なトルクセンサ及びその製造方法及び電動ステアリング装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係るトルクセンサの製造方法は、筒形ボディの内部にトーションバーを回転可能に設けると共に、筒形ボディに固定した外側巻線部とトーションバーに固定した内側巻線部との相互インダクタンスの変化に基づいてトーションバーの回転角を検出するレゾルバを対にして設け、それら1対のレゾルバの検出角の差分からトーションバーにかかる負荷トルクを検出するトルクセンサの製造方法において、1対のレゾルバの外側巻線部同士及び内側巻線部同士を同一構造にしておき、外側巻線部に対する内側巻線部の相対位置を、両レゾルバの間で一致させて組み付けるところに特徴を有する。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載のトルクセンサの製造方法において、外側巻線部及び/又は内側巻線部に、周方向の基準位置を特定するための基準位置マークを施しておき、基準位置マーク同士を所定の相対位置にして外側巻線部及び/又は内側巻線部を組み付けるところに特徴を有する。
【0008】
請求項3の発明は、請求項2に記載のトルクセンサの製造方法において、基準位置マーク同士をトルクセンサの軸方向の一直線上に配置することで、外側巻線部同士及び/又は内側巻線部同士を所定の相対位置に配置するところに特徴を有する。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のトルクセンサの製造方法において、両レゾルバの外側巻線部を、共通の外嵌スリーブの内側に嵌合固定してから、その外嵌スリーブを筒形ボディに組み付けるところに特徴を有する。
【0010】
請求項5の発明に係るトルクセンサは、筒形ボディの内部にトーションバーを回転可能に設けると共に、筒形ボディに固定した外側巻線部とトーションバーに固定した内側巻線部との相互インダクタンスの変化に基づいてトーションバーの回転角を検出するレゾルバを対にして設け、それら1対のレゾルバの検出角の差分からトーションバーにかかる負荷トルクを検出するトルクセンサにおいて、1対のレゾルバの外側巻線部同士及び内側巻線部同士を同一構造としかつ、外側巻線部の周方向の基準位置を特定するための外側基準位置特定部と、内側巻線部の周方向の基準位置を特定するための内側基準位置特定部とを設け、外側基準位置特定部と内側基準位置特定部との相対位置を両レゾルバの間で一致させたところに特徴を有する。
【0011】
請求項6の発明は、請求項5に記載のトルクセンサにおいて、両レゾルバの外側基準位置特定部を共に筒形ボディの軸方向の一直線上に配置し、両レゾルバの内側基準位置特定部を共にトーションバーの軸方向の一直線上に配置したところに特徴を有する。
【0012】
請求項7の発明は、請求項5又は6に記載のトルクセンサにおいて、両レゾルバの外側巻線部は、共通の外嵌スリーブの内側に嵌合固定され、その外嵌スリーブが筒形ボディに組み付けられたところに特徴を有する。
【0013】
請求項8の発明は、請求項5乃至7の何れかに記載のトルクセンサにおいて、外側基準位置特定部は、外側巻線部に電気接続されてその外側巻線部から側方に向けて突出した端末ピンで構成され、両レゾルバの外側巻線部に備えた端末ピンを共通の回路基板のピンホールに挿入して、両レゾルバの外側巻線部同士を所定の相対位置に位置決めしたところに特徴を有する。
【0014】
請求項9の発明に係る電動ステアリング装置は、請求項5乃至8の何れかに記載のトルクセンサを、ハンドル操作に伴って回転駆動される軸部に連結して備えたところに特徴を有する。
【0015】
【発明の作用及び効果】
請求項1のトルクセンサの製造方法によれば、1対のレゾルバの外側巻線部同士及び内側巻線部同士を同一構造にしておき、外側巻線部に対する内側巻線部の相対位置を両レゾルバの間で一致させて組み付けるので、負荷トルクが0の状態では、トーションバーの回転に連動したレゾルバの検出精度のばらつきパターンが一致する。これにより、負荷トルクが0の状態で、両レゾルバの検出角の差分を求めると、それらレゾルバの検出精度のばらつきが相殺され、トルクの検出精度が従来より向上する。
【0016】
具体的には、外側巻線部及び/又は内側巻線部に、周方向の基準位置を特定するための基準位置マークを施しておき、基準位置マーク同士を所定の相対位置にして外側巻線部及び/又は内側巻線部を組み付ければよい(請求項2の発明)。このとき、基準位置マーク同士をトルクセンサの軸方向の一直線上に配置すれば、外側巻線部同士及び/又は内側巻線部同士を所定の相対位置に配置することが容易になる(請求項3の発明)。
【0017】
請求項4のトルクセンサの製造方法では、両レゾルバの外側巻線部を、共通の外嵌スリーブの内側に嵌合固定してから、その外嵌スリーブを筒形ボディに組み付けるので、筒形ボディに組み付けられる他の部品に邪魔されずに、両レゾルバの外側巻線部同士を所定の相対位置に容易に配置することができる。
【0018】
請求項5のトルクセンサによれば、1対のレゾルバにおける外側巻線部と内側巻線部との相対位置が両レゾルバの間で一致するので、トーションバーの回転に連動したレゾルバの検出精度のばらつきパターンが一致する。これにより、負荷トルクが0の状態で、両レゾルバの検出角の差分を求めると、それらレゾルバの検出精度のばらつきが相殺され、トルクの検出精度が従来より向上する。
【0019】
なお、本発明に係る「内側基準位置特定部」は、組み付け時の目印になるマークであってもよいし、トーションバーの一部と直接又は間接的に凹凸係合してトーションバーに対する内側巻線部の周方向の組み付け位置を一義的に決める凹凸係合部であってもよい。本発明に係る「外側基準位置特定部」も同様に、筒形ボディの一部と直接又は間接的に凹凸係合して筒形ボディに対する外側巻線部の周方向の組み付け位置を一義的に決める凹凸係合部であってもよい。また、内側基準位置特定部及び内側基準位置特定部は複数設けてもよい。
【0020】
ここで、両レゾルバの外側基準位置特定部を共に筒形ボディの軸方向の一直線上に配置し、両レゾルバの内側基準位置特定部を共にトーションバーの軸方向の一直線上に配置すれば、外側基準位置特定部と内側基準位置特定部との相対位置を、両レゾルバの間で容易に一致させることができる(請求項6の発明)。
【0021】
請求項7のトルクセンサでは、外嵌スリーブを筒形ボディから外した状態で、その外嵌スリーブ内に両レゾルバの外側巻線部を嵌合固定することが可能になり、筒形ボディに組み付けられる他の部品に邪魔されずに、両レゾルバの外側巻線部同士を所定の相対位置に容易に配置することができる。
【0022】
請求項8のトルクセンサでは、両レゾルバの外側巻線部から側方に向けて突出した端末ピンを共通の回路基板のピンホールに挿入することで、両レゾルバの外側巻線部同士が所定の相対位置に位置決めされるので作業効率が向上する。
【0023】
また、上記したトルクセンサを、ハンドル操作に伴って回転駆動される軸部に連結して備えた電動ステアリング装置では、ハンドル操作へのアシストトルクを正確に制御することが可能になる(請求項9の発明)。
【0024】
【発明の実施の形態】
<第1実施形態>
以下、本発明に係る第1実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1には、本実施形態のトルクセンサ10の全体が示されている。同図において符号11は筒形ボディであって、その内側を回転軸部12が貫通し、筒形ボディ11の両端部に設けたベアリング13,13により回転可能に軸支されている。
【0025】
回転軸部12は、トーションバー14と第1及び第2の延長スリーブ15,16とからなる。トーションバー14は、両端部14A,14Bに比べて中間部14Cの径が細くなっており、負荷トルクを受けるとその中間部14Cが捻れ変形する。
【0026】
第1延長スリーブ15は、トーションバー14における中間部14Cのほぼ全体を遊嵌状態に覆うと共に、トーションバー14の一方の端部14A(以下、これを「基端部14A」といい、逆側の端部を「先端部14B」という)に隙間無く嵌合されている。第1延長スリーブ15とトーションバー14の基端部14Aとの嵌合部分にはピン17が横切って貫通しており、これにより、第1延長スリーブ15がトーションバー14の基端部14Aと一体に回転する。
【0027】
第1延長スリーブ15の外周面には、前記ベアリング13が嵌合されたベアリング嵌合部20が設けられ、そのベアリング嵌合部20よりトーションバー14の先端部14B側には、第1レゾルバ嵌合部18が設けられている。また、第1レゾルバ嵌合部18より先端部14B側は、第1レゾルバ嵌合部18より外径が小さい第1ストッパ部19が形成され、さらに先端部14B側には、最小径部21が形成されている。
【0028】
第1ストッパ部19は、図2に示すように、円筒の周面に1対の平坦面19H,19Hを互いに平行に形成してなる。そして、各平坦面19Hのうち前記円筒の残された円弧面19C寄りの両側縁部が、後述する第2延長スリーブ16に当接可能な計4つの当接部22となっている。
【0029】
図1に示すように、第2延長スリーブ16は、ピニオンギヤ23の一端に一体形成されている。そして、トーションバー14の先端部14Bに嵌合されて、第1延長スリーブ15における第1ストッパ部19の外側を覆っている。第2延長スリーブ16とトーションバー14の先端部14Bとの嵌合部分には、回り止め用の凹凸部24が全周に形成されており、これにより、第2延長スリーブ16がトーションバー14の先端部14Bと一体に回転する。従って、トーションバー14の中間部14Cが捻られると、トーションバー14の基端部14Aに一体に回転する第1延長スリーブ15と、先端部14Bと一体に回転する第2延長スリーブ16とが相対的に回転する。
【0030】
第2延長スリーブ16の外周面には、前記ベアリング13が嵌合されたベアリング嵌合部25が設けられ、そのベアリング嵌合部25よりトーションバー14の基端部14A側には、第2レゾルバ嵌合部26が設けられている。第2レゾルバ嵌合部26は、前記第1レゾルバ嵌合部18と外径が同じになっている。また、第2レゾルバ嵌合部26の内側は第2ストッパ部27になっている。
【0031】
第2ストッパ部27は、図2に示すように第1ストッパ部19と同じ中心線(図2のL1,L2)で同図の上下左右に対称な略長孔形状をなしている。詳細には、第2ストッパ部27は、第1ストッパ部19の円弧面19Cより径が大きい1対の円弧面27C,27Cを、同図の上下方向に対向配置して備える一方、円弧面19Cより径が小さい1対の円弧面27D,27Dを同図の縦横に対向配置して備え、それら隣り合った円弧面27C,27Dの端部同士との間を、第1ストッパ部19の4つの当接部22に対向する4つの受面28にて繋いだ形状になっている。
【0032】
そして、トーションバー14の中間部14Cが一方に捻れることで第1延長スリーブ15が第2延長スリーブ16に対して何れかの方向に所定角度だけ回転すると、第1ストッパ部19における点対称位置にある1対の当接部22,22が、第2ストッパ部27における1対の受面28,28に面当接して、トーションバー14の過度の捻り変形を規制する。
【0033】
