JPS6255264A - Steering torque sensor of electrical power steering device - Google Patents

Steering torque sensor of electrical power steering device

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JPS6255264A
JPS6255264A JP60194557A JP19455785A JPS6255264A JP S6255264 A JPS6255264 A JP S6255264A JP 60194557 A JP60194557 A JP 60194557A JP 19455785 A JP19455785 A JP 19455785A JP S6255264 A JPS6255264 A JP S6255264A
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torque
input shaft
cantilever
shaft
sliding member
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Naoji Sakakibara
榊原 直次
Takehiko Fushimi
伏見 武彦
Akio Hashimoto
昭夫 橋本
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve reliability by attaching a strain gauge on a cantilever fixed to a housing accommodating a torque to axial displacement conversion mechanism and by detecting the torque of a power steering from the strain gauge. CONSTITUTION:When steering torque is applied on an input shaft 12, relative angular displacement is produced between the input shaft 12 and an output shaft 17 according to the torque on the input shaft 12 due to resilient force of a spring 29 which is a part of a torque equilibrium sensor section 28A. This angular displacement is made into axial displacement of a sliding member 37 which constitutes an axial displacement conversion means 28B, and the displacement of the sliding member 37 is made into deflection of the free end of a cantilever 40. By means of signals from a strain gauge 41 attached on the cantilever 40, torque signals regarding the magnitude and direction of the torque applied on the input shaft 12 are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパワーステアリング装置の操舵トルク検出器に
関するもので、特に、パワーステアリング装置の操舵ト
ルクの大きさを検出し、その検出出力に応じてパワース
テアリング装置の電動機の駆動力を制御する電気式パワ
ーステアリング装置の操舵トルク検出器に1111する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a steering torque detector for a power steering device, and in particular, detects the magnitude of the steering torque of a power steering device, and detects the magnitude of the steering torque of the power steering device according to the detected output. 1111 is applied to a steering torque detector of an electric power steering device that controls the driving force of the electric motor of the power steering device.

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

」−記技術は、車の操舵軸に接続される入力軸と、市の
ステアリングギアボックスに接続される出力軸と、前記
入力軸及び出力軸を互いに連絡する捻じり部材ど、前記
入力軸及び出力軸の間に加わるトルクな表わすトルク信
号を発生するトルクヒン勺と、トルク信号に応答して電
動機を駆動するための電力増幅器と、電動機の出力を出
力軸に接続して市の車輪の転向の際に運転者を補助する
歯車列とを備えたパワーステアリング装置において、前
記入力軸と出力軸との間に加わるトルクの大きさを表わ
す第1の信号、及びトルクが加えられる方向を表わす第
2の信号を発生するレンサ手段と、前記第1及び第2の
信号に応答し、前記第1の信号の関数どして変化する大
きさを持ら、前記第2の信号を表わす極付を持った増幅
信号を生じる電力増幅器と、前記増幅信号を表わす大き
さと方向を持った回転出力を発生する低速高I・ルク可
逆電vJvsと、電動機の回転トルク出力を出力軸に伝
達する歯車列とを有することを特徴とするものである。
”-The above technology includes an input shaft connected to a steering shaft of a car, an output shaft connected to a city steering gear box, a torsion member connecting the input shaft and the output shaft with each other, the input shaft and the output shaft. A torque converter generates a torque signal representing the torque applied between the output shafts, a power amplifier responds to the torque signal to drive the electric motor, and connects the output of the electric motor to the output shaft to control the turning of the wheels. In a power steering device equipped with a gear train that assists a driver when driving, the power steering device includes a first signal representing the magnitude of torque applied between the input shaft and the output shaft, and a second signal representing the direction in which the torque is applied. sensor means responsive to said first and second signals and having a polarization representative of said second signal having a magnitude that varies as a function of said first signal; a power amplifier that generates an amplified signal, a low-speed high I/L reversible electric current vJvs that generates a rotational output having a magnitude and direction representing the amplified signal, and a gear train that transmits the rotational torque output of the electric motor to the output shaft. It is characterized by having.

