JP3055752B2 - Steering torque sensor - Google Patents

Steering torque sensor

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JP3055752B2
JP3055752B2 JP6130363A JP13036394A JP3055752B2 JP 3055752 B2 JP3055752 B2 JP 3055752B2 JP 6130363 A JP6130363 A JP 6130363A JP 13036394 A JP13036394 A JP 13036394A JP 3055752 B2 JP3055752 B2 JP 3055752B2
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core
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detection
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steering torque
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浩行 川越
進 太田
順一 吉田
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Honda Motor Co Ltd
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングトルク検
出用センサのトルク検出変換構成部品を構成するコアの
材質を改良した操舵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 steering torque sensor in which the material of a core constituting a torque detecting conversion component of a steering torque detecting sensor is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図4に示すように、パワーステア
リング装置に用いられている操舵トルクセンサ100に
おいては、入力軸(インプットシャフト)101と出力
軸(アウトプットシャフト)102が内部でトーション
バー103により連結され、ハウジング104に支持さ
れた2個の検出コイル105,106が入出力軸10
1,102に係合している円筒状のコア107を囲むよ
うに配設されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4, in a steering torque sensor 100 used in a power steering apparatus, an input shaft (input shaft) 101 and an output shaft (output shaft) 102 are internally provided with a torsion bar 103. , And two detection coils 105 and 106 supported by the housing 104 are connected to the input / output shaft 10.
It is disposed so as to surround the cylindrical core 107 engaged with the first and second members 102.

【0003】そこで、入力軸101に捩りトルクを与え
るとトーションバー103が弾性変形し、入力軸101
と出力軸102の間に回転方向の相対変位が生じる。ま
た、各軸101,102の外周に配設されているコア1
07は、出力軸102の縦ガイド溝とコア107内側の
凸部が係合することにより、軸方向にのみ移動出来るよ
うに形成されている。更に、コア107のスパイラル溝
108に入力軸101に圧入されたスライダピン109
が係合している。
When a torsional torque is applied to the input shaft 101, the torsion bar 103 is elastically deformed, and the input shaft 101
And the output shaft 102 generates a relative displacement in the rotational direction. Also, a core 1 disposed on the outer periphery of each shaft 101, 102
Reference numeral 07 is formed so that it can be moved only in the axial direction by engaging the vertical guide groove of the output shaft 102 with the protrusion inside the core 107. Further, the slider pin 109 press-fitted into the input shaft 101 into the spiral groove 108 of the core 107.
Are engaged.

【0004】このような構造により、軸101,102
間の回転方向の変位は、コア107の軸方向の変位に変
換される。このコア107の変位によって検出コイル1
05,106の周辺に磁気的変化を生じ、上下に配置し
た検出コイル105,106のインダクタンスL3,L4
が変化する。
With such a structure, the shafts 101, 102
The displacement in the rotation direction between them is converted into the displacement of the core 107 in the axial direction. The displacement of the core 107 causes the detection coil 1
A magnetic change occurs in the vicinity of the detection coils 105 and 106, and the inductances L3 and L4 of the detection coils 105 and 106 arranged vertically.
Changes.

【0005】ここで用いられているコア107は、磁性
材(SCM材)で形成されたコア107aの両端をリー
クカットリングと呼ばれるアルミリング107bで挟み
込むようにして構成されている。そして、コア107が
入力軸101側へ移動する場合には、コア107が近づ
く方の検出コイル105のインダクタンスL3が増加
し、コア107が遠ざかる方の検出コイル106のイン
ダクタンスL4が減少する。このインダクタンスの変化
を利用してトルク検出を行っている。
The core 107 used here is configured such that both ends of a core 107a formed of a magnetic material (SCM material) are sandwiched between aluminum rings 107b called leak cut rings. When the core 107 moves toward the input shaft 101, the inductance L3 of the detection coil 105 closer to the core 107 increases, and the inductance L4 of the detection coil 106 closer to the core 107 decreases. Torque detection is performed using the change in inductance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、図4に示すように、コア107がSCM材製のコア
107aと2個のアルミリング107bから構成されて
いるため、構造が複雑になるという問題点を有してい
た。また、アルミリング107bを取り除いてSCM材
製のコア107aのみにすると、磁束がリークしてコア
107a以外の磁性体へ流れるためコア107aの変位
に対する磁束変化が少なくなり、検出感度の低下につな
がってしまうという問題点を有していた。
In the prior art, as shown in FIG. 4, since the core 107 is composed of a core 107a made of SCM material and two aluminum rings 107b, the structure becomes complicated. There was a problem that. Also, if the aluminum ring 107b is removed and only the core 107a made of the SCM material is used, the magnetic flux leaks and flows to a magnetic material other than the core 107a, so that a change in the magnetic flux with respect to the displacement of the core 107a is reduced, leading to a decrease in detection sensitivity. Had the problem that