図1に示すように、筒形ボディ11と回転軸部12との間には、1対のレゾルバ50,50が設けられており、これらレゾルバ50,50は、同一構造になっている。即ち、レゾルバ50は、回転軸部12側に固定されるロータ50Rと、筒形ボディ11側に固定されるステータ50Sとからなる。ロータ50Rには、受電コイル部52及び内側巻線部54とが備えられ、ステータ50Sには、給電コイル部51及び外側巻線部53とが備えられている。そして、給電コイル部51と受電コイル部52との間の電磁誘導により内側巻線部54が受電して励磁され、回転軸部12の回転角に伴った内外の巻線部53,54の相互インダクタンスの変化に基づいて回転軸部12の電気角が変化する。また、本実施形態のレゾルバ50は、例えば8極構造になっており、外側巻線部53に対する内側巻線部54の1/8回転が、レゾルバ50の電気角の1周期に相当する。
【0034】
図3には、レゾルバ50の細部が拡大して示されている。同図に示すように、受電コイル部52は、ボビン52Bに電線52Dを巻回してなる。一方、給電コイル部51は、ボビン51Bに電線51Dを巻回し、そのボビン51Bの外側を別のボビン51Eで覆った構成になっている。また、給電コイル部51には、ボビン51Eから側方に向かって端末ピン51Pが突出しており、この端末ピン51Pに電線51Dが電気接続されている。
【0035】
内側巻線部54は、ロータコア54Cに備えた複数のティースに電線54Dを巻回してなる。ここで、ロータコア54Cには、各ティース毎に所定の順序及び所定の巻回数で電線54Dが巻回されており、それらティース毎に僅かに巻線構造が異なっている。そして、内側巻線部54の周方向の位置を特定するために例えばロータコア54Cに設定した基準位置に本発明に係る基準位置マーク90(図2参照。本発明の「内側基準位置特定部」にも相当する)が付されている。
【0036】
外側巻線部53は、ステータコア53Cに備えた複数のティースにそれぞれ電線53Dを巻回してなる。ここで、ステータコア53Cには、各ティース毎に所定の順序及び所定の巻回数で電線53Dが巻回されており、それらティース毎に僅かに巻線構造が異なっている。そして、外側巻線部53の周方向の位置を特定するために設定した基準位置から複数の端末ピン53P(本発明の「外側基準位置特定部」に相当し、「基準位置マーク」にもなり得る)が側方に向けて突出している。
【0037】
図3において符合56は、回転筒であって、この回転筒56の外側に受電コイル部52及び内側巻線部54が嵌合される。また、回転筒56は、各延長スリーブ15,16の各レゾルバ嵌合部18,26に嵌合され、回転筒56の一端から延設した係止片56Aを各レゾルバ嵌合部18,26に形成した係止溝16Mに係止して軸方向で位置決めされる。
【0038】
図3において符合57は、外嵌スリーブであって、この外嵌スリーブ57の内側に給電コイル部51及び外側巻線部53が嵌合される。また、図4に示すように、外嵌スリーブ57には、その周方向の一部を軸方向全体に亘って切除してピン挿通窓57Wが形成されている。
【0039】
トルクセンサ10の各構成要素の構造は以上のようであって、次にこのトルクセンサ10の製造方法のうち、本発明に係る工程を主として説明する。まず、同一ロットで生産された1対の内側巻線部54,54及び同一ロットで生産された1対の外側巻線部53,53を用意する。そして、外嵌スリーブ57の両端部からシールド円板83,83を嵌合しておき(図4参照)、外嵌スリーブ57の両端部におけるピン挿通窓57Wの開放口から端末ピン53Pを進入させて各外側巻線部53を外嵌スリーブ57に嵌合する。次いで、各外側巻線部53,53の外側にシールド円板82,82を嵌合し、さらに、1対の給電コイル部51,51を嵌合する。なお、外嵌スリーブ57内に挿入組み付けされる各部品には、外嵌スリーブ57との接触面に接着剤を塗布しておく。
【0040】
次いで、図4に示すように、外嵌スリーブ57のピン挿通窓57Wを外側(同図の上方)から覆うように回路基板58を配置し、この回路基板58に形成されたピンホール59に、各レゾルバ50における給電コイル部51の端末ピン51Pと、外側巻線部53の端末ピン53Pとをそれぞれ挿入する。このとき、各端末ピン51P,53Pがスムーズにピンホール59に挿入されるように給電コイル部51及び外側巻線部53を位相を微調整する。そして、端末ピン51P,53Pをピンホール59に挿入した状態で回路基板58に半田付けにて固定する。これにより、両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53に備えた複数の端末ピン53Pのうち対応したもの同士が外嵌スリーブ57の軸方向(図4の符合H方向)に一直線に並び、外側巻線部53,53同士が同一位相に位置決めされる。そして、前記接着剤によってこの位置に固定されて、両レゾルバ50,50のステータ50S,50Sが1部品として完成する。
【0041】
次いで、図3に示すように、回転筒56の外側に受電コイル部52と内側巻線部54とを嵌合する。このとき、内側巻線部54の両側には、シールド円板80,81を嵌合しておく。なお、回転筒56に嵌合される各部品には、回転筒56との接触面に接着剤を塗布しておく。ここで、回転筒56の一端のシールド円板81には、例えば図2に示すように、ロータコア54Cに付した基準位置マーク90と重なる位置の縁部を切り欠いて本発明に係る基準位置マーク91(本発明の「内側基準位置特定部」にも相当する)を施しておく。そして、前記接着剤によって各部品が回転筒56に固定され、両レゾルバ50,50のロータ50R,50Rが別々に完成する。
【0042】
次いで、トーションバー14に、第1及び第2の延長スリーブ15,16を組み付けておき、この状態で、一方のレゾルバ50のロータ50Rを、第1延長スリーブ15の第1レゾルバ嵌合部18に嵌合固定してから、他方のレゾルバ50のロータ50Rを、第2延長スリーブ16の第2レゾルバ嵌合部26に嵌合固定する。このとき、トーションバー14に負荷トルクをかけない状態とし、両ロータ50R,50Rに施した基準位置マーク91,91(図2参照)同士が、トーションバー14の軸方向で一直線に並ぶように位置合わせを行う。以上により、トーションバー14に負荷トルクがかかっていない状態で、1対のレゾルバ50,50の内側巻線部54,54同士が同一位相に位置合わせして組み付けられる。なお、各ロータ50R,50Rと各延長スリーブ15,16との固定は、接着剤で行えばよい。
【0043】
次いで、両レゾルバ50,50の一部品化したステータ50S,50Sを、筒形ボディ11本体に挿入して固定すると共に、筒形ボディ11内に、ロータ50R,50Rと共に回転軸部12を挿入して、ベアリング13,13にて回転可能に軸支する。これにより、両レゾルバ50,50の間で、外側巻線部53に対する内側巻線部54の相対位置が一致した状態の保持されて、トーションバー14が回転可能になる。以上により、トルクセンサ10が完成する。
【0044】
本実施形態のトルクセンサ10は、例えば図7に示すように、自動車に備えた電動ステアリング装置70に組み付けられる。具体的には、ハンドル71に連結されたステアリングシャフト78の先端にトルクセンサ10の回転軸部12が連結され、その回転軸部12のピニオンギヤ23が、アクチュエータ72内でラック74に噛合している。アクチュエータ72には電動モータが内蔵され、この電動モータの回転出力を直動運動に変換してラック74を直動させる。また、ラック74の両端と、操舵輪73,73の回転支持部76,76との間は、タイロッド75,75によって連結されている。さらに、トルクセンサ10の筒形ボディ11は車両本体に固定され、トルクセンサ10の各レゾルバ50,50の出力線がECU77に接続されている。そして、ECU77は、トルクセンサ10にて検出したステアリングシャフト78の負荷トルクに基づいて、アクチュエータ72を駆動制御する。これにより、運転者によるハンドル71への操舵力にアクチュエータ72の出力を補助力として加えた合力で、ラック74が直動駆動されて、操舵輪73,73が転舵する。
【0045】
次に本実施形態の電動ステアリング装置70の動作について説明する。ハンドル71を回転させると、トルクセンサ10におけるトーションバー14に負荷トルクがかかってトーションバー14の中間部14Cが捻られる。すると、トーションバー14の基端部14Aに一体回転する第1延長スリーブ15と、トーションバー14の先端部14Bと一体回転する第2延長スリーブ16とが相対的に回転し、両レゾルバ50,50の電気角に差が生じる。ECU77は、これらレゾルバ50,50の電気角の差分に基づいて回転軸部12にかかる負荷トルクを演算し、その回転軸部12にかかる負荷トルク、即ち、ハンドル71への反力トルクを運転状況に応じて適宜変更するように、アクチュエータ72の出力を変更する。
【0046】
さて、本実施形態のトルクセンサ10の動作について詳説すると以下のようである。トルクセンサ10に備えたレゾルバ50の極数は8極であるので、図5(A)に示すように、トーションバー14の機械角の1/8回転(=360°/8)に、レゾルバの電気角の1周期が対応する。ここで、図5(B)にはトルクセンサ10の電気角の理論値と実測値とを重ねて示してある。同図に示すように、トルクセンサ10の電気角の理論値に対する実測値の検出誤差は、トーションバー14の回転角(機械角)に連動して変化する。
【0047】
図6(A)には、トーションバー14の回転角(機械角)に対するトルクセンサ10の検出誤差を対比して示してある。同図に示すように、電気角のある1周期(例えば、図6(A)のS1)における検出誤差のばらつきパターンと、それとは別の電気角の1周期(例えば、図6(A)のS2)における検出誤差のばらつきパターンとは異なる。その一方で、両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53同士及び内側巻線部54,54同士は同一構造でしかも同一ロットで生産されたものであるので検出誤差のばらつきパターンは、図6(A)と図6(B)とに対比して示したように、両レゾルバ50,50の間で同じになっている。
【0048】
ここで、仮に、外側巻線部53と内側巻線部54との相対位置が両レゾルバ50,50の間でずれた状態に組み付けられたとすると、検出誤差のばらつきパターンもずれ、レゾルバ50,50の検出角の差分を求めたときに、検出誤差が正又は負の方向に加算され、図6(D)に示すように、トーションバー14に負荷トルクがかかっていない状態でも、0以外の負荷トルクを誤検出してしまう。
【0049】
しかしながら、本実施形態のトルクセンサ10及びその製造方法によれば、外側巻線部53と内側巻線部54との相対位置を両レゾルバ50,50の間で一致させたので、トーションバー14の回転に連動したレゾルバ50,50の検出精度のばらつきパターンも一致する。これにより、負荷トルクが0の状態で、両レゾルバ50,50の検出角の差分を求めると、それらレゾルバの検出精度のばらつきが相殺される。即ち、図6(C)に示すように、負荷トルクが0の状態におけるトルクの検出精度を従来(図6(D)参照)より向上させることが可能になる。また、このトルクセンサ10を備えた電動ステアリング装置70によれば、ハンドル71への反力を従来より正確に検出して、ハンドル操作へのアシストトルクを正確に制御することが可能になる。
【0050】
なお、本実施形態では、筒形ボディ11から外嵌スリーブ57を外しておき、その外嵌スリーブ57内に両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53を嵌合固定するようにしたので、筒形ボディ11に組み付けられる他の部品に邪魔されずに、両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53同士を所定の相対位置に容易に配置することができる。
【0051】
<第2実施形態>
