JP4333381B2 - Torque sensor and electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は荷重センサによってトルクを検出するトルクセンサ、および該トルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a torque sensor that detects torque by a load sensor, and an electric power steering apparatus including the torque sensor.

従来、運転者のステアリング操作により、ステアリングに加えられる操舵トルクに基づいてパワーアシストモータを駆動させ、操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置が知られている。こうした電動パワーステアリング装置では、ステアリング操作によって回転するステアリング軸にトルクセンサが装備され、操舵トルクを検出している。ここで検出されたトルクは、電気信号として制御用コンピュータ(以下、ECUとも言う)に入力され、該コンピュータがその検出トルクに基づいてパワーアシストモータを駆動し、ステアリング軸の回転を補助している。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device that assists steering torque by driving a power assist motor based on steering torque applied to the steering by a driver's steering operation is known. In such an electric power steering apparatus, a torque sensor is provided on a steering shaft that is rotated by a steering operation, and a steering torque is detected. The detected torque is input as an electrical signal to a control computer (hereinafter also referred to as ECU), which drives the power assist motor based on the detected torque to assist the rotation of the steering shaft. .

上述のようなトルクセンサには、例えばトーションバーの捻れ角度を検出し、トルクに換算するように構成されるものが多い。また、例えば特許文献1や特許文献2のようにトーションバーの捻れ角ではなく、荷重を検出してトルクに換算する様な圧電素子や荷重センサ素子を用いるものもある。このようなトルクセンサでは、精度良くトルクを検出するために、可動部に生じる摩擦や隙間を排除し、実トルクと検出トルクとの間に生じるヒステリシスや、トルクの検出されない不感帯域が無いように構成されることが望まれている。また、近年の車両構成部品点数の増加に伴い、トルク検出の高精度化と同時に、その小型化も求められるようになった。   Many of the torque sensors described above are configured to detect, for example, a twist angle of a torsion bar and convert it into torque. Further, for example, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, there are some that use a piezoelectric element or a load sensor element that detects a load instead of a twist angle of a torsion bar and converts it into a torque. In such a torque sensor, in order to detect the torque with high accuracy, the friction and gap generated in the movable part are eliminated so that there is no hysteresis generated between the actual torque and the detected torque, and no dead band where the torque is not detected. It is desired to be configured. In addition, with the recent increase in the number of vehicle components, there has been a demand for miniaturization as well as higher accuracy in torque detection.

実願昭61−107683Real Application 61-107683 特開平9−240296JP-A-9-240296

ところが、従来のトルクセンサにおいては、こうした摩擦、ヒステリシス、不感帯域の存在を除くことは困難であった。例えば、トーションバー型のトルクセンサにおいては、ステアリング軸−車輪転舵軸(ピニオンシャフト等)間における中心軸の位置ズレを防ぐ必要があるため、必ず軸受け(ベアリング等)を必要とし、それらの軸受けと軸との間で摩擦が生じる。また、軸受けの追加による構成部品数の増加という問題も生じる。また、特許文献1に記載のトルクセンサはシンプルな構造をなしているものの、実際にこれを構成する場合には荷重センサの組付けは挿入組付けによって行われており、この場合、組付け後に荷重センサと荷重受け面との間に隙間を生じる。この隙間は、挿入時に過大な応力が生じないようにするために意図して設けられるものであるが、この隙間の存在により、トルク検出時にトルク中立点付近において不感帯域が生じてしまう。また、特許文献2に記載のトルクセンサは、荷重センサと荷重受け面との間に皿ばねを備えており、該皿ばねに予荷重を与えておくことで不感帯域を除くことができる。ところが、該公報の図1bに示されているように、突出軸部33が中心孔23に回転可能に嵌合されており、突出軸部33と中心孔23との間で摺動摩擦を生じ、該摩擦によるヒステリシスが生じる。また、これらの摩擦を減じるためのベアリング等を必要とするため、コスト高となる。   However, in the conventional torque sensor, it has been difficult to eliminate the presence of such friction, hysteresis, and dead zone. For example, in a torsion bar type torque sensor, it is necessary to prevent misalignment of the central axis between the steering shaft and the wheel turning shaft (pinion shaft, etc.), so bearings (bearings, etc.) are always required. There is friction between the shaft and the shaft. There is also a problem that the number of components increases due to the addition of bearings. Moreover, although the torque sensor described in Patent Document 1 has a simple structure, when actually configuring the torque sensor, the load sensor is assembled by insertion assembly. In this case, after assembly, A gap is created between the load sensor and the load receiving surface. This gap is intentionally provided in order to prevent an excessive stress from being generated at the time of insertion. However, due to the presence of this gap, a dead band is generated in the vicinity of the torque neutral point at the time of torque detection. Moreover, the torque sensor described in Patent Document 2 includes a disc spring between the load sensor and the load receiving surface, and the dead zone can be eliminated by applying a preload to the disc spring. However, as shown in FIG. 1 b of the publication, the projecting shaft portion 33 is rotatably fitted in the center hole 23, and sliding friction occurs between the projecting shaft portion 33 and the center hole 23. Hysteresis due to the friction occurs. Further, since a bearing or the like for reducing these frictions is required, the cost is increased.

また、これらのトルクセンサにおいては、小型化を図ることも困難であった。例えば、トーションバー型トルクセンサの場合、トーションバー両端側で軸受けを必要とし、長軸方向に長く構成される。   In addition, it is difficult to reduce the size of these torque sensors. For example, in the case of a torsion bar type torque sensor, bearings are required at both ends of the torsion bar, and the long sensor is configured to be long in the long axis direction.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、不感帯域を無くし、ヒステリシスの発生を抑制することにより高い検出精度を確保するとともに、その小型化を可能とするトルクセンサ、およびそのトルクセンサを用いた電動パワーステアリング装置の提供である。   The present invention has been made in view of the above problems, and a torque sensor that eliminates the dead band and suppresses the occurrence of hysteresis to ensure high detection accuracy and enables miniaturization thereof, and the torque sensor. Is an electric power steering device using

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を解決するために、本発明のトルクセンサは、所定の軸線周りに同軸的に備えられ、かつ互いが連結されるとともに、前記軸線の周方向において所定間隔の隙間を介して互いが向き合う対向面を有する第1回転部材と第2回転部材とからなる2つの回転部材と、前記隙間において前記2つの回転部材に挟持されるセラミック製の荷重センサとを備え、前記2つの回転部材の間にトルクが生じた場合に、前記2つの回転部材が前記周方向において互いが微少にねじれることにより、前記対向面が互いに接近し、前記荷重センサが前記対向面の接近に基づいて圧縮されることにより荷重を検出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the torque sensors of the present invention are coaxially provided around a predetermined axis, are connected to each other, and face each other through a gap of a predetermined interval in the circumferential direction of the axis. Two rotating members composed of a first rotating member and a second rotating member having opposing surfaces, and a ceramic load sensor sandwiched between the two rotating members in the gap, and between the two rotating members When the torque is generated, the two rotating members are slightly twisted with respect to each other in the circumferential direction, so that the opposing surfaces approach each other, and the load sensor is compressed based on the approach of the opposing surfaces. The load is detected by the following.

上記トルクセンサは、所定の回転軸周りに同軸的に備えられた2つの回転部材を備えるとともに、両者は連結され、一体的な構造をなす。このとき2つの回転部材は、回転軸の周方向、すなわち回転部材の回転可能な方向において、両部材間に所定幅の隙間を生じるように連結される。この連結によって形成された隙間には荷重センサが備えられ、両回転部材によって隙間無く密着して挟持される。荷重センサと回転部材との間に隙間を生じることなく配置できるため、本発明のトルクセンサは、不感帯域を生じることが無く、精度良くトルクを検出することができる。   The torque sensor includes two rotating members provided coaxially around a predetermined rotation axis, and both are connected to form an integral structure. At this time, the two rotating members are connected so as to create a gap having a predetermined width between the two members in the circumferential direction of the rotating shaft, that is, in the direction in which the rotating member can rotate. A load sensor is provided in the gap formed by this connection, and is tightly held between both rotating members without a gap. Since it can arrange | position without producing a clearance gap between a load sensor and a rotation member, the torque sensor of this invention can detect a torque accurately, without producing a dead zone.

また、上記トルクセンサは、2つの回転部材の間にトルクが加えられると、トルクは連結部及び荷重センサを経由して伝達されるが、連結部が微少にたわむことによりトルクの大部分は荷重センサを経由して伝えられ、このとき荷重センサは2つの回転部材に挟圧され、その挟圧力に基づく圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重を荷重センサは検出し、その検出値に基づいて回転部材に加えられたトルクを検出することができる。この際に摺動摩擦などの摩擦を生じることは無い。従って、回転部材に加えられたトルクは、摩擦などによってロスすることなく荷重として荷重センサに伝達されるため、トルクを精度良く検出することができる。   Further, when torque is applied between the two rotating members, the torque is transmitted via the connecting portion and the load sensor, but most of the torque is applied to the load due to slight deflection of the connecting portion. At this time, the load sensor is clamped between the two rotating members and receives a compressive load based on the clamping pressure. The load sensor detects this compressive load, and the torque applied to the rotating member can be detected based on the detected value. At this time, friction such as sliding friction does not occur. Therefore, the torque applied to the rotating member is transmitted to the load sensor as a load without being lost due to friction or the like, so that the torque can be detected with high accuracy.

また、従来のトーションバー型トルクセンサは、例えば図3に示すように、所定の長さを有するトーションバー7を備え、その一端と他端との相対的なねじれ変位の差によってトルクを検出するため、軸線方向に長く構成される必要がある。さらには、図3のようにトーションバー7と入力軸10とを連結するための結合部10a,10b等が設けられたり、トーションバー7と出力軸20とを結合させるために出力軸20のトーションバーとの結合部を軸線方向に長く構成されたりする等、軸線方向の長さを短く構成し、トルクセンサの小型化を図ることはできない。また、同軸度を確保するためを合わせるために、トーションバー7の両端にはベアリング等の軸受け11,21を設ける必要もあり、構成部品点数も増え、コスト高となる。また、軸受けを設ける場合、軸との間に必ず摺動摩擦が生じるため、検出精度を落とす要因にもなっている。ところが本発明のトルクセンサは、軸線周りに備えられた一方の回転部材と、その外側に配されたもう一方の回転部材とにて構成することができる。荷重検出時は、その2つの回転部材のいずれか一方にトルクが加えられ、連結部がたわむことにより、荷重センサが第1回転部材と第2回転部材とに挟圧される。そして、この挟圧力に基づいた荷重を荷重センサが検出する。つまり、内側の回転部材とその外側の回転部材との見かけ上、微少なねじれが発生し、この微少なねじれに伴う荷重を検出するように構成され、その両者の相対的なねじれ量に基づく荷重を検出する。従って、従来のトーションバー形トルクセンサのように軸線方向に長く形成される必要は無く、軸長方向の長さを短縮することができる。また、軸受けも必要としないため構成部品を減らすことができる。さらに、軸と軸受けとの間に生じていた摺動摩擦が排除され、トルクセンサの検出精度を増すことが可能となる。   Moreover, the conventional torsion bar type torque sensor includes a torsion bar 7 having a predetermined length as shown in FIG. 3, for example, and detects torque based on the difference in relative torsional displacement between one end and the other end. Therefore, it is necessary to be configured to be long in the axial direction. Further, as shown in FIG. 3, coupling portions 10 a and 10 b for connecting the torsion bar 7 and the input shaft 10 are provided, or the torsion of the output shaft 20 is coupled to connect the torsion bar 7 and the output shaft 20. The torque sensor cannot be reduced in size by shortening the length in the axial direction, such as by configuring the connecting portion with the bar to be longer in the axial direction. Further, in order to ensure the same degree of coaxiality, it is necessary to provide bearings 11 and 21 such as bearings at both ends of the torsion bar 7, which increases the number of components and increases the cost. Further, when a bearing is provided, sliding friction is always generated between the shaft and the shaft, which causes a decrease in detection accuracy. However, the torque sensor of the present invention can be composed of one rotating member provided around the axis and the other rotating member arranged on the outside thereof. At the time of load detection, torque is applied to one of the two rotating members, and the connecting portion bends, whereby the load sensor is pinched between the first rotating member and the second rotating member. Then, a load sensor detects a load based on this clamping pressure. In other words, the inner rotating member and the outer rotating member appear to be slightly twisted, and the load associated with the minute twist is detected, and the load is based on the relative twist amount of the two. Is detected. Therefore, it is not necessary to be formed long in the axial direction unlike the conventional torsion bar type torque sensor, and the length in the axial length direction can be shortened. Further, since no bearing is required, the number of components can be reduced. Furthermore, the sliding friction that has occurred between the shaft and the bearing is eliminated, and the detection accuracy of the torque sensor can be increased.

また、本発明のトルクセンサは2つの回転部材(第1回転部材と第2回転部材)が連結部により連結し、一体化された構造を有する。この構造を形成する場合、例えば、第1回転部材と第2回転部材とを別途形成した上で、接着剤やねじ等により両者を一体回転可能に連結しても良く、また、金型等を用いて両回転部材を一体化した状態で形成してもよい。このように、両回転部材が一体化した構造を有することで本発明のトルクセンサは、トルクセンサ以外の他の構成部品や構成ユニット等とは、完全に独立したトルクセンサユニットとして、別途形成しておくことができる。一般的にトルクセンサは、他の構成部品、例えばギア部を備える回転軸等に、トルクセンサを構成するパーツの1つ1つを組付けていく形で形成される。このとき、組付けには一定以上の組付け精度を要求され、その生産能力が低いという課題があった。ところが、本発明のように、トルクセンサをトルクセンサユニットとして完結するものであれば、組みつけが完了したトルクセンサを予め用意しておくことができるため、後はこれらを入出力軸等の所定部品に結合させるだけでよい。従って、トルクセンサを備えた全体機構(例えば、ステアリング軸にトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置等)の生産性を向上させるのに適する。またこの場合、トルクセンサと他の機構とを結合するための結合部をトルクセンサに予め備えさせておけば、他の機構との結合が容易となり、生産性をさらに増すことができる。   In addition, the torque sensor of the present invention has a structure in which two rotating members (first rotating member and second rotating member) are connected by a connecting portion and integrated. In the case of forming this structure, for example, the first rotating member and the second rotating member may be separately formed, and the both may be connected together by an adhesive, a screw, or the like so as to be integrally rotatable. You may use and form in the state which integrated both rotation members. As described above, the torque sensor of the present invention is formed separately as a torque sensor unit that is completely independent of other components and components other than the torque sensor by having a structure in which both rotating members are integrated. I can keep it. Generally, the torque sensor is formed by assembling each of the parts constituting the torque sensor to other components such as a rotating shaft having a gear portion. At this time, assembly requires a certain level of assembly accuracy, and there is a problem that its production capacity is low. However, if the torque sensor is completed as a torque sensor unit as in the present invention, the assembled torque sensor can be prepared in advance. All you need to do is join the parts. Therefore, it is suitable for improving the productivity of the overall mechanism including the torque sensor (for example, an electric power steering apparatus including the torque sensor on the steering shaft). In this case, if the torque sensor is previously provided with a coupling portion for coupling the torque sensor and the other mechanism, the coupling with the other mechanism is facilitated, and the productivity can be further increased.

また、本発明のトルクセンサに備えられた荷重センサはセラミック製であるため、高い圧力や荷重に耐えることができる。従って、本発明のトルクセンサは、荷重センサに高圧や高荷重加えられるように構成することが可能となり、荷重センサの検出感度を上げることができる。また、高圧高荷重に耐えられるため、荷重センサの荷重印加面の面積を小さくすることも可能となり、小型化を図ることが可能となる。また、セラミック製の荷重センサは、高荷重が加えられても大きな変形を生じない。従って、回転部材は荷重センサより剛性が低く構成されていれば、ある程度合成の高い材料を用いても良い。従って、トルクセンサの全体を、極めて剛性の高い構造体として形成することができる。   Moreover, since the load sensor provided in the torque sensor of the present invention is made of ceramic, it can withstand high pressure and load. Therefore, the torque sensor of the present invention can be configured so that a high pressure or a high load is applied to the load sensor, and the detection sensitivity of the load sensor can be increased. In addition, since it can withstand high pressure and high load, it is possible to reduce the area of the load application surface of the load sensor and to reduce the size. Further, the ceramic load sensor does not deform greatly even when a high load is applied. Therefore, as long as the rotating member is configured to be less rigid than the load sensor, a material with a high degree of synthesis may be used. Therefore, the entire torque sensor can be formed as a very rigid structure.

このようなセラミック製の荷重センサとしては、例えばセラミックスと圧力抵抗効果を有する材料とを主材料としてなる荷重センサ素子等を用いたものがあげられる。この場合特に、セラミックスはジルコ二アで、かつ圧力抵抗効果を有する材料は、La1−xSrMnO(0≦x≦1)であることを特徴とするものが好ましい。セラミックスがジルコニアであれば、耐熱性に優れたセンサが得られるとともに、ジルコニアは強靭性を有するため、荷重、圧力による破壊に対して極めて高い耐性を備えた荷重センサを得ることができる。なお、この場合の荷重センサ素子は、電気絶縁性をなす上記ジルコニアの粒子をマトリックス材料とし、圧力抵抗効果材料のLa1−xSrMnO粒子を電気的に連続になるように分散した構造で形成される。該構造により、この荷重センサ素子は、加えられた荷重や圧力に基づいてオーム抵抗が変化し、該オーム抵抗の変化によって荷重検出を可能とする。 As such a ceramic load sensor, for example, a load sensor element using a ceramic and a material having a pressure resistance effect as a main material can be used. In this case, it is particularly preferable that the ceramic is zirconia and the material having a pressure resistance effect is La 1-x Sr x MnO 3 (0 ≦ x ≦ 1). If ceramics is zirconia, a sensor excellent in heat resistance can be obtained, and zirconia has toughness, so that a load sensor having extremely high resistance to breakage due to load and pressure can be obtained. In this case, the load sensor element has a structure in which the zirconia particles having electrical insulation are used as a matrix material, and La 1-x Sr x MnO 3 particles of a pressure resistance effect material are dispersed so as to be electrically continuous. Formed with. With this structure, this load sensor element changes its ohmic resistance based on the applied load and pressure, and enables load detection based on the change of the ohmic resistance.

上述のトルクセンサの具体的な構成として、例えば、所定の軸線周りに回転可能に設けられ、かつ軸線から半径方向に突出した突出部を有する第1回転部材と、第1回転部材の外側において、第1回転部材と同軸的に、かつ第1回転部材と連結されるとともに、軸線に対して周方向に伸びた円弧部とを有し、その周方向において、第1回転部材の突出部と円弧部とが所定間隔の隙間を介して向き合う対向面を有する第2回転部材と、その隙間において第1回転部材と第2回転部材とに挟持されるセラミック製の荷重センサとを備えるものが考えられる。さらに、第1回転部材の突出部の周方向上下に、突出部と円弧部とが所定間隔の隙間を介して向き合う対向面対を2つ備え、その2つの隙間に荷重センサが挟持されていてもよい。これにより、荷重センサが圧縮荷重のみ検出できるものであっても、2つの荷重センサを用いることで双方向の回転トルクの検出が可能となる。つまり、双方向の荷重を検出可能な荷重検出部を備えたトルクセンサを形成することができる。また、同様の荷重検出部を回転部材の回転線に対して対称にもう1つ設けることで、2系統の荷重検出部を設けられていても良い。これにより、例えば1系統の荷重検出部に動作不良が生じた場合は、残りの1系統で検出をように構成することができる。この場合、2系統の検出部でバランスよく荷重を検出するために、2つの回転部材を連結する連結部は軸線から突出部に対して垂直に伸びて配されるとともに、図2のように全体が対称に構成されることが好ましい。なお、系統数はさらに増やすことも可能である。   As a specific configuration of the torque sensor described above, for example, a first rotating member that is provided rotatably around a predetermined axis and has a protruding portion that protrudes in the radial direction from the axis, and the outside of the first rotating member, The first rotation member is coaxially connected to the first rotation member, and has an arc portion extending in the circumferential direction with respect to the axis, and in the circumferential direction, the protrusion of the first rotation member and the arc It is conceivable to include a second rotating member having an opposing surface facing a part with a gap of a predetermined interval, and a ceramic load sensor sandwiched between the first rotating member and the second rotating member in the gap. . Further, two opposing surface pairs are provided above and below the circumferential direction of the projecting portion of the first rotating member so that the projecting portion and the arc portion face each other with a predetermined gap therebetween, and a load sensor is sandwiched between the two clearances. Also good. Thereby, even if a load sensor can detect only a compression load, bidirectional torque can be detected by using two load sensors. That is, it is possible to form a torque sensor including a load detection unit capable of detecting bidirectional loads. Further, two load detection units may be provided by providing another similar load detection unit symmetrically with respect to the rotation line of the rotating member. Thereby, for example, when a malfunction occurs in the load detection unit of one system, the remaining one system can be configured to detect. In this case, in order to detect the load in a balanced manner by the two systems of detection units, the coupling unit that couples the two rotating members is arranged to extend perpendicularly from the axis to the projecting part, and as shown in FIG. Are preferably configured symmetrically. The number of systems can be further increased.