【0007】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、単一部品でコアを構成して構造の簡単化が図れ
ると共に、所望の検出感度を維持することが出来る操舵
トルクセンサを提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to simplify the structure by forming a core with a single part, It is an object of the present invention to provide a steering torque sensor that can maintain a desired detection sensitivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、磁性材料により成る入力軸と出力軸間をトーシ
ョンバーで連結すると共に、前記入力軸及び出力軸に係
合するコアを設け、前記入出力軸間にトルクが作用する
と前記コアが変位し、前記コアの変位を検出コイルにて
電気的に検出するようにした操舵トルクセンサにおい
て、前記コアを、前記検出コイルに近づけた場合にこの
検出コイルへの磁気損失を増やし磁束を減少させる非磁
性金属材料のみにより構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a core which is connected to an input shaft and an output shaft made of a magnetic material by a torsion bar and is engaged with the input shaft and the output shaft. When a torque acts between the input and output shafts, the core is displaced, and in a steering torque sensor configured to electrically detect the displacement of the core with a detection coil, when the core is brought close to the detection coil. This
It is composed only of a non-magnetic metal material that increases the magnetic loss to the detection coil and reduces the magnetic flux .

【0009】[0009]

【作用】コアを検出コイルに近づけた場合に、検出コイ
ルへの磁気損失が増えるので磁束が減少することを利用
して、トルクが作用した際のコアの変位を検出コイルに
て電気的に検出することで、トルクを検出する。コアを
非磁性金属材料のみにより構成したので、磁性材料によ
り成る入力軸と出力軸を囲むようにコアを配置した状態
においても、非磁性金属材料から成るコアに生じる渦電
流損などの磁気損失により磁束変化を生じさせ、検出コ
イルで囲まれた磁気回路の磁束変化を大きくすることが
出来る。
[Function] When the core is brought close to the detection coil, the detection coil is
Utilizing the fact that magnetic flux decreases due to increased magnetic loss to
Then, the displacement of the core when torque acts is applied to the detection coil.
By electrically detecting the torque, the torque is detected. Since the core is made of only the non-magnetic metal material, even if the core is arranged so as to surround the input shaft and the output shaft made of the magnetic material, the core is made up of magnetic loss such as eddy current loss generated in the core made of the non-magnetic metal material. By causing a change in magnetic flux, the change in magnetic flux of the magnetic circuit surrounded by the detection coil can be increased.

【0010】[0010]

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図1は本発明に係る操舵トルクセン
サの断面図、図2は同じく作用説明図、図3は検出コイ
ルのインダクタンス変化を電気信号として出力する検出
回路の概要図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the steering torque sensor according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the operation, and FIG. 3 is a schematic diagram of a detection circuit that outputs a change in inductance of a detection coil as an electric signal.

【0011】図1及び図3に示すように、操舵トルクセ
ンサ1は、2個の検出コイル2a,2bと、検出コイル
2a,2bを支持するハウジング3と、検出コイル2
a,2bに磁気的変化を与える非磁性金属材料のアルミ
材(Al材)から成るコア4と、磁気的変化による検出
コイル2a,2bのインダクタンス変化を電気信号とし
て出力する検出回路5などを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the steering torque sensor 1 includes two detection coils 2a and 2b, a housing 3 supporting the detection coils 2a and 2b,
A core 4 made of a non-magnetic metal material (Al material) that gives a magnetic change to a and 2b, a detection circuit 5 that outputs a change in inductance of the detection coils 2a and 2b due to the magnetic change as an electric signal, and the like. ing.

【0012】また、操舵トルクセンサ1においては、入
力軸6と出力軸7が内部においてトーションバー8で連
結されている。コア4は、出力軸7の縦ガイド溝とコア
4内側の凸部が係合することにより、軸6,7方向にの
み移動出来るように形成されている。更に、コア4のス
パイラル溝9に入力軸6に圧入されたスライダピン10
が係合している。
Further, in the steering torque sensor 1, the input shaft 6 and the output shaft 7 are connected by a torsion bar 8 inside. The core 4 is formed so that it can move only in the directions of the shafts 6 and 7 by engaging the vertical guide groove of the output shaft 7 with the convex portion inside the core 4. Further, the slider pin 10 press-fit into the input shaft 6 in the spiral groove 9 of the core 4.
Are engaged.

