JP2005214664A - Torque sensor - Google Patents

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Tsutomu Hibi
勉 日比
Shinichi Isobe
晋一 磯部
Kotaro Shiino
高太郎 椎野
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor capable of stabilizing a magnetic field generated in the torque sensor. <P>SOLUTION: This torque sensor is constituted of a torsion bar, a first rotating shaft comprising a magnetic material and connected to one end side of the torsion bar, a second rotating shaft connected to the other end side of the torsion bar, a first cylindrical member provided on the first rotating shaft so as to enclose the first rotating shaft and having the first window, the second cylindrical member provided on the second rotating shaft so as to enclose the first window and having the second window, and a coil assembly provided on the circumference of the second cylindrical member and having a coil arranged inside. The torque sensor is also constituted so that a torque is detected, which is generated from the coil between the first rotating shaft and the second rotating shaft as an impedance change by changing the overlapping degree between the first window and the second window resulting from torsion of the torsion bar. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置において入力軸及び出力軸の相対回転変位(トルク)を検出するトルクセンサに関する。   The present invention relates to a torque sensor that detects a relative rotational displacement (torque) of an input shaft and an output shaft in an electric power steering apparatus.

従来、トルクセンサとして、例えば特許文献1に記載の技術が開示されている。この公報において、トルクセンサは入力軸と出力軸とがトーションバーにより接続され、入力軸の外周にアルミニウムで形成された円筒部材が2重に設けられている。また、内側の円筒部材は出力軸側に固定され、外側の円筒部材は入力軸側に設けられている。この構成により、入力軸と内側の円筒部材との間にトーションバーの捩れにより相対回転が発生する。
特開平8−114518号公報(図1参照)。
Conventionally, as a torque sensor, for example, a technique described in Patent Document 1 has been disclosed. In this publication, an input shaft and an output shaft are connected by a torsion bar in the torque sensor, and a cylindrical member made of aluminum is doubled on the outer periphery of the input shaft. The inner cylindrical member is fixed on the output shaft side, and the outer cylindrical member is provided on the input shaft side. With this configuration, relative rotation occurs between the input shaft and the inner cylindrical member due to torsion of the torsion bar.
JP-A-8-114518 (see FIG. 1).

しかしながら、上述のトルクセンサにあっては、下記に示す問題があった。入力軸と出力軸との間に相対回転が発生する際に、入力軸の軸心と内側の円筒部材の軸心とは完全に一致しないため、相対回転によって入力軸と内側の円筒部材との間隔が変化する。そのため、トルクセンサに発生する磁界が不安定となり、トルク検出精度が低下する虞がある。   However, the above torque sensor has the following problems. When relative rotation occurs between the input shaft and the output shaft, the axis of the input shaft does not completely match the axis of the inner cylindrical member. The interval changes. Therefore, the magnetic field generated in the torque sensor becomes unstable, and the torque detection accuracy may be reduced.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、トルクセンサに発生する磁界を安定させることが可能なトルクセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above problem, and an object thereof is to provide a torque sensor capable of stabilizing a magnetic field generated in the torque sensor.

上記目的を達成するため、本発明では、トルクセンサを、トーションバーと、トーションバーの一端側に接続される磁性材料からなる第1の回転軸と、トーションバーの他端側に接続される第2の回転軸と、第1の回転軸を包囲するように第1の回転軸に設けられ、導電性且つ非磁性材料で円筒状に形成され、軸方向に複数個設けられた貫通穴である第1の窓を有する第1の円筒部材と、第1の窓を包囲するように第2の回転軸に設けられ、導電性且つ非磁性材料で円筒状に形成され、軸方向に複数個設けられた貫通穴である第2の窓を有する第2の円筒部材と、第2の円筒部材の外周に設けられ、内部にコイルが配置されたコイル組立体とから構成され、トーションバーの捩れに伴う第1の窓と第2の窓の重なり具合を変化させることにより、インピーダンス変化としてコイルが第1の回転軸と第2の回転軸との間に発生するトルクを検出することとした。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a torque sensor includes a torsion bar, a first rotating shaft made of a magnetic material connected to one end of the torsion bar, and a first connected to the other end of the torsion bar. 2 is a through hole provided on the first rotation shaft so as to surround the first rotation shaft and formed in a cylindrical shape with a conductive and non-magnetic material and provided in the axial direction. A first cylindrical member having a first window; and a second rotating shaft so as to surround the first window; a cylindrical shape made of a conductive and non-magnetic material; A second cylindrical member having a second window, which is a through-hole, and a coil assembly provided on the outer periphery of the second cylindrical member and having a coil disposed therein, and torsion of the torsion bar By changing the overlap of the first and second windows , A coil as the impedance change was to detect the torque generated between the first rotary shaft and second rotary shaft.

よって、第1の回転軸と第1の円筒部材との間隔が変化するのを防ぐことが可能となり、トルクセンサに発生する磁界を安定させることができる。   Therefore, it is possible to prevent the interval between the first rotating shaft and the first cylindrical member from changing, and the magnetic field generated in the torque sensor can be stabilized.

