JP2008267856A - Torque detector - Google Patents
Torque detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008267856A JP2008267856A JP2007107964A JP2007107964A JP2008267856A JP 2008267856 A JP2008267856 A JP 2008267856A JP 2007107964 A JP2007107964 A JP 2007107964A JP 2007107964 A JP2007107964 A JP 2007107964A JP 2008267856 A JP2008267856 A JP 2008267856A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- resolver
- yoke
- output
- input
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
Description
本発明はトルク検出装置に関する。さらに詳しくは、入力軸と出力軸とに係合されたトーションバーのねじれ角をレゾルバで検出し、このねじれ角からトルクを検出するトルク検出装置に関する。 The present invention relates to a torque detection device. More specifically, the present invention relates to a torque detection device that detects a torsion angle of a torsion bar engaged with an input shaft and an output shaft by a resolver and detects torque from the torsion angle.
自動車用の電動式パワーステアリング装置では、舵取り時の運転者の労力を軽減するために、運転者によりステアリングホイール等の操舵部材が回転操作されると、当該操舵部材に負荷される操舵トルクに応じて、操舵力補助用の電動モータの出力回転が制御される。そして、前記操舵トルクを検出する装置として、トーションバーの入力側と出力側とに一対のレゾルバが設けられたトルク検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In an electric power steering device for an automobile, when a steering member such as a steering wheel is rotated by the driver in order to reduce the driver's labor at the time of steering, the steering power applied to the steering member is Thus, the output rotation of the electric motor for assisting the steering force is controlled. As a device for detecting the steering torque, a torque detection device in which a pair of resolvers is provided on the input side and the output side of a torsion bar is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1には、従来技術として、図3に示される構造のトルク検出装置31が記載されている。このトルク検出装置31は、トーションバー32の第1の端部32aに係合された入力軸33と、トーションバー32の第2の端部32bに係合された出力軸34との各回転角の差に基づいてトルクを検出ものであり、トーションバー32の入力側に配設された第1のレゾルバ(入力側レゾルバ)35と、トーションバー32の出力側に配設された第2のレゾルバ(出力側レゾルバ)36とを備えている。
Patent Document 1 describes a
前記トーションバー32の径方向外方には固定部材であるハウジング37が、当該トーションバー32の周囲を囲むように配設されている。前記ハウジング37の内周面には、環状の第1ヨーク38が固設されており、この第1ヨーク38内に第1コイル39が設けられている。また、入力軸33の外周面には、第1ヨーク38と対向する環状の第2ヨーク40が固設されており、この第2ヨーク40内に第2コイル41が設けられている。そして、前記第1ヨーク38及び第1コイル39と、第2ヨーク40及び第2コイル41とで、第1磁気回路50が構成されている。
A
また、前記第2ヨーク40よりも出力軸34側の入力軸33外周面には、第3ヨーク42が固設されており、この第3ヨーク42の周囲には第3コイル43が巻回されている。この第3コイル43は、前記第2コイル41と接続されている。一方、前記ハウジング37の内周面には、前記第3ヨーク42及び第3コイル43と対向する第4ヨーク44及び第4コイル45が配設されている。この第4コイル45は、位相を90°ずらした2種類のコイルからなっている。以上の構成要素によって、入力側の第1のレゾルバ35が構成されている。なお、図3において、46及び47は、それぞれ第1コイル39に接続されたリード線及び第4コイル45に接続されたリード線を示しており、いずれもハウジング37の外方に引き出されている。
A
トーションバー32の出力側に配設される前記第2のレゾルバ36も、第1のレゾルバ35と同様に4つのヨークと4つのコイルとを備えている。図4は、これら2つのレゾルバ35、36の回路図である。
Similar to the first resolver 35, the
図4に示されるように、特許文献1記載の従来技術では、トーションバー32の入力側と出力側のそれぞれに磁気回路50、51が構成されている。そして、トーションバー32がねじれている場合、第1コイル39に交流電圧を加えると、その電圧に応じて第1ヨーク38及び第2ヨーク40に磁束が発生するとともに、その磁束密度に応じて、第2コイル41に電圧が誘起される。この第2コイル41は、第3コイル43に接続されているので、この第3コイル43にも交流電圧が発生する。そして、前記第3コイル43に発生した交流電圧によって、第4コイル45に交流電圧が誘起される。ここに、第4コイル45は、90°位相がずれた2種類のコイルからなっているので、その発生電圧も90°位相がずれたものになる。この第4コイル45の交流電圧が、リード線47からハウジング37外に取り出される。
As shown in FIG. 4, in the prior art described in Patent Document 1,
そして、90°位相がずれた2つの出力電圧から入力軸33の回転角θ1を求めることができ、また、同様にして第2のレゾルバ36の出力電圧から出力軸34の回転角θ2を求めることができる。この回転角θ1と回転角θ1の差(θ1−θ2)にトーションバー32の剛性ないしはバネ定数(N・m/deg)を乗ずることで、トルク値(N/m)を求めることができる。
Then, the rotation angle θ1 of the
前述した回転トランスを有するタイプ(ブラシレスタイプ)のレゾルバを備えたトルク検出装置は、トーションバーのねじれ角を高精度に検出することができることから、1´(1分)程度の精度が要求される自動車用の電動式パワーステアリング装置に適したものであるが、多数のヨークとコイルが必要であることから、部品点数が多くなり、コストアップの要因となっていた。 The torque detection device including the type (brushless type) resolver having the rotary transformer described above is capable of detecting the torsion angle of the torsion bar with high accuracy, and is required to have an accuracy of about 1 ′ (1 minute). Although it is suitable for an electric power steering apparatus for automobiles, a large number of yokes and coils are required, resulting in an increase in the number of parts and an increase in cost.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、検出精度を保ちつつ、部品点数を削減して低コスト化を図ることができるトルク検出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a torque detection device capable of reducing the number of parts and reducing the cost while maintaining detection accuracy.
本発明のトルク検出装置は、第1の端部が入力軸に係合され、第2の端部が出力軸に係合されたトーションバーの入力側及び出力側のそれぞれにレゾルバが配設されており、このレゾルバにより検出される前記入力軸と出力軸の各回転角度の差に基づいてトルクを検出するトルク検出装置であって、
入力側のレゾルバの回転トランスと出力側のレゾルバの回転トランスとを共通化して1つの磁気回路を形成するように構成したことを特徴としている。
In the torque detection device according to the present invention, the resolver is disposed on each of the input side and the output side of the torsion bar having the first end engaged with the input shaft and the second end engaged with the output shaft. A torque detecting device for detecting torque based on a difference between rotation angles of the input shaft and the output shaft detected by the resolver,
The rotating transformer of the input-side resolver and the rotating transformer of the output-side resolver are made common to form one magnetic circuit.
本発明のトルク検出装置では、入力側のレゾルバの回転トランスと出力側のレゾルバの回転トランスとを共通化して1つの磁気回路を形成しているので、励磁のためのコイル1個と、磁気ヨーク1セット分の部品を削減することができ、その分のコストダウンを図ることができる。また、部品点数を減らした分、装置の組立工数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。一方、後述するように、入力軸又は出力軸の各回転角を求めるに際し、回転トランス部の特性を表す変圧比は式上で相殺され、当該回転トランス部は装置の精度には無関係であることから、入力側のレゾルバの回転トランスと出力側のレゾルバの回転トランスとを共通化しても各レゾルバの角度検出精度(トルク検出精度)が低下することはない。 In the torque detection device of the present invention, the input transformer of the resolver on the input side and the rotary transformer of the resolver on the output side are shared to form one magnetic circuit, so that one coil for excitation and a magnetic yoke are formed. One set of parts can be reduced, and the cost can be reduced accordingly. In addition, since the number of parts is reduced, the number of assembly steps of the apparatus can be reduced, and the cost can be further reduced. On the other hand, as will be described later, when determining each rotation angle of the input shaft or the output shaft, the transformation ratio representing the characteristics of the rotary transformer unit is offset in the equation, and the rotary transformer unit is irrelevant to the accuracy of the device. Therefore, even if the rotary transformer of the input-side resolver and the rotary transformer of the output-side resolver are shared, the angle detection accuracy (torque detection accuracy) of each resolver does not decrease.