【0013】ハウジング3は、アルミ材(Al材)で形
成され、検出コイル2a,2bを巻いたコイルボビン1
1をヨーク12を介して支持すると共に、コア4と入出
力軸6,7を囲むように配設されいる。なお、13は入
力軸6の回転速度をギア14a,歯付ベルト14b,ギ
ア14cを介して検出するタコジェネレータ、15は入
力軸6とハウジング3との間に配設されたベアリング、
16は出力軸7とハウジング3との間に配設されたベア
リング、17はダストシール、18はかしめリングであ
る。
The housing 3 is made of an aluminum material (Al material) and has a coil bobbin 1 around which detection coils 2a and 2b are wound.
1 is supported via a yoke 12 and is arranged so as to surround the core 4 and the input / output shafts 6 and 7. Reference numeral 13 denotes a tacho generator for detecting the rotational speed of the input shaft 6 via the gear 14a, the toothed belt 14b, and the gear 14c. Reference numeral 15 denotes a bearing disposed between the input shaft 6 and the housing 3.
Reference numeral 16 denotes a bearing provided between the output shaft 7 and the housing 3, reference numeral 17 denotes a dust seal, and reference numeral 18 denotes a caulking ring.

【0014】検出回路5は、図3に示すように、検出コ
イル2a,2bと基準抵抗20a,20bによりブリッ
ジ回路を構成している。そして、基準抵抗20aと基準
抵抗20bの接続部21を接地(GND)すると共に、
検出コイル2aと検出コイル2bの接続部22と、基準
抵抗20aと基準抵抗20bの接続部21との間に発振
回路23によりパルス電圧VPを印加するようにしてい
る。
As shown in FIG. 3, the detection circuit 5 forms a bridge circuit by the detection coils 2a and 2b and the reference resistors 20a and 20b. Then, the connection 21 between the reference resistors 20a and 20b is grounded (GND),
The pulse voltage VP is applied by the oscillation circuit 23 between the connection 22 between the detection coil 2a and the detection coil 2b and the connection 21 between the reference resistor 20a and the reference resistor 20b.

【0015】また、検出コイル2aと基準抵抗20aの
接続部、及び検出コイル2bと基準抵抗20bの接続部
を夫々検出端子24,25とし、各検出端子24,25
はサンプルホールド回路26,27を介して差動電圧検
出手段28に接続されている。
The connection between the detection coil 2a and the reference resistor 20a and the connection between the detection coil 2b and the reference resistor 20b are defined as detection terminals 24 and 25, respectively.
Are connected to differential voltage detecting means 28 via sample and hold circuits 26 and 27.

【0016】以上のように構成した操舵トルクセンサ1
の作用について説明する。入力軸6に捩りトルクを与え
るとトーションバー8が弾性変形し、入力軸6と出力軸
7の間に回転方向の相対変位が生じる。
The steering torque sensor 1 configured as described above
The operation of will be described. When a torsional torque is applied to the input shaft 6, the torsion bar 8 is elastically deformed, and a relative displacement in the rotation direction occurs between the input shaft 6 and the output shaft 7.

【0017】すると、各軸6,7の外周に嵌装されてい
るコア4は、出力軸7の縦ガイド溝とコア4内側の凸部
が係合状態にあることと、コア4のスパイラル溝9に入
力軸6に圧入されたスライダピン10が係合状態にある
ことによって、軸6,7方向に移動する。
Then, the core 4 fitted on the outer periphery of each of the shafts 6 and 7 has a state in which the vertical guide groove of the output shaft 7 and the convex portion inside the core 4 are in the engaged state, and the spiral groove of the core 4 When the slider pin 10 press-fitted into the input shaft 6 is in the engaged state, the slider 9 moves in the directions of the shafts 6 and 7.

【0018】このようなコア4の変位が検出コイル2
a,2bの周辺に磁気的変化を招き、検出コイル2a,
2bのインダクタンスL1,L2は、一方が大きくなり、
他方が小さくなるように夫々変化する。
The displacement of the core 4 is detected by the detection coil 2
A magnetic change is caused around the detection coils 2a, 2b.
One of the inductances L1 and L2 of 2b increases,
Each changes so that the other becomes smaller.

【0019】例えば、図2(a)に示すように、アルミ
製のコア4が検出コイル2a,2bの中立位置に存在し
ている場合には、検出コイル2aがコア4を囲む面積S
1と検出コイル2bがコア4を囲む面積S2が等しくなる
(S1=S2)。すると、コア4による各検出コイル2
a,2bへの磁気損失が等しく、磁束が均等になる。従
って、検出コイル2aのインダクタンスL1と検出コイ
ル2bのインダクタンスL2は等しくなる(L1=L
2)。
For example, as shown in FIG. 2A, when the aluminum core 4 is located at the neutral position of the detection coils 2a and 2b, the detection coil 2a has an area S surrounding the core 4.
1 and the area S2 surrounding the core 4 of the detection coil 2b become equal (S1 = S2). Then, each detection coil 2 by the core 4
The magnetic losses to a and 2b are equal, and the magnetic flux is equal. Therefore, the inductance L1 of the detection coil 2a is equal to the inductance L2 of the detection coil 2b (L1 = L
2).

【0020】また、図2(b)に示すように、アルミ製
のコア4が検出コイル2bにより近づいた場合には、検
出コイル2aがコア4を囲む面積S1が減り、検出コイ
ル2aへの磁気損失が減るので磁束が増加し、検出コイ
ル2aのインダクタンスL1が増える。一方、検出コイ
ル2bがコア4を囲む面積S2が増え(S1<S2)、検
出コイル2bへの磁気損失が増えるので磁束が減少し、
検出コイル2bのインダクタンスL2が減る。従って、
検出コイル2aのインダクタンスL1の方が、検出コイ
ル2bのインダクタンスL2より大きくなる(L1>L
2)。
As shown in FIG. 2B, when the aluminum core 4 is closer to the detection coil 2b, the area S1 surrounding the core 4 of the detection coil 2a is reduced, and the magnetic force applied to the detection coil 2a is reduced. Since the loss is reduced, the magnetic flux increases, and the inductance L1 of the detection coil 2a increases. On the other hand, the area S2 of the detection coil 2b surrounding the core 4 increases (S1 <S2), and the magnetic loss to the detection coil 2b increases, so that the magnetic flux decreases.
The inductance L2 of the detection coil 2b decreases. Therefore,
The inductance L1 of the detection coil 2a is larger than the inductance L2 of the detection coil 2b (L1> L
2).

【0021】また、アルミ製のコア4が検出コイル2a
により近づいた場合には、検出コイル2bがコア4を囲
む面積S2が減り、検出コイル2bへの磁気損失が減る
ので磁束が増加し、検出コイル2bのインダクタンスL
2が増える。一方、検出コイル2aがコア4を囲む面積
S1が増え(S1>S2)、検出コイル2aへの磁気損失
が増えるので磁束が減少し、検出コイル2aのインダク
タンスL1が減る。従って、検出コイル2bのインダク
タンスL2の方が、検出コイル2aのインダクタンスL1
より大きくなる(L1<L2)。
The aluminum core 4 is used as the detection coil 2a.
, The area S2 surrounding the core 4 of the detection coil 2b decreases, and the magnetic loss to the detection coil 2b decreases, so that the magnetic flux increases, and the inductance L of the detection coil 2b decreases.
2 increases. On the other hand, the area S1 of the detection coil 2a surrounding the core 4 increases (S1> S2), and the magnetic loss to the detection coil 2a increases, so that the magnetic flux decreases and the inductance L1 of the detection coil 2a decreases. Therefore, the inductance L2 of the detection coil 2b is larger than the inductance L1 of the detection coil 2a.
It becomes larger (L1 <L2).

【0022】このような検出コイル2a,2bのインダ
クタンスL1,L2を、図3に示す検出回路5によりトル
クとして検出する。
The inductances L1 and L2 of the detection coils 2a and 2b are detected as torque by the detection circuit 5 shown in FIG.

【0023】ブリッジ回路において、直列接続された検
出コイル2aと基準抵抗20a及び検出コイル2bと基
準抵抗20bは、入力信号としてのパルス電圧VPに対
して夫々一次遅れ要素として作用する。
In the bridge circuit, the detection coil 2a and the reference resistor 20a and the detection coil 2b and the reference resistor 20b, which are connected in series, each act as a primary delay element with respect to the pulse voltage VP as an input signal.

【0024】そして、検出コイル2aと検出コイル2b
のインダクタンスL1,L2が異なることによって、各一
次遅れ要素の時定数が相違するため、検出端子24と検
出端子25の出力電圧(過渡応答電圧)に差が生じる。
これらの過渡応答電圧のうちボトム電圧における差電圧
を、サンプルホールド回路26,27を介して差動電圧
検出手段28により検出電圧VOとして出力する。
The detection coil 2a and the detection coil 2b
Are different, the time constants of the first-order lag elements are different, so that the output voltage (transient response voltage) of the detection terminal 24 and the detection terminal 25 is different.
Of these transient response voltages, the difference voltage at the bottom voltage is output as the detection voltage VO by the differential voltage detection means 28 via the sample and hold circuits 26 and 27.

【0025】従って、捩りトルクに伴うコア4の変位で
検出コイル2a,2bのインダクタンスL1,L2を変化
させ、インダクタンスL1,L2の変化によるブリッジ回
路の出力電圧を差動電圧検出手段28により検出し、検
出電圧VOをトルク値に換算することが出来る。
Therefore, the inductances L1 and L2 of the detection coils 2a and 2b are changed by the displacement of the core 4 caused by the torsional torque, and the output voltage of the bridge circuit due to the change of the inductances L1 and L2 is detected by the differential voltage detection means 28. , The detected voltage VO can be converted into a torque value.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
アを、検出コイルに近づけた場合にこの検出コイルへの
磁気損失を増やし磁束を減少させる非磁性金属材料のみ
により構成、すなわち、コアを非磁性金属材料で且つ単
一部品により構成したので、構造の簡単化が図れると共
に、所望の検出感度も維持することが出来る。また、非
磁性金属材料でコアを形成するので、磁性金属材料でコ
アを機械加工する時に伴う磁気歪によるセンサ特性のば
らつきが低減出来る。その結果として、磁気歪を除去す
るための磁気焼鈍工程が不要となり工数低減に寄与する
ことが出来る。
As described above, according to the present invention, when the core is brought close to the detection coil , the core is not connected to the detection coil.
Only non-magnetic metal materials that increase magnetic loss and reduce magnetic flux
In other words, since the core is formed of a non-magnetic metal material and a single component, the structure can be simplified and the desired detection sensitivity can be maintained. Further, since the core is formed of a non-magnetic metal material, variations in sensor characteristics due to magnetostriction caused when machining the core with a magnetic metal material can be reduced. As a result, a magnetic annealing step for removing magnetostriction becomes unnecessary, which can contribute to a reduction in man-hours.

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

【図1】本発明に係る操舵トルクセンサの断面図FIG. 1 is a sectional view of a steering torque sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係る操舵トルクセンサの作用説明図FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the steering torque sensor according to the present invention.

【図3】検出コイルのインダクタンス変化を電気信号と
して出力する検出回路の概要図
FIG. 3 is a schematic diagram of a detection circuit that outputs a change in inductance of a detection coil as an electric signal.

【図4】従来の操舵トルクセンサの断面図FIG. 4 is a sectional view of a conventional steering torque sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…操舵トルクセンサ、2a,2b…検出コイル2a,
2b、3…ハウジング、4…コア、5…検出回路、6…
入力軸、7…出力軸、8…トーションバー。
1 ... steering torque sensor, 2a, 2b ... detection coil 2a,
2b, 3 ... housing, 4 ... core, 5 ... detection circuit, 6 ...
Input shaft, 7: output shaft, 8: torsion bar.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−200028(JP,A) 特開 昭57−190240(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 3/10 B62D 5/04 G01L 5/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-200028 (JP, A) JP-A-57-190240 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 3/10 B62D 5/04 G01L 5/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁性材料により成る入力軸と出力軸間を
トーションバーで連結すると共に、前記入力軸及び出力
軸に係合するコアを設け、前記入出力軸間にトルクが作
用すると前記コアが変位し、前記コアの変位を検出コイ
ルにて電気的に検出するようにした操舵トルクセンサに
おいて、前記コアを、前記検出コイルに近づけた場合に
この検出コイルへの磁気損失を増やし磁束を減少させる
非磁性金属材料のみにより構成したことを特徴とする操
舵トルクセンサ。
1. An input shaft made of a magnetic material and an output shaft are connected by a torsion bar, and a core engaged with the input shaft and the output shaft is provided. In a steering torque sensor that is displaced and electrically detects the displacement of the core with a detection coil, when the core is brought close to the detection coil,
A steering torque sensor comprising only a non-magnetic metal material for increasing the magnetic loss to the detection coil and reducing the magnetic flux .
JP6130363A 1994-06-13 1994-06-13 Steering torque sensor Expired - Lifetime JP3055752B2 (en)

Priority Applications (4)

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