本実施形態は図8に示されており、第1及び第2の各延長スリーブ15,16に目印溝60,60がそれぞれ形成され、それら第1延長スリーブ15の目印溝60と第2延長スリーブ16の目印溝60とが、トーションバー14に負荷トルクをかけない状態で一直線状に並ぶように配置されている。また、本実施形態の第2延長スリーブ16は、トーションバー14に嵌合した部分にピン(図示せず)を共通に貫通させて固定した構造になっている。上記した部位以外は、前記第1実施形態と同様の構成であるので、同一部位に関しては同一符合を付して重複した説明を省略する。
【0052】
本実施形態のトルクセンサを組み付ける際には、第1及び第2の延長スリーブ15,16をトーションバー14から外しておき、一方のロータ50Rの基準位置マーク91を第1延長スリーブ15の目印溝60に位置合わせしてそのロータ50Rを第1延長スリーブ15に嵌合固定する。次いで、他方のロータ50Rの基準位置マーク91を第2延長スリーブ16の目印溝60に位置合わせしてそのロータ50Rを第2延長スリーブ16に嵌合固定する。そして、それら第1及び第2の延長スリーブ15,16をトーションバー14に組み付け、それぞれピンで回転不能に固定する。すると、第1及び第2の延長スリーブ15,16がトーションバー14に位置決め固定され、両ロータ50R,50Rの基準位置マーク91,91(図2参照)同士が、トーションバー14の軸方向で一直線に並ぶ。これにより、トーションバー14に負荷トルクがかかっていない状態で、1対のレゾルバ50,50の内側巻線部54,54同士が同一位相になる。
【0053】
本実施形態によっても第1実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、各延長スリーブ15,16毎にロータ50Rの基準位置マーク91を位置合わせすればよいので、組み付け作業が容易になる。
【0054】
なお、目印溝60,60は、各延長スリーブ15,16同士の位相を一致させるための目印にもなる。従って、目印溝60,60を、前記第1実施形態の両ストッパ19,27(図2参照)の位置合わせに用いることもできる。
【0055】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記実施形態のトルクセンサ10では、1対のレゾルバ50,50の極数は8であったが、これら1対のレゾルバの極数は、互いに同じであれば8に限定されるものではない。
【0056】
(2)前記実施形態のトルクセンサ10は、電動ステアリング装置70に組み込んで用いられていたが、電動ステアリング装置以外のものに本発明に係るトルクセンサを用いてもよい。
【0057】
(3)第1実施形態では、目視により両レゾルバ50,50の内側巻線部54,54を一定の相対位置に配置したが、各部品に形成した本発明の「内側基準位置特定部」としての凹凸係合部を係合させることで、両レゾルバ50,50の内側巻線部54,54同士を一定の相対位置関係にして組み付けてもよい。
【0058】
(4)また、前記実施形態のトルクセンサ10では、両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53の端末ピン53Pを回路基板58のピンホール59に挿入固定することで、両レゾルバ50,50の外側巻線部53,53同士を一定の相対位置関係にして組み付ける構成であったが、目視で外側巻線部53,53同士を位置合わせ合わせる構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るトルクセンサの側断面図
【図2】図1のA−A切断面における断面図
【図3】トルクセンサの一部を拡大した側断面図
【図4】回路基板に端末ピンを挿入固定した状態の斜視図
【図5】(A)電気角と機械角との関係を示したグラフ
(B)電気角の理論値と実測値との関係を示したグラフ
【図6】(A)一方のレゾルバの検出誤差を示したグラフ
(B)他方のレゾルバの検出誤差を示したグラフ
(C)負荷トルクが0の状態において両レゾルバの偏差を示したグラフ
(D)従来のトルクセンサにおいて、負荷トルクが0の状態において両レゾルバの偏差を示したグラフ
【図7】電動ステアリング装置の概念図
【図8】第2実施形態の延長スリーブに設けた目印溝を示した斜視図
【符号の説明】
10…トルクセンサ
11…筒形ボディ
14…トーションバー
50…レゾルバ
53…外側巻線部
54…内側巻線部
57…外嵌スリーブ
58…回路基板
59…ピンホール
60…目印溝
70…電動ステアリング装置
71…ハンドル
90,91…基準位置マーク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor capable of detecting a torque by detecting a torsion angle of a torsion bar with a pair of resolvers, a manufacturing method thereof, and an electric steering device.
[0002]
[Related technology]
The resolver is provided, for example, in a servomotor and plays a role in detecting a rotation angle (for example, see Patent Document 1). In recent years, the rotation angle of a torsion bar rotatably provided inside a cylindrical body is detected by a pair of resolvers having different numbers of poles, and the torsion angle of the torsion bar is determined based on the difference between the detected angles. The development of a torque sensor for detecting the applied load torque has been advanced.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-328952 (Claim 42, [0005])
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the resolver is provided with an inner winding part rotatably inside the outer winding part, and detects a rotation angle based on a change in mutual inductance between the outer winding part and the inner winding part. However, the detection accuracy of the resolver varies in accordance with the change in the rotation angle of the inner winding with respect to the outer winding. Then, in the torque sensor under development, when calculating the difference between the pair of resolvers, the variation in the accuracy of the detection angles of the resolvers is added to the positive side or the negative side according to the rotation angle of the torsion bar. As shown in (D), even though the load torque was 0, the deviations in the detection angles of both resolvers fluctuated, and the torque could not be detected with high accuracy.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a torque sensor, a method of manufacturing the same, and an electric steering device capable of improving detection accuracy in a state where a load torque is zero as compared with the related art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a torque sensor, wherein a torsion bar is rotatably provided inside a cylindrical body, and an outer winding portion fixed to the cylindrical body is connected to a torsion bar. A pair of resolvers for detecting the rotation angle of the torsion bar based on the change in mutual inductance with the inner winding portion fixed to the bar is provided, and the load torque applied to the torsion bar is determined from the difference between the detection angles of the pair of resolvers. In the method of manufacturing a torque sensor for detection, the outer winding portions and the inner winding portions of a pair of resolvers are made to have the same structure, and the relative position of the inner winding portion to the outer winding portion is set between the resolvers. The feature is that it is assembled by matching with.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a torque sensor according to the first aspect, a reference position mark for specifying a reference position in a circumferential direction is provided on the outer winding part and / or the inner winding part. The feature is that the outer winding portion and / or the inner winding portion are assembled with the reference position marks being set at predetermined relative positions.
