JP5189315B2 - Torque sensor - Google Patents
Torque sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5189315B2 JP5189315B2 JP2007113770A JP2007113770A JP5189315B2 JP 5189315 B2 JP5189315 B2 JP 5189315B2 JP 2007113770 A JP2007113770 A JP 2007113770A JP 2007113770 A JP2007113770 A JP 2007113770A JP 5189315 B2 JP5189315 B2 JP 5189315B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- side slit
- detection coil
- torsion bar
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 203
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 54
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、トーションバーの捻れ角を検出することによりトルクを計測するトルクセンサに関するものである。 The present invention relates to a torque sensor that measures torque by detecting a twist angle of a torsion bar.
トーションバーの捻れ角を検出することによりトルクを計測するトルクセンサとしては、トーションバーの入力軸に、軸方向に延びる磁性体の溝を設けると共に、入力軸を覆うようにトーションバーの出力軸に固定した非磁性導電体の円筒を設けたトルクセンサが知られている(たとえば、特許文献1)。このトルクセンサでは、トーションバーの出力軸に固定した円筒に、トーションバーの捻れに応じて、前記入力軸に設けた溝との重なり具合が変化する窓を設け、当該窓を包囲するように固定的に配置したコイルに生じる自己誘導起電力の大きさを検出する。 A torque sensor that measures torque by detecting the torsion angle of the torsion bar is provided with a magnetic groove extending in the axial direction on the input shaft of the torsion bar and on the output shaft of the torsion bar so as to cover the input shaft. A torque sensor provided with a fixed nonmagnetic conductor cylinder is known (for example, Patent Document 1). In this torque sensor, a window fixed to the cylinder that is fixed to the output shaft of the torsion bar is provided so that the overlap with the groove provided in the input shaft changes according to the twist of the torsion bar, and is fixed so as to surround the window. The magnitude of the self-induced electromotive force generated in the coil arranged in a regular manner is detected.
また、従来より、金属等の導電体に磁束を印加すると、導電体に生じるうず電流によって、検出コイルにおいて、導電体の大きさや構造に応じた位相変化が生じた磁束が観測されることが知られている(たとえば、特許文献2)。
トーションバーの捻れを表す量として、トーションバーの捻れの変化に対する変化量が微小な自己誘導起電力の大きさを検出するために、外乱の影響を受けやすいという問題があった。
そこで、本発明は、より外乱の影響を排して、精度良くトルクを検出することのできるトルクセンサを提供することを課題とする。
As an amount representing the twist of the torsion bar, there is a problem that the amount of change with respect to a change in the twist of the torsion bar is easily affected by a disturbance because the magnitude of the self-induced electromotive force is small.
Therefore, an object of the present invention is to provide a torque sensor that can more accurately detect torque while eliminating the influence of disturbance.
前記課題達成のために、本発明は、トルクセンサを、トーションバーと、前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第1回転盤と、前記トーションバーの他端に固定された、前記第1回転盤と対面する形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第2回転盤と、測定部とより構成したものである。ただし、前記第1回転盤には駆動側スリットが設けられており、前記第2回転盤には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、前記測定部は、前記第1回転盤側よりも前記一端側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、前記第2回転板側よりも前記他端側に設けられた検出コイルと、前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a torque sensor comprising a torsion bar, a first turntable formed of a conductor, which is fixed to one end of the torsion bar, and is disposed coaxially with the torsion bar. A second rotating disk formed of a conductor, arranged coaxially with the torsion bar in a form facing the first rotating disk, fixed to the other end of the torsion bar, and a measuring unit It is what. However, the first turntable is provided with a drive-side slit, and the second turntable is provided for relative rotation of the first turntable with respect to the second turntable as the torsion bar is twisted. Along with this, there is provided a detection-side slit in which the size of the region overlapping with the drive-side slit when viewed in the axial direction is provided, and the measurement unit is disposed on the one end side with respect to the first turntable side. A drive coil for generating magnetic flux; a detection coil provided on the other end side of the second rotary plate side; and a measurement circuit for measuring a phase change amount of a voltage signal induced in the detection coil. Is.
このようなトルクセンサによれば、駆動側スリットと検出側スリットとの重なり量のトーションバーの捻れ量に従った変化を、検出コイルにおける検出信号の位相の変化として検出する。したがって、比較的外乱の影響を受けづらい位相の変化によって、トーションバーの捻れ量を計測することができるので、外乱の影響を抑えて、精度良くトルクを検出することができるようになる。 According to such a torque sensor, a change according to the twist amount of the torsion bar of the overlap amount between the drive side slit and the detection side slit is detected as a change in the phase of the detection signal in the detection coil. Therefore, the amount of twist of the torsion bar can be measured by a phase change that is relatively unaffected by the disturbance, so that the torque can be detected with high accuracy while suppressing the influence of the disturbance.
また、これらのトルクセンサは、前記駆動側スリットを、径方向の位置を異ならせて配置した第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するようにし、前記第1検出コイルは径方向高さが前記第1駆動側スリットと一致するように配置し、前記第2検出コイルは径方向高さが前記第2駆動側スリットと一致するように配置する。または、これらのトルクセンサは、前記検出側スリットを、径方向の位置を異ならせて配置した第1検出側スリットと第2検出側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、第1検出側スリットと第2検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第1検出コイルは径方向高さが前記第1検出側スリットと一致するように配置し、前記第2検出コイルは径方向高さが前記第2検出側スリットと一致するように配置する。 In addition, these torque sensors include a first drive side slit and a second drive side slit arranged at different radial positions in the drive side slit, and the detection coil is rotated by the torsion bar. A first detection coil and a second detection coil wound coaxially with the shaft in different radial positions, and in the measurement circuit, the phase of the voltage signal induced in the first detection coil; You may make it detect the variation | change_quantity of the phase difference of the phase of the voltage signal induced in the said 2nd detection coil as said phase variation | change_quantity. However, the first driving side slit and the second driving side slit are detected in the axial direction as the first rotating disk rotates relative to the second rotating disk as the torsion bar is twisted. The size of the region overlapping with the side slit is changed in the opposite direction with respect to the increase / decrease direction of the size, and the first detection coil is arranged so that the radial height coincides with the first drive side slit. The second detection coil is arranged so that the radial height coincides with the second drive side slit. Alternatively, in these torque sensors, the detection-side slit is constituted by a first detection-side slit and a second detection-side slit arranged at different radial positions, and the detection coil is rotated by the torsion bar. A first detection coil and a second detection coil wound coaxially with the shaft in different radial positions, and in the measurement circuit, the phase of the voltage signal induced in the first detection coil; You may make it detect the variation | change_quantity of the phase difference of the phase of the voltage signal induced in the said 2nd detection coil as said phase variation | change_quantity. However, the first detection-side slit and the second detection-side slit are the drive as viewed in the axial direction with the relative rotation of the first rotating disk with respect to the second rotating disk as the torsion bar is twisted. The size of the region overlapping with the side slits changes in the opposite direction with respect to the direction of increase / decrease in size, and the first detection coil is arranged so that the radial height coincides with the first detection side slit. The second detection coil is arranged so that the radial height coincides with the second detection side slit.
これらのようにすることにより、検出する位相変化のトーションバーの捻れ量に対する変化量を拡大して、より精度良くトルクを検出することができるようになる。
ここで、前記課題達成のために、さらに、本発明は、トーションバーと、前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第1円筒と、前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第2円筒と、測定部とを有するトルクセンサを提供する。ただし、前記第2円筒には駆動側スリットが設けられており、前記第1円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、前記測定部は、前記第2円筒の内周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、前記第1円筒の外周側に設けられた検出コイルと、前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを備えたものである。
By doing so, the amount of change of the detected phase change with respect to the torsion amount of the torsion bar is enlarged, and the torque can be detected with higher accuracy.
Here, in order to achieve the above object, the present invention further includes a torsion bar and a first cylinder formed of a conductor, which is fixed to one end of the torsion bar and is arranged coaxially with the torsion bar. A torque having a measuring unit and a second cylinder formed of a conductor, which is fixed to the other end of the torsion bar and is inserted into the first cylinder and arranged coaxially with the torsion bar. Provide a sensor. However, the second cylinder is provided with a drive-side slit, and the first cylinder has a diameter according to the relative rotation of the first cylinder with respect to the second cylinder accompanying the twist of the torsion bar. A detection-side slit is provided in which a size of a region overlapping with the drive-side slit is changed when viewed in a direction, and the measurement unit includes a drive coil that generates a magnetic flux disposed on an inner peripheral side of the second cylinder, And a detection coil provided on the outer peripheral side of the first cylinder, and a measurement circuit for measuring a phase change amount of a voltage signal induced in the detection coil.
なお、このようなトルクセンサは、第1円筒を、導電体で形成し、第2円筒を導電体で形成し、駆動コイルを前記第1円筒の外周側に配置し、検出コイルを前記第2円筒の内周側に配置して構成するようにしてもよい。
このようなトルクセンサによれば、このようなトルクセンサによれば、駆動側スリットと検出側スリットとの重なり量のトーションバーの捻れ量に従った変化を、検出コイルにおける検出信号の位相の変化として検出する。したがって、比較的外乱の影響を受けづらい位相の変化によって、トーションバーの捻れ量を計測することができるので、外乱の影響を抑えて、精度良くトルクを検出することができるようになる。
In such a torque sensor, the first cylinder is formed of a conductor, the second cylinder is formed of a conductor, a drive coil is disposed on the outer peripheral side of the first cylinder, and a detection coil is disposed in the second cylinder. You may make it arrange | position and arrange | position on the inner peripheral side of a cylinder.
According to such a torque sensor, according to such a torque sensor, a change in the amount of overlap between the drive side slit and the detection side slit according to the twist amount of the torsion bar is changed, and the change in the phase of the detection signal in the detection coil is detected. Detect as. Therefore, the amount of twist of the torsion bar can be measured by a phase change that is relatively unaffected by the disturbance, so that the torque can be detected with high accuracy while suppressing the influence of the disturbance.
また、以上の各トルクセンサは、前記駆動側スリットを、軸方向の位置を異ならせて配置した第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとより構成し、前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、当該第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第1検出コイルは軸方向位置が前記第1駆動側スリットと一致するように配置し、前記第2検出コイルは軸方向位置が前記第2駆動側スリットと一致するように配置する。または、以上の各トルクセンサは、前記検出側スリットを、軸方向の位置を異ならせて配置した第1検出側スリットと第2検出側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、当該第1検出側スリットと第2検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第1検出コイルは軸方向位置が前記第1検出側スリットと一致するように配置し、前記第2検出コイルは軸方向位置が前記第2検出側スリットと一致するように配置する。 Further, each of the torque sensors described above includes the first drive-side slit and the second drive-side slit arranged at different positions in the axial direction, and the detection coil is provided on the torsion bar. A phase of a voltage signal induced in the first detection coil in the measurement circuit, comprising a first detection coil and a second detection coil wound coaxially with the rotation axis and having different axial positions. The amount of change in the phase difference of the phase of the voltage signal induced in the second detection coil may be detected as the amount of phase change. However, the first driving side slit and the second driving side slit are the detection side as viewed in the radial direction as the first cylinder is rotated relative to the second cylinder as the torsion bar is twisted. The size of the area overlapping with the slit changes in the opposite direction with respect to the direction of increase / decrease in size, and the first detection coil is arranged so that the axial position coincides with the first drive side slit, The second detection coil is disposed such that its axial position coincides with the second drive side slit. Alternatively, each of the torque sensors described above is configured such that the detection-side slit includes a first detection-side slit and a second detection-side slit that are arranged with different positions in the axial direction, and the detection coil is arranged on the torsion bar. A phase of a voltage signal induced in the first detection coil in the measurement circuit, comprising a first detection coil and a second detection coil wound coaxially with the rotation axis and having different axial positions. The amount of change in the phase difference of the phase of the voltage signal induced in the second detection coil may be detected as the amount of phase change. However, the first detection side slit and the second detection side slit are the drive side as viewed in the radial direction as the first cylinder rotates relative to the second cylinder as the torsion bar twists. The size of the area overlapping with the slit changes in the opposite direction with respect to the direction of increase / decrease of the size, and the first detection coil is arranged so that the axial position coincides with the first detection side slit, The second detection coil is disposed such that its axial position coincides with the second detection side slit.
これらのようにすることにより、検出する位相変化のトーションバーの捻れ量に対する変化量を拡大して、より精度良くトルクを検出することができるようになる。 By doing so, the amount of change of the detected phase change with respect to the torsion amount of the torsion bar is enlarged, and the torque can be detected with higher accuracy.
以上のように、本発明によれば、より外乱の影響を排して、精度良くトルクを検出することのできるトルクセンサを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a torque sensor that can more accurately detect torque while eliminating the influence of disturbance.
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図1aはトルクセンサの正面を、図1bはトルクセンサの左側面を、図1cはトルクセンサの右側面を、図1dはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側(図における右方)端と出力側端(図における左方)との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー10と、トーションバー10に当該トーションバー10の入力側で固定された入力側筒21と、トーションバー10に当該トーションバー10の出力側で固定された出力側筒22と、駆動コイル31と、第1検出コイル41と、第2検出コイル42と、測定回路50とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 shows a configuration of a torque sensor according to the present embodiment.
Here, FIG. 1a schematically shows a front surface of the torque sensor, FIG. 1b schematically shows a left side surface of the torque sensor, FIG. 1c schematically shows a right side surface of the torque sensor, and FIG. 1d schematically shows a cross section of the torque sensor.
As shown in the figure, the torque sensor includes a torsion bar 10 to which a torque to be measured is applied as a twisting force between an input side (right side in the figure) and an output side end (left side in the figure); An input side cylinder 21 fixed to the torsion bar 10 on the input side of the torsion bar 10, an output side cylinder 22 fixed to the torsion bar 10 on the output side of the torsion bar 10, a drive coil 31, and a first detection A coil 41, a second detection coil 42, and a measurement circuit 50 are included.
ここで、出力側筒22は、導電体を用いて形成されており、トーションバー10の入力側の底面が開放された円筒形状を有する。そして、トーションバー10の出力側の底面の中心部分で、トーションバー10の出力側に固定されている。
また、入力側筒21は、導電体を用いて形成されており、同軸入れ子状に間隔をあけて配置された二つの両底面の無い中空の円筒形状部である内筒部と外筒部をトーションバー10の出力側端で連結した形状を有する。そして、内筒部が入力側筒21の内側の円筒形状部であるものとして、内筒部がトーションバー10の入力側に固定されている。また、入力側筒21は、出力側筒22の内側に、出力側筒22と同軸入れ子状に配置されるように設けられている。
Here, the output side cylinder 22 is formed using a conductor and has a cylindrical shape in which the bottom surface on the input side of the torsion bar 10 is opened. And it is being fixed to the output side of the torsion bar 10 in the center part of the bottom face of the output side of the torsion bar 10.
Moreover, the input side cylinder 21 is formed using a conductor, and includes an inner cylinder part and an outer cylinder part, which are hollow cylindrical parts without two bottom surfaces, arranged in a coaxial nested manner and spaced apart from each other. The torsion bar 10 has a shape connected at the output side end. The inner cylinder part is fixed to the input side of the torsion bar 10, assuming that the inner cylinder part is a cylindrical part inside the input side cylinder 21. Further, the input side tube 21 is provided inside the output side tube 22 so as to be arranged coaxially with the output side tube 22.
そして、第1検出コイル41と第2検出コイル42は、出力側筒22が中央孔に挿入された配置となるように、トーションバー10の回転軸と同軸状に巻き回した形態で軸方向に並べて設けられている。
また、駆動コイル31は、入力側筒21の内筒部と外筒部の間に、トーションバー10の回転軸と同軸状に巻き回した形態で、第1検出コイル41と第2検出コイル42とに、入力側筒21の外筒部と出力側筒22の側壁を介して対面するように配置されている。
なお、駆動コイル31は、トルクセンサの全体すなわち静止系に対して固定的に設けてもよいし、入力側筒21と共に回転するように入力側筒21に対して固定して設けるようにもよい。また、第1検出コイル41と第2検出コイル42も、静止系に対して固定的に設けてもよいし、出力側筒22と共に回転するように出力側筒22に対して固定して設けるようにもよい。
And the 1st detection coil 41 and the 2nd detection coil 42 are axially arranged in the form wound around the axis of rotation of the torsion bar 10 so that the output side tube 22 may be inserted into the central hole. It is provided side by side.
Further, the drive coil 31 is wound between the inner tube portion and the outer tube portion of the input side tube 21 so as to be coaxial with the rotation shaft of the torsion bar 10, and the first detection coil 41 and the second detection coil 42. In addition, the outer cylinder portion of the input side cylinder 21 and the side wall of the output side cylinder 22 are arranged to face each other.
The drive coil 31 may be provided fixed to the entire torque sensor, that is, the stationary system, or may be provided fixed to the input side tube 21 so as to rotate together with the input side tube 21. . The first detection coil 41 and the second detection coil 42 may also be provided fixedly with respect to the stationary system, or may be provided fixedly with respect to the output side tube 22 so as to rotate together with the output side tube 22. Also good.
さて、出力側筒22の側壁と入力側筒21の外筒部との、駆動コイル31が、第1検出コイル41と第2検出コイル42と対面する箇所には、各々複数のスリットが設けられている。
すなわち、図2aに示すように、出力側筒22の側壁には、複数の周方向に並んだスリットである検出側スリット61が設けられている。
また、図2bに示すように入力側筒21の外筒部の、駆動コイル31が第1検出コイル41と対面する部分には周方向に並んだスリットである第1入力側スリット62が、駆動コイル31が第2検出コイル42と対面する部分には周方向に並んだスリットである第2入力側スリット63が設けられている。
Now, a plurality of slits are provided at locations where the drive coil 31 faces the first detection coil 41 and the second detection coil 42 between the side wall of the output side tube 22 and the outer tube portion of the input side tube 21. ing.
That is, as shown in FIG. 2 a, a plurality of detection side slits 61 that are slits arranged in the circumferential direction are provided on the side wall of the output side tube 22.
Further, as shown in FIG. 2 b, the first input side slit 62, which is a slit arranged in the circumferential direction, at the portion of the outer cylinder portion of the input side cylinder 21 facing the first detection coil 41 is driven. A portion where the coil 31 faces the second detection coil 42 is provided with a second input side slit 63 which is a slit arranged in the circumferential direction.
そして、図2cに示すように、トルクセンサにおいて、検出側スリット61と第1入力側スリット62、検出側スリット61と第2入力側スリット63は軸と垂直な方向から見て一部重なり合うように配置されている。また、トーションバー10に捻れが生じていない状態において、入力側から出力側を見て時計廻りに進む方向を前方向とし、半時計廻りに進む方向を後方向として、図2d1に示すように、検出側スリット61の後側半分が第1入力側スリット62の前側半分と重なり、検出側スリット61の前側半分が第2入力側スリット63の後側半分と重なるように、検出側スリット61と第1入力側スリット62と第2入力側スリット63の配置の位相は各々設定されている。 As shown in FIG. 2c, in the torque sensor, the detection side slit 61 and the first input side slit 62, and the detection side slit 61 and the second input side slit 63 are partially overlapped when viewed from the direction perpendicular to the axis. Is arranged. Further, in the state where the torsion bar 10 is not twisted, the direction of proceeding clockwise from the input side as viewed from the output side is the forward direction, and the direction of proceeding counterclockwise is the rearward direction, as shown in FIG. The detection-side slit 61 and the first half of the detection-side slit 61 overlap the front-side half of the first input-side slit 62 and the front-side half of the detection-side slit 61 overlaps the rear-side half of the second input-side slit 63. The phases of the arrangement of the first input side slit 62 and the second input side slit 63 are respectively set.
ここで、図2d2は、トーションバー10に捻れが生じていない状態において、駆動コイル31側から、第1入力側スリット62と第2入力側スリット63を介して出力側筒22方向を見たようすを表しており、図示するように、この状態において、検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量(面積)と、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量は等しい。 Here, FIG. 2d2 shows that the direction of the output side cylinder 22 is viewed from the drive coil 31 side through the first input side slit 62 and the second input side slit 63 in a state where the torsion bar 10 is not twisted. As shown in the figure, in this state, the amount (area) of overlap between the detection side slit 61 and the first input side slit 62 and the overlap between the detection side slit 61 and the second input side slit 63 are shown. The amount is equal.
一方、トーションバー10の捻れが発生すると、検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量と、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量は、大小方向について逆方向に変化する。すなわち、たとえば、トーションバー10に、図2cに矢印で示すような捻れが生じると、図2e1に示すように検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量は増加し、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量は減少し、この状態において駆動コイル31側から、第1入力側スリット62と第2入力側スリット63を介して出力側筒22方向を見たようすは図2e2のようになる。 On the other hand, when the torsion bar 10 is twisted, the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the first input-side slit 62 and the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the second input-side slit 63 are small and large. It changes in the opposite direction. That is, for example, when the torsion bar 10 is twisted as shown by an arrow in FIG. 2c, the amount of overlap between the detection side slit 61 and the first input side slit 62 increases as shown in FIG. The amount of overlap between the slit 61 and the second input side slit 63 decreases, and in this state, the direction of the output side cylinder 22 is viewed from the drive coil 31 side via the first input side slit 62 and the second input side slit 63. The appearance is as shown in FIG. 2e2.
そして、このような、検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量と、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量との、相互に逆方向の変化に伴って、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には、異なる変化が表れる。結果、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れることになる。 The amount of overlap between the detection-side slit 61 and the first input-side slit 62 and the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the second input-side slit 63 change in opposite directions. Accordingly, different changes appear in the phases of the detection signals detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42. As a result, changes in the phases of the detection signals detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 appear depending on the twisting amount of the torsion bar 10.
ここで、検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量との、相互に逆方向の変化に伴って、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相に異なる変化が表れるのは、次の原理によるものと推定される。
すなわち、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される磁束の成分のうち、スリットの重なりによる開口を通過した磁束成分を第1磁束成分、出力側筒22のみを透過した磁束成分を第2磁束成分、入力側筒21のみを透過した磁束成分を第3磁束成分、入力側筒21と出力側筒22の双方を透過した磁束成分を第4磁束成分とする。ここで、以上の第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される第2磁束成分は出力側筒22の透過による位相変化を受けた磁束成分となり、第3磁束成分は入力側筒21の透過による位相変化を受けた磁束成分となり、第4磁束成分は入力側筒21の透過と出力側筒22の透過による位相変化を受けた磁束成分となる。
Here, as the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the first input-side slit 62 and the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the second input-side slit 63 are changed in opposite directions, the first It is estimated that different changes appear in the phases of the detection signals detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 due to the following principle.
That is, among the magnetic flux components detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42, the magnetic flux component that has passed through the opening due to the overlap of the slits is the first magnetic flux component, and the magnetic flux component that is transmitted only through the output side tube 22. The second magnetic flux component, the magnetic flux component that has passed through only the input side cylinder 21 is the third magnetic flux component, and the magnetic flux component that has passed through both the input side cylinder 21 and the output side cylinder 22 is the fourth magnetic flux component. Here, the second magnetic flux component detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 is a magnetic flux component that has undergone a phase change due to transmission through the output side cylinder 22, and the third magnetic flux component is the input side cylinder 21. The fourth magnetic flux component is a magnetic flux component that has undergone a phase change due to the transmission of the input side cylinder 21 and the transmission of the output side cylinder 22.
そして、図2e1に示すように検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量が増加すると、第1検出コイル41で検出される第1磁束成分の強度は増加し、第2磁束成分と第3磁束成分の強度は減少し、第4磁束成分の強度は増加する。一方、図2e1に示すように、検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量が減少すると、第2検出コイル42で検出される第1磁束成分の強度は減少し、第2磁束成分と第3磁束成分の強度は増加し、第4磁束成分の強度は減少する。すなわち、トーションバー10の捻れ量に応じて、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される各磁束成分の強度は逆方向に変化する。 As shown in FIG. 2e1, when the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the first input-side slit 62 increases, the intensity of the first magnetic flux component detected by the first detection coil 41 increases, and the second magnetic flux The strength of the component and the third magnetic flux component decreases, and the strength of the fourth magnetic flux component increases. On the other hand, as shown in FIG. 2e1, when the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the second input-side slit 63 decreases, the intensity of the first magnetic flux component detected by the second detection coil 42 decreases, and the second The strengths of the magnetic flux component and the third magnetic flux component increase, and the strength of the fourth magnetic flux component decreases. That is, the intensity of each magnetic flux component detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 changes in the opposite direction according to the twist amount of the torsion bar 10.
一方、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号は、各磁束成分の合成ベクトルを表すものとなり、この合成ベクトルの位相は、各位相の磁束成分の強度比によって変化する。よって、第1検出コイル41で検出される検出信号の位相には検出側スリット61と第1入力側スリット62との重なりの量の変化に応じた変化が、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には検出側スリット61と第2入力側スリット63との重なりの量の変化に応じた変化が表れ、結果、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れることになる。 On the other hand, the detection signals detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 represent the combined vector of each magnetic flux component, and the phase of this combined vector changes depending on the intensity ratio of the magnetic flux component of each phase. . Therefore, the second detection coil 42 detects a change in the phase of the detection signal detected by the first detection coil 41 according to the change in the amount of overlap between the detection-side slit 61 and the first input-side slit 62. In the phase of the detection signal, a change corresponding to a change in the amount of overlap between the detection side slit 61 and the second input side slit 63 appears, and as a result, the detection signal detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42. In this phase, different changes appear depending on the twisting amount of the torsion bar 10.
ここで、図6は、1.8mm幅のスリットを設けた2mm厚のアルミニウム板を2枚重ね、スリットの重なり量を変化させながら、10kHzの駆動信号で一方側に設けた駆動コイルを駆動して磁束を印加したときに、他方側に設けた検出コイルで検出された検出信号の駆動信号に対する位相を測定した結果601を表したものである。図より、スリットの重なり量の変化に応じた位相変化が検出信号に表れることが分かる。なお、図中602は、以上の原理に基づいた計算値を表している。 Here, in FIG. 6, two 2 mm thick aluminum plates provided with 1.8 mm wide slits are stacked, and the drive coil provided on one side is driven with a 10 kHz drive signal while changing the slit overlap amount. A result 601 of measuring a phase of a detection signal detected by a detection coil provided on the other side when a magnetic flux is applied to a drive signal is shown. From the figure, it can be seen that a phase change corresponding to a change in the amount of overlap of the slits appears in the detection signal. In the figure, reference numeral 602 represents a calculated value based on the above principle.
ところで、本第1実施形態は、入力側筒21を厚みや素材等を適当に設定することにより、第1入力側スリット62と第2入力側スリット63以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第3磁束成分と第4磁束成分が発生しないようにしたり、出力側筒22を厚みや素材等を適当に設定することにより、検出側スリット61以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第2磁束成分と第4磁束成分が発生しないようにしたり、入力側筒21と出力側筒22の厚みや素材等を適当に設定して、第2、第3磁束成分は発生しつつ、両者の双方を透過する際に磁束が充分に減衰して第4磁束成分が実質的に発生しないようにしてもよい。このようにしても、残る磁束成分で、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れる。 By the way, this 1st Embodiment is comprised so that a magnetic flux may not be permeate | transmitted in locations other than the 1st input side slit 62 and the 2nd input side slit 63 by setting thickness, a raw material, etc. suitably for the input side cylinder 21. FIG. Thus, the third magnetic flux component and the fourth magnetic flux component are prevented from being generated, or the output side tube 22 is appropriately configured with a thickness, a material, or the like, so that the magnetic flux is not transmitted through a portion other than the detection side slit 61. Thus, the second magnetic flux component and the fourth magnetic flux component are prevented from being generated, or the thicknesses and materials of the input side cylinder 21 and the output side cylinder 22 are appropriately set to generate the second and third magnetic flux components. The magnetic flux may be sufficiently attenuated when passing through both of them so that the fourth magnetic flux component is not substantially generated. Even in this case, the remaining magnetic flux component shows different changes in the phase of the detection signal detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 according to the twist amount of the torsion bar 10.
さて、このように、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れるので、第1検出コイル41、第2検出コイル42で検出される検出信号の位相差を測定すれば、トーションバー10の捻れ量を測定することができ、この捻れ量より、トーションバー10に加えられたトルクを算定することができる。
ここで、このような測定を行うのが測定回路50である。
As described above, since the phase of the detection signal detected by the first detection coil 41 and the second detection coil 42 varies depending on the amount of twist of the torsion bar 10, the first detection coil 41, If the phase difference of the detection signals detected by the two detection coils 42 is measured, the twist amount of the torsion bar 10 can be measured, and the torque applied to the torsion bar 10 can be calculated from the twist amount. .
Here, the measurement circuit 50 performs such measurement.
すなわち、図3aに示すように、測定回路50は、発振回路51と、位相差検出回路52とを有している。そして、発振回路51は、交流の駆動信号を生成して駆動コイル31に印加して一次磁束を発生し、位相差検出回路52は、第1検出コイル41に誘起起電力によって生じる検出信号と、第2検出コイル42に誘起起電力によって生じる検出信号との位相差を検出する。そして、この位相差検出回路5が検出した位相差の大きさによって、トーションバー10の捻れ量すなわちトーションバー10に加えられたトルクが表されることになる。 That is, as shown in FIG. 3 a, the measurement circuit 50 includes an oscillation circuit 51 and a phase difference detection circuit 52. The oscillation circuit 51 generates an alternating drive signal and applies it to the drive coil 31 to generate a primary magnetic flux. The phase difference detection circuit 52 includes a detection signal generated by the induced electromotive force in the first detection coil 41, A phase difference from a detection signal generated by the induced electromotive force in the second detection coil 42 is detected. The amount of twist of the torsion bar 10, that is, the torque applied to the torsion bar 10 is represented by the magnitude of the phase difference detected by the phase difference detection circuit 5.
以上、本発明の第1の実施形態について説明した。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図4aはトルクセンサの正面を、図4bはトルクセンサの左側面を、図4cはトルクセンサの右側面を、図4dはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側(図における右方)端と出力側端(図における左方)との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー10と、トーションバー10に当該トーションバー10の入力側で固定された入力側円盤71と、トーションバー10に当該トーションバー10の出力側で固定された出力側円盤72と、駆動コイル81と、第1検出コイル91と、第2検出コイル92と、測定回路50とを有している。
The first embodiment of the present invention has been described above.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 shows a configuration of the torque sensor according to the present embodiment.
Here, FIG. 4a schematically shows a front surface of the torque sensor, FIG. 4b schematically shows a left side surface of the torque sensor, FIG. 4c schematically shows a right side surface of the torque sensor, and FIG. 4d schematically shows a cross section of the torque sensor.
As shown in the figure, the torque sensor includes a torsion bar 10 to which a torque to be measured is applied as a twisting force between an input side (right side in the figure) and an output side end (left side in the figure); An input side disk 71 fixed to the torsion bar 10 on the input side of the torsion bar 10, an output side disk 72 fixed to the torsion bar 10 on the output side of the torsion bar 10, a drive coil 81, and a first detection A coil 91, a second detection coil 92, and a measurement circuit 50 are included.
ここで、入力側円盤71は導電体を用いて形成されており、円環状の円盤の内周端部分を入力側に延長してトーションバー10の入力側に連結固定した形態を有している。また、出力側円盤72は導電体を用いて形成されており、円環状の円盤の内周端部分を出力側に延長してトーションバー10の出力側に連結固定した形態を有している。そして、入力側円盤71と出力側円盤72はトーションバー10の回転軸と同軸状に、軸方向に近接して相対するように配置されている。 Here, the input side disk 71 is formed using a conductor, and has a form in which an inner peripheral end portion of an annular disk is extended to the input side and connected and fixed to the input side of the torsion bar 10. . Further, the output side disk 72 is formed using a conductor, and has a form in which an inner peripheral end portion of an annular disk is extended to the output side and connected and fixed to the output side of the torsion bar 10. The input side disk 71 and the output side disk 72 are arranged coaxially with the rotation axis of the torsion bar 10 so as to be close to each other in the axial direction.
次に、第1検出コイル91と第2検出コイル92は、出力側円盤72の出力側に、トーションバー10の回転軸と同軸状に巻き回した形態で、径方向に並べて設けられている。また、駆動コイル81は、入力側円盤71の入力側に、第1検出コイル91と第2検出コイル92と、出力側円盤72と入力側円盤71とを介して相対するように、トーションバー10の回転軸と同軸状に巻き回した形態で配置されている。 Next, the first detection coil 91 and the second detection coil 92 are provided on the output side of the output-side disk 72 and arranged side by side in the radial direction so as to be wound coaxially with the rotation shaft of the torsion bar 10. Further, the drive coil 81 is opposed to the input side of the input side disk 71 via the first detection coil 91, the second detection coil 92, the output side disk 72, and the input side disk 71. It is arrange | positioned with the form wound around coaxially with the rotating shaft.
なお、駆動コイル81は、トルクセンサの全体すなわち静止系に対して固定的に設けてもよいし、入力側円盤71と共に回転するように入力側円盤71に対して固定して設けるようにもよい。また、第1検出コイル91と第2検出コイル92も、トルクセンサの全体すなわち静止系に対して固定的に設けてもよいし、出力側円盤72と共に回転するように出力側円盤72に対して固定して設けるようにもよい。 The drive coil 81 may be fixedly provided with respect to the entire torque sensor, that is, the stationary system, or may be fixedly provided with respect to the input side disk 71 so as to rotate together with the input side disk 71. . The first detection coil 91 and the second detection coil 92 may also be fixedly provided with respect to the entire torque sensor, that is, the stationary system, or with respect to the output side disk 72 so as to rotate together with the output side disk 72. It may be fixed and provided.
さて、出力側円盤72と入力側筒円盤71の、駆動コイル81が、第1検出コイル91と第2検出コイル92と対面する箇所には、各々複数のスリットが設けられている。
すなわち、図5aに示すように、出力側円盤72には、複数の周方向に並んだスリットである検出側スリット721が設けられている。
また、図5bに示すように入力側筒円盤71の、駆動コイル81が第1検出コイル91と対面する部分には周方向に並んだスリットである第1入力側スリット711が、駆動コイル81が第2検出コイル92と対面する部分には周方向に並んだスリットである第2入力側スリット712が設けられている。
Now, a plurality of slits are provided on the output side disk 72 and the input side cylinder disk 71 where the drive coil 81 faces the first detection coil 91 and the second detection coil 92, respectively.
That is, as shown in FIG. 5 a, the output side disk 72 is provided with a plurality of detection side slits 721 which are slits arranged in the circumferential direction.
Further, as shown in FIG. 5 b, a first input side slit 711, which is a slit arranged in the circumferential direction, is provided at a portion of the input side circular disk 71 where the drive coil 81 faces the first detection coil 91. A portion facing the second detection coil 92 is provided with a second input side slit 712 which is a slit arranged in the circumferential direction.
そして、図5cに示すように、トルクセンサにおいて、検出側スリット721と第1入力側スリット711、検出側スリット721と第2入力側スリット712は軸方向から見て一部重なり合うように配置されている。また、トーションバー10に捻れが生じていない状態において、入力側から出力側を見て時計廻りに進む方向を前方向とし、反時計廻りに進む方向を後方向として、図5d1に示すように、検出側スリット721の後側半分が第1入力側スリット711の前側半分と重なり、検出側スリット721の前側半分が第2入力側スリット712の後側半分と重なるように、検出側スリット721と第1入力側スリット711と第2入力側スリット712の大きさや配置の位相は各々設定されている。 As shown in FIG. 5c, in the torque sensor, the detection-side slit 721 and the first input-side slit 711, and the detection-side slit 721 and the second input-side slit 712 are arranged so as to partially overlap each other when viewed from the axial direction. Yes. Further, in a state where the torsion bar 10 is not twisted, the direction of proceeding clockwise as viewed from the input side to the output side is defined as the forward direction, and the direction of proceeding counterclockwise is defined as the rear direction, as shown in FIG. The detection-side slit 721 and the first half of the detection-side slit 721 overlap the front-side half of the first input-side slit 711, and the front-side half of the detection-side slit 721 overlaps the rear-side half of the second input-side slit 712. The sizes and arrangement phases of the first input side slit 711 and the second input side slit 712 are set.
ここで、図5d2は、トーションバー10に捻れが生じていない状態において、駆動コイル81側から、第1入力側スリット711と第2入力側スリット712を介して出力側円盤72方向を見たようすを表しており、図示するように、この状態において、第1入力側スリット711と検出側スリット721との重なりの量(面積)と、第2入力側スリット712と検出側スリット721との重なりの面積は等しい。
一方、トーションバー10の捻れが発生すると、検出側スリット721と第1入力側スリット711との重なりの量と、検出側スリット721と第2入力側スリット712との重なりの量は、大小方向について逆方向に変化する。すなわち、たとえば、トーションバー10に、図5cに矢印で示すような捻れが生じると、図5e1に示すように検出側スリット721と第1入力側スリット711との重なりの量は減少し、検出側スリット721と第2入力側スリット712との重なりの量は増加し、この状態において駆動コイル81側から、第1入力側スリット711と第2入力側スリット712を介して出力側円盤72方向を見たようすは図5e2のようになる。
Here, FIG. 5d2 shows that the direction of the output side disk 72 is viewed from the drive coil 81 side through the first input side slit 711 and the second input side slit 712 in a state where the torsion bar 10 is not twisted. As shown in the figure, in this state, the amount (area) of overlap between the first input side slit 711 and the detection side slit 721 and the overlap between the second input side slit 712 and the detection side slit 721 are shown. The area is equal.
On the other hand, when torsion of the torsion bar 10 occurs, the amount of overlap between the detection-side slit 721 and the first input-side slit 711 and the amount of overlap between the detection-side slit 721 and the second input-side slit 712 are large and small. It changes in the opposite direction. That is, for example, when the torsion bar 10 is twisted as indicated by an arrow in FIG. 5c, the amount of overlap between the detection-side slit 721 and the first input-side slit 711 is reduced as shown in FIG. The amount of overlap between the slit 721 and the second input side slit 712 increases. In this state, the direction of the output side disk 72 is viewed from the drive coil 81 side via the first input side slit 711 and the second input side slit 712. The appearance is as shown in FIG. 5e2.
よって、本第2実施形態によっても、前記第1実施形態と同様に、検出側スリット721と第1入力側スリット711との重なりの量と、検出側スリット721と第2入力側スリット712との重なりの量との、相互に逆方向の変化に伴って、第1検出コイル91、第2検出コイル92で検出される検出信号の位相には、異なる変化が表れる。
結果、第1検出コイル91、第2検出コイル92で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れることになる。
Therefore, also in the second embodiment, the amount of overlap between the detection-side slit 721 and the first input-side slit 711 and the detection-side slit 721 and the second input-side slit 712 are similar to those in the first embodiment. A different change appears in the phase of the detection signal detected by the first detection coil 91 and the second detection coil 92 in accordance with a change in the opposite direction to the amount of overlap.
As a result, changes in the phases of the detection signals detected by the first detection coil 91 and the second detection coil 92 appear depending on the amount of twist of the torsion bar 10.
そして、第1検出コイル91、第2検出コイル92で検出される検出信号の位相差を、測定回路50によって測定すれば、トーションバー10の捻れ量を測定することができ、この捻れ量より、トーションバー10に加えられたトルクを算定することができることになる。
なお、本第2実施形態も、入力側円盤71の素材や厚み等を適当に設定し、第1入力側スリット711と第2入力側スリット712以外の箇所で磁束を透過させないように構成して上述した第3磁束成分と第4磁束成分が発生しないようにしたり、出力側円盤72の素材や厚み等を適当に設定し、検出側スリット721以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第2磁束成分と第4磁束成分が発生しないようにしたり、入力側円盤71と出力側円盤72の素材や厚み等を適当に設定して、第2、第3磁束成分は発生しつつ、両者の双方を透過する際に磁束が充分に減衰して第4磁束成分が実質的に発生しないようにしてもよい。このようにしても、残る磁束成分で、第1検出コイル91、第2検出コイル92で検出される検出信号の位相には、トーションバー10の捻れ量に応じて異なる変化が表れる。
Then, if the measurement circuit 50 measures the phase difference between the detection signals detected by the first detection coil 91 and the second detection coil 92, the amount of twist of the torsion bar 10 can be measured. From this amount of twist, The torque applied to the torsion bar 10 can be calculated.
In the second embodiment, the material and thickness of the input side disk 71 are appropriately set so that the magnetic flux is not transmitted through portions other than the first input side slit 711 and the second input side slit 712. The third magnetic flux component and the fourth magnetic flux component described above are prevented from being generated, or the material and thickness of the output side disk 72 are appropriately set so that the magnetic flux is not transmitted through portions other than the detection side slit 721. The second magnetic flux component and the fourth magnetic flux component are prevented from being generated, and the materials and thicknesses of the input side disk 71 and the output side disk 72 are set appropriately so that both the second and third magnetic flux components are generated. It is also possible to prevent the fourth magnetic flux component from being substantially generated by sufficiently attenuating the magnetic flux when passing through both of them. Even in this case, the remaining magnetic flux component shows different changes in the phase of the detection signal detected by the first detection coil 91 and the second detection coil 92 depending on the twist amount of the torsion bar 10.
以上、本発明の第2の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態は、第2検出コイル42/92や、第2入力側スリット63/723を排して測定回路で、図3bに示すように、発振回路51と第1検出コイル51/91に誘起起電力によって生じた電圧信号との位相差を位相差検出回路52で検出するようにしてもよい。上述のように、第1検出コイル41/91で検出する検出信号はトーションバー10の捻れ量に応じて位相が変化するので、このようにしても、トーションバー10の捻れ量すなわちトーションバー10に加えられたトルクを測定することができる。
The second embodiment of the present invention has been described above.
By the way, in the above embodiment, the second detection coil 42/92 and the second input side slit 63/723 are excluded from the measurement circuit, and as shown in FIG. 3B, the oscillation circuit 51 and the first detection coil 51 / The phase difference from the voltage signal generated by the induced electromotive force at 91 may be detected by the phase difference detection circuit 52. As described above, since the phase of the detection signal detected by the first detection coil 41/91 changes according to the twist amount of the torsion bar 10, the twist amount of the torsion bar 10, that is, the torsion bar 10 is also changed. The applied torque can be measured.
また、前記第1実施形態は、駆動コイル31を出力側筒22の外周側に設け、第1検出コイル41と第2検出コイル42を入力側筒21の内筒部と外筒部の間に配置するようにしてもよい。また、検出側スリット61を入力側筒21に、第1入力側スリット62と第2入力側スリット63を出力側筒22に設けるように構成してもよい。また、入力側筒21をトーションバーの出力側に、出力側筒22をトーションバーの入力側に固定するようにしてもよい。また、前記第2実施形態において、駆動コイル81を出力側円盤72の出力側に設け、第1検出コイル91と第2検出コイル92を入力側円盤71の入力側に配置するようにしてもよい。また、検出側スリット721を入力側円盤71に、第1入力側スリット711と第2入力側スリット712を出力側円盤72に設けるように構成してもよい。また、入力側円盤71をトーションバーの出力側に、出力側円盤72をトーションバーの入力側に固定するようにしてもよい。 Further, in the first embodiment, the drive coil 31 is provided on the outer peripheral side of the output side cylinder 22, and the first detection coil 41 and the second detection coil 42 are provided between the inner cylinder portion and the outer cylinder portion of the input side cylinder 21. It may be arranged. Further, the detection side slit 61 may be provided in the input side cylinder 21, and the first input side slit 62 and the second input side slit 63 may be provided in the output side cylinder 22. The input side tube 21 may be fixed to the output side of the torsion bar, and the output side tube 22 may be fixed to the input side of the torsion bar. In the second embodiment, the drive coil 81 may be provided on the output side of the output side disk 72, and the first detection coil 91 and the second detection coil 92 may be disposed on the input side of the input side disk 71. . Further, the detection side slit 721 may be provided in the input side disk 71, and the first input side slit 711 and the second input side slit 712 may be provided in the output side disk 72. Further, the input side disk 71 may be fixed to the output side of the torsion bar, and the output side disk 72 may be fixed to the input side of the torsion bar.
10…トーションバー、21…入力側筒、22…出力側筒、31…駆動コイル、41…第1検出コイル、42…第2検出コイル、50…測定回路、51…発振回路、52…位相差検出回路、61…検出側スリット、62…第1入力側スリット、63…第2入力側スリット、71…入力側円盤、72…出力側円盤、81…駆動コイル、91…第1検出コイル、92…第2検出コイル、721…検出側スリット、722…第1入力側スリット、723…第2入力側スリット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Torsion bar, 21 ... Input side cylinder, 22 ... Output side cylinder, 31 ... Drive coil, 41 ... 1st detection coil, 42 ... 2nd detection coil, 50 ... Measurement circuit, 51 ... Oscillation circuit, 52 ... Phase difference Detection circuit 61... Detection side slit 62... First input side slit 63 63 second input side slit 71 71 input side disk 72 72 output side disk 81 drive coil 91 91 first detection coil 92 ... 2nd detection coil, 721 ... detection side slit, 722 ... 1st input side slit, 723 ... 2nd input side slit.
Claims (7)
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第1回転盤と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1回転盤と対面する形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第2回転盤と、
測定部とを有し、
前記第1回転盤には駆動側スリットが設けられており、
前記第2回転盤には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第1回転盤側よりも前記一端側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第2回転盤側よりも前記他端側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。 A torsion bar,
A first turntable formed of a conductor, arranged coaxially with the torsion bar, fixed to one end of the torsion bar;
A second turntable formed of a conductor, which is fixed to the other end of the torsion bar, facing the first turntable and arranged coaxially with the torsion bar;
Having a measurement unit,
The first turntable is provided with a drive side slit,
The second turntable has a size of an area overlapping with the drive side slit when viewed in the axial direction as the first turntable is rotated relative to the second turntable as the torsion bar is twisted. Is provided with a detection-side slit that changes
The measuring unit is
A drive coil for generating a magnetic flux disposed on the one end side of the first turntable side;
A detection coil provided on the other end side of the second turntable side;
A torque sensor comprising: a measurement circuit that measures a phase change amount of a voltage signal induced in the detection coil.
前記駆動側スリットは、径方向の位置を異ならせて配置した第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとより構成され、
当該第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成され、
前記第1検出コイルは径方向高さが前記第1駆動側スリットと一致するように配置され、前記第2検出コイルは径方向高さが前記第2駆動側スリットと一致するように配置され、
前記計測回路は、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として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 ,
The drive-side slit is composed of a first drive-side slit and a second drive-side slit arranged with different radial positions,
The first driving side slit and the second driving side slit are the detection side as viewed in the axial direction as the first rotating disk is rotated relative to the second rotating disk with the twist of the torsion bar. The size of the area overlapping the slit changes in the opposite direction with respect to the increase / decrease direction of the size,
The detection coil is composed of a first detection coil and a second detection coil that are wound coaxially with the rotation axis of the torsion bar at different radial positions,
The first detection coil is disposed so that a radial height coincides with the first drive side slit, and the second detection coil is disposed such that a radial height coincides with the second drive side slit,
The measurement circuit detects, as the phase change amount, a change amount of a phase difference between a phase of the voltage signal induced in the first detection coil and a phase of the voltage signal induced in the second detection coil. Torque sensor.
前記検出側スリットは、径方向の位置を異ならせて配置した第1検出側スリットと第2検出側スリットとより構成され、
当該第1検出側スリットと第2検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1回転盤の前記第2回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成され、
前記第1検出コイルは径方向高さが前記第1検出側スリットと一致するように配置され、前記第2検出コイルは径方向高さが前記第2検出側スリットと一致するように配置され、
前記計測回路は、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として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,
The detection-side slit is composed of a first detection-side slit and a second detection-side slit arranged at different radial positions,
The first detection side slit and the second detection side slit are the drive side as viewed in the axial direction with relative rotation of the first rotating disk with respect to the second rotating disk accompanying torsion of the torsion bar. The size of the area overlapping the slit changes in the opposite direction with respect to the increase / decrease direction of the size,
The detection coil is composed of a first detection coil and a second detection coil that are wound coaxially with the rotation axis of the torsion bar at different radial positions,
The first detection coil is arranged so that a radial height coincides with the first detection side slit, and the second detection coil is arranged so that a radial height coincides with the second detection side slit,
The measurement circuit detects, as the phase change amount, a change amount of a phase difference between a phase of the voltage signal induced in the first detection coil and a phase of the voltage signal induced in the second detection coil. Torque sensor.
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第1円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第2円筒と、
測定部とを有し、
前記第2円筒には駆動側スリットが設けられており、
前記第1円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第2円筒の内周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第1円筒の外周側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。 A torsion bar,
A first cylinder formed of a conductor, which is fixed to one end of the torsion bar and arranged coaxially with the torsion bar;
A second cylinder formed of a conductor, arranged coaxially with the torsion bar, in a form inserted into the first cylinder, fixed to the other end of the torsion bar;
Having a measurement unit,
The second cylinder is provided with a drive side slit,
In the first cylinder, the size of the region overlapping the drive side slit changes in the radial direction as the first cylinder rotates relative to the second cylinder as the torsion bar twists. Detection side slit is provided,
The measuring unit is
A drive coil for generating magnetic flux disposed on the inner peripheral side of the second cylinder;
A detection coil provided on the outer peripheral side of the first cylinder;
A torque sensor comprising: a measurement circuit that measures a phase change amount of a voltage signal induced in the detection coil.
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第1円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第1円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第2円筒と、
測定部とを有し、
前記第1円筒には駆動側スリットが設けられており、
前記第2円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第1円筒の外周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第2円筒の内周側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。 A torsion bar,
A first cylinder formed of a conductor, which is fixed to one end of the torsion bar and arranged coaxially with the torsion bar;
A second cylinder formed of a conductor, arranged coaxially with the torsion bar, in a form inserted into the first cylinder, fixed to the other end of the torsion bar;
Having a measurement unit,
The first cylinder is provided with a drive side slit,
In the second cylinder, the size of the region overlapping the drive side slit as viewed in the radial direction changes as the first cylinder relative to the second cylinder rotates relative to the torsion bar. Detection side slit is provided,
The measuring unit is
A drive coil for generating magnetic flux disposed on the outer peripheral side of the first cylinder;
A detection coil provided on the inner peripheral side of the second cylinder;
A torque sensor comprising: a measurement circuit that measures a phase change amount of a voltage signal induced in the detection coil.
前記駆動側スリットは、軸方向の位置を異ならせて配置した第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとより構成され、
当該第1駆動側スリットと第2駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成され、
前記第1検出コイルは軸方向位置が前記第1駆動側スリットと一致するように配置され、前記第2検出コイルは軸方向位置が前記第2駆動側スリットと一致するように配置され、
前記計測回路は、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出することを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 4 or 5, wherein
The drive-side slit is composed of a first drive-side slit and a second drive-side slit arranged with different axial positions.
The first drive-side slit and the second drive-side slit are the detection-side slit as viewed in the radial direction as the first cylinder rotates relative to the second cylinder as the torsion bar is twisted. The size of the overlapping area changes in the opposite direction with respect to the increase / decrease direction of the size,
The detection coil is composed of a first detection coil and a second detection coil that are wound coaxially with the rotation axis of the torsion bar and having different axial positions.
The first detection coil is arranged so that an axial position thereof coincides with the first driving side slit, and the second detection coil is arranged so that an axial position thereof coincides with the second driving side slit,
The measurement circuit detects, as the phase change amount, a change amount of a phase difference between a phase of the voltage signal induced in the first detection coil and a phase of the voltage signal induced in the second detection coil. Torque sensor.
前記検出側スリットは、軸方向の位置を異ならせて配置した第1検出側スリットと第2検出側スリットとより構成され、
当該第1検出側スリットと第2検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第1円筒の前記第2円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第1検出コイルと第2検出コイルとより構成され、
前記第1検出コイルは軸方向位置が前記第1検出側スリットと一致するように配置され、前記第2検出コイルは軸方向位置が前記第2検出側スリットと一致するように配置され、
前記計測回路は、前記第1検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第2検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出することを特徴とするトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 4 or 5, wherein
The detection-side slit is composed of a first detection-side slit and a second detection-side slit arranged with different positions in the axial direction,
The first detection-side slit and the second detection-side slit are the drive-side slit as viewed in the radial direction as the first cylinder is rotated relative to the second cylinder as the torsion bar is twisted. The size of the overlapping area changes in the opposite direction with respect to the increase / decrease direction of the size,
The detection coil is composed of a first detection coil and a second detection coil that are wound coaxially with the rotation axis of the torsion bar and having different axial positions.
The first detection coil is arranged so that an axial position thereof coincides with the first detection side slit, and the second detection coil is arranged so that an axial position thereof coincides with the second detection side slit,
The measurement circuit detects, as the phase change amount, a change amount of a phase difference between a phase of the voltage signal induced in the first detection coil and a phase of the voltage signal induced in the second detection coil. Torque sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007113770A JP5189315B2 (en) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007113770A JP5189315B2 (en) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Torque sensor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008268097A JP2008268097A (en) | 2008-11-06 |
JP2008268097A5 JP2008268097A5 (en) | 2009-03-12 |
JP5189315B2 true JP5189315B2 (en) | 2013-04-24 |
Family
ID=40047786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007113770A Active JP5189315B2 (en) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Torque sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5189315B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5424472B2 (en) * | 2009-07-08 | 2014-02-26 | 株式会社小野測器 | Torque sensor |
JP5129710B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-01-30 | 株式会社小野測器 | Torque sensor |
JP2010091506A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ono Sokki Co Ltd | Torque sensor |
JP2010085155A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Ono Sokki Co Ltd | Torque sensor |
US8069736B2 (en) | 2008-09-30 | 2011-12-06 | Ono Sokki Co., Ltd. | Torque sensor |
JP5129715B2 (en) * | 2008-10-10 | 2013-01-30 | 株式会社小野測器 | Torque sensor |
JP2010190674A (en) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | Torque detection apparatus and electric power steering device |
JP2010190704A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | Torque sensor and electric power steering device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2118722A1 (en) * | 1971-04-17 | 1972-11-02 | Hövel, Wolfhard, Dipl.-Ing. Dr., 1000 Berlin | Dynamic torsion knife |
DE2951148C2 (en) * | 1979-12-19 | 1984-04-19 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Measuring device for an angle of rotation and / or a torque |
DE3729230A1 (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-16 | Bosch Gmbh Robert | MEASURING DEVICE FOR A TURNING ANGLE AND / OR TORQUE |
JPH03119735U (en) * | 1990-03-20 | 1991-12-10 | ||
JPH04204225A (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-24 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | Magnetostriction type torque sensor |
JPH07248270A (en) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Omron Corp | Signal processing device and state detector for cutting tool |
-
2007
- 2007-04-24 JP JP2007113770A patent/JP5189315B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008268097A (en) | 2008-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5189315B2 (en) | Torque sensor | |
US9400290B2 (en) | Torque index sensor | |
JP5563549B2 (en) | Torque sensor | |
US10753812B2 (en) | Magnetic torque detector | |
US10352730B2 (en) | Inductive rotation sensor with improved accuracy | |
US8069736B2 (en) | Torque sensor | |
JP4971805B2 (en) | Torque sensor | |
JP6867386B2 (en) | Resolver | |
JP5424472B2 (en) | Torque sensor | |
JP2008203176A (en) | Torque sensor and electric power steering apparatus using the same | |
JP5129710B2 (en) | Torque sensor | |
JP4237022B2 (en) | Differential transformer type angle sensor | |
JP2010085155A (en) | Torque sensor | |
JP5129715B2 (en) | Torque sensor | |
JP2010091506A (en) | Torque sensor | |
JP5808846B2 (en) | Torque sensor | |
JP2008026222A (en) | Torque sensor | |
JP6989114B2 (en) | Torque detector | |
JP2002062201A (en) | Torque sensor | |
JP3458771B2 (en) | Torque sensor | |
JP2514205B2 (en) | Magnetostrictive torque sensor | |
JP2008267856A (en) | Torque detector | |
JP2005156486A (en) | Torque sensor | |
JP5411070B2 (en) | Rotation pulse generator | |
JP2001242020A (en) | Torque sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090121 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120321 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130124 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160201 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5189315 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |