JPH0696386B2 - Steering torque detector for electric power steering system - Google Patents

Steering torque detector for electric power steering system

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JPH0696386B2
JPH0696386B2 JP44286A JP44286A JPH0696386B2 JP H0696386 B2 JPH0696386 B2 JP H0696386B2 JP 44286 A JP44286 A JP 44286A JP 44286 A JP44286 A JP 44286A JP H0696386 B2 JPH0696386 B2 JP H0696386B2
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torque
output shaft
sliding member
steering
cantilever
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洋 内藤
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (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。
The present invention relates to a steering torque detector for a power steering device, and more particularly to a steering torque detector for a power steering device, which detects the magnitude of steering torque. The present invention relates to a steering torque detector of an electric power steering device that controls a driving force of an electric motor of a power steering device according to a detection output.

(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59-11966号公報に開示されるも
のがあつた。
(Prior Art) As a steering torque detector of a conventional electric power steering apparatus of this type, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-11966.

このものは、入力軸と出力軸を連結するトーシヨンバー
を捩ることにより生ずる両軸間の相対回転を遊星歯車を
介してリングキヤの回転とし、該リングギヤの回転を、
球面状の頭部を有した、一端がリングギヤ外周面の切り
欠きに嵌合し他端がハウジング内を摺動可能なスプール
の中央部に嵌合固定されたピンにより、スプールの軸方
向の運動に変換し、該スプールの位置をポテンシヨメー
タ等で電気信号としてとり出し操舵トルクを検出するも
のである。しかしながらこのトルク検出器に於いては、
スプールの中立位置を保持する機構等により構造が複雑
になると共に、検出速度が遅いという問題点があつた。
In this device, relative rotation between both shafts, which is generated by twisting a torsion bar connecting an input shaft and an output shaft, is made to rotate a ring carrier via a planetary gear, and the rotation of the ring gear is
Axial movement of the spool by a pin with a spherical head, one end of which fits into a notch on the outer peripheral surface of the ring gear and the other end of which is fitted and fixed to the center of the spool that can slide in the housing The position of the spool is converted into an electric signal by a potentiometer or the like to detect the steering torque. However, in this torque detector,
There are problems that the structure is complicated due to the mechanism for holding the neutral position of the spool and the detection speed is slow.

そこでこの問題点を解決するために歪ゲージを利用した
操舵トルク検出器が、特開昭59-209964号公報に開示さ
れており、このものは、車輌の操舵軸に接続される入力
軸と車輌のステアリングギヤボツクスに接続される出力
軸を互いに連絡する捻じり部材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、前記第1,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、前記増幅信号を表わす大きさ
と方向を持つ回転出力を発生する低速高トルク可逆電動
機の回転トルク出力を出力軸に伝達する歯車列から構成
されている。
Therefore, in order to solve this problem, a steering torque detector using a strain gauge is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-209964, which discloses an input shaft connected to a steering shaft of a vehicle and a vehicle. Sensor means for generating a first signal representing the magnitude of the torque applied to the twisting members connecting the output shafts connected to the steering gear box with each other, and a second signal representing the direction in which the torque is applied. A power amplifier having a magnitude responsive to a second signal that varies as a function of the first signal to produce an amplified signal having a polarity representative of the second signal; and a magnitude representative of the amplified signal. It is composed of a gear train that transmits the rotational torque output of a low-speed high-torque reversible motor that generates a rotational output having a direction to an output shaft.

(発明が解決しようとする問題点) 上記操舵トルク検出器は、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き出す際
に、前記スチール板に予めリード線を巻回しておくか、
又はスリツプリング等を使用する必要があり繰返し使用
に対して信頼性の乏しいものであつた。
(Problems to be Solved by the Invention) The steering torque detector has a bridge strain gauge attached to the center of a steel plate. Even if the strain gauge can be attached stably, the strain gauge is connected to the lead wire. When pulling out, the lead wire is wound around the steel plate in advance,
Or, it was necessary to use slip ring and the like, and the reliability was poor for 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。
Also, a method of directly attaching the strain gauge to the steering shaft can be considered, but if the steel plate to which the strain gauge is attached is a round bar such as a torsion bar, the attached strain gauge itself will be distorted in the initial state. , There was a problem with that output. In particular, in the case where the strain gauge is attached to the torch bar with a small diameter in order to increase the strain output, the strain gauge attachment state is not uniform, so strain occurs in the initial state, and the strain gauge bridge balance However, the reliability of the detection output is a problem.