[0008]
According to a third aspect of the invention, in the method of manufacturing a torque sensor according to the second aspect, the reference position marks are arranged on a straight line in the axial direction of the torque sensor, so that the outer winding portions and / or the inner winding portion are arranged. The feature is that the parts are arranged at predetermined relative positions.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a torque sensor according to any one of the first to third aspects, the outer winding portions of both resolvers are fitted and fixed inside a common outer fitting sleeve. It is characterized in that the outer fitting sleeve is assembled to the cylindrical body.
[0010]
In the torque sensor according to the present invention, the torsion bar is rotatably provided inside the tubular body, and the mutual inductance between the outer winding portion fixed to the tubular body and the inner winding portion fixed to the torsion bar. A pair of resolvers for detecting the rotation angle of the torsion bar based on the change of the torque, and detecting the load torque applied to the torsion bar from the difference between the detection angles of the pair of resolvers. Identify the outer reference position specifying part for specifying the circumferential reference position of the outer winding part, and specify the circumferential reference position of the inner winding part with the same structure for the winding parts and the inner winding part. An internal reference position specifying unit for performing the operation is provided, and the relative positions of the external reference position specifying unit and the internal reference position specifying unit are matched between the two resolvers.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, in the torque sensor according to the fifth aspect, both outer reference position specifying portions of both resolvers are arranged on a straight line in the axial direction of the cylindrical body, and both inner reference position specifying portions of both resolvers are provided. It is characterized in that it is arranged on a straight line in the axial direction of the torsion bar.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the torque sensor according to the fifth or sixth aspect, the outer winding portions of both resolvers are fitted and fixed inside a common outer fitting sleeve, and the outer fitting sleeve is attached to the cylindrical body. It has a characteristic when assembled.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the torque sensor according to any one of the fifth to seventh aspects, the outer reference position specifying section is electrically connected to the outer winding section and projects laterally from the outer winding section. The terminal pins provided on the outer winding portions of both resolvers are inserted into pin holes of a common circuit board, and the outer winding portions of both resolvers are positioned at predetermined relative positions. Has features.
[0014]
An electric steering apparatus according to a ninth aspect of the present invention is characterized in that the torque sensor according to any one of the fifth to eighth aspects is provided so as to be connected to a shaft portion that is rotationally driven in accordance with a steering operation.
[0015]
Function and effect of the present invention
According to the manufacturing method of the torque sensor of the present invention, the outer winding portion and the inner winding portion of the pair of resolvers have the same structure, and the relative position of the inner winding portion with respect to the outer winding portion is set to both. Since the resolvers are assembled so as to be matched with each other, when the load torque is 0, the variation patterns of the detection accuracy of the resolvers linked to the rotation of the torsion bar match. As a result, when the difference between the detection angles of both resolvers is obtained in a state where the load torque is 0, the variation in the detection accuracy of the resolvers is canceled out, and the detection accuracy of the torque is improved as compared with the related art.
[0016]
More specifically, a reference position mark for specifying a reference position in the circumferential direction is provided on the outer winding portion and / or the inner winding portion, and the reference position marks are set to a predetermined relative position to form the outer winding portion. Section and / or the inner winding section may be assembled (the invention of claim 2). At this time, if the reference position marks are arranged on a straight line in the axial direction of the torque sensor, it becomes easy to arrange the outer winding portions and / or the inner winding portions at predetermined relative positions. 3 invention).
