JP2001235376A - Torque sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば操舵トルク
に応じた操舵補助力を付与するパワーステアリング装置
において、その操舵トルクを検出するのに適したトルク
センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor suitable for detecting a steering torque in, for example, a power steering device for applying a steering assist force according to the steering torque.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば車両のパワーステアリング装置に
おいては、ステアリングホイールの回転をステアリング
シャフトを介して車輪に伝達する際、そのステアリング
シャフトにより伝達されるトルクをトルクセンサにより
検出し、その検出トルクの大きさに応じて操舵補助力を
付与している。2. Description of the Related Art In a power steering apparatus for a vehicle, for example, when the rotation of a steering wheel is transmitted to wheels via a steering shaft, torque transmitted by the steering shaft is detected by a torque sensor, and the magnitude of the detected torque is increased. The steering assist force is applied accordingly.
【０００３】そのトルクセンサとして、トルク変化に応
じた磁気抵抗の変動に基づきトルクを検出するものが従
来から用いられている。その検出原理に基づくトルクセ
ンサは、第１シャフトと、この第１シャフトに弾性的に
相対回転可能に連結された第２シャフトと、第１シャフ
トに固定される磁性材製の第１検出リングと、第２シャ
フトに固定される磁性材製の第２検出リングと、両検出
リングの対向間を覆うコイルとを備え、各検出リングの
端面に複数の歯が周方向に沿って設けられ、一方の検出
リングの歯と他方の検出リングの歯とはエアギャップを
介して対向する。このトルクセンサにおいては、両シャ
フトによるトルク伝達により両検出リングが相対回転す
る時、一方の検出リングの歯と他方の検出リングの歯と
の対向面積が変化する。その面積変化により、両検出リ
ングの歯の間のエアギャップを通過する上記コイルの発
生磁束に対する磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変
化に基づき両シャフトにより伝達されるトルクが検出さ
れる。さらに、温度変化によるトルク検出値の変動を補
償するため、上記コイルと同一仕様の磁束発生用コイル
と、その磁束に対する磁気抵抗の温度変化による変化を
検出するための磁気回路とが設けられている。As the torque sensor, a sensor that detects a torque based on a change in magnetic resistance according to a change in the torque is conventionally used. The torque sensor based on the detection principle includes a first shaft, a second shaft elastically and relatively rotatably connected to the first shaft, and a first detection ring made of a magnetic material fixed to the first shaft. , A second detection ring made of a magnetic material fixed to the second shaft, and a coil covering a space between the two detection rings, a plurality of teeth are provided on an end surface of each detection ring along a circumferential direction, The teeth of one detection ring and the teeth of the other detection ring face each other via an air gap. In this torque sensor, when the two detection rings rotate relative to each other due to the transmission of torque by the two shafts, the facing area between the teeth of one detection ring and the teeth of the other detection ring changes. The change in the area changes the magnetic resistance of the coil passing through the air gap between the teeth of the two detection rings with respect to the generated magnetic flux. The torque transmitted by both shafts is detected based on the change in the magnetic resistance. Further, in order to compensate for fluctuations in the detected torque value due to temperature changes, a magnetic flux generating coil having the same specifications as the above-described coil and a magnetic circuit for detecting a change in magnetic resistance with respect to the magnetic flux due to a temperature change are provided. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のトルクセン
サは、両シャフトから径方向に張り出す第１、第２検出
リングを必要とするため大型になる。また、複数の検出
リングが必要であるため、部品点数、組み立て工数、コ
ストの増大、構造の複雑化、大型化、組み立て誤差の累
積による検出精度の低下が問題になる。また、検出感度
を増大するためには各検出リングに設ける歯の数を多く
する必要があるが、そうすると各検出リングの各シャフ
トからの張り出し寸法が大きなって大型化するため、検
出感度の向上が制限される。さらに、温度変化による補
償のためだけに専用の磁気回路が必要になる。The above-mentioned conventional torque sensor requires a first and a second detection ring projecting radially from both shafts, so that it becomes large. In addition, since a plurality of detection rings are required, the number of parts, the number of assembly steps, the increase in cost, the complexity and size of the structure, and the reduction in detection accuracy due to accumulation of assembly errors become problems. In order to increase the detection sensitivity, it is necessary to increase the number of teeth provided on each detection ring. However, if this is done, the size of each detection ring protruding from each shaft becomes large, resulting in an increase in the detection sensitivity. Is limited. Further, a dedicated magnetic circuit is required only for compensation due to temperature change.
【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
るトルクセンサを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a torque sensor that can solve the above-mentioned problem.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のトルクセンサ
は、第１シャフトと、その第１シャフトに弾性的に相対
回転可能に連結される第２シャフトと、その第２シャフ
トに同行回転するように連結される筒状部材と、その筒
状部材の外周を囲むように配置されるコイルとを備え、
その筒状部材の少なくとも一部は、その第１シャフトの
外周を覆う磁性材製の磁束通過部とされ、その第１シャ
フトの外周の少なくとも一部は、その筒状部材の磁束通
過部により覆われる磁性材製の磁束通過部とされ、その
筒状部材の磁束通過部に開口が形成され、その第１シャ
フトの磁束通過部に、その開口と径方向において重なる
段差面が形成され、その開口の内周面と段差面とは、前
記磁束が通過するエアギャップを介して互いに対向する
対向部を有し、両シャフトの相対回転軸方向における前
記エアギャップの寸法が、両シャフトの相対回転量の変
化に応じて変化するように、その開口の内周面における
対向部と段差面における対向部の中の少なくとも一方
は、両シャフトの相対回転軸回りの螺線に沿って形成さ
れ、そのエアギャップの寸法変化に応じた前記磁束に対
する磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトにより伝達さ
れるトルクが検出される。その磁性材としては、例えば
軟質磁性金属材料や、合成樹脂製の基材中に軟質磁性粉
末を分散させることで構成される磁性樹脂材料等を用い
ることができる。本発明の構成によれば、トルク伝達時
における両シャフトの相対回転により、筒状部材におけ
る磁性材製の磁束通過部に形成された開口の内周面と、
第１シャフトにおける磁束通過部に形成された段差面と
の相対位置が変化する。その開口の内周面と段差面とは
エアギャップを介して互いに対向する対向部を有し、両
対向部の中の少なくとも一方は両シャフトの相対回転軸
回りの螺線に沿うので、両シャフトの相対回転軸方向に
おける前記エアギャップの寸法を、両シャフトの相対回
転量の変化に応じて変化させることができる。そのエア
ギャップをコイルの発生磁束が通過するので、そのエア
ギャップ寸法の変化に応じて磁束に対する磁気抵抗が変
化する。その磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトによ
り伝達されるトルクを検出できる。そのエアギャップを
介して互いに対向する対向部は、第１シャフトの外周に
形成される段差面と、その第１シャフトの外周を覆う筒
状部材に形成される開口の内周面とにより構成されるの
で、構造が簡単で、両シャフトから径方向に大きく張り
出すことはないので小型化を図ることができる。SUMMARY OF THE INVENTION A torque sensor according to the present invention includes a first shaft, a second shaft elastically connected to the first shaft so as to be relatively rotatable, and a second shaft that rotates together with the second shaft. A cylindrical member, and a coil disposed so as to surround the outer periphery of the cylindrical member,
At least a portion of the cylindrical member is a magnetic flux passage portion made of a magnetic material that covers the outer periphery of the first shaft, and at least a portion of the outer periphery of the first shaft is covered by the magnetic flux passage portion of the tubular member. An opening is formed in the magnetic flux passing portion of the cylindrical member, and a stepped surface is formed in the magnetic flux passing portion of the first shaft so as to radially overlap with the opening. The inner peripheral surface and the step surface have opposing portions that face each other via an air gap through which the magnetic flux passes, and the dimension of the air gap in the direction of the relative rotation axis of both shafts is the relative rotation amount of both shafts. At least one of the opposing portion on the inner peripheral surface of the opening and the opposing portion on the step surface is formed along a spiral around the relative rotation axis of both shafts so that the air gap is changed. Based on the change in the magnetic resistance of for the magnetic flux in response to dimensional changes, the torque transmitted by the shafts is detected. As the magnetic material, for example, a soft magnetic metal material, a magnetic resin material formed by dispersing soft magnetic powder in a synthetic resin base material, or the like can be used. According to the configuration of the present invention, due to the relative rotation of both shafts during torque transmission, the inner peripheral surface of the opening formed in the magnetic material magnetic flux passage portion in the cylindrical member,
The relative position of the first shaft with respect to the step surface formed in the magnetic flux passage changes. The inner peripheral surface of the opening and the step surface have opposing portions opposing each other via an air gap, and at least one of the opposing portions follows a spiral line around the relative rotation axis of both shafts. The dimension of the air gap in the direction of the relative rotation axis can be changed according to the change in the relative rotation amount of both shafts. Since the magnetic flux generated by the coil passes through the air gap, the magnetic resistance to the magnetic flux changes according to the change in the size of the air gap. Based on the change in the magnetic resistance, the torque transmitted by both shafts can be detected. The opposing portions opposing each other via the air gap are formed by a step surface formed on the outer periphery of the first shaft and an inner peripheral surface of an opening formed in a cylindrical member covering the outer periphery of the first shaft. Therefore, the structure is simple, and there is no large protrusion in the radial direction from both shafts, so that downsizing can be achieved.
【０００７】両シャフトの相対回転軸方向における前記
開口の寸法は、両シャフトの相対回転軸方向における前
記コイルの寸法未満とされ、その開口は両シャフトの相
対回転軸方向において前記コイルの両端間に配置されて
いるのが好ましい。これにより、第１シャフトと第２シ
ャフトとコイルの軸方向における相対位置が、製造公差
や組み立て公差により変動しても、両シャフトの相対回
転軸方向において開口をコイルの両端間に配置できる。
よって、その公差による磁気抵抗の変動をなくし、検出
精度の低下を防止できる。The dimension of the opening in the direction of the relative rotation axis of both shafts is smaller than the dimension of the coil in the direction of the relative rotation axis of both shafts, and the opening is located between both ends of the coil in the direction of the relative rotation axis of both shafts. Preferably they are arranged. Thus, even if the relative positions of the first shaft, the second shaft, and the coil in the axial direction fluctuate due to manufacturing tolerances and assembly tolerances, the opening can be arranged between both ends of the coil in the relative rotation axis direction of the two shafts.
Therefore, it is possible to eliminate the fluctuation of the magnetic resistance due to the tolerance and prevent the detection accuracy from being lowered.
【０００８】その第１シャフトの外周に前記螺線に沿っ
て溝が形成され、その溝の内部側面により前記段差面が
構成されているのが好ましい。これにより、第１シャフ
トの外周を加工するだけで螺線に沿う段差面を形成で
き、部品点数、組み立て工数、コストの低減、構造の簡
単化、小型化、組み立て誤差の累積低減による検出精度
の向上を図ることができる。It is preferable that a groove is formed on the outer periphery of the first shaft along the spiral line, and the step surface is constituted by an inner side surface of the groove. As a result, a step surface along the spiral line can be formed only by processing the outer periphery of the first shaft, thereby reducing the number of parts, assembling man-hours, costs, simplifying the structure, miniaturizing the structure, and reducing the detection accuracy by accumulating the assembly errors. Improvement can be achieved.
【０００９】前記コイルとして、両シャフトの相対回転
軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コ
イルとを備え、前記開口として、両シャフトの相対回転
軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２
開口とを備え、前記溝における相対向する両内部側面そ
れぞれにより、前記段差面が構成され、その第１開口
は、その相対向する両内部側面の中の一方により構成さ
れる段差面と径方向において重なるように配置され、そ
の第２開口は、その相対向する両内部側面の中の他方に
より構成される段差面と径方向において重なるように配
置され、その第１開口の内周面と段差面の各対向部間が
第１エアギャップとされ、その第２開口の内周面と段差
面の各対向部間が第２エアギャップとされ、その第１コ
イルは第１エアギャップを通過する磁束を発生する位置
に配置され、その第２コイルは第２エアギャップを通過
する磁束を発生する位置に配置され、両シャフトの相対
回転軸方向における第１エアギャップ寸法と第２エアギ
ャップ寸法とは、両シャフトが検出原点位置にある時は
互いに等しくされ、両シャフトの相対回転時における両
エアギャップ寸法の変化量の絶対値は互いに等しくさ
れ、その第１エアギャップ寸法の変化に応じた第１コイ
ルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化と、その第２エア
ギャップ寸法の変化に応じた第２コイルの発生磁束に対
する磁気抵抗の変化との差に基づき、両シャフトにより
伝達されるトルクが検出されるのが好ましい。この構成
によれば、螺線に沿う溝の相対向する両内部側面の中の
一方により構成される段差面が第１開口と径方向におい
て重なり、両内部側面の中の他方により構成される段差
面が第２開口と径方向において重なるので、トルク伝達
時に両シャフトが一方向に相対回転すると、第１エアギ
ャップ寸法と第２エアギャップ寸法の中の一方は相対回
転量に応じて増加し、他方は相対回転量に応じて減少す
る。各エアギャップ寸法の変化に応じて、各コイルの発
生磁束に対する磁気抵抗が変化する。よって、第１エア
ギャップの寸法変化に対応する磁気抵抗の変化と、第２
エアギャップの寸法変化に対応する磁気抵抗の変化との
差に基づきトルクを検出することで、トルク検出感度を
増大することができる。しかも、温度変化により両磁気
抵抗は同じだけ変化するので、両磁気抵抗の変化の差に
基づきトルクを検出することで温度変動による検出トル
クの変動を相殺できる。[0009] As the coil, a first coil and a second coil of the same specification are arranged in parallel along the direction of the relative rotation axis of the two shafts, and the openings are arranged at intervals in the direction of the relative rotation axis of the two shafts. First opening and second
An opening, and the step surface is formed by each of the opposed inner side surfaces of the groove, and the first opening has a step surface and a radial direction formed by one of the opposed inner side surfaces. The second opening is disposed so as to overlap in a radial direction with a step surface formed by the other of the opposing inner side surfaces, and the second opening and the inner peripheral surface of the first opening are overlapped. A first air gap is defined between opposing portions of the surface, a second air gap is defined between an inner peripheral surface of the second opening and each opposing portion of the step surface, and the first coil passes through the first air gap. The second coil is disposed at a position where a magnetic flux is generated, and the second coil is disposed at a position where a magnetic flux passing through the second air gap is generated. Is both When the shaft is at the detection origin position, the shafts are made equal to each other, the absolute values of the amounts of change in both air gap dimensions during relative rotation of both shafts are made equal to each other, and the first coil corresponding to the change in the first air gap size is made equal. The torque transmitted by both shafts is detected based on the difference between the change in magnetic resistance with respect to the generated magnetic flux and the change in magnetic resistance with respect to the generated magnetic flux of the second coil in accordance with the change in the size of the second air gap. preferable. According to this configuration, the step surface formed by one of the opposed inner side surfaces of the groove along the spiral line overlaps the first opening in the radial direction, and the step surface formed by the other of the two inner side surfaces. Since the surface overlaps the second opening in the radial direction, when both shafts rotate in one direction during torque transmission, one of the first air gap dimension and the second air gap dimension increases in accordance with the relative rotation amount, The other decreases according to the relative rotation amount. In accordance with the change in the size of each air gap, the magnetic resistance of each coil with respect to the generated magnetic flux changes. Therefore, the change in the magnetoresistance corresponding to the dimensional change of the first air gap and the change in the second
By detecting the torque based on the difference between the change in the magnetic resistance corresponding to the change in the size of the air gap, the torque detection sensitivity can be increased. In addition, since the two magnetic resistances change by the same amount due to the temperature change, the fluctuation of the detected torque due to the temperature fluctuation can be canceled by detecting the torque based on the difference between the two magnetic resistances.
【００１０】前記溝は、前記第１シャフトの周方向にお
ける等間隔をおいて並列するように複数形成され、前記
第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をお
いて並列するように複数設けられ、前記第２開口は、前
記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するよ
うに複数設けられ、トルク検出範囲に対応する両シャフ
トの相対回転範囲において、各開口それぞれが重なる段
差面は単一とされ、各溝における一方の段差面に重なる
第１開口と他方の段差面に重なる第２開口との周方向間
隔は、相隣接する第１開口の周方向間隔の１／２未満と
されているのが好ましい。この構成によれば、トルク検
出範囲に対応する両シャフトの相対回転範囲において、
各開口それぞれが重なる段差面が単一とされることで、
両シャフトの相対回転量に応じた磁気抵抗の変化が急激
に変動するのを防止できる。さらに、各溝における一方
の段差面に重なる第１開口と他方の段差面に重なる第２
開口との周方向間隔が、相隣接する第１開口の周方向間
隔の１／２未満であるので、１／２以上である場合より
も、両段差面の中の一方に第２開口を重ねることなく両
シャフトを相対回転させることができる範囲を大きくで
きる。よって、両シャフトの相対回転範囲に対応するト
ルク検出範囲が一定であれば、各溝における両段差面の
間隔を小さくすることができる。これにより、大型化す
ることなく溝の数を増加させ、開口の数を多くし、検出
感度を向上することができる。The plurality of grooves are formed in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the first shaft, and the first openings are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the tubular member. A plurality of the second openings are provided so as to be arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical member, and each opening is provided in a relative rotation range of both shafts corresponding to the torque detection range. The overlapping step surface is a single one, and the circumferential interval between the first opening overlapping the one step surface and the second opening overlapping the other step surface in each groove is one of the circumferential intervals of the adjacent first openings. / 2 is preferred. According to this configuration, in the relative rotation range of both shafts corresponding to the torque detection range,
By having a single step surface where each opening overlaps,
It is possible to prevent a change in magnetic resistance according to the relative rotation amount of both shafts from fluctuating rapidly. Further, a first opening overlapping one step surface in each groove and a second opening overlapping the other step surface in each groove.
Since the circumferential distance from the opening is less than の of the circumferential distance between the adjacent first openings, the second opening is overlapped on one of the two step surfaces as compared with the case where it is 以上 or more. The range in which the two shafts can be rotated relative to each other can be increased without the need. Therefore, if the torque detection range corresponding to the relative rotation range of both shafts is constant, the interval between both step surfaces in each groove can be reduced. Thus, the number of grooves can be increased without increasing the size, the number of openings can be increased, and the detection sensitivity can be improved.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１〜図４に示すトルクセンサ１
は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルク
を検出する。そのトルクセンサ１は、ハウジング２と、
第１シャフト３と、第２シャフト４とを備えている。そ
の第１シャフト３は、軸受５を介してハウジング２によ
り支持され、ブッシュ６を介して第２シャフト４の一端
に形成された凹部４ａの内周により支持される。その第
２シャフト４は、軸受７を介してハウジング２により支
持される。その検出トルクに応じて操舵補助力が付与さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A torque sensor 1 shown in FIGS.
Detects the steering torque in the power steering device of the vehicle. The torque sensor 1 includes a housing 2 and
A first shaft 3 and a second shaft 4 are provided. The first shaft 3 is supported by the housing 2 via a bearing 5 and is supported by an inner periphery of a recess 4 a formed at one end of the second shaft 4 via a bush 6. The second shaft 4 is supported by the housing 2 via a bearing 7. A steering assist force is applied according to the detected torque.
【００１２】その第１シャフト３に形成された軸方向孔
３ａと、その第２シャフト４の凹部４ａとにトーション
バー８が挿入されている。そのトーションバー８の一端
はピン９により第１シャフト３に同行回転するように連
結され、他端はセレーション１０を介して第２シャフト
４に同行回転するように連結される。これにより、その
第２シャフト４は第１シャフト３と同軸心に配置される
と共に、第１シャフト３に弾性的に相対回転可能に連結
される。その第１シャフト３の一端側はステアリングホ
イール（図示省略）に接続され、その第２シャフト４の
他端側は例えばラックピニオン式ステアリングギア等の
ステアリングギアに接続される。これにより、操舵のた
めのステアリングホイールの回転が第１、第２シャフト
３、４を介して車輪に伝達され、操舵角が変化する。A torsion bar 8 is inserted into an axial hole 3 a formed in the first shaft 3 and a concave portion 4 a of the second shaft 4. One end of the torsion bar 8 is connected by a pin 9 so as to rotate with the first shaft 3, and the other end is connected to the second shaft 4 via a serration 10 so as to rotate with the second shaft 4. Thus, the second shaft 4 is arranged coaxially with the first shaft 3 and is elastically connected to the first shaft 3 so as to be relatively rotatable. One end of the first shaft 3 is connected to a steering wheel (not shown), and the other end of the second shaft 4 is connected to a steering gear such as a rack and pinion steering gear. Thus, the rotation of the steering wheel for steering is transmitted to the wheels via the first and second shafts 3, 4, and the steering angle changes.
【００１３】その第２シャフト４に円筒形の筒状部材１
１が同行回転するように連結されている。本実施形態で
は、その筒状部材１１は第２シャフト４の一端側外周に
嵌め合わされ、ネジや溶接等の適当な固着手段により一
体化されている。この筒状部材１１は、ハウジング２内
において第１、第２シャフト３、４と同軸心に配置さ
れ、第１シャフト３の外周を覆う。A cylindrical tubular member 1 is provided on the second shaft 4.
1 are connected so as to rotate together. In the present embodiment, the cylindrical member 11 is fitted to the outer periphery of one end of the second shaft 4 and integrated by a suitable fixing means such as a screw or welding. The cylindrical member 11 is disposed coaxially with the first and second shafts 3 and 4 in the housing 2 and covers the outer periphery of the first shaft 3.
【００１４】そのハウジング２の内周に、磁性材製の第
１コイルホルダー３１と磁性材製の第２コイルホルダー
３２とが挿入されている。図２に示すように、各コイル
ホルダー３１、３２は、円筒状の外周部３１ａ、３２ａ
と、その外周部３１ａ、３２ａの一端側から内方に向か
う円環状の周壁部３１ｂ、３２ｂと、その外周部３１
ａ、３２ａの他端側から内方に向かう円環状の蓋部３１
ｃ、３２ｃとから構成される。各コイルホルダー３１
は、ハウジング２の内周に形成される段差２ａと、ハウ
ジング２の内周に嵌め合わされる止め輪５３とにより、
板バネ５４を介して挟み込まれ、これによりハウジング
２に固定される。A first coil holder 31 made of a magnetic material and a second coil holder 32 made of a magnetic material are inserted into the inner periphery of the housing 2. As shown in FIG. 2, each coil holder 31, 32 has a cylindrical outer peripheral portion 31a, 32a.
And annular peripheral wall portions 31b, 32b extending inward from one end sides of the outer peripheral portions 31a, 32a;
a, an annular lid 31 inward from the other end side of 32a
c and 32c. Each coil holder 31
Is formed by a step 2a formed on the inner periphery of the housing 2 and a retaining ring 53 fitted on the inner periphery of the housing 2.
It is sandwiched via the leaf spring 54 and is thereby fixed to the housing 2.
【００１５】両シャフト３、４の相対回転軸方向に沿っ
て同一仕様の第１コイル３３と第２コイル３４とが並列
する。すなわち、その第１コイルホルダー３１の内周に
第１コイル３３が挿入され、その第２コイルホルダー３
２の内周に第２コイル３４が挿入されている。各コイル
３３、３４は、導線３３ａ、３４ａを絶縁材製のボビン
３３ｂ、３４ｂに第１シャフト３の軸心まわりに巻き付
けることで構成される。各コイルホルダー３１、３２及
びコイル３３、３４は、上記筒状部材１１の外周を隙間
を介して囲むように配置される。A first coil 33 and a second coil 34 of the same specification are arranged in parallel along the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4. That is, the first coil 33 is inserted into the inner periphery of the first coil holder 31 and the second coil holder 3
The second coil 34 is inserted in the inner circumference of the second coil 2. The coils 33 and 34 are configured by winding conductive wires 33a and 34a around bobbins 33b and 34b made of an insulating material around the axis of the first shaft 3. Each of the coil holders 31 and 32 and the coils 33 and 34 are arranged so as to surround the outer periphery of the tubular member 11 via a gap.
【００１６】その筒状部材１１は磁性材製とされ、これ
により、各コイル３３、３４の発生磁束が通過する磁束
通過部を有する。なお、筒状部材１１を磁性材製部分と
非磁性材製部分とから構成してもよく、要は筒状部材１
１の少なくとも一部が第１シャフト３の外周を覆う磁性
材製の磁束通過部とされていればよい。The cylindrical member 11 is made of a magnetic material, and has a magnetic flux passing portion through which the magnetic flux generated by each of the coils 33 and 34 passes. The cylindrical member 11 may be composed of a magnetic material portion and a non-magnetic material portion.
It is sufficient that at least a part of 1 is a magnetic flux passage portion made of a magnetic material that covers the outer periphery of the first shaft 3.
【００１７】その第１シャフト３は磁性材製とされ、こ
れにより、その外周において各コイル３３、３４の発生
磁束が通過する磁束通過部を有する。この第１シャフト
３の磁束発生部は、上記筒状部材１１の磁束通過部によ
り隙間δを介して覆われる。なお、第１シャフト３を磁
性材製部分と非磁性材製部分とから構成してもよく、要
は第１シャフト３の外周の少なくとも一部が、筒状部材
１１の磁束通過部により隙間δを介して覆われる磁性材
製の磁束通過部とされていればよい。The first shaft 3 is made of a magnetic material, and has a magnetic flux passing portion through which magnetic flux generated by each of the coils 33 and 34 passes. The magnetic flux generating portion of the first shaft 3 is covered by the magnetic flux passing portion of the tubular member 11 via the gap δ. The first shaft 3 may be composed of a portion made of a magnetic material and a portion made of a non-magnetic material. In short, at least a part of the outer periphery of the first shaft 3 is formed by the magnetic flux passing portion of the tubular member 11 with a gap δ. What is necessary is just to make it the magnetic flux passage part made of a magnetic material covered through.
【００１８】その筒状部材１１の磁束通過部に、開口と
して複数の第１開口４１と複数の第２開口４２とが形成
されている。その第１開口４１と第２開口４２とは、両
シャフト３、４の相対回転軸方向における間隔をおいて
配置されている。それら第１開口４１は、互いに筒状部
材１１の周方向における等間隔をおいて並列する。それ
ら第２開口４２は、互いに筒状部材１１の周方向におけ
る等間隔をおいて並列する。各開口４１、４２の形状、
寸法は互いに等しくされ、本実施形態では両シャフト
３、４の回転軸方向に平行な縁と回転周方向に平行な縁
とを有する４辺形に沿う形状を有する。A plurality of first openings 41 and a plurality of second openings 42 are formed as openings in the magnetic flux passage portion of the cylindrical member 11. The first opening 41 and the second opening 42 are arranged at an interval in the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4. The first openings 41 are arranged side by side at equal intervals in the circumferential direction of the tubular member 11. The second openings 42 are arranged side by side at equal intervals in the circumferential direction of the tubular member 11. The shape of each opening 41, 42,
The dimensions are equal to each other, and in this embodiment, the shafts 3 and 4 have a shape along a quadrilateral having edges parallel to the rotation axis direction and edges parallel to the rotation circumferential direction.
【００１９】図２に示すように、両シャフト３、４の相
対回転軸方向における各開口４１、４２の寸法Ｌ１は、
両シャフト３、４の相対回転軸方向における上記コイル
３３、３４の寸法Ｌ２未満とされ、第１開口４１は両シ
ャフト３、４の相対回転軸方向において第１コイル３３
の両端間に配置され、第２開口４２は両シャフト３、４
の相対回転軸方向において第２コイル３４の両端間に配
置されている。これにより、第１シャフト３と第２シャ
フト４と第１コイル３３と第２コイル３４の軸方向にお
ける相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動し
ても、両シャフト３、４の相対回転軸方向において開口
４１、４２をコイル３３、３４の両端間に配置できる。
よって、公差による後述の磁気抵抗の変動をなくし、検
出精度の低下を防止できる。As shown in FIG. 2, the dimension L1 of each opening 41, 42 in the direction of the relative rotation axis of both shafts 3, 4 is:
The first opening 41 is smaller than the dimension L2 of the coils 33 and 34 in the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4, and the first coil 41 is in the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4.
The second opening 42 is provided between both shafts 3, 4.
Is disposed between both ends of the second coil 34 in the direction of the relative rotation axis. Thereby, even if the relative positions in the axial direction of the first shaft 3, the second shaft 4, the first coil 33, and the second coil 34 fluctuate due to manufacturing tolerances and assembly tolerances, the relative rotation axes of the two shafts 3, 4 The openings 41, 42 can be arranged between the ends of the coils 33, 34 in the direction.
Therefore, it is possible to eliminate the fluctuation of the magnetic resistance, which will be described later, due to the tolerance, and prevent the detection accuracy from lowering.
【００２０】その第１シャフト３の磁束通過部の外周
に、各開口４１、４２と径方向において重なる段差面５
１、５２が形成されている。すなわち、第１シャフト３
の外周に、両シャフト３、４の相対回転軸回りの螺線に
沿う複数の溝５５が形成されている。それら溝５５は、
第１シャフト３の周方向における等間隔をおいて並列す
る。各溝５５における相対向する両内部側面それぞれに
より、上記段差面５１、５２が構成されている。On the outer periphery of the magnetic flux passage portion of the first shaft 3, a step surface 5 which radially overlaps each of the openings 41 and 42.
1, 52 are formed. That is, the first shaft 3
A plurality of grooves 55 are formed on the outer periphery of the shaft along a spiral around the relative rotation axis of the shafts 3 and 4. These grooves 55
The first shafts 3 are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction. The step surfaces 51 and 52 are formed by the opposing inner side surfaces of each groove 55, respectively.
【００２１】図３に示すように、各第１開口４１は、各
溝５５における一方の内部側面により構成される段差面
５１と径方向において重なるように配置され、その第２
開口４２は、各溝５５における他方の内部側面により構
成される段差面５２と径方向において重なるように配置
される。トルク検出範囲に対応する両シャフト３、４の
相対回転範囲においては各開口４１、４２それぞれが単
一の段差面のみに対向するように、溝５５および開口４
１、４２の寸法と配列ピッチが定められている。換言す
れば、トルク検出範囲に対応する両シャフト３、４の相
対回転範囲においては、各開口４１、４２は両シャフト
３、４が検出原点位置にある時に対向する段差面以外の
段差面と対向することはない。As shown in FIG. 3, each first opening 41 is disposed so as to radially overlap with a step surface 51 formed by one inner side surface of each groove 55,
The opening 42 is arranged so as to radially overlap the step surface 52 formed by the other inner side surface of each groove 55. In the relative rotation range of the shafts 3 and 4 corresponding to the torque detection range, the grooves 55 and the openings 4 are arranged such that each of the openings 41 and 42 faces only a single stepped surface.
The dimensions and arrangement pitch of 1, 42 are determined. In other words, in the relative rotation range of the shafts 3 and 4 corresponding to the torque detection range, each of the openings 41 and 42 faces a step surface other than the step surface facing when the shafts 3 and 4 are at the detection origin position. I will not do it.
【００２２】各溝５５における一方の段差面５１に対向
する第１開口４１と他方の段差面５２に対向する第２開
口４２との周方向間隔θｂは、相隣接する第１開口４１
の周方向間隔θａの１／２未満とされている。The circumferential distance θb between the first opening 41 facing one step surface 51 and the second opening 42 facing the other step surface 52 in each groove 55 is the adjacent first opening 41.
Is less than の of the circumferential interval θa.
【００２３】その開口４１、４２の内周面と段差面５
１、５２とは、上記磁束が通過するエアギャップα１、
α２を介して互いに対向する対向部４１ａ、４２ａ、５
１ａ、５２ａを有する。各溝５５において、第１開口４
１の内周面における対向部４１ａと一方の段差面５１に
おける対向部５１ａとの間が第１エアギャップα１とさ
れ、第２開口４２の内周面における対向部４２ａと他方
の段差面５２における対向部５２ａとの間が第２エアギ
ャップα２とされている。両シャフト３、４の相対回転
軸方向における第１エアギャップα１の寸法と第２エア
ギャップα２の寸法とは、両シャフト３、４が検出原点
位置にある時、すなわち舵角が零の時は互いに等しくさ
れている。The inner peripheral surfaces of the openings 41 and 42 and the step surface 5
1, 52 are air gaps α1 through which the magnetic flux passes,
Opposing portions 41a, 42a, 5 opposing each other via α2
1a and 52a. In each groove 55, the first opening 4
The first air gap α1 is defined between the opposing portion 41a on the inner peripheral surface of the first opening 1 and the opposing portion 51a on the one step surface 51, and the opposing portion 42a on the inner peripheral surface of the second opening 42 and the other step surface 52 A second air gap α2 is formed between the second air gap α2 and the facing portion 52a. The size of the first air gap α1 and the size of the second air gap α2 in the direction of the relative rotation axis of both shafts 3 and 4 are determined when both shafts 3 and 4 are at the detection origin position, that is, when the steering angle is zero. Are equal to each other.
【００２４】上記第１コイル３３は第１エアギャップα
１を通過する磁束を発生する位置に配置される。上記第
２コイル３４は第２エアギャップα２を通過する磁束を
発生する位置に配置される。これにより、図２において
二点鎖線βで示すように、第１コイル３３の発生磁束が
第１コイルホルダー３１、筒状部材１１の磁束通過部、
第１シャフト３の磁束通過部、および第１エアギャップ
α１を通過することで、その第１コイルホルダー３１、
筒状部材１１の磁束通過部、第１シャフト３の磁束通過
部、および第１エアギャップα１を構成要素として含む
第１磁気回路が構成される。また、第２コイル３４の発
生磁束が第２コイルホルダー３２、筒状部材１１の磁束
通過部、第１シャフト３の磁束通過部、および第２エア
ギャップα２を通過する磁束を発生することで、その第
２コイルホルダー３２、筒状部材１１の磁束通過部、第
１シャフト３の磁束通過部、および第２エアギャップα
２を構成要素として含む第２磁気回路が構成される。The first coil 33 has a first air gap α.
1 is arranged at a position where a magnetic flux passing therethrough is generated. The second coil 34 is arranged at a position where a magnetic flux passing through the second air gap α2 is generated. As a result, as shown by a two-dot chain line β in FIG. 2, the magnetic flux generated by the first coil 33 is transferred to the first coil holder 31, the magnetic flux passage portion of the tubular member 11,
By passing through the magnetic flux passage portion of the first shaft 3 and the first air gap α1, the first coil holder 31,
A first magnetic circuit including the magnetic flux passing portion of the tubular member 11, the magnetic flux passing portion of the first shaft 3, and the first air gap α1 as components is configured. In addition, the magnetic flux generated by the second coil 34 generates a magnetic flux passing through the second coil holder 32, the magnetic flux passing portion of the tubular member 11, the magnetic flux passing portion of the first shaft 3, and the second air gap α2. The second coil holder 32, the magnetic flux passing portion of the tubular member 11, the magnetic flux passing portion of the first shaft 3, and the second air gap α
2 is configured as a second magnetic circuit.
【００２５】上記構成によれば、各段差面５１、５２に
おける対向部５１ａ、５２ａは螺線に沿い、各開口４
１、４２の内周面における対向部４１ａ、４２ａは両シ
ャフト３、４の周方向に沿うので、両シャフト３、４の
相対回転軸方向におけるエアギャップα１、α２の寸法
は、両シャフト３、４の相対回転量の変化に応じて変化
する。すなわち、トルク伝達時における両シャフト３、
４の相対回転により、筒状部材１１における磁性材製の
磁束通過部に形成された開口４１、４２の内周面と、第
１シャフト３における磁束通過部に形成された段差面５
１、５２との相対位置が変化する。図３における二点鎖
線５１′、５２′は両シャフト３、４が一方向に相対回
転した時の段差面５１、５２の位置変化を示し、二点鎖
線５１″、５２″は両シャフト３、４が一方向に相対回
転した時の段差面５１、５２の位置変化を示す。その開
口４１、４２の内周面と段差面５１、５２とはエアギャ
ップα１、α２を介して互いに対向する対向部４１ａ、
４２ａ、５１ａ、５２ａを有し、段差面５１、５２の対
向部５１ａ、５２ａは両シャフト３、４の相対回転軸回
りの螺線に沿うので、両シャフト３、４の相対回転軸方
向におけるエアギャップα１、α２の寸法を、両シャフ
ト３、４の相対回転量の変化に応じて変化させることが
できる。また、螺線に沿う溝５５の相対向する両内部側
面の中の一方により構成される段差面５１が第１開口４
１と径方向において重なり、両内部側面の中の他方によ
り構成される段差面５２が第２開口４２と径方向におい
て重なるので、トルク伝達時に両シャフト３、４が相対
回転すると、その相対回転軸方向における第１エアギャ
ップα１の寸法と第２エアギャップα２の寸法の中の一
方は相対回転量に応じて増加し、他方は相対回転量に応
じて減少する。According to the above configuration, the opposing portions 51a and 52a on the step surfaces 51 and 52 follow the spiral line and extend through the openings 4
Since the opposed portions 41a and 42a on the inner peripheral surfaces of the shafts 1 and 42 are along the circumferential direction of the shafts 3 and 4, the dimensions of the air gaps α1 and α2 in the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4 are as follows. 4 changes according to the change in the relative rotation amount. That is, both shafts 3 during torque transmission,
Due to the relative rotation of 4, the inner peripheral surfaces of the openings 41, 42 formed in the magnetic material-made magnetic flux passing portion of the cylindrical member 11 and the stepped surface 5 formed in the first shaft 3 of the magnetic flux passing portion.
The relative position with respect to 1, 52 changes. The two-dot chain lines 51 'and 52' in FIG. 3 show the position change of the step surfaces 51 and 52 when the shafts 3 and 4 are relatively rotated in one direction, and the two-dot chain lines 51 "and 52" show the two shafts 3 and 52 '. 4 shows a change in position of the step surfaces 51 and 52 when the reference numeral 4 relatively rotates in one direction. The inner peripheral surfaces of the openings 41 and 42 and the step surfaces 51 and 52 are opposed to each other via air gaps α1 and α2.
42a, 51a, and 52a, and the opposing portions 51a and 52a of the step surfaces 51 and 52 follow a spiral around the relative rotation axis of the shafts 3 and 4, so that air in the direction of the relative rotation axis of the shafts 3 and 4 is provided. The dimensions of the gaps α1 and α2 can be changed according to the change in the relative rotation amount of the shafts 3 and 4. In addition, the step surface 51 formed by one of the opposing inner side surfaces of the groove 55 along the spiral line is formed by the first opening 4.
1 in the radial direction, and the stepped surface 52 formed by the other of the two inner side surfaces overlaps the second opening 42 in the radial direction. Therefore, when the shafts 3 and 4 rotate relative to each other during torque transmission, the relative rotation axis In the direction, one of the dimension of the first air gap α1 and the dimension of the second air gap α2 increases according to the relative rotation amount, and the other decreases according to the relative rotation amount.
【００２６】よって、両シャフト３、４が相対的に一方
向に回転する時、その相対回転量の増加に応じて第１エ
アギャップα１は増加すると共に第２エアギャップα２
は減少する。両シャフト３、４が相対的に他方向に回転
する時、その相対回転量の増加に応じて第１エアギャッ
プα１は減少すると共に第２エアギャップα２は増加す
る。すなわち、両シャフト３、４の相対回転量の増加に
より、各エアギャップα１、α２の寸法の変化量の絶対
値は増加する。また、両シャフト３、４の相対回転時に
おける各エアギャップα１、α２の寸法の変化量の絶対
値は互いに等しくされている。Therefore, when the shafts 3 and 4 rotate relatively in one direction, the first air gap α1 increases and the second air gap α2 increases in accordance with the increase in the relative rotation amount.
Decreases. When the shafts 3 and 4 rotate relatively in the other direction, the first air gap α1 decreases and the second air gap α2 increases according to an increase in the relative rotation amount. That is, the absolute value of the dimensional change of each of the air gaps α1, α2 increases with an increase in the relative rotation amount of the shafts 3, 4. Further, the absolute values of the amounts of change in the dimensions of the air gaps α1, α2 when the shafts 3, 4 are rotated relative to each other are made equal to each other.
【００２７】各エアギャップα１、α２をコイル３３、
３４の発生磁束が通過するので、各エアギャップα１、
α２の寸法の変化に応じて磁束に対する磁気抵抗が変化
する。その磁気抵抗の変化に基づき、両シャフト３、４
により伝達されるトルクを検出できる。しかも、第１エ
アギャップα１の寸法変化に対応する磁気抵抗の変化
と、第２エアギャップα２の寸法変化に対応する磁気抵
抗の変化との差に基づきトルクを検出することで、トル
ク検出感度を増大することができる。さらに、温度変化
により両磁気抵抗は同じだけ変化するので、両磁気抵抗
の変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動に
よる検出トルクの変動を相殺できる。Each of the air gaps α1, α2 is connected to a coil 33,
Since the generated magnetic flux passes through each air gap α1,
The magnetic resistance to magnetic flux changes according to the change in the dimension of α2. Based on the change in the magnetic resistance, both shafts 3, 4
Can detect the torque transmitted. Moreover, by detecting the torque based on the difference between the change in the magnetic resistance corresponding to the dimensional change in the first air gap α1 and the change in the magnetic resistance corresponding to the dimensional change in the second air gap α2, the torque detection sensitivity can be improved. Can increase. Further, since the two magnetic resistances change by the same amount due to the temperature change, the fluctuation of the detected torque due to the temperature fluctuation can be canceled by detecting the torque based on the difference between the two magnetic resistances.
【００２８】本実施形態では、各コイル３３、３４は、
ハウジング２の外面側に取り付けられるプリント基板３
５に配線を介して接続される。そのプリント基板３５
に、図４に示す信号処理回路が形成されている。その回
路において、第１コイル３３は抵抗４５を介して発振器
４６に接続され、第２コイル３４は抵抗４７を介して発
振器４６に接続され、各コイル３３、３４は差動増幅回
路４８に接続される。これにより、両シャフト３、４間
でのトルク伝達によりトーションバー８が捩れることで
両シャフト３、４が弾性的に相対回転すると、両シャフ
ト３、４の相対回転軸方向における各エアギャップα
１、α２の寸法が変化する。そのエアギャップα１、α
２の寸法変化により上記第１、第２磁気回路の磁気抵抗
が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき第１、第２コ
イル３３の出力が変化する。その第１エアギャップα１
の寸法の変化に応じた第１コイル３３の発生磁束に対す
る磁気抵抗の変化と、その第２エアギャップα２の寸法
の変化に応じた第２コイル３４の発生磁束に対する磁気
抵抗の変化との差に対応する差動増幅回路４８の出力に
基づき、両シャフト３、４により伝達されるトルクが検
出される。その差動増幅回路４８から出力される伝達ト
ルクに対応した信号に応じて駆動されるモータ等の図外
アクチュエータにより操舵補助力が付与される。その操
舵補助力の付与機構は公知の構成を採用できる。In this embodiment, each coil 33, 34
Printed circuit board 3 attached to outer surface side of housing 2
5 via a wiring. The printed circuit board 35
The signal processing circuit shown in FIG. In the circuit, the first coil 33 is connected to an oscillator 46 via a resistor 45, the second coil 34 is connected to an oscillator 46 via a resistor 47, and the coils 33 and 34 are connected to a differential amplifier circuit 48. You. As a result, when the torsion bar 8 is twisted due to torque transmission between the shafts 3 and 4, the shafts 3 and 4 elastically rotate relative to each other.
1. The dimension of α2 changes. The air gap α1, α
2, the magnetic resistance of the first and second magnetic circuits changes. The outputs of the first and second coils 33 change based on the change in the magnetic resistance. The first air gap α1
The difference between the change in magnetic resistance to the magnetic flux generated by the first coil 33 according to the change in the size of the second coil 34 and the change in magnetic resistance to the magnetic flux generated by the second coil 34 according to the change in the size of the second air gap α2. Based on the output of the corresponding differential amplifier circuit 48, the torque transmitted by both shafts 3, 4 is detected. A steering assist force is applied by an actuator (not shown) such as a motor driven according to a signal corresponding to the transmission torque output from the differential amplifier circuit 48. A known configuration can be employed for the mechanism for applying the steering assist force.
【００２９】上記構成によれば、エアギャップα１、α
２を介して互いに対向する対向部４１ａ、４２ａ、５１
ａ、５２ａは、第１シャフト３の外周に形成される段差
面５１、５２と、その第１シャフト３の外周を覆う筒状
部材１１に形成される開口４１、４２の内周面とにより
構成されるので、構造を簡単化すると共に、両シャフト
３、４から径方向に大きく張り出すことはなく、小型化
を図ることができる。また、第１シャフト３の外周を加
工するだけで螺線に沿う段差面５１、５２を形成でき、
部品点数、組み立て工数、コストの低減、構造の簡単
化、小型化、組み立て誤差の累積低減による検出精度の
向上を図ることができる。また、トルク検出範囲に対応
する両シャフト３、４の相対回転範囲において、各開口
４１、４２それぞれが重なる段差面が単一とされること
で、両シャフト３、４の相対回転量に応じた磁気抵抗の
変化の急激な変動を防止できる。さらに、各溝５５にお
ける一方の段差面５１に対向する第１開口４１と他方の
段差面５２に対向する第２開口４２との周方向間隔θｂ
が、相隣接する第１開口４１の周方向間隔θａの１／２
未満であるので、１／２以上である場合よりも、一方の
段差面５１に第２開口４２を重ねることなく両シャフト
３、４を相対回転させることができる範囲を大きくでき
る。よって、両シャフト３、４の相対回転範囲に対応す
るトルク検出範囲が一定であれば、各溝５５における両
段差面５１、５２の間隔を小さくすることができる。こ
れにより、大型化することなく溝５５の数を増加させ、
開口４１、４２の数を多くし、検出感度を向上すること
ができる。According to the above construction, the air gaps α1, α
Opposing parts 41a, 42a, 51 which oppose each other via 2
a, 52 a are formed by step surfaces 51, 52 formed on the outer periphery of the first shaft 3 and inner peripheral surfaces of the openings 41, 42 formed on the cylindrical member 11 covering the outer periphery of the first shaft 3. Therefore, the structure can be simplified and the size can be reduced without protruding greatly from the shafts 3 and 4 in the radial direction. Further, the step surfaces 51 and 52 along the spiral line can be formed only by processing the outer periphery of the first shaft 3,
It is possible to improve the detection accuracy by reducing the number of parts, the number of assembly steps, the cost, the simplification and size of the structure, and the cumulative reduction of assembly errors. In addition, in the relative rotation range of both shafts 3 and 4 corresponding to the torque detection range, each opening 41 and 42 has a single step surface that overlaps, so that it corresponds to the relative rotation amount of both shafts 3 and 4. It is possible to prevent a sudden change in the change in the magnetic resistance. Further, a circumferential interval θb between the first opening 41 facing one step surface 51 and the second opening 42 facing the other step surface 52 in each groove 55.
Is の of the circumferential distance θa between the adjacent first openings 41.
Since it is less than 1/2, the range in which the shafts 3 and 4 can be relatively rotated without overlapping the second opening 42 on one of the step surfaces 51 can be made larger than the case where it is 1/2 or more. Therefore, if the torque detection range corresponding to the relative rotation range of both shafts 3 and 4 is constant, the interval between both step surfaces 51 and 52 in each groove 55 can be reduced. Thereby, the number of the grooves 55 can be increased without increasing the size,
The number of the openings 41 and 42 can be increased, and the detection sensitivity can be improved.
【００３０】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、第１シャフト３の一端側をステアリングギアに接
続し、第２シャフト４の他端側をステアリングホイール
に接続するようにしてもよい。また、段差面５１、５２
における対向部５１ａ、５２ａと共に開口４１、４２の
内周面における対向部４１ａ、４２ａを両シャフト３、
４の相対回転軸回りの螺線に沿って形成したり、段差面
５１、５２における対向部５１ａ、５２ａを両シャフト
３、４の回転周方向に沿うようにすると共に開口４１、
４２の内周面における対向部４１ａ、４２ａを両シャフ
ト３、４の相対回転軸回りの螺線に沿って形成してもよ
い。また、本発明のトルクセンサをステアリング装置以
外においてトルクを検出するために用いてもよい。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, one end of the first shaft 3 may be connected to a steering gear, and the other end of the second shaft 4 may be connected to a steering wheel. Also, the step surfaces 51, 52
The opposing portions 41a and 42a on the inner peripheral surfaces of the openings 41 and 42 together with the opposing portions 51a and 52a
4, and the opposing portions 51a, 52a on the step surfaces 51, 52 are arranged along the rotation circumferential direction of the shafts 3, 4, and the opening 41,
The facing portions 41a and 42a on the inner peripheral surface of the shaft 42 may be formed along a spiral around the relative rotation axis of the shafts 3 and 4. Further, the torque sensor of the present invention may be used for detecting torque in a device other than the steering device.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、構造の簡単化、小型
化、部品点数、組み立て工数、コストの低減、検出精
度、感度の向上を図ることができるトルクセンサを提供
できる。According to the present invention, it is possible to provide a torque sensor capable of simplifying the structure, reducing the size, reducing the number of parts, assembling man-hours, reducing the cost, and improving the detection accuracy and sensitivity.
【図１】本発明の実施形態のトルクセンサの断面図FIG. 1 is a sectional view of a torque sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態のトルクセンサの要部の断面
図FIG. 2 is a sectional view of a main part of the torque sensor according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態のトルクセンサの筒状部材の
部分展開図FIG. 3 is a partial development view of a tubular member of the torque sensor according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態のトルクセンサの回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a torque sensor according to the embodiment of the present invention.
１ トルクセンサ ３ 第１シャフト ４ 第２シャフト １１ 筒状部材 ３３ 第１コイル ３４ 第２コイル ４１ 第１開口 ４２ 第２開口 ５１、５２ 段差面 α１ 第１エアギャップ α２ 第２エアギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque sensor 3 1st shaft 4 2nd shaft 11 Cylindrical member 33 1st coil 34 2nd coil 41 1st opening 42 2nd opening 51,52 Step surface α1 First air gap α2 Second air gap
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久世 真史 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 3D033 CA16 CA28 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masashi Kuze 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) 2F051 AA01 AB05 BA03 3D033 CA16 CA28
Claims (5)
的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、その第
２シャフトに同行回転するように連結される筒状部材
と、その筒状部材の外周を囲むように配置されるコイル
とを備え、その筒状部材の少なくとも一部は、その第１
シャフトの外周を覆う磁性材製の磁束通過部とされ、そ
の第１シャフトの外周の少なくとも一部は、その筒状部
材の磁束通過部により覆われる磁性材製の磁束通過部と
され、その筒状部材の磁束通過部に開口が形成され、そ
の第１シャフトの磁束通過部に、その開口と径方向にお
いて重なる段差面が形成され、その開口の内周面と段差
面とは、前記磁束が通過するエアギャップを介して互い
に対向する対向部を有し、両シャフトの相対回転軸方向
における前記エアギャップの寸法が、両シャフトの相対
回転量の変化に応じて変化するように、その開口の内周
面における対向部と段差面における対向部の中の少なく
とも一方は、両シャフトの相対回転軸回りの螺線に沿っ
て形成され、そのエアギャップの寸法変化に応じた前記
磁束に対する磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトによ
り伝達されるトルクが検出されるトルクセンサ。1. A first shaft, a second shaft elastically connected to the first shaft so as to be relatively rotatable, a cylindrical member connected to the second shaft so as to rotate together, and a tube thereof And a coil arranged to surround the outer periphery of the cylindrical member.
A magnetic flux passage portion made of a magnetic material that covers the outer periphery of the shaft, and at least a portion of the outer periphery of the first shaft is made of a magnetic material that is covered by the magnetic flux passage portion of the cylindrical member. An opening is formed in the magnetic flux passage portion of the shaped member, a step surface is formed in the magnetic flux passage portion of the first shaft, the step surface overlapping the opening in the radial direction, and the inner peripheral surface and the step surface of the opening form the magnetic flux. It has opposing portions opposing each other via an air gap passing therethrough, and the size of the air gap in the direction of the relative rotation axis of both shafts is changed so as to change according to the change in the relative rotation amount of both shafts. At least one of the opposing portion on the inner peripheral surface and the opposing portion on the stepped surface is formed along a spiral around the relative rotation axis of the two shafts, and the magnetic flux against the magnetic flux according to the dimensional change of the air gap is formed. A torque sensor based on a change in the anti-torque transmitted by the shafts is detected.
開口の寸法は、両シャフトの相対回転軸方向における前
記コイルの寸法未満とされ、その開口は両シャフトの相
対回転軸方向において前記コイルの両端間に配置されて
いる請求項１に記載のトルクセンサ。2. The size of the opening in the direction of the relative rotation axis of both shafts is smaller than the size of the coil in the direction of the relative rotation axis of both shafts. The torque sensor according to claim 1, which is arranged between the torque sensors.
て溝が形成され、その溝の内部側面により前記段差面が
構成されている請求項１または２に記載のトルクセン
サ。3. The torque sensor according to claim 1, wherein a groove is formed on the outer periphery of the first shaft along the spiral line, and the step surface is formed by an inner side surface of the groove.
軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コ
イルとを備え、前記開口として、両シャフトの相対回転
軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２
開口とを備え、前記溝における相対向する両内部側面そ
れぞれにより、前記段差面が構成され、その第１開口
は、その相対向する両内部側面の中の一方により構成さ
れる段差面と径方向において重なるように配置され、そ
の第２開口は、その相対向する両内部側面の中の他方に
より構成される段差面と径方向において重なるように配
置され、その第１開口の内周面と段差面の各対向部間が
第１エアギャップとされ、その第２開口の内周面と段差
面の各対向部間が第２エアギャップとされ、その第１コ
イルは第１エアギャップを通過する磁束を発生する位置
に配置され、その第２コイルは第２エアギャップを通過
する磁束を発生する位置に配置され、両シャフトの相対
回転軸方向における第１エアギャップ寸法と第２エアギ
ャップ寸法とは、両シャフトが検出原点位置にある時は
互いに等しくされ、両シャフトの相対回転時における両
エアギャップ寸法の変化量の絶対値は互いに等しくさ
れ、その第１エアギャップ寸法の変化に応じた第１コイ
ルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化と、その第２エア
ギャップ寸法の変化に応じた第２コイルの発生磁束に対
する磁気抵抗の変化との差に基づき、両シャフトにより
伝達されるトルクが検出される請求項３に記載のトルク
センサ。4. The coil includes a first coil and a second coil of the same specification which are arranged in parallel along the direction of the relative rotation axis of both shafts, and the opening is formed at an interval in the direction of the relative rotation axis of both shafts. The first opening and the second
An opening, and the step surface is formed by each of the opposed inner side surfaces of the groove, and the first opening has a step surface and a radial direction formed by one of the opposed inner side surfaces. The second opening is disposed so as to overlap in a radial direction with a step surface formed by the other of the opposing inner side surfaces, and the second opening and the inner peripheral surface of the first opening are overlapped. A first air gap is defined between opposing portions of the surface, a second air gap is defined between an inner peripheral surface of the second opening and each opposing portion of the step surface, and the first coil passes through the first air gap. The second coil is disposed at a position where a magnetic flux is generated, and the second coil is disposed at a position where a magnetic flux passing through the second air gap is generated. Is both When the shaft is at the detection origin position, the shafts are made equal to each other, the absolute values of the amounts of change in both air gap dimensions during the relative rotation of both shafts are made equal to each other, and the first coil in accordance with the change in the first air gap size is made equal. The torque transmitted by both shafts is detected based on a difference between a change in magnetic resistance with respect to the generated magnetic flux and a change in magnetic resistance with respect to the generated magnetic flux of the second coil in accordance with a change in the size of the second air gap. 3. The torque sensor according to 3.
ける等間隔をおいて並列するように複数形成され、前記
第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をお
いて並列するように複数設けられ、前記第２開口は、前
記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するよ
うに複数設けられ、トルク検出範囲に対応する両シャフ
トの相対回転範囲において、各開口それぞれが重なる段
差面は単一とされ、各溝における一方の段差面に重なる
第１開口と他方の段差面に重なる第２開口との周方向間
隔は、相隣接する第１開口の周方向間隔の１／２未満と
されている請求項４に記載のトルクセンサ。5. A plurality of the grooves are formed in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the first shaft, and the first openings are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the tubular member. And a plurality of the second openings are provided so as to be arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the tubular member, and each second opening is provided in a relative rotation range of both shafts corresponding to a torque detection range. The overlapping step surface is single, and the circumferential interval between the first opening overlapping one step surface and the second opening overlapping the other step surface in each groove is the circumferential interval between adjacent first openings. The torque sensor according to claim 4, wherein the torque sensor is set to less than の.
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|---|---|---|---|---|
| JPWO2005022103A1 (en) * | 2003-08-28 | 2007-11-01 | 株式会社アミテック | Relative rotational position detector |
| CN116952428A (en) * | 2023-08-02 | 2023-10-27 | 江苏兰菱机电科技有限公司 | High-precision high-performance torque sensor and application method thereof |
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| JP4651540B2 (en) * | 2003-08-28 | 2011-03-16 | 株式会社アミテック | Relative rotational position detector |
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