JPH1026565A - Torque measuring device - Google Patents

Torque measuring device

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Publication number
JPH1026565A
JPH1026565A JP18288696A JP18288696A JPH1026565A JP H1026565 A JPH1026565 A JP H1026565A JP 18288696 A JP18288696 A JP 18288696A JP 18288696 A JP18288696 A JP 18288696A JP H1026565 A JPH1026565 A JP H1026565A
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JP
Japan
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torque
magnetic head
gap
measuring device
steering shaft
Prior art date
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Application number
JP18288696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushiro Ishino
連信郎 石野
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1026565A publication Critical patent/JPH1026565A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the torque measuring device having a torque switch, which can detect the state of the zero torque in high sensitivity. SOLUTION: This is the torque measuring device, wherein a torque sensor is provided at a steering shaft 4 for transmitting the torque. A first engaging part 18 is provided at one-end side of the steering shaft 4, and a second engaging part 19 is provided at the other-end side at the same time. These first and second engaging part 18 and 19 are arranged so as to face each other. Facing surfaces 20A, 20B, 21A and 21B are constituted so that gaps 25A and 25B are mutually held at the non-transmitting time of the torque and the gaps 25A and 25B are closed at the transmitting time of the torque. A pair of or two-pairs of magnetic heads 27A, (27B), 28A and (28B), which detect the presence or absence of the application of the torque on the steering shaft by sensing the magnitudes of the gaps 25A and 25B, are provided furthermore.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はトルク測定装置に関
し、特に、自動車やフォークリフトや電動カートなどの
自走車両のパワーステアリング装置に用いられるトルク
測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque measuring device, and more particularly to a torque measuring device used for a power steering device of a self-propelled vehicle such as an automobile, a forklift or an electric cart.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、軽自動車などの小形の自
動車においては、電動式のパワーステアリング装置が使
用されている。この電動式のパワーステアリング装置に
はトルクセンサが設置され、このトルクセンサとして
は、トーシヨンバーと角度センサとを組み合わせたもの
が一般的である。角度センサとしては、ポテンショメー
タやレゾルバーなどで構成されたものが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device is used in a small vehicle such as a mini vehicle. This electric power steering device is provided with a torque sensor. As the torque sensor, a combination of a torsion bar and an angle sensor is generally used. As the angle sensor, a sensor composed of a potentiometer, a resolver, or the like is generally used.

【0003】しかし、このような従来の構成では、トー
ションバーが比較的捩り剛性が低いため、パワーアシス
ト量の少ない高速走行時にハンドルに不自然な柔軟感が
発生するという問題点がある。このため、普通乗用車以
上の比較的大形の自動車においては、電動パワーステア
リングを採用するにあたり捩り剛性の高いトルクセンサ
が求められている。このような高剛性のトルクセンサと
しては、磁歪式トルクセンサが好適である。
[0003] However, in such a conventional configuration, the torsion bar has a relatively low torsional rigidity, so that there is a problem that an unnatural soft feeling is generated in the steering wheel during high-speed running with a small amount of power assist. For this reason, a torque sensor having a high torsional rigidity is required for adopting the electric power steering in a relatively large vehicle such as an ordinary passenger car. As such a high-rigidity torque sensor, a magnetostrictive torque sensor is preferable.

【0004】一方、自動車における電動式のパワーステ
アリング装置では、その計測制御トルク範囲が10Nm
程度であるにもかかわらず、縁石への乗り上げ時や車両
の衝突時などに、タイヤ側からハンドル側へ300Nm
程度の非常に大きな過負荷が印加されることがある。
On the other hand, in an electric power steering apparatus for an automobile, the measurement control torque range is 10 Nm.
Despite the degree, when riding on a curb or in the event of a vehicle collision, 300 Nm from the tire side to the steering wheel side
Very large overloads of the order can be applied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の磁歪式
トルクセンサでは、過負荷耐力をあげるために軸径を大
きくすると、その軸径の3乗に反比例して感度が低下す
るというデメリットを有する。このため、磁歪式トルク
センサを使用する場合には、感度と過負荷耐力との調整
を図らなければならない。
However, the above-described magnetostrictive torque sensor has a demerit that if the shaft diameter is increased to increase the overload resistance, the sensitivity is reduced in inverse proportion to the cube of the shaft diameter. Therefore, when using a magnetostrictive torque sensor, it is necessary to adjust the sensitivity and the overload resistance.

