JPS61226362A - Steering torque detector in power steering gear device - Google Patents

Steering torque detector in power steering gear device

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Publication number
JPS61226362A
JPS61226362A JP60067888A JP6788885A JPS61226362A JP S61226362 A JPS61226362 A JP S61226362A JP 60067888 A JP60067888 A JP 60067888A JP 6788885 A JP6788885 A JP 6788885A JP S61226362 A JPS61226362 A JP S61226362A
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JP
Japan
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electrode plate
movable
fixed electrode
movable electrode
angular displacement
Prior art date
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Application number
JP60067888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Hashimoto
昭夫 橋本
Hiroshi Nakajima
洋 中島
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61226362A publication Critical patent/JPS61226362A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly accurate steering torque detector, by enabling a steering torque exerted to a steering wheel to be delivered as an electrostatic capacity. CONSTITUTION:A ball screw 20a is formed in an input shaft 20, and balls 30 fitted in the ball screw 20 are prevented from coming off by means of a movable member 31. A movable electrode plate 40 is fastened to one end of the movable member 31, and further, these are pressed by a movable electrode pressing spring 33 which is secured at the bearing 22 side. Further, a stationary electrode plate 41 is fixed to an upper housing 3 through the intermediary of a stationary electrode base plate 42, being opposed to one surface of the movable electrode plate 40. The electrostatic capacity between the stationary electrode plate 41 and the movable electrode plate 40 is changed in association with the movement of the movable electrode plate 40, and the torque of the steering wheel may be detected in accordance with variations in this electrostatic capacity.

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、トーション・バー機構等の捻りを
静電容量の変化に変換して、非接触でトルク検出を行う
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, it converts twist of a torsion bar mechanism etc. into a change in capacitance to detect non-zero The present invention relates to a steering torque detector for a power steering device that detects torque by contact.

[従来の技術] 従来のこの種の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57−47251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 power steering device, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-47251.

前記公報の技術は、入力軸と出力軸との相対回転をトー
ション・バーによる角変位に変換し、更に、前記角変位
を入力軸の外周面に形成した螺旋状のカム溝にボールを
嵌合させ、入力軸の軸方向の変位に変換し、この軸方向
の移動を磁気スケールで電気信号に変換している。
The technique disclosed in the above publication converts the relative rotation between the input shaft and the output shaft into angular displacement by a torsion bar, and further converts the angular displacement into a spiral cam groove formed on the outer circumferential surface of the input shaft by fitting a ball into it. This is converted into axial displacement of the input shaft, and this axial movement is converted into an electrical signal using a magnetic scale.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、磁気スケールで検出精度を上げるには、第7図
の原理図に示す様に、磁気スケールの各単位磁石M1〜
Mnの構成する着磁を、軸方向のN極の長さLH、S極
の長さLSとする単極の長さを短くする必要がある。ま
た、その厚みtにおいても、薄くする必要がある。当然
ながら、それを積橿的に行うと着磁が弱いものになって
しまい、その検出出力の低下及び温度特性の劣化が生ず
るという電磁気的な問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in order to increase the detection accuracy with the magnetic scale, as shown in the principle diagram of FIG.
It is necessary to shorten the length of a single pole in which the length of the north pole in the axial direction is LH and the length of the south pole is LS in the magnetization composed of Mn. Further, the thickness t also needs to be made thin. Naturally, if this is done in a cumulative manner, the magnetization becomes weaker, resulting in electromagnetic problems such as a decrease in detection output and deterioration of temperature characteristics.

また、機械的にも検出部SEと磁気スケールとの間隙G
は、常に、均一にしかも微少に管理しなければならない
という問題があった。更に、磁気検出手段及びその検出
出力のディジタル波形の処理が特殊であるため、そのデ
ィジタル波形の処理回路が高価にならざるを得ないとい
う信号処理回路の問題があった。
Also, mechanically, the gap G between the detection part SE and the magnetic scale is
has always had to be uniformly and minutely controlled. Furthermore, since the magnetic detection means and the processing of the digital waveform of its detection output are special, there is a problem with the signal processing circuit that the digital waveform processing circuit must be expensive.

そこで、本発明は上記問題点を除去して、精度の高いア
ナログ出力を得ることができると共に、検出器の構造を
簡単とし、廉価なパワーステアリング装置の操舵トルク
検出器の提供をその目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems and provide a steering torque detector for a power steering device that can obtain a highly accurate analog output, has a simple detector structure, and is inexpensive. It is something.

