JPH01217224A - トルクセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、原動軸から従動軸へ伝達されるトルクを計
量検出するトルクセンサー、例えば自動車等のステアリ
ング装置に用いられるトルクセンサーに関する。

〔従来の技術〕

原動軸・従動軸間のトルク伝達におけるトルクによる両
軸間の回転位相差を検出部材の軸線方向の変位として検
出計量するトルクセンサーにおいて、従来の技術は、回
転方向変位を軸線方向変位に変換する部材に連結ばね部
材を用い、そのばね力により変位の変換を行なっている
。

また、ばね部材の取付けは、ばね挿入穴への屈折端部挿
入によることがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術によるトルクセンサーにおいては、変位の方
向変換に連結ばね部材のばね力を利用しているので、連
結ばね部材が細いと変位が正確に変換伝達できず、そこ
で太くすると応力が大きくなり、疲労破壊し易くなる。

また、連結ばね部材の取付けをばね挿入穴への屈折端部
挿入によると、組立性から穴径と連結ばね部材径との差
による遊隙が設けられるため、その遊隙分だけ連結ばね
部材が動き、変換作動にヒステリシスが生じる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明によるトルクセンサーは、同一軸線上に対向し
て夫々回転自在に軸受された原動軸・従動軸間に設けら
れたトルクセンサーであって、軸線方向の変位が検出器
により計量検出されるスライド筒体が一方の軸の対向軸
端部に回転方向・軸線方向に摺動自在に嵌合され、軸線
と平行な平面内で互に逆方向に傾斜して配置された第１
線状連結部材と第２線状連結部材との一端がスライド筒
体に、第１線状連結部材の他端が原動軸の軸端部に、第
２線状連結部材の他端が従動軸の軸端部に夫々取付けら
れ、且つ一方の軸とスライド筒体との間に回転方向に相
対変位を与えるように働く付勢手段が設けられている。

〔作　　用〕

原動軸を回転駆動して負荷が加えられている従動軸にト
ルクを伝達すると、トーションバーが捩られ、原動軸と
従動軸との間に回転位相差が生じながら、従動軸は原動
軸の回転に応じて回転する。

第１実施例においては、常時は、回転方向付勢手段によ
り第１線状連結部材及び第２線状連結部材は常に引張り
状態におかれる。原動軸と従動軸との間の回転位相差が
生じると、一方の線状連結部材は引張りが加えられたま
まで、他方の線状連結部材は引張りが緩められる（これ
は原動軸の回転方向の如何で逆になる）。ここで、回転
方向付勢手段によりスライド筒体は、原動軸の回動変位
と同一方向に付勢されている結果、両線状連結部材とも
引張られ、スライド筒体は軸線方向に変位される。その
変位方向及び変位量は、検出器により検出計量される。

原動軸から従動軸への伝達トルクの大きさは、原動軸・
従動軸間の相対回転量に比例するので、上記の作動から
検出器により検出計量されることになる。上記と反対方
向のトルク伝達の場合にも同様に伝達トルクの検出計量
が行なわれることが容易に理解されよう。

〔実　施　例〕

この発明の第１実施例を第１図及び第２図に従って説明
する。

ハウジング１には、同軸線的に原動軸２と従動軸３とが
軸端を対向して配設され、軸受４，５で回転自在に支承
され、軸端対向箇所付近には、ハウジング１に円筒形の
空洞部６が形成されている。

原動軸２及び従動軸３には、夫々対向端面から中心穴７
，８が穿設され、原動軸２と従動軸３とは、夫々の中心
穴の底面に両端が固着されたトーションバー９によりト
ルク伝達が行なわれるように同心軸線的に連結されてい
る。

ハウジング１の空洞部６内において、スライド筒体１０
は、内周面に嵌合固着されたスリーブ１１を介して原動
軸２に回転方向・軸線方向に摺動自在に嵌合されている
。更に、スライド筒体１０の外周面には鉄心１２が固着
され、その外周をハウジングｌに固着された差動トラン
ス１３が微小間隙をあけて囲繞し、鉄心１２、即ちスラ
イド筒体１０の軸線方向変位を電気的に計量検出するよ
うになっている。

−４＝ スライド筒体■０の従動軸側端部には、フランジ部１４
が形成され、更にフランジ部１４には円周等配で複数の
（図示の例においては、１２０度間隔で３本の）突出部
１５，１５．１５が軸線方向に突出形成されている。な
お、突出部１５の数は設計的に適宜選択し得る。

原動軸２及び従動軸３の対向軸端部局面には、突出部１
５と同数の固定ピン１６，１６，１６　；　１７，１７
．１７が円周等配に放射状に植設され、各突出部１５の
一側面には、固定ピン１８が同一円周上になるように植
設されている。そうして、固定ピン１６．１７，１．８
には、夫々挿通孔１９が直径方向に穿設されており、固
定ピン１６．１７には夫々ねじが刻設され、ナツト２０
が螺合されている。