以下、本発明のトルクセンサを実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for realizing the torque sensor of the present invention will be described based on Example 1 shown in the drawings.

図1は、実施例1における電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。
電動パワーステアリング装置は主に、トーションバー3を介して連結された入力軸1及び出力軸2、コイル9a,9bを含むコイル組立体9A,9B、ピニオン軸20、ラック軸21から構成される。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the first embodiment.
The electric power steering apparatus mainly includes an input shaft 1 and an output shaft 2 connected via a torsion bar 3, coil assemblies 9A and 9B including coils 9a and 9b, a pinion shaft 20, and a rack shaft 21.

入力軸1の図1における右側にはステアリングホイール(図外)が回転方向に一体に取り付けられており、出力軸2にはピニオン軸20が連結されている。ピニオン軸20はラック軸21と共にラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成する。   A steering wheel (not shown) is integrally attached to the right side of the input shaft 1 in FIG. 1 in the rotational direction, and a pinion shaft 20 is connected to the output shaft 2. The pinion shaft 20 and the rack shaft 21 constitute a rack and pinion type steering device.

入力軸1の外周を覆うようにして円筒部材4が入力軸1に固定されている。また、円筒部材4を覆うようにして円筒部材5が出力軸2に固定されている。尚、円筒部材4,5についての詳細は後述の図2において説明する。   A cylindrical member 4 is fixed to the input shaft 1 so as to cover the outer periphery of the input shaft 1. A cylindrical member 5 is fixed to the output shaft 2 so as to cover the cylindrical member 4. Details of the cylindrical members 4 and 5 will be described later with reference to FIG.

コイル9a,9bを含むコイル組立体9A,9Bが、円筒部材5の外側を覆うようにしてケース8に固定されている。コイル組立体9A,9Bにはケーブル6を介して基板7が接続されている。基板7には電動モータ制御回路が搭載されている。   Coil assemblies 9A and 9B including coils 9a and 9b are fixed to the case 8 so as to cover the outside of the cylindrical member 5. A substrate 7 is connected to the coil assemblies 9A and 9B via a cable 6. An electric motor control circuit is mounted on the substrate 7.

運転者の操舵力は、入力軸1、トーションバー3、出力軸2からピニオン軸20を介して、ラック軸21に伝達され、転舵輪(図外)に伝えられる。運転者が操舵操作を行うと、入出力軸間に固定されているトーションバー3の捩れに伴い、円筒部材4の窓と円筒部材5の窓との重なり具合が変化する。このとき、コイル9a,9bに発生したインピーダンス変化が基板7に伝達されると、基板7において操舵トルクが演算される。演算結果に基づいて操舵トルクを軽減する操舵補助トルクが発生するような駆動電流が図外の電動モータに供給される。電動モータの回転力がウォームギヤ19を介して出力軸2に伝えられることで、任意の方向及び大きさの操舵補助トルクが付与される。   The steering force of the driver is transmitted from the input shaft 1, the torsion bar 3, and the output shaft 2 to the rack shaft 21 through the pinion shaft 20, and is transmitted to the steered wheels (not shown). When the driver performs a steering operation, the degree of overlap between the window of the cylindrical member 4 and the window of the cylindrical member 5 changes as the torsion bar 3 fixed between the input and output shafts twists. At this time, when the impedance change generated in the coils 9 a and 9 b is transmitted to the board 7, the steering torque is calculated in the board 7. A drive current that generates a steering assist torque that reduces the steering torque based on the calculation result is supplied to an electric motor (not shown). By transmitting the rotational force of the electric motor to the output shaft 2 via the worm gear 19, a steering assist torque having an arbitrary direction and magnitude is applied.

図2は、実施例1におけるトルクセンサの構成図である。
実施例1のトルクセンサは主に、トーションバー3,入力軸1(特許請求の範囲の第1の回転軸に相当)、出力軸2(特許請求の範囲の第2の回転軸に相当)、円筒部材4(特許請求の範囲の第1の円筒部材に相当)、円筒部材5(特許請求の範囲の第2の円筒部材に相当)、コイル9a,9bを含むコイル組立体9A,9Bから構成される。入力軸1と出力軸2はトーションバー3の固定部3a,3bを介して接続されている。また、入力軸1と出力軸2は共に鉄等の磁性材料から形成されている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the torque sensor according to the first embodiment.
The torque sensor of the first embodiment mainly includes a torsion bar 3, an input shaft 1 (corresponding to a first rotating shaft in claims), an output shaft 2 (corresponding to a second rotating shaft in claims), A cylindrical member 4 (corresponding to a first cylindrical member in claims), a cylindrical member 5 (corresponding to a second cylindrical member in claims), and coil assemblies 9A and 9B including coils 9a and 9b. Is done. The input shaft 1 and the output shaft 2 are connected via fixed portions 3a and 3b of the torsion bar 3. The input shaft 1 and the output shaft 2 are both made of a magnetic material such as iron.

