JP2006300815A - Rotation angle detector, and torque sensor - Google Patents

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Yutaka Murakoshi
豊 村越
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Favess Co Ltd
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Favess Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor which prevents its detection precision from lowering due to changes in temperature. <P>SOLUTION: Expansion amounts of a steel input shaft 23a and a steel output shaft 23b are small, and on the contrary, the expansion amount of a pinion housing 25 made of an aluminum alloy is large. A stator holding member 36 which holds stators 35S, 37S and is made of the aluminum alloy, expands toward the side of a stop ring 38 having flexibility, i.e., in the reverse direction of the pinion housing 25, since a flange 36u is in contact with the upper end surface 25u of a recess 25a of the pinion housing 25. Therefore, the expansion of the pinion housing 25 is reversed with the expansion of the stator holding member 36, and sift amounts of rotors 35R, 37R and the stators 35S, 37S can be made small in the axial direction C. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1部材と、該第1部材の外周に配置され第1部材と熱膨張率が異なる材質で形成された第2部材との間に取り付けられた回転角センサにより回転角を検出する回転角検出装置及びトルクセンサに関するものである。 The present invention detects a rotation angle by a rotation angle sensor attached between a first member and a second member which is disposed on the outer periphery of the first member and is formed of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the first member. The present invention relates to a rotation angle detection device and a torque sensor.

従来より、ステアリング軸に連結された操舵機構へモータによるアシスト力を与えることにより、ステアリングホイールによる操舵力を軽減させる電気式動力舵取装置が知られている。このような電気式動力舵取装置において、トーションバー式のトルクセンサが、操舵トルクの検出に用いられることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric power steering apparatus that reduces the steering force by a steering wheel by applying an assist force by a motor to a steering mechanism connected to a steering shaft. In such an electric power steering apparatus, a torsion bar type torque sensor may be used to detect steering torque.

このトルクセンサの構成について、図7を参照して説明する。
ステアリング側からの炭素鋼製入力軸23aおよびトーションバー31は、ピン32により連結されている。またこのトーションバー31の他端側には、ピニオン軸側への炭素鋼製出力軸23bが連結されている。出力軸23bは、ベアリング33により、アルミニューム合金製ハウジング25内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸23aとピニオンハウジング25との間には、第1レゾルバ35が、また出力軸23bとハウジング25との間には、第2レゾルバ37が、それぞれ設けられている。このように構成することにより、ステアリング側からの入力軸23aとピニオン軸側への出力軸23bとをトーションバー31により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸の回転角(舵角)を第1レゾルバ35によって検出できる。また、第1操舵角と第2操舵角の角度差からトーションバー31の捻れ量(操舵トルクに対応するもの)を検出することができる。
係るトルクセンサを用いる電気式動力舵取装置として、例えば、特許文献1がある。
特開2003−327137号公報
The configuration of this torque sensor will be described with reference to FIG.
The carbon steel input shaft 23 a and the torsion bar 31 from the steering side are connected by a pin 32. The other end side of the torsion bar 31 is connected to a carbon steel output shaft 23b to the pinion shaft side. The output shaft 23b is rotatably supported in an aluminum alloy housing 25 by a bearing 33. Further, a first resolver 35 and an output shaft 23b are provided between the input shaft 23a and the pinion housing 25. A second resolver 37 is provided between the housing 25 and the housing 25. With this configuration, the input shaft 23a from the steering side and the output shaft 23b to the pinion shaft side can be connected to each other by the torsion bar 31 so as to be relatively rotatable, and the rotation angle (steering angle) of the steering shaft Can be detected by the first resolver 35. Further, the twist amount (corresponding to the steering torque) of the torsion bar 31 can be detected from the angle difference between the first steering angle and the second steering angle.
As an electric power steering apparatus using such a torque sensor, for example, there is Patent Document 1.
JP 2003-327137 A

しかしながら、図7を参照して上述したトルクセンサは、温度特性が悪く、温度変化によりレゾルバの出力が変化して、トルク検出値が温度により変わるという課題があった。
この原因を本発明者が検討した結果、第1、第2レゾルバ35、37のロータ35R、37R側を支持する入力軸23a及び出力軸23bは、熱膨張率の低い炭素鋼製であり、ステータ35S、37S側を支持するハウジング25は、熱膨張率の高いアルミニューム合金製であり、温度変化により、ロータ35R、37Rとステータ35S、37Sとのスラスト方向相対位置がずれて、出力が変化しているとの結論に至った。
However, the torque sensor described above with reference to FIG. 7 has a problem that the temperature characteristic is poor, the output of the resolver changes due to temperature change, and the detected torque value changes depending on the temperature.
As a result of the examination of the cause by the present inventor, the input shaft 23a and the output shaft 23b that support the rotors 35R and 37R of the first and second resolvers 35 and 37 are made of carbon steel having a low coefficient of thermal expansion. The housing 25 supporting the 35S and 37S sides is made of an aluminum alloy having a high thermal expansion coefficient, and the relative position in the thrust direction between the rotors 35R and 37R and the stators 35S and 37S is shifted due to temperature change, and the output changes. It came to the conclusion that it is.