また、本発明のトルクセンサは、2つの回転部材は、トルクが生じたときの弾性変形を許容しつつ、互いを連結する連結部を備えることで、一体構造をなすことを特徴とするものであっても良い。換言すると、2つの回転部材は、トルクが生じたときの微少なねじり変形を許容する弾性変形可能な連結部を有しつつ、一体的に形成可能な構造体をなすように構成することができる。この場合、金型などを予め設けておくことで、2つの回転部材が一体的に形成された構造体を簡易に形成することが可能となり、製造工程を簡略化できる。また、前記荷重センサは、前記構造体に形成された前記隙間に圧入されていることを特徴とするものであってもよい。上記でも述べているように荷重センサは第1回転部材と第2回転部材とに隙間無く挟まれて備えることで、不感帯域を生じさせないようにトルクセンサを構成することができる。   In addition, the torque sensor of the present invention is characterized in that the two rotating members have a connecting portion that connects each other while allowing elastic deformation when torque is generated. There may be. In other words, the two rotating members can be configured to form a structure that can be integrally formed while having an elastically deformable connecting portion that allows slight torsional deformation when torque is generated. . In this case, by providing a mold or the like in advance, it is possible to easily form a structure in which two rotating members are integrally formed, and the manufacturing process can be simplified. The load sensor may be press-fitted into the gap formed in the structure. As described above, the load sensor is provided so as to be sandwiched between the first rotating member and the second rotating member so that the torque sensor can be configured so as not to cause a dead band.

また、本発明のトルクセンサは、前記第1回転部材は、前記軸線周りの回転を伝達可能な第1回転軸と結合する第1結合部を有し、前記第2回転部材は、前記軸線周りの回転を伝達可能な第2回転軸と結合する第2結合部を有するとともに、とともに、前記第1結合部と前記第2結合部とは、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを連結する連結部の近傍に備えられることを特徴とするものであってもよい。具体的には、前記第1結合部と前記第2結合部とが、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを連結する連結部の両端側に備えられる、さらに言えば、連結部を挟むように備えられることを特徴とするものであってもよい。本発明のトルクセンサの第1回転部材および第2回転部材は、それぞれが回転軸と結合されている。これにより、一方の回転軸から入力された回転トルクは2つの回転部材を介して他方の回転軸へと伝達される。この場合、それぞれの回転部材において、回転軸との結合部分は固定端となり、荷重センサを支持する側は自由端(もしくは弾性変形が生じる側)となる。従って、上記構成によれば、2つの回転部材を連結する部分に近いところに結合部を備えているため、固定端から自由端までの距離を長くとり、自由端の弾性変形量が大きくなるように形成される。これにより、荷重センサの圧入が容易となる。 In the torque sensor of the present invention, the first rotating member has a first coupling portion that is coupled to a first rotating shaft capable of transmitting rotation around the axis, and the second rotating member is around the axis. And a second coupling portion coupled to a second rotation shaft capable of transmitting the rotation of the first rotation portion, and the first coupling portion and the second coupling portion include the first rotation member and the second rotation member . It may be provided in the vicinity of the connecting portion to be connected. Specifically, the first coupling portion and the second coupling portion are provided at both ends of a coupling portion that couples the first rotating member and the second rotating member. It may be provided so that it may be pinched | interposed. Each of the first rotating member and the second rotating member of the torque sensor of the present invention is coupled to a rotating shaft. Thereby, the rotational torque input from one rotating shaft is transmitted to the other rotating shaft via two rotating members. In this case, in each rotating member, the connecting portion with the rotating shaft is a fixed end, and the side that supports the load sensor is the free end (or the side on which elastic deformation occurs). Therefore, according to the above configuration, since the coupling portion is provided near the portion connecting the two rotating members, the distance from the fixed end to the free end is increased, and the amount of elastic deformation of the free end is increased. Formed. This facilitates press-fitting of the load sensor.

また、本発明のトルクセンサは、前記第2回転部材は、薄肉部を備えることを特徴とするものであっても良い。第2回転部材の一部を肉薄に形成することにより、第2回転部材は荷重センサの隙間が開く方向の弾性変形がし易くなり、荷重センサを圧入し易くすることもできる。   In the torque sensor of the present invention, the second rotating member may include a thin portion. By forming a part of the second rotating member thin, the second rotating member is easily elastically deformed in the direction in which the gap of the load sensor is opened, and the load sensor can be easily press-fitted.

本発明の電動パワーステアリング装置は、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のトルクセンサを、操舵ステアリングと連結したステアリング軸に装備したことを特徴とするものである。ステアリングに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクを補助するアシストトルクを発生する電動機と、トルクセンサで検出された操舵トルクに基づいて電動機を駆動制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置に搭載されたトルクセンサが本発明のトルクセンサであれば、上記のように不感帯域やヒステリシスを生じることなくステアリングの操舵トルクを検出することができるため、トルク検出精度の悪化、パワーアシストモータの制御遅れ、等が生じることがない。また、本発明のトルクセンサには入出力軸(上記第1回転軸と第2回転軸)間に軸受けを持たないので、摺動摩擦等が生じないため、精度良くトルクを検出でき、そのトルクに基づいてパワーアシストモータを制御することができる。さらに、本発明のトルクセンサは、他の操舵装置の構成部品とは独立したセンサユニットとして完結している。従って、本発明の電動パワーステアリング装置の組立て時には、予め組み立てられたトルクセンサを、回転トルクの入出力部となる入出力軸や、その他の構成部品に組付けるだけでよいため、生産性が向上する。   The electric power steering apparatus of the present invention is characterized in that the torque sensor according to any one of claims 1 to 5 is mounted on a steering shaft connected to a steering steering. An electric motor comprising a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering, an electric motor for generating an assist torque for assisting the steering torque, and a control unit for driving and controlling the electric motor based on the steering torque detected by the torque sensor. If the torque sensor mounted on the power steering device is the torque sensor of the present invention, the steering torque of the steering can be detected without causing a dead band or hysteresis as described above. There is no delay in assist motor control. In addition, since the torque sensor of the present invention does not have a bearing between the input / output shafts (the first rotating shaft and the second rotating shaft), sliding friction or the like does not occur, so the torque can be detected with high accuracy. Based on this, the power assist motor can be controlled. Furthermore, the torque sensor of the present invention is completed as a sensor unit independent of other components of the steering apparatus. Therefore, when assembling the electric power steering apparatus of the present invention, it is only necessary to assemble a pre-assembled torque sensor to an input / output shaft that serves as an input / output unit for rotational torque and other components, thereby improving productivity. To do.

