【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はパワーステアリング装置の操舵トルク検出器に
関するもので、特に、パワーステアリング装置の操舵ト
ルクの大きさを検出し、その検出出力に応じてパワース
テアリング装置の電動機の駆動力を制御する電気式パワ
ーステアリング装置の操舵トルク検出器に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a steering torque detector for a power steering device, and in particular, detects the magnitude of the steering torque of a power steering device, and detects the magnitude of the steering torque of the power steering device according to the detected output. The present invention relates to a steering torque detector for an electric power steering device that controls the driving force of an electric motor of the power steering device.
［従来の技術］従来のこの種の電気式パワーステアリング装置の操舵ト
ルク検出器として特開昭５９−２０９９６４号公報の技
術を挙げることができる。[Prior Art] As a conventional steering torque detector for this type of electric power steering device, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-209964.
上記技術は、車の操舵軸に接続される入力軸と、車のス
テアリングギアボックスに接続される出力軸と、前記入
力軸及び出力軸を互いに連絡するねじり部材と、前記入
力軸及び出力軸の間に加わるトルクを表わすトルク信号
を発生するトルクセンサと、トルク信号に応答して電動
機を駆動するための電力増幅器と、電動機の出力を出力
軸に接続して車の車輪の転向の際に運転者を補助する歯
車列とを備えたパワーステアリング装置において、前記
入力軸と出力軸との間に加わるトルクの大きさを表わす
第１の信号、及びトルクが加えられる方向を表わす第２
の信号を発生するセンサ手段と、前記第１及び第２の信
号に応答し、前記第１の信号の関数として変化する大き
さを持ち、前記第２の信号を表わす極性を持った増幅信
号を生じる電力増幅器と、前記増幅信号を表わす大きさ
と方向を持った回転出力を発生する低速高トルク可逆電
動機と、電動機の回転トルク出力を出力軸に伝達する歯
車列とを有することを特徴とするものである。The above technology includes an input shaft connected to a steering shaft of a vehicle, an output shaft connected to a steering gear box of a vehicle, a torsion member connecting the input shaft and output shaft to each other, and a torsion member connecting the input shaft and output shaft to each other. a torque sensor that generates a torque signal representing the torque applied between the wheels; a power amplifier that drives an electric motor in response to the torque signal; A power steering device comprising a gear train for assisting a person, a first signal representing the magnitude of torque applied between the input shaft and the output shaft, and a second signal representing the direction in which the torque is applied.
sensor means for generating a signal responsive to said first and second signals, an amplified signal having a magnitude that varies as a function of said first signal and having a polarity representative of said second signal; a low-speed, high-torque reversible electric motor that generates a rotational output having a magnitude and direction representative of the amplified signal; and a gear train that transmits the rotational torque output of the motor to an output shaft. It is.
［発明が解決しようとする問題点］上記トルクセンサは、具体的には、１対の抵抗ブリッジ
歪ゲージをスチール板の中央部に取り付けたものであり
、歪ゲージの貼付の安定性が得られても歪ゲージからリ
ード線を引出す場合に、前記スチール板に予めリード線
を巻回しておくか。[Problems to be Solved by the Invention] Specifically, the above torque sensor has a pair of resistance bridge strain gauges attached to the center of a steel plate, and the stability of the attachment of the strain gauges can be achieved. However, if the lead wires are to be drawn out from the strain gauge, should the lead wires be wound around the steel plate in advance?
或いはスリップリング等を使用して電気的な信号の送受
を行う必要があり、繰り返しの使用に対して信頼性の問
題があった。Alternatively, it is necessary to use a slip ring or the like to transmit and receive electrical signals, which poses a reliability problem with repeated use.
また、ステアリングシャフトに直接歪ゲージを貼付する
方法も考えられるが、前記歪ゲージを貼付するスチール
板をトーションバー等の丸い棒材にすると、貼付された
歪ゲージそのものに初期状態で歪が生じてしまい、その
出力に問題があった。特に、歪出力を大きくするために
径の小さいトーションバーに歪ゲージを貼付したもので
は。Another option is to attach the strain gauge directly to the steering shaft, but if the steel plate to which the strain gauge is attached is made of a round bar such as a torsion bar, the attached strain gauge itself will be strained in its initial state. However, there was a problem with the output. Especially when strain gauges are attached to small-diameter torsion bars to increase strain output.
各歪ゲージの貼付状態が均一にならないため、初期状態
で歪が生じてしまい、歪ゲージのブリッジの平衡がとれ
ず、その検出出力の信頼性が問題となる。Since the strain gauges are not attached uniformly, distortion occurs in the initial state, and the bridges of the strain gauges are not balanced, which poses a problem in the reliability of the detection output.
そこで１本発明は、上記問題点を解決し、トルクセンサ
から信頼性の高い電気的信号を得ることができ、しかも
、トルクセンサが容易に変換可能でかつ組付時および組
付後の調節が容易な電気式パワーステアリング装置の操
舵トルク検出器の提供を課題とするものである。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, makes it possible to obtain a highly reliable electrical signal from a torque sensor, and furthermore, allows the torque sensor to be easily converted and to be easily adjusted during and after assembly. An object of the present invention is to provide a simple steering torque detector for an electric power steering device.
