JPH0446184Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、トルク検出装置に関し、例えば、自
動車のステアリング機構と連動して操舵トルクを
検出するのに適したトルク検出装置に関する。

従来技術とその問題点 従来のトルク検出装置、例えば、操舵トルク検
出装置としては、ステアリング・ホイールの連接
軸の表面に直接歪みゲージを貼り付けて、操舵時
の連接軸の歪みをブリツジ回路により電気的に検
出する歪みゲージ式トルク検出装置がある。しか
し、この種の検出装置は、歪みゲージが連接軸の
表面に直接貼着されているために、操舵時の応力
を繰り返し受けることにより、ゲージ自体が破損
し、或いは貼着面から剥離するという不都合が生
じ易く、自動車のパワー・ステアリング装置への
利用は不適当である。

また、ステアリング。ホイールの連接軸内に強
磁性材料のトーシヨン・バー（ねじれ棒）を設け
ると共に、その外周部に励磁コイルと検出コイル
を設け、交流励磁、磁気歪検出により操舵時の磁
気異方性を利用して操舵トルクを検出する磁わい
式トルク検出装置がある。この検出装置によれ
ば、操舵時に、トーシヨン・バーに純粋な操舵ト
ルク成分の他に不特定な方向への曲げ応力が作用
するために、トーシヨン・バーと励磁及び検出コ
イルとの間の距離が正確に保持されずに変動する
という欠点がある。従つて、操舵トルクの検出精
度を確保するのが困難である。

この他に、操舵トルクを検出する装置として
は、ステアリング・ホイールの連接軸内に、トル
ク変化に応動するねじれ部を構成し、操舵時のね
じれ変位を、フオトダイオード。フオトトランジ
スタ、ホールIC等で検出する装置がある。しか
し、これらの検出素子は、その汚れ、経年変化、
温度変化等によつて検出特性が変化いるために、
使用環境が過酷で且つ使用期間が長期にわたる自
動車用の検出器としては満足できるものではな
い。

考案の目的 本考案は、前述の如き欠点に鑑みて、電気的に
安定で且つ検出精度が高く、更に耐久性、耐候性
及び経年特性に優れたトルク検出装置であつて、
特に、自動車のステアリング・ホイールの操舵ト
ルクの検出に適した装置を提供することを目的と
している。

考案の要約 本考案は、ハウジング内に、入力端とこの入力
端の回転に追従して回転可能な出力端とを有する
回転可能なトルク検出軸を設け、その入力端の側
と出力端の側とにそれらの相対的回転変位の電磁
気的検出部を設け、更に、ハウジングに電源一次
コイル及び信号二次コイル、トルク検出軸の入力
端の側に電源二次コイル及び信号一次コイルをそ
れぞれ設け、回転変位検出部への基準信号の供給
及びそこから回転変位信号の検出を変圧器原理を
用いて機械的に非接触の構成で可能にしたトルク
検出装置である。

実施例の説明 第１図は、本考案のトルク検出装置の、一部を
断面で示した具体的な構造図である。

環状のハウジング１内には、軸受２を介して回
転可能なトルク検出軸３が設けられる。トルク検
出軸３の一端は入力軸３ａとして機能し、他端は
出力端３ｂとして機能する。即ち、出力端３ｂ
は、トルク検出軸３自体のねじれによつて入力端
３ａの回転に追従して回転可能であり、両者の相
対的回転変位に応じてトルク検出が可能である。

トルク検出軸３には、スリーブ４が被装され、
その一端は、入力端３ａと一体的に回転可能なよ
うにピン５によつて入力端３ａに固定され、その
他端は、出力端３ｂと相対的に回転可能なように
軸受６によつて支持されている。

ハウジング１の内周上には、絶縁部材７を介し
て環状の電源一次コイル８が固定され、このコイ
ルは、電力入力リード線９を介して外部の交流電
源（第３図、２０）に接続される。他方、スリー
ブ４の外周上には、絶縁部材１０を介して、スリ
ーブ４と一体的に回転可能な環状の電源二次コイ
ル１１が、電源一次コイル８と同軸状に対向配置
されている。更に、絶縁部材１０には、スリーブ
４と一体的に回転可能な環状の信号一次コイル１
２が設けられ、他方、ハウジング１側の絶縁部材
７には、環状の信号二次コイル１３が、信号一次
コイル１２と同軸状に対向配置的に固定されてい
る。信号二次コイル１３は、検出信号出力リード
線１４を介して、適当な外部信号処理回路（図示
せず）に接続される。

検出コイル１９ｐ，１９ｓが巻回された環状の
磁心１６と環状の磁心１７とは、トルク検出部を
構成し、磁心１６は、スリーブ４側の絶縁部材１
０によつて支持され、トルク検出軸３の入力端３
ａと一体的に回転可能であり、磁心１７は、出力
端３ｂと一体的に回転可能であり、且つ磁心１６
と同軸状に対向配置されている。

尚、８ａ及び１３ａは、それぞれ固定側ヨーク
鉄心、１１ａ及び１２ａはそれぞれ可動側ヨーク
鉄心を示す。また１６′は磁心１６のヨーク部を
示す。

第２図は、前述のトルク検出部の具体的構造を
更に説明するために、第１図の線−に沿つて
得られる断面図である。図示の如く、トルク検出
軸３の出力端３ｂと一体的に構成される環状の磁
心１７は、回転軸に関して対向する位置関係で、
２つの突状部１７ａ，１７ｂを有する。磁心１７
と相対的に回転可能な環状の磁心１６は、４個の
磁極片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを有す
る。電源二次コイル１１に接続される検出一次コ
イル１９ｐは、磁心１７の各磁極片に次々に巻回
され、検出二次コイル１９ｓも同様に、磁心１７
の各磁極片に次々巻回される。検出二次コイル１
９ｓは、信号一次コイル１２に接続される。この
ように構成することによつて、検出一次コイル１
９ｐに印加される電源二次信号により生成された
磁束分布が、磁心１６と磁心１７との間の相対的
回転変位に応答して変化し、この変化により検出
二次コイル１９ｓに誘起された検出二次信号が信
号一次コイル１２に印加される。従つて、磁心１
６と磁心１７との相対的回転変位の関数としてト
ルクが検出される。尚、磁心１６の磁極片１６
ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに関して示された矢
印は、検出一次コイル１９ｐによつて生成され
る。任意の時点での磁束Φの方向を示している。

第３図は、本考案のトルク検出装置の電気回路
図を示す。

AC電源２０は、電流入力リード線９を介して
電源一次コイル８の両端に接続され、電流二次コ
イル１１の両端は、磁心１６の４個の磁極片１６
ａ乃至１６ｄに次々巻回される検出一次コイル１
９ｐに接続される。同様に４個の磁極片に次々巻
回される検出二次コイル１９ｓは、信号一次コイ
ル１２の両端に接続される。尚、第３図の符号ａ
乃至ｄは、第２図の磁心１６の磁極片の符号に対
応し、更に、ドツト記号は、巻線方向を示してい
る。信号二次コイル１３の両端は、検出信号出力
リード線１４を介して、トルク検出装置の出力端
子OUTに接続される。

以上から明らかなように、電源一次コイル８及
び電源二次コイル１１と、検出一次コイル１９ｐ
及び検出二次コイル１９ｓと、信号一次コイル１
２及び信号二次コイル１３と、はいずれも電力又
は信号の授受を相互インダクタンスにより非接触
状態で実現している。

AC電源２０から電源一次コイル８に基本交流
波信号（第４図Ａ）を供給すると、電源二次コイ
ル１１及び信号一次コイル１９ｐを順次介して、
検出二次コイル１９ｓに、それ故信号一次コイル
１２を介して信号二次コイル１３に、第４図Ｂに
示された如き出力波が検出信号として発生され
る。この検出信号は、トルク検出軸３の入力端３
ａと出力端３ｂとの間の相対的回転変位を示し、
実際には、入力端３ａの一方の回転方向でのトル
クを示す。入力端３ａに、他方の、即ち逆転回転
方向のトルクが加えられると、検出信号は、第４
図Ｃに示されたように、第４図Ｂの信号波と逆位
相の信号波となる。検出信号の波高値（第４図、
h₁，h₂）は、トルクの大きさ、即ち、トルク検出
軸３の入力端３ａと出力端３ｂとの間の相対的回
転変位に応じて変化する。

このようにして得られた検出信号は、当業者に
容易に理解されるように、電源からの信号波形を
基準として位相検波処理することによつて、第５
図に示されたように、入力端３ａのトルクの方向
と大きさに相当するトルク検出信号を生成するこ
とができる。

効 果 本考案によれば、トルク検出装置自体がハウジ
ング内に極めて簡単な構造で組込まれ、更に、ト
ルク検出装置への基準信号の供給及び検出信号の
取り出しが変圧器原理を用いて非接触構造で実現
されるために、耐久性、耐候性、経年特性に優
れ、また信頼性が高い。

叙上の如き効果が期待できる本考案のトルク検
出装置は、特に使用環境が過酷で且つ使用期間が
長期にわたる自動車の操舵トルクの検出装置とし
て最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のトルク検出装置の具体的構
造を示す。第２図は、第１図の線−に沿つて
得られるトルク検出部の一実施例を示す。第３図
は、第１図に示されたトルク検出装置の電気回路
図を示す。第４図は、第３図の電気回路の動作に
かかる信号波形図である。第５図は、本考案のト
ルク検出装置によつて得られる出力（検出）信号
とトルクの方向との関係を示す。 符号説明、１……ハウジング、３……トルク検
出軸、３ａ……入力端、３ｂ……出力端、８……
電源一次コイル、１１……電源二次コイル、１２
……信号一次コイル、１３……信号二次コイル、
１６，１７……環状の磁心、１６ａ〜１６ｄ……
磁極片、１７ａ，１７ｂ……突出部、１９ｐ……
検出一次コイル、１９ｓ……検出二次コイル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ハウジング内に回転可能に設けられたトルク検
   出軸の入力端と該入力端の回転に追従して回転可
   能な出力端との相対的回転変位に応じてトルクを
   検出する装置において、 複数の磁極片を有し、前記トルク検出軸の入力
   端と一体的に回転可能な第１の環状磁心と、 前記第１の環状磁心と同軸状に対向配置され、
   前記トルク検出軸の出力端と一体的に回転可能な
   第２の環状磁心と、 交流電源から基準信号を入力するために、前記
   ハウジングの内周上に固定された環状の電源一次
   コイルと、 前記電源一次コイルと同軸状に対向配置され、
   前記トルク検出軸の入力端と一体的に回転可能な
   環状の電源二次コイルと、 前記電源二次コイルに接続され、前記第１の環
   状磁心の前記複数の磁極片を連続的に巻回された
   検出一次コイルと、 前記相対的回転変位を検出するために、前記複
   数の磁極片に連続的に巻回された検出二次コイル
   と、 前記検出二次コイルに接続され、前記トルク検
   出軸の入力端と一体的に回転可能な環状の信号一
   次コイルと、 前記相対的回転変位を示す検出信号を出力する
   ために、前記信号一次コイルと同軸状に対向配置
   され、前記ハウジングの内周上に固定された環状
   の信号二次コイルと、 を備えたことを特徴とするトルク検出装置。