[発明が解決しようとする問題点] 上記トルクセンサは、具体的には、1対の低抗ブリッジ
歪ゲージをスチール板の中央部に取り付けたものであり
、歪ゲージの貼付の安定性が得られても歪ゲージからリ
ード線を引出す場合に、前記スチール板に予めリード線
を巻回しておくか、或いはスリップリング等を使用して
電気的な信号の送受を行う必要があり、繰り返しの使用
に対して信頼性の問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Specifically, the above-mentioned torque sensor has a pair of low resistance bridge strain gauges attached to the center of a steel plate, which provides stability in attaching the strain gauges. Even if the lead wire is pulled out from the strain gauge, it is necessary to wrap the lead wire around the steel plate in advance or use a slip ring, etc. to send and receive electrical signals, and repeated use is required. There was a reliability problem.

また、ステアリングシャ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
板をトーショ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
出力に問題があった。
Another option is to attach the strain gauge directly to the steering shaft, but if the steel plate to which the strain gauge is attached is made of a round bar such as a torsion bar, the attached strain gauge itself will be strained in its initial state. However, there was a problem with the output.

特に、歪出力を大きくするために径の小さいトーション
バーに歪ゲージを貼イ;1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、歪ゲージのブリッジの平衡がとれず、その検出
出力の信頼性が問題となる。
In particular, in order to increase the strain output, strain gauges are pasted on torsion bars with a small diameter. The bridge is not balanced and the reliability of its detection output becomes a problem.

そこで、本発明は、上記問題点を解決し、トルクセン1
J′から信頼性の高い電気的信号を得ることができ、し
かも、トルクセンサが容易に変換可能な電気式パワース
テアリング装置の操舵トルク検出器の提供を課題と覆る
ものである。
Therefore, the present invention solves the above problems and provides a torque sensor 1.
The object of the present invention is to provide a steering torque detector for an electric power steering device that can obtain a highly reliable electrical signal from J' and that can be easily converted into a torque sensor.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明にかかる電気式パワーステアリング装置の操舵ト
ルク検出器は、操舵軸等とする入力軸と、ステアリング
ギアボックスへ接続された軸等どする出力軸と、前記入
力軸と出力軸との間で操舵トルクの力方向及び力の大き
さを軸方向の変位に変換するトルク−軸方向変位変換機
構を構成するトルク平衡検出部及び軸方向変換手段と、
前記トルク−軸方向変位変換機構を構成する軸方向に変
位する摺動部材と、前記トルク−軸方向変位変換機構を
収納1ノだハウジングと、前記ハウジングに一端を固定
1ハ他端を前記摺動部材に支持させ、歪ゲージを取り付
けたカンチレバーから構成されるものである。
[Problems to be Solved by the Invention] A steering torque detector for an electric power steering device according to the present invention includes an input shaft such as a steering shaft, an output shaft such as a shaft connected to a steering gear box, A torque balance detection unit and an axial direction conversion means that constitute a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the force direction and force magnitude of the steering torque between the input shaft and the output shaft into an axial displacement;
A sliding member displaceable in the axial direction constituting the torque-axial displacement conversion mechanism, a housing housing the torque-axial displacement conversion mechanism, and a housing having one end fixed to the housing and the other end fixed to the sliding member. It consists of a cantilever supported by a moving member and equipped with a strain gauge.

[作用1 操舵軸に加えられた操舵トルクの方向及びカを、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
よって、カンチレバーの一端を操舵トルクの力の方向及
び力の大きさを軸方向の変位に変換し、カンチレバーの
他端を固着したハウジング側との間のカンチレバーの歪
を歪ゲージで検出し、歪ゲージの検出出力を用いて、電
!FJJ *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。
[Action 1] By means of a sliding member displacing in the axial direction that constitutes a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the direction and force of the steering torque applied to the steering shaft into axial displacement of the input shaft or output shaft. , one end of the cantilever is converted from the direction and magnitude of the steering torque into axial displacement, and the other end of the cantilever is detected by a strain gauge, and the strain between the cantilever and the fixed housing side is detected by a strain gauge. Using the detection output of Rotate the FJJ * in a predetermined direction and apply the necessary rotational force to the output shaft.