そこで、本発明は、電気式パワーステアリング装置の操
舵トルク検出器に於いて、トルクセンサから信頼性の高
い電気的信号を得ることを、その技術的課題とする。
Therefore, a technical problem of the present invention is to obtain a highly reliable electric signal from a torque sensor in a steering torque detector of an electric power steering device.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 上記技術的課題を解決するために講じた技術的手段は、
入力軸及び出力軸間に生じる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、出力軸と一
体回転するプレートと、前記トルク−軸方向変位変換機
構によつて前記出力軸上を軸方向に変位する摺動部材
と、前記プレートと前記摺動部材に介在された圧縮スプ
リングと、両端面歪ゲージを貼付しハウジングに一端が
固定され他端が保持手段により鋼球を保持し、該鋼球を
介して摺動部材に支持されるカンチレバーとを設ける、
ことである。
(Means for Solving Problems) The technical means taken for solving the above technical problems are:
A torque-axial displacement conversion mechanism that converts steering torque generated between the input shaft and the output shaft into an axial displacement, a plate that rotates integrally with the output shaft, and the output shaft by the torque-axial displacement conversion mechanism. A sliding member that is displaced in the axial direction above, a compression spring interposed between the plate and the sliding member, and strain gauges at both ends are attached, one end is fixed to the housing and the other end holds the steel ball by a holding means. And a cantilever supported by a sliding member through the steel ball is provided.
That is.

(作用) 操舵軸に加えられた操舵トルクの方向及び大きさを、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接触抵抗の小さい鋼球
を介して操舵トルクの力の方向及び力の大きさに応じて
軸方向に変位し、ハウジングに固定された他端との間の
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。また、プレートと摺動部材
との間に圧縮スプリングが介在しているため、この圧縮
スプリングにより、常時プレートが摺動部材を付勢して
いるので、トルク−軸方向変位変換機構の相対的上下変
位(ガタ)を防止することができる。
(Operation) A sliding member that displaces in the axial direction that constitutes a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the direction and magnitude of the steering torque applied to the steering shaft into the axial displacement of the input shaft or the output shaft. Therefore, one end of the cantilever is axially displaced according to the direction and magnitude of the force of the steering torque through a steel ball with low contact resistance, and the cantilever is distorted between the other end fixed to the housing. Is detected by a strain gauge, and the detected output of the strain gauge is used to rotate the electric motor in a predetermined direction to apply a necessary rotational force to the output shaft. Further, since the compression spring is interposed between the plate and the sliding member, the compression spring constantly urges the plate to urge the sliding member. Displacement (backlash) can be prevented.

(実施例) 第1図に於いて、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,11b,11c,11dをボルト或いは
溶接等により一体に形成したものである。
(Embodiment) In FIG. 1, a housing 11 is fixed to a vehicle, and divided parts 11a, 11b, 11c and 11d are integrally formed by bolts or welding.

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 has a hollow shaft body 13 having a flange 13a on the outer periphery of its lower end, and a connection integrally fitted with a coupling pin 14 which is fitted into a hole portion of the hollow shaft body and extends in the radial direction. It consists of a shaft 15. An upper end of the hollow shaft body 13 is rotatably supported by the housing 11 via a needle bearing 16. A spline 13b for connecting to a steering shaft (not shown) is formed on the upper portion of the inner wall of the hollow shaft body 13.

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入孔17a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18,19をそれぞれ
介してハウジング11b,11cに回転自在に支持されてい
る。
The output shaft 17 in the housing 11 has a connecting shaft 15 at its upper end.
Has a fitting hole 17a into which the lower part thereof is loosely fitted, and its center and lower ends are rotatably supported by the housings 11b and 11c via ball bearings 18 and 19, respectively.

ハウジング11の図示下部のハウジング11cの内には、ハ
ウジング11b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
の回転を減速する減速歯車機構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11c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 in the drawing, a necessary number of gears for transmitting the output of the electric motor 20 fixed to the housing 11b from the electric motor output shaft 20a to the output shaft 17 is used.
A reduction gear mechanism 21 for reducing the rotation of the is arranged. The reduction gear mechanism 21 includes a gear 21a coaxial with the motor output shaft 20a.
And gears 25 and 26 mounted on a shaft 24 rotatably supported in the housing 11b and the housing 11c via ball bearings 22 and 23, 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
トルクに応じた捻り角変位を両軸間に生じさせるトルク
−軸方向変位変換機構28が配置されている。このトルク
−軸方向変位変換機構28は、トルク平行検出部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 above the housing 11, there is arranged a torque-axial displacement conversion mechanism 28 that causes a torsion angle displacement corresponding to the torque of the input shaft 12 between the two shafts. The torque-axial displacement conversion mechanism 28 is composed of a torque parallel detector 28A (see FIG. 2) and an axial conversion means 28B (see FIG. 3).

第1図及び第2図に於いて、トルク平衡検出部28Aは、
スプリング用線材を略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、且つスプ
リング29の先端部の互いに平行な両端部29a,29b間に挟
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、且つスプリング29の両端部29a,29b間に挟み込まれ
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。
In FIG. 1 and FIG. 2, the torque balance detector 28A is
A spring formed by molding a wire for spring into a substantially C shape
29, a pin 30 fixed to the flange 13a of the hollow shaft body 13 and sandwiched between both ends 29a and 29b of the tip of the spring 29 which are parallel to each other, and a pin 31 fixed to the output shaft 17 in the vertical direction. A pin 32 which has a groove 32a slidably fitted in, is fixed to a plate 32 which is designed to rotate integrally with the output shaft 17, and is sandwiched between both ends 29a, 29b of a spring 29. It consists of 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 13.

このような構成のトルク平衡検出部28Aに於いては、入
力軸12にトルクが加えられない場合には、スプリング29
が、その両端部がピン30,33を挟んで最も接近する状態
に復元し、入力軸12と出力軸17とがねじり角変位ゼロの
中立位置関係となる。また、入力軸12にトルクが加えら
れた場合は、これがスプリング29の両端部29a,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
ねじり角変位が生じる。
In the torque balance detection unit 28A having such a configuration, when the torque is not applied to the input shaft 12, the spring 29
However, both ends thereof are restored to the state where they are closest to each other with the pins 30 and 33 interposed therebetween, and the input shaft 12 and the output shaft 17 have a neutral positional relationship of zero torsional angular displacement. Further, when torque is applied to the input shaft 12, this acts so as to separate the both ends 29a, 29b of the spring 29, and the elastic deformation of the spring 29 causes the input shaft 12 and the output shaft 17 to be separated from each other. Torsional angular displacement occurs according to the torque of.

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37
aを有した摺動部材37の下端に設けられた上部フランジ3
7b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。
Axial direction conversion means 28B is arranged below the torque balance detector 28A. As shown in FIGS. 1 and 3, the axial direction converting means 28B is fixed in the lower end portion of the connecting shaft body 15 of the input shaft 12 and passes through a relief hole 17b provided in the output shaft 17 to radiate the axial direction. And a long hole 37 into which the pin 36 is slidably fitted by being slidably fitted to the upper end of the output shaft 17.
An upper flange 3 provided at the lower end of the sliding member 37 having a
7b and the lower flange 37c, a pin 43 fixed to the output shaft 17 and extending in the radial direction are slidably fitted, and are composed of a sliding member 37 having a slot 37d in the direction of the output shaft 17.

なお、摺動部材37はピン43とスロツト37d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筒体44を嵌合している。
The sliding member 37 can be displaced in the vertical direction with respect to the output shaft 17 by the pin 43 and the slot 37d, but cannot rotate. Then, the sliding member 37 is fitted with a tubular body 44 for preventing 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間のね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
間にねじり角変位が生じたときはピン36の周面と長孔37
aの側面との接触により、カム作用で摺動部材37がねじ
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 the 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 shaft 12 and the output shaft 17 are
When twist angle displacement occurs between the pin 36 and the long hole 37
Due to the contact with the side surface of a, the sliding member 37 is displaced by the cam action on the output shaft 17 in the axial direction according to the amount of torsional angular displacement,
The upper flange 37B and the lower flange 37c are adapted to be displaced.