ｒ問題点を解決するための手段］本発明にかかる電気式パワーステアリング装置の操舵ト
ルク検出器は、操舵軸等とする入力軸と、ステアリング
ギアボックスへ接続された軸等とする出力軸と、前記入
力軸と出力軸との間で操舵トルクの方向及び大きさを軸
方向の変位に変換するトルク−軸方向変位変換機構を構
成するトルク平衡検出部及び軸方向変換手段と、前記ト
ルク−軸方向変位変換機構を構成する軸方向に変位する
摺動部材と、前記トルク−軸方向変位変換機構を収納し
たハウジングと、前記ハウジングに一端を固定し、他端
を前記摺動部材に支持させ、歪ゲージを取り付けたカン
チレバーと、一部に切欠きが設けられ、この切欠きをカ
ンチレバー取付基体が貫通するよう前記ハウジングとカ
ンチレバ一度付基体との間に取外し自在に挿入され、前
記ハウジングに対するカンチレバーの相対位置を調節す
るためのシムとから成るものである。Means for Solving Problems] The steering torque detector of the electric power steering device according to the present invention includes an input shaft such as a steering shaft, an output shaft such as a shaft connected to a steering gear box, a torque balance detection unit and an axial direction conversion means that constitute a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the direction and magnitude of steering torque into axial displacement between the input shaft and the output shaft; a sliding member displaceable in the axial direction constituting a directional displacement conversion mechanism; a housing housing the torque-axial displacement conversion mechanism; one end fixed to the housing and the other end supported by the sliding member; A cantilever to which a strain gauge is attached is provided with a notch in a part thereof, and the cantilever is removably inserted between the housing and the cantilever-attached base so that the cantilever-mounting base passes through the notch, and the cantilever is inserted into the cantilever with respect to the housing. It consists of a shim for adjusting the relative position.
好ましくは、前記シムの一部は把持容易にハウジングよ
り突出する。Preferably, a portion of the shim protrudes from the housing for easy gripping.
［作用］操舵軸に加えられた操舵トルクの方向及び大きさを、入
力軸或いは出力軸の軸方向の変位に変換するトルク−軸
方向変位変換機構を構成する軸方向に変位する摺動部材
によって、カンチレバーの一端を操舵トルクの力の方向
及び力の大きさを軸方向の変位に変換し、カンチレバー
の他端を固着したハウジング側との間のカンチレバーの
歪を歪ゲージで検出し、歪ゲージの検出出力を用いて。[Operation] By an axially displacing sliding member constituting a torque-axial displacement conversion mechanism that converts the direction and magnitude of the steering torque applied to the steering shaft into an axial displacement of the input shaft or output shaft. , one end of the cantilever is converted from the direction and magnitude of the steering torque into axial displacement, and the other end of the cantilever is detected by a strain gauge, and the strain between the cantilever and the fixed housing side is detected by a strain gauge. using the detection output of.
電動機を所定の方向に回転させ、出力軸に必要な回転力
を付与する。Rotates the electric motor in a predetermined direction and applies the necessary rotational force to the output shaft.
［発明の効果］本発明によれば、平板状カンチレバーには歪ゲージを形
成すればよく、抵抗ブリッジ回路として用いる各歪ゲー
ジの貼着状態、或いは、各歪ゲージのスパッタリング、
蒸着等によっても容易に均一に形成できる。したがって
、各歪ゲージの形成条件を均一化でき、歪ゲージのブリ
ッジの平衡が容易にとれるから、歪ゲージから得られる
出力の信頼性を高めることができる。しかも、歪ゲージ
を取り付けたカンチレバーが容易に交換可能であり、電
気式パワーステアリング装置の操舵トルク検出、器の修
理が容易となる。更にカンチレバー取付基体とハウジン
グとの間には、シムが挿入されているので、シムの厚み
を変えたり、挿入されるシムの枚数を変えることにより
カンチレバーのハウジングに対する相対位値を容易に調
節できるので１組付時および組付後の歪ゲージのゼロ点
調節が容易に実施できる。[Effects of the Invention] According to the present invention, it is sufficient to form strain gauges on the flat cantilever, and the state of attachment of each strain gauge used as a resistance bridge circuit, the sputtering of each strain gauge,
It can also be easily formed uniformly by vapor deposition or the like. Therefore, the conditions for forming each strain gauge can be made uniform, and the bridges of the strain gauges can be easily balanced, so that the reliability of the output obtained from the strain gauges can be improved. Furthermore, the cantilever to which the strain gauge is attached can be easily replaced, making it easy to detect the steering torque of the electric power steering device and to repair the device. Furthermore, since a shim is inserted between the cantilever mounting base and the housing, the relative position of the cantilever to the housing can be easily adjusted by changing the thickness of the shim or changing the number of shims inserted. Zero point adjustment of the strain gauge can be easily performed during and after assembly.
［実施例コ第１図は本発明の電気式パワーステアリング装置の操舵
トルク検出器の第一実施例の断面図である。そして、第
２図は本発明の実施例で用いたトルク平衡検出部の要部
断面図、第３図は本発明の実施例で用いた軸方向変換手
段の要部断面図である。Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a steering torque detector for an electric power steering apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a torque balance detection section used in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of an axial direction converting means used in an embodiment of the present invention.
第１図において、ハウジング１１は車輌に固定されるも
ので２分割形成した部分１１ａ。In FIG. 1, the housing 11 is fixed to the vehicle and is divided into two parts 11a.
１１ｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄをボルト等の結合により、或い
は１分割形成した部分１１ａ、ｌｌｂ。Portions 11a and llb are formed by joining 11b, llc, and lid with bolts or the like, or by forming one piece.
ｌｉｅ、ｌｉｄを溶接等により、一体に形成したもので
ある。The lie and lid are integrally formed by welding or the like.
ハウジング１１内の入力軸１２は、その下端の外周にフ
ランジ１３ａを有する中空軸体１３と。The input shaft 12 in the housing 11 has a hollow shaft body 13 having a flange 13a on the outer periphery of its lower end.