出力軸2の入力軸1側端面には、トーションバー3の挿入部から更に径方向に延びた溝2aが形成されており、この溝2aには、入力軸1の出力軸2側端面に形成された凸部1aが挿入されている。ただし、溝2aの幅(周方向寸法)は、凸部1aの幅よりも若干広くなっており、入力軸1及び出力軸2間の所定範囲以上の相対回転を防止している。   On the input shaft 1 side end surface of the output shaft 2, a groove 2 a extending further in the radial direction from the insertion portion of the torsion bar 3 is formed. The groove 2 a is formed on the output shaft 2 side end surface of the input shaft 1. The projected portion 1a is inserted. However, the width (circumferential dimension) of the groove 2a is slightly wider than the width of the convex portion 1a, and prevents relative rotation beyond a predetermined range between the input shaft 1 and the output shaft 2.

円筒部材4は、入力軸1に対し大径部1Aを包囲するように密着固定されている。また、円筒部材4は、導電性且つ非磁性材料(本実施例ではアルミ系材料)から成り、軸方向に複数個設けられた第1窓4a(特許請求の範囲の第1の窓に相当)を有する。   The cylindrical member 4 is tightly fixed to the input shaft 1 so as to surround the large diameter portion 1A. The cylindrical member 4 is made of a conductive and nonmagnetic material (aluminum material in this embodiment), and a plurality of first windows 4a provided in the axial direction (corresponding to the first window in the claims). Have

円筒部材5は、出力軸2に対し小径部5Aにおいて円筒部材4を覆うよう密着固定されている。円筒部材5は、導電性且つ非磁性材料(本実施例ではアルミ系材料)から成り、軸方向に複数個設けられた第2窓5a,5b(特許請求の範囲の第2の窓に相当)を有する。   The cylindrical member 5 is closely fixed to the output shaft 2 so as to cover the cylindrical member 4 at the small diameter portion 5A. The cylindrical member 5 is made of a conductive and non-magnetic material (aluminum material in this embodiment), and a plurality of second windows 5a and 5b (corresponding to the second window in the claims) provided in the axial direction. Have

2組のコイル組立体9A,9Bは、円筒部材4,5の外周を囲むように軸方向に並んで配置されている。また、コイル9a,9bと第1窓4a及び第2窓5a,5bとは、径方向に対向するように配置されている。   The two sets of coil assemblies 9A and 9B are arranged side by side in the axial direction so as to surround the outer periphery of the cylindrical members 4 and 5. The coils 9a, 9b, the first window 4a, and the second windows 5a, 5b are arranged so as to face each other in the radial direction.

(従来例におけるトルクセンサとの対比)
図8は、従来例におけるトルクセンサの構成を示す図である。
このトルクセンサにおいては、入力軸1の外周にアルミ系材料で形成された円筒部材が2重に設けられている。これら円筒部材のうち、内側の円筒部材5は小径部5Aを介して出力軸2側に密着固定され、外側の円筒部材4は小径部4Aを介して入力軸1に密着固定されている。
(Contrast with torque sensor in conventional example)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a torque sensor in a conventional example.
In this torque sensor, a cylindrical member made of an aluminum material is provided on the outer periphery of the input shaft 1 in a double manner. Among these cylindrical members, the inner cylindrical member 5 is tightly fixed to the output shaft 2 side via the small diameter portion 5A, and the outer cylindrical member 4 is firmly fixed to the input shaft 1 via the small diameter portion 4A.

しかしながら、この構成にあっては、トーションバー3の捩れにより出力軸2及び円筒部材5、入力軸1及び円筒部材4との間に相対回転が発生する際に、円筒部材4,5共に片持ち支持されており、入力軸1の軸心と出力軸2の軸心とが完全に一致しないため、相対回転によって入力軸1と内側の円筒部材5との間隔が変化する。そのため、トルクセンサに発生する磁界が不安定となり、トルク検出精度が低下する虞がある。   However, in this configuration, when relative rotation occurs between the output shaft 2 and the cylindrical member 5 and the input shaft 1 and the cylindrical member 4 due to torsion of the torsion bar 3, both the cylindrical members 4 and 5 are cantilevered. Since the shaft center of the input shaft 1 and the shaft center of the output shaft 2 do not completely coincide with each other, the distance between the input shaft 1 and the inner cylindrical member 5 changes due to relative rotation. Therefore, the magnetic field generated in the torque sensor becomes unstable, and the torque detection accuracy may be reduced.

また、円筒部材4は小径部4Aにおいて入力軸1と密着固定されており、円筒部材4が軸方向及び径方向に長くなるため、装置が大型化する。   Further, the cylindrical member 4 is closely fixed to the input shaft 1 in the small diameter portion 4A, and the cylindrical member 4 becomes longer in the axial direction and the radial direction, so that the apparatus becomes larger.

これに対し、本実施例のトルクセンサにあっては、入力軸1の大径部1Aを包囲するように円筒部材4が設けられている。円筒部材4は、入力軸1と圧入等により密着固定され、軸方向に複数個設けられた第1窓4aを有している。また、円筒部材5は円筒部材4を覆うように出力軸2に密着固定され、軸方向に複数個設けられた第2窓5a,5bを有する構成となっている。これにより、少なくとも入力軸1と円筒部材4との間には相対回転は発生せず、入力軸1と円筒部材との間隔が変化することがない。よって、トルクセンサに発生する磁界が安定し、トルク検出精度が向上する(請求項1に対応)。   On the other hand, in the torque sensor of the present embodiment, the cylindrical member 4 is provided so as to surround the large-diameter portion 1A of the input shaft 1. The cylindrical member 4 is closely fixed to the input shaft 1 by press fitting or the like, and has a plurality of first windows 4a provided in the axial direction. In addition, the cylindrical member 5 is configured to have a plurality of second windows 5 a and 5 b that are closely fixed to the output shaft 2 so as to cover the cylindrical member 4 and that are provided in the axial direction. Thereby, relative rotation does not occur at least between the input shaft 1 and the cylindrical member 4, and the distance between the input shaft 1 and the cylindrical member does not change. Therefore, the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized and the torque detection accuracy is improved (corresponding to claim 1).

また、円筒部材4は従来例のように小径部4aを介してではなく、直接入力軸1と圧入等により密着固定されているため、円筒部材4を軸方向及び径方向に縮小することが可能となる。よって、装置の小型化を図ることができる。   In addition, the cylindrical member 4 is not directly connected to the small diameter portion 4a as in the conventional example, but is directly fixed to the input shaft 1 by press fitting or the like, so that the cylindrical member 4 can be reduced in the axial direction and the radial direction. It becomes. Therefore, the apparatus can be reduced in size.

また、円筒部材4と入力軸1が密着固定されるため、入力軸1とコイル9a,9bとの間に発生する磁界は、少なくとも第1窓4aから入力軸1と円筒部材4との隙間に入り込むことがない。そのため、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク検出精度の向上を図ることができる。   Further, since the cylindrical member 4 and the input shaft 1 are closely fixed, the magnetic field generated between the input shaft 1 and the coils 9a and 9b is at least in the gap between the input shaft 1 and the cylindrical member 4 from the first window 4a. There is no entry. Therefore, the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque detection accuracy.

次に、実施例2について図3〜5に基づき説明する。トルクセンサの基本的構成は実施例1と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。   Next, Example 2 will be described with reference to FIGS. Since the basic configuration of the torque sensor is the same as that of the first embodiment, only different points will be described.

実施例2の円筒部材4は、入力軸1に対しカシメ固定により密着固定されている。以下、カシメ固定ついて詳述する。
図3は、入力軸1の側面図、図4は、円筒部材4の側面図である。大径部1Aの外径をφDとし、円筒部材4の内径をφdに設定されており、φdとφDの差は、任意のカシメ代として設定されている。
The cylindrical member 4 of Example 2 is closely fixed to the input shaft 1 by caulking. Hereinafter, the caulking and fixing will be described in detail.
FIG. 3 is a side view of the input shaft 1, and FIG. 4 is a side view of the cylindrical member 4. The outer diameter of the large diameter portion 1A is set to φD, and the inner diameter of the cylindrical member 4 is set to φd. The difference between φd and φD is set as an arbitrary caulking allowance.

(入力軸と円筒部材を軸方向における窓の範囲外でカシメ固定する場合)
図5は、入力軸1と円筒部材4を軸方向における第1窓4aの範囲外でカシメ固定した場合の側面図及びA-A端面図である。
(When caulking and fixing the input shaft and cylindrical member outside the window in the axial direction)
5A and 5B are a side view and an AA end view when the input shaft 1 and the cylindrical member 4 are caulked and fixed outside the range of the first window 4a in the axial direction.

第1窓4aは円筒部材4の軸方向略中間部に形成され、入力軸1と円筒部材4とは軸方向における第1窓4aの範囲外のカシメ固定部12Aにおいてカシメ固定される。   The first window 4a is formed at a substantially intermediate portion in the axial direction of the cylindrical member 4, and the input shaft 1 and the cylindrical member 4 are fixed by caulking at a caulking fixing portion 12A outside the range of the first window 4a in the axial direction.

円筒部材4は入力軸1に対して第1窓4aの範囲外においてカシメ固定されるため、カシメ固定により発生する円筒部材4の変形や内部応力の変化が第1窓4aに影響しにくく、トルク検出精度が向上する。   Since the cylindrical member 4 is caulked and fixed to the input shaft 1 outside the range of the first window 4a, deformation of the cylindrical member 4 and changes in internal stress caused by caulking are unlikely to affect the first window 4a, and torque Detection accuracy is improved.

