JPH07117465B2 - Torque sensor for steering - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気式動力を利用したステアリング用のトルク
センサーに関し、特にカウンターバランス形バッテリー
フォークリフトのステアリングロツド部に設置されるス
テアリング用トルクセンサーに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steering torque sensor utilizing electric power, and more particularly to a steering torque sensor installed in a steering rod portion of a counterbalance type battery forklift truck. .

［従来の技術］ 従来、電気式動力を利用したステアリング用トルクセン
サーとしては、トーションバーと歪ゲージを利用したも
の、トーションバーとホール素子を利用したもの、実開
昭61−145071号公報に開示されているステアリングのボ
ールジョイント部に組み込まれてポテンショメーターを
利用したものがある。[Prior Art] Conventionally, as a torque sensor for steering using electric power, one using a torsion bar and a strain gauge, one using a torsion bar and a hall element, and disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-145071. Some use a potentiometer built into the ball joint of the steering wheel.

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の従来の技術においては、トルクセンサーの構造が
複雑で高価であり、性能が不安定であるという問題があ
る。即ちトーションバーと歪ゲージを利用したトルクセ
ンサーは、歪ゲージが貼着されたトーションバーがステ
アリングホイールと共に回転するので配線が複雑になり
組立てが難しく、かつ高価な増巾器を必要とするので価
格の面や保全の面で問題が多い。またトーションバーと
ホール素子を利用したトルク検出器では、スリップリン
グを介して電気信号を取り出さなければならないため、
構造が複雑になり、スリップリングの寿命が短く、信頼
性にも欠けることになり、ホール素子を使用すると高価
であり、性能も不安定になり易い。さらにまた、実開昭
61−145071号公報に示されているものは、ポールジョイ
ント部と一体になっているので、構造が複雑で加工工数
がかかり高価となり、かつボールジョイント部にスペー
スが無い場合、使用が困難という問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional techniques, there is a problem that the structure of the torque sensor is complicated and expensive, and the performance is unstable. In other words, a torque sensor that uses a torsion bar and a strain gauge is complicated because wiring is complicated because the torsion bar with the strain gauge attached rotates with the steering wheel, and an expensive amplifier is required. There are many problems in terms of maintenance and maintenance. Also, in a torque detector that uses a torsion bar and a Hall element, an electrical signal must be taken out through a slip ring, so
The structure becomes complicated, the life of the slip ring is short, the reliability is poor, and the Hall element is expensive and the performance tends to be unstable. Furthermore, Akira Kaikai
Since the one disclosed in Japanese Patent No. 61-145071 is integrated with the pole joint part, the structure is complicated, the processing man-hours are high, and the ball joint part is difficult to use when there is no space. There is a point.

［問題点を解決する為の手段］ 上記問題点を解決するため本発明では、ステアリングの
リンケージまたはロッド等の軸に設けられ、前記軸に作
用する力の大きさと力の向きを検出するステアリング用
トルクセンサーであって、前記軸は第１及び第２の軸に
分割され、互に軸方向に摺動自在に結合された該第１及
び第２の軸と、該第１及び第２の軸に対し軸方向に摺動
自在であり、かつ軸方向に離間する方向に付勢されて該
第１及び第２の軸に保持された第１及び第２の作動板
と、該第１及び第２の作動板の間にすきまを有して挟持
されて該第１及び第２の作動板に当接することによって
前記第１の軸と前記第２の軸との過度の相対移動を規制
する間座と、前記第１と第２の軸との軸方向の相対変位
を検出するポテンショメーターとを具えたステアリング
用トルクセンサーを構成したのである。[Means for Solving Problems] In order to solve the above problems, according to the present invention, a steering wheel is provided on a shaft of a steering linkage or a rod and detects the magnitude and direction of force acting on the shaft. A torque sensor, wherein the shaft is divided into first and second shafts, the first and second shafts being slidably coupled to each other, and the first and second shafts. With respect to the first and second actuating plates, which are slidable in the axial direction and are biased in the axially separating direction and held by the first and second shafts; and the first and second actuating plates. A spacer that is sandwiched between the two actuating plates with a clearance and contacts the first and second actuating plates to restrict excessive relative movement between the first shaft and the second shaft. A potentiometer for detecting relative axial displacement of the first and second shafts. The torque sensor for tearing was constructed.

［作用］ 本発明の構成によれば、ステアリング用トルクセンサー
が設けられる軸は２つに分割され、該２軸は互に自在に
摺動し、前記２つの作動板は付勢手段により互に離間す
る軸方向に前記２つの軸にそれぞれ圧設され、前記２つ
の軸の過度の相対移動を規制する間座は前記２つの作動
板にすきまをもって保持され、前記付勢手段による力に
打ち勝った力による前記２つの軸の軸方向の相対変位を
ポテンショメーターにより検出して、前記２つの軸の軸
方向に作用する力の大きさと力の向きを検知する構成と
したから、付勢手段による力よりも小さい力に対して不
感帯を設けることができ、また過大な力が作用しても前
記規制手段により２つの軸の相対移動が規制されポテン
ショメーターを壊すことがない。一方、従来のセンサー
に較べて構造が簡単であり主として旋削加工により容易
に製造でき、部品点数も少なく、かつ配線も容易であ
る。また、ステアリングのリンケージまたはロッド等の
軸上の任意の位置に設ける設計とすることができる。[Operation] According to the configuration of the present invention, the shaft on which the steering torque sensor is provided is divided into two, the two shafts slide freely with respect to each other, and the two operating plates are mutually biased by the biasing means. Spacers that are pressed against the two shafts in the axial direction to be separated from each other and restrict the excessive relative movement of the two shafts are held by the two operating plates with a clearance so as to overcome the force of the biasing means. Since the relative displacement of the two shafts in the axial direction due to the force is detected by the potentiometer to detect the magnitude of the force acting in the axial direction of the two shafts and the direction of the force, the force of the biasing means is used. A dead zone can be provided for a small force, and even if an excessive force acts, the relative movement of the two shafts is regulated by the regulating means and the potentiometer is not destroyed. On the other hand, compared with the conventional sensor, the structure is simple, and it can be easily manufactured mainly by turning, the number of parts is small, and the wiring is easy. Further, the steering linkage or the rod may be designed to be provided at any position on the axis.

［実施例］ 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず第１図に示す第１の実施例について詳述する。First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described in detail.

第１分割軸１は第２分割軸２の端部に形成されたハウジ
ング部20に螺入され軸方向位置調節可能なスリーブ21の
内面に設けた摺動面11に遊嵌し、第２分割軸２に対して
軸方向に摺動自在に保持されている。The first split shaft 1 is screwed into a housing part 20 formed at the end of the second split shaft 2 and is loosely fitted to a sliding surface 11 provided on the inner surface of a sleeve 21 whose position in the axial direction can be adjusted, and the second split shaft 1 is split. It is held slidably in the axial direction with respect to the shaft 2.

第１分割軸１の先端にはハウジング部20の内腔内へ突出
する縮径部が設けられ、その縮径部には両側に作動板23
を配されたコイルばね24が挿入され、先端側の作動板は
縮径部の先端に設けた止め輪みぞに挿着された止め輪25
により軸方向に抜けないように保持されている。なお止
め輪25の代りにナットまたはダブルナットを使用するこ
とも自由である。A reduced diameter portion is provided at the tip of the first split shaft 1 so as to project into the inner cavity of the housing portion 20, and the reduced diameter portion has actuating plates 23 on both sides.
The coil spring 24, which has been arranged in the above position, is inserted, and the working plate on the tip side is a snap ring 25 which is attached to the snap ring groove provided at the tip of the reduced diameter portion.
It is held so as not to come off in the axial direction. It is also possible to use a nut or a double nut instead of the snap ring 25.

第１図に示す状態はステアリングの中立状態を示してお
りコイルばね24は２つの作動板23の間に予圧された状態
で保持されており、第１分割軸１のハウジング部20内に
おける摺動距りは、２つの作動板23の内側端面間の間隔
と間座26の長さとの差Ｃとなるが、ステアリングの右切
りまたは左切りのとき、このＣの範囲で第１分割軸１が
ハウジング部20に対し引張り方向あるいは圧縮方向に動
くことになる。このときばね24の予圧荷重とばね定数に
より操舵トルクの特性を調整することができる。The state shown in FIG. 1 shows the neutral state of the steering wheel, in which the coil spring 24 is held between the two operating plates 23 in a preloaded state, and the first split shaft 1 slides in the housing portion 20. The distance is the difference C between the distance between the inner end surfaces of the two actuating plates 23 and the length of the spacer 26, but when the steering wheel is turned to the right or left, the first split shaft 1 is within this range C. It will move in a pulling direction or a compressing direction with respect to the housing part 20. At this time, the characteristic of the steering torque can be adjusted by the preload of the spring 24 and the spring constant.

スリーブ21の端面27の位置は第１分割軸１の肩部13と同
一平面になるよう調整された後、スリーブ21は止めナッ
ト22によりハウジング部20に固定される。The position of the end surface 27 of the sleeve 21 is adjusted so as to be flush with the shoulder portion 13 of the first split shaft 1, and then the sleeve 21 is fixed to the housing portion 20 by a lock nut 22.

ホテンショメーター３はビスにより第１分割軸１に固定
され、ポテンショメーター３のロッド31はポテンショメ
ーター３の本体に内蔵されたばね（図示せず）によりロ
ッド31が伸びる方向に付勢され、止めナット22の端面に
当接し、第１分割軸１の摺動に追従し、ポテンショメー
ター３の抵抗値が変化するようになっている。The potentiometer 3 is fixed to the first split shaft 1 with a screw, and the rod 31 of the potentiometer 3 is biased by a spring (not shown) built in the main body of the potentiometer 3 in the direction in which the rod 31 extends, so that the lock nut 22 is fixed. The resistance value of the potentiometer 3 changes so as to come into contact with the end surface and follow the sliding movement of the first split shaft 1.

次に第２図に示す第２実施例について詳述する。Next, the second embodiment shown in FIG. 2 will be described in detail.

ポテンショメーターの位置が変ったことと第１分割軸の
摺動面が増えたことを除き、第１実施例と同一であり、
同一の符号を付することによって説明を省略する。Same as the first embodiment except that the position of the potentiometer is changed and the sliding surface of the first split shaft is increased,
The description is omitted by giving the same reference numerals.

本実施例において、第１分割軸４は第１の摺動面41に加
えて、その先端部に中間軸５の内周面と摺動する第２の
摺動面42を有し、両軸の結合部に曲げモーメント荷重が
負荷されても、円滑に摺動する構成となっている。In this embodiment, the first split shaft 4 has, in addition to the first sliding surface 41, a second sliding surface 42 that slides on the inner peripheral surface of the intermediate shaft 5 at the tip end thereof. Even if a bending moment load is applied to the joint portion, the sliding portion is configured to slide smoothly.

中間軸５には第２分割軸６が螺合され、第２分割軸６の
端部に形成されたハウジング部60の内腔内にポテンショ
メーター７がビスにより固定され、ポテンショメーター
７のロッド71は軸４の端面に当接し、軸４の摺動に追従
するようになっている。The second split shaft 6 is screwed to the intermediate shaft 5, and the potentiometer 7 is fixed by a screw in the inner cavity of the housing portion 60 formed at the end of the second split shaft 6, and the rod 71 of the potentiometer 7 is attached to the shaft. It comes into contact with the end surface of the shaft 4 and follows the sliding movement of the shaft 4.

本実施例ではポテンショメーター７は第２分割軸６の内
腔内に納められているので、泥水やごみ等から保護され
ている。In the present embodiment, the potentiometer 7 is housed in the inner cavity of the second split shaft 6, so it is protected from muddy water and dust.

次に第３図および第４図に示す第３実施例について詳述
する。Next, the third embodiment shown in FIGS. 3 and 4 will be described in detail.

本実施例では、第２実施例における中間軸５と第２分割
軸６の機能を一体化して第２分割軸７とし、その切欠部
71にポテンショメーター８をビスにより固定し、ロッド
81が第１分割軸４の端面に当接し、第１分割軸４の摺動
に追従する構成としたことにより、第１分割軸４は２個
所の摺動面を有し円滑な摺動を保ちながらも、部品点数
が少なく、またポテンショメーター８が第２分割軸７の
中央付近に設置されているから、軸の曲がりを２つの分
割軸間の変位として検出するミスが無くなり、トルクの
検出精度が良く、かつポテンショメーター８を泥水やご
みから保護するカバー９の取付も容易となる。In this embodiment, the functions of the intermediate shaft 5 and the second split shaft 6 in the second embodiment are integrated to form a second split shaft 7, and a cutout portion thereof is provided.
The potentiometer 8 is fixed to 71 with a screw, and the rod
Since 81 is configured to contact the end surface of the first split shaft 4 and follow the sliding movement of the first split shaft 4, the first split shaft 4 has two sliding surfaces to allow smooth sliding. While keeping it, the number of parts is small, and since the potentiometer 8 is installed near the center of the second split shaft 7, there is no mistake in detecting bending of the shaft as displacement between the two split shafts, and torque detection accuracy is eliminated. In addition, the cover 9 that protects the potentiometer 8 from muddy water and dust is easily attached.

本発明に係るトルクセンサーは、上述の３つの実施例に
示したような構成となっているから、ステアリングホイ
ールに作用する力に応じ２つの分割軸が軸心方向に作用
する力が発生し前記すきまＣが変化するが、ステアリン
グ右切りの場合は両軸が圧縮側に変位し、左切りの場合
は伸び側に変位し、あるいはこの逆組み合わせに変位
し、この変化にポテンショメーターのロッドが追従し、
ポテンショメーターの抵抗値が変化して、抵抗値が増大
するか減少するかにより力の作用する向きを、抵抗値の
変化の量により力の大きさを検出することができる。Since the torque sensor according to the present invention has the configuration as shown in the above-mentioned three embodiments, a force in which the two split shafts act in the axial direction according to the force acting on the steering wheel is generated. Although the clearance C changes, both shafts are displaced to the compression side when the steering wheel is turned to the right, and to the extension side when the steering is turned to the left, or to the reverse combination, and the rod of the potentiometer follows this change. ,
It is possible to detect the direction in which the force acts depending on whether the resistance value of the potentiometer changes and the resistance value increases or decreases, and the magnitude of the force based on the amount of change in the resistance value.

本発明は上記実施例にとらわれず、発明の趣旨を損なわ
ない範囲内で適宜変更、改良が可能であることは言うま
でもない。Needless to say, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be appropriately modified and improved within a range not impairing the gist of the invention.

［発明の効果］ 前記の構成と作用により本発明に係るステアリング用ト
ルクセンサーは、従来のものと比較すると構造が簡単で
部品点数も少なく配線も容易であり、主として円筒面に
よって構成されているから、安価な旋削加工により製造
できるので、原価が低減でき、性能も安定し、耐久寿命
も長くなり、かつ外径の小さいハウジング部にコンパク
トに収納することができる。また、万一故障しても、構
造が簡単で部品点数が少なく配線も単純のため、故障個
所の発見が容易であり、ポテンショメーター等の部品の
交換も簡単に行うことができる。[Advantages of the Invention] The torque sensor for steering according to the present invention having the above-described configuration and operation has a simpler structure, a smaller number of parts, and easier wiring than the conventional torque sensor, and is mainly composed of a cylindrical surface. Since it can be manufactured by an inexpensive turning process, the cost can be reduced, the performance can be stable, the durable life can be extended, and the housing can be compactly housed in a housing portion having a small outer diameter. In addition, even if a failure occurs, the structure is simple, the number of parts is small, and the wiring is simple, so that the location of the failure can be easily found and the parts such as the potentiometer can be easily replaced.

さらに前記の構成と作用により前記付勢手段による力よ
りも小さい力に対してセンサーの不感帯を設けることが
でき、過小なノイズ等が排除できる性能の安定したセン
サーを得ることができ、過大な力に対しては前記間座に
より２つの軸の相対移動が規制されセンサーが破壊され
ることが無い。Further, due to the above configuration and action, a dead zone of the sensor can be provided for a force smaller than the force by the biasing means, and a sensor with stable performance that can eliminate excessive noise can be obtained, and an excessive force can be obtained. On the other hand, the spacer prevents the relative movement of the two shafts from damaging the sensor.

さらにまた本発明に係るステアリング用トルクセンサー
は、その機能上ステアリングのリンケージまたはロッド
等の軸上の任意の位置に設置できるから車輌全体の設計
の自由度が増すという利点がある。Furthermore, the torque sensor for steering according to the present invention has the advantage that the degree of freedom in designing the entire vehicle is increased because it can be installed at an arbitrary position on the axis of the steering linkage or rod, etc.

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

第１図は本発明に係るステアリング用トルクセンサーの
一実施例を示す部分断面図、第２図は本発明の他の実施
例を示す部分断面図、第３図は本発明の別の実施例を示
す部分断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図である。 符号の説明 １……第１分割軸 ２……第２分割軸 ３……ポテンショメーター 11……摺動面 24……コイルばねFIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a steering torque sensor according to the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention. 4 is a partial cross-sectional view of FIG. 4, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Explanation of code 1 …… First split shaft 2 …… Second split shaft 3 …… Potentiometer 11 …… Sliding surface 24 …… Coil spring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ステアリングのリンケージまたはロッド等
の軸に設けられ、前記軸に作用する力の大きさと力の向
きを検出するステアリング用トルクセンサーであって、
前記軸は第１及び第２の軸に分割され、互に軸方向に摺
動自在に結合された該第１及び第２の軸と、該第１及び
第２の軸に対し軸方向に摺動自在であり、かつ軸方向に
離間する方向に付勢されて該第１及び第２の軸に保持さ
れた第１及び第２の作動板と、該第１及び第２の作動板
の間にすきまを有して挟持されて該第１及び第２の作動
板に当接することによって前記第１の軸と前記第２の軸
との過度の相対移動を規制する間座と、前記第１と第２
の軸との軸方向の相対変位を検出するポテンショメータ
ーとを備えたことを特徴とするステアリング用トルクセ
ンサー。1. A steering torque sensor which is provided on a shaft of a steering linkage or a rod and which detects the magnitude and direction of the force acting on the shaft.
The shaft is divided into a first shaft and a second shaft, and the first and second shafts are slidably coupled to each other in the axial direction, and the shaft is slidable in the axial direction with respect to the first and second shafts. A clearance is provided between the first and second operating plates that are movable and are urged in the axially separated direction and held by the first and second shafts, and the first and second operating plates. A spacer which holds the first shaft and the second shaft by being abutted against the first and second actuating plates and restricts excessive relative movement between the first shaft and the second shaft; Two
A torque sensor for steering, comprising: a potentiometer for detecting relative displacement in the axial direction with respect to the axis of the steering wheel.