この中空軸体１３の孔部に嵌入され、径方向に延びる結
合ピン１４で一体的に結合された接続軸体１５とから成
る。中空軸体１３の上端部はニードルベアリング１６を
介してハウジング１１に回転自在に軸支されている。中
空軸体１３の内壁上部には図示しないステアリング軸と
連結するためのスプライン１３ｂが形成されている。The connecting shaft body 15 is fitted into the hole of the hollow shaft body 13 and integrally connected with a connecting pin 14 extending in the radial direction. The upper end of the hollow shaft body 13 is rotatably supported by the housing 11 via a needle bearing 16. A spline 13b is formed on the upper part of the inner wall of the hollow shaft body 13 for connection to a steering shaft (not shown).
ハウジング１１内の出力軸１７は、その上端部に接続軸
体１５の下部が緩く嵌入される嵌合孔１７ａを有してお
り、その中央部及び下端部をボールベアリング１８及び
１９をそれぞれ介してハウジングｌｌｂ及びｌｌｃに回
転自在に支持されている。The output shaft 17 in the housing 11 has a fitting hole 17a at its upper end into which the lower part of the connecting shaft 15 is loosely fitted, and its center and lower ends are inserted through ball bearings 18 and 19, respectively. It is rotatably supported by housings Ilb and Ilc.
ハウジング１１の下部のハウジングｌｌｃの内には、ハ
ウジングｌｌｂに固定された電動機２０の出力を電動機
出力軸２０ａから出力軸１７に伝達する必要数の歯車で
電動機２０の回転を減速した減速歯車機構２１が配置さ
れている。この減速歯車機構２１は、電動機出力軸２０
ａと同軸の歯車２１ａと、ハウジングｌｌｂ及びハウジ
ング１１ｃにボールベアリング２２．２３を介して回転
自在に支持された軸２４に取り付けられた歯車２５及び
２６と、出力軸１７と同一軸の歯車２７とで構成されて
いる。Inside the housing llc at the bottom of the housing 11, there is a reduction gear mechanism 21 that reduces the rotation of the electric motor 20 with a necessary number of gears to transmit the output of the electric motor 20 fixed to the housing llb from the motor output shaft 20a to the output shaft 17. is located. This reduction gear mechanism 21 includes a motor output shaft 20
a gear 21a coaxial with the output shaft 17; It consists of
ハウジング１１の上部のハウジング１１内には入力軸１
２のトルクに応じたねじり角変位を両軸間に生じさせる
トルク−軸方向変位変換機構２８が配置されている。こ
のトルク−軸方向変位変換機構２８は、トルク平衡検出
部２８Ａ（第２図参照）と軸方向変換手段２８Ｂ（第３
図参照）から構成されている。The input shaft 1 is located inside the housing 11 at the upper part of the housing 11.
A torque-to-axial displacement conversion mechanism 28 is arranged to generate a torsional angular displacement between both shafts according to the torque of 2. This torque-axial displacement conversion mechanism 28 includes a torque balance detection section 28A (see FIG. 2) and an axial direction conversion means 28B (a third
(see figure).
トルク平衡検出部２８Ａは、基本的には、スプリング用
線材を第２図に示すように略Ｃ字形に成形して成るスプ
リング２９と、中空軸体１３のフランジ１３ａに固定さ
れ、かつ、スプリング２９の先端部の互いに並行な両端
部２９ａ、２９ｂ間に挟み込まれたピン３０と、出力軸
１７に固定されたピ゛ン３１が上下方向に摺動可能に嵌
入する溝３２ａを有していて、出力軸１７と一体に回転
するようにされたプレート３２に固定され、かつ。The torque balance detection section 28A is basically fixed to a spring 29 formed by forming a spring wire into a substantially C shape as shown in FIG. It has a groove 32a into which a pin 30 sandwiched between mutually parallel ends 29a and 29b of the distal end thereof and a pin 31 fixed to the output shaft 17 are slidably inserted in the vertical direction, It is fixed to a plate 32 that is configured to rotate together with the output shaft 17, and.
スプリング２９の両端部２９ａ、２９ｂ間に挟み込まれ
たピン３３とから構成されている。前記プレート３２は
スプリング２９の両端間の円弧状部分２９ｃがガイドす
るボス部３２ｂを有する。そして、スプリング２９と中
空軸体１３の下端面間にはワッシャ３４が介在されてい
る。It is composed of a pin 33 sandwiched between both ends 29a and 29b of the spring 29. The plate 32 has a boss portion 32b guided by an arcuate portion 29c between both ends of the spring 29. A washer 34 is interposed between the spring 29 and the lower end surface of the hollow shaft body 13.
このような構成のトルク平衡検出部２８Ａにおいては０
人力軸１２にトルクが加えられない場合には、スプリン
グ２９が、その両端部がピン３０．３３を挟んで最も接
近する状態に復元し。In the torque balance detection section 28A having such a configuration, 0
When no torque is applied to the human shaft 12, the spring 29 returns to the state in which its ends are closest to each other across the pins 30, 33.
入力軸１２と出力軸１７とがねじり角変位ゼロの中立位
置関係となる。また、入力軸１２にトルクが加えられた
場合は、これがスプリング２９の両端部２９ａ、２９ｂ
を引き離すように作用して。The input shaft 12 and the output shaft 17 have a neutral positional relationship with zero torsional angular displacement. Also, when torque is applied to the input shaft 12, this causes the spring 29 to move at both ends 29a and 29b.
It acts to separate the.
