JP3857893B2

JP3857893B2 - Rotation sensor

Info

Publication number: JP3857893B2
Application number: JP2001224912A
Authority: JP
Inventors: 智明虎谷; 博森本; 敏郎山本; 久太郎阿部; 正博長谷川; 晃野口
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2002357452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、地球環境問題への関心の高まりに伴い、自動車の排出ガスを低減する対策の１つとして、車体の軽量化に関する研究が進んでいる。このような車体軽量化として、例えば、パワーステアリング装置を電動式とし、機械部品を油圧ポンプで作動させることで適度なパワーアシストを実現する際に用いられる油圧ポンプを不用とすることが検討されている。
【０００３】
但し、パワーステアリング装置を電動式にすると、アシスト力をコンピュータで計算するため、回転センサ、即ち、ステアリング操作に伴う舵角を計測する舵角センサとトルクを計測するトルクセンサが必要となる。従って、電動式のパワーステアリング装置にすると、軽量化を目指しているにも拘わらず、舵角センサとトルクセンサの２つの部品が必要となり、構成部品点数が増加してしまうという問題があった。
【０００４】
また、回転センサは、２つの回転軸、例えば、自動車の場合にはトーションバーを介して連結されるステアリングシャフトとコラムシャフトとに跨って配置される。自動車のステアリング装置は、ステアリングシャフトとコラムシャフトがトーションバーを介して連結されることから、ステアリングシャフトとコラムシャフトとの軸中心がずれていることがある。このため、ステアリング装置等のようにトーションバーを介して連結され、２つの回転軸がずれ易い対象で使用する回転センサにおいては、このオフセットを吸収し、回転に伴う情報を検出する際の精度の低下を抑える対策が求められている。
【０００５】
更に、回転センサにおいては、ブラシと電気導体とを用いることで、トルクや回転角度を検出するものがある。しかし、金属同士が接触するブラシと電気導体は摩擦抵抗が大きいため、空気中の有機ガスによって、ブラシと電気導体との摩擦部分でメカノケミカル反応が引き起こされて絶縁皮膜が形成され、予期しない電気抵抗の増大を招来することがある。
【０００６】
このような電気抵抗の増大は、予めブラシの電気導体への接触力を大きく設定しておくことによって回避することが可能である。しかし、このようにすると電気導体の耐久性が低下して出力信号が不安定となり、回転センサを長期に亘って使用することができなくなるという問題があった。
一方、回転センサは、異常信号の監視対策が施されているが、振動によって前記異常信号が変動する結果、信号の異常を適切に検出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、回転角度とトルクとを１つのセンサで測定でき、軽量化を図ることが可能な回転センサを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、前記第１の目的に加え、２つの回転軸の軸中心がずれていても、この軸ずれを吸収し、回転に伴う情報の検出精度の低下を抑えることが可能な回転センサを提供することを第２の目的とする。
【０００８】
更に、本発明は、電気導体の耐久性を向上させて出力信号の安定性を図り、長期に亘って使用することが可能な回転センサを提供することを第３の目的とする。
そして、本発明は、前記異常信号を安定させることが可能な回転センサを提供することを第４の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するため、互いに回転自在に組み付けられる第１及び第２のロータ並びに前記第１及び第２のロータを回動自在に保持するケースを備え、前記第１及び第２のロータは、トーションバーを介して連結された第１の回転軸と第２の回転軸のそれぞれに取り付けられて一体に回転すると共に、前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対して相対回転するのに対応して所定角度内を相対回転する回転センサであって、前記ケースは前記第１及び第２のロータと協働して内部に環状の空間を形成し、該環状の空間には、表面に第１及び第２の電気導体がそれぞれ複数形成され、前記第１のロータと一体に回転する基板、前記第１の電気導体とそれぞれ接触し、前記第１及び第２のロータの回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第１のブラシを保持する第１の保持部材及び前記第２の電気導体とそれぞれ接触し、電力を供給したり、前記第１及び第２のロータの回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第２のブラシを保持する第２の保持部材、がそれぞれ配置される構成としたのである。
【００１０】
そして、本発明の回転センサは、前記第２のロータと前記第１の保持部材とを、弾性連結部材によって弾性的に連結した構成を有する。
また好ましくは、前記弾性連結部材は、前記基板に取り付ける少なくとも２つの第１の弾性片と、前記第２のロータに取り付ける少なくとも２つの第２の弾性片とを有し、前記第１及び第２の回転軸に垂直な断面における前記第１及び第２の弾性片のそれぞれの切断面に関する慣性軸線によって四角形が形成される構成とする。
【００１１】
更に好ましくは、前記四角形を長方形とする。
好ましくは、前記基板は、一方の表面に前記第１の電気導体が、他方の面に前記第２の電気導体が、それぞれ形成されている構成とする。
また好ましくは、前記第１の電気導体は、トルク信号伝送用のスリップリング及びトルク検出用のスリップリングを有し、前記第２の電気導体は、電力供給用のスリップリング、グランド電源供給用のスリップリング、舵角検出用のスリップリング及びトルク信号伝達用のスリップリングを有する。
【００１２】
更に好ましくは、前記トルク信号伝送用のスリップリング、トルク検出用のスリップリング、舵角検出用のスリップリング及びトルク信号伝達用のスリップリングには、摩擦抵抗が小さく、導電性を有する合成樹脂が被覆され、前記電力供給用のスリップリング及びグランド電源供給用のスリップリングは、半径方向最も内周側に形成されている構成とする。
【００１３】
好ましくは、前記第１の電気導体としてのスリップリングのそれぞれを、前記基板の所定の中心角の範囲に配置し、これらスリップリングからの出力信号の位相が互いに逆となるようにスリップリングに電圧を印加する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサに係る一実施形態として、例えば、トーションバーを介して連結される自動車のステアリングシャフトとコラムシャフトとに跨って配置され、ハンドル操作に伴う舵角及びトルクを計測する回転センサを図１乃至図１６に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
回転センサ１は、本発明の第１及び第２の目的を達成するもので、図１及び図３に示すように、第１及び第２ロータ２，３、ケース４、基板５、保持板６、固定基板７及びカップリング部材８を備えている。
第１ロータ２は、図１及び図３に示すように、第２ロータ３と回転自在に組み付けられ、図示しないステアリングシャフトに取り付けられる。第２ロータ３は、下部に半径方向外方へ突出させたフランジ３ａ（図３参照）を有し、図示しないコラムシャフトに取り付けられる。ここで、第１ロータ２と第２ロータ３は、図１及び図３に示す回転軸Ａrtに対して一体に回転すると共に、前記ステアリングシャフトが前記コラムシャフトに対して相対回転するのに対応して所定角度内を相対回転する。
【００１６】
ケース４は、図１及び図３に示すように、上ケース４ａと下ケース４ｂを有し、第１及び第２ロータ２，３と協働して内部に環状の空間Ｓ（図３参照）を形成する。空間Ｓには、後述する基板５、保持板６、固定基板７及びカップリング部材８が配置される。
基板５は、第１ロータ２の下端外周に取り付けられて第１ロータ２と一体に回転する。基板５は、図３に示すように、下面に第１の電気導体となるトルク検出用のスリップリング５ａとトルク信号伝達用のスリップリング５ｂが、それぞれ内周側から半径の異なる同心円上に形成されている。また、基板５は、上面に第２の電気導体となる電力供給用のスリップリング５ｃ、舵角検出用のスリップリング５ｄ、グランド電源供給用のスリップリング５ｅ及びトルク信号伝達用のスリップリング５ｆが、それぞれ内周側から半径の異なる同心円上に形成されている。これらのうち、スリップリング５ａ，５ｄを構成する電気導体は、予め設定した所定の抵抗値を有している。スリップリング５ａ〜５ｆには、それぞれ目的に応じて所定値の電圧が印加される。例えば、舵角検出用のスリップリング５ｄは、図５に示すように、点Ａに０ボルト、点ＢにＶボルトの電圧を印加すると、ポテンショメータの原理に従って、点Ａ，Ｂ間の電圧が周方向に沿った長さｘに正比例して変化する。即ち、第１ロータ２が基板５と一体に回転すると、後述するブラシ７ｂが当接しているスリップリング５ｄの周方向に沿った長さｘが変化し、長さｘに対応した電圧として第１ロータ２の回転角度が検出される。
【００１７】
ここで、スリップリング５ａ〜５ｆは、例えば、金属メッキによって形成することができる。
保持板６は、円板状に形成された第１の保持部材で、図３に示すように、上面にトルク検出用のブラシ６ａとトルク信号伝達用のブラシ６ｂが保持されている。ブラシ６ａ，６ｂは、それぞれスリップリング５ａ，５ｂに接触して電気的に接続され、第１及び第２ロータ２，３の回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第１のブラシである。特に、トルク検出用のブラシ６ａは、第１及び第２ロータ２，３の相対回転に伴う角度差に応じた電圧を検出する。このようにして検出された角度差に応じた電圧は、ブラシ６ａ→スリップリング５ａ→スリップリング５ｅ→ブラシ７ｃ→後述するトルク信号出力ケーブル１ｄを経て、また、ブラシ６ｂ→スリップリング５ｂ→スリップリング５ｆ→後述するブラシ７ｄ→後述するトルク信号出力ケーブル１ｄを経て、それぞれ外部の演算処理装置１１（図１参照）へ出力される。このとき、演算処理装置１１は、角度信号出力ケーブル１ｂ及びトルク信号出力ケーブル１ｄから出力される各信号に基づき、回転センサ１におけるロータ２，３の回転角度と相対回転に伴うトルクを演算するもので、専用の電子回路あるいはマイコンチップ等が使用される。
【００１８】
固定基板７は、上ケース４ａと下ケース４ｂとの間に支持され、第２の保持部材となる円板で、下面に電力供給用のブラシ７ａ、角度検出用のブラシ７ｂ、グランド電源供給用のブラシ７ｃ及びトルク信号伝達用のブラシ７ｄが、それぞれ内周側から外周側にこの順序で保持されている。ブラシ７ａ〜７ｄは、それぞれスリップリング５ｃ〜５ｆと接触して電気的に接続され、第１及び第２ロータ２，３の回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第２のブラシである。また、ブラシ７ａ〜７ｄは、それぞれ図１に示す電力ケーブル１ａ、角度信号出力ケーブル１ｂ、グランド電源入力ケーブル１ｃ及びトルク信号出力ケーブル１ｄが接続されている。
【００１９】
カップリング部材８は、ステンレス等の金属やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のプラスチックから成形され、第２ロータ３と保持板６との間を弾性的に連結する弾性連結部材である。カップリング部材８は、図２乃至図４に示すように、リング状の本体８ａの外周に、２つの第１弾性片８ｂと２つの第２弾性片８ｃがそれぞれ対向配置されている。第１弾性片８ｂと第２弾性片８ｃは、９０度の中心角を置いて配置されている。但し、図３に示すカップリング部材８は、右半側と左半側とを９０度ずらした断面とし、第１弾性片８ｂと第２弾性片８ｃの双方を示している。
【００２０】
第１弾性片８ｂは、先端側に２つのねじ孔８ｄを有し、半径方向外方へ湾曲させると共に、外方へ突出させて形成され、保持板６の内周上面にねじ止めされる。第２弾性片８ｃは、先端側に２つのねじ孔８ｅを有し、半径方向内方へ湾曲させると共に、内方へ突出させて形成され、フランジ３ａの下面にねじ止めされる。
【００２１】
カップリング部材８は、上記のように構成することで、保持板６が回転する方向には剛性が高く、ロータ２，３の回転軸Ａrtと垂直な板面方向の変位に対しては剛性が低い構造となる。このため、カップリング部材８は、図示しないコラムシャフトから第２ロータ３に伝達された回転を保持板６に伝達しつつ、図示しないステアリングシャフトとコラムシャフトとの間の軸ずれを吸収することができる。
【００２２】
但し、カップリング部材８は、前記のように図示しないステアリングシャフトとコラムシャフトとの間の軸ずれを吸収する機能を有するから、回転センサ１に必須のものではない。
従って、以上のように構成される回転センサ１においては、前記ステアリングシャフトが所定のトルク内で回転している場合には、トーションバーを介して前記コラムシャフトにそのトルクが伝達され、前記ステアリングシャフトと前記コラムシャフト、従ってロータ２，３が一体に回転する。一方、前記ステアリングシャフトが、所定のトルクを超えて回転すると、前記コラムシャフトとの間に回転のずれが生じ、第１ロータ２と第２ロータ３とが所定角度内を相対回転する。
【００２３】
上記のような各回転状況の際に、回転センサ１においては、角度信号出力ケーブル１ｂ及びトルク信号出力ケーブル１ｄから角度信号及びトルク信号が出力され、演算処理装置１１においてロータ２，３の回転角度と相対回転に伴うトルクが演算される。
ここで、弾性連結部材は、図６及び図7に示すカップリング部材１０のように、ステンレス等の金属からなる四角形の板を打ち抜くと共に折り曲げ加工し、板面から立ち上がる２つの第１弾性片１０ａと２つの第２弾性片１０ｂをそれぞれ外縁側に対向させて形成し、図６に斜線で示す部分を開口１０ｃとする構造としてもよい。そして、カップリング部材１０は、連結片１０ｄで第２ロータ３のフランジ３ａ下面に、連結片１０ｅで保持板６の内周上面に、それぞれねじ止めする。このような構造とすることにより、カップリング部材１０は、カップリング部材８に比べて製作が容易で安価になる。
【００２４】
一方、本発明の第３の目的を達成する回転センサ１は、基板５に代えて、図８に示す基板１５を用いる。
基板１５は、下面に第１の電気導体となるトルク検出用のスリップリング１５ａとトルク信号伝達用のスリップリング１５ｂが、それぞれ外周側から２本ずつ半径の異なる同心円上に形成されている。また、基板１５は、上面に第２の電気導体となるグランド電源供給用のスリップリング１５ｃ、電力供給用のスリップリング１５ｄ、舵角検出用のスリップリング１５ｅ及びトルク信号伝達用の２本のスリップリング１５ｆが、それぞれ内周側から半径の異なる同心円上に形成されている。従って、第２の電気導体について見ると、グランド電源供給用のスリップリング１５ｃ及び電力供給用のスリップリング１５ｄは、半径方向最も内周側に形成されている。そして、スリップリング１５ａ〜１５ｆのうち、トルク検出用のスリップリング１５ａ、トルク信号伝達用のスリップリング１５ｂ、舵角検出用のスリップリング１５ｅ及びトルク信号伝達用の２本のスリップリング１５ｆには、摩擦抵抗が小さく、導電性を有するカーボンが混入されたエポキシ系の樹脂等の合成樹脂１６が被覆されている。ここで、グランド電源供給用のスリップリング１５ｃ及び電力供給用のスリップリング１５ｄは、電圧降下を避けるため合成樹脂１６は被覆しない。
【００２５】
従って、基板１５を用いた回転センサ１は、ブラシが合成樹脂１６を介して対応するスリップリングと接触するため、メカノケミカル反応の発生が防止されるうえ、ブラシの接触力を大きく設定する必要もない。このため、基板１５を用いた回転センサ１は、スリップリング１５ａ，１５ｂ，１５ｅ，１５ｆの耐久性が向上して出力信号が安定し、長期に亘って使用することができる。
【００２６】
更に、本発明の第４の目的を達成する回転センサ１は、図８に示す基板１５を変更した図９及び図１０に示す基板１７を用いる。即ち、基板１７は、基板１５における第１の電気導体であるスリップリング１５ａ，１５ｂを、図９及び図１０に示すトルク検出用のスリップリング１７ａ及びトルク信号伝達用のスリップリング１７ｂのように、基板１７の所定の中心角の範囲に配置する。そして、半径方向中央に隣接配置されるスリップリング１７ａ，１７ｂは、それぞれトルク検出用のブラシ６ａとトルク信号伝達用のブラシ６ｂと電気的に接続され、グランド（０Ｖ）の基準位置Ｐ0が図示のように、周方向に異なる位置に設定され、位相が逆となるように電圧が印加される。
【００２７】
ここで、基板１７は、上面に第２の電気導体となるグランド電源供給用のスリップリング１７ｃ、電力供給用のスリップリング１７ｄ、舵角検出用のスリップリング１７ｅ及びトルク信号伝達用の２本のスリップリング１７ｆが、それぞれ内周側から半径の異なる同心円上に形成されている。また、基板１７は、舵角検出用のスリップリング１７ｅ及びトルク信号伝達用の２本のスリップリング１７ｆに、摩擦抵抗が小さく、導電性を有するカーボンが混入されたフェノール系の樹脂等からなる合成樹脂１８が被覆されている。
【００２８】
基板１７は、スリップリング１７ａ，１７ｂをこのように配置し、グランド（０Ｖ）の基準位置Ｐ0を上記のように設定することによって、異常信号を安定させることができる。
即ち、図８に示す基板１５では、図５において説明したように、トルク検出用のブラシ６ａとトルク信号伝達用のブラシ６ｂによって検出される電気信号の電圧は、第１及び第２ロータ２，３の相対回転によって、各ブラシ６ａ，６ｂが接触しているスリップリング１５ａ，１５ｂの基準位置Ｐ0から周方向に沿った長さに対応して図１１に示すように増減する。
【００２９】
ここで、図１１において、横軸は相対回転角度、縦軸はブラシ６ａ，６ｂによって検出される電気信号の電圧（Ｖ）で、横軸の０は、回転センサ１の第１及び第２ロータ２，３の相対回転における中立位置で、図１３乃至図１６においても同じである。
このとき、異常信号を検出するため、例えば、図１２に示す基板１９のように、スリップリング１９ａ，１９ｂを回転中心Ｃを挟んで対向配置し、出力信号の位相が逆になるように、グランド（０Ｖ）の基準位置Ｐ0を設定したとする。基板１９においては、第１及び第２ロータ２，３が相対回転すると、スリップリング１９ａに当接したブラシ（図示せず）が検出する電気信号は、電圧が図１３のＴ1のように変化し、スリップリング１９ｂに当接したブラシ（図示せず）が検出する電気信号は、電圧が図１３のＴ2のように変化する。このため、２つの電気信号Ｔ1，Ｔ2を加算した信号Ｔ3をモニタすると、異常信号を監視することができる。
【００３０】
即ち、もし、２つの電気信号Ｔ1，Ｔ2の一方の電気信号Ｔ1に、図１４に示す異常信号Ｔir1が発生すると、電気信号Ｔ1，Ｔ2を加算した信号Ｔ3にも同じ異常信号Ｔir3が発生する。このとき、基板１９が振動によってガタつくと、図１５に示すように、前記ブラシ（図示せず）が検出する電気信号Ｔ1，Ｔ2にはこのガタつきに伴う歪みＴd1，Ｔd2が発生する。この結果、電気信号Ｔ1，Ｔ2の歪みＴd1，Ｔd2が正常範囲内のものであっても、信号Ｔ3は、図示のように２倍に加算された歪みＴd3がモニタされ、異常信号とみなされてしまう。
【００３１】
そこで、本発明の第４の目的を達成する回転センサ１は、図９及び図１０に示す基板１７を用いることにしたのである。即ち、基板１７は、スリップリング１７ａ，１７ｂを所定の中心角の範囲に配置し、半径方向中央に隣接配置されるスリップリング１７ａ，１７ｂは、出力信号の位相が逆になるように、グランド（０Ｖ）の基準位置Ｐ0を周方向に異なる位置に設定されている。
【００３２】
このため、基板１７を用いることにより、回転センサ１は、電気信号Ｔ1と電気信号Ｔ2の位相が逆となるため、電気信号Ｔ1，Ｔ2の歪みＴd1，Ｔd2も位相が逆となる。この結果、電気信号Ｔ1，Ｔ2を加算した信号Ｔ3は、図１６に示すように、電気信号Ｔ1の歪みＴd1と電気信号Ｔ2の歪みＴd2とが相殺されて安定し、異常信号が変動しても、信号の異常を適切に検出することができる。
【００３３】
尚、上記実施形態の回転センサは、自動車のステアリングシャフトとコラムシャフトとに跨って配置され、ハンドル操作に伴う舵角及びトルクを計測するものについて説明した。しかし、本発明の回転センサは、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する２つの回転軸間の回転角度やトルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、回転角度とトルクとを１つのセンサで測定でき、軽量化を図ることが可能なうえ、取り付ける２つの回転軸の軸中心がずれていても、この軸ずれを吸収し、回転に伴う情報の検出精度の低下を抑えることが可能な本発明の第１及び第２の目的を達成する回転センサを提供することができる。
【００３５】
また、請求項４，５の発明によれば、第１及び第２の電気導体をそれぞれ異なる面に形成するので、基板を１枚とすることができ、回転センサにおける構造の単純化と軽量化という本発明の第１の目的を達成することができる。
更に、請求項６の発明によれば、電気導体の耐久性を向上させて出力信号の安定性を図り、長期に亘って使用することが可能な本発明の第３の目的を達成する回転センサを提供することができる。
【００３６】
請求項７の発明によれば、異常信号を安定させることが可能な本発明の第４の目的を達成する回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１及び第２の目的を達成する回転センサの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の回転センサで使用する弾性部材の斜視図である。
【図３】図１の回転センサを直径に沿って切断した断面正面図である。
【図４】図３の回転センサをＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図５】スリップリングの長さに基づいて第１のロータの回転角度を検出する原理を説明する説明図である。
【図６】弾性部材の他の形態を示す斜視図である。
【図７】図６の弾性部材を用いた回転センサの図４に対応する断面図である。
【図８】本発明の第３の目的を達成する回転センサで用いる基板の断面図である。
【図９】本発明の第４の目的を達成する回転センサで用いる基板の断面図である。
【図１０】図９の基板を反転して第１の電気導体を示した斜視図である。
【図１１】回転センサの相対回転に伴う相対回転角度とブラシによって検出される電気信号の電圧との関係を示す電圧特性図である。
【図１２】スリップリングを回転中心を挟んで対向配置し、出力信号の位相を逆に設定した基板を反転して第１の電気導体を示した斜視図である。
【図１３】図１２の基板を用いた回転センサにおける、相対回転角度とブラシによって検出される電気信号の電圧との関係を示す電圧特性図である。
【図１４】異常信号が発生した場合における図１３に対応した電圧特性図である。
【図１５】図１２の基板が振動によってガタついたときに発生する歪みを有する相対回転角度と電気信号の電圧との関係を示す電圧特性図である。
【図１６】図９の基板を用いた場合の、相対回転角度と電気信号の電圧との関係を示す電圧特性図である。
【符号の説明】
１回転センサ
２第１ロータ
３第２ロータ
４ケース
５基板
５ａトルク検出用のスリップリング（第１の電気導体）
５ｂトルク信号伝達用のスリップリング（第１の電気導体）
５ｃ電力供給用のスリップリング（第２の電気導体）
５ｄ舵角検出用のスリップリング（第２の電気導体）
５ｅグランド電源供給用のスリップリング（第２の電気導体）
５ｆトルク信号伝達用のスリップリング（第２の電気導体）
６保持板（第１の保持部材）
６ａトルク検出用のブラシ（第１のブラシ）
６ｂトルク信号伝達用のブラシ（第１のブラシ）
７固定基板（第２の保持部材）
７ａ電力供給用のブラシ（第２のブラシ）
７ｂ角度検出用のブラシ（第２のブラシ）
７ｃグランド電源供給用のブラシ（第２のブラシ）
７ｄトルク信号伝達用のブラシ（第２のブラシ）
８カップリング部材（弾性連結部材）
８ｂ第１弾性片
８ｃ第２弾性片
１０カップリング部材（弾性連結部材）
１０ａ第１弾性片
１０ｂ第２弾性片
１１演算処理装置
１５基板
１５ａトルク検出用のスリップリング（第１の電気導体）
１５ｂトルク信号伝達用のスリップリング（第１の電気導体）
１５ｃグランド電源供給用のスリップリング（第２の電気導体）
１５ｄ電力供給用のスリップリング（第２の電気導体）
１５ｅ舵角検出用のスリップリング（第２の電気導体）
１５ｆトルク信号伝達用のスリップリング（第２の電気導体）
１７基板
１７ａトルク検出用のスリップリング（第１の電気導体）
１７ｂトルク信号伝達用のスリップリング（第１の電気導体）
１９基板
１９ａ，１９ｂスリップリング
Ｃ回転中心
Ｐ0 基準位置
Ｓ環状の空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation sensor.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In recent years, with increasing interest in global environmental problems, research on weight reduction of vehicle bodies has been progressing as one of the measures for reducing automobile exhaust gas. In order to reduce the weight of the vehicle body, for example, it is considered that the power steering device is electrically operated, and that a hydraulic pump used for realizing appropriate power assist by operating a mechanical part with a hydraulic pump is unnecessary. Yes.
[0003]
However, when the power steering apparatus is electrically operated, the assist force is calculated by a computer, so that a rotation sensor, that is, a steering angle sensor that measures a steering angle associated with a steering operation and a torque sensor that measures torque are required. Therefore, when an electric power steering apparatus is used, two components, a steering angle sensor and a torque sensor, are required in spite of aiming for weight reduction, and there is a problem that the number of components increases.
[0004]
In addition, the rotation sensor is disposed across two rotating shafts, for example, a steering shaft and a column shaft that are connected via a torsion bar in the case of an automobile. In a steering device for an automobile, the steering shaft and the column shaft are coupled via a torsion bar, so that the shaft centers of the steering shaft and the column shaft may be displaced. For this reason, in a rotation sensor that is connected via a torsion bar, such as a steering device, and that is used for an object in which the two rotation axes are likely to be displaced, this offset is absorbed, and accuracy when detecting information associated with rotation is detected. Measures to suppress the decline are required.
[0005]
Further, some rotation sensors detect torque and rotation angle by using a brush and an electric conductor. However, brushes and electrical conductors in contact with each other have high frictional resistance, so an organic gas in the air causes a mechanochemical reaction at the frictional part between the brush and electrical conductors to form an insulating film, resulting in unexpected electricity. May increase resistance.
[0006]
Such an increase in electrical resistance can be avoided by setting a large contact force with the electrical conductor of the brush in advance. However, if this is done, the durability of the electrical conductor is reduced, the output signal becomes unstable, and the rotation sensor cannot be used for a long time.
On the other hand, although the rotation sensor is provided with an abnormal signal monitoring measure, there is a problem in that the abnormal signal cannot be appropriately detected as a result of the abnormal signal fluctuating due to vibration.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points. It is a first object of the present invention to provide a rotation sensor that can measure the rotation angle and torque with a single sensor and can be reduced in weight.
Further, in addition to the first object, the present invention absorbs this axial shift even if the axis centers of the two rotating shafts are deviated, and the rotation capable of suppressing a decrease in information detection accuracy associated with the rotation. A second object is to provide a sensor.
[0008]
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a rotation sensor that can improve the durability of an electric conductor to improve the stability of an output signal and can be used for a long period of time.
A fourth object of the present invention is to provide a rotation sensor capable of stabilizing the abnormal signal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes first and second rotors that are rotatably assembled to each other and a case that rotatably holds the first and second rotors. The rotor is attached to each of the first rotating shaft and the second rotating shaft connected via a torsion bar, and rotates integrally with the first rotating shaft with respect to the second rotating shaft. A rotation sensor that relatively rotates within a predetermined angle in response to relative rotation, wherein the case cooperates with the first and second rotors to form an annular space therein, and the annular sensor In the space, a plurality of first and second electric conductors are formed on the surface, respectively, a substrate that rotates integrally with the first rotor, and a contact with the first electric conductor, and the first and second electric conductors. Changes in voltage with information as the rotor rotates The first holding member that holds the first brush to be detected and the second electric conductor are in contact with each other to supply electric power, or to detect information associated with the rotation of the first and second rotors. The second holding member that holds the second brush that is detected as a change is arranged.
[0010]
The rotation sensor of the present invention, and wherein the second rotor first holding member to have a structure linked elastically by the elastic coupling member.
Further preferably, the elastic coupling member has at least two first elastic pieces attached to the substrate and at least two second elastic pieces attached to the second rotor, and the first and second A quadrangle is formed by the inertial axes related to the cut surfaces of the first and second elastic pieces in a cross section perpendicular to the rotation axis.
[0011]
More preferably, the rectangle is a rectangle.
Preferably, the substrate has a configuration in which the first electric conductor is formed on one surface and the second electric conductor is formed on the other surface.
Preferably, the first electric conductor has a slip ring for torque signal transmission and a slip ring for torque detection, and the second electric conductor is a slip ring for power supply and a ground power supply. It has a slip ring, a slip ring for detecting a steering angle, and a slip ring for transmitting a torque signal.
[0012]
More preferably, the torque signal transmission slip ring, torque detection slip ring, rudder angle detection slip ring and torque signal transmission slip ring are made of a synthetic resin having low frictional resistance and conductivity. The slip ring for supplying power and the slip ring for supplying ground power are formed on the innermost peripheral side in the radial direction.
[0013]
Preferably, each of the slip rings as the first electric conductors is arranged in a range of a predetermined central angle of the substrate, and a voltage is applied to the slip ring so that phases of output signals from the slip rings are opposite to each other. Apply.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment according to the rotation sensor of the present invention, for example, a rotation that is disposed across a steering shaft and a column shaft of an automobile connected via a torsion bar and measures a steering angle and a torque accompanying a steering operation. The sensor will be described in detail with reference to FIGS.
[0015]
The rotation sensor 1 achieves the first and second objects of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 3, the first and second rotors 2 and 3, the case 4, the substrate 5, and the holding plate 6. The fixed substrate 7 and the coupling member 8 are provided.
As shown in FIGS. 1 and 3, the first rotor 2 is rotatably assembled with the second rotor 3 and is attached to a steering shaft (not shown). The second rotor 3 has a flange 3a (see FIG. 3) projecting radially outward at a lower portion, and is attached to a column shaft (not shown). Here, the first rotor 2 and the second rotor 3 rotate integrally with the rotation axis Art shown in FIGS. 1 and 3, and the steering shaft corresponds to the relative rotation with respect to the column shaft. Relative rotation within a predetermined angle.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 3, the case 4 has an upper case 4a and a lower case 4b, and cooperates with the first and second rotors 2 and 3 to form an annular space S therein (see FIG. 3). Form. In the space S, a substrate 5, a holding plate 6, a fixed substrate 7 and a coupling member 8 described later are arranged.
The substrate 5 is attached to the outer periphery of the lower end of the first rotor 2 and rotates integrally with the first rotor 2. As shown in FIG. 3, the substrate 5 has a torque detection slip ring 5a and a torque signal transmission slip ring 5b on the lower surface formed on concentric circles having different radii from the inner peripheral side. Has been. The substrate 5 has a power supply slip ring 5c, a rudder angle detection slip ring 5d, a ground power supply slip ring 5e, and a torque signal transmission slip ring 5f on the upper surface. These are formed on concentric circles having different radii from the inner peripheral side. Among these, the electrical conductors constituting the slip rings 5a and 5d have a predetermined resistance value set in advance. A predetermined value of voltage is applied to each of the slip rings 5a to 5f in accordance with the purpose. For example, as shown in FIG. 5, in the slip ring 5d for detecting the steering angle, when a voltage of 0 volt is applied to the point A and a voltage of V volt is applied to the point B, the voltage between the points A and B is rotated according to the principle of the potentiometer. It changes in direct proportion to the length x along the direction. That is, when the first rotor 2 rotates integrally with the substrate 5, the length x along the circumferential direction of a slip ring 5d with which a brush 7b, which will be described later, is in contact with the first rotor 2 changes as the voltage corresponding to the length x. The rotation angle of the rotor 2 is detected.
[0017]
Here, the slip rings 5a to 5f can be formed by, for example, metal plating.
The holding plate 6 is a first holding member formed in a disk shape, and as shown in FIG. 3, a brush 6a for torque detection and a brush 6b for torque signal transmission are held on the upper surface. The brushes 6a and 6b are first brushes that are in contact with and electrically connected to the slip rings 5a and 5b, respectively, and detect information associated with the rotation of the first and second rotors 2 and 3 as a change in voltage. In particular, the torque detection brush 6 a detects a voltage corresponding to an angular difference associated with the relative rotation of the first and second rotors 2 and 3. The voltage corresponding to the detected angle difference is passed through brush 6a → slip ring 5a → slip ring 5e → brush 7c → torque signal output cable 1d described later, and brush 6b → slip ring 5b → slip ring. 5f → Brush 7d described later → Torque signal output cable 1d described later is output to an external processing unit 11 (see FIG. 1). At this time, the arithmetic processing unit 11 calculates the rotation angle of the rotors 2 and 3 in the rotation sensor 1 and the torque associated with the relative rotation based on the signals output from the angle signal output cable 1b and the torque signal output cable 1d. Therefore, a dedicated electronic circuit or a microcomputer chip is used.
[0018]
The fixed substrate 7 is a disk that is supported between the upper case 4a and the lower case 4b and serves as a second holding member. The power supply brush 7a, the angle detection brush 7b, and the ground power supply are provided on the lower surface. The brush 7c and the torque signal transmission brush 7d are respectively held in this order from the inner peripheral side to the outer peripheral side. The brushes 7a to 7d are second brushes that are in contact with and electrically connected to the slip rings 5c to 5f, respectively, and detect information associated with the rotation of the first and second rotors 2 and 3 as voltage changes. The brushes 7a to 7d are connected to the power cable 1a, the angle signal output cable 1b, the ground power input cable 1c, and the torque signal output cable 1d shown in FIG.
[0019]
The coupling member 8 is an elastic connecting member that is molded from a metal such as stainless steel or a plastic such as PBT (polybutylene terephthalate) and elastically connects the second rotor 3 and the holding plate 6. As shown in FIGS. 2 to 4, the coupling member 8 has two first elastic pieces 8 b and two second elastic pieces 8 c arranged opposite to each other on the outer periphery of a ring-shaped main body 8 a. The first elastic piece 8b and the second elastic piece 8c are arranged with a central angle of 90 degrees. However, the coupling member 8 shown in FIG. 3 has a cross section in which the right half side and the left half side are shifted by 90 degrees, and shows both the first elastic piece 8b and the second elastic piece 8c.
[0020]
The first elastic piece 8 b has two screw holes 8 d on the distal end side, is bent outward in the radial direction, and protrudes outward, and is screwed to the inner peripheral upper surface of the holding plate 6. The second elastic piece 8c has two screw holes 8e on the tip end side, is curved inward in the radial direction, is formed to protrude inward, and is screwed to the lower surface of the flange 3a.
[0021]
Since the coupling member 8 is configured as described above, the coupling member 8 has high rigidity in the direction in which the holding plate 6 rotates, and has rigidity against displacement in the plate surface direction perpendicular to the rotation axis Art of the rotors 2 and 3. Low structure. For this reason, the coupling member 8 can absorb the axial deviation between the steering shaft (not shown) and the column shaft while transmitting the rotation transmitted from the column shaft (not shown) to the second rotor 3 to the holding plate 6. it can.
[0022]
However, since the coupling member 8 has a function of absorbing an axial deviation between a steering shaft and a column shaft (not shown) as described above, it is not essential for the rotation sensor 1.
Therefore, in the rotation sensor 1 configured as described above, when the steering shaft rotates within a predetermined torque, the torque is transmitted to the column shaft via the torsion bar, and the steering shaft And the column shaft, and thus the rotors 2 and 3, rotate together. On the other hand, when the steering shaft rotates beyond a predetermined torque, a rotational deviation occurs between the steering shaft and the first rotor 2 and the second rotor 3 relatively rotate within a predetermined angle.
[0023]
In each rotation state as described above, the rotation sensor 1 outputs an angle signal and a torque signal from the angle signal output cable 1b and the torque signal output cable 1d, and the arithmetic processing unit 11 rotates the rotation angles of the rotors 2 and 3. And the torque accompanying relative rotation is calculated.
Here, the elastic connecting member is formed by punching a square plate made of a metal such as stainless steel and bending the same as the coupling member 10 shown in FIGS. 6 and 7, and two first elastic pieces 10a rising from the plate surface. The two second elastic pieces 10b may be formed so as to face each other on the outer edge side, and a portion indicated by hatching in FIG. 6 may be an opening 10c. The coupling member 10 is screwed to the lower surface of the flange 3a of the second rotor 3 with the connecting piece 10d and to the upper surface of the inner periphery of the holding plate 6 with the connecting piece 10e. With such a structure, the coupling member 10 is easier to manufacture and less expensive than the coupling member 8.
[0024]
On the other hand, the rotation sensor 1 that achieves the third object of the present invention uses a substrate 15 shown in FIG.
On the lower surface of the substrate 15, two torque detection slip rings 15 a and torque signal transmission slip rings 15 b serving as first electric conductors are formed on concentric circles having different radii from the outer peripheral side. The substrate 15 has a ground power supply slip ring 15c, a power supply slip ring 15d, a rudder angle detection slip ring 15e, and two torque signal transmission slips on the upper surface. The rings 15f are formed on concentric circles having different radii from the inner peripheral side. Accordingly, when viewing the second electrical conductor, the ground power supply slip ring 15c and the power supply slip ring 15d are formed on the innermost peripheral side in the radial direction. Among the slip rings 15a to 15f, a torque detection slip ring 15a, a torque signal transmission slip ring 15b, a rudder angle detection slip ring 15e and two torque signal transmission slip rings 15f include: A synthetic resin 16 such as an epoxy resin mixed with carbon having low frictional resistance and conductivity is coated. Here, the slip ring 15c for supplying ground power and the slip ring 15d for supplying power are not covered with the synthetic resin 16 in order to avoid a voltage drop.
[0025]
Therefore, in the rotation sensor 1 using the substrate 15, since the brush comes into contact with the corresponding slip ring through the synthetic resin 16, generation of mechanochemical reaction is prevented, and it is necessary to set the contact force of the brush large. Absent. For this reason, the rotation sensor 1 using the substrate 15 is improved in durability of the slip rings 15a, 15b, 15e, and 15f, the output signal is stabilized, and can be used for a long time.
[0026]
Furthermore, the rotation sensor 1 that achieves the fourth object of the present invention uses a substrate 17 shown in FIGS. 9 and 10 in which the substrate 15 shown in FIG. 8 is changed. That is, the substrate 17 is formed by replacing the slip rings 15a and 15b, which are the first electrical conductors in the substrate 15, with the torque detection slip ring 17a and the torque signal transmission slip ring 17b shown in FIGS. The substrate 17 is disposed within a predetermined center angle range. The slip rings 17a and 17b disposed adjacent to each other in the center in the radial direction are electrically connected to the torque detecting brush 6a and the torque signal transmitting brush 6b, respectively, and the ground (0V) reference position P0 is shown in the drawing. As described above, the voltages are set at different positions in the circumferential direction so that the phases are reversed.
[0027]
Here, the substrate 17 has a ground power supply slip ring 17c, a power supply slip ring 17d, a rudder angle detection slip ring 17e and a torque signal transmission two on the upper surface, which are the second electric conductors. Slip rings 17f are formed on concentric circles having different radii from the inner peripheral side. Further, the substrate 17 is composed of a phenol resin or the like in which a rudder angle detection slip ring 17e and two slip rings 17f for torque signal transmission are mixed with carbon having low frictional resistance and conductivity. Resin 18 is coated.
[0028]
The substrate 17 can stabilize the abnormal signal by arranging the slip rings 17a and 17b in this way and setting the ground (0V) reference position P0 as described above.
That is, in the substrate 15 shown in FIG. 8, as described in FIG. 5, the voltage of the electric signal detected by the torque detecting brush 6a and the torque signal transmitting brush 6b is the first and second rotors 2, 3, the slip ring 15a, 15b with which the brushes 6a, 6b are in contact is increased or decreased as shown in FIG. 11 corresponding to the length along the circumferential direction from the reference position P0.
[0029]
Here, in FIG. 11, the horizontal axis is the relative rotation angle, the vertical axis is the voltage (V) of the electric signal detected by the brushes 6 a and 6 b, and 0 on the horizontal axis is the first and second rotors of the rotation sensor 1. This is the same in FIGS. 13 to 16 at the neutral position in the relative rotation of a few.
At this time, in order to detect an abnormal signal, for example, as in the substrate 19 shown in FIG. 12, slip rings 19a and 19b are arranged opposite to each other with the rotation center C interposed therebetween, and the ground of the output signal is reversed. Assume that a reference position P0 of (0V) is set. In the substrate 19, when the first and second rotors 2 and 3 rotate relative to each other, an electric signal detected by a brush (not shown) in contact with the slip ring 19a changes in voltage as shown by T1 in FIG. The voltage of the electrical signal detected by the brush (not shown) in contact with the slip ring 19b changes as indicated by T2 in FIG. Therefore, when the signal T3 obtained by adding the two electric signals T1 and T2 is monitored, the abnormal signal can be monitored.
[0030]
That is, if the abnormal signal Tir1 shown in FIG. 14 is generated in one of the two electric signals T1 and T2, the same abnormal signal Tir3 is generated in the signal T3 obtained by adding the electric signals T1 and T2. At this time, if the substrate 19 is rattled by vibration, as shown in FIG. 15, distortions Td1 and Td2 due to the rattle are generated in the electric signals T1 and T2 detected by the brush (not shown). As a result, even if the distortions Td1 and Td2 of the electric signals T1 and T2 are within the normal range, the signal T3 is monitored as the distortion Td3 added twice as shown in the figure and is regarded as an abnormal signal. End up.
[0031]
Therefore, the rotation sensor 1 that achieves the fourth object of the present invention uses the substrate 17 shown in FIGS. 9 and 10. That is, the substrate 17 has slip rings 17a and 17b arranged in a range of a predetermined center angle, and the slip rings 17a and 17b arranged adjacent to the center in the radial direction have a ground ( 0V) is set at a different position in the circumferential direction.
[0032]
For this reason, by using the substrate 17, in the rotation sensor 1, the phases of the electrical signal T1 and the electrical signal T2 are reversed, so that the distortions Td1 and Td2 of the electrical signals T1 and T2 are also reversed in phase. As a result, as shown in FIG. 16, the signal T3 obtained by adding the electric signals T1 and T2 is stabilized by canceling out the distortion Td1 of the electric signal T1 and the distortion Td2 of the electric signal T2, and the abnormal signal fluctuates. , Signal abnormalities can be detected appropriately.
[0033]
In addition, the rotation sensor of the said embodiment was arrange | positioned ranging over the steering shaft and column shaft of a motor vehicle, and demonstrated what measured the steering angle and torque accompanying steering wheel operation. However, the rotation sensor of the present invention can be used for any type of device that can obtain the rotation angle and torque between two rotating shafts that rotate with each other, such as a robot arm.
[0034]
【The invention's effect】
According to the first to third aspects of the present invention, the rotation angle and the torque can be measured with one sensor, and the weight can be reduced. It is possible to provide a rotation sensor that can achieve the first and second objects of the present invention, which can absorb the deviation and suppress the decrease in the detection accuracy of information accompanying rotation.
[0035]
According to the inventions of claims 4 and 5 , since the first and second electric conductors are formed on different surfaces, the number of the substrates can be reduced, and the structure of the rotation sensor can be simplified and reduced in weight. The first object of the present invention can be achieved.
Furthermore, according to the invention of claim 6 , the rotation sensor which improves the durability of the electric conductor to improve the stability of the output signal and achieves the third object of the present invention which can be used for a long period of time. Can be provided.
[0036]
According to invention of Claim 7 , the rotation sensor which achieves the 4th objective of this invention which can stabilize an abnormal signal can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a rotation sensor that achieves the first and second objects of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an elastic member used in the rotation sensor of FIG.
3 is a cross-sectional front view of the rotation sensor of FIG. 1 cut along a diameter.
4 is a cross-sectional view of the rotation sensor of FIG. 3 taken along line AA.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle of detecting the rotation angle of the first rotor based on the length of the slip ring.
FIG. 6 is a perspective view showing another form of the elastic member.
7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 of a rotation sensor using the elastic member of FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate used in a rotation sensor that achieves the third object of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate used in a rotation sensor that achieves the fourth object of the present invention.
10 is a perspective view showing a first electric conductor by inverting the substrate of FIG. 9; FIG.
FIG. 11 is a voltage characteristic diagram showing the relationship between the relative rotation angle associated with the relative rotation of the rotation sensor and the voltage of the electrical signal detected by the brush.
FIG. 12 is a perspective view showing a first electric conductor by inverting a substrate in which a slip ring is disposed opposite to the rotation center and the phase of an output signal is reversed.
13 is a voltage characteristic diagram showing a relationship between a relative rotation angle and a voltage of an electric signal detected by a brush in the rotation sensor using the substrate of FIG.
FIG. 14 is a voltage characteristic diagram corresponding to FIG. 13 when an abnormal signal is generated.
FIG. 15 is a voltage characteristic diagram showing a relationship between a relative rotation angle having a distortion generated when the substrate of FIG.
16 is a voltage characteristic diagram showing a relationship between a relative rotation angle and a voltage of an electric signal when the substrate of FIG. 9 is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation sensor 2 1st rotor 3 2nd rotor 4 Case 5 Board | substrate 5a Slip ring (1st electric conductor) for torque detection
5b Slip ring for torque signal transmission (first electrical conductor)
5c Slip ring for power supply (second electrical conductor)
5d Rudder angle detection slip ring (second electrical conductor)
5e Slip ring for supplying ground power (second electrical conductor)
5f Slip ring for transmitting torque signal (second electrical conductor)
6 Holding plate (first holding member)
6a Brush for torque detection (first brush)
6b Brush for torque signal transmission (first brush)
7 Fixed substrate (second holding member)
7a Power supply brush (second brush)
7b Angle detection brush (second brush)
7c Ground power supply brush (second brush)
7d Brush for torque signal transmission (second brush)
8 Coupling member (elastic connecting member)
8b 1st elastic piece 8c 2nd elastic piece 10 Coupling member (elastic connection member)
10a First elastic piece 10b Second elastic piece 11 Arithmetic processing unit 15 Substrate 15a Slip ring for torque detection (first electric conductor)
15b Slip ring for transmitting torque signal (first electric conductor)
15c Slip ring for supplying ground power (second electrical conductor)
15d slip ring for power supply (second electrical conductor)
15e Rudder angle detection slip ring (second electrical conductor)
15f Slip ring for transmitting torque signal (second electrical conductor)
17 Substrate 17a Slip ring for detecting torque (first electric conductor)
17b Slip ring for transmitting torque signal (first electric conductor)
19 Substrate 19a, 19b Slip ring C Rotation center P0 Reference position S Annular space

Claims

互いに回転自在に組み付けられる第１及び第２のロータ並びに前記第１及び第２のロータを回動自在に保持するケースを備え、前記第１及び第２のロータは、トーションバーを介して連結された第１の回転軸と第２の回転軸のそれぞれに取り付けられて一体に回転すると共に、前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対して相対回転するのに対応して所定角度内を相対回転する回転センサであって、
前記ケースは前記第１及び第２のロータと協働して内部に環状の空間を形成し、該環状の空間には、表面に第１及び第２の電気導体がそれぞれ複数形成され、前記第１のロータと一体に回転する基板、前記第１の電気導体とそれぞれ接触し、前記第１及び第２のロータの回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第１のブラシを保持する第１の保持部材及び前記第２の電気導体とそれぞれ接触し、電力を供給したり、前記第１及び第２のロータの回転に伴う情報を電圧の変化として検出する第２のブラシを保持する第２の保持部材、がそれぞれ配置され、
前記第２のロータと前記第１の保持部材とが、弾性連結部材によって弾性的に連結されている、ことを特徴とする回転センサ。First and second rotors that are rotatably assembled to each other, and a case that rotatably holds the first and second rotors, the first and second rotors being connected via a torsion bar. The first rotation shaft and the second rotation shaft are attached to the first rotation shaft and rotate together, and the first rotation shaft rotates relative to the second rotation shaft at a predetermined angle. A rotation sensor that relatively rotates inside,
The case cooperates with the first and second rotors to form an annular space therein, and a plurality of first and second electrical conductors are formed on the surface of the annular space. A substrate that rotates integrally with one rotor and a first electric conductor that contacts the first electric conductor and holds a first brush that detects information associated with the rotation of the first and second rotors as a change in voltage. A second holding member that contacts the holding member and the second electric conductor and supplies a power, or holds a second brush that detects information associated with the rotation of the first and second rotors as a voltage change. Each holding member ,
The rotation sensor, wherein the second rotor and the first holding member are elastically connected by an elastic connecting member .

前記弾性連結部材は、前記基板に取り付ける少なくとも２つの第１の弾性片と、前記第２のロータに取り付ける少なくとも２つの第２の弾性片とを有し、前記第１及び第２の回転軸に垂直な断面における前記第１及び第２の弾性片のそれぞれの切断面に関する慣性軸線によって四角形が形成される、請求項１の回転センサ。The elastic coupling member has at least two first elastic pieces attached to the substrate and at least two second elastic pieces attached to the second rotor, and the first and second rotating shafts have rectangle is formed by the inertial axis for each of the cut surfaces of the first and second elastic pieces in a cross section perpendicular, the rotation sensor of claim 1.

前記四角形が長方形である、請求項２の回転センサ。The rotation sensor according to claim 2 , wherein the square is a rectangle.

前記基板は、一方の表面に前記第１の電気導体が、他方の面に前記第２の電気導体が、それぞれ形成されている、請求項１乃至３いずれかに記載の回転センサ。The substrate is a rotation sensor according to the on one surface first electrical conductor, said the other surface a second electrical conductors are formed respectively, any one of claims 1 to 3.

前記第１の電気導体が、トルク信号伝送用のスリップリング及びトルク検出用のスリップリングを有し、前記第２の電気導体が、電力供給用のスリップリング、グランド電源供給用のスリップリング、舵角検出用のスリップリング及びトルク信号伝達用のスリップリングを有する、請求項４の回転センサ。The first electrical conductor has a slip ring for torque signal transmission and a slip ring for torque detection, and the second electrical conductor is a slip ring for power supply, a slip ring for ground power supply, a rudder. 5. The rotation sensor according to claim 4 , further comprising a slip ring for detecting an angle and a slip ring for transmitting a torque signal.

前記トルク信号伝送用のスリップリング、トルク検出用のスリップリング、舵角検出用のスリップリング及びトルク信号伝達用のスリップリングには、摩擦抵抗が小さく、導電性を有する合成樹脂が被覆され、前記電力供給用のスリップリング及びグランド電源供給用のスリップリングは、半径方向最も内周側に形成されている、請求項５の回転センサ。The slip ring for torque signal transmission, slip ring for torque detection, slip ring for rudder angle detection and slip ring for torque signal transmission are coated with a synthetic resin having low frictional resistance and conductivity, 6. The rotation sensor according to claim 5 , wherein the slip ring for supplying power and the slip ring for supplying ground power are formed on the innermost peripheral side in the radial direction.

前記第１の電気導体における前記スリップリングのそれぞれは、前記基板の所定の中心角の範囲に配置され、これらスリップリングからの出力信号の位相が互いに逆となるように前記スリップリングに電圧が印加される、請求項４の回転センサ。 Each of the slip rings in the first electrical conductor is disposed within a range of a predetermined center angle of the substrate, and a voltage is applied to the slip ring so that phases of output signals from the slip rings are opposite to each other. The rotation sensor of claim 4 .