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

第1図において、ハウジング11は車輌に固定されるも
ので、分割形成した部分11a、11b。
In FIG. 1, the housing 11 is fixed to a vehicle, and has divided parts 11a and 11b.

11c、11dをボルト等の結合により、或いは、分割
JF[L、た部分11a、11b、11C,11dを溶
接等により、一体に形成したものである。
11c and 11d are integrally formed by joining with bolts or the like, or the divided parts 11a, 11b, 11C, and 11d are integrally formed by welding or the like.

ハウジング11内の入力軸12は、その下端の外周に7
ランジ13aを有する中空軸体13と、この中空軸体1
3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1
3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 inside the housing 11 has a
A hollow shaft body 13 having a flange 13a, and this hollow shaft body 1
3 and a connecting shaft body 15 that is fitted into the hole of No. 3 and integrally connected with a connecting pin 14 that extends in the radial direction. Hollow shaft body 1
3 is rotatably supported by the housing 11 via a needle bearing 16. A spline 13b is formed on the upper part of the inner wall of the hollow shaft body 13 for connection to a steering shaft (not shown).

ハウジング11内の出力軸17は、そのに端部に接続軸
体15の下部が緩く嵌入される嵌合孔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及び
19をそれぞれ介してハウジング111)及び11Gに
回転自在に支持されている。
The output shaft 17 in the housing 11 has a fitting hole 17a at its end into which the lower part of the connecting shaft 15 is loosely fitted, and its center and lower ends are connected via ball bearings 18 and 19, respectively. It is rotatably supported by the housings 111) and 11G.

ハウジング11の下部のハウジング11cの内には、ハ
ウジング11Cに固定された電動機20の出力を電動機
出力軸20aから出力軸17に伝達する必要数の歯車で
電動機200回転を減速した減速歯車機構21が配置さ
れている。この減速歯車1fi1421は、電動機出力
軸20aと同軸の歯車21aと、ハウジング11【)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と同一軸の歯車27とで構
成されている。
Inside the housing 11c at the lower part of the housing 11, there is a reduction gear mechanism 21 that reduces the rotation of the motor 200 by a necessary number of gears to transmit the output of the motor 20 fixed to the housing 11C from the motor output shaft 20a to the output shaft 17. It is located. This reduction gear 1fi1421 includes a gear 21a coaxial with the motor output shaft 20a, and gears 25 and 26 attached to a shaft 24 rotatably supported by the housing 11[) and the housing 11C via ball bearings 22.23. , an output shaft 17 and a coaxial gear 27.

ハウジング11の上部のハウジング11内には入力軸1
201ヘルクに応じた捻じり角変位を両軸間に生じさせ
るトルク−軸方向変位変換機1128が配置されている
。このトルク−軸方向変位変換機構28は、トルク平衡
検出部28A(第2図参照)と軸方向変換手段28B(
第3図参照)から構成されている。
The input shaft 1 is located inside the housing 11 at the upper part of the housing 11.
A torque-to-axial displacement converter 1128 is arranged to generate a torsional angular displacement between both shafts according to 201 Herc. This torque-axial displacement conversion mechanism 28 includes a torque balance detection section 28A (see FIG. 2) and an axial direction conversion means 28B (
(see Figure 3).

トルク平衡検出部28Aは、基本的には、スプリング用
線材を第2図に示すように略C字形に成形して成るスプ
リング29と、中空軸体13のフランジ13aに固定さ
れ、かつ、スプリング29の先端部の互いに並行な両端
部29a、29b間に挾み込まれたピン30と、出力軸
17に固定されたビン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1−32に固定され、かつ、スプ
リング29の両端部29a、29b間に挾み込まれたビ
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290両端間の円弧状部分29G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の下端面間にはワッシャ34が介在されている。
The torque balance detection unit 28A is basically fixed to a spring 29 formed by molding a spring wire into a substantially C-shape as shown in FIG. It has a pin 30 inserted between mutually parallel ends 29a and 29b of the distal end thereof, and a groove 32a into which a pin 31 fixed to the output shaft 17 is fitted so as to be slidable in the vertical direction, The pin 33 is fixed to a play 1-32 that rotates together with the output shaft 17, and is inserted between both ends 29a and 29b of a spring 29. The plate 32 has a boss portion 32b that is guided by an arcuate portion 29G between both ends of the spring 290. A washer 34 is interposed between the spring 29 and the lower end surface of the hollow shaft body 13.

このような構成のトルク平衡検出部28Aにおいては、
入力軸12にトルクが加えられない場合は、スプリング
29が、その両端部がピン30゜33を挾んで最も接近
する状態に復元し、入力軸12と出力軸17とが捻じり
角変位ゼロの中立位置関係となる。また、入力軸12に
トルク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のトルクに応じた捻じり角変位が生じる。
In the torque balance detection section 28A having such a configuration,
When no torque is applied to the input shaft 12, the spring 29 returns to the state in which both ends thereof are closest to each other by pinching the pins 30 and 33, and the input shaft 12 and the output shaft 17 are brought into contact with zero torsional angular displacement. It becomes a neutral positional relationship. Further, when torque is applied to the input shaft 12, this acts to separate both ends 29a and 29b of the spring 29, and due to the elastic deformation of the spring 29, the input shaft 12 is placed between the input shaft 12 and the output shaft 17. A torsional angular displacement occurs depending on the torque.

トルク平衡検出部28Aの下方には、軸方向変換手段2
8B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を通って−〇 − 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ビン36が摺動自在に嵌入される長
孔37aを有した摺動部材37と、この摺動部材37の
下端に設【」られた−1一部フランジ37b及び下部7
ランジ37Gと、出力軸17に固定されて放射方向に延
びるビン43が囲動自在に嵌合され、出力軸17方向の
スロット37dを有する摺動部材37から構成されてい
る。
Below the torque balance detection section 28A, an axial direction conversion means 2 is provided.
8B is placed. This axial direction conversion means 28B is
As shown in FIGS. 1 and 3, a pin 36 is fixed to the lower end of the connecting shaft 15 of the input shaft 12 and extends in the radial direction through the relief hole 17b provided in the output shaft 17. , a sliding member 37 that is slidably fitted to the upper end of the output shaft 17 and has an elongated hole 37a into which the bottle 36 is slidably inserted; Ta-1 Partial flange 37b and lower part 7
The flange 37G and a bin 43 fixed to the output shaft 17 and extending in the radial direction are fitted in a movable manner, and the sliding member 37 has a slot 37d extending in the direction of the output shaft 17.

なお、摺動部材37はピン43とスロット37dによっ
て、出力軸17に対して上下方向へ変位できるが、回動
はぐきないようになっている。イして、摺動部材37に
はビン36及びピン43の抜は止めのための筒体44を
嵌合しCいる。
Although the sliding member 37 can be displaced vertically with respect to the output shaft 17 by the pin 43 and the slot 37d, it is not allowed to rotate. Then, a cylindrical body 44 for preventing the pin 43 from being removed is fitted into the sliding member 37.

摺動部材37の長孔37a1ま螺旋方向に設けられてお
り、入力軸12と出力軸17間の捻じり角変位がぜ口の
時はピン36が長孔37aの両端間中央に位置し、入力
軸12と出力軸17間に捻じり角変位が生じたときはビ
ン36の周面と長孔37aの側面との接触により、カム
作用で摺動部材37が捻じり角変位船に応じて出力軸1
7上をぞの軸方向へ変位1ノ、−に部フランジ37b及
び下部フランジ37Cが変位するようになっている。
The elongated hole 37a1 of the sliding member 37 is provided in a spiral direction, and when the torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 is closed, the pin 36 is located at the center between both ends of the elongated hole 37a. When a torsional angular displacement occurs between the input shaft 12 and the output shaft 17, the contact between the peripheral surface of the bottle 36 and the side surface of the elongated hole 37a causes the sliding member 37 to respond to the torsional angular displacement due to cam action. Output shaft 1
7, the upper flange 37b and the lower flange 37C are displaced by 1 in the axial direction.

上部フランジ37bと下部7ランジ37c間は、カンチ
レバー40の一端の自由端に設けられた円筒軸39を挟
持している。そして、カンチレバー40の他の一端はボ
ルト42でハウジング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Oリング等に
よってハウジング11dを封止しており、カンチレバー
40はワッシャ等を介在させて、ボルト42で螺着する
ことで、堅固に、かつ、正確に位置決めして取り付けら
れる。このカンチレバー40には、第4図のカンチレバ
ーと円筒軸との関係を示す斜視図のように、その中央部
よりボルト42の取付孔側の両面に抵抗ブリッジを構成
した歪ゲージ41a、41b、41c、41dを形成し
ており、カンチレバー40の自由端に変位が与えられて
いないとき、抵抗ブリッジを構成した歪ゲージ41a、
41b。
A cylindrical shaft 39 provided at one free end of the cantilever 40 is sandwiched between the upper flange 37b and the lower 7 flange 37c. The other end of the cantilever 40 is firmly screwed with a bolt 42 to a mounting base 45 fixed to the housing 11d. The mounting base 45 seals the housing 11d with an O-ring or the like, and the cantilever 40 can be firmly and accurately positioned and mounted by screwing the bolt 42 with a washer or the like. . This cantilever 40 has strain gauges 41a, 41b, 41c which are configured with resistance bridges on both sides of the cantilever 40 on the side of the bolt 42 mounting hole from the center, as shown in the perspective view of FIG. 4 showing the relationship between the cantilever and the cylindrical shaft. , 41d, and when no displacement is applied to the free end of the cantilever 40, the strain gauge 41a forms a resistance bridge.
41b.

410.416の出力を最小とし、カンチレバー゛ 4
0の自由端に最大の変位が与えられているとき、抵抗ブ
リッジを構成した歪ゲージ41a、41b。
Minimize the output of 410.416, and use the cantilever 4
When the maximum displacement is applied to the free end of 0, the strain gauges 41a and 41b constitute a resistance bridge.

41c、41dの出力を最大とするものである。This maximizes the outputs of 41c and 41d.

なお、カンチレバー40の自由端に取り付けた円筒軸3
9は、摺動部材37の」一部フランジ37bど下部フラ
ンジ37Cの変位に対して、その接触抵抗を小さくして
いる。なお、この実施例ではカンチレバー400IFI
をリン精銅とし、その表面に絶縁層をコーティングし、
その絶縁層の上に薄膜回路で歪ゲージ41a、41b、
41c、41dをスパッタリング等で形成し、固定端側
でり一ド線に接続するものである。前記歪ゲージ41a
Note that the cylindrical shaft 3 attached to the free end of the cantilever 40
9 reduces the contact resistance against displacement of the lower flange 37C such as the partial flange 37b of the sliding member 37. In addition, in this example, the cantilever 400IFI
is made of phosphor refined copper, its surface is coated with an insulating layer,
Strain gauges 41a, 41b are formed with thin film circuits on the insulating layer.
41c and 41d are formed by sputtering or the like, and connected to the fixed end wire to the fixed end. The strain gauge 41a
.

41b、41c、41dの表面には、油や湿度の影響を
なくすICめに防湿コーティングを行ない、更に、シリ
コーンゴム等でコーティングする。
The surfaces of 41b, 41c, and 41d are coated with a moisture-proof coating to eliminate the influence of oil and humidity, and are further coated with silicone rubber or the like.

また、第5図はカンチレバーの他の実施例の斜視図を示
すもので、カンチレバー40の自由端に鋼球39aを設
【フ、その反対側に歪ゲージ41a。
Further, FIG. 5 shows a perspective view of another embodiment of the cantilever, in which a steel ball 39a is provided at the free end of the cantilever 40, and a strain gauge 41a is provided on the opposite side.

41b、410.41d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4図の場合と同様に行なう
41b and 410.41d are attached using an adhesive such as a thermosetting adhesive. Strain gauges 41a, 41b, 41c
, 41d are treated in the same manner as in the case of FIG.

第4図に示すカンチレバー40はその幅方内に対して、
円筒軸39によってバランスをとる構造を有しているか
ら、ブリッジを構成する歪ゲージ41a、41b、41
c、41dの歪を均一化することができる。第4図に示
すカンチレバー40は−1部フランジ37bと下部フラ
ンジ37Gとに挟持されるのが鋼球39aであるから、
その接触抵抗を最小にすることができる。
In the width direction of the cantilever 40 shown in FIG.
Since it has a structure that is balanced by the cylindrical shaft 39, the strain gauges 41a, 41b, 41 constituting the bridge
It is possible to equalize the distortions of c and 41d. Since the cantilever 40 shown in FIG. 4 has a steel ball 39a sandwiched between the -1 part flange 37b and the lower flange 37G,
The contact resistance can be minimized.

なお、歪ゲージ41a、41b、41c、41dをブリ
ッジ回路とし、その出力を取り出す周知の歪検出回路を
第6図に示す。
FIG. 6 shows a well-known strain detection circuit in which the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d are used as a bridge circuit and the output thereof is taken out.

第6図において、Eは定電圧電源、AMPは増幅回路で
ある。第7図は入力軸12のトルク検出出力電圧ど摺動
部材37の−L下方向変位ωとの関係を示すものである
。なお、摺動部材37の上下方向変位闇とトルク検出出
力電圧どは、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って任意に設定することが
できる。
In FIG. 6, E is a constant voltage power supply and AMP is an amplifier circuit. FIG. 7 shows the relationship between the torque detection output voltage of the input shaft 12 and the −L downward displacement ω of the sliding member 37. The vertical displacement of the sliding member 37 and the torque detection output voltage can be arbitrarily set by adjusting the amplification factor or bias voltage of the amplifier circuit AMP, the resistance value of the strain gauge, etc.

上記実施例では、入力軸12に固定されたピン36の外
周と摺動部材370長孔37aの側面との間の隙間が、
入力軸12と出力軸17との間の捻じり角変位と摺動部
材37の軸方向の変位との対応関係に及ぼす影響が生ず
るが、それを取り除くには、摺動部材37の」一部7ラ
ンジ37bとプレート32との間に、圧縮スプリング6
0を介在させて、この圧縮スプリング60により摺動部
材37を下方へ付勢させて、ピン36の外周を長孔37
゛aの上側面のみと接触させるようにするとよい。
In the above embodiment, the gap between the outer circumference of the pin 36 fixed to the input shaft 12 and the side surface of the long hole 37a of the sliding member 370 is
This will affect 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, but in order to eliminate this, it is necessary to 7 A compression spring 6 is installed between the flange 37b and the plate 32.
0, the compression spring 60 urges the sliding member 37 downward, and the outer periphery of the pin 36 is inserted into the elongated hole 37.
It is preferable to make contact only with the upper surface of ``a''.