前記共通化された回転トランスを、前記トーションバーの径方向外方に配設された固定部材の内周面に固設された励磁コイル部と、この励磁コイル部と対向して配設され、前記入力側の外周面及び出力軸の外周面にそれぞれ設けられた一対の出力コイル部とで構成することができる。 The common rotating transformer is disposed opposite to the exciting coil portion, and an exciting coil portion fixed to an inner peripheral surface of a fixing member disposed radially outward of the torsion bar, A pair of output coil portions respectively provided on the outer peripheral surface of the input side and the outer peripheral surface of the output shaft can be configured.
本発明のトルク検出装置によれば、検出精度を保ちつつ、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。 According to the torque detection device of the present invention, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced while maintaining the detection accuracy.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のトルク検出装置の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係るトルク検出装置1の部分断面説明図である。このトルク検出装置1は、自動車用の電動式パワーステアリング装置に用いられ、上端にステアリングホイール等の操舵部材(図示せず)が固定された入力軸3と、車輪側の出力軸4とがトーションバー2を介して同一軸線上で互いに連結されている。
Hereinafter, embodiments of the torque detection device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view of a torque detection device 1 according to an embodiment of the present invention. The torque detection device 1 is used in an electric power steering device for an automobile, and an input shaft 3 having a steering member (not shown) such as a steering wheel fixed to an upper end and an
トーションバー2の径方向外方には固定部材であるハウジング7が、当該トーションバー2の周囲を囲むように配設されている。前記ハウジング7の内周面であって、トーションバー2の入力側端部(第1の端部)付近に対応する箇所には、環状の第1ヨーク8が固設されており、この第1ヨーク8の周囲には位相を90°ずらした2種類のコイルからなる第1コイル9が設けられている。また、入力軸3の外周面には、第1ヨーク8と対向する環状の第2ヨーク10が固設されており、この第2ヨーク10の周囲には第2コイル11が設けられている。
A housing 7, which is a fixing member, is disposed outside the
また、前記ハウジング7の内周面であって、トーションバー2の出力側端部(第2の端部)付近に対応する箇所には、環状の第3ヨーク12が固設されており、この第3ヨーク12の周囲には位相を90°ずらした2種類のコイルからなる第3コイル13が設けられている。また、出力軸4の外周面には、第3ヨーク12と対向する環状の第4ヨーク14が固設されており、この第4ヨーク14の周囲には第4コイル15が設けられている。
Further, an annular
前記第1ヨーク8と第3ヨーク12との間のハウジング7内周面には、環状の第5ヨーク16が固設されており、この第5ヨーク16内の第5コイル17が設けられている。また、前記入力側3の外周面及び出力軸4の外周面には、第5ヨーク16に対向して、それぞれ第6ヨーク18及び第7ヨーク20が固設されている。そして、第6ヨーク18及び第7ヨーク20内には、それぞれ第6コイル19及び第7コイル21が設けられている。第6コイル19は、前記第2コイル11と接続されており、一方、第7コイル21は、前記第4コイル15と接続されている。
An annular
図1において、22〜24は、それぞれ第1コイル9に接続されたリード線、第3コイル13に接続されたリード線、及び第5コイル17に接続されたリード線を示しており、いずれもハウジング7の外方に引き出されて、図示しない制御部に接続されている。
In FIG. 1, 22-24 show the lead wire connected to the
本実施の形態では、第5〜7ヨーク及び第5〜7コイルにより回転トランス部が構成されており、第5コイル17が共通の励磁コイルとして機能し、第6コイル19及び第7コイル21が入力軸側用及び出力軸側用の各出力コイルとして機能する。そして、第5ヨーク16、第6ヨーク18及び第7ヨーク20によって、入力側のレゾルバ5と出力側のレゾルバ6に共通の磁気回路30が構成される。また、第1〜2ヨーク及び第1〜2コイルにより入力軸側の角度検出部が構成され、第3〜4ヨーク及び第3〜4コイルにより出力軸側の角度検出部が構成されている。図2は、入力側のレゾルバ5及び出力側のレゾルバ6の回路図である。