また、第1窓4aの範囲外においてカシメ固定されることにより、カシメ固定部12Aの大きさや形が第1窓4aに影響しにくくなるため、カシメ固定部12Aの設計自由度も高くなる。   In addition, by caulking and fixing outside the range of the first window 4a, the size and shape of the caulking fixing portion 12A are less likely to affect the first window 4a, and the degree of freedom in designing the caulking fixing portion 12A is also increased.

また、カシメ固定部12は、円周方向において等間隔に設けられている。すなわち、カシメ固定部12が等間隔に設けられることで、円筒部材4に作用する応力が均等にかかり、周方向における磁界の変化が均等になるため、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク精度検出の向上を図ることができる。   Further, the caulking fixing portions 12 are provided at equal intervals in the circumferential direction. That is, since the crimping fixing portions 12 are provided at equal intervals, the stress acting on the cylindrical member 4 is evenly applied, and the change in the magnetic field in the circumferential direction is equalized, so that the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque accuracy detection.

次に実施例3について図6に基づき説明する。尚、トルクセンサの基本的構成は実施例1と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。   Next, Example 3 will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the torque sensor is the same as that of the first embodiment, only different points will be described.

本実施例3においても実施例2同様、入力軸1に対しカシメ固定により密着固定されている。また、カシメ固定部14Aは、実施例2と同様、円周方向において等間隔に設けられる。ただし、実施例2とは固定位置が異なる。以下、本実施例3のカシメ固定について詳述する。   Also in the third embodiment, as in the second embodiment, the input shaft 1 is firmly fixed by caulking. Further, the caulking fixing portions 14A are provided at equal intervals in the circumferential direction as in the second embodiment. However, the fixing position is different from the second embodiment. Hereinafter, caulking and fixing according to the third embodiment will be described in detail.

(入力軸と円筒部材を軸方向における第1窓の範囲内でカシメ固定する場合)
実施例3では、入力軸1と円筒部材4を軸方向における第1窓4aの範囲内でカシメ固定する場合について説明する。
(When fixing the input shaft and the cylindrical member within the range of the first window in the axial direction)
In the third embodiment, a case where the input shaft 1 and the cylindrical member 4 are caulked and fixed within the range of the first window 4a in the axial direction will be described.

図6は入力軸1と円筒部材4を軸方向における第1窓4aの範囲内でカシメ固定した場合の側面図及びC-C端面図である。   6A and 6B are a side view and a C-C end view when the input shaft 1 and the cylindrical member 4 are caulked and fixed within the range of the first window 4a in the axial direction.

カシメ固定部14Aは、2組のコイル組立体9A,9Bの軸方向略中間部に設けられるため、カシメ固定部14Aに発生する円筒部材4の変形、内部応力の変化等の影響が2組のコイル9a,9bに与える影響を最小限、且つ均等にすることが可能となり、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク検出精度の向上を図ることができる。また、カシメ固定部14Aを円筒部材4における第1窓4aの軸方向外側に設ける必要がないため、円筒部材4の軸方向の縮小化を図ることが可能となる。よって、装置の小型化を図ることができる。   Since the caulking fixing portion 14A is provided at a substantially intermediate portion in the axial direction of the two sets of coil assemblies 9A and 9B, two sets of influences such as deformation of the cylindrical member 4 generated in the caulking fixing portion 14A and changes in internal stress are caused. The influence on the coils 9a and 9b can be minimized and equalized, and the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque detection accuracy. Further, since it is not necessary to provide the caulking fixing portion 14A outside the first window 4a in the cylindrical member 4, it is possible to reduce the axial direction of the cylindrical member 4. Therefore, the apparatus can be reduced in size.

また、カシメ固定部14Aは、軸方向における第1窓4aの範囲内において、第1凹部15と、円筒部材4に形成され第1凹部15に嵌合するように設けられた凸部16とから構成される。更に、入力軸1の外周には第2凹部17が、第1凹部15と外周の同一軸方向位置に設けられている。   Further, the caulking fixing portion 14 </ b> A includes a first concave portion 15 and a convex portion 16 formed in the cylindrical member 4 so as to be fitted to the first concave portion 15 within the range of the first window 4 a in the axial direction. Composed. Furthermore, a second recess 17 is provided on the outer periphery of the input shaft 1 at the same axial position on the outer periphery as the first recess 15.

尚、軸方向における第1窓4aの範囲内でカシメ固定を行う場合、入力軸1の第1凹部15は円筒部材4に隠れる。そこで、第1凹部15と第2凹部17の位置決めを行うことにより、入力軸1の第1凹部15と円筒部材4のカシメ固定部14Aとの位置決めを容易に行うことができる。よって、カシメ固定を適切な位置で行うことが可能となり、カシメ固定により発生する円筒部材4の変形、内部応力の変化等の影響を最小限に抑えることができる。   Note that when the caulking is fixed within the range of the first window 4 a in the axial direction, the first recess 15 of the input shaft 1 is hidden by the cylindrical member 4. Therefore, by positioning the first recess 15 and the second recess 17, the first recess 15 of the input shaft 1 and the caulking fixing portion 14 </ b> A of the cylindrical member 4 can be easily positioned. Therefore, it is possible to perform caulking and fixing at an appropriate position, and it is possible to minimize the influence of the deformation of the cylindrical member 4 and the change in internal stress caused by the caulking and fixing.