原動軸２、従動軸３、トーションバー９及びスライド筒
体ｌＯの組立状態において、スライド筒体１０の突出部
１５は、半ば従動軸３の軸端の外周面にもかかって囲繞
しており、固定ピン１６と固定ピン■７とは、隣接の突
出部１５　、１５間で同一軸線上に位置するように配置
され、固定ピン１８は、対応する固定ピン１６　、１７
と略平行となり、軸線方向で固定ピン１６と固定ピン１
７との中央に位置するように夫々配置されている。

更に、組（図示の例では３組）となった各組の固定ピン
１６，１７．１８においてＶ字形線部材２１が取付固定
されると共に、同じく固定ピン１７（又は固定ピン１６
）及び突出部１５において鉄形ばね２２が取付固定れて
いる。即ち、■字形線部材２１の折曲頭部は座金を介し
て固定ピン１８の挿通孔１９に挿入され、同じく両脚２
］、ａ、２１ｂ端は、固定ピン１６．！７の挿通孔１９
に挿入された上、ピン先端からのナツト２０．２０の締
付けにより取付は固定されている。そうして、鉄形ばね
２２の一方の脚の先端部は固定ピン１７（又は固定ピン
１６）に巻回され、他方の脚の先端部は、突出部１５に
穿設された小穴２３に挿入されている。

その結果、鉄形ばね２２は、固定ピン１６　、１７から
遠去ける方向に固定ピン１８を常に押圧し、■字形線部
材２１の両脚を常に伸長状態に保つように働く。

この発明の第２実施例を第３図、第４図及び第５図に従
って説明する。

連結部材、ばね及びその取付固定以外については、第１
実施例と同一である。

原動軸２及び従動軸３の対向軸端部周面には、夫々突出
部１５と同数の取付穴２４，２４，２４　；　２５，２
５．２５が円周等配に穿設され、各突出部１２の一側面
には、隣接して２つの取付穴２６　、２７が軸線方向に
並設されている。

更に従動軸３（又は原動軸２）の軸端部周面には、突出
部１５と同数のばね取付ピン２Ｂ、２８．２８が円周等
配に放射状に植設され、各突出部１５の他側面には、ば
ね取付ピン２９が同一円周上になるように植設されてい
る。そうして、ばね取付ピン２８　、２９の頭部には、
円周溝が刻設されている。

原動軸２、従動軸３、トーションバー９及びスライド筒
体１０の組立状態において、スライド筒体１０の突出部
１５は半ば従動軸３の軸端の外周面にもかかって囲繞し
ており、取付穴２４と取付穴２５とは、隣接の突出部１
５．１５間で同一軸線上に位置するように配置され、取
付穴２６　、２７は対応する取付穴２４と取付穴２５と
の軸線方向中央に位置するように夫々配置されている。

更にばね取付ピン２８とばね取付ピン２９とは同一円周
上に位置するように配置されている。

組（図示の例では３組）となった各組の取付穴２４゜２
５．２６．２７において、１対の取付穴２４　、２６に
は直線ばね３０の両折曲端が、他の１対の取付穴２５　
、２７には直線ばね３１の両折曲端が夫々取付穴に取付
けられる。更に、ばね取付ピン２８　、２９の円周溝に
は引張ばね３２の両端鉤部が取付けられ、その結果、引
張ばね３２は、取付穴２４　、２５と取付穴２６　、２
７とが常に遠去かるように働き、直線ばね３０，３１の
両折曲端と取付穴２４〜２７との係合の遊びが除去され
る。

上記両実施例におけるＶ字形線部材２１及び直線ばね３
０，３１は、例えばピアノ線、又はナイロン線で作成さ
れている。

１〜ルクセンサーについて、原動軸２と従動軸３との関
係を上記と逆の構成にしてもよい。

−上記のトルクセンサーの作用について述べる。

原動軸２を回転駆動して負荷が加えられている従動軸３
にトルクを伝達すると、いずれの方向のトルク伝達にせ
よ、トルク伝達は、トーションバー９によって行なわれ
、トーションバー９が捩られ、原動軸２と従動軸３との
間に回転位相差が生じながら、従動軸３は原動軸２の回
転に応じて回転する。

すると第１実施例においては、常に、鉄形ばね２２の作
動によりばね固定ピン１８がばね固定ピン１６及びばね
固定ピン１７から離れる方向に押圧されているので、原
動軸２と従動軸３との間の回転位相差により、７字形ば
ね２１の一方の脚は引張りが加えられたままで、他方の
脚は引張りが緩められる（これは原動軸２の回転方向の
如何で逆になる）。

例えば、第１図において、ねじ固定ピン１６がねし固定
ピン１７に対して相対的に左行すると、ばね固定ピン１
７に取付固定された方の脚２１ｂの引張りが維持された
まま、ばね固定ピン１６ばねに取付固定された方の脚２
１ａの方の引張りは緩められようとするが、ここで、鉄
形ばね２２によりばね取付ピン１８、即ち突出部１５は
、原動軸２の回動変位と同一方向に付勢されている結果
、脚２１ａも引張られ、ばね固定ピン１８、即ちスライ
ド筒体１０の鉄心１２は下方に変位される。その変位方
向及び変位量は、差動１−ランス■３により検出計量さ
れる。

第２実施例においては、常に、引張ばね３２のばね力が
取付穴２６　、２７を取付穴２４　、２５から離れる方
向にスライド筒体１０を原動軸２・従動軸３に対し相対
変位するように働いており、直線ばね３０，３１に引張
りが加えられているので、原動軸２・従動軸３間のどの
ような回転位相差が生じても、直線ばね３０，３１の両
折曲端は、常に夫々対向した取付穴２４　、２６．２５
　、２７の対向内側内周面に接するように維持され、直
線ばね３０，３１の両折曲端と取付穴２４　、２６．２
５．２７との遊隙の影響がない。

そこで、原動軸２と従動軸３との間トルク伝達中の回転
位相差が生しると、一方の直線ばねは引張りが加えられ
たままで、他方の直線ばねは引張りが緩められ、更には
撓まされようとする（これは原動軸２の回転方向の如何
で逆になる）。例えば、第５図において、取付穴２４が
取付穴２５に対して相対的に左行すると、取付穴２５　
、２７に数個けられた方の直線ばね３１の引張りが維持
されたまま、取付穴２４，２６に取付けられた方の直線
ばね３０は引張りが緩められ、更には撓まされようとす
るが、ここで、引張ばね３２によりばね取付ピン２９、
即ち突出部１５は、原動軸２の回動変位と同一方向に付
勢されている結果、直線ばね３０にも引張りが維持され
るように、取付穴２６．２７、即ちスライド筒体１０の
鉄心１２は下方に変位される。その変位方向及び変位量
は、差動トランス１３により検出計量される。

上記のいずれの実施例においても、原動軸２から従動軸
３への伝達トルクの大きさは、トーションバー９の捩れ
による原動軸２・従動軸３間の相対回転量に比例するの
で、上記の作動から差動トランス１３により検出計量さ
れることになる。

上記と反対方向のトルク伝達の場合にも同様に伝達トル
クの検出計量が行なわれることが容易に理解されよう。

上記の１〜ルクセンサーは、例えば自動車のステアリン
グにおけるハンドル側の入力軸とピニオン側の出力軸と
の間に利用するのに適している。

〔発明の効果〕

この発明によるトルクセンサーは、回転方向変位を軸線
方向変位に変換するのに連結材を単に２点間距離維持用
として利用しており、連結材のばね力を利用しないので
、その太さが関係しない。

従って、正確な変換が得られ、且つ疲労破壊の虞もない
。又、組立構造上の遊隙による変換作動にヒステリシス
も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明における第１実施例のトルクセンサ
ーの部分断面正面図、 第２図は、第１図の■−■線における断面部分図、 第３図は、この発明における第２実施例のトルクセンサ
ーの部分正面図、 第４図は、第３図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５
図は、第３図の拡大部分図である。 １：ハウジング　　　２：原動軸 −１２〜 ３：従動軸　　　　　４，５：軸受 ６：空洞部　　　　　７，８：中心穴 ９ニドージョンバー　１０＝スライド筒体１１ニスリー
ブ　　　　１２：鉄心 １３：差動トランス　　１４：フランジ部１５：突出部
　　　　　１６，１７．１８　：固定ピン１９：挿通孔
　　　　　２０：ナット ２１：■字形線材　　　２２：鉄形ばね２３：小穴　　
　　　　２４〜２７：取付穴２８．２９　：ばね取付ピ
ン３０．３１　：直線ばね３２：引張ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一軸線上に対向して夫々回転自在に軸受された原動軸
   ・従動軸間に設けられたトルクセンサーであって、軸線
   方向の変位が検出器により計量検出されるスライド筒体
   が一方の軸の対向軸端部に回転方向・軸線方向に摺動自
   在に嵌合され、軸線と平行な平面内で互に逆方向に傾斜
   して配置された第１線状連結部材と第２線状連結部材と
   の一端がスライド筒体に、第１線状連結部材の他端が原
   動軸の軸端部に、第２線状連結部材の他端が従動軸の軸
   端部に夫々取付けられ、且つ一方の軸とスライド筒体と
   の間に回転方向に相対変位を与えるように働く付勢手段
   が設けられているトルクセンサー