[0017]
In the torque sensor manufacturing method according to the fourth aspect, the outer winding portions of both resolvers are fitted and fixed inside the common outer fitting sleeve, and then the outer fitting sleeve is assembled to the cylindrical body. The outer winding portions of both resolvers can be easily arranged at predetermined relative positions without being disturbed by other components assembled to the first and second resolvers.
[0018]
According to the torque sensor of the fifth aspect, since the relative positions of the outer winding part and the inner winding part in the pair of resolvers match between the two resolvers, the detection accuracy of the resolver linked to the rotation of the torsion bar is improved. The variation patterns match. As a result, when the difference between the detection angles of both resolvers is obtained in a state where the load torque is 0, the variation in the detection accuracy of the resolvers is canceled out, and the detection accuracy of the torque is improved as compared with the related art.
[0019]
Note that the “inner reference position specifying unit” according to the present invention may be a mark that serves as a mark at the time of assembly, or may be directly or indirectly engaged with a part of the torsion bar in an uneven manner so that the inner winding around the torsion bar may be performed. It may be a concave / convex engaging portion that uniquely determines the assembling position of the wire portion in the circumferential direction. Similarly, the “outer reference position specifying unit” according to the present invention also directly or indirectly engages and recesses with a part of the tubular body to unambiguously assemble the circumferential mounting position of the outer winding part with respect to the tubular body. The concave / convex engaging portion may be determined. Further, a plurality of inner reference position specifying units and a plurality of inner reference position specifying units may be provided.
[0020]
Here, the outer reference position specifying portions of both resolvers are arranged on a straight line in the axial direction of the cylindrical body, and the inner reference position specifying portions of both resolvers are arranged on a straight line in the axial direction of the torsion bar. The relative positions of the reference position specifying unit and the inner reference position specifying unit can be easily matched between both resolvers (the invention of claim 6).
[0021]
In the torque sensor according to the seventh aspect, the outer winding portions of both resolvers can be fitted and fixed in the outer fitting sleeve in a state where the outer fitting sleeve is detached from the cylindrical body, and assembled to the cylindrical body. The outer winding portions of both resolvers can be easily arranged at predetermined relative positions without disturbing other components.
[0022]
In the torque sensor according to claim 8, terminal pins protruding laterally from the outer winding portions of both resolvers are inserted into pin holes of the common circuit board, so that the outer winding portions of both resolvers are in predetermined positions. Since they are positioned at the relative positions, work efficiency is improved.
[0023]
Further, in the electric steering device provided with the above-described torque sensor connected to a shaft portion that is rotationally driven in accordance with the operation of the steering wheel, it is possible to accurately control the assist torque for operating the steering wheel. Invention).
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the entirety of a torque sensor 10 according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 11 denotes a cylindrical body, through which a rotary shaft portion 12 penetrates, and is rotatably supported by bearings 13 provided at both ends of the cylindrical body 11.
[0025]
The rotating shaft 12 includes a torsion bar 14 and first and second extension sleeves 15 and 16. The diameter of the intermediate portion 14C of the torsion bar 14 is smaller than that of both end portions 14A and 14B, and the intermediate portion 14C is torsionally deformed when receiving a load torque.
[0026]
The first extension sleeve 15 covers almost the entire intermediate portion 14C of the torsion bar 14 in a loosely fitted state, and also has one end 14A of the torsion bar 14 (hereinafter, this is referred to as a “base end 14A”, (Referred to as “tip portion 14B”) without any gap. A pin 17 penetrates through a fitting portion between the first extension sleeve 15 and the base end 14A of the torsion bar 14, whereby the first extension sleeve 15 is integrated with the base end 14A of the torsion bar 14. To rotate.
[0027]
A bearing fitting portion 20 in which the bearing 13 is fitted is provided on the outer peripheral surface of the first extension sleeve 15, and a first resolver fitting portion is provided on the distal end portion 14 </ b> B side of the torsion bar 14 from the bearing fitting portion 20. A joint 18 is provided. Further, a first stopper portion 19 having a smaller outer diameter than the first resolver fitting portion 18 is formed on the distal end portion 14B side from the first resolver fitting portion 18, and a minimum diameter portion 21 is further formed on the distal end portion 14B side. Is formed.
[0028]
As shown in FIG. 2, the first stopper portion 19 is formed by forming a pair of flat surfaces 19H, 19H on a peripheral surface of a cylinder in parallel with each other. The two side edges of the flat surface 19H near the remaining arc surface 19C of the cylinder constitute a total of four contact portions 22 that can contact the second extension sleeve 16 described later.
[0029]
As shown in FIG. 1, the second extension sleeve 16 is formed integrally with one end of the pinion gear 23. Then, the first extension sleeve 15 is fitted on the distal end portion 14 </ b> B of the torsion bar 14 and covers the outside of the first stopper portion 19. At the fitting portion between the second extension sleeve 16 and the distal end portion 14B of the torsion bar 14, a concave / convex portion 24 for preventing rotation is formed on the entire circumference. It rotates integrally with the tip portion 14B. Therefore, when the intermediate portion 14C of the torsion bar 14 is twisted, the first extension sleeve 15 that rotates integrally with the base end portion 14A of the torsion bar 14 and the second extension sleeve 16 that rotates integrally with the distal end portion 14B are relatively positioned. Rotate.
[0030]
A bearing fitting portion 25 in which the bearing 13 is fitted is provided on the outer peripheral surface of the second extension sleeve 16. A second resolver is provided on the base end portion 14A side of the torsion bar 14 from the bearing fitting portion 25. A fitting portion 26 is provided. The second resolver fitting portion 26 has the same outer diameter as the first resolver fitting portion 18. The inside of the second resolver fitting part 26 is a second stopper part 27.
[0031]
As shown in FIG. 2, the second stopper portion 27 has a substantially long hole shape symmetrical in the vertical and horizontal directions in FIG. 2 at the same center line (L1, L2 in FIG. 2) as the first stopper portion 19. More specifically, the second stopper portion 27 includes a pair of arc surfaces 27C, 27C having a larger diameter than the arc surface 19C of the first stopper portion 19, which are arranged facing each other in the vertical direction in FIG. A pair of arc surfaces 27D, 27D each having a smaller diameter are provided so as to face each other in the vertical and horizontal directions in the figure, and the four ends of the first stopper portion 19 are provided between the adjacent arc surfaces 27C, 27D. It has a shape connected by four receiving surfaces 28 facing the contact portion 22.
[0032]
When the first extension sleeve 15 rotates by a predetermined angle in any direction with respect to the second extension sleeve 16 by twisting the intermediate portion 14 </ b> C of the torsion bar 14 to one side, the point symmetrical position in the first stopper portion 19. Are in contact with a pair of receiving surfaces 28, 28 of the second stopper 27 to restrict excessive torsional deformation of the torsion bar 14.
[0033]
As shown in FIG. 1, a pair of resolvers 50, 50 are provided between the cylindrical body 11 and the rotating shaft 12, and the resolvers 50, 50 have the same structure. That is, the resolver 50 includes the rotor 50R fixed to the rotary shaft 12 side and the stator 50S fixed to the cylindrical body 11 side. The rotor 50R includes a power receiving coil section 52 and an inner winding section 54, and the stator 50S includes a power feeding coil section 51 and an outer winding section 53. Then, the inner winding 54 is received and excited by electromagnetic induction between the feeding coil 51 and the receiving coil 52, and the inner and outer windings 53, 54 are rotated by the rotation angle of the rotating shaft 12. The electrical angle of the rotating shaft 12 changes based on the change in inductance. Further, the resolver 50 of the present embodiment has, for example, an eight-pole structure, and 1 / rotation of the inner winding part 54 with respect to the outer winding part 53 corresponds to one cycle of the electrical angle of the resolver 50.
[0034]
FIG. 3 shows an enlarged detail of the resolver 50. As shown in the figure, the power receiving coil section 52 is formed by winding an electric wire 52D around a bobbin 52B. On the other hand, the feeding coil unit 51 has a configuration in which an electric wire 51D is wound around a bobbin 51B, and the outside of the bobbin 51B is covered with another bobbin 51E. A terminal pin 51P protrudes laterally from the bobbin 51E in the power supply coil unit 51, and an electric wire 51D is electrically connected to the terminal pin 51P.