次に実施例4について図7に基づき説明する。トルクセンサの基本的な構成については実施例1と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。   Next, Example 4 will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the torque sensor is the same as that of the first embodiment, only different points will be described.

本実施例4においても実施例2同様、入力軸1に対しカシメ固定により密着固定されている。また、カシメ固定部13Aは、実施例2と同様、円周方向において等間隔に設けられる。更に、実施例3同様、入力軸1と円筒部材4を軸方向における第1窓4aの範囲内でカシメ固定する。ただし、実施例3とは位置決めの方法が異なる。以下、本実施例4のカシメ固定について実施例3と異なる点について詳述する。   Also in the fourth embodiment, as in the second embodiment, the input shaft 1 is firmly fixed by caulking. Further, the caulking fixing portions 13A are provided at equal intervals in the circumferential direction as in the second embodiment. Further, as in the third embodiment, the input shaft 1 and the cylindrical member 4 are caulked and fixed within the range of the first window 4a in the axial direction. However, the positioning method is different from the third embodiment. Hereinafter, differences from the third embodiment regarding the caulking and fixing of the fourth embodiment will be described in detail.

図7は、第1凹部15をカシメ固定に、第3凹部18を位置決めに用いる場合の側面図及びC-C端面図である。   FIG. 7 is a side view and a C-C end view when the first recess 15 is used for caulking and the third recess 18 is used for positioning.

カシメ固定部13Aは、軸方向における第1窓4aの範囲内において、第1凹部15と、円筒部材4に形成され第1凹部15に嵌合するように設けられた凸部16とから構成される。入力軸1には第1凹部15と同一の軸方向であって、円筒部材4の第1窓4aに対応する部分に第3凹部18を設け、入力軸1の第1凹部15とカシメ固定部13Aの位置決めを行うこととした。第3凹部は第1窓4aから見える位置にあるため、入力軸1の第1凹部15が円筒部材4に隠れた場合であっても、容易にカシメ固定部13Aの位置決めを行うことができる。よって、カシメ固定を適切な位置で行うことが可能となり、カシメ固定部13Aに発生する円筒部材4の変形、内部応力の変化等の影響を最小限に抑えることができる。   The caulking fixing portion 13 </ b> A includes a first concave portion 15 and a convex portion 16 that is formed in the cylindrical member 4 so as to be fitted into the first concave portion 15 within the range of the first window 4 a in the axial direction. The The input shaft 1 is provided with a third recess 18 in the same axial direction as the first recess 15 and corresponding to the first window 4a of the cylindrical member 4, and the first recess 15 and the caulking fixing portion of the input shaft 1 are provided. The positioning of 13A was performed. Since the third recess is in a position that can be seen from the first window 4a, the caulking fixing portion 13A can be easily positioned even when the first recess 15 of the input shaft 1 is hidden by the cylindrical member 4. Accordingly, it is possible to perform the caulking and fixing at an appropriate position, and it is possible to minimize the influence of the deformation of the cylindrical member 4 and the change in internal stress generated in the caulking and fixing portion 13A.

更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。   Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the respective embodiments will be described below together with the effects thereof.

(イ) 請求項1記載のトルクセンサにおいて、
前記第1の回転軸と第1の円筒部材とは密着状態で固定されることを特徴とするトルクセンサ。
(A) In the torque sensor according to claim 1,
The torque sensor, wherein the first rotating shaft and the first cylindrical member are fixed in close contact with each other.

入力軸1とコイル9a,9bとの間に発生する磁界が、第1窓4aから入力軸1と円筒部材4との隙間に入り込むことがない。そのため、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク検出精度の向上を図ることができる。   A magnetic field generated between the input shaft 1 and the coils 9a and 9b does not enter the gap between the input shaft 1 and the cylindrical member 4 from the first window 4a. Therefore, the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque detection accuracy.

(ロ) 請求項1記載のトルクセンサにおいて、
前記第1の窓は、第1の円筒部材の略中間部に形成され、前記第1の回転軸と前記第1の円筒部材とは軸方向における前記第1の窓の範囲内において固定されることを特徴とするトルクセンサ。
(B) In the torque sensor according to claim 1,
The first window is formed at a substantially middle portion of the first cylindrical member, and the first rotating shaft and the first cylindrical member are fixed within the range of the first window in the axial direction. Torque sensor characterized by the above.

円筒部材4において、カシメ固定部13A,14Aを第1窓4aの軸方向外側に設ける必要がないため、円筒部材4の軸方向の縮小化を図ることが可能となる。よって、装置の小型化を図ることができる。   In the cylindrical member 4, since it is not necessary to provide the caulking fixing portions 13A and 14A outside the first window 4a in the axial direction, it is possible to reduce the axial direction of the cylindrical member 4. Therefore, the apparatus can be reduced in size.