上部フランジ37bと下部フランジ37cとの間のスライダ溝
37eには、第5図に示すようにカンチレバー40の一端の
自由端に第1ベース100aと第2ベース100bのカシメ結合
により保持された鋼球39が挟持されており、鋼球39によ
り摺動部材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。
Slider groove between upper flange 37b and lower flange 37c
As shown in FIG. 5, the steel ball 39 held by the caulking connection of the first base 100a and the second base 100b is clamped at the free end of one end of the cantilever 40, and slides by the steel ball 39 at 37e. The contact resistance with respect to the displacement of the upper flange 37b and the lower flange 37c of the member 37 is reduced.

カンチレバー40の他の一端はボルト42でハウジング11d
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は後により詳細に示すように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40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、且つ正確に位置決めして取り付けられる。カンチレ
バー40には、第4図のカンチレバーと鋼球の関係を示す
斜視図のように、その中央部よりボルト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41a,41b,41c,41
d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
41a,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。
The other end of the cantilever 40 is fixed to the housing 11d with a bolt 42.
It is firmly screwed to the mounting base 45 fixed to. The mounting base 45 seals the housing 11d with an O-ring or the like as will be described later in detail, and the cantilever 40 is firmly fixed by screwing it with a bolt 42 with a washer interposed. Moreover, it is accurately positioned and attached. The cantilever 40 has strain gauges 41a, 41b, 41c, 41c having resistance bridges on both sides from the center to the mounting hole side of the bolt 42, as shown in the perspective view of the relationship between the cantilever and the steel ball in FIG.
A strain gauge that forms a resistance bridge when d is formed and no displacement is applied to the free end of the cantilever 40.
The output of 41a, 41b, 41c, 41d is minimized, and when the maximum displacement of the free end of the cantilever 40 is given, the output of the strain gauges 41a, 41b, 41c, 41d forming a resistance bridge is maximized. Is.

尚、本実施例では、カンチレバー40の材料をリン青銅と
し、その表面に絶縁層をコーテイングし、該絶縁層の上
に薄膜回路で歪ゲージ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。
In this embodiment, the material of the cantilever 40 is phosphor bronze, an insulating layer is coated on the surface of the cantilever 40, and the surface of the strain gauges 41a, 41b, 41c, 41d is a thin film circuit on the insulating layer. Moisture-proof coating is applied to eliminate the effect of humidity, and silicone rubber is used for coating.

また、第6図は、カンチレバーの鋼球の保持手段の他の
実施例の斜視図を示すもので、カンチレバー40の自由端
に第1フランジ200aと第2フランジ200bを螺着すること
により鋼球39を保持し、その反対側に歪ゲージ41a,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41a,41b,41c,41dの表面の処理は、第5
図の場合と同様に行なう。
FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the holding means for the steel balls of the cantilever, in which the first flange 200a and the second flange 200b are screwed to the free end of the cantilever 40 to fix the steel balls. 39, and strain gauges 41a, 41b,
41c and 41d are pasted with an adhesive such as a thermosetting adhesive. The surface treatment of the strain gauges 41a, 41b, 41c, 41d is as follows.
The procedure is the same as shown.

なお、歪ゲージ41a,41b,41c,41dをブリツジ回路とし、
その出力を取り出す周知の歪検出回路を示す第7図に於
いて、Eは定電圧電源、AMPは増幅回路である。第8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したもので、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。
The strain gauges 41a, 41b, 41c, 41d are bridge circuits,
In FIG. 7 showing a well-known distortion detecting circuit for extracting the output, E is a constant voltage power source and AMP is an amplifying circuit. FIG. 8 shows the relationship between the torque detection output voltage of the input shaft 12 and the vertical displacement of the sliding member 37. The vertical displacement of the sliding member 37 and the torque detection output voltage are the amplification circuit. It can be arbitrarily set by the amplification factor or bias voltage of the AMP, the resistance value of the strain gauge, and the like.