以下、本発明のトルクセンサについて、図面を用いて説明する。図8は、本発明のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置の一例を模式的に示したものである。図8に示すように、操舵ステアリング110はステアリング軸112aに接続されて、そのステアリング軸112aの下端は、本発明のトルクセンサ1に接続されている。トルクセンサ1には、ピニオンシャフト112bの上端が接続されている。また、ピニオンシャフト112bの下端には、ピニオン(図示せず)が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス116内においてラックバー118に噛合されている。更に、ラックバー118の両端には、それぞれタイロッド120の一端が接続されると共に各タイロッド120の他端にはナックルアーム122を介して車輪124が接続されている。また、ピニオンシャフト112bにはパワーアシストモータ115がギア部(図示せず)を介して取り付けられ、パワーアシストモータ115の回転出力をギア部(図示無し)を介してピニオンシャフト112bに伝達するように構成される。   Hereinafter, the torque sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 schematically shows an example of an electric power steering apparatus provided with the torque sensor of the present invention. As shown in FIG. 8, the steering steering 110 is connected to a steering shaft 112a, and the lower end of the steering shaft 112a is connected to the torque sensor 1 of the present invention. The torque sensor 1 is connected to the upper end of the pinion shaft 112b. A pinion (not shown) is provided at the lower end of the pinion shaft 112b, and this pinion is meshed with the rack bar 118 in the steering gear box 116. Further, one end of a tie rod 120 is connected to both ends of the rack bar 118, and a wheel 124 is connected to the other end of each tie rod 120 via a knuckle arm 122. A power assist motor 115 is attached to the pinion shaft 112b via a gear portion (not shown), and the rotational output of the power assist motor 115 is transmitted to the pinion shaft 112b via a gear portion (not shown). Composed.

このように構成された電動パワーステアリング装置は、運転者が操舵ステアリング110を操作することによって、操舵ステアリング110とステアリング軸112aとが一体的に回転する。このとき、ステアリング軸112aに備えられたトルクセンサ1はステアリング軸の回転トルクを検出する。操舵制御部(以下、ECUともいう)130は、これらのセンサ1,113からの検出信号と、その他車速センサ117からの検出信号等に基づいてパワーアシストモータ115への出力電流を制御し、ピニオンシャフト112bを回転駆動させる補助力を制御する。これにより、ピニオンシャフト112bは、ステアリング軸112aから伝達された回転力とモータ115による補助的な回転力とによって回転し、車輪124を転舵させる。   In the electric power steering apparatus configured as described above, when the driver operates the steering steering 110, the steering steering 110 and the steering shaft 112a rotate integrally. At this time, the torque sensor 1 provided in the steering shaft 112a detects the rotational torque of the steering shaft. A steering control unit (hereinafter also referred to as ECU) 130 controls an output current to the power assist motor 115 based on detection signals from these sensors 1 and 113, detection signals from other vehicle speed sensors 117, and the like. The auxiliary force for rotating the shaft 112b is controlled. Thereby, the pinion shaft 112b rotates by the rotational force transmitted from the steering shaft 112a and the auxiliary rotational force by the motor 115, and steers the wheel 124.

図1は図8の電動パワーステアリング装置100のトルクセンサを含む駆動部50を示す概略図である。図1に示すように、トルクセンサ1は、同軸的に構成された中間部1bおよび第1結合部1aを一体的に備えており、その第1結合部1aにおいて入力軸10と結合されている。このとき第1結合部1aおよび入力軸10には両者を貫通する孔が設けられており、該孔を貫通するようにピン12が圧入されることで、両者は一体回転可能に結合されている。入力軸10は、図8に示す操舵ステアリング110と連動しており、ステアリング110の操作に基づくステアリング軸112aの回転トルクをトルクセンサ1に伝達する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a drive unit 50 including a torque sensor of the electric power steering apparatus 100 of FIG. As shown in FIG. 1, the torque sensor 1 is integrally provided with an intermediate portion 1b and a first coupling portion 1a that are coaxially configured, and is coupled to the input shaft 10 at the first coupling portion 1a. . At this time, the first coupling portion 1a and the input shaft 10 are provided with a hole penetrating both, and the pin 12 is press-fitted so as to penetrate the hole, so that both are coupled so as to be integrally rotatable. . The input shaft 10 is interlocked with the steering steering 110 shown in FIG. 8, and transmits the rotational torque of the steering shaft 112 a based on the operation of the steering 110 to the torque sensor 1.

また、トルクセンサ1は、入力軸とは逆側に第2結合部6を備えている。第2結合部6は、出力軸20に設けられた開口部6aに圧入固定され、出力軸20に結合されている。また、出力軸20は、ホイールギア30と一体的に形成されており、ホイールギア30の両側に備えられたベアリング21,22により回転可能に支持されている。ホイールギア30は、パワーアシストモータ115(図8)の出力軸に備えられたギア部(図示なし)と噛合され、パワーアシストモータ115の回転出力を出力軸20に伝達する。出力軸20は、そのパワーアシストモータ115の回転力と、入力軸から伝達された回転力とを、出力軸20の端部20aと連結するピニオンシャフト112b(図8)に伝達し、車輪124を転舵させる。なお、荷重センサからの信号の取り出しは、スパイラルケーブル13によってなされる。スパイラルケーブル13は、入出力軸10,20およびトルクセンサ1の回転を妨げることがないように、トルクセンサ1の中間部1bに巻きつく形で備えられている。   Further, the torque sensor 1 includes a second coupling portion 6 on the side opposite to the input shaft. The second coupling portion 6 is press-fitted and fixed in an opening 6 a provided in the output shaft 20 and is coupled to the output shaft 20. The output shaft 20 is formed integrally with the wheel gear 30 and is rotatably supported by bearings 21 and 22 provided on both sides of the wheel gear 30. The wheel gear 30 is engaged with a gear portion (not shown) provided on the output shaft of the power assist motor 115 (FIG. 8), and transmits the rotational output of the power assist motor 115 to the output shaft 20. The output shaft 20 transmits the rotational force of the power assist motor 115 and the rotational force transmitted from the input shaft to the pinion shaft 112b (FIG. 8) connected to the end 20a of the output shaft 20, and the wheel 124 is transmitted. Steer. The signal from the load sensor is taken out by the spiral cable 13. The spiral cable 13 is provided so as to wind around the intermediate portion 1b of the torque sensor 1 so as not to hinder the rotation of the input / output shafts 10 and 20 and the torque sensor 1.

以下、本発明のトルクセンサの構造を、図2を用いて説明する。図2は、図1に示すトルクセンサ1のA−A´断面を示すものである。トルクセンサ1は、入力軸10と同軸的に連結する第1回転部材2と、この第1回転部材2を外側から囲うように配置され、かつ出力軸20と同軸的に連結する第2回転部材4とが、同軸的に備えられるとともに、連結部3により弾性的に連結している。また、第1回転部材2は回転軸に対して半径方向に突出した突出部2aを有し、その突出部2aの先端上面と第2回転部材4の弧状の端部4bの端面との間で荷重センサ51を挟持し、さらに突出部2aの先端下面と第2回転部材4の弧状の端部4cの端面との間で荷重センサ52を狭持している。このとき、第1回転部材2の突出部2aの先端上下面と、第2回転部材4の端部4b、4cの端面とは、荷重センサ51,52を挟んで互いに向き合う対向面をなす。また、第1回転部材2はその突出部2aの逆側にも同様の突出部を有し、この突出部と第2回転部材4の端部との間に挟持された荷重センサ53,54が備えられている。なお、このとき入力軸10、第1回転部材2、第2回転部材4、出力軸20は、図1に示したように所定の回転軸周りに同軸的に配される。また、連結部と突出部とは垂直をなすように配され、トルクセンサ全体が図の上下および左右で対称の構造を有する。   Hereinafter, the structure of the torque sensor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an AA ′ cross section of the torque sensor 1 shown in FIG. The torque sensor 1 includes a first rotating member 2 that is coaxially connected to the input shaft 10, and a second rotating member that is disposed so as to surround the first rotating member 2 from the outside and is coaxially connected to the output shaft 20. 4 are provided coaxially and are elastically connected by the connecting portion 3. Further, the first rotating member 2 has a protruding portion 2 a protruding in the radial direction with respect to the rotation axis, and between the upper end surface of the protruding portion 2 a and the end surface of the arc-shaped end portion 4 b of the second rotating member 4. The load sensor 51 is sandwiched, and the load sensor 52 is sandwiched between the lower end surface of the projecting portion 2 a and the end surface of the arc-shaped end portion 4 c of the second rotating member 4. At this time, the top and bottom surfaces of the projecting portion 2a of the first rotating member 2 and the end surfaces of the end portions 4b and 4c of the second rotating member 4 form opposing surfaces that face each other across the load sensors 51 and 52. The first rotating member 2 has a similar protruding portion on the opposite side of the protruding portion 2a, and load sensors 53 and 54 sandwiched between the protruding portion and the end of the second rotating member 4 are provided. Is provided. At this time, the input shaft 10, the first rotating member 2, the second rotating member 4, and the output shaft 20 are coaxially arranged around a predetermined rotating shaft as shown in FIG. Further, the connecting portion and the protruding portion are arranged so as to be perpendicular to each other, and the entire torque sensor has a symmetrical structure in the upper and lower sides and the left and right in the drawing.

このように構成されたトルクセンサ1は、入力軸10からのトルクを受けると、第1回転部材2および連結部3を介して第2回転部材4にトルクが伝達され、第2回転部材4は弾性的な変位を生じ、その端部4bは荷重センサ51に接近して圧縮荷重を増大させ、また端部4cは荷重センサ52の圧縮荷重を減じる。同様に、荷重センサ51と回転中心に対して対角をなす位置にある荷重センサ53には圧縮荷重が増大し、荷重センサ52と対角をなす位置にある荷重センサ54には圧縮荷重を減少する。このとき、荷重センサ51〜54はそれぞれの検出信号をECU130(図8)に入力する。ECU130は、荷重センサ51,52,53,54とが検出した圧縮荷重に基づいて入力軸10に与えられたトルク値を演算する。そして、このトルク値を用いてパワーアシストモータ115の出力する補助力を制御する。本実施形態では、突出部の両側に荷重センサを1つずつ備えた、計2つの荷重センサを有する荷重検出部が形成されている。どちらの荷重検出部の荷重が増大しているか減少してるかを見れば、双方向の回転トルクを検出できる。また、本実施形態では突出部が2つ存在するため、上記荷重検出部を2系統有することとなる。このような場合、正常動作時は2系統の荷重検出部が出力する平均値から制御部130がパワーアシストモータ115を制御し、一方の系統が動作不良を生じた場合は、残りの1系統がバックアップとして機能するよう構成されていることが望ましい。   When the torque sensor 1 configured as described above receives torque from the input shaft 10, torque is transmitted to the second rotating member 4 via the first rotating member 2 and the connecting portion 3, and the second rotating member 4 An elastic displacement occurs, and the end 4b approaches the load sensor 51 to increase the compressive load, and the end 4c reduces the compressive load of the load sensor 52. Similarly, a compressive load is increased in the load sensor 53 that is diagonal to the rotation center of the load sensor 51, and a compressive load is decreased in the load sensor 54 that is diagonal to the load sensor 52. To do. At this time, the load sensors 51 to 54 input respective detection signals to the ECU 130 (FIG. 8). The ECU 130 calculates a torque value applied to the input shaft 10 based on the compressive load detected by the load sensors 51, 52, 53, and 54. Then, the assist force output from the power assist motor 115 is controlled using this torque value. In this embodiment, the load detection part which has one load sensor on both sides of the protrusion part and has a total of two load sensors is formed. Bidirectional rotational torque can be detected by looking at which load detection unit the load is increasing or decreasing. Further, in the present embodiment, since there are two projecting portions, the load detecting portion has two systems. In such a case, during normal operation, the control unit 130 controls the power assist motor 115 from the average value output by the two load detection units. If one of the systems malfunctions, the remaining one system It is desirable to be configured to function as a backup.

次いで、本実施形態のトルクセンサに用いる荷重センサについて説明を行う。本発明の荷重センサ5(51〜54)は、セラミックスを主材料として構成される。これにより、より高荷重に耐えうる荷重センサを形成することができる。荷重センサ5を構成する素子は、例えば電気絶縁性を有するセラミック材料をマトリックスとし、これに圧力抵抗効果を有する粒子を電気的に連続になるように分散させて構成される感圧体と、これらを覆う絶縁体とで構成することができる。上記感圧体を構成する圧力抵抗効果材料としては,ペロブスカイト構造の(Ln1-xMax1-yMbO3-z(ここに0<x≦0.5,0≦y≦0.2,0≦z≦0.6,Ln;希土類元素,Ma;1種類またはそれ以上のアルカリ土類元素,Mb;1種類またはそれ以上の遷移金属元素),層状ペロブスカイト構造の(Ln2-uMa1+u1-vMb27-w(ここに0<u≦1.0,0≦v≦0.2,0≦w≦1.0,Ln;希土類元素,Ma;1種類またはそれ以上のアルカリ土類元素,Mb;1種類またはそれ以上の遷移金属元素),Si及びこれらに微量の添加元素を加えた物質のいずれか1種以上よりなる材料を用いることができる。また,上記マトリックス材料としては,ジルコニア(ZrO2),Al23,MgAl24,SiO2,3Al23・2SiO2,Y23,CeO2,La23,Si34等を用いることができる。本実施形態においては、常温で高強度を有し、かつ破壊靭性が高いジルコニア(ZrO2)を用いるものとする。なお、感圧体の構造および形成材料に関する記載については、上記特許文献1ならびに特開2001−242019、特開2002−145664等に既に述べられているため、ここでの詳説は控えることとする。 Next, a load sensor used for the torque sensor of this embodiment will be described. The load sensor 5 (51 to 54) of the present invention is composed of ceramic as a main material. Thereby, a load sensor that can withstand a higher load can be formed. The elements constituting the load sensor 5 include, for example, a pressure-sensitive body configured by using a ceramic material having electrical insulation as a matrix and dispersing particles having a pressure resistance effect in an electrically continuous manner. And an insulator covering the substrate. The pressure resistance effect material constituting the pressure sensitive substance, the perovskite structure (Ln 1-x Ma x) 1-y MbO 3-z ( here 0 <x ≦ 0.5,0 ≦ y ≦ 0.2 , 0 ≦ z ≦ 0.6, Ln; rare earth element, Ma; one or more alkaline earth elements, Mb; one or more transition metal elements), (Ln 2−u Ma) having a layered perovskite structure 1 + u ) 1-v Mb 2 O 7-w (where 0 <u ≦ 1.0, 0 ≦ v ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 1.0, Ln; rare earth element, Ma; one type or A material composed of at least one of alkaline earth elements (Mb; one or more transition metal elements), Si and substances obtained by adding a trace amount of additive elements to these elements can be used. The matrix materials include zirconia (ZrO 2 ), Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , SiO 2 , 3Al 2 O 3 .2SiO 2 , Y 2 O 3 , CeO 2 , La 2 O 3 , Si 3. N 4 or the like can be used. In the present embodiment, zirconia (ZrO 2 ) having high strength at room temperature and high fracture toughness is used. In addition, since the description regarding the structure and forming material of a pressure sensitive body has already been described in the said patent document 1, Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-242019, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-145664, etc., detailed description here is refrained.

また、この場合、感圧体を覆う絶縁体も、感圧体と同様にセラミックスを主材料として用いることが有効である。ジルコニア(ZrO2)をはじめ、Al23,MgAl24,SiO2,3Al23・2SiO2,Y23,CeO2,La23,Si34等を用いることも可能である。なお、本実施形態において、絶縁体は感圧体と同じジルコニア(ZrO2)又は電気的連続性を持たない範囲で圧力抵抗材料を加えたジルコニア(ZrO2)を用いるものとする。 In this case, it is also effective to use ceramics as the main material for the insulator covering the pressure sensitive body, similarly to the pressure sensitive body. Use zirconia (ZrO 2 ), Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , SiO 2 , 3Al 2 O 3 .2SiO 2 , Y 2 O 3 , CeO 2 , La 2 O 3 , Si 3 N 4, etc. Is also possible. In the present embodiment, the insulator is assumed to use a zirconia (ZrO 2) was added to a pressure-resistance material within a range that does not have the same zirconia (ZrO 2) or electrical continuity with the pressure sensitive element.

荷重センサは、上記のような構成をなす素子が、荷重の印加によって圧力が加えられ、その圧力に基づいてオーム抵抗が変化するため、該オーム抵抗の変化に基づいて荷重を検出することができる。   In the load sensor, since the element configured as described above is pressurized by applying a load and the ohmic resistance changes based on the pressure, the load can be detected based on the change in the ohmic resistance. .

次いで、図1に示す本発明のトルクセンサを含んだ駆動部50の組立方法について、図4を用いて説明を行う。図4に示すように、本発明の電動パワーステアリング装置に備えられた駆動部50は、ギアユニット30´とトルクセンサユニット1´、さらにはスパイラルケーブル13と入力軸10とから構成される。この場合、スパイラルケーブル13はトルクセンサユニット´の中間部1bに巻きつく形で配され、入力軸はトルクセンサユニット1´の第1結合部1aと係合し、図1のように所定の位置に設けられた孔にピン12を圧入することで両者を一体回転可能に結合する。また、ギアユニット30´と、トルクセンサユニット1´は、それぞれ独立したユニットとして別々に形成しておくことが可能であるため、完成されたユニット同士を組付けるだけで簡易に結合できる。この場合、トルクセンサユニット1´の第2結合部6を、ギアユニット30´の出力軸20に設けられた結合孔6aに圧入して組付ける。   Next, a method for assembling the drive unit 50 including the torque sensor of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the drive unit 50 provided in the electric power steering apparatus of the present invention includes a gear unit 30 ′, a torque sensor unit 1 ′, and further a spiral cable 13 and an input shaft 10. In this case, the spiral cable 13 is arranged so as to be wound around the intermediate portion 1b of the torque sensor unit ', and the input shaft engages with the first coupling portion 1a of the torque sensor unit 1', and is in a predetermined position as shown in FIG. The pins 12 are press-fitted into the holes provided in the two so that they can be integrally rotated. Further, since the gear unit 30 ′ and the torque sensor unit 1 ′ can be separately formed as independent units, they can be easily combined simply by assembling completed units. In this case, the second coupling portion 6 of the torque sensor unit 1 'is press-fitted and assembled into the coupling hole 6a provided in the output shaft 20 of the gear unit 30'.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるのではなく、請求項に記載の記載に基づく技術的範囲を逸脱しない限り、種々の変形ないし改良を付加することができる。以下、上記実施形態とは異なる実施形態としてその一例を示す。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications or improvements can be added without departing from the technical scope based on the description in the claims. Hereinafter, an example is shown as an embodiment different from the above embodiment.

図5は、図1とは異なる構成をなし、この場合、第2回転部4が入力軸10と結合される構造となる。トルクセンサ1を含んだ図8の駆動部50を示す概略図である。この場合も、図4のようにトルクセンサユニット1´は入力軸10とトルクセンサ1とが連結した状態をなすものである。入力軸10とトルクセンサ1とは、図1におけるトルクセンサ1と出力軸20との結合と同様に、トルクセンサ1に備えられた結合部6が入力軸に備えられた結合孔6aに圧入されることで連結している。また図6は、図5に示したトルクセンサのB−B´断面図である。図6に示されているように出力軸20とトルクセンサ1とは、出力部の突出部に設けられた外歯車20cとトルクセンサ1の回転中心部の開口内に設けられたセレーション20dとが噛合するように固定され、両者が一体回転可能に結合される。   FIG. 5 has a configuration different from that of FIG. 1, and in this case, the second rotating unit 4 is coupled to the input shaft 10. It is the schematic which shows the drive part 50 of FIG. Also in this case, the torque sensor unit 1 'is in a state where the input shaft 10 and the torque sensor 1 are connected as shown in FIG. In the same manner as the connection between the torque sensor 1 and the output shaft 20 in FIG. 1, the input shaft 10 and the torque sensor 1 are press-fitted into a coupling hole 6a provided in the input shaft. Are connected. 6 is a cross-sectional view of the torque sensor shown in FIG. As shown in FIG. 6, the output shaft 20 and the torque sensor 1 are composed of an external gear 20 c provided at the protruding portion of the output portion and a serration 20 d provided in the opening of the rotation center portion of the torque sensor 1. They are fixed so as to mesh with each other, and both are coupled so as to be integrally rotatable.

なお、本発明のトルクセンサは、上記実施形態のように、トルクが入力される入力軸10、入力軸に加えられたトルクが伝達される出力軸20のようにトルクが加えられる方向を設定する必要は無く、上記入力軸10、出力軸20のどちらからトルクが加えられても、トルクセンサ1は同様に荷重を検出することが可能である。   The torque sensor of the present invention sets the direction in which torque is applied, such as the input shaft 10 to which torque is input and the output shaft 20 to which torque applied to the input shaft is transmitted, as in the above embodiment. There is no need, and the torque sensor 1 can detect the load in the same manner regardless of whether the torque is applied from the input shaft 10 or the output shaft 20.

また、本発明のトルクセンサの実施例では、第2回転部は円弧上の形状をしているが、コの字型の形状でもよい。具体的に言えば、第2回転部材は2つのコの字型の部材からなり、2つのコの字型部材の開口側を向き合わせて備えられるとともに、コの字型部材の開口部を挟む2つの突出部と、もう一方の部材の同様の2つの突出部との間には、第1回転部材の突出部が挟まれる形で備えられ、かつ第1回転部材の突出部と第2回転部材のコの字形状の突出部との間には荷重センサを挟むための所定幅の隙間を有するように備えられていても良い。また、例えば図7のように、第2回転部材4を円弧部の一部を切欠いた切欠き部分4aを形成し、半径方向の幅を細くすることで、第2回転部材4自身の剛性を下げ、第2回転部材の一部を肉薄に形成することにより、第2回転部材は荷重センサの隙間が開く方向の弾性変形がし易くなり、荷重センサを圧入し易くすることもできる。   Further, in the embodiment of the torque sensor of the present invention, the second rotating portion has a circular arc shape, but may have a U shape. Specifically, the second rotating member is composed of two U-shaped members, and is provided with the opening sides of the two U-shaped members facing each other and sandwiching the opening of the U-shaped member. Between the two protrusions and the same two protrusions of the other member, the protrusion of the first rotating member is sandwiched, and the protrusion of the first rotating member and the second rotation A gap having a predetermined width for sandwiching the load sensor may be provided between the U-shaped protrusions of the member. Further, for example, as shown in FIG. 7, the second rotating member 4 is formed with a notched portion 4 a in which a part of the arc portion is notched, and the radial width is narrowed, whereby the rigidity of the second rotating member 4 itself is increased. By lowering and forming a part of the second rotating member thin, the second rotating member is easily elastically deformed in the direction in which the gap of the load sensor is opened, and the load sensor can be easily press-fitted.

なお、上記実施形態は、あくまで例示的に示すものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、請求項の記載に基づく技術的範囲を逸脱しない限り、種々の変形ないし改良を付加することができる。   In addition, the said embodiment is shown as an illustration to the last, and this invention is not limited to these embodiment. Various modifications or improvements can be added to the present invention without departing from the technical scope based on the description of the claims.

本発明のトルクセンサを含む駆動部の第1実施形態を示す概略図Schematic which shows 1st Embodiment of the drive part containing the torque sensor of this invention. 図1のA−A断面を示す概略図Schematic showing the AA cross section of FIG. トーションバーを用いた従来のトルクセンサとその周辺構造を示す概略図Schematic diagram showing a conventional torque sensor using a torsion bar and its peripheral structure 本発明のトルクセンサを周辺構造に組付け方法を示す概略図Schematic showing a method of assembling the torque sensor of the present invention to the peripheral structure 本発明のトルクセンサを含む駆動部の第2実施形態を示す概略図Schematic which shows 2nd Embodiment of the drive part containing the torque sensor of this invention. 図5のB−B´断面を示す概略図Schematic showing the BB 'cross section of FIG. 本発明のトルクセンサの第3実施形態を示す概略図Schematic which shows 3rd Embodiment of the torque sensor of this invention. 本発明のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置の一実施形態を模式的に示す模式図The schematic diagram which shows typically one Embodiment of the electric power steering apparatus provided with the torque sensor of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 トルクセンサ
1a 第1結合部
2 第1回転部材
3 連結部
4 第2回転部材
5(51〜54) 荷重センサ
6 第2結合部
10 入力軸
20 出力軸
30 ホイールギア
100 電動パワーステアリング装置
110 操舵ステアリング
112a ステアリング軸
112b ピニオンシャフト
130 操舵制御部(ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque sensor 1a 1st coupling | bond part 2 1st rotation member 3 Connection part 4 2nd rotation member 5 (51-54) Load sensor 6 2nd coupling | bonding part 10 Input shaft 20 Output shaft 30 Wheel gear 100 Electric power steering apparatus 110 Steering Steering 112a Steering shaft 112b Pinion shaft 130 Steering control unit (ECU)

Claims (5)

所定の軸線周りに同軸的に備えられ、かつ互いに連結されるとともに、前記軸線の周方向において所定間隔の隙間を介して互いが向き合う対向面を有する第1回転部材と第2回転部材とからなる2つの回転部材と、前記隙間において前記2つの回転部材に挟持されるセラミック製の荷重センサとを備え、前記2つの回転部材の間にトルクが生じた場合に、前記2つの回転部材が前記周方向において互いがねじれることにより、前記対向面が互いに接近し、前記荷重センサが前記対向面の接近に基づいて圧縮されることにより荷重を検出するとともに、
前記2つの回転部材は、前記トルクが生じたときの弾性変形を許容しつつ、互いを連結する連結部を備えることで、一体構造をなすことを特徴とするトルクセンサ。
The first rotating member and the second rotating member are provided coaxially around a predetermined axis and are connected to each other and have opposing surfaces facing each other with a predetermined gap in the circumferential direction of the axis. Two rotating members, and a ceramic load sensor sandwiched between the two rotating members in the gap, and when torque is generated between the two rotating members, the two rotating members are The opposing surfaces approach each other by twisting each other in the direction, and the load sensor detects a load by being compressed based on the approach of the opposing surface ,
The torque sensor according to claim 1, wherein the two rotating members have a connecting portion that connects each other while allowing elastic deformation when the torque is generated .
前記荷重センサは、前記隙間に圧入されていることを特徴とする請求項1記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1 , wherein the load sensor is press-fitted into the gap. 前記第1回転部材は、前記軸線周りの回転を伝達可能な第1回転軸と結合する第1結合部を有し、前記第2回転部材は、前記軸線周りの回転を伝達可能な第2回転軸と結合する第2結合部を有するとともに、前記第1結合部と前記第2結合部とが、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを連結する連結部の両端側にて、該連結部を挟むように備えられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトルクセンサ。 The first rotating member has a first coupling portion that is coupled to a first rotating shaft capable of transmitting rotation around the axis, and the second rotating member is capable of transmitting rotation around the axis. A second coupling portion coupled to the shaft, and the first coupling portion and the second coupling portion are connected to both ends of the coupling portion that couples the first rotating member and the second rotating member; The torque sensor according to claim 1 , wherein the torque sensor is provided so as to sandwich the connecting portion . 前記第2回転部材は、薄肉部を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 Said second rotary member, the torque sensor according to any one of claims 1 to claim 3, characterized in that it comprises a thin portion. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のトルクセンサを、操舵ステアリングと連結したステアリング軸に装備した電動パワーステアリング装置。 An electric power steering apparatus comprising the torque sensor according to any one of claims 1 to 4 mounted on a steering shaft connected to a steering steering.
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