(ハ) 前記(ロ)記載のトルクセンサにおいて、
前記コイル組立体は前記第2の窓に対向するように軸方向に並んで2組設けられ、
前記第1の回転軸と前記第1の円筒部材とのカシメ固定部は、2組のコイル組立体の軸方向略中間部に設けられることを特徴とするトルクセンサ。
(C) In the torque sensor described in (b) above,
Two sets of the coil assemblies are arranged side by side in the axial direction so as to face the second window,
A torque sensor, wherein a caulking fixing portion between the first rotating shaft and the first cylindrical member is provided at a substantially intermediate portion in the axial direction of two sets of coil assemblies.

カシメ固定部13A,14Aに発生する円筒部材4の変形、内部応力の変化等の影響が2組のコイル9a,9bに与える影響を最小限、且つ均等にすることが可能となり、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク検出精度の向上を図ることができる。   It is possible to minimize and evenly influence the influence of the deformation of the cylindrical member 4 generated in the crimping fixing portions 13A and 14A, the change of the internal stress, etc. on the two sets of coils 9a and 9b. The magnetic field to be stabilized is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque detection accuracy.

(ニ) 請求項1記載のトルクセンサにおいて、
前記第1の窓は前記第1の円筒部材の軸方向略中間部に形成され、前記第1の回転軸と前記第1の円筒部材とは軸方向における前記第1の窓の範囲外においてカシメ固定される。
(D) In the torque sensor according to claim 1,
The first window is formed at a substantially intermediate portion in the axial direction of the first cylindrical member, and the first rotating shaft and the first cylindrical member are caulked outside the range of the first window in the axial direction. Fixed.

円筒部材4の第1窓4aの範囲外においてカシメ固定を行うため、カシメ固定による円筒部材4の変形や内部応力の変化が第1窓4aに影響しにくく、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク検出精度の向上を図ることができる。   Since the caulking is fixed outside the range of the first window 4a of the cylindrical member 4, deformation of the cylindrical member 4 and changes in internal stress due to the caulking are less likely to affect the first window 4a, and the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. . Therefore, it is possible to improve the torque detection accuracy.

(ホ) 前記(ロ)または(ハ)または(ニ)記載のトルクセンサにおいて、
カシメ固定部は、円筒部材の円周方向において等間隔に設けられることを特徴とするトルクセンサ。
(E) In the torque sensor described in (b) or (c) or (d),
The torque sensor, wherein the caulking fixing portions are provided at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical member.

カシメ固定部12A,13A,14Aが円筒部材4の周方向において等間隔に設けられることで、周方向における磁界の変化が均等になるため、トルクセンサに発生する磁界が安定する。よって、トルク精度検出の向上を図ることができる。   Since the caulking fixing portions 12A, 13A, and 14A are provided at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical member 4, the change in the magnetic field in the circumferential direction becomes uniform, so that the magnetic field generated in the torque sensor is stabilized. Therefore, it is possible to improve the torque accuracy detection.

(へ) 前記(ホ)記載のトルクセンサにおいて、
前記カシメ固定部は、第1の回転軸に形成された凹部と、第1の円筒部材に形成され、該凹部に嵌合するように設けられた凸部とから構成され、
前記第1の回転軸は、前記第1の円筒部材の凸部に対応する第1の凹部と、該第1の凹部と第1の回転軸の外周の同一軸方向であって、第1の円筒部材よりも軸方向外側に設けられた第2の凹部とを有することを特徴とするトルクセンサ。
(F) In the torque sensor described in (e) above,
The caulking fixing portion is composed of a concave portion formed on the first rotating shaft and a convex portion formed on the first cylindrical member and provided to fit into the concave portion,
The first rotation shaft is in the same axial direction as the first recess corresponding to the protrusion of the first cylindrical member, and the outer periphery of the first recess and the first rotation shaft. A torque sensor comprising: a second recess provided on the outer side in the axial direction than the cylindrical member.

第2凹部17と第1凹部15が入力軸1の外周の同一軸方向になるようにカシメ固定を行うため、固定時の位置決めを容易に行うことができる。   Since the second concave portion 17 and the first concave portion 15 are caulked and fixed so that they are in the same axial direction on the outer periphery of the input shaft 1, positioning at the time of fixing can be easily performed.

(ト) 前記(へ)記載のトルクセンサにおいて、
前記カシメ固定部は、前記第1の回転軸に形成された凹部と、前記第1の円筒部材に形成され、該凹部に嵌合するように設けられた凸部とから構成され、
前記第1の回転軸は、前記第1の円筒部材の凸部に対応する第1の凹部と、該第1の凹部と同一の軸方向位置であって、前記第1の窓に対応する位置に設けられた第3の凹部とを有することを特徴とするトルクセンサ。
(G) In the torque sensor described in (f) above,
The caulking fixing portion is composed of a concave portion formed in the first rotating shaft and a convex portion formed in the first cylindrical member and provided to fit into the concave portion,
The first rotation axis is a first concave portion corresponding to the convex portion of the first cylindrical member, and the same axial position as the first concave portion, and a position corresponding to the first window. And a third recess provided in the torque sensor.