【0006】すなわち、一般に磁歪式トルクセンサは感
度が低く、過負荷耐力をもたせるために軸径を大きくす
るといっそう感度が下がり、そのため相対的に零点の不
安定性が問題となるおそれがある。
That is, in general, the magnetostrictive torque sensor has low sensitivity, and if the shaft diameter is increased in order to provide an overload resistance, the sensitivity is further reduced, and there is a possibility that the instability of the zero point becomes a problem relatively.

【0007】このような零点の不安定性を解消するため
には、たとえばトルクスイッチによりトルク零の状態を
検知して、これにもとづいてトルクセンサの零点をリア
ルタイムで補正するのが好適である。
In order to eliminate such instability of the zero point, it is preferable to detect the state of zero torque by, for example, a torque switch and correct the zero point of the torque sensor in real time based on this.

【0008】そこで本発明は、トルク零の状態を感度良
く検知できるトルクスイッチを備えたトルク測定装置を
得ることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a torque measuring device provided with a torque switch capable of detecting a state of zero torque with high sensitivity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、トルク伝達軸にトルクセンサを設けたトルク
測定装置において、前記トルク伝達軸の一端側に第1の
噛み合い部を設けるとともに、その他端側に第2の噛み
合い部を設け、これら第1および第2の噛み合い部どう
しを互いに向かい合わせて配置するとともに、その対向
面どうしを、トルクの非伝達時には互いに隙間を保持し
て位置するとともに、トルクの伝達時にはこの隙間を詰
めて位置するように構成し、かつ、前記隙間の大小を検
知することで前記トルク伝達軸へのトルクの印加の有無
を検出する磁気ヘッドを設けたものである。
According to the present invention, there is provided a torque measuring apparatus having a torque transmission shaft provided with a torque sensor, wherein a first engagement portion is provided at one end of the torque transmission shaft. A second meshing portion is provided on the other end side, and the first and second meshing portions are arranged so as to face each other, and their opposing surfaces are positioned with a gap therebetween when torque is not transmitted. At the same time, the magnetic head is configured to be positioned so as to close the gap when transmitting torque, and to detect the magnitude of the gap to detect the presence or absence of application of torque to the torque transmission shaft. is there.

【0010】すなわち、磁気記録媒体への情報の記録・
再生に供される一般の磁気ヘッドでは、磁気ヘッドと媒
体との間にエアギャップがあると、リフトオフ状態とな
って磁気ヘッドからの出力が下がるため、この状態を避
ける配慮がなされている。これに対し本発明は、この磁
気ヘッドとエアギャップとの関係を利用して、伝達軸へ
のトルクの印加の有無を検出するものである。また磁気
ヘッドを用いてエアギャップすなわち隙間の大小を検知
することで、伝達軸へのトルクの印加の有無を検出する
ものであるため、隙間の大きさが微小に変化しただけで
磁気ヘッドの出力が変化し、このためトルクの伝達の有
無を高感度で検知することができる。
That is, recording of information on a magnetic recording medium
In general magnetic heads used for reproduction, if there is an air gap between the magnetic head and the medium, a lift-off state occurs and the output from the magnetic head decreases, so consideration has been given to avoid this state. On the other hand, the present invention detects the application of torque to the transmission shaft by utilizing the relationship between the magnetic head and the air gap. In addition, since the presence or absence of the application of torque to the transmission shaft is detected by detecting the size of the air gap, that is, the size of the gap using the magnetic head, the output of the magnetic head can be detected only by a small change in the size of the gap. And the presence or absence of torque transmission can be detected with high sensitivity.

【0011】また本発明は、第1の噛み合い部に第1の
磁気ヘッドを設けるとともに、第2の噛み合い部に、前
記第1の磁気ヘッドに向かい合う第2の磁気ヘッドを設
け、かつ、第1の磁気ヘッドを励磁する手段と第2の磁
気ヘッドの出力を取り出す手段とを設けたものである。
Further, according to the present invention, a first magnetic head is provided at a first meshing portion, and a second magnetic head facing the first magnetic head is provided at a second meshing portion; Means for exciting the magnetic head and means for extracting the output of the second magnetic head.