そして、入力軸12と出力軸17の相対的上下方向変位
(ガタ)を消滅させるとともに、両軸12.17の嵌合
部の隙間にJ:す、これら軸間にこじれが生じてピン3
6と長孔37a間の摺動性が悪くなったり、摺動部材3
7の」一部フランジ37b及び下部フランジ37Gとそ
の上部フランジ37bと下部7ランジ37Cとの間で、
自由端を支持したhフチレバー40との平衡□□□が悪
くなるのを防止するため、第3図に示すように、入力軸
12の接続軸体15の下端面の中央にテーバ凹部15a
を、また、出力軸17の穴17aの底面の中央にテーパ
凹部17cを、それぞれ設けて、これらテーバ凹部15
aとテーパ凹部17C間に鋼球46を介在させ、かつ、
入力軸12の中空軸体13のフランジ13aの上側にで
、上端をニードルベアリング(スラスト軸受)47を介
してハウジング11aの内面に受けさせ、かつ、下端を
7ランジ13aに受けさせた圧縮スプリング48を設置
−J 、この圧縮スプリング48にJ、り入力軸12が
鋼球46を介して出力軸17に押しつけられる。
Then, the relative vertical displacement (backlash) between the input shaft 12 and the output shaft 17 is eliminated, and the gap between the fitting portions of both shafts 12 and 17 is distorted.
6 and the elongated hole 37a may deteriorate, or the sliding member 3
7' between the partial flange 37b and the lower flange 37G and the upper flange 37b and the lower 7 flange 37C,
In order to prevent the balance □□□ with the h-edge lever 40 supporting the free end from worsening, a tapered recess 15a is provided in the center of the lower end surface of the connecting shaft body 15 of the input shaft 12, as shown in FIG.
In addition, a tapered recess 17c is provided at the center of the bottom surface of the hole 17a of the output shaft 17, and these tapered recesses 15
A steel ball 46 is interposed between a and the tapered recess 17C, and
A compression spring 48 is placed above the flange 13a of the hollow shaft body 13 of the input shaft 12, and has an upper end received on the inner surface of the housing 11a via a needle bearing (thrust bearing) 47, and a lower end received on the 7 flange 13a. The compression spring 48 presses the input shaft 12 against the output shaft 17 via the steel ball 46.

これによって両輪12.17間の相対的上下方向変位及
びこじれを防ILすることができる。
This makes it possible to prevent relative vertical displacement and twisting between the two wheels 12 and 17.

なお、第1図においては、50はハウジング11に螺合
された1めリング、51.52.53はスナップリング
である。
In FIG. 1, 50 is a first ring screwed onto the housing 11, and 51, 52, and 53 are snap rings.

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

まず、入力軸12に運転者が操舵トルクを加えると、ト
ルク平衡検出部28Aを構成するスプリング29の弾性
方によって入力軸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1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の変位はノJ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蒸びそ
の方向のトルク検出信号出力を得ることができる。
First, when the driver applies steering torque to the input shaft 12, the elasticity of the spring 29 constituting the torque balance detection section 28A causes a relative angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 according to the torque of the input shaft 12. This angular displacement causes the sliding member 37 constituting the first axial direction conversion stage 28B to be displaced in the axial direction, and the displacement of the sliding member 37 is the displacement of the free end of the cantilever 40. Strain gauge 41
Accordingly, it is possible to obtain a torque detection signal output based on the magnitude and direction of the torque applied to the input shaft 12.

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

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

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

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7.つ、応Ut
軸方向、移動す、も。であ。ヵ、へ、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一
動する機構からなるトルク−軸方向変位変換機構を構成
した場合には、摺動部材はボールネジと螺合するナツト
状の部材とすることができる。或いは、ボールネジ部と
係合する部材とすることができる。
Further, the sliding member constituting the torque-axial displacement conversion mechanism is the means for converting the torque into axial displacement (7).      
It also moves in the axial direction. So. When the input shaft or the output shaft is a ball screw, and a torque-axial displacement conversion mechanism is configured in which the ball screw moves according to the torque, the sliding member is a nut-shaped member that screws with the ball screw. It can be used as a member. 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lldはカンチレバ
ーの取り外しが自由にできるように、その開口部を考虐
しているが、カンプレバーの取り外し、或いは取り付け
が自由にでき□れば他のハろジンクと一体に構成しても
よい。
Further, although the housing in this embodiment is divided into four parts, the present invention is not necessarily limited to this. In particular, the opening of the housing lld is designed so that the cantilever can be freely removed, but if the cantilever can be freely removed or attached, it can be integrated with other halo zincs. It's okay.