第3凹部18が円筒部材4の第1窓4aの位置に来るようにカシメ固定を行うため、固定時の位置決めを容易に行うことができる。   Since the caulking is fixed so that the third recess 18 comes to the position of the first window 4a of the cylindrical member 4, the positioning at the time of fixing can be easily performed.

実施例1における電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるトルクセンサ構成図である。It is a torque sensor block diagram in Example 1. FIG. 実施例2における入力軸の側面図である。6 is a side view of an input shaft in Embodiment 2. FIG. 実施例2における円筒部材の側面図である。6 is a side view of a cylindrical member in Embodiment 2. FIG. 実施例2において入力軸と円筒部材を軸方向における窓の範囲外でカシメ固定した場合の側面図及び断面図である。In Example 2, it is the side view and sectional drawing at the time of crimping and fixing the input shaft and the cylindrical member outside the range of the window in the axial direction. 実施例3において第1凹部をカシメ固定に、第2凹部を位置決めに用いる場合の側面図及び断面図である。In Example 3, it is the side view and sectional drawing in the case of using a 1st recessed part for crimping fixation, and a 2nd recessed part for positioning. 実施例4において、第1凹部をカシメ固定に、第3凹部を位置決めに用いる場合の側面図及び断面図である。In Example 4, it is the side view and sectional drawing in the case of using a 1st recessed part for crimping fixation, and a 3rd recessed part for positioning. 従来例におけるトルクセンサの構成図である。It is a block diagram of the torque sensor in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力軸
1a 凸部
1A 大径部
2 出力軸
2a 溝
3 トーションバー
3a 固定部
3b 固定部
4 円筒部材
4a 第1窓
4c,4d 窓
4A 小径部
5 円筒部材
5a,5b 第2窓
5c,5d 窓
5A 小径部
6 ケーブル
7 基板
8 ケース
9A,9B コイル組立体
9a,9b コイル
12A カシメ固定部
13A カシメ固定部
14A カシメ固定部
15 第1凹部
16 凸部
17 第2凹部
18 第3凹部
19 ウォームギヤ
20 ピニオン軸
21 ラック軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input shaft 1a Convex part 1A Large diameter part 2 Output shaft 2a Groove 3 Torsion bar 3a Fixed part 3b Fixed part 4 Cylindrical member 4a 1st window 4c, 4d Window 4A Small diameter part 5 Cylindrical member 5a, 5b 2nd window 5c, 5d Window 5A Small-diameter portion 6 Cable 7 Substrate 8 Case 9A, 9B Coil assembly 9a, 9b Coil 12A Caulking fixing portion 13A Caulking fixing portion 14A Caulking fixing portion 15 First concave portion 16 Protruding portion 17 Second concave portion 18 Third concave portion 19 Worm gear 20 Pinion shaft 21 Rack shaft

Claims (1)

トーションバーと、
前記トーションバーの一端側に接続される磁性材料からなる第1の回転軸と、
前記トーションバーの他端側に接続される第2の回転軸と、
前記第1の回転軸を包囲するように該第1の回転軸に設けられ、導電性且つ非磁性材料で円筒状に形成され、軸方向に複数個設けられた貫通穴である第1の窓を有する第1の円筒部材と、
前記第1の窓を包囲するように前記第2の回転軸に設けられ、導電性且つ非磁性材料で円筒状に形成され、軸方向に複数個設けられた貫通穴である第2の窓を有する第2の円筒部材と、
前記第2の円筒部材の外周に設けられ、内部にコイルが配置されたコイル組立体とから構成され、
前記トーションバーの捩れに伴う前記第1の窓と前記第2の窓の重なり具合を変化させることにより、インピーダンス変化として前記コイルが前記第1の回転軸と第2の回転軸との間に発生するトルクを検出することを特徴とするトルクセンサ。
A torsion bar,
A first rotating shaft made of a magnetic material connected to one end of the torsion bar;
A second rotating shaft connected to the other end of the torsion bar;
A first window which is a through hole provided on the first rotating shaft so as to surround the first rotating shaft, formed in a cylindrical shape with a conductive and nonmagnetic material, and provided in a plurality in the axial direction. A first cylindrical member having
A second window which is a through hole provided on the second rotating shaft so as to surround the first window, formed in a cylindrical shape with a conductive and nonmagnetic material, and provided in a plurality in the axial direction. A second cylindrical member having
A coil assembly provided on an outer periphery of the second cylindrical member and having a coil disposed therein;
The coil is generated between the first rotating shaft and the second rotating shaft as a change in impedance by changing the overlapping state of the first window and the second window accompanying the twisting of the torsion bar. A torque sensor characterized by detecting torque to be transmitted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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