スプリング２９の弾性変形により、入力軸１２と出力軸
１７間に入力軸１２のトルクに応じたねじり角変位が生
じる。Due to the elastic deformation of the spring 29, a torsional angular displacement occurs between the input shaft 12 and the output shaft 17 in accordance with the torque of the input shaft 12.
トルク平衡検出部２８Ａの下方には、軸方向変換手段２
８Ｂが配置されている。この軸方向変換手段２８Ｂは、
第１図及び第３図に示すように。Below the torque balance detection section 28A, an axial direction conversion means 2 is provided.
8B is placed. This axial direction conversion means 28B is
As shown in FIGS. 1 and 3.
入力軸１２の接続軸体１５の下端部に固定されて出力軸
１７に設けられた逃がし孔１７ｂを通って放射方向に延
びるピン３６と、出力軸１７の上端部に摺動自在に嵌合
されてピン３６が摺動自在に嵌入される長孔３７ａを有
した摺動部材３７と。A pin 36 is fixed to the lower end of the connecting shaft body 15 of the input shaft 12 and extends radially through a relief hole 17b provided in the output shaft 17, and a pin 36 is slidably fitted to the upper end of the output shaft 17. and a sliding member 37 having a long hole 37a into which a pin 36 is slidably inserted.
この摺動部材３７の下端に設けられた上部フランジ３７
ｂ及び下部フランジ３７ｃと、出力軸１７に固定されて
放射方向に延びるピン４３が摺動自在に嵌合され、出力
軸１７方向のスロット３７ｄを有する摺動部材３７から
構成されている。An upper flange 37 provided at the lower end of this sliding member 37
b and lower flange 37c, and a pin 43 fixed to the output shaft 17 and extending in the radial direction is slidably fitted therein, and the sliding member 37 has a slot 37d extending in the direction of the output shaft 17.
なお、摺動部材３７はピン４３とスロット３７ｄによつ
て出力軸１７に対して上下方向へ変位できるが８回動は
できないようになっている。Note that the sliding member 37 can be displaced vertically with respect to the output shaft 17 by the pin 43 and the slot 37d, but cannot be rotated eight times.
そして、摺動部材３７にはピン３６及びピン４３の抜は
止めのための筒体４４を嵌合している。A cylindrical body 44 is fitted into the sliding member 37 to prevent the pin 36 and the pin 43 from being pulled out.
摺動部材３７の長孔３７ａは螺旋方向に設けられており
１人力軸１２と出力軸１７間のねじり゛角変位がゼロの
時はピン３６が長孔３７ａの両端間中央に位置し、入力
軸１２と出力軸１７間にねじり角変位が生じたときはピ
ン３６の周面と長孔３７ａの側面との接触により、カム
作用で摺動部材３７がねじり角変位量に応じて出力軸１
７上をその軸方向へ変位し、上部フランジ３７ｂ及び下
部フランジ３７Ｃが変位するようになっている。The long hole 37a of the sliding member 37 is provided in a spiral direction, and when the torsional angular displacement between the human power shaft 12 and the output shaft 17 is zero, the pin 36 is located at the center between both ends of the long hole 37a, and the input When a torsional angular displacement occurs between the shaft 12 and the output shaft 17, the contact between the peripheral surface of the pin 36 and the side surface of the elongated hole 37a causes the sliding member 37 to move the output shaft 1 according to the amount of torsional angular displacement due to cam action.
7 in the axial direction, and the upper flange 37b and lower flange 37C are displaced.
上部フランジ３７ｂと下部フランジ３７ｃとの間のスラ
イダ溝３７ｅには、カンチレバー４０の一端の自由端に
ベース３９ａを介して設けられたボール３９が挟持され
ている（このボール３９の挾持はカシメでよいがさらに
円滑性をもたせるためにはボールベアリングとすること
が好ましい）。そして、カンチレバー４０の他の一端は
ボルト４２でハウジングｌｉｄに固着した取付基体４５
に堅固に螺合される。なお、取付基体４５は後により詳
細に示すようにＯリング等によってハウジングｌｉｄを
封止しており、カンチレバー４０はワッシャ等を介在さ
せて、ボルト４２で螺着することで、堅固に、かつ、正
確に位置決めして取り付けられる。カンチレバー４０に
は、第４図のカンチレバーと円筒軸との関係を示す斜視
図のように、その中央部よりボルト４２の取付孔側の両
面に抵抗ブリッジを構成した歪ゲージ４１ａ、４１ｂ、
４１ｃ、４１ｄを形成しており、カンチレバー４０の自
由端に変位が与えられていないとき、抵抗ブリッジを構
成した歪ゲージ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの出力
を最小とし、カンチレバー４０の自由端に最大の変位が
与えられているとき、抵抗ブリッジを構成した歪ゲージ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの出力を最大とするも
のである。なお、カンチレバー４０の自由端に取り付け
られたボール３９は、摺動部材３７の上部フランジ３７
ｂと下部フランジ３７ｃの変位に対して、その接触抵抗
を小さくしている。なお、この実施例ではカンチレバー
４０の材料をリン精銅とし、その表面に絶縁層をコーテ
ィングし、その絶縁層の上に薄膜回路で歪ゲージ４１ａ
、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄをスパッタリング等で形成し
、固定端側でリード線に接続するものである。前記歪ゲ
ージ４１ａ、４１ｂ。A ball 39 provided at one free end of the cantilever 40 via a base 39a is held in the slider groove 37e between the upper flange 37b and the lower flange 37c (this ball 39 may be held by caulking). (It is preferable to use ball bearings in order to provide even more smoothness.) The other end of the cantilever 40 is attached to a mounting base 45 fixed to the housing lid with bolts 42.
is firmly screwed into the As will be shown in more detail later, the mounting base 45 seals the housing lid with an O-ring or the like, and the cantilever 40 is screwed in with a bolt 42 with a washer or the like interposed, so that it is firmly and Can be accurately positioned and installed. As shown in the perspective view of FIG. 4 showing the relationship between the cantilever and the cylindrical shaft, the cantilever 40 is provided with strain gauges 41a, 41b having resistance bridges on both sides of the bolt 42 mounting hole from the center thereof.
41c and 41d, and when no displacement is applied to the free end of the cantilever 40, the outputs of the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d forming the resistance bridge are minimized, and the outputs are maximum at the free end of the cantilever 40. When the displacement is given, the outputs of the strain gauges 41a, 41b, 41c, and 41d forming the resistance bridge are maximized. Note that the ball 39 attached to the free end of the cantilever 40 is connected to the upper flange 37 of the sliding member 37.
The contact resistance is made small with respect to the displacement of the lower flange 37c and the lower flange 37c. In this embodiment, the material of the cantilever 40 is phosphor refined copper, its surface is coated with an insulating layer, and a thin film circuit is formed on the insulating layer to form a strain gauge 41a.
, 41b, 41c, and 41d are formed by sputtering or the like, and connected to the lead wire at the fixed end side. The strain gauges 41a, 41b.
４１ｃ、４１ｄの表面には、油や湿度の影響をなくすた
めに防湿コーティングを行ない、更に、シリコーンゴム
等でコーティングする。The surfaces of 41c and 41d are coated with a moisture-proof coating to eliminate the influence of oil and humidity, and are further coated with silicone rubber or the like.
また、第６図はカンチレバーの他の実施例の斜視−図を
示すもので、カンチレバー４０の自由端に円筒軸３９ｂ
を設け、その反対側に歪ゲージ４１ ａ、 ４ ｌ
ｂ、 ４１ ｃ、 ４１ ｄを熱硬化性接着剤等の
接着剤で貼付したものである。歪ゲージ４１ａ、４１ｂ
、４１ｃ、４１ｄの表面の処理は、第５図の場合と同様
に行なう。FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the cantilever, in which a cylindrical shaft 39b is attached to the free end of the cantilever 40.
and strain gauges 41 a, 4 l on the opposite side.
b, 41 c, and 41 d are attached using an adhesive such as a thermosetting adhesive. Strain gauges 41a, 41b
, 41c, and 41d are treated in the same manner as in the case of FIG.
第６図に示すカンチレバー４０はその幅方向に対して１
円筒軸３９ｂによってバランスをとる構造を有している
から、ブリッジを構成する歪ゲージ４１ａ、４１ｂ、４
１ｃ、４１ｄの歪を均一化することができる。The cantilever 40 shown in FIG.
Since it has a structure that is balanced by the cylindrical shaft 39b, the strain gauges 41a, 41b, 4 constituting the bridge
The distortions of 1c and 41d can be made uniform.
第７図はカンチレバーの他の実施例を示すもので、この
カンチレバー４０の自由端には鋼球３９Ｃが設けられて
いる。このカンチレバー４０は上部フランジ３７ｂと下
部フランジ３７ｃとに挾持されるのが鋼球３９ｃである
から、その接触抵抗を最小にすることができる。FIG. 7 shows another embodiment of the cantilever, in which the free end of this cantilever 40 is provided with a steel ball 39C. Since this cantilever 40 has a steel ball 39c sandwiched between the upper flange 37b and the lower flange 37c, the contact resistance thereof can be minimized.
なお、歪ゲージ４１ ａ、 ４ ｌ ｂ、 ４１
ｃ、 ４１ｄをブリッジ回路とし、その出力を取り出
す周知の歪検出回路を第８図に示す。In addition, strain gauges 41 a, 4 l b, 41
FIG. 8 shows a well-known distortion detection circuit in which bridge circuits c and 41d take out the outputs.
第８図において、Ｅは定電圧電源、ＡＭＰは増幅回路で
ある。第９図は入力軸１２のトルク検出出力電圧と摺動
部材３７の上下方向変位量との関係を示すものである。In FIG. 8, E is a constant voltage power supply and AMP is an amplifier circuit. FIG. 9 shows the relationship between the torque detection output voltage of the input shaft 12 and the amount of vertical displacement of the sliding member 37.
なお、摺動部材３７の上下方向変位量とトルク検出出力
電圧とは、増幅回路ＡＭＰの増幅率或いはバイアス電圧
、歪ゲージの抵抗値等によって任意に設定することがで
きる。Note that the vertical displacement amount of the sliding member 37 and the torque detection output voltage can be arbitrarily set by the amplification factor or bias voltage of the amplifier circuit AMP, the resistance value of the strain gauge, etc.
上記実施例では、入力軸１２に固定されたピン３６の外
周と摺動部材３７の長孔３７ａの側面との間の隙間が、
入力軸１２と出力軸１７との間の捻じり角変位と摺動部
材３７の軸方向の変位との対応関係に及ぼす影響が生ず
るが、それを取り除くには、摺動部材３７の上部フラン
ジ３７ｂとプレート３２との間に、圧縮スプリング６０
を介在させて、この圧縮スプリング６０により摺動部材
３７を下方へ付勢させて、ピン３６の外周を長孔３７ａ
の上側面のみと接触させるようにするとよい。In the above embodiment, the gap between the outer circumference of the pin 36 fixed to the input shaft 12 and the side surface of the long hole 37a of the sliding member 37 is
This affects the correspondence between the torsional angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 and the axial displacement of the sliding member 37, but in order to eliminate this, the upper flange 37b of the sliding member 37 and the plate 32, a compression spring 60
, the compression spring 60 urges the sliding member 37 downward, and the outer periphery of the pin 36 is inserted into the elongated hole 37a.
It is best to make contact only with the top side of the
そして、入力軸１２と出力軸１７の相対的上下方向変位
（ガタ）を消滅させるとともに１両軸１２．１７の嵌合
部の隙間により、これら軸間にこじれが生じてピン３６
と長孔３７ａ間の摺動性が悪くなったり、摺動部材３７
の上部フランジ３７ｂ及び下部フランジ３７ｃとその上
°部フランジ３７ｂと下部フランジ３７ｃとの間で、自
由端を支持したカンチレバー４０との平衡度が悪くなる
のを防止するため、第３図に示すように、入力軸１２の
接続軸体１５の下端面の中央にテーパ凹部１５ａを、ま
た、出力軸１７の穴１７ａの底面の中央にテーパ凹部１
７ｃを、それぞれ設けて。Then, the relative vertical displacement (play) between the input shaft 12 and the output shaft 17 is eliminated, and the gap between the fitting parts of the two shafts 12 and 17 causes distortion between these shafts, causing the pin 36
The sliding property between the long hole 37a and the sliding member 37 may deteriorate.
In order to prevent the balance between the upper flange 37b and the lower flange 37c and the cantilever 40 supporting the free end from worsening, as shown in FIG. A tapered recess 15a is provided at the center of the lower end surface of the connecting shaft body 15 of the input shaft 12, and a tapered recess 15a is provided at the center of the bottom surface of the hole 17a of the output shaft 17.
7c, respectively.
これらテーパ凹部１５ａとテーパ凹部１７ｃ朋に鋼球４
６を介在させ、かつ、入力軸１２の中空軸体１３のフラ
ンジ１３ａの上側にて８上端を二〜ドルベアリング（ス
ラスト軸受）４７を介してハウジングｌｌａの内面に受
けさせ、かつ、下端をフランジ１３ａに受けさせた圧縮
スプリング４８を設け、この圧縮スプリング４８により
入力軸１２が鋼球４６を介して出力軸１７に押しつけら
れる。これによって両軸１２，１７間の相対的上下方向
変位及びこじれを防止することができる。Steel balls 4 are placed between these tapered recesses 15a and 17c.
6 is interposed, and the upper end of 8 is received on the inner surface of the housing lla via a two-dollar bearing (thrust bearing) 47 above the flange 13a of the hollow shaft body 13 of the input shaft 12, and the lower end is received by the flange 13a. A compression spring 48 supported by the input shaft 13a is provided, and the input shaft 12 is pressed against the output shaft 17 via the steel ball 46 by the compression spring 48. This makes it possible to prevent relative vertical displacement and twisting between the shafts 12 and 17.
なお、第１図においては、５０はハウジング１１に螺合
された止めリング、５１，５２．５３はスナップリング
である。In addition, in FIG. 1, 50 is a retaining ring screwed onto the housing 11, and 51, 52, and 53 are snap rings.
第１０図はカンチレバー４０をハウジング１１ｄ内に取
付けるためのカンチレバー取付基体４５を示す。このカ
ンチレバー取付は基体４５は、上部の平らな取付は用フ
ランジ７６と、このフランジ７６より下方に延長するテ
ーパ７４とから成り、テーパ中間点には０リング嵌合溝
７５が設けられており、テーパ７４の下端にはカンチレ
バー１１定用のボルト４２を螺合するための雌ねじが切
られている。このカンチレバー取付基体４５は。FIG. 10 shows a cantilever mounting base 45 for mounting the cantilever 40 inside the housing 11d. For this cantilever mounting, the base body 45 consists of a flat upper flange 76 and a taper 74 extending downward from the flange 76, and an O-ring fitting groove 75 is provided at the midpoint of the taper. A female thread is cut at the lower end of the taper 74 for screwing a bolt 42 for fixing the cantilever 11 into place. This cantilever mounting base 45 is.
第１１図の示すハウジングｌｉｄの上端に第１５図のシ
ム７０を介してフランジ７６をねじ７３で固定すること
により第１２図に示すようハウジングｌｉｄに嵌合固定
される。By fixing the flange 76 to the upper end of the housing lid shown in FIG. 11 with screws 73 via the shim 70 shown in FIG. 15, the flange 76 is fitted and fixed to the housing lid as shown in FIG. 12.
次にハウジングｌｉｄの側部開口１３よりボール３９．
ベース３９ａ、歪ゲージ４１等が固定されたカンチレバ
ー４０を挿入し、第１３図に示すようにボルト４２で固
定し１次いでハウジングｌｉｄの下方開口をプラグ７１
およびスナップリング７２で封止し、第１４図に示すよ
うなセンササブアセンブリを製造する。Next, the ball 39.
Insert the cantilever 40 to which the base 39a, strain gauge 41, etc. are fixed, fix it with bolts 42 as shown in FIG.
and is sealed with a snap ring 72 to produce a sensor subassembly as shown in FIG.
ハウジングｌｉｄとカンチレバー取付基体４５との間に
挿入されるシム７０はカンチレバー取付基体４５のフラ
ンジ７６にほぼ対応する形状をしている。第１５図およ
び第１７図は、フランジが矩形および円形である場合の
シム７ｏの例をそれぞれ示す。このシム７０は、フラン
ジ取付用貫通孔７７と、テーパ７４のネック部４５ａが
通る切欠き７８を有し、フランジ取付は時にハウジング
ｌｉｄより外側に突出する部分７０ａ（斜線で示す）を
有する。上記切欠き７８によりカンチレバーを取外すこ
となくシム７０の取外し、増設が容易にでき、更に突出
部分７０ａによりシム７０がつかみ易くなっている。The shim 70 inserted between the housing lid and the cantilever mounting base 45 has a shape that approximately corresponds to the flange 76 of the cantilever mounting base 45. FIGS. 15 and 17 show examples of the shim 7o in which the flanges are rectangular and circular, respectively. This shim 70 has a through hole 77 for flange attachment and a notch 78 through which the neck portion 45a of the taper 74 passes, and the flange attachment has a portion 70a (indicated by diagonal lines) that sometimes projects outward from the housing lid. The notch 78 allows easy removal and addition of the shim 70 without removing the cantilever, and the protruding portion 70a makes it easy to grip the shim 70.
上記のように構成されたセンササブアセンブリはカンチ
レバー４０の先端のボール３９がスライダ溝３７ｅに入
るように第１図に示すようにハウジングｌｌａに挿入さ
れ、ボルト（図示せず）により固定される。固定後操舵
トルクを加えていない中立状態でも各部品寸法のバラツ
キによりスライダ溝３７ｅの軸方向位置は、変動するの
で、カンチレバー４０にたわみが生じ、センサ出力電圧
が生じる。このためシム７０の枚数種類を調節しながら
出力電圧がゼロとなるように調節する。The sensor subassembly configured as described above is inserted into the housing lla as shown in FIG. 1 so that the ball 39 at the tip of the cantilever 40 enters the slider groove 37e, and is fixed with a bolt (not shown). Even in a neutral state where no steering torque is applied after fixation, the axial position of the slider groove 37e fluctuates due to variations in the dimensions of each component, so the cantilever 40 is deflected and a sensor output voltage is generated. For this reason, the output voltage is adjusted to zero while adjusting the number and types of shims 70.
以上のように構成された本発明の電気式パワーステアリ
ング装置の操舵トルク検出器の実施例の動作を説明する
。The operation of the embodiment of the steering torque detector of the electric power steering device of the present invention configured as described above will be explained.
まず、入力軸１２に運転者が操舵トルクを加えると、ト
ルク平衡検出部２８Ａを構成するスプリング２９の弾性
力によって入力軸１２のトルクに応じた相対角変位が入
力軸１２と出力軸１７間に発生し、この角変位が軸方向
変換手段２８Ｂを構成する摺動部材３７を軸方向に変位
させ、摺動部材３７の変位はカンチレバー４０の自由端
の変位となるから、カンチレバー４０の歪ゲージ４１に
より、入力軸１２に加えられたトルクの大きさ及びその
方向のトルク検出信号出力を得ることができる。First, when the driver applies a steering torque to the input shaft 12, the elastic force of the spring 29 that constitutes the torque balance detection section 28A causes a relative angular displacement between the input shaft 12 and the output shaft 17 according to the torque of the input shaft 12. This angular displacement causes the sliding member 37 constituting the axial direction conversion means 28B to be displaced in the axial direction, and since the displacement of the sliding member 37 becomes the displacement of the free end of the cantilever 40, the strain gauge 41 of the cantilever 40 Accordingly, the magnitude of the torque applied to the input shaft 12 and the torque detection signal output in its direction can be obtained.
したがって、このトルク検出信号出力を用いることによ
って、電気式パワーステアリング装置のコントローラの
入力とし、その出力により電動機２０に電力を供給し、
電動機２０の回転力を減速歯車機構２１を介して出力軸
１７に回転力を加えることができる。Therefore, by using this torque detection signal output, it is input to the controller of the electric power steering device, and the output is used to supply electric power to the electric motor 20,
The rotational force of the electric motor 20 can be applied to the output shaft 17 via the reduction gear mechanism 21.
このように１本発明は、上記のように、入力軸と出力軸
との間に配設された操舵トルクを軸方向の変位に変換す
るトルク−軸方向変位変換機構と。Thus, one aspect of the present invention is a torque-to-axial displacement conversion mechanism that converts steering torque into axial displacement, which is disposed between an input shaft and an output shaft, as described above.
前記トルク−軸方向変位変換機構を構成する軸方向に変
位する摺動部材と、前記トルク−軸方向変位変換機構を
収納したハウジングと、前記ハウジングに一端を固定し
、他端を前記摺動部材に支持させ、歪ゲージを取り付け
たカンチレバーから構成されるものである。a sliding member displaceable in the axial direction constituting the torque-axial displacement conversion mechanism; a housing housing the torque-axial displacement conversion mechanism; one end fixed to the housing and the other end fixed to the sliding member; It consists of a cantilever supported by a cantilever and equipped with a strain gauge.
そして、上記の本発明を実施する場合２本実施例ではト
ルク−軸方向変位変換機構として、トルク平衡検出部と
軸方向変換手段を用いて、トルクを軸方向、即ち、−ｈ
下方向の変位に変換しているが７本発明を実施する場合
には、上記実施例に限定されるものではなく、トルクを
往復動作の変位。In the second embodiment of the present invention, a torque balance detection section and an axial direction conversion means are used as a torque-to-axial displacement conversion mechanism to convert the torque in the axial direction, that is, -h
7. When implementing the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and the torque is converted into a displacement in a reciprocating motion.
好ましくは、トルクに比例する軸方向の変位に変換する
手段であればよい。Preferably, any means that converts the displacement into an axial displacement proportional to the torque may be used.
また、トルク−軸方向変位変換機構を構成する摺動部材
は上記軸方向の変位に変換する手段のトルクに応じて軸
方向に移動するものであるから。Further, the sliding member constituting the torque-to-axial displacement conversion mechanism moves in the axial direction in response to the torque of the means for converting into axial displacement.
人力軸または出力軸をボールネジとして、トルクに応じ
てボールネジが回動する機構からなるトルク−軸方向変
位変換機構を構成した場合には、摺動部材はボールネジ
と螺合するナツト状の部材とすることができる。或いは
、ボールネジ部と係合する部材とすることができる。When the human power shaft or output shaft is a ball screw, and a torque-axial displacement conversion mechanism consisting of a mechanism in which the ball screw rotates according to torque is configured, the sliding member is a nut-shaped member that is screwed into the ball screw. be able to. Alternatively, it may be a member that engages with the ball screw portion.
更に１本実施例のハウジングは４個に分割されているが
１本発明を実施する場合には必ずしも。Furthermore, although the housing in this embodiment is divided into four parts, this is not necessary when implementing the present invention.
それに限定されるものではない。特に、ハウジングｌｉ
ｄはカンチレバーの取り外しが自由にできるように、そ
の開口部を考慮しているが、カンチレバーの取り外し、
或いは取り付けが自由にできれば他のハウジングと一体
に構成してもよい。It is not limited to that. In particular, housing li
In d, the opening is designed so that the cantilever can be removed freely.
Alternatively, it may be constructed integrally with another housing if it can be freely attached.
第１図は本発明の電気式パワーステアリング装置の操舵
トルク検出器の第一実施例の断面図、第２図は本発明の
実施例で用いたトルク平衡検出部の要部断面図、第３図
は本発明の実施例で用いた軸方向変換手段の要部断面図
、第４図は本発明の実施例で用いたカンチレバーの実施
例を示す斜視図、第５図は第４図中の矢視Ｖ−■断面図
、第６図および第７図はカンチレバーの他の実施例を示
す斜視図、第８図は歪ゲージをブリッジ回路とした出力
を取り出す周知の歪検出回路図、第９図は摺動部材変位
量−トルク検出出力電圧特性を示す特性図、第１０図は
カンチレバー取付用基体を示す側面図、第１１図はハウ
ジングを示す断面図。第１２〜第１４図はセンササブアセンブリの組付けを示
す側断面図、第１５図はシムを示す平面図。第１６図は第１５図の矢視Ａ−Ａ断面図、第１７図はシ
ムの別の例を示す平面図である。図において。１１、ｌｌａ、ｆｌｂ、ｌｉｅ、ｌｉｄ：ハウジング。１２：入力軸、 １７：出力軸。２８：トルク−軸方向変位変換機構。２８Ａ：ｌ−ルク平衡検出部。２８Ｂ二軸方向変換手段。３７：摺動部材、 ４０：カンチレバー。４１ ａ、 ４ ｌ ｂ、 ４１ ｃ、 ４１
ｄ ：歪ゲージ。である。出願人 アイシン精機株式会社代理人 弁理士 加 藤 朝 道（他１名）第２図第３図？第４図 第５図第６図第７図第８図第９図ノブ１コ１巳り部Ｍ’、蕩二イｎ 量 （ｍｍ）第１
２図 第１０図第１５図 第１６図第１７図FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a steering torque detector for an electric power steering device of the present invention, FIG. The figure is a cross-sectional view of the main part of the axial direction conversion means used in the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the cantilever used in the embodiment of the present invention, and FIG. 6 and 7 are perspective views showing other embodiments of the cantilever, FIG. 8 is a diagram of a well-known strain detection circuit that takes out an output using a strain gauge as a bridge circuit, and FIG. 10 is a side view showing the cantilever mounting base, and FIG. 11 is a sectional view showing the housing. 12 to 14 are side sectional views showing the assembly of the sensor subassembly, and FIG. 15 is a plan view showing the shim. FIG. 16 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 15, and FIG. 17 is a plan view showing another example of the shim. In fig. 11, lla, flb, lie, lid: housing. 12: Input axis, 17: Output axis. 28: Torque-axial displacement conversion mechanism. 28A: l-lux equilibrium detection section. 28B biaxial direction conversion means. 37: Sliding member, 40: Cantilever. 41 a, 4 l b, 41 c, 41
d: Strain gauge. It is. Applicant Aisin Seiki Co., Ltd. Agent Patent Attorney Asami Kato (and 1 other person) Figure 2 Figure 3? Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 9
Figure 2 Figure 10 Figure 15 Figure 16 Figure 17
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252814AJPS62113645A (en) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | Steering torque detector for electrical power steering device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252814AJPS62113645A (en) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | Steering torque detector for electrical power steering device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113645Atrue JPS62113645A (en) | 1987-05-25 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252814APendingJPS62113645A (en) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | Steering torque detector for electrical power steering device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113645A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01167637U (en)* | 1988-05-18 | 1989-11-24 | ||
| US5029659A (en)* | 1988-12-05 | 1991-07-09 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Torque detecting apparatus |
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| KR100365830B1 (en)* | 1999-02-10 | 2002-12-26 | 주식회사 만도 | Contact point ASS'Y electronic rotary torque sensor of car |
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|---|---|---|---|---|
| JPH01167637U (en)* | 1988-05-18 | 1989-11-24 | ||
| US5029659A (en)* | 1988-12-05 | 1991-07-09 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Torque detecting apparatus |
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| KR100365830B1 (en)* | 1999-02-10 | 2002-12-26 | 주식회사 만도 | Contact point ASS'Y electronic rotary torque sensor of car |
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