JPH0450230B2 - - Google Patents

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JPH0450230B2
JPH0450230B2 JP19455785A JP19455785A JPH0450230B2 JP H0450230 B2 JPH0450230 B2 JP H0450230B2 JP 19455785 A JP19455785 A JP 19455785A JP 19455785 A JP19455785 A JP 19455785A JP H0450230 B2 JPH0450230 B2 JP H0450230B2
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JP
Japan
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torque
housing
shaft
cantilever
output shaft
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JP19455785A
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Japanese (ja)
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JPS6255264A (en
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Naoji Sakakibara
Takehiko Fushimi
Akio Hashimoto
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Priority to FR8612387A priority patent/FR2586807B1/en
Priority to US06/903,320 priority patent/US4724711A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパワーステアリング装置の操舵トルク
検出器に関するもので、特に、パワーステアリン
グ装置の操舵トルクの大きさを検出し、その検出
出力に応じてパワーステアリング装置の電動機の
駆動力を制御する電気式パワーステアリング装置
の操舵トルク検出器に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a steering torque detector for a power steering device, and in particular, detects the magnitude of the steering torque of a power steering device, and detects the magnitude of the steering torque of the power steering device according to the detected output. The present invention relates to a steering torque detector for an electric power steering device that controls the driving force of an electric motor of the power steering device.

[従来の技術] 従来のこの種の電気式パワーステアリング装置
の操舵トルク検出器として特開昭59−209964号公
報の技術を挙げることができる。
[Prior Art] As a conventional steering torque detector for this type of electric power steering device, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 59-209964.

上記技術は、車の操舵軸に接続される入力軸
と、車のステアリングギアボツクスに接続される
出力軸と、前記入力軸及び出力軸を互いに連結す
る捻じり部材と、前記入力軸及び出力軸と間に加
わるトルクを表わすトルク信号を発生するトルク
センサと、トルク信号に応答して電動機を駆動す
るための電力増幅器と、電動機の出力を出力軸の
接続して車の車輪の転向の際に運転者を補助する
歯車列とを備えたパワーステアリング装置におい
て、前記入力軸と出力軸との間に加わるトルクの
大きさを表わす第1の信号、及びトルクが加えら
れる方向を表わす第2の信号を発生するセンサ手
段と、前記第1及び第2の信号に応答し、前記第
1の信号の関数として変化する大きさを持ち、前
記第2の信号を表わす極性を持つた増幅信号を生
じる電力増幅器と、前記増幅信号を表わす大きさ
と方向を持つた回転出力を発生する低速高トルク
可逆電動機と、電動機の回転トルク出力を出力軸
に伝達する歯車列とを有することを特徴とするも
のである。
The above technology includes an input shaft connected to a steering shaft of a vehicle, an output shaft connected to a steering gear box of a vehicle, a torsion member connecting the input shaft and the output shaft to each other, and the input shaft and the output shaft. a torque sensor that generates a torque signal representing the torque applied between A power steering device comprising a gear train for assisting a driver, a first signal representing the magnitude of torque applied between the input shaft and the output shaft, and a second signal representing the direction in which the torque is applied. sensor means for generating an amplified signal responsive to said first and second signals, having a magnitude that varies as a function of said first signal and having a polarity representative of said second signal; The present invention is characterized by comprising an amplifier, a low-speed, high-torque reversible electric motor that generates a rotational output having a magnitude and direction representing the amplified signal, and a gear train that transmits the rotational torque output of the electric motor to an output shaft. .

[発明が解決しようとする問題点] 上記トルクセンサは、具体的には、1対の抵抗
ブリツジ歪ゲージをスチール板の中央部に取り付
けたものであり、歪ゲージの貼付の安定性が得ら
れても歪ゲージからリード線を引出す場合に、前
記スチール板に予めリード線を巻回しておくか、
或いはスリツプリング等を使用して電気的な信号
の送受を行う必要があり、繰り返しの使用に対し
て信頼性の問題があつた。
[Problems to be Solved by the Invention] Specifically, the above-mentioned torque sensor has a pair of resistance bridge strain gauges attached to the center of a steel plate, and the stability of the attachment of the strain gauges can be achieved. However, when pulling out the lead wires from the strain gauge, it is necessary to wrap the lead wires around the steel plate in advance, or
Alternatively, it is necessary to use a slip ring or the like to transmit and receive electrical signals, which poses reliability problems with repeated use.

また、ステアリングシヤフトに直接歪ゲージを
貼付する方法も考えられるが、前記歪ゲージを貼
付するスチール板をトーシヨンバー等の丸い棒材
にすると、貼付された歪ゲージそのものに初期状
態で歪が生じてしまい、その出力に問題があつ
た。特に、歪出力を大きくするために径の小さい
トーシヨンバーに歪ゲージを貼付したものでは、
各歪ゲージの貼付状態が均一にならないため、初
期状態で歪が生じてしまい、歪ゲージのブリツジ
の平衡がとれず、その検出出力の信頼性が問題と
なる。
Another option is to attach the strain gauge directly to the steering shaft, but if the steel plate to which the strain gauge is attached is made of a round bar such as a torsion bar, the attached strain gauge itself will be strained in its initial state. , there was a problem with the output. In particular, strain gauges are attached to small diameter torsion bars to increase strain output.
Since the strain gauges are not attached uniformly, distortion occurs in the initial state, the bridges of the strain gauges are not balanced, and the reliability of the detection output becomes a problem.

そこで、本発明は、上記問題点を解決し、トル
クセンサから信頼性の高い電気的信号を得ること
ができ、しかも、トルクセンサが容易に変換可能
な電気式パワーステアリング装置の操舵トルク検
出機の提供を課題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above problems and provides a steering torque detector for an electric power steering device that can obtain a highly reliable electrical signal from a torque sensor and that can be easily converted into a torque sensor. The challenge is to provide this information.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明にかかる電気式パワーステアリング装置
の操舵トルク検出器は、操舵軸等とする入力軸
と、ステアリングギアボツクスへ接続された軸等
とする出力軸と、前記入力軸と出力軸との間で操
舵トルクの力方向及び力の大きさを軸方向の変位
に変換するトルク−軸方向変位変換機構を構成す
るトルク平衡検出部及び軸方向変換手段と、前記
トルク−軸方向変位変換機構を構成する軸方向に
変位する摺動部材と、前記トルク−軸方向変位変
換機構を収納したハウジングと、前記ハウジング
に一端を固定し、他端を前記摺動部材に支持さ
せ、歪ゲージを取り付けたカンチレバーから構成
されるものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The steering torque detector of the electric power steering device according to the present invention includes an input shaft such as a steering shaft, an output shaft such as a shaft connected to a steering gear box, a torque balance detection unit and an axial direction conversion means constituting a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the force direction and force magnitude of the steering torque into axial displacement between the input shaft and the output shaft; a sliding member displaceable in the axial direction constituting a torque-axial displacement conversion mechanism; a housing housing the torque-axial displacement conversion mechanism; one end fixed to the housing and the other end attached to the sliding member; It consists of a cantilever that is supported and fitted with a strain gauge.

[作用] 操舵軸に加えられた操舵トルクの方向及び力
を、入力軸或いは出力軸の軸方向の変位に変換す
るトルク−軸方向変位変換機構を構成する軸方向
に変位する摺動部材によつて、カンチレバーの一
端を操舵トルクの力の方向及び力の大きさを軸方
向の変位に変換し、カンチレバーの他端を固着し
たハウジング側との間のカンチレバーの歪を歪ゲ
ージで検出し、歪ゲージの検出出力を用いて、電
動機を所定の方向に回転させ、出力軸に必要な回
転力を付与する。
[Operation] A sliding member displaceable in the axial direction that constitutes a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the direction and force of steering torque applied to the steering shaft into axial displacement of the input shaft or output shaft. Then, the direction and magnitude of the steering torque on one end of the cantilever are converted into axial displacement, and the strain of the cantilever between the other end of the cantilever and the fixed housing is detected using a strain gauge. The detection output of the gauge is used to rotate the electric motor in a predetermined direction and apply the necessary rotational force to the output shaft.

[実施例] 第1図は本発明の電気式パワーステアリング装
置の操舵トルク検出器の第一実施例の断面図であ
る。そして、第2図は本発明の実施例で用いたト
ルク平衡検出部の要部断面図、第3図は本発明の
実施例で用いた軸方向変換手段の要部断面図であ
る。
[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a steering torque detector for an electric power steering device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a torque balance detection section used in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of an axial direction converting means used in an embodiment of the present invention.

第1図において、ハウジング11は車輌に固定
されるもので、分割形成した部分11a,11
b,11c,11dをボルト等の結合により、或
いは、分割形成した部分11a,11b,11
c,11dを溶接等により、一体に形成したもの
である。
In FIG. 1, the housing 11 is fixed to the vehicle, and has divided parts 11a, 11.
parts 11a, 11b, 11 formed by connecting b, 11c, 11d with bolts etc. or dividing them
c and 11d are integrally formed by welding or the like.

ハウジング11内の入力軸12は、その下端の
外周にフランジ13aを有する中空軸体13と、
この中空軸体13の孔部に嵌入され、径方向に延
びる結合ピン14で一体的に結合された接続軸体
15とから成る。中空軸体13の上端部はニード
ルベアリング16を介してハウジング11に回転
自在に軸支されている。中空軸体13の内壁上部
には図示しないステアリング軸と連結するための
スプライン13bが形成されている。
The input shaft 12 in the housing 11 includes a hollow shaft body 13 having a flange 13a on the outer periphery of its lower end;
The connecting shaft body 15 is fitted into the hole of the hollow shaft body 13 and integrally connected with a connecting pin 14 extending in the radial direction. The upper end of the hollow shaft body 13 is rotatably supported by the housing 11 via a needle bearing 16. A spline 13b is formed on the upper part of the inner wall of the hollow shaft body 13 for connection to a steering shaft (not shown).

ハウジング11内の出力軸17は、その上端部
に接続軸体15の下部が緩く嵌入される嵌合孔1
7aを有しており、その中央部及び下端部をボー
ルベアリング18及び19をそれぞれ介してハウ
ジング11b及び11cに回転自在に支持されて
いる。
The output shaft 17 in the housing 11 has a fitting hole 1 at its upper end into which the lower part of the connecting shaft 15 is loosely fitted.
7a, whose central and lower end portions are rotatably supported by housings 11b and 11c via ball bearings 18 and 19, respectively.

ハウジング11の下部のハウジング11cの内
には、ハウジング11cに固定された電動機20
の出力を電動機出力軸20aから出力軸17に伝
達する必要数の歯車で電動機20の回転を減速に
減速歯車機構21が配置されている。この減速歯
車機構21は、電動機出力軸20aと同軸の歯車
21aと、ハウジング11b及びハウジング11
cにボールベアリング22,23を介して回転自
在に支持された軸24に取り付けられた歯車25
及び26と、出力軸17と同一軸の歯車27とで
構成されている。
Inside the housing 11c at the bottom of the housing 11 is an electric motor 20 fixed to the housing 11c.
A reduction gear mechanism 21 is arranged to reduce the rotation of the electric motor 20 using a necessary number of gears to transmit the output from the motor output shaft 20a to the output shaft 17. This reduction gear mechanism 21 includes a gear 21a coaxial with the motor output shaft 20a, a housing 11b, and a housing 11.
a gear 25 attached to a shaft 24 rotatably supported via ball bearings 22 and 23;
and 26, and a gear 27 coaxial with the output shaft 17.

ハウジング11の上部のハウジング11a内に
は入力軸12のトルクに応じた捻じり角変位を両
軸間に生じさせるトルク一軸方向変位変換機構2
8が配置されている。このトルク一軸方向変位変
換機構28は、トルク平衡検出部28A(第2図
参照)と軸方向変換手段28B(第3図参照)か
ら構成されている。
Inside the housing 11a at the upper part of the housing 11 is a torque uniaxial displacement conversion mechanism 2 that generates a torsional angular displacement between both shafts according to the torque of the input shaft 12.
8 is placed. The torque uniaxial displacement converting mechanism 28 is composed of a torque balance detecting section 28A (see FIG. 2) and an axial direction converting means 28B (see FIG. 3).

トルク平衡検出部28Aは、基本的には、スプ
リング用線材を第2図に示すように略C字形に成
形して成るスプリング29と、中空軸体13のフ
ランジ13aに固定され、かつ、スプリング29
の先端部の互いに並行な両端部29a,29b間
に挾み込まれたピン30と、出力軸17に固定さ
れたピン31が上下方向に摺動可能に嵌入する溝
32aを有していて、出力軸17と一体に回転す
るようにされたプレート32に固定され、かつ、
スプリング29の両端部29a,29b間に挾み
込まれたピン33とから構成されている。前記プ
レート32はスプリング29の両端間の円弧状部
分29cがガイドするボス部32bを有する。そ
して、スプリング29と中空軸体13の下端面間
にはワツシヤ34が介在されている。
The torque balance detection unit 28A is basically fixed to a spring 29 formed by molding a spring wire into a substantially C-shape as shown in FIG.
It has a groove 32a into which a pin 30 inserted between mutually parallel ends 29a and 29b of the distal end of the output shaft 17 and a pin 31 fixed to the output shaft 17 are slidably fitted in the vertical direction, is fixed to a plate 32 configured to rotate together with the output shaft 17, and
It consists of a pin 33 inserted between both ends 29a and 29b of the spring 29. The plate 32 has a boss portion 32b guided by an arcuate portion 29c between both ends of the spring 29. A washer 34 is interposed between the spring 29 and the lower end surface of the hollow shaft body 13.

このような構成のトルク平衡検出部28Aにお
いては、入力軸12にトルクが加えられない場合
は、スプリング29が、その両端部がピン30,
33を挾んで最も接近する状態に復元し、入力軸
12と出力軸17とが捻じり角変位ゼロの中立位
置関係となる。また、入力軸12にトルクか加え
られた場合は、これがスプリング29の両端部2
9a,29bを引き離すように作用して、スプリ
ング29の弾性変形により、入力軸12と出力軸
17間に入力軸12のトルクに応じた捻じり角変
位が生じる。
In the torque balance detection section 28A having such a configuration, when no torque is applied to the input shaft 12, the spring 29 has both ends connected to the pin 30,
33 is sandwiched between them, and the input shaft 12 and the output shaft 17 are restored to the state where they are closest to each other, and the input shaft 12 and the output shaft 17 become in a neutral positional relationship with zero torsional angular displacement. Also, when torque is applied to the input shaft 12, this causes the force on both ends 2 of the spring 29.
The elastic deformation of the spring 29 causes a torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 in accordance with the torque of the input shaft 12 .

トルク平衡検出部28Aの下方には、軸方向変
換手段28Bが配置されている。この軸方向変換
手段28Bは、第1図及び第3図に示すように、
入力軸12の接続軸体15の下端部に固定されて
出力軸17に設けられた逃がし孔17bを通つて
放射方向に延びるピン36と、出力軸17の上端
部に摺動自在に嵌合されてピン36が摺動自在に
嵌入される長孔37aを有した摺動部材37と、
この摺動部材37の下端に設けられた上部フラン
ジ37b及び下部フランジ37cと、出力軸17
に固定されて放射方向に延びるピン43が摺動自
在に嵌合され、出力軸17方向のスロツト37d
を有する摺動部材37から構成されている。
An axial direction conversion means 28B is arranged below the torque balance detection section 28A. This axial direction conversion means 28B, as shown in FIGS. 1 and 3,
A pin 36 is fixed to the lower end of the connecting shaft body 15 of the input shaft 12 and extends radially through a relief hole 17b provided in the output shaft 17, and a pin 36 is slidably fitted to the upper end of the output shaft 17. a sliding member 37 having a long hole 37a into which a pin 36 is slidably inserted;
An upper flange 37b and a lower flange 37c provided at the lower end of this sliding member 37, and an output shaft 17
A pin 43 fixed to and extending in the radial direction is slidably fitted into the slot 37d in the direction of the output shaft 17.
It is composed of a sliding member 37 having a.

なお、摺動部材37はピン43とスロツト37
dによつて、出力軸17に対して上下方向へ変位
できるが、回動はできないようになつている。そ
して、摺動部材37にはピン36及びピン43の
抜け止めのための44を嵌合している。
Note that the sliding member 37 has a pin 43 and a slot 37.
d, it can be displaced vertically with respect to the output shaft 17, but cannot be rotated. A pin 44 is fitted into the sliding member 37 to prevent the pin 36 and the pin 43 from coming off.

摺動部材37の長孔37aは螺旋方向に設けら
れており、入力軸12と出力軸17間の捻じり角
変位がゼロの時はピン36が長孔37aの両端間
中央に位置し、入力軸12と出力軸17間に捻じ
り角変位が生じたときはピン36の周面と長孔3
7aの側面との接触により、カム作用で摺動部材
37が捻じり角変位量に応じて出力軸17上をそ
の軸方向へ変位し、上部フランジ37b及び下部
フランジ37cが変位するようになつている。
The long hole 37a of the sliding member 37 is provided in a spiral direction, and when the torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 is zero, the pin 36 is located in the center between both ends of the long hole 37a, and the input When a torsional angular displacement occurs between the shaft 12 and the output shaft 17, the circumferential surface of the pin 36 and the elongated hole 3
Due to the contact with the side surface of 7a, the sliding member 37 is displaced in the axial direction on the output shaft 17 according to the amount of torsional angular displacement due to the cam action, and the upper flange 37b and lower flange 37c are displaced. There is.

上部フランジ37bと下部フランジ37c間
は、カンチレバー40の一端の自由端に設けられ
た円筒軸39を挾持している。そして、カンチレ
バー40の他の一端はボルト42でハウジング1
1dに固着した取付基体45に堅固に螺合され
る。なお、取付基体45はOリング等によつてハ
ウジング11dを封止しており、カンチレバー4
0はワツシヤ等を介在させて、ボルト42で螺着
することで、堅固に、かつ、正確に位置決めして
取り付けられる。このカンチレバー40には、第
4図のカンチレバーと円筒軸との関係を示す斜視
図のように、その中央部によりボルト42の取付
孔側の両面に抵抗ブリツジを構成した歪ゲージ4
1a,41b,41c,41dを形成しており、
カンチレバー40の自由端に変位が与えられてい
ないとき、抵抗ブリツジを構成した歪ゲージ41
a,41b,41c,41dの出力を最小とし、
カンチレバー40の自由端に最大の変位が与えら
れているとき、抵抗ブリツジを構成した歪ゲージ
41a,41b,41c,41dの出力を最大と
するものである。なお、カンチレバー40の自由
端に取り付けた円筒軸39は、摺動部材37の上
部フランジ37bと下部フランジ37cの変位に
対して、その接触抵抗を小さくしている。なお、
この実施例ではカンチレバー40の材料をリン精
銅とし、その表面に絶縁層をコーテイングし、そ
の絶縁層の上に薄膜回路で歪ゲージ41a,41
b,41c,41dをスパツタリング等で形成
し、固定端側でリード線に接続するものである。
前記歪ゲージ41a,41b,41c,41dの
表面には、油や湿度の影響をなくすために防湿コ
ーテイングを行ない、更に、シリコーンゴム等で
コーテイングする。
A cylindrical shaft 39 provided at one free end of the cantilever 40 is sandwiched between the upper flange 37b and the lower flange 37c. The other end of the cantilever 40 is connected to the housing 1 with a bolt 42.
It is firmly screwed into the mounting base 45 fixed to 1d. Note that the mounting base 45 seals the housing 11d with an O-ring or the like, and the cantilever 4
0 can be firmly and accurately positioned and mounted by screwing with a bolt 42 using a washer or the like. As shown in the perspective view of FIG. 4 showing the relationship between the cantilever and the cylindrical shaft, this cantilever 40 has a strain gauge 4 with resistance bridges formed on both sides of the bolt 42 mounting hole at its center.
1a, 41b, 41c, 41d are formed,
When no displacement is applied to the free end of the cantilever 40, the strain gauge 41 constitutes a resistance bridge.
Minimize the outputs of a, 41b, 41c, and 41d,
When the maximum displacement is applied to the free end of the cantilever 40, the outputs of the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d forming the resistance bridge are maximized. The cylindrical shaft 39 attached to the free end of the cantilever 40 reduces the contact resistance against displacement of the upper flange 37b and lower flange 37c of the sliding member 37. In addition,
In this embodiment, the material of the cantilever 40 is phosphor refined copper, its surface is coated with an insulating layer, and the strain gauges 41a, 41 are formed with thin film circuits on the insulating layer.
b, 41c, and 41d are formed by sputtering or the like, and connected to the lead wire at the fixed end side.
The surfaces of the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d are coated with moisture-proof coating to eliminate the influence of oil and humidity, and are further coated with silicone rubber or the like.

また、第5図はカンチレバーの他の実施例の斜
視図を示すもので、カンチレバー40の自由端に
鋼球39aを設け、その反対側に歪ゲージ41
a,41b,41c,41dを熱硬化性接着剤等
の接着剤で貼付したものである。歪ゲージ41
a,41b,41c,41dの表面の処理は、第
4図の場合と同様に行なう。
FIG. 5 shows a perspective view of another embodiment of the cantilever, in which a steel ball 39a is provided at the free end of the cantilever 40, and a strain gauge 41 is provided on the opposite side.
a, 41b, 41c, and 41d are attached using an adhesive such as a thermosetting adhesive. Strain gauge 41
The surfaces of a, 41b, 41c, and 41d are treated in the same manner as in the case of FIG.

第4図に示すカンチレバー40はその幅方向に
対して、円筒軸39によつてバランスをとる構造
を有しているから、ブリツジを構成する歪ゲージ
41a,41b,41c,41dの歪を均一化す
ることができる。第4図に示すカンチレバー40
は上部フランジ37bと下部フランジ37cとに
挾持されるのが鋼球39aであるから、その接触
抵抗を最小にすることができる。
Since the cantilever 40 shown in FIG. 4 has a structure in which it is balanced in the width direction by the cylindrical shaft 39, the strain of the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d forming the bridge is made uniform. can do. Cantilever 40 shown in FIG.
Since the steel ball 39a is held between the upper flange 37b and the lower flange 37c, the contact resistance thereof can be minimized.

なお、歪ゲージ41a,41b,41c,41
dをブリツジ回路とし、この出力を取り出す周知
の歪検出回路を第6図に示す。
In addition, strain gauges 41a, 41b, 41c, 41
FIG. 6 shows a well-known distortion detection circuit in which d is a bridge circuit and its output is taken out.

第6図において、Eは定電圧電源、AMPは増
幅回路である。第7図は入力軸12のトルク検出
出力電圧と摺動部材37の上下方向変位量との関
係を示すものである。なお、摺動部材37の上下
方向変位量とトルク検出出力電圧とは、増幅回路
AMPの増幅率或いはバイアス電圧、歪ゲージの
抵抗値等によつて任意に設定することができる。
In FIG. 6, E is a constant voltage power supply and AMP is an amplifier circuit. FIG. 7 shows the relationship between the torque detection output voltage of the input shaft 12 and the amount of vertical displacement of the sliding member 37. Note that the amount of vertical displacement of the sliding member 37 and the torque detection output voltage are
It can be arbitrarily set by the amplification factor or bias voltage of the AMP, the resistance value of the strain gauge, etc.

上記実施例では、入力軸12に固定されたピン
36の外周と摺動部材37の長孔37aの側面と
の間の隙間が、入力軸12と出力軸17との間の
捻じり角変位と摺動部材37の軸方向の変位との
対応関係に及ぼす影響が生ずるが、それを取り除
くには、摺動部材37の上部フランジ37bとプ
レート32との間に、圧縮スプリング60を介在
させて、この圧縮スプリング60により摺動部材
37を下方へ付勢させて、ピン36の外周を長孔
37aの上側面のみと接触させるようにするとよ
い。
In the above embodiment, the gap between the outer circumference of the pin 36 fixed to the input shaft 12 and the side surface of the long hole 37a of the sliding member 37 corresponds to the torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17. In order to eliminate this effect on the correspondence relationship with the axial displacement of the sliding member 37, a compression spring 60 is interposed between the upper flange 37b of the sliding member 37 and the plate 32. It is preferable that the compression spring 60 urges the sliding member 37 downward so that the outer periphery of the pin 36 contacts only the upper surface of the elongated hole 37a.

そして、入力軸12と出力軸17の相対的上下
方向変位(ガタ)を消滅させるとともに、両軸1
2,17の嵌合部の隙間により、これら軸間にこ
じれが生じてピン36と長孔37a間の摺動性が
悪くなつたり、摺動部材37の上部フランジ37
b及び下部フランジ37cとその上部フランジ3
7bと下部フランジ37cとの間で、自由端を支
持したカンチレバー40との平衡度が悪くなるの
を防止するため、第3図に示すように、入力軸1
2の接続軸体15の下端面の中央にテーパ凹部1
5aを、また、出力軸17の穴17aの底面の中
央にテーパ凹部17cを、それぞれ設けて、これ
らテーパ凹部15aとテーパ凹部17c間に鋼球
46を介在させ、かつ、入力軸12の中空軸体1
3のフランジ13aの上側にて、上端をニードル
ベアリング(スラスト軸受)47を介してハウジ
ング11aの内面に受けさせ、かつ、下端をフラ
ンジ13aに受けさせた圧縮スプリング48を設
け、この圧縮スプリング48により入力軸12が
鋼球46を介して出力軸17に押しつけられる。
これによつて両軸12,17間の相対的上下方向
変位及びこじれを防止することができる。
Then, the relative vertical displacement (backlash) between the input shaft 12 and the output shaft 17 is eliminated, and both shafts 1
Due to the gap between the fitting portions 2 and 17, twisting may occur between these axes, resulting in poor sliding performance between the pin 36 and the elongated hole 37a, or the upper flange 37 of the sliding member 37.
b and the lower flange 37c and its upper flange 3
7b and the lower flange 37c, the input shaft 1 is fixed as shown in FIG.
Tapered recess 1 in the center of the lower end surface of the connecting shaft 15 of 2
5a and a tapered recess 17c at the center of the bottom of the hole 17a of the output shaft 17, a steel ball 46 is interposed between the tapered recess 15a and the tapered recess 17c, and a hollow shaft of the input shaft 12 is provided. body 1
A compression spring 48 is provided above the flange 13a of No. 3, the upper end of which is received on the inner surface of the housing 11a via a needle bearing (thrust bearing) 47, and the lower end of which is received by the flange 13a. The input shaft 12 is pressed against the output shaft 17 via the steel balls 46.
This makes it possible to prevent relative vertical displacement and twisting between the shafts 12 and 17.

なお、第1図においては、50はハウジング1
1に螺合された止めリング、51,52,53は
スナツプリングである。
In addition, in FIG. 1, 50 indicates the housing 1.
The retaining rings 51, 52, and 53 screwed onto 1 are snap rings.

以上のように構成された本発明の電気式パワー
ステアリング装置の操舵トルク検出器の実施例の
動作を説明する。
The operation of the embodiment of the steering torque detector of the electric power steering device of the present invention configured as described above will be explained.

まず、入力軸12に運転者が操舵トルクを加え
ると、トルク平衡検出部28Aを構成するスプリ
ング29の弾性力によつて入力軸12のトルクに
応じた相対角変位が入力軸12と出力軸17間に
発生し、この角変位が軸方向変換手段28Bを構
成する摺動部材37を軸方向の変位とし、摺動部
材37の変位はカンチレバー40の自由端の変位
となるから、カンチレバー40の歪ゲージ41に
より、入力軸12に加えられたトルクの大きさ及
びその方向のトルク検出信号出力を得ることがで
きる。
First, when the driver applies a steering torque to the input shaft 12, the relative angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 12 according to the torque of the input shaft 12 is caused by the elastic force of the spring 29 that constitutes the torque balance detection section 28A. This angular displacement causes the sliding member 37 constituting the axial direction conversion means 28B to be displaced in the axial direction, and the displacement of the sliding member 37 is the displacement of the free end of the cantilever 40, so that the cantilever 40 is strained. With the gauge 41, the magnitude of the torque applied to the input shaft 12 and the torque detection signal output in the direction thereof can be obtained.

したがつて、このトルク検出信号出力を用いる
ことによつて、電気式パワーステアリング装置の
コントローラの入力とし、その出力により電動機
20に電力を供給し、電動機20の回転力を減速
歯車機構21を介して出力軸17に回転力を加え
ることができる。
Therefore, by using this torque detection signal output, it is input to the controller of the electric power steering device, the output is used to supply electric power to the electric motor 20, and the rotational force of the electric motor 20 is transmitted through the reduction gear mechanism 21. rotational force can be applied to the output shaft 17.

このように、本発明は、上記のように、入力軸
と出力軸との間に配設された操舵トルクを軸方向
の変位に変換するトルク−軸方向変位変換機構
と、前記トルク−軸方向変位変換機構を構成する
軸方向に変位する摺動部材と、前記トルク−軸方
向変位変換機構を収納したハウジングと、前記ハ
ウジングに一端を固定し、他端を前記摺動部材の
支持させ、歪ゲージを取り付けたカンチレバーか
ら構成されるものである。
As described above, the present invention provides a torque-axial displacement conversion mechanism disposed between an input shaft and an output shaft that converts steering torque into an axial displacement, and a torque-axial displacement conversion mechanism disposed between an input shaft and an output shaft. A sliding member displaceable in the axial direction constituting a displacement converting mechanism, a housing housing the torque-axial displacement converting mechanism, one end fixed to the housing, the other end supported by the sliding member, It consists of a cantilever with a gauge attached.

そして、上記の本発明を実施する場合、本実施
例ではトルク−軸方向変位変換機構として、トル
ク平衡検出部と軸方向変換手段を用いて、トルク
を軸方向、即ち、上下方向の変位に変換している
が、本発明を実施する場合には、上記実施例に限
定されるものではなく、トルクを往復動作の変
位、好ましくは、トルクに比例する軸方向の変位
に変換する手段であればよい。
When implementing the above-mentioned invention, in this embodiment, a torque balance detection section and an axial direction conversion means are used as a torque-axial displacement conversion mechanism to convert torque into displacement in the axial direction, that is, in the vertical direction. However, when carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and any means that converts torque into a reciprocating displacement, preferably an axial displacement proportional to the torque, may be used. good.

また、トルク−軸方向変位変換機構を構成する
摺動部材は上記軸方向の変位に変換する手段のト
ルクに応じて軸方向に移動するものであるから、
入力軸または出力軸をボールネジとして、トルク
に応じてボールネジが回動する機構からなるトル
ク−軸方向変位変換機構を構成した場合には、摺
動部材はボールネジと螺合するナツト状の部材と
することができる。或いは、ボールネジ部と係合
する部材とすることができる。
Further, since the sliding member constituting the torque-axial displacement conversion mechanism moves in the axial direction in accordance with the torque of the means for converting into axial displacement,
When the input shaft or output shaft is a ball screw, and a torque-axial displacement conversion mechanism consisting of a mechanism in which the ball screw rotates according to torque is configured, the sliding member is a nut-shaped member that is screwed into the ball screw. be able to. Alternatively, it may be a member that engages with the ball screw portion.

更に、本実施例のハウジングは4個に分割され
ているが、本発明を実施する場合には必ずしも、
それに限定されるものではない。特に、ハウジン
グ11dはカンチレバーの取り外しが自由にでき
るように、その開口部を考慮しているが、カンチ
レバーの取り外し、或いは取り付けが自由にでき
れば他のハウジングと一体に構成してもよい。
Furthermore, although the housing in this embodiment is divided into four parts, when implementing the present invention,
It is not limited to that. In particular, the opening of the housing 11d is designed so that the cantilever can be freely removed, but it may be constructed integrally with another housing as long as the cantilever can be freely removed or attached.

[発明の効果] 以上の様に、本発明の電気式パワーステアリン
グ装置の操舵トルク検出器は、入力軸と出力軸と
の間に配設された操舵トルクを軸方向の変位に変
換するトルク−軸方向変位変換機構を構成する軸
方向に変位する摺動部材と、前記トルク−軸方向
変位変換機構を収納したハウジングと、前記ハウ
ジングに一端を固定し、他端を前記摺動部材に支
持させ、歪ゲージを取り付けたカンチレバーから
構成されるものであるから、平板状のカンチレバ
ーに歪ゲージを形成すればよく、抵抗ブリツジ回
路として用いる各歪ゲージの貼着状態、或いは、
各歪ゲージのスパツタリング、蒸着等によつても
容易に均一に形成できる。したがつて、各歪ゲー
ジの形成条件を均一化でき、歪ゲージのブリツジ
の平衡が容易にとれるから、歪ゲージから得られ
る出力の信頼性を高めることができる。しかも、
歪ゲージを取り付けたカンチレバーが容易に交換
可能であり、電気式パワーステアリング装置の操
舵トルク検出器の修理が容易となる。
[Effects of the Invention] As described above, the steering torque detector of the electric power steering device of the present invention detects the torque that converts the steering torque into axial displacement, which is arranged between the input shaft and the output shaft. a sliding member displaceable in the axial direction constituting an axial displacement converting mechanism; a housing housing the torque-axial displacement converting mechanism; one end fixed to the housing and the other end supported by the sliding member; Since it is composed of a cantilever with a strain gauge attached, it is sufficient to form the strain gauge on a flat cantilever, and the attached state of each strain gauge used as a resistance bridge circuit, or
Each strain gauge can be easily formed uniformly by sputtering, vapor deposition, or the like. Therefore, the conditions for forming each strain gauge can be made uniform, and the bridges of the strain gauges can be easily balanced, so that the reliability of the output obtained from the strain gauges can be improved. Moreover,
The cantilever with the strain gauge attached can be easily replaced, and the steering torque detector of the electric power steering device can be easily repaired.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の電気式パワーステアリング装
置の操舵トルク検出器の第一実施例の断面図、第
2図は本発明の実施例で用いたトルク平衡検出部
の要部断面図、第3図は本発明の実施例で用いた
軸方向変換手段の要部断面図、第4図は本発明の
実施例で用いたカンチレバーの実施例を示す斜視
図、第5図は本発明の実施例で用いることができ
るカンチレバーの他の実施例を示す斜視図、第6
図は歪ゲージをブリツジ回路とした出力を取り出
す周知の歪検出回路図、第7図は摺動部材変位量
一トルク検出出力電圧特性を示す特性図である。 図において、11,11a,11b,11c,
11d:ハウジング、12:入力軸、17:出力
軸、28:トルク−軸方向変位変換機構、28
A:トルク平衡検出部、28B:軸方向変換手
段、37:摺動部材、40:カンチレバー、41
a,41b,41c,41d:歪ゲージ、であ
る。なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一
または相当部分を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a steering torque detector for an electric power steering device of the present invention, FIG. The figure is a sectional view of a main part of the axial direction conversion means used in the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the cantilever used in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of a cantilever that can be used in
The figure is a diagram of a well-known strain detection circuit that takes out an output using a strain gauge as a bridge circuit, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing the sliding member displacement amount vs. torque detection output voltage characteristic. In the figure, 11, 11a, 11b, 11c,
11d: Housing, 12: Input shaft, 17: Output shaft, 28: Torque-axial displacement conversion mechanism, 28
A: Torque balance detection section, 28B: Axial direction conversion means, 37: Sliding member, 40: Cantilever, 41
a, 41b, 41c, 41d: strain gauges. In addition, in the figures, the same reference numerals and symbols indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力軸と出力軸との間に配設された操舵トル
クを軸方向の変位に変換するトルク−軸方向変位
変換機構と、 前記トルク−軸方向変位変換機構を構成する軸
方向に変位する摺動部材と、 前記トルク−軸方向変位変換機構を収納したハ
ウジングと、 前記ハウジングに一端を固定し、他端を前記摺
動部材に支持させ、歪ゲージを取り付けたカンチ
レバーから構成されることを特徴とする電気式パ
ワーステアリング装置の操舵トルク検出器。
[Scope of Claims] 1. A torque-axial displacement conversion mechanism disposed between an input shaft and an output shaft that converts steering torque into axial displacement; and the torque-axial displacement conversion mechanism configured. A cantilever comprising: a sliding member that is displaced in the axial direction; a housing housing the torque-to-axial displacement conversion mechanism; one end fixed to the housing, the other end supported by the sliding member, and a strain gauge attached to the cantilever. A steering torque detector for an electric power steering device, characterized in that:
JP60194557A 1985-09-03 1985-09-03 Steering torque sensor of electrical power steering device Granted JPS6255264A (en)

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JP60194557A JPS6255264A (en) 1985-09-03 1985-09-03 Steering torque sensor of electrical power steering device
FR8612387A FR2586807B1 (en) 1985-09-03 1986-09-03 TORQUE DETECTOR, PARTICULARLY FOR POWER STEERING OF VEHICLE
US06/903,320 US4724711A (en) 1985-09-03 1986-09-03 Torque detector

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JPH0228061A (en) * 1988-07-14 1990-01-30 Mitsubishi Electric Corp Electrically driven power steering device
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