In the present embodiment, the fifth to seventh yokes and the fifth to seventh coils constitute a rotary transformer unit, the
操舵部材が操作されてトーションバー2がねじれている場合、励磁コイルである第5コイル17に交流電圧を加えると、その電圧に応じて第5ヨーク16、第6ヨーク18及び第7ヨーク20に磁束が発生するとともに、その磁束密度に応じて、第6コイル19及び第7コイル21に電圧が誘起される。
When the steering member is operated and the
前記第6コイル19は、第2コイル11に接続されているので、この第2コイル11にも交流電圧が発生する。そして、前記第2コイル11に発生した交流電圧によって、第1コイル9に交流電圧が誘起される。ここに、第1コイル9は、90°位相がずれた2種類のコイルからなっているので、その発生電圧も90°位相がずれたものになる。この第1コイル9の交流電圧が、リード線22からハウジング7外に取り出される。
Since the
同様にして、前記第7コイル21は、第4コイル15に接続されているので、この第4コイル15にも交流電圧が発生する。そして、前記第4コイル15に発生した交流電圧によって、第3コイル13に交流電圧が誘起される。ここに、第3コイル13は、90°位相がずれた2種類のコイルからなっているので、その発生電圧も90°位相がずれたものになる。この第3コイル13の交流電圧が、リード線23からハウジング7外に取り出される。
Similarly, since the seventh coil 21 is connected to the
そして、90°位相がずれた2つの出力電圧から入力軸3の回転角θ1を求めることができ、また、同様にして出力軸側のレゾルバ6の出力電圧から出力軸4の回転角θ2を求めることができる。この回転角θ1と回転角θ1の差(θ1−θ2)にトーションバー2の剛性ないしはバネ定数(N・m/deg)を乗ずることで、トルク値(N/m)を求めることができる。
Then, the rotation angle θ1 of the input shaft 3 can be obtained from the two output voltages that are 90 ° out of phase, and the rotation angle θ2 of the
ところで、回転トランス部は、外部から入力される交流信号を角度検出部に伝達する機能を有するだけであり、レゾルバとしては変圧比なる特性値に関与するものの、角度検出精度には無関係である。すなわち、励磁をsinωt、変圧比をkとすると、出力電圧V及び回転角θは、
Vsin(t)=k・sinθ・sinωt ・・・・(1)
Vcos(t)=k・cosθ・sinωt ・・・・(2)
で示され、式(1)及び(2)より、回転角θは、
θ=Atan−1(Vsin(t)/Vcos(t)) ・・・・(3)
で表すことができる。
By the way, the rotary transformer unit only has a function of transmitting an AC signal input from the outside to the angle detection unit, and the resolver is related to the characteristic value of the transformation ratio, but is not related to the angle detection accuracy. That is, when the excitation is sin ωt and the transformation ratio is k, the output voltage V and the rotation angle θ are
V sin (t) = k · sin θ · sin ωt (1)
V cos (t) = k · cos θ · sin ωt (2)
From the equations (1) and (2), the rotation angle θ is
θ = Atan −1 (V sin (t) / V cos (t) ) (3)
Can be expressed as
式(3)より明らかなように、回転角を算出する式において変圧比kは相殺され、回転トランス部は角度検出精度には無関係である。したがって、本実施の形態のように、励磁コイル部を1つにし、磁気回路を共通にした場合でも、磁気回路を入力側レゾルバと出力側レゾルバのそれぞれに設けた従来の装置に比べて、角度検出精度が低下することはない。 As apparent from the equation (3), the transformation ratio k is canceled in the equation for calculating the rotation angle, and the rotation transformer unit is irrelevant to the angle detection accuracy. Therefore, as in the present embodiment, even when a single exciting coil unit is used and the magnetic circuit is shared, the angle is smaller than that of a conventional device in which the magnetic circuit is provided in each of the input side resolver and the output side resolver. The detection accuracy does not decrease.
本実施の形態に係るトルク検出装置では、入力側のレゾルバの回転トランスと出力側のレゾルバの回転トランスとを共通化して1つの磁気回路を形成しているので、励磁のためのコイル1個と、磁気ヨーク1セット分の部品を削減することができ、その分のコストダウンを図ることができる。また、部品点数を減らした分、装置の組立工数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。
また、磁路として不要であることから、回転トランスの出力コイルの磁気ヨークの一部25も不要となり、この分のコストも削減させることができる。
In the torque detection device according to the present embodiment, the rotating transformer of the input-side resolver and the rotating transformer of the output-side resolver are shared to form one magnetic circuit. Thus, it is possible to reduce the number of parts for one set of magnetic yokes, and to reduce the cost accordingly. In addition, since the number of parts is reduced, the number of assembly steps of the apparatus can be reduced, and the cost can be further reduced.
Further, since it is not necessary as a magnetic path, a part of the
1 トルク検出装置
2 トーションバー
3 入力軸
4 出力軸
5 レゾルバ(入力側)
6 レゾルバ(出力側)
7 ハウジング
8 第1ヨーク
9 第1コイル
10 第2ヨーク
11 第2コイル
12 第3ヨーク
13 第3コイル
14 第4ヨーク
15 第4コイル
16 第5ヨーク
17 第5コイル
18 第6ヨーク
19 第6コイル
20 第7ヨーク
21 第7コイル
1
6 Resolver (Output side)
7 Housing 8
Claims (2)
入力側のレゾルバの回転トランスと出力側のレゾルバの回転トランスとを共通化して1つの磁気回路を形成するように構成したことを特徴とするトルク検出装置。 A resolver is disposed on each of the input side and the output side of the torsion bar having the first end engaged with the input shaft and the second end engaged with the output shaft, and is detected by the resolver. A torque detection device for detecting torque based on a difference in rotation angle between the input shaft and the output shaft,
A torque detection device characterized in that a rotation circuit of an input-side resolver and a rotation transformer of an output-side resolver are shared to form one magnetic circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007107964A JP2008267856A (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007107964A JP2008267856A (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Torque detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008267856A true JP2008267856A (en) | 2008-11-06 |
Family
ID=40047572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007107964A Pending JP2008267856A (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Torque detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008267856A (en) |
-
2007
- 2007-04-17 JP JP2007107964A patent/JP2008267856A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4227132B2 (en) | Resolver | |
US7076395B2 (en) | Angle detection apparatus and torque detection apparatus | |
EP2589935A2 (en) | Rotation angle detection device and torque sensor | |
JP4916556B2 (en) | Rotation angle detection device, rotating electrical machine device, and electric power steering device | |
JP2010048760A (en) | Anomaly detection unit for resolver and electric power steering apparatus | |
JP6670230B2 (en) | Torque detector | |
JP6669318B2 (en) | Electric power steering apparatus and method for detecting rotation angle of motor for electric power steering apparatus | |
CN108027253B (en) | Brushless resolver and rotation angle detection device | |
JP5189315B2 (en) | Torque sensor | |
JP4882513B2 (en) | Rotation angle detection device and torque sensor | |
JP2007051683A (en) | Rolling bearing device | |
US20040194558A1 (en) | Torque sensor | |
JP5810698B2 (en) | Relative angle detection device, torque sensor, electric power steering device, and vehicle | |
JP2003287441A (en) | Detector for rotational position | |
JP5341737B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP2008267856A (en) | Torque detector | |
US6912921B2 (en) | Torque detecting device | |
JP2005351848A (en) | Electric power steering system | |
JP4438386B2 (en) | Torque detection device | |
JP2007155641A (en) | Resolver device and torque sensor using the same | |
JP2008141908A (en) | Brushless motor and electric power steering system equipped with it | |
JP5424472B2 (en) | Torque sensor | |
JP2005003620A (en) | Magnetic position detector | |
JP2005069995A (en) | Torque detector | |
JP2012088198A (en) | Torque detection device |