【0012】このような構成によれば、第1の磁気ヘッ
ドと第2の磁気ヘッドとを向い合せで、一方を励磁側と
するとともに他方を検出側とするため、隙間の大きさの
変化によるトルクの印加の有無を、いっそう高感度で検
知することができる。
According to such a configuration, the first magnetic head and the second magnetic head face each other, and one is set as the excitation side and the other is set as the detection side. The presence or absence of the application of torque can be detected with higher sensitivity.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図9は、本発明にもとづくトルク
測定装置を適用した電動式のパワーステアリング装置の
概略構成を示す。ここで1、1は自動車などの車両にお
ける一対のステアリングホイールで、タイロッド2によ
って同時に操舵できるように構成されている。3は運転
者によって操作されるハンドルで、このハンドル3に付
与される操作力が、トルク伝達軸としてのステアリング
軸4を介して、タイロッド2を作動させるためのギヤボ
ックス5へ伝動されるように構成されている。ギヤボッ
クス5にはパワーステアリングのためのモータ6が取り
付けられている。ステアリング軸4には、このステアリ
ング軸4に作用するトルクの方向と大きさとを検知可能
なトルクセンサ7と、このステアリング軸4におけるト
ルク印加の有無を検知可能なトルクスイッチ8とが設け
られている。これらのモータ6とトルクセンサ7とトル
クスイッチ8とは、いずれも電子制御ユニット9に接続
されている。
FIG. 9 shows a schematic configuration of an electric power steering device to which a torque measuring device according to the present invention is applied. Here, reference numerals 1 and 1 denote a pair of steering wheels in a vehicle such as an automobile, which are configured to be simultaneously steered by a tie rod 2. Reference numeral 3 denotes a steering wheel operated by a driver so that an operation force applied to the steering wheel 3 is transmitted to a gear box 5 for operating the tie rod 2 via a steering shaft 4 as a torque transmission shaft. It is configured. The gear box 5 is provided with a motor 6 for power steering. The steering shaft 4 is provided with a torque sensor 7 capable of detecting the direction and magnitude of the torque acting on the steering shaft 4 and a torque switch 8 capable of detecting whether or not torque is applied to the steering shaft 4. . The motor 6, the torque sensor 7, and the torque switch 8 are all connected to the electronic control unit 9.

【0014】図8は、ステアリング軸4の要部を拡大し
て示す。このステアリング軸4は、外筒11によって覆わ
れるとともに、この外筒11によって車体に支持されてい
る。このステアリング軸4の上側の先端部は外筒11から
突出しており、この突出部の先端にはハンドル取り付け
部12が形成されている。
FIG. 8 shows a main part of the steering shaft 4 in an enlarged manner. The steering shaft 4 is covered by an outer cylinder 11 and is supported by the vehicle body by the outer cylinder 11. The upper end of the steering shaft 4 projects from the outer cylinder 11, and a handle mounting portion 12 is formed at the end of the projection.

【0015】トルクセンサ7は、互いに逆方向に傾斜し
た一対の磁気異方性部13、13と、これら磁気異方性部1
3、13の周囲に設けられた励磁コイルおよび検出コイル1
4とを有している。
The torque sensor 7 includes a pair of magnetic anisotropic parts 13 and 13 inclined in opposite directions to each other.
Excitation coil and detection coil 1 provided around 3, 13
4 and has.

【0016】ステアリング軸4は、外筒11の上端部およ
び下端部において、それぞれベアリング15、16によって
支持されている。トルクスイッチ8はベアリング15に近
い位置に設けられ、このトルクスイッチ8においては、
ステアリング軸4は長さ方向に分断されており、この分
断された部分におけるステアリング軸4の一端側すなわ
ちハンドル3に近い上側部と、他端側すなわちハンドル
3から遠い下側部とには、それぞれ噛み合い部18、19が
形成されている。
The steering shaft 4 is supported by bearings 15 and 16 at the upper end and the lower end of the outer cylinder 11, respectively. The torque switch 8 is provided at a position near the bearing 15, and in this torque switch 8,
The steering shaft 4 is divided in the length direction, and one end side of the steering shaft 4, that is, an upper portion close to the handle 3, and another end portion, that is, a lower portion far from the handle 3, of the divided portion are respectively provided. Meshing portions 18 and 19 are formed.