上記実施例では、入力軸12に結合ピン14で一体的に結合
された接続軸体15に固定されるピン36の外周と摺動部材
37の長孔37a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
及ぼす影響が生じるが、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、該圧縮スプリング60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良い。
In the above embodiment, the outer periphery of the pin 36 fixed to the connecting shaft body 15 integrally coupled to the input shaft 12 by the coupling pin 14 and the sliding member.
The gap of the long hole 37a of 37 has an influence on the correspondence between the torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 and the axial displacement of the sliding member 37. , Sliding member
A compression spring (60) is interposed between the upper flange (37b) of the plate (37) and the plate (32), and the compression spring (60) causes a sliding member.
It is preferable to urge the pin 37 downward so that the outer periphery of the pin 36 contacts only the upper side surface of the elongated hole 37a.

また、入力軸12と出力軸17の相対的上下方向変位(ガ
タ)を消滅させると共に、両軸12,17の嵌合部の隙間に
より、両軸間にこじれが生じてピン36と長孔37aの摺動
性が悪くなつたり、摺動部材37の上部フランジ37b及び
下部フランジ37cと両フランジ間に鋼球39を介して自由
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
防止するために、第3図に示すように、入力軸12に結合
ピン14により一体的に結合した接続軸体15の下端面の中
央にテーパ凹部15aを、また、出力軸17の嵌合孔17aの底
面の中央にテーパ凹部17cを夫々設け、両テーパ凹部15
a,17c間に鋼球46を介在させ、且つ入力軸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、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、該圧縮スプリング48により入力軸12を鋼球
46を介して出力軸17に押し付けている。
Further, the relative vertical displacement (play) between the input shaft 12 and the output shaft 17 is eliminated, and the gap between the fitting portions of the shafts 12 and 17 causes twisting between the shafts to cause the pin 36 and the long hole 37a. Of the sliding member 37 and the balance between the upper flange 37b and the lower flange 37c of the sliding member 37 and the cantilever 40 supporting the free end through the steel ball 39 between the flanges are prevented. Therefore, as shown in FIG. 3, a tapered recess 15a is formed at the center of the lower end surface of the connecting shaft body 15 integrally connected to the input shaft 12 by the connecting pin 14, and a fitting hole 17a of the output shaft 17 is formed. Tapered recesses 17c are provided at the center of the bottom surface, and both tapered recesses 15c
Hollow shaft body 1 of input shaft 12 with steel ball 46 interposed between a and 17c
The upper side of the flange 13a of 3 is provided with a compression spring 48 whose upper end is received by the inner surface of the housing 11a via a needle bearing (thrust bearing) 47 and whose lower end is received by the flange 13a. 12 steel balls
It is pressed against the output shaft 17 via 46.

なお、第1図に於いて、50はハウジングに螺合された止
めリング、51,52,53はスナツプリングである。
In FIG. 1, 50 is a retaining ring screwed into the housing, and 51, 52 and 53 are snap rings.

以上のような構成の本実施例の作用を説明する。The operation of this embodiment having the above configuration will be described.

運転者が入力軸12に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
位は保持手段100によりカンチレバー40の自由端に保持
された鋼球39によつて接触抵抗が小さくされ、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。
When the driver applies a steering torque to the input shaft 12, the relative angular displacement corresponding to the torque of the input shaft 12 is changed by the elastic force of the spring 29 that constitutes the torque balance detection unit 28A.
This angular displacement occurs between 17 and the sliding member 37 constituting the axial direction converting means 28B is set as the axial displacement, and the displacement of the sliding member 37 is held by the holding means 100 at the free end of the cantilever 40. Since the contact resistance is reduced by the steel ball 39 and the free end of the cantilever 40 is displaced, the strain gauge 41 of the cantilever 40 outputs the torque magnitude applied to the input shaft 12 and the torque detection signal output in that direction. 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, as an input of the controller of the electric power steering device, the electric power is supplied to the electric motor 20 by the output, and the rotational force of the electric motor 20 is transmitted through the reduction gear mechanism 21. As a result, a rotational force can be applied to the output shaft 17.