[問題点を解決するための手段] 本発明にかかるパワーステアリング装置の操舵トルク検
出器は、ステアリングシャフト等の入力軸とビニオン軸
等の出力軸との間に配設された、ステアリングホイール
に加えられた操舵トルクを角変位に変換するトーション
・バー等の捻り角変位発生部材と、前記捻り角変位に伴
い軸方向の移動に変換するボールねじに嵌合し、摺動ガ
イドにその回動を規制され、軸方向に沿って移動する可
動部材と、前記可動部材の移動を静電容量の変化に変換
する可動電極板と、前記可動電極板に並設された固定電
極板からなるものである。
[Means for Solving the Problems] A steering torque detector for a power steering device according to the present invention is provided in addition to a steering wheel, which is disposed between an input shaft such as a steering shaft and an output shaft such as a binion shaft. A torsional angular displacement generating member such as a torsion bar that converts the generated steering torque into angular displacement is fitted to a ball screw that converts the torsional angular displacement into axial movement, and the rotation is transferred to a sliding guide. It consists of a movable member that is regulated and moves along the axial direction, a movable electrode plate that converts the movement of the movable member into a change in capacitance, and a fixed electrode plate that is arranged in parallel to the movable electrode plate. .

し作用] 本発明によれば、ステアリングホイールに加えられた操
舵トルクは、入力軸のステアリングシャフトと、出力軸
のラックアンドビニオン式ステアリングのビニオンとの
間に配設された捻り角変位発生部材であるトーション・
バーによって、角変位に変換される。前記変換された角
変位は入力軸に設けられたボールねじに嵌合し、出力軸
に設けられた摺動ガイドによって回動を規制され、軸方
向に沿って移動する可動部材の軸方向の移動に変換され
る。
According to the present invention, the steering torque applied to the steering wheel is generated by the torsional angular displacement generating member disposed between the steering shaft of the input shaft and the binion of the rack-and-binion type steering of the output shaft. A certain torsion
converted into angular displacement by the bar. The converted angular displacement is fitted into a ball screw provided on the input shaft, and rotation is regulated by a sliding guide provided on the output shaft, resulting in axial movement of the movable member that moves along the axial direction. is converted to

前記可動部材には可動電極板が取り付けられていて、可
動部材の軸方向の移動は可動電極板に並設された固定電
極板との間の静電容量の変化となる。
A movable electrode plate is attached to the movable member, and movement of the movable member in the axial direction causes a change in capacitance between the movable electrode plate and a fixed electrode plate arranged in parallel.

このとき、可動電極板に並設された固定電極板を、前記
可動電極板の両面にそれぞれ並設して2個の固定電極板
を設けた場合は、前記可動電極板は2個の固定電極板の
間に位置するから、一方の固定電極板で形成される静電
容量がその間隙に反比例して増加するとき、他方の固定
電極板で形成される静電容量がその間隙に反比例して減
少することになる。
At this time, if two fixed electrode plates are provided by placing fixed electrode plates parallel to a movable electrode plate on both sides of the movable electrode plate, the movable electrode plate has two fixed electrode plates. Because it is located between the plates, when the capacitance formed by one fixed electrode plate increases in inverse proportion to the gap, the capacitance formed by the other fixed electrode plate decreases in inverse proportion to the gap. It turns out.

したがって、捻り角変位発生部材と前記捻り角変位に伴
い軸方向の移動に変換する可動部材によって、ステアリ
ングホイールに加えられた操舵トルクを静電容量の変化
として出力できると共に、両静電容量の変化を差動検出
出力とすることができる。
Therefore, by using the torsional angular displacement generating member and the movable member that converts the torsional angular displacement into axial movement, the steering torque applied to the steering wheel can be output as a change in capacitance, and both capacitances can be changed. can be used as a differential detection output.

[実施例] 第1図は本発明の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で、第2図はパワーステアリ
ングの全体構成図を示すものである。
[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a steering torque detector of a power steering device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the power steering device.

図において、モータ1の回転軸にはビニオンギア2が取
り付けられている。前記モータ1のケースはアッパーハ
ウジング3に固着されている。前記ビニオンギア2はア
ッパーハウジング3のベアリング7と、ロアーハウジン
グ4のベアリング8間で軸支されている減速ギア5aに
噛合している。
In the figure, a pinion gear 2 is attached to the rotating shaft of a motor 1. A case of the motor 1 is fixed to an upper housing 3. The binion gear 2 meshes with a reduction gear 5a that is pivotally supported between a bearing 7 of the upper housing 3 and a bearing 8 of the lower housing 4.

前記減速ギア5aの回転はこれと締結部材で連結された
減速ギア5bを介して、出力ギア口に伝達される。前記
出力ギア口はラックアンドビニオン式ステアリングのラ
ック10と噛合するビニオン ・部9aを有する出力軸
9とキーによって固着されている。前記出力軸9はロア
ーハウジング4に配設したベアリング14及びベアリン
グ15によって軸支されている。そして、前記出力軸9
の端部にボルトを設け、これにナツト16を噛合せるこ
とにより、ロアーハウジング4に前記ベアリング14及
び15を堅固に固着し、前記ナツト16はキャップねじ
1.7によって、ロアーハウジング4に封止される。前
記出力軸9のビニオン部9aと噛合するラック10は、
第2図のパワーステアリングの全体構成図に示す様に、
ステアリングハウジング100内に装着されたラック1
0の左右の移動により、その両端に取り付けられている
リンクロッド101及びリンクロッド102が移動し、
左右両輪のナックルアーム(図示せず)を動かして、ホ
イール103及び104、即ち、左右両輪の操向を行う
ものである。
The rotation of the reduction gear 5a is transmitted to the output gear port via the reduction gear 5b connected thereto by a fastening member. The output gear port is fixed by a key to an output shaft 9 having a binion portion 9a that meshes with a rack 10 of a rack-and-binion type steering. The output shaft 9 is supported by a bearing 14 and a bearing 15 provided in the lower housing 4. And the output shaft 9
The bearings 14 and 15 are firmly fixed to the lower housing 4 by providing a bolt at the end and engaging the nut 16 with the bolt, and the nut 16 is sealed to the lower housing 4 by a cap screw 1.7. be done. The rack 10 that meshes with the binion portion 9a of the output shaft 9 is
As shown in the overall configuration diagram of power steering in Figure 2,
Rack 1 installed inside steering housing 100
0 moves left and right, the link rods 101 and 102 attached to both ends move,
The wheels 103 and 104, that is, the left and right wheels are steered by moving the knuckle arms (not shown) on both the left and right wheels.

前記ラック10は摺接支持部材11によって出力軸9の
ビニオン部9aとの噛合を維持される。
The rack 10 is maintained in mesh with the binion portion 9a of the output shaft 9 by a sliding support member 11.

即ち、前記摺接支持部材11はスプリング12を介して
、ロアーハウジング4に螺合した押圧ねじ13によって
ラック10に押圧力が加えられている。
That is, a pressing force is applied to the sliding support member 11 on the rack 10 via a spring 12 and a pressing screw 13 screwed into the lower housing 4.

前記出力軸9と、ステアリングシャフト110とセレー
ションによって接続された入力軸20との間は、トーシ
ョン・バー19の一端をビン21で、他端をビン18で
係止することによって接続している。そして、入力軸2
0はアッパーハウジング3に挿着された固定電極支持部
材23を介してベアリング22によって支持されると共
に、出力軸9に嵌合している。したがって、入力軸20
に加えられたトルクはトーション・バー19を介して出
力軸9に伝達される。
The output shaft 9 and the input shaft 20 connected to the steering shaft 110 by serrations are connected by locking one end of the torsion bar 19 with a pin 21 and the other end with a pin 18. And input shaft 2
0 is supported by a bearing 22 via a fixed electrode support member 23 inserted into the upper housing 3, and is fitted to the output shaft 9. Therefore, the input shaft 20
The applied torque is transmitted to the output shaft 9 via the torsion bar 19.

即ち、トーション・バー19は、入力軸20と出力軸9
にビン21及び18によって係止され、入力軸20に加
えられたトルクにより、入力軸20と出力軸9との相対
的な角変位として現われ、捻り角変位を発生する捻り角
変位発生部材として機能する。
That is, the torsion bar 19 is connected to the input shaft 20 and the output shaft 9.
The torque applied to the input shaft 20 causes a relative angular displacement between the input shaft 20 and the output shaft 9, and functions as a torsional angular displacement generating member that generates a torsional angular displacement. do.

前記入力軸20のステアリングシャフト110側は、前
記ベアリング22で軸支されると共に、前記ベアリング
22の外側をシール部材24でベアリング22の固定及
び入力軸20と固定電極支持部材23との間の封止を行
っている。前記固定電極支持部材23は、アッパーハウ
ジング3に挿着され、0リングで封止すると共にスナッ
プリング25によってアッパーハウジング3に固着され
ている。そして、これら固定電極支持部材23及びシー
ル部材24及びスナップリング25の外側はダストカバ
ー26によって包囲しており、塵埃の侵入を防止してい
る。
The steering shaft 110 side of the input shaft 20 is pivotally supported by the bearing 22, and a seal member 24 is provided on the outside of the bearing 22 to fix the bearing 22 and seal between the input shaft 20 and the fixed electrode support member 23. is being stopped. The fixed electrode support member 23 is inserted into the upper housing 3, sealed with an O-ring, and fixed to the upper housing 3 with a snap ring 25. The outside of these fixed electrode support member 23, seal member 24, and snap ring 25 is surrounded by a dust cover 26 to prevent dust from entering.

入力軸20には、第3図の角変位−電気変位変換部の要
部断面図にその詳細を示す様に、その外周面にボールね
じ20aが刻設されている。前記ボールねじ20aには
ボール30が嵌合しており、前記ボール30は可動部材
31によってボールねじ20aからの離脱を防止する。
The input shaft 20 has a ball screw 20a carved on its outer circumferential surface, as shown in detail in the sectional view of the main part of the angular displacement-electrical displacement converter in FIG. A ball 30 is fitted into the ball screw 20a, and a movable member 31 prevents the ball 30 from coming off the ball screw 20a.

即ち、ボール30は可動部材31と共にボールねじ20
aの円周方向に移動可能に取り付けられている。そして
、摺動ガイド32と嵌合する嵌合孔31aによって、前
記可動部材31の回転を規制し、その軸方向の移動のみ
を可能としている。
That is, the ball 30 is attached to the ball screw 20 together with the movable member 31.
It is attached movably in the circumferential direction of a. The rotation of the movable member 31 is restricted by the fitting hole 31a that fits into the sliding guide 32, and only movement in the axial direction is possible.

前記摺動ガイド32は出力軸9に固着されているから、
入力軸20と出力軸9との相対角変位によって、ボール
30と嵌合するボールねじ20aの位置が変化し、その
変化が可動部材31の変化となる。したがって、可動部
材31は入力軸20と出力軸9との相対角変位を軸方向
の変位に変換することができる。
Since the sliding guide 32 is fixed to the output shaft 9,
Due to the relative angular displacement between the input shaft 20 and the output shaft 9, the position of the ball screw 20a that fits into the ball 30 changes, and this change causes a change in the movable member 31. Therefore, the movable member 31 can convert the relative angular displacement between the input shaft 20 and the output shaft 9 into an axial displacement.

前記軸方向の変位に変換された可動部材31の一端には
、可動電極板40が螺子止めされており、更に、これら
は可動電極押圧用スプリング33によって押圧されてお
り、前記可動電極押圧用スプリング33はベアリング2
2側で固定されている。
A movable electrode plate 40 is screwed to one end of the movable member 31 whose displacement in the axial direction is converted, and is further pressed by a movable electrode pressing spring 33. 33 is bearing 2
It is fixed on two sides.

そして、前記可動電極板40の一方の面に対応してアッ
パーハウジング3に固定電極板41が絶縁材料である固
定電極基板42を介して固着されている。前記可動電極
板40の他方の面に対応して、アッパーハウジング3に
挿着した固定電極支持部材23に、固定電極板43が絶
縁材料からなる固定電極基板44を介して固着されてい
る。即ち、第4図の電極板の正面図に示す様に、固定電
極板41及び43は、エポキシ等の絶縁材料の固定電極
基板42または44の表面に金属、例えば、銅箔等によ
って形成したものである。したがって、可動電極板40
はアッパーハウジング3側の固定電極板41と、固定電
極支持部材23側の固定電極板43との間で、両電極板
41及び電極板43の表面に平行した状態を維持しなが
ら、可動電極板40が移動する。
A fixed electrode plate 41 is fixed to the upper housing 3 via a fixed electrode substrate 42 made of an insulating material, corresponding to one surface of the movable electrode plate 40. Corresponding to the other surface of the movable electrode plate 40, a fixed electrode plate 43 is fixed to the fixed electrode support member 23 inserted into the upper housing 3 via a fixed electrode substrate 44 made of an insulating material. That is, as shown in the front view of the electrode plate in FIG. 4, the fixed electrode plates 41 and 43 are formed of metal, such as copper foil, on the surface of a fixed electrode substrate 42 or 44 made of an insulating material such as epoxy. It is. Therefore, the movable electrode plate 40
is a movable electrode plate between the fixed electrode plate 41 on the upper housing 3 side and the fixed electrode plate 43 on the fixed electrode support member 23 side, while maintaining a state parallel to the surfaces of both electrode plates 41 and the electrode plate 43. 40 moves.