【0017】これら噛み合い部18、19は、図2に示すよ
うに、それぞれ横断面半月状に形成されて、その対向面
20A、21Aどうしと、対向面20B、21Bどうしとが互い
に向かい合うように構成されている。ハンドル3から遠
い方の下側部の噛み合い部19の先端には細軸22が一体に
形成され、この細軸22はハンドル3に近い方の上側部の
ステアリング軸4の中央部を貫通してハンドル取り付け
部12の位置まで達し、このハンドル取り付け部12または
その近傍において、ベアリング23によってステアリング
軸4の内部に同心状に支持されている。したがって、ス
テアリング軸4は、上述のように噛み合い部18、19にお
いて長さ方向に分断されているにもかかわらず、その上
側部がベアリング15およびベアリング24によって支持さ
れるとともに、その下側部は細軸22の先端がベアリング
23によって支持されかつ細軸22とは反対側がベアリング
16によって支持されることで、その軸4の全体が外筒11
に安定に支持された状態で回転可能である。
As shown in FIG. 2, these meshing portions 18 and 19 are each formed in a half-moon cross section,
20A and 21A and the opposing surfaces 20B and 21B are configured to face each other. A thin shaft 22 is integrally formed at the tip of the lower engagement portion 19 remote from the handle 3, and the thin shaft 22 passes through the center of the upper steering shaft 4 closer to the handle 3. It reaches the position of the handle mounting portion 12, and is concentrically supported inside the steering shaft 4 by a bearing 23 at or near the handle mounting portion 12. Therefore, the steering shaft 4 is supported by the bearings 15 and 24 while the steering shaft 4 is supported by the bearings 15 and 24 in spite of the fact that the steering shaft 4 is divided in the lengthwise direction at the meshing portions 18 and 19 as described above. The tip of the fine shaft 22 is a bearing
Bearing supported by 23 and opposite the small shaft 22
The shaft 4 is supported by the outer cylinder 11
It is rotatable while being supported stably.

【0018】図2に示すように、対向面20A、20Bと対
向面21A、21Bとは、それぞれ180度よりもわずかに
小さな角度となるように形成され、その結果、対向面20
Aと対向面21Aとの間、および対向面20Bと対向面21B
との間には、それぞれ周方向に沿ってわずかな角度をな
す隙間25A、25Bが形成されている。そして、たとえば
図2においてステアリング軸4にある方向のトルクが印
加された場合には、一方の隙間25Aは開くとともに他方
の隙間25Bは詰まることになる。また反対方向のトルク
が印加された場合には、隙間25Aが詰まるとともに隙間
25Bが開くことになる。対向面20A、21Aどうしの間
と、対向面20B、21Bどうしの間とに、それぞれ、非磁
性材料からなるばねなどの弾性体26A、26Bを設けるこ
とで、ステアリング軸4にトルクが印加されないときに
確実に隙間25A、25Bを形成できるとともに、この隙間
25A、25Bが存在するにもかかわらずトルク零の近傍に
おいても確実にトルクを伝達できるようにしてトルク零
近傍の不感帯をなくすことが可能となる。
As shown in FIG. 2, the opposing surfaces 20A, 20B and the opposing surfaces 21A, 21B are each formed so as to have an angle slightly smaller than 180 degrees.
A and the opposing surface 21A, and between the opposing surface 20B and the opposing surface 21B
Are formed between the gaps 25A and 25B at a slight angle along the circumferential direction. For example, when a torque in a certain direction is applied to the steering shaft 4 in FIG. 2, one gap 25A is opened and the other gap 25B is closed. When a torque in the opposite direction is applied, the gap 25A is closed and the gap 25A is closed.
25B will open. When torque is not applied to the steering shaft 4 by providing elastic bodies 26A and 26B such as springs made of a non-magnetic material between the opposing surfaces 20A and 21A and between the opposing surfaces 20B and 21B, respectively. Gaps 25A and 25B can be reliably formed, and
Despite the presence of 25A and 25B, it is possible to reliably transmit torque even near zero torque, thereby eliminating the dead zone near zero torque.

【0019】なお、図2においては、噛み合い部18の対
向面20A、20Bと噛み合い部19の対向面21A、21Bとが
ともに180度よりもわずかに小さな角度で形成された
ものを例示したが、対向面20A、20Bと対向面21A、21
Bとのうちのいずれか一方が180度で形成されるとと
もに、他方のみが180度よりも小さく形成されたもの
であっても差支えない。
In FIG. 2, an example is shown in which the opposing surfaces 20A and 20B of the engaging portion 18 and the opposing surfaces 21A and 21B of the engaging portion 19 are both formed at an angle slightly smaller than 180 degrees. Opposing surfaces 20A and 20B and opposing surfaces 21A and 21
One of B and 180 may be formed at 180 degrees, and the other may be formed at less than 180 degrees.

【0020】各対向面20A、20B、21A、21Bには、そ
れぞれ磁気ヘッド27A、27B、28A、28Bが埋設されて
いる。詳細には、噛み合い部18、19の周面から対抗面20
A、20B、21A、21Bに向けてそれぞれ孔部29A、29
B、30A、30Bが形成され、この孔部29A、29B、30
A、30Bに磁気ヘッド27A、27B、28A、28Bが挿入さ
れて、そのヘッド部が対向面20A、20B、21A、21Bに
沿って位置するように樹脂モールド31によって固定され
ている。磁気ヘッド27A、28Aどうしは隙間25Aを介し
て互いに接近した状態で対向し、また磁気ヘッド27B、
28Bどうしは隙間25Bを介して互いに接近した状態で対
向するように設置されている。
Magnetic heads 27A, 27B, 28A, 28B are embedded in the opposing surfaces 20A, 20B, 21A, 21B, respectively. In detail, the counter surface 20
Holes 29A, 29 toward A, 20B, 21A, 21B
B, 30A, 30B are formed, and the holes 29A, 29B, 30
The magnetic heads 27A, 27B, 28A, 28B are inserted into A, 30B, and are fixed by the resin mold 31 so that the heads are located along the opposing surfaces 20A, 20B, 21A, 21B. The magnetic heads 27A and 28A face each other while approaching each other via a gap 25A.
28B are installed so as to face each other in a state of approaching each other via a gap 25B.

【0021】図1および図8に示すように、噛み合い部
18に対応する軸4および外筒11の部分には、磁気ヘッド
27A、27Bに結線された検出側のロータリトランス32が
設けられている。また噛み合い部19に対応する軸4およ
び外筒11の部分には、磁気ヘッド28A、28Bに結線され
た励磁側のロータリトランス33が設けられている。図3
はトルクスイッチ8の回路図を示すが、ロータリトラン
ス33は、外筒11の外側において交流の励磁回路34に接続
されている。またロータリトランス32は、外筒11の外側
において、コンデンサを利用した整流回路35を介して減
算器36に接続されている。また磁気ヘッド27A、27Bの
巻線を図3に示すようにお互いに逆極性にすることによ
り、減算器36の出力として、二つの磁気ヘッド27A、27
Bの出力の差をとることができるように構成されてい
る。
As shown in FIG. 1 and FIG.
The shaft 4 and the outer cylinder 11 corresponding to 18 have a magnetic head
A detection-side rotary transformer 32 connected to 27A and 27B is provided. A rotary transformer 33 on the excitation side, which is connected to the magnetic heads 28A and 28B, is provided on the shaft 4 and the outer cylinder 11 corresponding to the meshing portion 19. FIG.
FIG. 3 shows a circuit diagram of the torque switch 8. The rotary transformer 33 is connected to an AC excitation circuit 34 outside the outer cylinder 11. The rotary transformer 32 is connected to a subtractor 36 via a rectifier circuit 35 using a capacitor outside the outer cylinder 11. The windings of the magnetic heads 27A and 27B are made to have opposite polarities as shown in FIG.
The configuration is such that the difference between the outputs of B can be taken.

【0022】したがって、磁気ヘッド28A、28Bには、
励磁回路34からロータリトランス33を介して励磁電流が
供給される。また磁気ヘッド27A、27Bは磁気ヘッド28
A、28Bに接近して対向しているため、電磁誘導により
検出電圧が発生する。この検出電圧は、ロータリトラン
ス32および整流回路35を介して減算器36に供給される。
Therefore, the magnetic heads 28A and 28B have
An excitation current is supplied from an excitation circuit 34 via a rotary transformer 33. The magnetic heads 27A and 27B are
A and 28B are close to and opposed to each other, so that a detection voltage is generated by electromagnetic induction. This detection voltage is supplied to the subtractor 36 via the rotary transformer 32 and the rectifier circuit 35.

【0023】このような構成において、ステアリング軸
4にトルクが印加されず、したがってエアギャップすな
わち隙間25A、25Bが形成されることにより噛み合い部
18の対向面20A、20Bと噛み合い突部19の対向面21A、
21Bとの間に大きな隙間25A、25Bが存在している場合
には、上記電磁誘導によって磁気ヘッド27A、27Bに発
生する検出電圧は小さく、このため減算器36からの検出
出力電圧の値は小さい。これに対し、ステアリング軸4
にトルクが印加されて、隙間25A、25Bのいずれかが詰
まった場合には、磁気ヘッド27A、27Bのうちのこの隙
間25A、25Bが詰まった方のものの検出電圧が大きくな
り、それに対応した減算器36の検出電圧も大きくなる。
In such a configuration, no torque is applied to the steering shaft 4, and therefore, the air gap, that is, the gaps 25A and 25B are formed, so that the meshing portion is formed.
The opposing surfaces 20A, 20B of the 18 and the opposing surface 21A of the projection 19,
When there are large gaps 25A and 25B between the magnetic heads 21B and 21B, the detection voltage generated in the magnetic heads 27A and 27B by the electromagnetic induction is small, and the value of the detection output voltage from the subtractor 36 is small. . On the other hand, the steering shaft 4
When torque is applied to one of the gaps 25A and 25B and the gap is clogged, the detection voltage of the magnetic head 27A or 27B which has the gap 25A or 25B clogged increases, and the corresponding subtraction is performed. The detection voltage of the detector 36 also increases.

【0024】磁気ヘッド27A、27Bの一方についての隙
間25A、25Bの大きさと減算器36の出力との関係を図4
に示す。この図4より、ステアリング軸4へのトルクの
印加の有無にもとづく隙間25A、25Bの大小にもとづき
減算器36の出力が変化し、トルクの印加により隙間25
A、25Bが小さくなるにしたがって減算器36の出力が大
きくなることがわかる。Vooは、対向面20A、20Bと対
向面21A、21Bとが接触したときの減算器36の出力を示
す。このため、適当なしきい値Vthを設定して、減算器
36の出力がこのしきい値Vth以下のときに、トルク零で
あるとすることができる。こうすることで、印加トルク
と両方の磁気ヘッド27A、27Bを含む系の出力との関係
を図5のようにすることができ、これによってステアリ
ング軸4へのトルクの印加の有無を検出することができ
る。
FIG. 4 shows the relationship between the size of the gaps 25A and 25B for one of the magnetic heads 27A and 27B and the output of the subtractor 36.
Shown in 4, the output of the subtractor 36 changes based on the size of the gaps 25A and 25B based on the presence or absence of the application of the torque to the steering shaft 4.
It can be seen that the output of the subtractor 36 increases as A and 25B decrease. Voo indicates the output of the subtractor 36 when the opposing surfaces 20A, 20B and the opposing surfaces 21A, 21B come into contact with each other. Therefore, an appropriate threshold value Vth is set and the subtractor
When the output of 36 is equal to or less than the threshold value Vth, it can be determined that the torque is zero. By doing so, the relationship between the applied torque and the output of the system including both magnetic heads 27A and 27B can be made as shown in FIG. Can be.

【0025】しかも、噛み合い部18の磁気ヘッド27A、
27Bと、噛み合い部19の磁気ヘッド28A、28Bとが互い
に対向して配置されているため、隙間25A、25Bの大き
さがわずかに変化しただけでも検出電圧は敏感に変化す
る。このため、ステアリング軸4へのトルクの印加の有
無を感度良く検出することができる。
Moreover, the magnetic head 27A of the engagement portion 18
Since the magnetic head 27B and the magnetic heads 28A and 28B of the meshing portion 19 are arranged so as to face each other, even if the size of the gaps 25A and 25B slightly changes, the detection voltage changes sensitively. Therefore, the presence or absence of the application of the torque to the steering shaft 4 can be detected with high sensitivity.

【0026】なお、図2に示す構成に代えて、図8に示
すトルクスイッチ8の構成によっても、同様にトルク零
の状態を検出することができる。すなわち、一方の隙間
25Aのみに対応して、片方の噛み合い部18に二つの磁気
ヘッド27Aa、27Bbが設けられ、かつ、これらの磁気
ヘッド27Aa、27Bbに対応して、他方の噛み合い部19
には二つの磁気ヘッド28Aa、28Bbが設けられてい
る。29Aa、29Ab、30Aa、30Abは、これらの磁気
ヘッド27Aa、27Bb、28Aa、28Bbを収容するため
の孔部である。
It is to be noted that the state of zero torque can be similarly detected by the structure of the torque switch 8 shown in FIG. 8 instead of the structure shown in FIG. That is, one gap
Two magnetic heads 27Aa and 27Bb are provided on one engagement portion 18 corresponding to only 25A, and the other engagement portion 19 is provided corresponding to these magnetic heads 27Aa and 27Bb.
Are provided with two magnetic heads 28Aa and 28Bb. 29Aa, 29Ab, 30Aa, 30Ab are holes for accommodating these magnetic heads 27Aa, 27Bb, 28Aa, 28Bb.

【0027】図9は、トルクスイッチ8のさらに他の構
成を示す。ここでは、一方の隙間25Aのみに対応して、
噛み合い部18、19に磁気ヘッド27A、28Aが設けられて
いる。このような構成によっても、同様にトルク零の状
態を検出することができる。すなわち、この場合は、図
5における回路の出力が高レベルから低レベルへ変化す
るタイミングまたは低レベルから高レベルへ変化するタ
イミングをトルク零と判断すればよいことになる。
FIG. 9 shows still another configuration of the torque switch 8. Here, corresponding to only one gap 25A,
Magnetic heads 27A and 28A are provided on the meshing portions 18 and 19. With such a configuration, the state of zero torque can be similarly detected. That is, in this case, the timing at which the output of the circuit in FIG. 5 changes from the high level to the low level or the timing at which the output changes from the low level to the high level may be determined to be zero torque.

【0028】なお、上記においては、可動部であるステ
アリング軸4と非可動部である外筒11との間での電圧の
授受を、非接触式のロータリトランス32、33によって行
っているため、スリップリングなどの接触式のものを用
いた場合に比べ、接触部の存在にもとづく経時変化(低
耐久性)およびノイズの混入を防止することができる。
In the above description, since the transmission and reception of the voltage between the steering shaft 4 as the movable portion and the outer cylinder 11 as the non-movable portion are performed by the non-contact type rotary transformers 32 and 33, Compared to the case where a contact-type one such as a slip ring is used, it is possible to prevent a change with time (low durability) based on the presence of the contact portion and the entry of noise.

【0029】トルクスイッチ8によってトルク零の状
態、すなわちステアリング軸4にトルクが印加されてい
ない状態が検出されたなら、これにもとづいてトルクセ
ンサ7の零点を公知の方法によってリアルタイムで補正
する。
When the torque switch 8 detects a state of zero torque, that is, a state in which no torque is applied to the steering shaft 4, the zero point of the torque sensor 7 is corrected in real time by a known method.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によると、第1およ
び第2の噛み合い部どうしを互いに向かい合わせて配置
するとともに、その対向面どうしを、トルクの非伝達時
には互いに隙間を保持して位置するとともに、トルクの
伝達時にはこの隙間を詰めて位置するように構成し、か
つ、前記隙間の大小を検知することで前記トルク伝達軸
へのトルクの印加の有無を検出する磁気ヘッドを設けた
ため、この磁気ヘッドとエアギャップとの関係を利用し
て、伝達軸へのトルクの印加の有無を検出することがで
き、しかも磁気ヘッドを用いるものであるため、隙間の
大きさが微小に変化しただけて検出出力を変化させるこ
とができて、トルクの伝達の有無を高感度で検知するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the first and second meshing portions are arranged so as to face each other, and the opposing surfaces are positioned while maintaining a gap when torque is not transmitted. And at the time of torque transmission, the gap is narrowed to be located, and a magnetic head is provided to detect the presence or absence of torque to the torque transmission shaft by detecting the size of the gap. By utilizing the relationship between the magnetic head and the air gap, it is possible to detect the presence or absence of application of torque to the transmission shaft, and since the magnetic head is used, the size of the gap has only slightly changed. As a result, the detection output can be changed, and the presence or absence of torque transmission can be detected with high sensitivity.

【0031】また本発明によれば、第1の噛み合い部に
第1の磁気ヘッドを設けるとともに、第2の噛み合い部
に、前記第1の磁気ヘッドに向かい合う第2の磁気ヘッ
ドを設け、かつ、第1の磁気ヘッドを励磁する手段と第
2の磁気ヘッドの出力を取り出す手段とを設けたため、
第1の磁気ヘッドと第2の磁気ヘッドとを向い合せで、
一方を励磁側とするとともに他方を検出側とするため、
隙間の大きさの変化によるトルクの印加の有無を、いっ
そう高感度で検知することができる。
According to the present invention, the first magnetic head is provided at the first meshing portion, and the second magnetic head facing the first magnetic head is provided at the second meshing portion; Since means for exciting the first magnetic head and means for extracting the output of the second magnetic head are provided,
With the first magnetic head and the second magnetic head facing each other,
To make one the excitation side and the other the detection side,
The presence or absence of the application of torque due to the change in the size of the gap can be detected with higher sensitivity.

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

【図1】本発明のトルク測定装置の要部の概略構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of a torque measuring device of the present invention.

【図2】図1に示された部分の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion shown in FIG.

【図3】図1のトルク測定装置におけるトルクスイッチ
の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a torque switch in the torque measuring device of FIG.

【図4】図1のトルク測定装置における一方の磁気ヘッ
ドの出力特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing output characteristics of one magnetic head in the torque measuring device of FIG. 1;

【図5】図1のトルク測定装置における印加トルクとト
ルクスイッチの出力との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an applied torque and an output of a torque switch in the torque measuring device of FIG. 1;

【図6】トルクスイッチの別の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the torque switch.

【図7】トルクスイッチのさらに別の例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing still another example of the torque switch.

【図8】本発明にもとづくトルク測定装置を適用したス
テアリング軸の要部を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a steering shaft to which the torque measuring device according to the present invention is applied.

【図9】図6のステアリング軸を用いた電動式のパワー
ステアリング装置の概略構成を示す図である。
9 is a diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device using the steering shaft of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 ステアリング軸 7 トルクセンサ 8 トルクスイッチ 18 噛み合い部 19 噛み合い部 20A 対向面 20B 対向面 21A 対向面 21B 対向面 25A 隙間 25B 隙間 27A 磁気ヘッド 27B 磁気ヘッド 28A 磁気ヘッド 28B 磁気ヘッド Reference Signs List 4 steering shaft 7 torque sensor 8 torque switch 18 meshing portion 19 meshing portion 20A opposing surface 20B opposing surface 21A opposing surface 21B opposing surface 25A gap 25B gap 27A magnetic head 27B magnetic head 28A magnetic head 28B magnetic head

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トルク伝達軸にトルクセンサを設けたト
ルク測定装置であって、前記トルク伝達軸の一端側に第
1の噛み合い部を設けるとともに、その他端側に第2の
噛み合い部を設け、これら第1および第2の噛み合い部
どうしを互いに向かい合わせて配置するとともに、その
対向面どうしを、トルクの非伝達時には互いに隙間を保
持して位置するとともに、トルクの伝達時にはこの隙間
を詰めて位置するように構成し、かつ、前記隙間の大小
を検知することで前記トルク伝達軸へのトルクの印加の
有無を検出する磁気ヘッドを設けたことを特徴とするト
ルク測定装置。
1. A torque measuring device provided with a torque sensor on a torque transmission shaft, wherein a first engagement portion is provided on one end side of the torque transmission shaft, and a second engagement portion is provided on the other end side, The first and second meshing portions are arranged so as to face each other, and their opposing surfaces are positioned so as to hold a gap when torque is not transmitted, and to close the gap when torque is transmitted. And a magnetic head for detecting presence or absence of torque application to the torque transmission shaft by detecting the size of the gap.
【請求項2】 第1の噛み合い部に第1の磁気ヘッドを
設けるとともに、第2の噛み合い部に、前記第1の磁気
ヘッドに向かい合う第2の磁気ヘッドを設け、かつ、第
1の磁気ヘッドを励磁する手段と第2の磁気ヘッドの出
力を取り出す手段とを設けたことを特徴とする請求項1
記載のトルク測定装置。
2. A first magnetic head is provided at a first engaging portion, a second magnetic head facing the first magnetic head is provided at a second engaging portion, and a first magnetic head is provided. And means for exciting the output of the second magnetic head.
The torque measuring device as described.
【請求項3】 第1の噛み合い部を横断面半月状に形成
して、この第1の噛み合い部に、互いに半周離れて位置
する一対の第1の磁気ヘッドを設け、かつ、第2の噛み
合い部を横断面半月状に形成して、この第2の噛み合い
部に、互いに半周離れて位置する一対の第2の磁気ヘッ
ドを設けたことを特徴とする請求項2記載のトルク測定
装置。
3. A first meshing portion having a half-moon cross section, a pair of first magnetic heads located half a circle apart from each other at the first meshing portion, and a second meshing portion. 3. The torque measuring device according to claim 2, wherein the portion is formed to have a half-moon cross section, and a pair of second magnetic heads located half a circle apart from each other are provided in the second meshing portion.
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