[0035]
The inner winding portion 54 is formed by winding an electric wire 54D around a plurality of teeth provided on the rotor core 54C. Here, the electric wire 54D is wound around the rotor core 54C in a predetermined order and a predetermined number of turns for each tooth, and the winding structure is slightly different for each tooth. Then, in order to specify the circumferential position of the inner winding portion 54, for example, a reference position mark 90 according to the present invention (see FIG. 2) is set at a reference position set on the rotor core 54C. Is also attached).
[0036]
The outer winding portion 53 is formed by winding an electric wire 53D around a plurality of teeth provided on the stator core 53C. Here, the electric wire 53D is wound around the stator core 53C in a predetermined order and a predetermined number of turns for each tooth, and the winding structure is slightly different for each tooth. Then, a plurality of terminal pins 53P (corresponding to the “outer reference position specifying unit” of the present invention, and also serve as “reference position marks”) from the reference position set to specify the circumferential position of the outer winding portion 53. Get) protruding sideways.
[0037]
In FIG. 3, reference numeral 56 denotes a rotating cylinder, on which the power receiving coil portion 52 and the inner winding portion 54 are fitted. The rotating cylinder 56 is fitted to each of the resolver fitting portions 18 and 26 of each of the extension sleeves 15 and 16, and a locking piece 56 </ b> A extending from one end of the rotating cylinder 56 is fitted to each of the resolver fitting portions 18 and 26. It is locked in the formed locking groove 16M and positioned in the axial direction.
[0038]
In FIG. 3, reference numeral 57 denotes an outer fitting sleeve, into which the power supply coil unit 51 and the outer winding unit 53 are fitted. As shown in FIG. 4, a pin insertion window 57 </ b> W is formed in the outer fitting sleeve 57 by cutting off a part of the outer fitting sleeve in the entire axial direction.
[0039]
The structure of each component of the torque sensor 10 is as described above. Next, of the method of manufacturing the torque sensor 10, the steps according to the present invention will be mainly described. First, a pair of inner winding portions 54, 54 produced in the same lot and a pair of outer winding portions 53, 53 produced in the same lot are prepared. Then, the shield disks 83, 83 are fitted from both ends of the outer fitting sleeve 57 (see FIG. 4), and the terminal pin 53P is made to enter from the opening of the pin insertion window 57W at both ends of the outer fitting sleeve 57. Each outer winding portion 53 is fitted to the outer fitting sleeve 57. Next, the shield disks 82 are fitted to the outside of the outer winding portions 53, and the pair of feeding coil portions 51 are fitted to the shield disks 82. Note that an adhesive is applied to the parts that are inserted and assembled into the outer fitting sleeve 57 on the contact surface with the outer fitting sleeve 57.
[0040]
Next, as shown in FIG. 4, a circuit board 58 is arranged so as to cover the pin insertion window 57W of the outer fitting sleeve 57 from the outside (from above in FIG. 4), and a pin hole 59 formed in the circuit board 58 The terminal pin 51P of the feeding coil part 51 and the terminal pin 53P of the outer winding part 53 in each resolver 50 are inserted, respectively. At this time, the phases of the feeding coil unit 51 and the outer winding unit 53 are finely adjusted so that the terminal pins 51P and 53P are smoothly inserted into the pin holes 59. Then, the terminal pins 51P and 53P are fixed to the circuit board 58 by soldering while being inserted into the pin holes 59. Thereby, corresponding ones of the plurality of terminal pins 53P provided on the outer winding portions 53, 53 of the resolvers 50, 50 are aligned in the axial direction of the outer fitting sleeve 57 (direction H in FIG. 4). The outer winding portions 53 are positioned in the same phase. Then, it is fixed at this position by the adhesive, and the stators 50S, 50S of both resolvers 50, 50 are completed as one part.
[0041]
Next, as shown in FIG. 3, the power receiving coil part 52 and the inner winding part 54 are fitted to the outside of the rotary cylinder 56. At this time, shield disks 80 and 81 are fitted on both sides of the inner winding portion 54. It should be noted that an adhesive is applied to the parts to be fitted to the rotating cylinder 56 on the contact surface with the rotating cylinder 56. Here, in the shield disk 81 at one end of the rotary cylinder 56, for example, as shown in FIG. 2, the edge of a position overlapping with the reference position mark 90 attached to the rotor core 54C is cut out to provide a reference position mark according to the present invention. 91 (corresponding to the “inner reference position specifying unit” of the present invention). Then, each component is fixed to the rotary cylinder 56 by the adhesive, and the rotors 50R, 50R of both resolvers 50, 50 are completed separately.
[0042]
Next, the first and second extension sleeves 15 and 16 are assembled to the torsion bar 14, and in this state, the rotor 50 </ b> R of one resolver 50 is attached to the first resolver fitting portion 18 of the first extension sleeve 15. After the fitting and fixing, the rotor 50R of the other resolver 50 is fitted and fixed to the second resolver fitting portion 26 of the second extension sleeve 16. At this time, the load torque is not applied to the torsion bar 14, and the reference position marks 91, 91 (see FIG. 2) provided on both rotors 50R, 50R are positioned so as to be aligned in the axial direction of the torsion bar 14. Perform alignment. As described above, the inner winding portions 54 of the pair of resolvers 50, 50 are assembled in the same phase while the load torque is not applied to the torsion bar 14. The fixing between the rotors 50R, 50R and the extension sleeves 15, 16 may be performed with an adhesive.
[0043]
Next, the stators 50S, 50S, which are made into one part of the two resolvers 50, 50, are inserted and fixed in the main body of the cylindrical body 11, and the rotary shaft 12 is inserted into the cylindrical body 11 together with the rotors 50R, 50R. And are rotatably supported by bearings 13 and 13. As a result, the relative position of the inner winding portion 54 with respect to the outer winding portion 53 is maintained between the two resolvers 50, 50, and the torsion bar 14 can rotate. Thus, the torque sensor 10 is completed.
[0044]
As shown in FIG. 7, for example, the torque sensor 10 of the present embodiment is mounted on an electric steering device 70 provided in an automobile. Specifically, the rotation shaft 12 of the torque sensor 10 is connected to the tip of the steering shaft 78 connected to the handle 71, and the pinion gear 23 of the rotation shaft 12 meshes with the rack 74 in the actuator 72. . The actuator 72 has a built-in electric motor, and converts the rotation output of the electric motor into a linear motion to linearly move the rack 74. Also, tie rods 75, 75 are connected between both ends of the rack 74 and the rotation support portions 76, 76 of the steering wheels 73, 73. Further, the cylindrical body 11 of the torque sensor 10 is fixed to the vehicle body, and the output lines of the resolvers 50, 50 of the torque sensor 10 are connected to the ECU 77. Then, the ECU 77 controls the driving of the actuator 72 based on the load torque of the steering shaft 78 detected by the torque sensor 10. As a result, the rack 74 is driven linearly by the resultant force obtained by adding the output of the actuator 72 to the steering force of the driver to the steering wheel 71 as an auxiliary force, and the steered wheels 73 are steered.
[0045]
Next, the operation of the electric steering device 70 of the present embodiment will be described. When the handle 71 is rotated, a load torque is applied to the torsion bar 14 of the torque sensor 10, and the intermediate portion 14C of the torsion bar 14 is twisted. Then, the first extension sleeve 15 that rotates integrally with the base end portion 14A of the torsion bar 14 and the second extension sleeve 16 that rotates integrally with the distal end portion 14B of the torsion bar 14 relatively rotate, and both resolvers 50, 50 are rotated. There is a difference in electrical angle between the two. The ECU 77 calculates the load torque applied to the rotating shaft 12 based on the difference between the electrical angles of the resolvers 50, 50, and calculates the load torque applied to the rotating shaft 12, that is, the reaction torque applied to the steering wheel 71. The output of the actuator 72 is changed so as to be appropriately changed according to the above.
[0046]
Now, the operation of the torque sensor 10 of the present embodiment will be described in detail as follows. Since the number of poles of the resolver 50 provided in the torque sensor 10 is eight, as shown in FIG. 5A, the resolver 50 rotates at 1 / rotation of the mechanical angle of the torsion bar 14 (= 360 ° / 8). One cycle of the electrical angle corresponds. Here, FIG. 5B shows the theoretical value and the actual measured value of the electrical angle of the torque sensor 10 superimposed. As shown in the figure, the detection error of the actually measured value with respect to the theoretical value of the electrical angle of the torque sensor 10 changes in conjunction with the rotation angle (mechanical angle) of the torsion bar 14.
[0047]
FIG. 6A shows a detection error of the torque sensor 10 with respect to a rotation angle (mechanical angle) of the torsion bar 14. As shown in the drawing, a variation pattern of the detection error in one cycle of the electrical angle (for example, S1 in FIG. 6A) and one cycle of another electrical angle (for example, in FIG. 6A). This is different from the variation pattern of the detection error in S2). On the other hand, the outer winding portions 53 of the resolvers 50, 50 and the inner winding portions 54, 54 have the same structure and are produced in the same lot. As shown in comparison with FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), it is the same between both resolvers 50,50.
[0048]
Here, assuming that the relative positions of the outer winding part 53 and the inner winding part 54 are displaced between the resolvers 50, 50, the variation pattern of the detection error is also displaced, and the resolvers 50, 50 are displaced. When the difference between the detection angles is obtained, the detection error is added in the positive or negative direction, and as shown in FIG. 6D, even when the load torque is not applied to the torsion bar 14, a load other than 0 is applied. Erroneous detection of torque.
[0049]
However, according to the torque sensor 10 and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, the relative positions of the outer winding portion 53 and the inner winding portion 54 are matched between the two resolvers 50, 50. The variation patterns of the detection accuracy of the resolvers 50, 50 linked to the rotation also match. Accordingly, when the difference between the detection angles of the resolvers 50 and 50 is obtained in a state where the load torque is 0, the variation in the detection accuracy of the resolvers is canceled. That is, as shown in FIG. 6C, it is possible to improve the detection accuracy of the torque when the load torque is 0 as compared with the related art (see FIG. 6D). Further, according to the electric steering device 70 including the torque sensor 10, the reaction force to the steering wheel 71 can be detected more accurately than before, and the assist torque for steering operation can be accurately controlled.
[0050]
In the present embodiment, the outer fitting sleeve 57 is detached from the cylindrical body 11, and the outer winding portions 53 of the resolvers 50, 50 are fitted and fixed in the outer fitting sleeve 57. The outer winding portions 53 of both resolvers 50, 50 can be easily arranged at predetermined relative positions without being disturbed by other components assembled to the cylindrical body 11.
[0051]
<Second embodiment>
This embodiment is shown in FIG. 8, in which the first and second extension sleeves 15, 16 are respectively provided with marker grooves 60, 60, and the marker grooves 60 of the first extension sleeve 15 and the second extension sleeves are formed. The 16 mark grooves 60 are arranged in a straight line without applying a load torque to the torsion bar 14. Further, the second extension sleeve 16 of the present embodiment has a structure in which a pin (not shown) is commonly penetrated and fixed to a portion fitted to the torsion bar 14. Except for the above-described portions, the configuration is the same as that of the first embodiment, and thus the same portions are denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted.
[0052]
When assembling the torque sensor of the present embodiment, the first and second extension sleeves 15 and 16 are detached from the torsion bar 14, and the reference position mark 91 of one of the rotors 50R is marked with a mark groove of the first extension sleeve 15. The rotor 50 </ b> R is fitted and fixed to the first extension sleeve 15 while being positioned at 60. Next, the reference position mark 91 of the other rotor 50R is aligned with the mark groove 60 of the second extension sleeve 16, and the rotor 50R is fitted and fixed to the second extension sleeve 16. Then, the first and second extension sleeves 15 and 16 are assembled to the torsion bar 14 and fixed so that they cannot rotate with pins. Then, the first and second extension sleeves 15, 16 are positioned and fixed to the torsion bar 14, and the reference position marks 91, 91 (see FIG. 2) of both rotors 50R, 50R are aligned with each other in the axial direction of the torsion bar 14. Line up. As a result, the inner winding portions 54 of the pair of resolvers 50, 50 have the same phase in a state where no load torque is applied to the torsion bar 14.
[0053]
According to the present embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and the reference position mark 91 of the rotor 50R may be aligned for each of the extension sleeves 15 and 16, so that the assembling work is facilitated.
[0054]
The mark grooves 60 also serve as marks for matching the phases of the extension sleeves 15 and 16 with each other. Therefore, the mark grooves 60 can be used for positioning the stoppers 19 and 27 (see FIG. 2) of the first embodiment.
[0055]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and furthermore, various embodiments may be made without departing from the spirit of the present invention. It can be changed and implemented.
(1) In the torque sensor 10 of the embodiment, the number of poles of the pair of resolvers 50 and 50 is eight, but the number of poles of the pair of resolvers is limited to eight as long as they are the same. is not.
[0056]
(2) Although the torque sensor 10 of the above embodiment is used by being incorporated in the electric steering device 70, the torque sensor according to the present invention may be used for something other than the electric steering device.
[0057]
(3) In the first embodiment, the inner winding portions 54, 54 of the resolvers 50, 50 are visually arranged at a fixed relative position. However, the inner winding portions 54, 54 are formed on each component as the "inner reference position specifying unit" of the present invention. By engaging the concave and convex engaging portions, the inner winding portions 54 of the resolvers 50 may be assembled in a fixed relative positional relationship.
[0058]
(4) In the torque sensor 10 of the embodiment, the terminal pins 53P of the outer winding portions 53, 53 of the resolvers 50, 50 are inserted and fixed in the pin holes 59 of the circuit board 58, so that the resolvers 50, 50 are fixed. Although the configuration is such that the outer winding portions 53, 53 of the 50 are assembled in a fixed relative positional relationship, the outer winding portions 53, 53 may be visually aligned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along a line AA in FIG. 1. FIG. 3 is a side sectional view in which a part of the torque sensor is enlarged. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a terminal pin is inserted and fixed to a circuit board. FIG. 5A is a graph showing a relationship between an electrical angle and a mechanical angle. FIG. (A) Graph showing detection error of one resolver (B) Graph showing detection error of the other resolver (C) Deviation between both resolvers when load torque is 0 Graph (D) is a graph showing the deviation between the two resolvers when the load torque is 0 in the conventional torque sensor. FIG. 7 is a conceptual diagram of the electric steering device. FIG. 8 is a mark provided on the extension sleeve of the second embodiment. Perspective view showing grooves [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Torque sensor 11 ... Cylindrical body 14 ... Torsion bar 50 ... Resolver 53 ... Outer winding part 54 ... Inner winding part 57 ... External fitting sleeve 58 ... Circuit board 59 ... Pinhole 60 ... Marking groove 70 ... Electric steering device 71: Handle 90, 91: Reference position mark

Claims (9)

筒形ボディの内部にトーションバーを回転可能に設けると共に、前記筒形ボディに固定した外側巻線部と前記トーションバーに固定した内側巻線部との相互インダクタンスの変化に基づいて前記トーションバーの回転角を検出するレゾルバを対にして設け、それら1対のレゾルバの検出角の差分から前記トーションバーにかかる負荷トルクを検出するトルクセンサの製造方法において、
前記1対のレゾルバの前記外側巻線部同士及び前記内側巻線部同士を同一構造にしておき、
前記外側巻線部に対する前記内側巻線部の相対位置を、前記両レゾルバの間で一致させて組み付けることを特徴とするトルクセンサの製造方法。
A torsion bar is rotatably provided inside the cylindrical body, and the torsion bar of the torsion bar is formed based on a change in mutual inductance between an outer winding portion fixed to the cylindrical body and an inner winding portion fixed to the torsion bar. A resolver for detecting a rotation angle is provided in a pair, and a method of manufacturing a torque sensor for detecting a load torque applied to the torsion bar from a difference between detection angles of the pair of resolvers,
The outer winding portions and the inner winding portions of the pair of resolvers have the same structure,
A method of manufacturing a torque sensor, wherein a relative position of the inner winding section with respect to the outer winding section is matched between the two resolvers.
前記外側巻線部及び/又は前記内側巻線部に、周方向の基準位置を特定するための基準位置マークを施しておき、
前記基準位置マーク同士を所定の相対位置にして前記外側巻線部及び/又は前記内側巻線部を組み付けることを特徴とする請求項1に記載のトルクセンサの製造方法。
The outer winding part and / or the inner winding part is provided with a reference position mark for specifying a reference position in a circumferential direction,
2. The method according to claim 1, wherein the outer winding portion and / or the inner winding portion are assembled by setting the reference position marks to a predetermined relative position. 3.
前記基準位置マーク同士をトルクセンサの軸方向の一直線上に配置することで、前記外側巻線部同士及び/又は前記内側巻線部同士を前記所定の相対位置に配置することを特徴とする請求項2に記載のトルクセンサの製造方法。By arranging the reference position marks on a straight line in the axial direction of the torque sensor, the outer winding portions and / or the inner winding portions are arranged at the predetermined relative positions. Item 3. A method for manufacturing a torque sensor according to Item 2. 前記両レゾルバの前記外側巻線部を、共通の外嵌スリーブの内側に嵌合固定してから、その外嵌スリーブを前記筒形ボディに組み付けることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のトルクセンサの製造方法。4. The outer winding sleeve of each of the resolvers is fitted and fixed inside a common outer fitting sleeve, and then the outer fitting sleeve is assembled to the cylindrical body. 3. The method for manufacturing a torque sensor according to claim 1. 筒形ボディの内部にトーションバーを回転可能に設けると共に、前記筒形ボディに固定した外側巻線部と前記トーションバーに固定した内側巻線部との相互インダクタンスの変化に基づいて前記トーションバーの回転角を検出するレゾルバを対にして設け、それら1対のレゾルバの検出角の差分から前記トーションバーにかかる負荷トルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記1対のレゾルバの前記外側巻線部同士及び前記内側巻線部同士を同一構造としかつ、前記外側巻線部の周方向の基準位置を特定するための外側基準位置特定部と、前記内側巻線部の周方向の基準位置を特定するための内側基準位置特定部とを設け、
前記外側基準位置特定部と前記内側基準位置特定部との相対位置を前記両レゾルバの間で一致させたことを特徴とするトルクセンサ。
A torsion bar is rotatably provided inside the cylindrical body, and the torsion bar of the torsion bar is formed based on a change in mutual inductance between an outer winding portion fixed to the cylindrical body and an inner winding portion fixed to the torsion bar. A resolver for detecting a rotation angle is provided as a pair, and a torque sensor for detecting a load torque applied to the torsion bar from a difference between detection angles of the pair of resolvers,
An outer reference position specifying unit for specifying the outer winding unit and the inner winding unit of the pair of resolvers having the same structure, and specifying a circumferential reference position of the outer winding unit; Provide an inner reference position specifying unit for specifying the circumferential reference position of the winding unit,
A torque sensor, wherein a relative position between the outer reference position specifying unit and the inner reference position specifying unit is matched between the two resolvers.
前記両レゾルバの前記外側基準位置特定部を共に前記筒形ボディの軸方向の一直線上に配置し、前記両レゾルバの前記内側基準位置特定部を共に前記トーションバーの軸方向の一直線上に配置したことを特徴とする請求項5に記載のトルクセンサ。The outer reference position specifying portions of both resolvers are arranged on a straight line in the axial direction of the tubular body, and the inner reference position specifying portions of both resolvers are arranged on a straight line in the axial direction of the torsion bar. The torque sensor according to claim 5, wherein: 前記両レゾルバの前記外側巻線部は、共通の外嵌スリーブの内側に嵌合固定され、その外嵌スリーブが前記筒形ボディに組み付けられたことを特徴とする請求項5又は6に記載のトルクセンサ。7. The outer winding portion of each of the resolvers is fitted and fixed inside a common outer fitting sleeve, and the outer fitting sleeve is assembled to the cylindrical body. Torque sensor. 前記外側基準位置特定部は、前記外側巻線部に電気接続されてその外側巻線部から側方に向けて突出した端末ピンで構成され、前記両レゾルバの前記外側巻線部に備えた前記端末ピンを共通の回路基板のピンホールに挿入して、前記両レゾルバの前記外側巻線部同士を所定の相対位置に位置決めしたことを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載のトルクセンサ。The outer reference position specifying unit is configured by a terminal pin that is electrically connected to the outer winding unit and protrudes laterally from the outer winding unit, and is provided on the outer winding unit of both resolvers. The torque according to any one of claims 5 to 7, wherein terminal pins are inserted into pin holes of a common circuit board, and the outer winding portions of both resolvers are positioned at predetermined relative positions. Sensors. 前記請求項5乃至8の何れかに記載のトルクセンサを、ハンドル操作に伴って回転駆動される軸部に連結して備えたことを特徴とする電動ステアリング装置。An electric steering apparatus comprising the torque sensor according to any one of claims 5 to 8 connected to a shaft portion that is driven to rotate in response to a steering operation.
JP2003111143A 2003-04-16 2003-04-16 Torque sensor, manufacturing method thereof, and electric steering device Expired - Fee Related JP4072852B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003111143A JP4072852B2 (en) 2003-04-16 2003-04-16 Torque sensor, manufacturing method thereof, and electric steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003111143A JP4072852B2 (en) 2003-04-16 2003-04-16 Torque sensor, manufacturing method thereof, and electric steering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004317280A true JP2004317280A (en) 2004-11-11
JP4072852B2 JP4072852B2 (en) 2008-04-09

Family

ID=33471779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003111143A Expired - Fee Related JP4072852B2 (en) 2003-04-16 2003-04-16 Torque sensor, manufacturing method thereof, and electric steering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4072852B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010234058A (en) * 2010-05-11 2010-10-21 Olympus Medical Systems Corp Endoscope
CN106969863A (en) * 2017-05-19 2017-07-21 重庆望江工业有限公司 A kind of fixing device on helical spring torque detecting apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010234058A (en) * 2010-05-11 2010-10-21 Olympus Medical Systems Corp Endoscope
CN106969863A (en) * 2017-05-19 2017-07-21 重庆望江工业有限公司 A kind of fixing device on helical spring torque detecting apparatus
CN106969863B (en) * 2017-05-19 2023-02-21 重庆望江工业有限公司 Fixing device on spiral spring torque detection equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP4072852B2 (en) 2008-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7196443B2 (en) Rotary electric machine
KR100788598B1 (en) Resolver
KR101758916B1 (en) EPS Motor having steering angle sensor
JP5105169B2 (en) Resolver, motor, power steering device, and resolver manufacturing method
KR100788597B1 (en) Resolver reference position adjustment method
JP6317027B2 (en) Power steering device
US20210333774A1 (en) Generic type rotary encoder and servo motor using the same
JP2005055321A (en) Assembly method of torque sensor, torque sensor, and electric power steering device
JP4882513B2 (en) Rotation angle detection device and torque sensor
JP5563513B2 (en) Electric power steering device
JP2008275385A (en) Variable reluctance type resolver rotor and brushless motor
JP2007001364A (en) Electric power steering device, and sensor position adjusting method of electric power steering device
JP2009284706A (en) Rotor and brushless motor
JP2004317280A (en) Torque sensor, its manufacturing method and electric steering device
JP4088510B2 (en) Motor equipment
JP5150244B2 (en) Resolver positioning mechanism and electric power steering device
JP2019170038A (en) motor
JP2004317281A (en) Torque sensor
JP3781951B2 (en) Torque sensor reference position adjustment method
WO2022038822A1 (en) Torque sensor, manufacturing method of torque sensor, adjustment device and vehicle steering device
JP2024024355A (en) Vehicle steering system and torque value correction system
JP5184024B2 (en) Power steering device
JP5467310B2 (en) Resolver and method for producing resolver
JP5910067B2 (en) Torque sensor and electric power steering device
JP2003175839A (en) Electric power steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051228

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20060228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071031

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080116

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080116

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4072852

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120201

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140201

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees