JP2010190834A - Torque sensor and power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクセンサ及びパワーステアリング装置に関し、例えば自動車のパワーステアリング装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a torque sensor and a power steering device, and is suitable for application to, for example, a power steering device of an automobile.
従来、トルクセンサとしては、コイル方式、ツインレゾルバ方式、ポテンショ方式あるいは磁気方式などがあり、近年では、光学方式も採用されている。
光学方式のトルクセンサには、トルク伝達シャフト上に間隔をあけて固定された２つのディスクと、これらディスクを介して配設された発光素子及び受光素子とを備えたものがあり、それぞれのディスクに形成されたスロットが開口部を形成している。このトルクセンサでは、シャフト内のトルクによるディスク同士の相対的な運動によって、開口部の寸法が変化すると、受光素子での受光強度が変化することにより、トルクの推移を測定する（例えば、特許文献１参照）。
Conventionally, as a torque sensor, there are a coil method, a twin resolver method, a potentiometer method, a magnetic method, and the like, and in recent years, an optical method has also been adopted.
An optical torque sensor includes two disks fixed on a torque transmission shaft with a space therebetween, and a light emitting element and a light receiving element disposed through the disks. The slot formed in the above forms an opening. In this torque sensor, when the size of the opening changes due to the relative movement of the disks due to the torque in the shaft, the change in the received light intensity at the light receiving element changes, thereby measuring the torque transition (for example, Patent Documents). 1).
ところで、上記構造のトルクセンサは、スロットが形成された２つのディスクをシャフトに固定した複雑な構造であり、コストアップ及び大型化を招き、特に、外光を遮るためにケースで覆うと、装置のさらなる大型化が避けられなかった。 By the way, the torque sensor having the above structure is a complicated structure in which two disks in which slots are formed are fixed to a shaft, which causes an increase in cost and size. Further increase in size was inevitable.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置の小型化及び低コスト化を図りつつ、高精度な検出が可能なトルクセンサ及びそれを備えたパワーステアリング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a torque sensor capable of highly accurate detection while reducing the size and cost of the device, and a power steering device including the torque sensor. Yes.
上記目的を達成するために、本発明のトルクセンサは、連結軸を介して同軸に連結された入力軸及び出力軸と、これら入力軸及び出力軸の回転角度を検出する入力側検出部及び出力側検出部とを有し、
前記入力側検出部及び出力側検出部は、前記入力軸及び出力軸にそれぞれ設けられて軸方向の幅が周方向に沿って変化する反射部と、前記入力軸及び出力軸に光を照射する発光部と、前記入力軸及び出力軸からの反射光をそれぞれ受光する受光部とを備え、前記受光部からの出力値から前記入力軸及び出力軸の角度のずれ量を求め、この角度のずれ量からトルクを算出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a torque sensor according to the present invention includes an input shaft and an output shaft that are coaxially connected via a connecting shaft, an input side detection unit that detects the rotation angle of the input shaft and the output shaft, and an output. A side detection unit,
The input-side detection unit and the output-side detection unit are respectively provided on the input shaft and the output shaft, and irradiate light on the reflection shaft whose axial width varies along the circumferential direction, and the input shaft and the output shaft. A light-emitting unit and a light-receiving unit that receives reflected light from the input shaft and the output shaft, respectively, and obtains an angle shift amount between the input shaft and the output shaft from an output value from the light-receiving unit, and shifts the angle The torque is calculated from the quantity.
この構成によれば、反射部を有する入力軸及び出力軸に発光部からの光を照射し、入力軸及び出力軸からの反射光を受光した受光部からの出力値から、入力軸及び出力軸の角度のずれ量を求め、この角度のずれ量からトルクを算出するものであるので、光を通過させるスロットが形成された２つのディスクをシャフトに固定した複雑構造のトルクセンサなどと比較し、構造の簡略化による小型化及び低コスト化を図りつつ光学的にトルクを高精度に検出することができる。 According to this configuration, the input shaft and the output shaft are obtained from the output value from the light receiving unit that receives the light reflected from the input shaft and the output shaft by irradiating the input shaft and the output shaft having the reflective unit with the light from the light emitting unit. Therefore, the torque is calculated from the angle deviation amount, and compared with a torque sensor having a complicated structure in which two disks formed with slots through which light passes are fixed to the shaft. Torque can be detected optically with high accuracy while reducing the size and cost by simplifying the structure.
また、前記受光部からの検出信号に基づいて、前記入力軸及び／又は出力軸の回転角度を検出しても良い。
この構成によれば、受光部からの出力値に基づいて、入力軸及び／又は出力軸の回転角度を検出するアングルセンサとしても用いることができる。これにより、アングルセンサを別個に設けることによる装置の大型化及びコストアップを回避することができる。
The rotation angle of the input shaft and / or the output shaft may be detected based on a detection signal from the light receiving unit.
According to this configuration, it can also be used as an angle sensor that detects the rotation angle of the input shaft and / or the output shaft based on the output value from the light receiving unit. As a result, it is possible to avoid an increase in size and cost of the apparatus due to the provision of the angle sensor separately.
また、前記入力側検出部及び出力側検出部にて、前記発光部が共通とされていても良い。
この構成によれば、入力側検出部及び出力側検出部とで発光部が共用化されるので、さらなる小型化及び低コスト化を図ることができる。
Further, the light emitting unit may be shared by the input side detection unit and the output side detection unit.
According to this configuration, since the light emitting unit is shared by the input side detection unit and the output side detection unit, further downsizing and cost reduction can be achieved.
また、前記反射部は、前記入力軸及び出力軸の周方向にわたって設けられていても良い。
この構成によれば、入力軸及び出力軸の角度検出を周方向にわたって広域に行なえるので、検出精度を向上させることができる。
Moreover, the said reflection part may be provided over the circumferential direction of the said input shaft and an output shaft.
According to this configuration, since the angle detection of the input shaft and the output shaft can be performed over a wide area in the circumferential direction, the detection accuracy can be improved.
また、前記反射部は、前記入力軸及び／又は出力軸の周方向の一か所又は複数箇所にて分割されていても良い。
この構成によれば、反射部の分割箇所を検出することで、回転角度の検出をより良好に行うことができる。
Moreover, the said reflection part may be divided | segmented in the one place or multiple places of the circumferential direction of the said input shaft and / or an output shaft.
According to this configuration, the rotation angle can be detected more satisfactorily by detecting the divided portion of the reflecting portion.
また、前記入力軸及び出力軸は、シボ加工、着色あるいは表面研削によって反射率を異ならせることにより、前記反射部が設けられていても良い。
この構成によれば、反射部の形成が容易となる。
The input shaft and the output shaft may be provided with the reflecting portion by making the reflectance different by embossing, coloring, or surface grinding.
According to this structure, formation of a reflection part becomes easy.
また、前記受光部は、複数の受光素子を配列させた受光素子アレーからなり、前記反射部からの反射光を検出した前記受光素子アレーの前記受光素子の数から前記入力軸及び出力軸の角度を検出するものでも良い。 In addition, the light receiving unit includes a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged, and the angle of the input shaft and the output shaft is determined from the number of the light receiving elements of the light receiving element array that detects reflected light from the reflecting unit. It may be one that detects.
また、前記受光部は、前記反射部の縁部の反射光を受光した受光素子の出力値から前記入力軸及び出力軸の角度を検出するものでも良い。 Further, the light receiving unit may detect an angle between the input shaft and the output shaft from an output value of a light receiving element that receives reflected light from an edge of the reflecting unit.
また、前記入力側検出部及び出力側検出部の前記受光素子アレーを構成する受光素子は、共通の基板に搭載されていても良い。
この構成によれば、入力側検出部及び出力側検出部の受光素子アレーを構成する受光素子を共通の基板に搭載することにより、さらなる小型化を図ることができる。
The light receiving elements constituting the light receiving element array of the input side detection unit and the output side detection unit may be mounted on a common substrate.
According to this configuration, further downsizing can be achieved by mounting the light receiving elements constituting the light receiving element arrays of the input side detection unit and the output side detection unit on the common substrate.
また、前記受光部は、複数の前記受光素子アレーが複数列に配列されていても良い。
この構成によれば、受光素子アレーの多重化により、検出の信頼性を高めることができる。
In the light receiving unit, a plurality of light receiving element arrays may be arranged in a plurality of rows.
According to this configuration, the reliability of detection can be improved by multiplexing the light receiving element array.
また、前記入力軸及び出力軸の角度検出前に、前記受光部が初期化されるものでも良い。
この構成によれば、角度検出前に受光部を初期化することにより、受光部からの検出信号を常に安定的に得ることができる。
The light receiving unit may be initialized before detecting the angles of the input shaft and the output shaft.
According to this configuration, the detection signal from the light receiving unit can always be stably obtained by initializing the light receiving unit before angle detection.
また、前記入力側検出部及び出力側検出部は、前記入力軸及び前記出力軸の反射部と前記受光部の受光素子との間に、前記反射部からの反射光を前記受光素子へ集光させるレンズを備えていても良い。
この構成によれば、各受光素子での反射光の受光を良好にすることができ、入力側検出部及び出力側検出部での検出の信頼性を高めることができる。
The input-side detection unit and the output-side detection unit collect the reflected light from the reflection unit on the light-receiving element between the reflection unit of the input shaft and the output shaft and the light-receiving element of the light-receiving unit. You may provide the lens to make.
According to this configuration, it is possible to improve the light reception of the reflected light by each light receiving element, and it is possible to improve the reliability of detection by the input side detection unit and the output side detection unit.
また、本発明のパワーステアリング装置は、 ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、補助操舵トルクを発生させて出力軸に伝達するパワーステアリング装置において、上記のいずれかのトルクセンサを備えることを特徴とする。 The power steering device of the present invention includes any one of the above torque sensors in a power steering device that generates auxiliary steering torque and transmits it to the output shaft in response to the steering torque applied to the steering wheel. It is characterized by.
この構成によれば、小型化及び低コスト化を図りつつ高精度なアシストができるパワーステアリング装置が得られる。 According to this configuration, it is possible to obtain a power steering device that can perform high-precision assist while reducing the size and cost.
本発明のトルクセンサによれば、装置の小型化及び低コスト化を図りつつ、高精度な検出を実現することができる。
また、本発明のパワーステアリング装置によれば、小型化及び低コスト化を図りつつ高精度なアシストができるパワーステアリング装置とすることができる。
According to the torque sensor of the present invention, highly accurate detection can be realized while reducing the size and cost of the apparatus.
In addition, according to the power steering device of the present invention, it is possible to provide a power steering device capable of performing high-precision assist while achieving downsizing and cost reduction.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るトルクセンサを備えたパワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端はトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a power steering apparatus provided with a torque sensor according to the present invention.
In the figure,
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１２とを備えている。
A
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、このトルクセンサ３からの出力値が、コントローラ１５に入力される。
The
また、コントローラ１５には、トルクの他に、車速センサ１６から出力される車速検出値、図示しない電動モータ１２に流れるモータ電流検出値、レゾルバ、エンコーダ等で構成される図示しないロータ位置検出回路で検出した電動モータ１２のロータ回転角も入力される。
また、トルクセンサ３は、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度を検出するアングルセンサとしての機能も備えており、このトルクセンサ３からの入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度の検出値もコントローラ１５に入力される。
In addition to the torque, the
The
そして、コントローラ１５は、トルクセンサ３からの出力値、車速検出値及びロータ回転角に基づいて、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するためのモータ駆動電流を算出する。これにより、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生させるようになっている。
Based on the output value from the
次に、トルクセンサ３の構造について説明する。
図２に示すように、トルクセンサ３は、入力軸２ａと出力軸２ｂとの間に、ねじり要素であるトーションバー（連結軸）２１を一直線上（同軸）に備えており、このトーションバー２１によって入力軸２ａと出力軸２ｂとが連結されている。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 2, the
このトルクセンサ３には、入力軸２ａ及び出力軸２ｂのそれぞれの周面に対して間隔をおいて向き合うように、入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３が対向配置されている。これら入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３は、入力軸２ａ及び出力軸２ｂのそれぞれの周面に向かって光を照射する発光部３１と、入力軸２ａ及び出力軸３ｂからの反射光をそれぞれ受光可能な受光部３２とを有している。
In the
発光部３１は、発光ダイオードなどの発光素子３３を備えてなるもので、図３に示すように、回路基板３４にそれぞれ搭載されている。なお、発光部３１としては、発光アレーや導光板アレーなどでも良い。
また、受光部３２は、複数の受光素子３５を一列に配置した受光素子アレー３６を備えてなるもので、回路基板（基板）２９にそれぞれ搭載されている。なお、この受光素子アレー３６は、入力軸２ａ側及び出力軸２ｂ側にそれぞれ対応するように一対ずつ設けられており、一対の一方がメインとされ、他方がサブとされて二重化されている。
The
The
また、入力軸２ａ及び出力軸２ｂには、その周面に、周方向にわたって延在する入力側反射部（反射部）４１及び出力側反射部（反射部）４２が設けられている。これら入力側反射部４１及び出力側反射部４２は、その周囲の周面と比較し、例えば、シボ加工を施したり、表面を削って粗面化したり、あるいは黒色に着色したりして反射率が低くなっている。
これら入力側反射部４１及び出力側反射部４２は、図４に示すような展開状態では、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの軸方向に沿う幅が周方向の一側（図示左端側）から他側（図示右端側）へ向かって次第に狭くなるように形成されており、これにより、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周方向一回転で幅寸法が最小から最大となるように、それぞれの幅寸法が次第に変化するものとなっている。
Further, the
In the unfolded state as shown in FIG. 4, the input-
そして、上記トルクセンサ３では、入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３の発光部３１から照射された光が、入力側反射部４１及び出力側反射部４２を含む入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周面にて反射され、その反射光が、入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３の各受光部３２にて受光され、電気信号に変換されて出力値としてコントローラ１５に送信される。
In the
そして、コントローラ１５は、受光部３２からの出力値に基づいて、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの角度のずれ量を算出し、その角度のずれ量からトルクを算出する。
また、コントローラ１５は、受光部３２からの出力値に基づいて、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度を検出する。つまり、トルクセンサ３は、アングルセンサの機能も有している。
Then, the
Further, the
次に、上記のように構成された実施形態のトルクセンサによる検出動作について説明する。
図５は、本実施形態のトルクセンサの動作手順を説明するためのフローチャートである。
Next, the detection operation by the torque sensor of the embodiment configured as described above will be described.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation procedure of the torque sensor of the present embodiment.
入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３の発光部３１から入力軸２ａ及び出力軸２ｂに光が照射されると（ステップＳ０１）、その光は、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周面にて反射し（ステップＳ０２）、その反射光が受光部３２の受光素子アレー３６にて受光される（ステップＳ０３）。
When light is emitted from the
受光素子アレー３６では、各受光素子３５が、受光した光の強弱に応じて光電変換を行い、電気信号である出力値としてコントローラ１５へ出力する（ステップＳ０４）。
なお、入力軸側検出部２２及び出力軸側検出部２３の受光部３２の受光素子アレー３６を構成する各受光素子３５は、検出動作前に初期化される。
In the light receiving
Each
コントローラ１５では、各受光素子３５からの出力値に、例えば、電圧の増幅などの信号処理を施し（ステップＳ０５）、さらに、補正・平滑化処理を施す。これらの処理により、発光部３１、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周面、受光素子３５に付着したゴミや汚れ、あるいは受光素子３５の感度ムラなどによる出力レベルのバラツキが抑制される（ステップＳ０６）。
The
その後、コントローラ１５は、各受光素子３５からの出力値から、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度を検出する（ステップＳ０７）。
そして、コントローラ１５は、各受光素子３５からの出力値から入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度のずれ量を求め、このずれ量から、ステアリングホイール１に加えられたトルクを検出する（ステップＳ０８）。
Thereafter, the
Then, the
このようにして求めたトルク及び回転角度等をパラメータとし、コントローラ１５は、電動モータ１２を駆動制御して適切な操舵補助力を発生させる。
Using the torque, rotation angle, and the like thus obtained as parameters, the
ここで、入力軸側検出部２２あるいは出力軸側検出部２３の受光部３２の受光素子アレー３６からの出力信号の変化について、入力軸側検出部２２の受光素子アレー３６を例にとって説明する。
図６は、１ｂｉｔからＸｂｉｔ（Ｘ：整数）の受光素子３５を備えた受光素子アレー３６からの出力値の出力電圧を示す図である。
Here, a change in the output signal from the light receiving
FIG. 6 is a diagram illustrating an output voltage of an output value from the light receiving
入力軸２ａが回転し、発光部３１からの光の照射位置に、反射率の低い入力側反射部４１が全くさしかかっていない状態（外れた状態）から僅かにさしかかった状態に移行すると、受光素子アレー３６では、その一端側（図３では右端側に相当）における１ｂｉｔ側の受光素子３５での受光量が低下し、図６（ａ）に示すように、入力側反射部４１からの反射光を受光する１ｂｉｔ側の受光素子３５からの出力電圧が低下する。
When the
入力軸２ａがさらに回転し、発光部３１からの光の照射位置における入力側反射部４１の幅が増加すると、入力側反射部４１からの反射光を受光する受光素子３５のｂｉｔ数が１ｂｉｔ側からＸｂｉｔ側に向かって次第に増加し、図６（ｂ）に示すように、出力電圧が低下する範囲も、１ｂｉｔ側からＸｂｉｔ側に向かって次第に増加する。
When the
入力軸２ａがさらに回転し、発光部３１からの光の照射位置における入力側反射部４１の幅が最大となると、入力側反射部４１からの反射光を受光する受光素子３５が全ｂｉｔとなり、図６（ｃ）に示すように、出力電圧が低下する範囲が最大となる。
入力軸２ａがさらに回転し、発光部３１からの光の照射位置から入力側反射部４１が外れると、入力側反射部４１からの反射光を受光する受光素子３５がなくなり、図６（ｄ）に示すように、全ての受光素子３５からの出力電圧が高い状態となる。
When the
When the
以上説明した入力軸側検出部２２における受光素子アレー３６からの出力信号の変化は、出力軸側検出部２３における受光素子アレー３６の出力信号についても同様である。したがって、コントローラ１５では、これら受光素子アレー３６の受光素子３５からの出力電圧が低下するｂｉｔ数を算出することにより、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度を検出することが可能である。
また、コントローラ１５は、例えば、全ての受光素子３５からの出力電圧が高い状態（図６（ｄ）の状態）をカウントすることにより、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転数を検出することも可能である。
The change in the output signal from the light receiving
In addition, the
そしてまた、入力側反射部４１及び出力側反射部４２は、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの軸方向に沿う幅が周方向に沿って次第に狭くなることより、受光素子３５の出力電圧は、入力側反射部４１及び出力側反射部４２の一側部において、図７（ａ）に示すように１ｂｉｔの受光素子３５にて、あるいは図７（ｂ）に示すように複数ｂｉｔの受光素子３５にて、その受光量に応じて出力電圧の低下量が小さくなる。
In addition, the input-
したがって、コントローラ１５では、入力側反射部４１及び出力側反射部４２の一側部での受光素子３５の出力電圧に基づいて、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの回転角度を、より詳細に検出することができる。
Therefore, the
このように、上記実施形態によれば、入力側反射部４１及び出力側反射部４２を有する入力軸２ａ及び出力軸３ｂに発光部３１からの光を照射し、その反射光を受光した受光部３２からの出力値から、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの角度のずれ量を求め、この角度のずれ量からトルクを算出するものであるので、光を通過させるスロットが形成された２つのディスクをシャフトに固定した複雑構造のトルクセンサなどと比較し、構造の簡略化による小型化及び低コスト化を図りつつ光学的にトルクを高精度に検出することができる。
したがって、外光を遮るためにケースで覆ったとしても、装置全体の大型化を極力抑えることができる。
As described above, according to the embodiment, the light receiving unit that irradiates the
Therefore, even if it is covered with a case to block outside light, the overall size of the apparatus can be suppressed as much as possible.
また、受光部３１からの出力値に基づいて、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの両方もしくはいずれか一方の回転角度を検出することができるので、アングルセンサとしても用いることができる。これにより、アングルセンサを別個に設けることによる装置の大型化及びコストアップを回避することができる。
また、入力側反射部４１及び出力側反射部４２を入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周方向にわたって延在するように設けたので、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの角度検出を周方向にわたって広域に行えるようになり、検出精度の向上を図ることができる。
Further, since the rotation angle of both or either of the
Moreover, since the input
しかも、シボ加工、着色あるいは表面研削によって容易に反射率を異ならせて入力側反射部４１及び出力側反射部４２を形成したので、さらにコストを抑えることができる。
さらに、受光素子アレー３６を構成する受光素子３５からの出力信号に基づいて入力軸２ａ及び出力軸２ｂの角度を精度良く検出することができる。
In addition, since the input-
Furthermore, the angles of the
また、入力側検出部２２及び出力側検出部２３の受光素子アレー３６を構成する受光素子３５を共通の回路基板２９に搭載したので、さらなる小型化及び低コスト化を図ることができる。
さらには、入力側検出部２２及び出力側検出部２３にて、受光素子アレー３６を多重化（上記実施形態では二重化）したので、検出の信頼性を高めることができる。
In addition, since the
Furthermore, since the light receiving
そして、以上に述べたトルクセンサ１を電動式パワーステアリング装置に設ければ、小型化を図りつつ高精度なアシストができる電動式パワーステアリング装置が得られる。
If the
なお、上記実施形態では、入力側反射部４１及び出力側反射部４２を、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの軸方向に沿う幅が周方向に沿って次第に狭くなる形状に形成したが、図８の展開図に示すように、例えば、入力側反射部４１と出力側反射部４２とで、一方（入力側反射部４１）は入力軸２ａ及び出力軸２ｂの軸方向に沿う幅が周方向に沿って次第に狭くなり、他方（出力側反射部４２）は逆に次第に広くなるように構成してもよい。このようにすると、入力側検出部２２及び出力側検出部２３の受光部３２からの出力電圧の増減を逆にすることができ、クロス特性の信号を得ることができる。
In the above embodiment, the input-
また、入力側反射部４１及び出力側反射部４２を、図９に示すように、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの周方向における例えば中間位置の一か所にて分割した構成としても良い。このようにすると、入力側検出部２２及び出力側検出部２３の受光部３２からの出力値から、入力側反射部４１及び出力側反射部４２の分割箇所を検出し、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの中立位置をコントローラ１５にて認識させることができる。なお、入力側反射部４１及び出力側反射部４２の分割箇所は複数でも良く、また、入力側反射部４１あるいは出力側反射部４２の一方のみを分割しても良い。
Moreover, as shown in FIG. 9, the input
また、上記実施形態では、入力側検出部２２及び出力側検出部２３のそれぞれに発光部３１を設けたが、入力側検出部２２及び出力側検出部２３にて一つの発光部３１を共通にしても良く、このようにすると、装置のさらなる小型化を図ることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、入力軸２ａ及び出力軸２ｂの入力側反射部４１及び出力側反射部４２と受光部３１との間に、入力側反射部４１及び出力側反射部４２からの反射光を受光素子３５へ集光させるレンズを設けても良く、このようにすると、各受光素子３５での反射光の受光を良好にすることができ、入力側検出部２２及び出力側検出部２３での検出の信頼性を高めることができる。
Further, the reflected light from the input
なお、上記実施形態では、電動モータ１２によって補助操舵力を付与する電動式のパワーステアリング装置を例にとって説明したが、油圧によって補助操舵力を付与する油圧式のパワーステアリング装置でも良い。
In the above-described embodiment, the electric power steering device that applies the auxiliary steering force by the
１…ステアリングホイール、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、１２…電動モータ、２１…トーションバー（連結軸）、２２…入力側検出部、２３…出力側検出部、２９…回路基板（基板）、３１…発光部、３２…受光部、３５…受光素子、３６…受光素子アレー、４１…入力側反射部（反射部）、４２…出力側反射部（反射部）。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記入力側検出部及び出力側検出部は、前記入力軸及び出力軸にそれぞれ設けられて軸方向の幅が周方向に沿って変化する反射部と、前記入力軸及び出力軸に光を照射する発光部と、前記入力軸及び出力軸からの反射光をそれぞれ受光する受光部とを備え、前記受光部からの出力値から前記入力軸及び出力軸の角度のずれ量を求め、この角度のずれ量からトルクを算出することを特徴とするトルクセンサ。 An input shaft and an output shaft that are coaxially connected via a connecting shaft, and an input side detection unit and an output side detection unit that detect rotation angles of the input shaft and the output shaft,
The input-side detection unit and the output-side detection unit are respectively provided on the input shaft and the output shaft, and irradiate light on the reflection shaft whose axial width varies along the circumferential direction, and the input shaft and the output shaft. A light-emitting unit and a light-receiving unit that receives reflected light from the input shaft and the output shaft, respectively, and obtains an angle shift amount between the input shaft and the output shaft from an output value from the light-receiving unit, and shifts the angle A torque sensor that calculates torque from a quantity.
前記受光部からの出力値に基づいて、前記入力軸及び／又は出力軸の回転角度を検出することを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1,
A torque sensor that detects a rotation angle of the input shaft and / or the output shaft based on an output value from the light receiving unit.
前記入力側検出部及び出力側検出部にて、前記発光部が共通とされていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1 or 2, wherein
The torque sensor characterized in that the light emitting unit is shared by the input side detection unit and the output side detection unit.
前記反射部は、前記入力軸及び出力軸の周方向にわたって設けられていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 3,
The said reflection part is provided over the circumferential direction of the said input shaft and an output shaft, The torque sensor characterized by the above-mentioned.
前記反射部は、前記入力軸及び／又は出力軸の周方向の一か所又は複数箇所にて分割されていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 4,
The torque sensor according to claim 1, wherein the reflecting portion is divided at one or a plurality of locations in the circumferential direction of the input shaft and / or the output shaft.
前記入力軸及び出力軸は、シボ加工、着色あるいは表面研削によって反射率を異ならせることにより、前記反射部が設けられていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 5,
The torque sensor according to claim 1, wherein the input shaft and the output shaft are provided with the reflecting portion by differentiating reflectance by embossing, coloring, or surface grinding.
前記受光部は、複数の受光素子を配列させた受光素子アレーからなり、前記反射部からの反射光を検出した前記受光素子アレーの前記受光素子の数から前記入力軸及び出力軸の角度を検出することを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 6,
The light receiving unit includes a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged, and detects angles of the input shaft and the output shaft from the number of the light receiving elements of the light receiving element array that detects reflected light from the reflecting unit. A torque sensor characterized by:
前記受光部は、前記反射部の縁部の反射光を受光した受光素子の出力値から前記入力軸及び出力軸の角度を検出することを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 7,
The said light-receiving part detects the angle of the said input shaft and an output shaft from the output value of the light receiving element which received the reflected light of the edge of the said reflection part, The torque sensor characterized by the above-mentioned.
前記入力側検出部及び出力側検出部の前記受光素子アレーを構成する受光素子は、共通の基板に搭載されていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 7 or 8,
The light receiving element constituting the light receiving element array of the input side detection unit and the output side detection unit is mounted on a common substrate.
前記受光部は、複数の前記受光素子アレーが複数列に配列されていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 7 to 9,
The light receiving unit is a torque sensor in which a plurality of the light receiving element arrays are arranged in a plurality of rows.
前記入力軸及び出力軸の角度検出前に、前記受光部が初期化されることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 10,
The torque sensor, wherein the light receiving unit is initialized before detecting the angles of the input shaft and the output shaft.
前記入力側検出部及び出力側検出部は、前記入力軸及び前記出力軸の反射部と前記受光部の受光素子との間に、前記反射部からの反射光を前記受光素子へ集光させるレンズを備えていることを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 11,
The input-side detection unit and the output-side detection unit are configured to condense reflected light from the reflection unit onto the light-receiving element between the reflection unit of the input shaft and the output shaft and the light-receiving element of the light-receiving unit. A torque sensor comprising:
請求項１から１２のいずれか一項に記載のトルクセンサを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In a power steering device that generates an auxiliary steering torque and transmits it to an output shaft in response to the steering torque applied to the steering wheel,
An electric power steering apparatus comprising the torque sensor according to any one of claims 1 to 12.
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