本発明の回転角検出装置は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度変化により検出精度が低下しない回転角検出装置、トルクセンサを提供することにある。 The rotation angle detection device of the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the rotation angle detection device is to provide a rotation angle detection device and a torque sensor whose detection accuracy does not decrease due to a temperature change. is there.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、第1部材23a、23bと、該第1部材の外周に配置され前記第1部材よりも熱膨張率の大きな材質で形成された第2部材25と、前記第1部材23a、23bと前記第2部材25との間に介在し、当該第2部材に対して第1部材を相対的に回転可能に支持する支持部材33と、
前記第1部材23a、23bの外周面に取り付けられた内周側環状体35R、37Rと、該内周側環状体と対向するように前記第2部材25の内周面に取り付けられた外周側環状体35S、37Sとからなる回転角センサ35、37と、を備える回転角検出装置30において、
前記外周側環状体35S、37Sを、前記第1部材23a、23bよりも熱膨張率の大きな材質で形成された筒状保持部材36であって、2つの開口端部の内の前記支持部材33から遠い側の開口端部36u側が、前記第2部材に対して固定された筒状保持部材36にて保持したことを技術的特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes the first members 23a and 23b and the second member formed on the outer periphery of the first member and made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the first member. 25, a support member 33 that is interposed between the first members 23a and 23b and the second member 25 and supports the first member relatively rotatably with respect to the second member,
Inner peripheral side annular bodies 35R and 37R attached to the outer peripheral surfaces of the first members 23a and 23b, and an outer peripheral side attached to the inner peripheral surface of the second member 25 so as to face the inner peripheral side annular body. In the rotation angle detection device 30 including the rotation angle sensors 35 and 37 including the annular bodies 35S and 37S,
The outer peripheral side annular bodies 35S, 37S are cylindrical holding members 36 formed of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the first members 23a, 23b, and the support members 33 in two open ends. It is a technical feature that the opening end portion 36u side far from the side is held by the cylindrical holding member 36 fixed to the second member.

請求項2の発明は、第1部材23と、該第1部材23の外周に配置され前記第1部材23よりも熱膨張率の小さな材質で形成された第2部材25と、
前記第1部材23と前記第2部材25との間に介在し、当該第2部材25に対して第1部材23を相対的に回転可能に支持する支持部材33と、
前記第1部材23の外周面に取り付けられた内周側環状体35Rと、該内周側環状体と対向するように前記第2部材25の内周面に取り付けられた外周側環状体35Sとからなる回転角センサ35と、を備える回転角検出装置において、
前記内周側環状体35Rを、前記第2部材25よりも熱膨張率の大きな材質で形成された筒状保持部材36であって、2つの開口端部の内の前記支持部材33から遠い側の開口端部36u側が、前記第1部材23に対して固定された筒状保持部材36にて保持したことを技術的特徴とする。
The invention of claim 2 includes a first member 23, a second member 25 disposed on the outer periphery of the first member 23 and formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the first member 23,
A support member 33 interposed between the first member 23 and the second member 25 and supporting the first member 23 rotatably relative to the second member 25;
An inner peripheral side annular body 35R attached to the outer peripheral surface of the first member 23, and an outer peripheral side annular body 35S attached to the inner peripheral surface of the second member 25 so as to face the inner peripheral side annular body. A rotation angle sensor comprising: a rotation angle sensor 35 comprising:
The inner circumferential annular body 35R is a cylindrical holding member 36 made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the second member 25, and is located on the side farther from the support member 33 at the two open ends. The open end portion 36u side of this is held by a cylindrical holding member 36 fixed to the first member 23, which is a technical feature.

請求項3の発明は、トーションバー31の一端に鋼製入力軸23aを固定し、他端に鋼製出力軸23bを固定し、前記入力軸23a及び出力軸23bをアルミニューム合金製ハウジング25内にベアリング33を介して回動可能に支持し、前記入力軸23aと前記ハウジング25とに第1のレゾルバ35のロータ35Rとステータ35Sとを配置し、前記出力軸23bと前記ハウジング25とに第2のレゾルバ37のロータ37Rとステータ37Sとを配置し、第1のレゾルバ35と第2のレゾルバ37とで求めた回転角の差分に基づき該トーションバー31に加わったトルクを検出するトルクセンサ30において、
前記第1レゾルバ35のステータ35Sと、第2レゾルバ37のステータ37Sとを、アルミニューム合金製筒状保持部材36であって、2つの開口端部の内の前記ベアリング33から遠い側の開口端部36u側が、前記ハウジング25に対して固定された筒状保持部材36にて保持したことを技術的特徴とする。
In the invention of claim 3, the steel input shaft 23a is fixed to one end of the torsion bar 31, the steel output shaft 23b is fixed to the other end, and the input shaft 23a and the output shaft 23b are placed in the aluminum alloy housing 25. The rotor 35R and the stator 35S of the first resolver 35 are disposed on the input shaft 23a and the housing 25, and the output shaft 23b and the housing 25 A torque sensor 30 that detects the torque applied to the torsion bar 31 based on the difference in rotation angle obtained between the first resolver 35 and the second resolver 37. In
The stator 35S of the first resolver 35 and the stator 37S of the second resolver 37 are made of an aluminum alloy cylindrical holding member 36, and have an opening end on the side farther from the bearing 33 of the two opening ends. A technical feature is that the portion 36 u side is held by a cylindrical holding member 36 fixed to the housing 25.

請求項1の回転角検出装置では、第2部材25が第1部材23a、23bよりも熱膨張率の大きな材質で形成されているので、熱が加わると支持部材33を基準として第2部材25側が第1部材23a、23b側よりも大きく熱膨張する。ここで、外周側環状体35S、37Sを保持する筒状保持部材36は、熱膨張率の大きな材質で形成され、支持部材33から遠い側の開口端部36u側が第2部材25に対して固定されているため、支持部材33を基準として第2部材25が変形する方向と逆方向に熱膨張する。従って、高温下でも大きく膨張しない第1部材23a、23b側に固定された内周側環状体35R、37Rと、高温下での第2部材25の熱膨張をキャンセルする筒状保持部材36に保持された外周側環状体35S、37Sとは、温度変化によってスラスト方向の相対位置があまり変化せず、回転角センサ35、37の出力が変化しない。このため、該回転角センサ35、37の精度を温度変化により低下させることがなくなる。 In the rotation angle detection device according to the first aspect, since the second member 25 is made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the first members 23a and 23b, the second member 25 is based on the support member 33 when heat is applied. The side expands more thermally than the first members 23a and 23b. Here, the cylindrical holding member 36 that holds the outer peripheral side annular bodies 35 </ b> S and 37 </ b> S is formed of a material having a high coefficient of thermal expansion, and the opening end portion 36 u side far from the support member 33 is fixed to the second member 25. Therefore, the second member 25 is thermally expanded in a direction opposite to the direction in which the second member 25 is deformed with reference to the support member 33. Therefore, the inner circumferential side annular bodies 35R and 37R fixed to the first members 23a and 23b that do not expand greatly even at high temperatures and the cylindrical holding member 36 that cancels the thermal expansion of the second member 25 at high temperatures are retained. The relative positions in the thrust direction of the outer peripheral side annular bodies 35S and 37S do not change so much due to temperature changes, and the outputs of the rotation angle sensors 35 and 37 do not change. For this reason, the accuracy of the rotation angle sensors 35 and 37 is not lowered by a temperature change.

請求項2の回転角検出装置では、第2部材25が第1部材23よりも熱膨張率の小さな材質で形成されているので、熱が加わると支持部材33を基準として第1部材23側が第2部材25側よりも大きく熱膨張する。ここで、内周側環状体35Rを保持する筒状保持部材36は、熱膨張率の大きな材質で形成され、支持部材33から遠い側の開口端部36u側が第1部材23に対して固定されているため、支持部材33を基準として第1部材23が変形する方向と逆方向に熱膨張する。従って、高温下でも大きく膨張しない第2部材25側に固定された外周側環状体35Sと、高温下での第1部材23の熱膨張をキャンセルする筒状保持部材36に保持された内周側環状体35Rとは、温度変化によってスラスト方向の相対位置があまり変化せず、回転角センサ35の出力が変化しない。このため、該回転角センサの精度を温度変化により低下させることがなくなる。 In the rotation angle detection device according to the second aspect, since the second member 25 is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the first member 23, the first member 23 side becomes the first with respect to the support member 33 when heat is applied. The thermal expansion is larger than that of the two member 25 side. Here, the cylindrical holding member 36 that holds the inner circumferential side annular body 35 </ b> R is formed of a material having a large coefficient of thermal expansion, and the opening end 36 u side far from the support member 33 is fixed to the first member 23. Therefore, the first member 23 is thermally expanded in the direction opposite to the direction in which the first member 23 is deformed with reference to the support member 33. Therefore, the outer peripheral side annular body 35S fixed to the second member 25 side that does not expand greatly even at high temperatures, and the inner peripheral side held by the cylindrical holding member 36 that cancels the thermal expansion of the first member 23 at high temperatures. The relative position in the thrust direction does not change much with the annular body 35R due to temperature change, and the output of the rotation angle sensor 35 does not change. For this reason, the accuracy of the rotation angle sensor is not lowered by a temperature change.

請求項3のトルクセンサ30では、ハウジング25が鋼製入力軸23a、出力軸23bよりも熱膨張率の大きなアルミニューム合金で形成されているので、熱が加わるとベアリング33を基準としてハウジング25側が入力軸23a、出力軸23b側よりも大きく熱膨張する。ここで、ステータ35S、37Sを保持する筒状保持部材36は、熱膨張率の大きなアルミニューム合金で形成され、ベアリング33から遠い側の開口端部36u側がハウジング25に対して固定されているため、ベアリング33を基準としてハウジング25が変形する方向と逆方向に熱膨張する。従って、高温下でも大きく膨張しない入力軸23a、出力軸23b側に固定されたロータ35R、37Rと、高温下でのハウジング25の熱膨張をキャンセルする筒状保持部材36に保持されたステータ35S、37Sとは、温度変化によってスラスト方向の相対位置があまり変化せず、レゾルバ35、37の出力が変化しない。このため、該レゾルバの精度を温度変化により低下させることがなくなる。 In the torque sensor 30 according to the third aspect, the housing 25 is formed of an aluminum alloy having a coefficient of thermal expansion greater than that of the steel input shaft 23a and the output shaft 23b. It expands more thermally than the input shaft 23a and the output shaft 23b. Here, the cylindrical holding member 36 that holds the stators 35 </ b> S and 37 </ b> S is formed of an aluminum alloy having a large coefficient of thermal expansion, and the opening end 36 u side far from the bearing 33 is fixed to the housing 25. The housing 25 is thermally expanded in the direction opposite to the direction in which the housing 25 is deformed with reference to the bearing 33. Accordingly, the rotors 35R and 37R fixed to the input shaft 23a and the output shaft 23b side that do not expand greatly even at high temperatures, and the stator 35S held by the cylindrical holding member 36 that cancels the thermal expansion of the housing 25 at high temperatures, With 37S, the relative position in the thrust direction does not change so much due to temperature change, and the output of the resolvers 35 and 37 does not change. For this reason, the accuracy of the resolver is not lowered by a temperature change.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る回転角検出装置、トルクセンサを用いる電気式動力舵取装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず、電気式動力舵取装置20の主な構成を図1、図2に基づいて説明する。図1は、電気式動力舵取装置20の全体構成を、図2は図1に示す一点鎖線IIによる楕円内の拡大図である。電気式動力舵取装置20は、主に、ステアリングホイール21、ステアリング軸22、ピニオン軸23、ラック軸24、トルクセンサ30、モータ40、ボールねじ機構50等から構成されており、ステアリングホイール21による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ40により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸24の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
[First embodiment]
Hereinafter, an embodiment of an electric power steering apparatus using a rotation angle detection device and a torque sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the main configuration of the electric power steering apparatus 20 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an overall configuration of the electric power steering apparatus 20, and FIG. 2 is an enlarged view of an ellipse taken along the alternate long and short dash line II shown in FIG. 1. The electric power steering apparatus 20 mainly includes a steering wheel 21, a steering shaft 22, a pinion shaft 23, a rack shaft 24, a torque sensor 30, a motor 40, a ball screw mechanism 50, and the like. The steering state is detected, and an assist force corresponding to the steering state is generated by the motor 40 to assist the steering by the driver. Note that wheels (not shown) are connected to both sides of the rack shaft 24 via tie rods or the like.

即ち、図1および図2に示すように、ステアリングホイール21には、ステアリング軸22の一端側が連結され、このステアリング軸22の他端側には、アルミニューム合金製ピニオンハウジング25内に収容されたピニオン軸23の炭素鋼製入力軸23aおよびトーションバー31がピン32により連結されている。またこのトーションバー31の他端側31aには、ピニオン軸23の炭素鋼製出力軸23bがスプライン結合によって連結されている。 That is, as shown in FIGS. 1 and 2, one end side of a steering shaft 22 is connected to the steering wheel 21, and the other end side of the steering shaft 22 is accommodated in an aluminum alloy pinion housing 25. A carbon steel input shaft 23 a of the pinion shaft 23 and a torsion bar 31 are connected by a pin 32. Further, the carbon steel output shaft 23b of the pinion shaft 23 is connected to the other end side 31a of the torsion bar 31 by spline coupling.

この出力軸23bは、ベアリング33によりピニオンハウジング25内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸23aとピニオンハウジング25との間には、第1レゾルバ35のロータ35R、ステータ35Sが、また出力軸23bとピニオンハウジング25との間には、第2レゾルバ37のロータ37R、ステータ37Sが、それぞれ設けられている。第1レゾルバ35および第2レゾルバ37は、ステアリングホイール21による操舵角を検出し得るもので、端子39を介してECU(図略)にそれぞれ電気的に接続されている。 The output shaft 23b is rotatably supported in the pinion housing 25 by a bearing 33. Further, between the input shaft 23a and the pinion housing 25, a rotor 35R and a stator 35S of the first resolver 35 are also provided. A rotor 37R and a stator 37S of the second resolver 37 are provided between the output shaft 23b and the pinion housing 25, respectively. The first resolver 35 and the second resolver 37 can detect the steering angle by the steering wheel 21 and are electrically connected to an ECU (not shown) via a terminal 39.

ピニオン軸23の出力軸23bの端部には、ピニオンギヤ23cが形成されており、このピニオンギヤ23cにはラック軸24のラック溝24aが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン機構を構成している。 A pinion gear 23c is formed at an end portion of the output shaft 23b of the pinion shaft 23, and a rack groove 24a of the rack shaft 24 is coupled to the pinion gear 23c so as to be meshed. Thus, a rack and pinion mechanism is configured.

このように構成することにより、ステアリング軸22とピニオン軸23とをトーションバー31により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸22の回転角、即ちステアリングホイール21の回転角を、第1レゾルバ35によって検出することができる。また、第1操舵角と第2操舵角との角度差からトーションバー31の捻れ量(操舵トルクに対応するもの)を捻れ角として検出することができる。 With this configuration, the steering shaft 22 and the pinion shaft 23 can be connected to each other by the torsion bar 31 so as to be relatively rotatable, and the rotation angle of the steering shaft 22, that is, the rotation angle of the steering wheel 21 is set to the first angle. It can be detected by the resolver 35. Further, the twist amount of the torsion bar 31 (corresponding to the steering torque) can be detected as the twist angle from the angle difference between the first steering angle and the second steering angle.

ラック軸24は、ラックハウジング26およびモータハウジング27内に収容されており、その中間部にはモータ40が配置され、モータの回転によりラック軸24を軸方向に移動可能なボールねじ機構50が設けられてている。即ち、ボールねじ機構50により、モータ40の正逆回転の回転トルクをラック軸24の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸24とともにラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸23を介してステアリングホイール21の操舵力を軽減するアシストカとなる。 The rack shaft 24 is housed in a rack housing 26 and a motor housing 27, and a motor 40 is disposed in the middle thereof, and a ball screw mechanism 50 is provided that can move the rack shaft 24 in the axial direction by rotation of the motor. It has been. In other words, the ball screw mechanism 50 can convert the forward / reverse rotation torque of the motor 40 into a reciprocating motion in the axial direction of the rack shaft 24. As a result, the reciprocating motion becomes an assist force that reduces the steering force of the steering wheel 21 via the pinion shaft 23 that constitutes the rack and pinion mechanism together with the rack shaft 24.

図2中の第1レゾルバ35及び第2レゾルバ37を拡大して図3中に示す。
第1レゾルバ35のロータ35Rは、入力軸23aの下端近傍に保持され、第2レゾルバ37のロータ37Rは、出力軸23bの上端近傍に保持されている。一方、第1レゾルバ35のステータ35S及び第2レゾルバ37のステータ37Sは、ステータ保持部材36に保持された状態で、ピニオンハウジング25の内周面に固定されている。
The first resolver 35 and the second resolver 37 in FIG. 2 are enlarged and shown in FIG.
The rotor 35R of the first resolver 35 is held near the lower end of the input shaft 23a, and the rotor 37R of the second resolver 37 is held near the upper end of the output shaft 23b. On the other hand, the stator 35 </ b> S of the first resolver 35 and the stator 37 </ b> S of the second resolver 37 are fixed to the inner peripheral surface of the pinion housing 25 while being held by the stator holding member 36.

図4(A)にピニオンハウジング25の断面図を示し、図4(B)にステータ保持部材36の断面図を示す。ステータ保持部材36は、ピニオンハウジング25と同じアルミニューム合金からなる筒状に形成され、上端及び下端には、内周側を指向するフランジ36u、36dが設けられている。上端側フランジ36uと下端側フランジ36dとの間隔D1は、ステータ35S及びステータ37Sの高さD2と高さD3とを加えたものより大きく設定されており、図3中に示すようにステータ35S及びステータ37Sは、上端側フランジ36uと下端側フランジ36dとの間で僅かな間隙をあけて保持されている。当該ステータ保持部材36を固定するために、ピニオンハウジング25の内周には、略円筒形状の凹部25aが形成され、凹部25aの上端面25uは、ステータ保持部材36の上端側フランジ36uと当接するように水平形状に形成されている。凹部25aの下端には、図3中に示す断面楔形状の留め輪38を収容する鈎溝25dが形成されている。鈎溝25dは、下端面に傾斜が付けられている。留め輪38は、可撓性を有する金属からなるサークリップで、図3中に示すように、テーパ断面の留め輪38により、ステータ保持部材36の上端側フランジ36uは、凹部25aの上端面25u側へ押し当てられている。 4A shows a cross-sectional view of the pinion housing 25, and FIG. 4B shows a cross-sectional view of the stator holding member 36. As shown in FIG. The stator holding member 36 is formed in a cylindrical shape made of the same aluminum alloy as the pinion housing 25, and flanges 36u and 36d directed to the inner peripheral side are provided at the upper end and the lower end. The distance D1 between the upper end side flange 36u and the lower end side flange 36d is set to be larger than the sum of the height D2 and the height D3 of the stator 35S and the stator 37S, and as shown in FIG. The stator 37S is held with a slight gap between the upper end side flange 36u and the lower end side flange 36d. In order to fix the stator holding member 36, a substantially cylindrical concave portion 25 a is formed on the inner periphery of the pinion housing 25, and the upper end surface 25 u of the concave portion 25 a abuts on the upper end side flange 36 u of the stator holding member 36. It is formed in a horizontal shape. At the lower end of the recess 25a, a ridge groove 25d for accommodating the retaining ring 38 having a wedge-shaped cross section shown in FIG. 3 is formed. The groove 25d is inclined at the lower end surface. The retaining ring 38 is a circlip made of a flexible metal. As shown in FIG. 3, the upper end side flange 36u of the stator holding member 36 is formed by the upper end surface 25u of the recess 25a by the retaining ring 38 having a tapered cross section. It is pressed to the side.

図5はトルクセンサ内での熱変形を説明する模式図である。
応力の加わる入力軸23a及び出力軸23bは、熱膨張率の低い炭素鋼製であり、温度変化による変形は小さい。一方、応力の加わらないピニオンハウジング25は、軽量化のため熱膨張率の大きなアルミニューム合金製であり、温度変化による変形が大きい。ピニオンハウジング25が車両側に固定されており、ベアリング33を介して、出力軸23bが回転可能に支持されている。入力軸23aは、回転ストッパ34a、メタル34bを介して、出力軸23bに回転可能に支持され、図2中に示すようにトーションバー31にピン32を介して固定されている。
FIG. 5 is a schematic view for explaining thermal deformation in the torque sensor.
The input shaft 23a and the output shaft 23b to which stress is applied are made of carbon steel having a low coefficient of thermal expansion, and deformation due to temperature change is small. On the other hand, the pinion housing 25 to which no stress is applied is made of an aluminum alloy having a large thermal expansion coefficient for weight reduction, and is greatly deformed by a temperature change. A pinion housing 25 is fixed to the vehicle side, and an output shaft 23b is rotatably supported via a bearing 33. The input shaft 23a is rotatably supported by the output shaft 23b via a rotation stopper 34a and a metal 34b, and is fixed to the torsion bar 31 via a pin 32 as shown in FIG.

図5は、第1レゾルバ35及び第2レゾルバ37のロータ35R、37Rとステータ35S、37Sとの軸線C側、即ち、スラスト方向のズレを説明するための図である。このため、ベアリング33を中心として、入力軸23a及び出力軸23b、ピニオンハウジング25の軸線C方向への線膨張量を矢印で模式的に示している。車両走行中にエンジンルーム内の温度が上昇すると、入力軸23a及び出力軸23bは、図中矢印で示すように線膨張するが、炭素鋼製であるため、線膨張量は小さい。これに対して、ピニオンハウジング25は、アルミニューム合金製であるため、大きく線膨張する。しかしながら、ステータ35S、37Sを保持するステータ保持部材36は、アルミニューム合金製であり、ピニオンハウジング25の凹部25aの上端面25uに上端側フランジ36uが当接しているため、可撓性を有する留め輪38側、即ち、ピニオンハウジング25の線膨張方向と逆方向に線膨張する。即ち、ピニオンハウジング25の線膨張を、ステータ保持部材36の線膨張で打ち消し、ロータ35R、37Rとステータ35S、37Sとの軸線C方向のずれ量を小さくすることができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining a shift in the axial direction, that is, a thrust direction, between the rotors 35R and 37R of the first resolver 35 and the second resolver 37 and the stators 35S and 37S. For this reason, the linear expansion amount in the direction of the axis C of the input shaft 23a, the output shaft 23b, and the pinion housing 25 with the bearing 33 as the center is schematically indicated by arrows. When the temperature in the engine room rises while the vehicle is traveling, the input shaft 23a and the output shaft 23b linearly expand as indicated by arrows in the figure, but the amount of linear expansion is small because they are made of carbon steel. On the other hand, since the pinion housing 25 is made of an aluminum alloy, it linearly expands greatly. However, the stator holding member 36 that holds the stators 35S and 37S is made of an aluminum alloy, and the upper end side flange 36u is in contact with the upper end surface 25u of the recess 25a of the pinion housing 25. It linearly expands in the direction opposite to the linear expansion direction of the ring 38 side, that is, the pinion housing 25. That is, the linear expansion of the pinion housing 25 can be canceled by the linear expansion of the stator holding member 36, and the amount of deviation in the axis C direction between the rotors 35R and 37R and the stators 35S and 37S can be reduced.

特に、第1実施形態の構成では、入力軸23aは、図2中に示すようにトーションバー31にピン32を介して固定されている。従って、ベアリング33を中心として、鋼製のトーションバー31が線膨張する方向(図5中で上向き)と反対方向に、入力軸23aの下端側が線膨張する。トーションバー31の線膨張と入力軸23aの線膨張とが打ち消し合うことで、ロータ35Rの位置ずれ量は特に小さい。このため、上記構成を取ることで、ロータ35Rとステータ35Sとの軸線C方向のずれ量を小さくすることができる。 In particular, in the configuration of the first embodiment, the input shaft 23a is fixed to the torsion bar 31 via a pin 32 as shown in FIG. Therefore, the lower end side of the input shaft 23a linearly expands in the direction opposite to the direction in which the steel torsion bar 31 linearly expands (upward in FIG. 5) with the bearing 33 as the center. Since the linear expansion of the torsion bar 31 and the linear expansion of the input shaft 23a cancel each other, the displacement amount of the rotor 35R is particularly small. For this reason, by taking the said structure, the deviation | shift amount of the axis line C direction of the rotor 35R and the stator 35S can be made small.

第1実施形態のトルクセンサにおいて、高温下でも大きく膨張しない入力軸23a、出力軸23b側に固定されたロータ35R、37Rと、高温下でのピニオンハウジング25の熱膨張をキャンセルするステータ保持部材36に保持されたステータ35S、37Sとは、温度変化によってスラスト方向の相対位置があまり変化せず、第1、第2レゾルバ35、37の出力が変化しない。このため、第1、第2レゾルバ35、37の精度を温度変化により低下させることがなくなる。 In the torque sensor of the first embodiment, the rotor 35R, 37R fixed to the input shaft 23a and the output shaft 23b side that does not expand greatly even at high temperatures, and the stator holding member 36 that cancels thermal expansion of the pinion housing 25 at high temperatures. The relative positions in the thrust direction do not change so much with the stators 35S and 37S held by the temperature, and the outputs of the first and second resolvers 35 and 37 do not change. For this reason, the accuracy of the first and second resolvers 35 and 37 is not lowered by a temperature change.

[第2実施形態]
図6は、第2実施形態に係る回転角検出装置の構成を示す構成図である。
図2〜図5を参照して上述したトルクセンサにおいては、軸側が低熱膨張率の炭素鋼製で、ハウジング側が高膨張率のアルミニューム合金製であった。これに対して、第2実施形態では、軸23側が高膨張率のアルミニューム合金製で、ハウジング25側が低熱膨張率の炭素鋼製である。第2実施形態の回転角検出装置では、ハウジング25に対して、ベアリング33を介して軸23が回転可能に保持されている。軸23には、凹部23dが形成され、アルミニューム合金製のロータ保持部材36を介して、レゾルバ35のロータ35Rが取り付けられている。ロータ保持部材36は、可撓性を有する留め輪38によって、ロータ保持部材の上端側のフランジ36uが、凹部23dの上端面23uへ押し当てられている。一方、ハウジング25の内周面にはレゾルバ35のステータ35Sが固定されている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a configuration of the rotation angle detection device according to the second embodiment.
In the torque sensor described above with reference to FIGS. 2 to 5, the shaft side is made of carbon steel having a low coefficient of thermal expansion, and the housing side is made of an aluminum alloy having a high coefficient of expansion. On the other hand, in the second embodiment, the shaft 23 side is made of a high expansion coefficient aluminum alloy, and the housing 25 side is made of a low thermal expansion coefficient carbon steel. In the rotation angle detection device of the second embodiment, the shaft 23 is rotatably held with respect to the housing 25 via a bearing 33. A recess 23d is formed in the shaft 23, and a rotor 35R of a resolver 35 is attached via a rotor holding member 36 made of aluminum alloy. In the rotor holding member 36, the flange 36u on the upper end side of the rotor holding member is pressed against the upper end surface 23u of the recess 23d by a flexible retaining ring 38. On the other hand, a stator 35 </ b> S of a resolver 35 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 25.

温度が上昇すると、ピニオンハウジング25は、図中矢印で示すように線膨張するが、炭素鋼製であるため、線膨張量は小さい。これに対して、軸23は、アルミニューム合金製であるため、大きく線膨張する。しかしながら、ロータ35Rを保持するロータ保持部材36は、アルミニューム合金製であり、軸23の凹部23dの上端面23uに、フランジ36uが当接しているため、可撓性を有する留め輪38側、即ち、軸23の線膨張方向と逆方向に線膨張する。即ち、軸23の線膨張を、ロータ保持部材36の線膨張で打ち消し、ロータ35Rとステータ35Sとのスラスト方向のずれ量を小さくすることができる。 When the temperature rises, the pinion housing 25 linearly expands as indicated by an arrow in the figure, but since it is made of carbon steel, the amount of linear expansion is small. On the other hand, since the shaft 23 is made of an aluminum alloy, it linearly expands greatly. However, since the rotor holding member 36 that holds the rotor 35R is made of an aluminum alloy and the flange 36u is in contact with the upper end surface 23u of the recess 23d of the shaft 23, the flexible retaining ring 38 side, That is, linear expansion is performed in the direction opposite to the linear expansion direction of the shaft 23. That is, the linear expansion of the shaft 23 can be canceled by the linear expansion of the rotor holding member 36, and the amount of deviation in the thrust direction between the rotor 35R and the stator 35S can be reduced.

上述した実施形態では、回転角センサとしてレゾルバを用いる例を挙げたが、本発明の構成は、例えば、スリット板とフォトインタラプタとを用いる光学式回転角センサ、磁気式、ロータリーエンコーダ等の回転角センサ等にも適用可能であることは言うまでもない。 In the above-described embodiment, an example in which a resolver is used as the rotation angle sensor has been described. However, the configuration of the present invention may include, for example, a rotation angle such as an optical rotation angle sensor using a slit plate and a photo interrupter, a magnetic type, and a rotary encoder. Needless to say, the present invention can also be applied to sensors and the like.

本発明の第1実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the composition of the electric power steering device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示す一点鎖線IIによる楕円内の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view inside an ellipse by a dashed line II shown in FIG. 1. 図2中の第1レゾルバ及び第2レゾルバの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a first resolver and a second resolver in FIG. 2. (A)はピニオンハウジングの断面図であり、(B)はステータ保持部材の断面図である。(A) is sectional drawing of a pinion housing, (B) is sectional drawing of a stator holding member. トルクセンサ内での熱変形を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the thermal deformation in a torque sensor. 第2実施形態のトルクセンサの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the torque sensor of 2nd Embodiment. 従来技術のトルクセンサの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the torque sensor of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

20 電気式動力舵取装置
23 ピニオン軸
23a 入力軸
23b 出力軸
23c ピニオンギヤ
24 ラック軸
25 ピニオンハウジング
30 トルクセンサ
31 トーションバー
33 ベアリング
35 第1レゾルバ
35S ステータ
35R ロータ
36 ロータ保持部材、ステータ保持部材
37 第2レゾルバ
37S ステータ
37R ロータ
20 Electric Power Steering Device 23 Pinion Shaft 23a Input Shaft 23b Output Shaft 23c Pinion Gear 24 Rack Shaft 25 Pinion Housing 30 Torque Sensor 31 Torsion Bar 33 Bearing 35 First Resolver 35S Stator 35R Rotor 36 Rotor Holding Member, Stator Holding Member 37 First 2 resolver 37S stator 37R rotor

Claims (3)

第1部材と、該第1部材の外周に配置され前記第1部材よりも熱膨張率の大きな材質で形成された第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に介在し、当該第2部材に対して第1部材を相対的に回転可能に支持する支持部材と、
前記第1部材の外周面に取り付けられた内周側環状体と、該内周側環状体と対向するように前記第2部材の内周面に取り付けられた外周側環状体とからなる回転角センサと、を備える回転角検出装置において、
前記外周側環状体を、前記第1部材よりも熱膨張率の大きな材質で形成された筒状保持部材であって、2つの開口端部の内の前記支持部材から遠い側の開口端部側が、前記第2部材に対して固定された筒状保持部材にて保持したことを特徴とする回転角検出装置。
A first member, and a second member disposed on the outer periphery of the first member and formed of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the first member;
A support member interposed between the first member and the second member, and supporting the first member so as to be relatively rotatable with respect to the second member;
A rotation angle composed of an inner peripheral side annular body attached to the outer peripheral surface of the first member and an outer peripheral side annular body attached to the inner peripheral surface of the second member so as to face the inner peripheral side annular body. A rotation angle detection device comprising a sensor,
The outer peripheral side annular body is a cylindrical holding member made of a material having a larger thermal expansion coefficient than the first member, and the opening end portion side of the two opening end portions far from the support member is The rotation angle detecting device is held by a cylindrical holding member fixed to the second member.
第1部材と、該第1部材の外周に配置され前記第1部材よりも熱膨張率の小さな材質で形成された第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に介在し、当該第2部材に対して第1部材を相対的に回転可能に支持する支持部材と、
前記第1部材の外周面に取り付けられた内周側環状体と、該内周側環状体と対向するように前記第2部材の内周面に取り付けられた外周側環状体とからなる回転角センサと、を備える回転角検出装置において、
前記内周側環状体を、前記第2部材よりも熱膨張率の大きな材質で形成された筒状保持部材であって、2つの開口端部の内の前記支持部材から遠い側の開口端部側が、前記第1部材に対して固定された筒状保持部材にて保持したことを特徴とする回転角検出装置。
A first member, and a second member disposed on the outer periphery of the first member and formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the first member;
A support member interposed between the first member and the second member, and supporting the first member so as to be relatively rotatable with respect to the second member;
A rotation angle composed of an inner peripheral side annular body attached to the outer peripheral surface of the first member and an outer peripheral side annular body attached to the inner peripheral surface of the second member so as to face the inner peripheral side annular body. A rotation angle detection device comprising a sensor,
The inner peripheral annular body is a cylindrical holding member made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the second member, and an opening end on the side farther from the support member of the two opening ends The rotation angle detection device, wherein the side is held by a cylindrical holding member fixed to the first member.
トーションバーの一端に鋼製入力軸を固定し、他端に鋼製出力軸を固定し、前記入力軸及び出力軸をアルミニューム合金製ハウジング内にベアリングを介して回動可能に支持し、前記入力軸と前記ハウジングとに第1のレゾルバのロータとステータとを配置し、前記出力軸と前記ハウジングとに第2のレゾルバのロータとステータとを配置し、第1のレゾルバと第2のレゾルバとで求めた回転角の差分に基づき該トーションバーに加わったトルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記第1レゾルバのステータと、第2レゾルバのステータとを、アルミニューム合金製筒状保持部材であって、2つの開口端部の内の前記ベアリングから遠い側の開口端部側が、前記ハウジングに対して固定された筒状保持部材にて保持したことを特徴とするトルクセンサ。
A steel input shaft is fixed to one end of the torsion bar, a steel output shaft is fixed to the other end, and the input shaft and the output shaft are rotatably supported through a bearing in an aluminum alloy housing. A rotor and stator of a first resolver are disposed on the input shaft and the housing, and a rotor and stator of a second resolver are disposed on the output shaft and the housing, and the first resolver and the second resolver are disposed. In the torque sensor that detects the torque applied to the torsion bar based on the difference in rotation angle obtained in
The stator of the first resolver and the stator of the second resolver are made of an aluminum alloy cylindrical holding member, and an opening end side far from the bearing of two opening ends is in the housing. A torque sensor characterized in that the torque sensor is held by a cylindrical holding member fixed thereto.
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