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、操舵トルクを軸方向、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、操舵トルクを往復動作
の変位、好ましくは、操舵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良い。
When carrying out the present invention, in the present embodiment, as the torque-axial direction displacement converting mechanism, the torque balance detecting unit and the axial direction converting means are used to convert the steering torque into axial displacement, that is, vertical displacement. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment when implementing the present invention, and may be any means that converts steering torque into displacement of reciprocal movement, preferably axial displacement proportional to steering torque. .

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
る機構から成るトルク−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 the displacement in the axial direction, the torque is changed by using the input shaft or the output shaft as a ball screw. When a torque-axial displacement conversion mechanism including a mechanism in which the ball screw rotates in accordance with the above, the sliding member can be a nut-shaped member that is screwed with the ball screw. 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
バーの取り出しが自由に行えるように、その開口部を考
慮しているが、カンチレバーの脱着が自由に行えれば他
のハウジングと一体に構成しても良い。
Furthermore, although the housing of this embodiment is divided into four, it is not necessarily limited to this when implementing the present invention. In particular, the housing 11d is designed with its opening so that the cantilever can be taken out freely, but it may be integrated with another housing as long as the cantilever can be freely attached and detached.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に於いては、平板状のカンチレバーに歪ゲージを
形成すれば良く、抵抗ブリツジ回路として用いる各歪ゲ
ージの貼着状態等によつても、容易に均一に形成でき、
歪ゲージのブリツジの平衡が容易にとれるため、耐ノイ
ズ,耐ドリフト性の高い大きな出力が得られ、出力の信
頼性を向上させることができる。しかも、操舵トルク検
出部(カンチレバー)が独立しているため容易に交換が
可能である。
In the present invention, it suffices to form a strain gauge on a flat plate-shaped cantilever, and even if the strain gauges used as a resistance bridge circuit are stuck, they can be easily and uniformly formed.
Since the bridge of the strain gauge can be easily balanced, a large output with high noise resistance and drift resistance can be obtained, and the reliability of the output can be improved. Moreover, since the steering torque detector (cantilever) is independent, it can be easily replaced.

また、カンチレバーの自由端に直接鋼球を溶接,接着等
により固定することも考えられるが、摺動部材の溝との
嵌合隙間の精度の確保及び繰り返し使用に対する耐久性
の確保が難しく、電動式パワーステアリング装置の作動
不良、即ちハンドル操作力が重い等という不具合が生じ
る恐れがある。そこが、本考案に於いては、保持手段に
より鋼球がカンチレバーに確実に固定されるため、上記
のような不具合が生じることはない。また、プレートと
摺動部材との間に圧縮スプリングが介在しているため、
この圧縮スプリングにより、常時プレートが摺動部材を
付勢しているので、トルク−軸方向変位変換機構の相対
的上下変位(ガタ)を防止することができる。
It is also conceivable to fix the steel ball directly to the free end of the cantilever by welding, gluing, etc., but it is difficult to ensure the accuracy of the fitting gap with the groove of the sliding member and the durability against repeated use. There is a possibility that a malfunction of the power steering device, that is, a problem that the steering wheel operating force is heavy may occur. In the present invention, however, since the steel ball is reliably fixed to the cantilever by the holding means, the above-mentioned problems do not occur. Moreover, since the compression spring is interposed between the plate and the sliding member,
Since the plate constantly biases the sliding member by this compression spring, relative vertical displacement (backlash) of the torque-axial displacement conversion mechanism can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description 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
トルク検出器の一実施例の断面図、第2図は第1図に於
けるトルク平衡検出部の要部断面図、第3図は第1図に
於ける軸方向変位変換手段の要部断面図、第4図は第1
図に於けるカンチレバーの斜視図、第5図は第4図に於
けるA−A断面図、第6図はカンチレバーの鋼球の保持
手段の他の実施例を示すカンチレバーの要部断面図、第
7図は歪ゲージをブリツジ回路とし出力を取り出す周知
の歪検出回路図、第8図は摺動部材変位量−トルク検出
出力電圧特性を示す特性図である。 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,28A……
トルク平衡検出部,28B……軸方向変換手段,37……摺動
部材,39……鋼球,40……カンチレバー,41a,41b,41c,41d
……歪ゲージ,100……保持手段 なお、図中、同一符合及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a steering torque detector of an electric power steering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a main part of a torque balance detecting portion in FIG. 1, and FIG. FIG. 1 is a sectional view of an essential part of the axial displacement conversion means in FIG. 1, and FIG.
FIG. 5 is a perspective view of the cantilever in the drawing, FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view of a main portion of the cantilever showing another embodiment of the holding means for the steel ball of the cantilever. FIG. 7 is a known strain detection circuit diagram in which a strain gauge is used as a bridge circuit to take out an output, and FIG. 8 is a characteristic diagram showing a sliding member displacement amount-torque detection output voltage characteristic. 11,11a, 11b, 11c, 11d …… Housing, 12 …… Input shaft, 17…
Output shaft, 28 ... Torque-axial displacement conversion mechanism, 28A ...
Torque balance detector, 28B …… Axial direction converter, 37 …… Sliding member, 39 …… Steel ball, 40 …… Cantilever, 41a, 41b, 41c, 41d
…… Strain gauge, 100 …… Holding means In the drawings, the same reference numerals and symbols indicate the same or corresponding parts.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−15824(JP,A) 特開 昭58−53562(JP,A) 特開 昭58−133957(JP,A) 特開 昭57−190240(JP,A) 特開 昭58−177773(JP,A) 実開 昭60−137339(JP,U) 実開 昭60−189472(JP,U) 実開 昭59−72529(JP,U) 実開 昭59−68235(JP,U) 実開 昭59−68234(JP,U)Continuation of the front page (56) Reference JP-A-47-15824 (JP, A) JP-A-58-53562 (JP, A) JP-A-58-133957 (JP, A) JP-A-57-190240 (JP , A) JP 58-177773 (JP, A) Actual opening Sho 60-137339 (JP, U) Actual opening Sho 60-189472 (JP, U) Actual opening Sho 59-72529 (JP, U) Actual opening Sho 59-68235 (JP, U) Actual development Sho-59-68234 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車輌のステアリングホイールに接続される
入力軸とステアリングギヤ及び電動機のトルク伝達装置
に接続される出力軸との間に加わる操舵トルクを検出す
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
おいて、トルク−軸方向変位変換機構とカンチレバーか
ら構成され、前記トルク−軸方向変位変換機構は、前記
入力軸及び前記出力軸間に生じる操舵トルクを軸方向の
変位に変換し、前記出力軸と一体回転するプレートと、
前記出力軸上を摺動する摺動部材と、前記プレートと前
記摺動部材との間に介装している圧縮スプリングとを備
え、前記カンチレバーは、ハウジングに一端が固定さ
れ、他端が前記摺動部材に支持されると共に両端面に歪
ゲージを貼付し、前記摺動部材に支持される他端の球状
部材を保持する保持手段を備え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。
1. A steering torque detector of an electric power steering device for detecting a steering torque applied between an input shaft connected to a steering wheel of a vehicle and an output shaft connected to a steering gear and a torque transmission device of an electric motor. In the above, the torque-axial displacement conversion mechanism and the cantilever are configured, and the torque-axial displacement conversion mechanism converts steering torque generated between the input shaft and the output shaft into axial displacement, and the output shaft and the output shaft. A plate that rotates together
The cantilever includes a sliding member that slides on the output shaft, and a compression spring that is interposed between the plate and the sliding member. Steering torque for an electric power steering device, comprising: a holding means that is supported by a sliding member and has strain gauges attached to both end surfaces thereof, and holds a spherical member at the other end supported by the sliding member. Detector.
JP44286A 1985-09-03 1986-01-06 Steering torque detector for electric power steering system Expired - Lifetime JPH0696386B2 (en)

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US06/903,320 US4724711A (en) 1985-09-03 1986-09-03 Torque detector
FR8612387A FR2586807B1 (en) 1985-09-03 1986-09-03 TORQUE DETECTOR, PARTICULARLY FOR POWER STEERING OF VEHICLE

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JPS60137339U (en) * 1984-02-22 1985-09-11 トヨタ自動車株式会社 Torque sensor for electric power steering equipment
JPS60189472U (en) * 1984-05-29 1985-12-16 日本精工株式会社 Electric power steering device

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