[発明の効果] 以上の様に、本発明の電気式パワーステアリング装置の
操舵トルク検出器は、人力軸と出力軸との間に配設され
た操舵トルクを軸方向の変位に変、換するトルク−軸方
向変位変換機構を構成する軸方向に変位する摺動部材と
、前記トルク−軸方向変位変換機構を収納したハウジン
グと、前記ハウジングに一端を固定し、他端を前記摺動
部材に支持させ、歪ゲージを取り付1ノだカンチレバー
がら構成されるものであるから、平板状のカンチレバー
に歪ゲージを形成1ればよく、抵抗ブリッジ回= 18
− 路として用いる各歪ゲージの貼着状態、或いは、各歪ゲ
ージのスパッタリング、蒸着等によっても容易に均一に
形成できる。したがって、各歪ゲージの形成条件を均一
化でき、歪ゲージのブリッジの平衡が容易にとれるから
、歪ゲージから得られる出力の信頼性を高めることがで
きる。しかも、歪ゲージを取り付けたカンチレバーが容
易に交換可能であり、電気式パワーステアリング装置の
操舵トルク検出器の修理が容易となる。
[Effects of the Invention] As described above, the steering torque detector of the electric power steering device of the present invention converts the steering torque disposed between the human power shaft and the output shaft into axial displacement. a sliding member displaceable in the axial direction constituting a torque-axial displacement conversion mechanism; a housing housing the torque-axial displacement conversion mechanism; one end fixed to the housing and the other end attached to the sliding member; Since the device consists of a cantilever, it is only necessary to form the strain gauge on a flat cantilever, and the number of resistance bridges is 18.
- It can be easily formed uniformly by adhering each strain gauge used as a path, or by sputtering, vapor deposition, etc. of each strain gauge. Therefore, the conditions for forming each strain gauge can be made uniform, and the bridges of the strain gauges can be easily balanced, so that the reliability of the output obtained from the strain gauges can be improved. Furthermore, the cantilever to which the strain gauge is attached can be easily replaced, and the steering torque detector of the electric power steering device can be easily repaired.

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

第1図は本発明の電気式パワーステアリング装置の操舵
トルク検出器の第一実施例の断面図、第2図は本発明の
実施例で用いたトルク平衡検出部の要部断面図、第3図
は本発明の実施例で用いた軸方向変換手段の要部断面図
、第4図は本発明の実施例で用いたカンチレバーの実施
例を示す斜視図、第5図は本発明の実施例で用いること
ができるカンチレバーの他の実施例を示す斜視図、第6
図は歪ゲージをブリッジ回路とした出力を取り出す周知
の歪検出回路図、第7図は摺動部材変位量−トルク検出
出力電圧特性を示づ特性図である。 図において、 11、lla、llb、11c、lld: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二軸方向変換手段、 37:摺動部材、    40:カンチレバー、41a
、41b、41c、41d:歪ゲージ、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1゜
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a steering torque detector for an electric power steering device of the present invention, FIG. The figure is a sectional view of a main part of the axial direction conversion means used in the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the cantilever used in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of a cantilever that can be used in
The figure is a diagram of a well-known strain detection circuit that takes out an output using a strain gauge as a bridge circuit, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing the sliding member displacement amount-torque detection output voltage characteristic. In the figure, 11, lla, llb, 11c, lld: housing, 12: input shaft, 17: output shaft, 28: torque-axial displacement conversion mechanism, 28A: torque balance detection section, 28B biaxial direction conversion means, 37 : sliding member, 40: cantilever, 41a
, 41b, 41c, 41d: strain gauges. In addition, in the figures, the same reference numerals and the same symbols indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

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

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

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01106776A (en) * 1987-10-20 1989-04-24 Koyo Seiko Co Ltd Power steering device
JPH0228061A (en) * 1988-07-14 1990-01-30 Mitsubishi Electric Corp Electrically driven power steering device
JPH0510159U (en) * 1991-04-25 1993-02-09 自動車機器株式会社 Electric power steering device

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