このとき、固定電極板41と可動電極板40間の静電容
ff1cxと、固定電極板43と可動電極板40との間
の静電容量Cyは、固定電極板41と固定電極板43と
の間隙をd1可動電極板40の変位をΔx1静電容IC
xの間隙をXとすれば、CX=εεoS/x cy−εεoS/ (d−x) 但し、ε。は真空中の誘電率、 εは空気中の比誘電率、 Sは電極板の有効面積、 となる。
At this time, the capacitance ff1cx between the fixed electrode plate 41 and the movable electrode plate 40 and the capacitance Cy between the fixed electrode plate 43 and the movable electrode plate 40 are determined by the gap between the fixed electrode plate 41 and the fixed electrode plate 43. d1 displacement of movable electrode plate 40 Δx1 capacitance IC
Letting the gap between x be X, CX=εεoS/x cy−εεoS/ (d−x) However, ε. is the dielectric constant in vacuum, ε is the relative dielectric constant in air, and S is the effective area of the electrode plate.

ここで、第5図に示す前記固定電極板41及び43と可
動電極板40との間の静電容ff1cx及びCyによっ
て、その検出出力E outlを得る検出回路を用いて
、可動電極板40の動きと検出出力Eout1との関係
を示すと次の様になる。
Here, the movement of the movable electrode plate 40 is performed using a detection circuit that obtains a detection output E outl by the electrostatic capacitances ff1cx and Cy between the fixed electrode plates 41 and 43 and the movable electrode plate 40 shown in FIG. The relationship between Eout1 and the detection output Eout1 is as follows.

外部に接続した発振器の電圧Eを固定電極板41と固定
電極板43に印加し、静電容量Cxと静電容量Cyから
なる並列回路を構成し、コンデンサCoutと静電容量
Cx及びCyが分圧する電圧降下を検出すれば、  0utl oc (Cx −Cy ) −EH w(1/x−1/(d−x))−EH・ (1)ここで
x= ((d/2)+ΔX)とすれば、(1)式は、 ・・・(2) となる。
A voltage E from an externally connected oscillator is applied to the fixed electrode plate 41 and the fixed electrode plate 43 to form a parallel circuit consisting of capacitance Cx and capacitance Cy, and capacitor Cout and capacitance Cx and Cy are separated. If we detect a voltage drop that increases, then Then, equation (1) becomes...(2).

ここで、  (d/2)>ΔX とすれば、(2)式は
、 卿−8Δx −EH/d” 但し、上式の、EH=E/ (Sinωt )となる。
Here, if (d/2)>ΔX, then the equation (2) becomes: −8Δx −EH/d” However, in the above equation, EH=E/(Sinωt).

即ち、E outlとして、略−8Δx −EH/d2
の出力が得られる。
That is, as E outl, approximately -8Δx -EH/d2
The output is obtained.

したがって、(d/2>)ΔXの条件であれば、出力は
リニアなものが得られる。また。1サイクルで静電容量
Cx及びCyに蓄積した電荷を放電するために、ダイオ
ードD1及びD2で放電するように構成しである。ゆえ
に、第5図の回路は連続的に動作可能である。なお、オ
ペアンプOPはバッファアンプとして使用している。こ
のようにして、トルク検出器によって得られた静電容量
CXと静電容量Cyの変化はその電圧差として検出する
ことができる。
Therefore, under the condition of (d/2>)ΔX, a linear output can be obtained. Also. In order to discharge the charges accumulated in the capacitances Cx and Cy in one cycle, the diodes D1 and D2 are configured to discharge the charges. Therefore, the circuit of FIG. 5 can operate continuously. Note that the operational amplifier OP is used as a buffer amplifier. In this way, changes in capacitance CX and capacitance Cy obtained by the torque detector can be detected as a voltage difference between them.

したがって、オペアンプOPの出力E 0ut2は、可
動電極板40の位置が固定電極板41と固定電極板43
との中央にあるとき零となり、固定電極板41と可動電
極板40との間の静電容量Cxが、固定電極板43と可
動電極板40との間の静電容量Cyより大のとき正の出
力となる。そして、逆のとき負の出力となる。ゆえに、
この種の可動電極板40及び2個の固定電極板41と固
定電極板4′3で構成されるそれぞれの静電容ff1c
Xと静電容量Cyの変化を、差動検出出力として取り出
すと、その極性によって回動方向及びその値によってト
ルクの値が検出できる。
Therefore, the output E 0ut2 of the operational amplifier OP is determined by the position of the movable electrode plate 40 being between the fixed electrode plate 41 and the fixed electrode plate 43.
When the capacitance Cx between the fixed electrode plate 41 and the movable electrode plate 40 is larger than the capacitance Cy between the fixed electrode plate 43 and the movable electrode plate 40, it becomes zero. The output is When the opposite is true, a negative output is obtained. therefore,
Each electrostatic capacity ff1c constituted by this type of movable electrode plate 40, two fixed electrode plates 41, and fixed electrode plate 4'3.
If the changes in X and capacitance Cy are taken out as a differential detection output, the rotation direction can be detected based on the polarity, and the torque value can be detected based on the value.

上記の様に本実施例のパワーステアリング装置の操舵ト
ルク検出器は、ステアリングホイール120に加えられ
た操舵力は、ステアリングシャフト110を介して入力
軸20に伝達される。出力軸9のビニオン部9aがラッ
ク10を移動し、左右輪を操向するに必要な負荷に対応
するステアリングホイール120の操舵力は、入力軸2
0と出力軸9間に接続されたトーション・バーの捻り角
変位となって現われる。
As described above, in the steering torque detector of the power steering device of this embodiment, the steering force applied to the steering wheel 120 is transmitted to the input shaft 20 via the steering shaft 110. The steering force of the steering wheel 120 corresponding to the load required to move the binion portion 9a of the output shaft 9 to move the rack 10 and steer the left and right wheels is applied to the input shaft 2.
This appears as a torsional angular displacement of the torsion bar connected between the output shaft 9 and the output shaft 9.

前記入力軸20の外周にはボールねじ20aが刻設され
ていて、可動部材31に取り付けられたボール30が、
前記ボールねじ20aに嵌合しており、前記可動部材3
1の軸方向に穿設された嵌合孔31aは、出力軸9に固
着され軸方向に伸びた摺動ガイド32と嵌合しているか
ら、前記可動部材31はトーション・バーによって得ら
れた捻り角変化を軸方向の移動に変換する。前記可動部
材31には可動電極板40が可動部材31の軸方向の移
動可能に取り付けられており、前記可動電極板40に並
設された固定電極板41及び44間との距離が、可動部
材31の軸方向の移動に伴って変化する。このとき、相
対向する固定電極板41と可動電極板40との間の静電
容量Cxまたは固・定電極板43と可動電極板40との
間の静電容ff1cyのいずれか、或いは両者を外部に
導き、その変化を検出することにより、ステアリングホ
イール120に加えられるトルクに応じた静電容量の変
化として出力することができる。
A ball screw 20a is carved on the outer periphery of the input shaft 20, and a ball 30 attached to a movable member 31
The movable member 3 is fitted into the ball screw 20a.
Since the fitting hole 31a drilled in the axial direction of 1 is fitted with the sliding guide 32 fixed to the output shaft 9 and extending in the axial direction, the movable member 31 is obtained by a torsion bar. Convert twist angle change into axial movement. A movable electrode plate 40 is attached to the movable member 31 so as to be movable in the axial direction of the movable member 31, and the distance between the fixed electrode plates 41 and 44 arranged in parallel with the movable electrode plate 40 31 changes in the axial direction. At this time, either the capacitance Cx between the fixed electrode plate 41 and the movable electrode plate 40 that face each other or the capacitance ff1cy between the fixed/fixed electrode plate 43 and the movable electrode plate 40, or both, are By guiding and detecting the change, it is possible to output a change in capacitance according to the torque applied to the steering wheel 120.

したがって、本実施例のパワーステアリングの操舵トル
ク検出器TSの出力を受けて、第2図に示す制御回路1
30は前記検出トルクに応じてモータ1を駆動して、動
力の附与を行うことができる。ステアリングホイール1
20が復元して操舵力が与えられなくなると、前記操舵
トルク検出器TSの出力によって、モータ1の回転が停
止される。
Therefore, in response to the output of the steering torque detector TS of the power steering of this embodiment, the control circuit 1 shown in FIG.
30 can drive the motor 1 according to the detected torque to provide power. steering wheel 1
When the motor 20 is restored and no steering force is applied, the rotation of the motor 1 is stopped by the output of the steering torque detector TS.

なお、本実施例では、可動部材31を入力軸20の周囲
に刻設したボールねじ20aに嵌合させると共に、出力
軸9に固着した摺動ガイド32によって可動部材31の
回動を拘束し、軸方向のみの移動を可能にしている。し
かし、可動部材31は、入力軸20と出力軸9との相対
角変位を軸方向の移動に変換すればよいので、本発明を
実施する場合には、本実施例に限定されるものではなく
、出力軸9側にボールねじを刻設し、入力軸20側に摺
動ガイド32を配設してもよい。本実施例の如く、入力
軸20の径が出力軸9よりもその径が細い場合には、入
力軸20側にボールねじを刻設する方が小型化できる。
In this embodiment, the movable member 31 is fitted into a ball screw 20a carved around the input shaft 20, and the rotation of the movable member 31 is restrained by a sliding guide 32 fixed to the output shaft 9. It allows movement only in the axial direction. However, since the movable member 31 only needs to convert the relative angular displacement between the input shaft 20 and the output shaft 9 into axial movement, the present invention is not limited to this embodiment. , a ball screw may be provided on the output shaft 9 side, and a sliding guide 32 may be provided on the input shaft 20 side. When the diameter of the input shaft 20 is smaller than that of the output shaft 9 as in this embodiment, it is possible to reduce the size by carving a ball screw on the input shaft 20 side.

また、前記ボールねじ20aは、入力軸20の周囲に、
入力軸20の角変位に対して軸方向の移動を直線的に変
化するように刻設したものである。
Further, the ball screw 20a is arranged around the input shaft 20.
It is carved so that the axial movement changes linearly with respect to the angular displacement of the input shaft 20.

このとき、例えば、静電容量CXはその電極板間隔Xに
反比例する出力となる。したがって、前記入力軸20の
角変位に対して軸方向の移動を特定の曲線に従って変化
するように刻設し、静電容量Cxの変化が、入力軸20
の角変位に対してリニアに変化するようにしてもよい。
At this time, for example, the capacitance CX becomes an output that is inversely proportional to the electrode plate spacing X. Therefore, the axial movement is set to change according to a specific curve with respect to the angular displacement of the input shaft 20, and the change in the capacitance Cx of the input shaft 20 is
It may be made to change linearly with respect to the angular displacement of.

しかし、本実施例のボールねじ20aは、一般の旋盤で
切削加工ができるが、角変位に対してリニアに静電容量
を変化させる場合には、入力軸20に刻設するボールね
じ20aが、その円周に対して曲線となり、NG旋盤等
による切削加工が必要となる。
However, although the ball screw 20a of this embodiment can be machined using a general lathe, when changing the capacitance linearly with respect to angular displacement, the ball screw 20a carved on the input shaft 20 is It forms a curve with respect to its circumference, and requires cutting using an NG lathe or the like.

そして、可動部材31に取り付けられたボール30とボ
ールねじ20aは、入力軸20と出力軸9との相対的な
角変位を可動部材31の軸方向の移動に変換すればよい
のであるから、可動部材31の内周にボールねじを刻設
し、入力軸20に穿設した孔にボール30を取り付け、
前記ボールねじにボール30を嵌合させてもよい。また
は、ボール30を用いることなく、直接可動部材31を
入力軸に刻設したボールねじに螺合させてもよい。
The ball 30 and the ball screw 20a attached to the movable member 31 are movable because all they have to do is convert the relative angular displacement between the input shaft 20 and the output shaft 9 into axial movement of the movable member 31. A ball screw is carved on the inner periphery of the member 31, and the ball 30 is attached to a hole drilled in the input shaft 20.
The ball 30 may be fitted into the ball screw. Alternatively, the movable member 31 may be directly screwed into a ball screw formed on the input shaft without using the ball 30.

本実施例の静電容量を得る固定電極板41及び43と、
これらの間に配設された可動電極板40は、静電容ff
1cx及びCyを得るものであるが、本発明を実施する
場合には本実施例に限定されるものではなく、固定電極
板41または固定電極板43のいずれかの一方のみとし
てもよい。
Fixed electrode plates 41 and 43 that obtain the capacitance of this embodiment,
The movable electrode plate 40 disposed between these has a capacitance ff
1cx and Cy, however, when implementing the present invention, the present invention is not limited to this embodiment, and only one of the fixed electrode plate 41 and the fixed electrode plate 43 may be used.

また、固定電極板41または43は、固定電極基板42
または44に形成されているが、第6図の他の固定電極
板の例の如く、固定電極板41aの外周にシールド電極
板41bを配して形成し、前記シールド電極板41bを
アース側に設定すると電極間の静電容fiCx及びCy
は、他の導電体との間の静電容量の影響を少なくするこ
とができる。
Further, the fixed electrode plate 41 or 43 is connected to the fixed electrode substrate 42.
Or, as in the example of the other fixed electrode plate shown in FIG. When set, the capacitance between the electrodes fiCx and Cy
can reduce the influence of capacitance with other conductors.

そして、可動電極板40は可動部材31と一体となって
移動するものであるから、本実施例の如く可動電極板4
0と可動部材31とを別体に形成する必要はなく、可動
部材と可動電極板と一体に形成してもよい。
Since the movable electrode plate 40 moves integrally with the movable member 31, the movable electrode plate 40 moves as one body with the movable member 31.
0 and the movable member 31 do not need to be formed separately, and may be formed integrally with the movable member and the movable electrode plate.

[発明の効果] 以上の様に本発明は、操舵トルクを角変位に変換する捻
り角変位発生部材と、前記捻り角変位を軸方向の移動に
変換する可動部材と、前記可動部材の移動を静電容量の
変化に変換する可llI電極板と、前記可動電極板に並
設された固定電極板から構成し、特に、前記捻り角変位
を軸方向の移動に変換する可動部材を、軸に刻設したボ
ールねじと嵌合すると共にその回動を摺動ガイドで規制
したものであるから、構造が簡単でしかも廉価に製造で
きる。また、検出出力が機械的な精度のみで決定でき精
度の高いアナログ出力を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention includes a torsional angular displacement generating member that converts steering torque into angular displacement, a movable member that converts the torsional angular displacement into axial movement, and a movable member that converts the torsional angular displacement into axial movement. It is composed of a movable electrode plate that converts the change in capacitance into a change in capacitance, and a fixed electrode plate that is arranged in parallel with the movable electrode plate. Since it fits into a carved ball screw and its rotation is regulated by a sliding guide, it has a simple structure and can be manufactured at low cost. Furthermore, the detection output can be determined only with mechanical accuracy, and a highly accurate analog output can be obtained.

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

第1図は本発明の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図はパワーステアリン
グの全体構成図、第3図は回転角変位を電気出力に変換
する変換部の要部断面図、第4図は本実施例で使用する
固定電極板の正面図、第5図は固定電極板と可動電極板
との間の静電容量によってその検出出力を得る検出回路
図、第6図は固定電極板の他の実施例の正面図、第7図
は従来のパワーステアリング装置の操舵トルク検出器に
用いた磁気スケールの例の原理図である。 図中、 9・・・出力軸、 19・・・トーション・バー、 20・・・入力軸、 20a・・・ボールねじ、 32・・・摺動ガイド、 31・・・可動部材、 40・・・可動電極板、 41.43・・・固定電極板、 である。 なお、図中、同−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 sectional view of an embodiment of the steering torque detector of the power steering device of the present invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram of the power steering, and FIG. 4 is a front view of the fixed electrode plate used in this example; FIG. 5 is a detection circuit diagram that obtains the detection output by capacitance between the fixed electrode plate and the movable electrode plate; FIG. 6 is a front view of another embodiment of the fixed electrode plate, and FIG. 7 is a principle diagram of an example of a magnetic scale used in a steering torque detector of a conventional power steering device. In the figure, 9... Output shaft, 19... Torsion bar, 20... Input shaft, 20a... Ball screw, 32... Sliding guide, 31... Movable member, 40...・Movable electrode plate, 41.43...Fixed electrode plate. In addition, in the figures, the same reference numerals and the same symbols indicate the same or equivalent parts.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力軸と出力軸との間に配設された操舵トルクを
角変位に変換する捻り角変位発生部材と、前記軸に刻設
したボールねじと嵌合すると共にその回動を摺動ガイド
で規制した前記捻り角変位を軸方向の移動に変換する可
動部材と、 前記可動部材の移動を静電容量の変化に変換する可動電
極板と、前記可動電極板に並設された固定電極板から構
成されたことを特徴とするパワーステアリング装置の操
舵トルク検出器。
(1) A torsional angular displacement generating member disposed between the input shaft and the output shaft that converts steering torque into angular displacement, and a torsional angular displacement generating member that is fitted with a ball screw carved on the shaft and whose rotation is caused by sliding. a movable member that converts the torsional angular displacement regulated by a guide into axial movement; a movable electrode plate that converts the movement of the movable member into a change in capacitance; and a fixed electrode arranged in parallel with the movable electrode plate. A steering torque detector for a power steering device, characterized in that it is composed of a plate.
(2)前記可動電極板に並設された固定電極板は、前記
可動電極板の両面に対応してそれぞれ2個の固定電極板
を並設したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のパワーステアリング装置の操舵トルク検出器。
(2) The fixed electrode plate arranged in parallel with the movable electrode plate is characterized in that two fixed electrode plates are arranged in parallel on each side corresponding to both sides of the movable electrode plate. A steering torque detector for a power steering device described in .
(3)前記可動電極板及び2個の固定電極板で構成され
るそれぞれの静電容量の変化を、差動検出出力として取
り出すことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の
パワーステアリング装置の操舵トルク検出器。
(3) The power steering according to claim 2, characterized in that a change in capacitance of each of the movable electrode plate and the two fixed electrode plates is extracted as a differential detection output. Device steering torque detector.
(4)前記ボールねじを刻設した軸を、入力軸としたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のパワース
テアリング装置の操舵トルク検出器。
(4) The steering torque detector for a power steering device according to claim 1, wherein the shaft on which the ball screw is carved is used as an input shaft.
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