JP2001208621A - トルク検出装置の製造方法、センサモジュール及びトルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置の製造方法、センサモジュール及びトルク検出装置Info
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出精度の高いトルク検出装置、センサモジ
ュール、及びそのシンプルな製造方法を得ることを目的
とする。 【解決手段】 回転自在に同軸配置された第１の軸１お
よび第２の軸２と、第１１および第２の軸間２のトルク
に応じて捻れ変位を生ずるトーションバー３と、第１の
軸１と同位相で回転する磁性素子１２と、第２の軸２と
同位相で回転する磁性素子１１，１３と、それら磁性素
子の回転位相差に従って変化するリラクタンスを検出す
るコイル２１ａ，ｂを備え、第１の軸１と同位相で回転
する磁性素子１２と、第２の軸２と同位相で回転する磁
性素子１１，１３とを、あらかじめ所定の回転位相差を
持たせて仮固定したセンサモジュールとし、第１の軸
１、第２の軸２、トーションバー３、及びセンサモジュ
ールを組み上げた後に仮固定を解除する。
ュール、及びそのシンプルな製造方法を得ることを目的
とする。 【解決手段】 回転自在に同軸配置された第１の軸１お
よび第２の軸２と、第１１および第２の軸間２のトルク
に応じて捻れ変位を生ずるトーションバー３と、第１の
軸１と同位相で回転する磁性素子１２と、第２の軸２と
同位相で回転する磁性素子１１，１３と、それら磁性素
子の回転位相差に従って変化するリラクタンスを検出す
るコイル２１ａ，ｂを備え、第１の軸１と同位相で回転
する磁性素子１２と、第２の軸２と同位相で回転する磁
性素子１１，１３とを、あらかじめ所定の回転位相差を
持たせて仮固定したセンサモジュールとし、第１の軸
１、第２の軸２、トーションバー３、及びセンサモジュ
ールを組み上げた後に仮固定を解除する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のパワー
ステアリング機構等において使用されるトルク検出装置
に係り、特に回転軸に外力が印加された際のトルクを非
接触で検出するためのトルク検出装置及びその製造方法
に関するものである。
ステアリング機構等において使用されるトルク検出装置
に係り、特に回転軸に外力が印加された際のトルクを非
接触で検出するためのトルク検出装置及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車のステアリングホイー
ルを回転させて操舵を行った場合に、ステアリングホイ
ールに加わったトルクに応じた回転力をモータから操舵
機構に加え、操舵力を補助するようにしたパワーステア
リング機構が用いられている。
ルを回転させて操舵を行った場合に、ステアリングホイ
ールに加わったトルクに応じた回転力をモータから操舵
機構に加え、操舵力を補助するようにしたパワーステア
リング機構が用いられている。
【０００３】このパワーステアリング機構においては、
パワーアシストの量を決定するために、操舵輪に加わる
トルクを検出する必要がある。このための装置としては
例えば特開平６−１７４５６９号公報にて開示されたト
ルク検出装置がある。この装置の構造を図４に基づいて
説明する。
パワーアシストの量を決定するために、操舵輪に加わる
トルクを検出する必要がある。このための装置としては
例えば特開平６−１７４５６９号公報にて開示されたト
ルク検出装置がある。この装置の構造を図４に基づいて
説明する。
【０００４】図４において、第１の軸１には図示しない
操舵輪が取付けられ、第２の軸２には操舵機構のピニオ
ンギア（図示せず）が取付けられている。そして、これ
ら第１の軸１と第２の軸２の中心軸上にはトーションバ
ー３が設けられ、２つの軸を捻り方向に弾性的に接続し
ている。第１の軸１は、自動車の車体等に取付けられる
筒状のケース４に軸受５を介して回転自在に支持されて
いる。第１の軸１には非磁性体よりなる第１のスリーブ
１４ａが固着されており、その外周には軟磁性材料より
なる円筒状の第１の磁性素子１１及び第２の磁性素子１
２が所定間隔あけて固着されている。
操舵輪が取付けられ、第２の軸２には操舵機構のピニオ
ンギア（図示せず）が取付けられている。そして、これ
ら第１の軸１と第２の軸２の中心軸上にはトーションバ
ー３が設けられ、２つの軸を捻り方向に弾性的に接続し
ている。第１の軸１は、自動車の車体等に取付けられる
筒状のケース４に軸受５を介して回転自在に支持されて
いる。第１の軸１には非磁性体よりなる第１のスリーブ
１４ａが固着されており、その外周には軟磁性材料より
なる円筒状の第１の磁性素子１１及び第２の磁性素子１
２が所定間隔あけて固着されている。
【０００５】第１の磁性素子１１は、右端縁が第１の軸
１の軸心に垂直な平面になっており、左端縁には矩形状
の歯部１１ａが周方向に等ピッチで形成されている。第
２の磁性素子１２は、第１の磁性素子１１と対向する右
端縁が第１の軸１の軸心に垂直な平面となっており、左
端縁には矩形状の歯部１２ａが周方向に等ピッチで形成
されている。この歯部１２ａの歯幅寸法は、歯部１２ａ
の切欠部の幅寸法にほぼ等しく設定されている。
１の軸心に垂直な平面になっており、左端縁には矩形状
の歯部１１ａが周方向に等ピッチで形成されている。第
２の磁性素子１２は、第１の磁性素子１１と対向する右
端縁が第１の軸１の軸心に垂直な平面となっており、左
端縁には矩形状の歯部１２ａが周方向に等ピッチで形成
されている。この歯部１２ａの歯幅寸法は、歯部１２ａ
の切欠部の幅寸法にほぼ等しく設定されている。
【０００６】第２の軸２には非磁性体よりなる第２のス
リーブ１４ｂが固着されており、その外周には軟磁性材
料よりなる円筒状の第３の磁性素子１３が固着されてい
る。この第３の磁性素子１３の右端縁には、第２の磁性
素子１２に形成した歯部と同一幅、同一形状、同一ピッ
チの複数の歯部１３ａが形成されている。
リーブ１４ｂが固着されており、その外周には軟磁性材
料よりなる円筒状の第３の磁性素子１３が固着されてい
る。この第３の磁性素子１３の右端縁には、第２の磁性
素子１２に形成した歯部と同一幅、同一形状、同一ピッ
チの複数の歯部１３ａが形成されている。
【０００７】ケース４の内側には、断面コ字状をしてお
り内フランジを有する軟磁性材料よりなるヨーク２２
ａ、２２ｂが固着されている。ヨーク２２ａは第１及び
第２の磁性素子１１及び１２に跨がる長さを有し、その
軸長方向中央部が第１及び第２の磁性素子１１及び１２
の対向位置として配設されている。また、ヨーク２２ｂ
は第２及び第３の磁性素子１２及び１３に跨がる長さを
有し、その軸長方向中央部を第１及び第２の磁性素子１
２及び１３の対向位置として配設されている。
り内フランジを有する軟磁性材料よりなるヨーク２２
ａ、２２ｂが固着されている。ヨーク２２ａは第１及び
第２の磁性素子１１及び１２に跨がる長さを有し、その
軸長方向中央部が第１及び第２の磁性素子１１及び１２
の対向位置として配設されている。また、ヨーク２２ｂ
は第２及び第３の磁性素子１２及び１３に跨がる長さを
有し、その軸長方向中央部を第１及び第２の磁性素子１
２及び１３の対向位置として配設されている。
【０００８】ヨーク２２ａ，２２ｂにはその周方向に沿
ってそれぞれ温度補償用である第１のコイル２１ａと、
トルク検出用である第２のコイル２１ｂが巻回されてい
る。これら第１のコイル２１ａ，第２のコイル２１ｂを
図示しない発振器に接続することにより、ヨーク２２ａ
は第１及び第２の磁性素子１１，１２と、ヨーク２２ｂ
は第２及び第３の磁性素子１２，１３と磁気回路を構成
する。
ってそれぞれ温度補償用である第１のコイル２１ａと、
トルク検出用である第２のコイル２１ｂが巻回されてい
る。これら第１のコイル２１ａ，第２のコイル２１ｂを
図示しない発振器に接続することにより、ヨーク２２ａ
は第１及び第２の磁性素子１１，１２と、ヨーク２２ｂ
は第２及び第３の磁性素子１２，１３と磁気回路を構成
する。
【０００９】次に、上記トルク検出装置の動作について
説明する。第２の軸２に操舵輪からのトルクが印加され
ると、トーションバー３に捻り変形が発生し、第１の軸
１と第２の軸２に相対角度ずれが発生する。そうする
と、スリーブ１４ａ，１４ｂを介してそれぞれの軸に固
着された第２の磁性素子１２と第３の磁性素子１３の間
に周方向の相対変位が発生し、それぞれの磁性素子１
２，１３に設けられた歯部１２ａと歯部１３ａ間の、磁
路となる対向面積が変化する。第２のコイル２１ｂは、
ヨーク２２ｂ、第２の磁性素子１２、第３の磁性素子１
３を通る磁気回路を構成しており、歯部１２ａと歯部１
３ａ間の、磁路となる対向面積が変化すると、この磁気
回路の磁気抵抗が変化し、インダクタンスが変化する。
そして、図示しない検出回路によって、このコイルに数
ｋＨｚの周波数を有する交流の駆動電流を流し、インダ
クタンスの変化を検出することにより、トーションバー
３に作用したトルクを検出することができる。
説明する。第２の軸２に操舵輪からのトルクが印加され
ると、トーションバー３に捻り変形が発生し、第１の軸
１と第２の軸２に相対角度ずれが発生する。そうする
と、スリーブ１４ａ，１４ｂを介してそれぞれの軸に固
着された第２の磁性素子１２と第３の磁性素子１３の間
に周方向の相対変位が発生し、それぞれの磁性素子１
２，１３に設けられた歯部１２ａと歯部１３ａ間の、磁
路となる対向面積が変化する。第２のコイル２１ｂは、
ヨーク２２ｂ、第２の磁性素子１２、第３の磁性素子１
３を通る磁気回路を構成しており、歯部１２ａと歯部１
３ａ間の、磁路となる対向面積が変化すると、この磁気
回路の磁気抵抗が変化し、インダクタンスが変化する。
そして、図示しない検出回路によって、このコイルに数
ｋＨｚの周波数を有する交流の駆動電流を流し、インダ
クタンスの変化を検出することにより、トーションバー
３に作用したトルクを検出することができる。
【００１０】第２のコイル２１ｂのインダクタンスは、
トルクによってのみならず、温度によっても変化するた
め、温度補償を行う必要がある。第１の磁性素子１１と
第２の磁性素子１２は、どちらもスリーブ１４ａを介し
て第１の軸１に固着されているので、トルクの印加によ
ってもその相対角度は変化せず、歯部１１ａと歯部１２
ａとの対向面積も変化しない。従って、第１と第２の磁
性素子１１及び１２の中間位置を周回する様に設けられ
た第１のコイル２１ａのインダクタンスはトルクによっ
て変化しない。しかし、温度変化によっては第２のコイ
ル２１ｂと同様にインダクタンスを変化させるので、第
１のコイル２１ａと第２のコイル２１ｂのインダクタン
スの差を検出することによって、温度に影響されず、ト
ルクだけに比例した出力を得ることが出来る。
トルクによってのみならず、温度によっても変化するた
め、温度補償を行う必要がある。第１の磁性素子１１と
第２の磁性素子１２は、どちらもスリーブ１４ａを介し
て第１の軸１に固着されているので、トルクの印加によ
ってもその相対角度は変化せず、歯部１１ａと歯部１２
ａとの対向面積も変化しない。従って、第１と第２の磁
性素子１１及び１２の中間位置を周回する様に設けられ
た第１のコイル２１ａのインダクタンスはトルクによっ
て変化しない。しかし、温度変化によっては第２のコイ
ル２１ｂと同様にインダクタンスを変化させるので、第
１のコイル２１ａと第２のコイル２１ｂのインダクタン
スの差を検出することによって、温度に影響されず、ト
ルクだけに比例した出力を得ることが出来る。
【００１１】次に、上記トルク検出装置の製造方法につ
いて説明する。第１の軸１と第２の軸２をトーションバ
ー３で結合する工程は角度誤差が出やすい。そのため、
磁性素子の回転位相差を正確に中立位置に固定するため
には、まず、第１及び第２の磁性素子１１，１２を備え
た第１のスリーブ１４ａを第１の軸１に固着する。そし
て、第３の磁性素子１３を備えた第２のスリーブ１４ｂ
は、第２の軸２に通しただけの状態で固着せずにはめて
おき、第１の軸１と第２の軸２をトーションバー３で結
合した後に、第２のスリーブ１４ｂを、第１のスリーブ
１４ａとの回転位相差が所定角度になるように調整し、
第２の軸２に固着するという手段が取られていた。
いて説明する。第１の軸１と第２の軸２をトーションバ
ー３で結合する工程は角度誤差が出やすい。そのため、
磁性素子の回転位相差を正確に中立位置に固定するため
には、まず、第１及び第２の磁性素子１１，１２を備え
た第１のスリーブ１４ａを第１の軸１に固着する。そし
て、第３の磁性素子１３を備えた第２のスリーブ１４ｂ
は、第２の軸２に通しただけの状態で固着せずにはめて
おき、第１の軸１と第２の軸２をトーションバー３で結
合した後に、第２のスリーブ１４ｂを、第１のスリーブ
１４ａとの回転位相差が所定角度になるように調整し、
第２の軸２に固着するという手段が取られていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来のトルク検出装置
は上記のように製造されているので、製造工程が複雑と
なり、コスト高を招くという問題があった。
は上記のように製造されているので、製造工程が複雑と
なり、コスト高を招くという問題があった。
【００１３】また、通常の場合、第１の軸１及び第２の
軸２は鉄鋼製であるので、従来の可変リラクタンス型の
トルク検出装置では、コイルで発生した磁束は、磁性素
子のみならず上記軸にも通る。しかし、軸の磁気特性は
バラツキが大きく、また、温度特性も良くないので、磁
束が多量に軸に漏れる構成とすると、トルク検出装置の
精度が悪化するという問題があった。
軸２は鉄鋼製であるので、従来の可変リラクタンス型の
トルク検出装置では、コイルで発生した磁束は、磁性素
子のみならず上記軸にも通る。しかし、軸の磁気特性は
バラツキが大きく、また、温度特性も良くないので、磁
束が多量に軸に漏れる構成とすると、トルク検出装置の
精度が悪化するという問題があった。
【００１４】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、検出精度の高いトルク検出装
置、トルク検出センサモジュール、及びそのシンプルな
製造方法を得ることを目的とする。
ためになされたもので、検出精度の高いトルク検出装
置、トルク検出センサモジュール、及びそのシンプルな
製造方法を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
自在に同軸配置され、対向する第１の軸および第２の軸
と、第１および第２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位
を生ずる弾性部材と、第１の軸と同位相で回転する磁性
素子と、第２の軸と同位相で回転する磁性素子と、それ
ら磁性素子の回転位相差に従って変化するリラクタンス
を検出するコイルを備え、第１および第２の軸間に作用
するトルクを検出するトルク検出装置の製造方法であっ
て、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子とを、あらかじめ所定の回
転位相差を持たせて仮固定したセンサモジュールとし、
第１の軸、第２の軸、弾性部材、及びセンサモジュール
を組み上げた後に上記仮固定を解除することを特徴とす
る。
自在に同軸配置され、対向する第１の軸および第２の軸
と、第１および第２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位
を生ずる弾性部材と、第１の軸と同位相で回転する磁性
素子と、第２の軸と同位相で回転する磁性素子と、それ
ら磁性素子の回転位相差に従って変化するリラクタンス
を検出するコイルを備え、第１および第２の軸間に作用
するトルクを検出するトルク検出装置の製造方法であっ
て、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子とを、あらかじめ所定の回
転位相差を持たせて仮固定したセンサモジュールとし、
第１の軸、第２の軸、弾性部材、及びセンサモジュール
を組み上げた後に上記仮固定を解除することを特徴とす
る。
【００１６】請求項２の発明は、回転自在に同軸配置さ
れ、対向する第１の軸および第２の軸と、第１および第
２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材
と、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子と、それら磁性素子の回転
位相差に従って変化するリラクタンスを検出するコイル
を備え、第１および第２の軸間に作用するトルクを検出
するトルク検出装置を構成するセンサモジュールであっ
て、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子とを所定の回転位相差を持
たせて仮固定したことを特徴とする。
れ、対向する第１の軸および第２の軸と、第１および第
２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材
と、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子と、それら磁性素子の回転
位相差に従って変化するリラクタンスを検出するコイル
を備え、第１および第２の軸間に作用するトルクを検出
するトルク検出装置を構成するセンサモジュールであっ
て、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子とを所定の回転位相差を持
たせて仮固定したことを特徴とする。
【００１７】請求項３の発明は、第１の軸と第２の軸の
回転位相差に従ってリラクタンスの変化する磁性素子の
対を複数組備え、それらを一体に仮固定したことを特徴
とする。
回転位相差に従ってリラクタンスの変化する磁性素子の
対を複数組備え、それらを一体に仮固定したことを特徴
とする。
【００１８】請求項４の発明は、第１の軸、第２の軸、
又はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベースを
備え、上記磁性素子はベースより外周側に配置されたこ
とを特徴とする。
又はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベースを
備え、上記磁性素子はベースより外周側に配置されたこ
とを特徴とする。
【００１９】請求項５の発明は、第１の軸、第２の軸、
又はその両方を包囲する、概円筒状の導電性の材料より
なるベースと、ベースより外側に配置された第１及び第
２の支持部材を備え、第１の支持部材はベースに、第２
の支持部材は第２の軸に固定するように構成され、第１
及び第２の支持部材の表面上に磁性素子を配設するよう
にしたことを特徴とする。
又はその両方を包囲する、概円筒状の導電性の材料より
なるベースと、ベースより外側に配置された第１及び第
２の支持部材を備え、第１の支持部材はベースに、第２
の支持部材は第２の軸に固定するように構成され、第１
及び第２の支持部材の表面上に磁性素子を配設するよう
にしたことを特徴とする。
【００２０】請求項６の発明は、第１の軸、第２の軸、
又はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベース
と、ベースより外側に配置された磁性素子を備え、ベー
スの上記磁性素子の下に隠されない部分に、他の部分よ
り肉厚が約半分以下の薄肉のかしめ部を備えたことを特
徴とする。
又はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベース
と、ベースより外側に配置された磁性素子を備え、ベー
スの上記磁性素子の下に隠されない部分に、他の部分よ
り肉厚が約半分以下の薄肉のかしめ部を備えたことを特
徴とする。
【００２１】請求項７の発明は、磁性素子を軟磁性アモ
ルファス金属によって構成したことを特徴とする。
ルファス金属によって構成したことを特徴とする。
【００２２】請求項８の発明は、円筒形状のバンド部
と、第１及び第２の磁性素子又はそれらを固着した支持
部材の軸方向の動きを規制するリブと、バンドを締め付
ける締結機構を備えた仮固定部材を備えたことを特徴と
する。
と、第１及び第２の磁性素子又はそれらを固着した支持
部材の軸方向の動きを規制するリブと、バンドを締め付
ける締結機構を備えた仮固定部材を備えたことを特徴と
する。
【００２３】請求項９の発明は、回転自在に同軸配置さ
れ、対向する第１の軸および第２の軸と、第１および第
２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材
と、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子と、それら磁性素子の回転
位相差に従って変化するリラクタンスを検出するコイル
を備え、第１および第２の軸間に作用するトルクを検出
するトルク検出装置であって、第１の軸、第２の軸、又
はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベースを備
え、上記磁性素子はベースより外周側に配置したことを
特徴とする。
れ、対向する第１の軸および第２の軸と、第１および第
２の軸間のトルクに応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材
と、第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸
と同位相で回転する磁性素子と、それら磁性素子の回転
位相差に従って変化するリラクタンスを検出するコイル
を備え、第１および第２の軸間に作用するトルクを検出
するトルク検出装置であって、第１の軸、第２の軸、又
はその両方を包囲する導電性の材料よりなるベースを備
え、上記磁性素子はベースより外周側に配置したことを
特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態によるトルク検出装置を示す正面断面図であ
る。従来例である図４と同一もしくは同等の部材および
部位には、同一符号を付す。
実施の形態によるトルク検出装置を示す正面断面図であ
る。従来例である図４と同一もしくは同等の部材および
部位には、同一符号を付す。
【００２５】図１において、第１の軸１には図示しない
操舵輪が取付けられ、第２の軸２には操舵機構のピニオ
ンギア（図示せず）が取付けられている。そして、これ
ら第１の軸１と第２の軸２の中心軸上にはトーションバ
ー３が配設され、２つの軸を捻り方向に弾性的に接続し
ている。第１の軸１及び第２の軸２は、自動車の車体等
に取付けられる筒状のケース４に軸受５ａ，５ｂを介し
て回転自在に支持されている。
操舵輪が取付けられ、第２の軸２には操舵機構のピニオ
ンギア（図示せず）が取付けられている。そして、これ
ら第１の軸１と第２の軸２の中心軸上にはトーションバ
ー３が配設され、２つの軸を捻り方向に弾性的に接続し
ている。第１の軸１及び第２の軸２は、自動車の車体等
に取付けられる筒状のケース４に軸受５ａ，５ｂを介し
て回転自在に支持されている。
【００２６】第１の軸１には軸長方向に所定の長さを有
する円筒状のアルミ製のベース３１が固着され、かしめ
部３２を第１の軸１にかしめることによって固定される
ようになっている。
する円筒状のアルミ製のベース３１が固着され、かしめ
部３２を第１の軸１にかしめることによって固定される
ようになっている。
【００２７】支持部材１１４ｂは、上記円筒状のベース
３１に沿って配設される円筒形状の樹脂製部品であり、
右端のアルミ製の部分をかしめることによって第２の軸
２に固定される。また、支持部材１１４ｂの軸方向の中
央部には、支持部材１１４ａを配設するための一対の大
きな窓を有する。支持部材１１４ａは、支持部材１１４
ｂの上記窓から頭を出し、下部をベース３１の外周に固
着した図示上下１対の樹脂製部品である。
３１に沿って配設される円筒形状の樹脂製部品であり、
右端のアルミ製の部分をかしめることによって第２の軸
２に固定される。また、支持部材１１４ｂの軸方向の中
央部には、支持部材１１４ａを配設するための一対の大
きな窓を有する。支持部材１１４ａは、支持部材１１４
ｂの上記窓から頭を出し、下部をベース３１の外周に固
着した図示上下１対の樹脂製部品である。
【００２８】第１及び第３の磁性素子１１，１３は、支
持部材１１４ｂの円筒外面上を周回するように固着され
た軟磁性アモルファス金属箔等より構成されている。ま
た、第２の磁性素子１２は、１対の支持部材１１４ａの
円筒外面上にそれぞれ固着された、一対の軟磁性アモル
ファス金属箔等より構成されている。
持部材１１４ｂの円筒外面上を周回するように固着され
た軟磁性アモルファス金属箔等より構成されている。ま
た、第２の磁性素子１２は、１対の支持部材１１４ａの
円筒外面上にそれぞれ固着された、一対の軟磁性アモル
ファス金属箔等より構成されている。
【００２９】第１の磁性素子１１の右端縁には矩形状の
歯部１１ａが周方向に等ピッチで形成されている。第２
の磁性素子１２には、第１の磁性素子１１の右端縁と対
向する左端縁に矩形状の歯部１２ａが、第３の磁性素子
１３の左端縁に対向する右端縁に矩形状の歯部１２ｂが
それぞれ周方向に等ピッチで形成されている。また、第
３の磁性素子１３の左端縁に矩形状の歯部１３ａが等ピ
ッチで形成されている。
歯部１１ａが周方向に等ピッチで形成されている。第２
の磁性素子１２には、第１の磁性素子１１の右端縁と対
向する左端縁に矩形状の歯部１２ａが、第３の磁性素子
１３の左端縁に対向する右端縁に矩形状の歯部１２ｂが
それぞれ周方向に等ピッチで形成されている。また、第
３の磁性素子１３の左端縁に矩形状の歯部１３ａが等ピ
ッチで形成されている。
【００３０】第１のコイル２１ａは、第１の磁性素子１
１と第２の磁性素子１２の中間位置の外周を周回する様
に巻回されたコイルである。また、第２のコイル２１ｂ
は、第２の磁性素子１２と第３の磁性素子１３の中間位
置の外周を周回する様に巻回されたコイルである。
１と第２の磁性素子１２の中間位置の外周を周回する様
に巻回されたコイルである。また、第２のコイル２１ｂ
は、第２の磁性素子１２と第３の磁性素子１３の中間位
置の外周を周回する様に巻回されたコイルである。
【００３１】次に、上記実施の形態のトルク検出装置の
動作について説明する。第２の軸２に図示しない操舵輪
からのトルクが印加されると、トーションバー３に捻り
変形が発生し、第１の軸１と第２の軸２に相対角度ずれ
が発生する。そうすると、支持部材１１４ａを介して第
１の軸１に固着された第２の磁性素子１２と、支持部材
１１４ｂを介して第２の軸２に固着された第１の磁性素
子１１及び第３の磁性素子１３の間に周方向の回転位相
差が発生し、それぞれの磁性素子に設けられた歯部間
の、磁路となる対向面積が変化する。例えば、図１にお
いて、第２の軸２および、第２の軸２に固定された第１
及び第３の磁性素子１１，１３が固定された状態で第１
の軸１を捻り、第２の磁性素子１２を図示上方向に変位
させた場合には、歯部１１ａと歯部１２ａの対向面積は
減少し、歯部１２ｂと歯部１３ａの対向面積は増加する
ため、第１のコイル２１ａのインダクタンスは減少し、
第２のコイル２１ｂのインダクタンスは増加する。そし
て、図示しない検出回路によって交流電流を印加し、こ
のインダクタンス変化を検出することによってトルクを
検出することができる。
動作について説明する。第２の軸２に図示しない操舵輪
からのトルクが印加されると、トーションバー３に捻り
変形が発生し、第１の軸１と第２の軸２に相対角度ずれ
が発生する。そうすると、支持部材１１４ａを介して第
１の軸１に固着された第２の磁性素子１２と、支持部材
１１４ｂを介して第２の軸２に固着された第１の磁性素
子１１及び第３の磁性素子１３の間に周方向の回転位相
差が発生し、それぞれの磁性素子に設けられた歯部間
の、磁路となる対向面積が変化する。例えば、図１にお
いて、第２の軸２および、第２の軸２に固定された第１
及び第３の磁性素子１１，１３が固定された状態で第１
の軸１を捻り、第２の磁性素子１２を図示上方向に変位
させた場合には、歯部１１ａと歯部１２ａの対向面積は
減少し、歯部１２ｂと歯部１３ａの対向面積は増加する
ため、第１のコイル２１ａのインダクタンスは減少し、
第２のコイル２１ｂのインダクタンスは増加する。そし
て、図示しない検出回路によって交流電流を印加し、こ
のインダクタンス変化を検出することによってトルクを
検出することができる。
【００３２】この実施の形態のトルク検出装置によれ
ば、図示しない検出回路から印加された交流電流によっ
て、各コイルの発生する交番磁束は、各磁性素子には流
れるが、導電性の材料よりなるベース３１に発生する渦
電流によって打ち消され、ベース３１より内側に位置す
る第１の軸１及び第２の軸２にはほとんど到達しない。
従って、コイルのインダクタンスは上記軸の磁気特性に
依存せず、磁性素子の回転位相差のみによるインダクタ
ンス変化を検出することができる効果がある。
ば、図示しない検出回路から印加された交流電流によっ
て、各コイルの発生する交番磁束は、各磁性素子には流
れるが、導電性の材料よりなるベース３１に発生する渦
電流によって打ち消され、ベース３１より内側に位置す
る第１の軸１及び第２の軸２にはほとんど到達しない。
従って、コイルのインダクタンスは上記軸の磁気特性に
依存せず、磁性素子の回転位相差のみによるインダクタ
ンス変化を検出することができる効果がある。
【００３３】また、磁性素子として軟磁性アモルファス
金属箔を使用すれば、当該金属箔は磁気特性が非常に優
れており、且つ厚さが数十μｍ以下と薄いので、コンパ
クトで高精度なセンサモジュールを形成するのに最適と
なる。
金属箔を使用すれば、当該金属箔は磁気特性が非常に優
れており、且つ厚さが数十μｍ以下と薄いので、コンパ
クトで高精度なセンサモジュールを形成するのに最適と
なる。
【００３４】次に、このトルク検出装置の製造方法につ
いて説明する。図２はこの発明の実施の形態によるトル
ク検出装置のセンサモジュールを示す正面一部断面図、
図３はこの発明の実施の形態によるトルク検出装置のセ
ンサモジュールを示す上面図である。
いて説明する。図２はこの発明の実施の形態によるトル
ク検出装置のセンサモジュールを示す正面一部断面図、
図３はこの発明の実施の形態によるトルク検出装置のセ
ンサモジュールを示す上面図である。
【００３５】図２の上半分に示された断面図に示すよう
に、ベース３１の図示左端にはドーナツ形のリブ３１ａ
が設けられており、また、支持部材１１４ｂの図示左端
にもドーナツ形のリブ１１４ｂａが設けられている。こ
れらのリブが、上下１対の樹脂製の仮固定部材３３ａ、
３３ｂに挟み込まれて仮固定されている。すなわち、仮
固定部材３３ａ及び３３ｂは、それぞれ半円筒形状のバ
ンド部３４と、３本のリブ３５を備えており、バンド部
３４によりベース３１及び支持部材１１４ｂの半径方向
の相対変位を規制し、３本のリブ３５によりベース３１
及び支持部材１１４ｂの軸方向の相対変位を規制してい
る。
に、ベース３１の図示左端にはドーナツ形のリブ３１ａ
が設けられており、また、支持部材１１４ｂの図示左端
にもドーナツ形のリブ１１４ｂａが設けられている。こ
れらのリブが、上下１対の樹脂製の仮固定部材３３ａ、
３３ｂに挟み込まれて仮固定されている。すなわち、仮
固定部材３３ａ及び３３ｂは、それぞれ半円筒形状のバ
ンド部３４と、３本のリブ３５を備えており、バンド部
３４によりベース３１及び支持部材１１４ｂの半径方向
の相対変位を規制し、３本のリブ３５によりベース３１
及び支持部材１１４ｂの軸方向の相対変位を規制してい
る。
【００３６】図３において、１対の仮固定部材３３ａ，
３３ｂの、図示上端はヒンジを構成しており、図示下端
はセルフタッピングネジの座を構成している。セルフタ
ッピングネジ３６を締め込むことによって仮固定部材３
３ａ及び３３ｂは互いに締め付けられ、ベース３１と支
持部材１１４ｂは仮固定され、トルク検出装置のセンサ
モジュールが形成される。この時、第１〜第３の磁性素
子１１，１２，１３の回転位相差は所定の中立位置にな
るように精密に組み立てられる。
３３ｂの、図示上端はヒンジを構成しており、図示下端
はセルフタッピングネジの座を構成している。セルフタ
ッピングネジ３６を締め込むことによって仮固定部材３
３ａ及び３３ｂは互いに締め付けられ、ベース３１と支
持部材１１４ｂは仮固定され、トルク検出装置のセンサ
モジュールが形成される。この時、第１〜第３の磁性素
子１１，１２，１３の回転位相差は所定の中立位置にな
るように精密に組み立てられる。
【００３７】そして、上記センサモジュールは、第１の
軸１に設けられた穴とかしめ部３２が重なる様に第１の
軸１に嵌合され、支持部材１１４ｂに設けられた穴部４
１を通して、棒状の工具をかしめ部３２に押しつけるこ
とによって、かしめ部３２の薄肉部分を第１の軸１に設
けられた穴に押し込み、かしめつける。この時、かしめ
部３２の肉厚が厚すぎると、ベース３１全体が引きつ
り、変形するので、かしめ部３２の肉厚は、他の部分の
約半分以下の薄肉にしてある。
軸１に設けられた穴とかしめ部３２が重なる様に第１の
軸１に嵌合され、支持部材１１４ｂに設けられた穴部４
１を通して、棒状の工具をかしめ部３２に押しつけるこ
とによって、かしめ部３２の薄肉部分を第１の軸１に設
けられた穴に押し込み、かしめつける。この時、かしめ
部３２の肉厚が厚すぎると、ベース３１全体が引きつ
り、変形するので、かしめ部３２の肉厚は、他の部分の
約半分以下の薄肉にしてある。
【００３８】次に、第１の軸１と第２の軸２を、トーシ
ョンバー３を介して結合する。従来はこの工程の相対角
度の精度の悪さが課題であったが、この実施の形態によ
る製造方法では、この工程ではまだセンサモジュールは
仮固定されたままなので、所定の中立状態を保ってい
る。この状態で支持部材１１４ｂの図示右端を第２の軸
２にかしめて固定し、その後、仮固定部材３３ａ及び３
３ｂを取り外す。その結果、第１の磁性素子１１〜第３
の磁性素子１３の位置が中立状態を保った状態でトルク
検出装置のシャフト部分を製造することができる。
ョンバー３を介して結合する。従来はこの工程の相対角
度の精度の悪さが課題であったが、この実施の形態によ
る製造方法では、この工程ではまだセンサモジュールは
仮固定されたままなので、所定の中立状態を保ってい
る。この状態で支持部材１１４ｂの図示右端を第２の軸
２にかしめて固定し、その後、仮固定部材３３ａ及び３
３ｂを取り外す。その結果、第１の磁性素子１１〜第３
の磁性素子１３の位置が中立状態を保った状態でトルク
検出装置のシャフト部分を製造することができる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１から請求項８の発明によれば、
第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同
位相で回転する磁性素子とを、あらかじめ所定の中立の
回転位相差をもって仮固定したセンサモジュールとし、
第１の軸、第２の軸、弾性部材、およびセンサモジュー
ルを組み上げた後に上記仮固定を解除する様にしたの
で、第１の軸と第２の軸を弾性部材で結合する場合の角
度調整を行う必要が無く、シンプルな製造工程でトルク
検出装置を製造することが可能となる効果がある。
第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同
位相で回転する磁性素子とを、あらかじめ所定の中立の
回転位相差をもって仮固定したセンサモジュールとし、
第１の軸、第２の軸、弾性部材、およびセンサモジュー
ルを組み上げた後に上記仮固定を解除する様にしたの
で、第１の軸と第２の軸を弾性部材で結合する場合の角
度調整を行う必要が無く、シンプルな製造工程でトルク
検出装置を製造することが可能となる効果がある。
【００４０】請求項４から請求項６、請求項９の発明に
よれば、導電性の材料よりなるベースによって軸を包囲
し、磁性素子はベースより外側に配置するようにしたの
で、コイルの発生する磁束が軸に流れなく、上記軸の磁
気特性の不安定性による精度悪化の問題を解決する効果
がある。
よれば、導電性の材料よりなるベースによって軸を包囲
し、磁性素子はベースより外側に配置するようにしたの
で、コイルの発生する磁束が軸に流れなく、上記軸の磁
気特性の不安定性による精度悪化の問題を解決する効果
がある。
【図１】 この発明の実施の形態１によるトルク検出装
置を示す正面一部断面図である。
置を示す正面一部断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるトルク検出装
置のセンサモジュールを示す正面一部断面図である。
置のセンサモジュールを示す正面一部断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるトルク検出装
置のセンサモジュールを示す上面図である。
置のセンサモジュールを示す上面図である。
【図４】 従来のトルク検出装置を示す正面一部断面図
である。
である。
１ 第１の軸、２ 第２の軸、３ トーションバー、１
１，１２，１３ 磁性素子、１１ａ，１２ａ，１２ｂ，
１３ａ 磁性素子の歯部、２１ａ，ｂ コイル、３１
ベース、３２ かしめ部、３３ａ、３３ｂ 仮固定部
材、３４ バンド部、３５ リブ、１１４ａ，ｂ 支持
部材。
１，１２，１３ 磁性素子、１１ａ，１２ａ，１２ｂ，
１３ａ 磁性素子の歯部、２１ａ，ｂ コイル、３１
ベース、３２ かしめ部、３３ａ、３３ｂ 仮固定部
材、３４ バンド部、３５ リブ、１１４ａ，ｂ 支持
部材。
Claims (9)
- 【請求項１】 回転自在に同軸配置され、対向する第１
の軸および第２の軸と、第１および第２の軸間のトルク
に応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材と、第１の軸と同
位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同位相で回転す
る磁性素子と、それら磁性素子の回転位相差に従って変
化するリラクタンスを検出するコイルを備え、第１およ
び第２の軸間に作用するトルクを検出するトルク検出装
置の製造方法であって、 第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同
位相で回転する磁性素子とを、あらかじめ所定の回転位
相差を持たせて仮固定したセンサモジュールとし、第１
の軸、第２の軸、弾性部材、及びセンサモジュールを組
み上げた後に上記仮固定を解除することを特徴とするト
ルク検出装置の製造方法。 - 【請求項２】 回転自在に同軸配置され、対向する第１
の軸および第２の軸と、第１および第２の軸間のトルク
に応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材と、第１の軸と同
位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同位相で回転す
る磁性素子と、それら磁性素子の回転位相差に従って変
化するリラクタンスを検出するコイルを備え、第１およ
び第２の軸間に作用するトルクを検出するトルク検出装
置を構成する部品であって、 第１の軸と同位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同
位相で回転する磁性素子とを所定の回転位相差を持たせ
て仮固定したことを特徴とするセンサモジュール。 - 【請求項３】 第１の軸と第２の軸の回転位相差に従っ
てリラクタンスの変化する磁性素子の対を複数組備え、
それらを一体に仮固定したことを特徴とする請求項２に
記載のセンサモジュール。 - 【請求項４】 第１の軸、第２の軸、又はその両方を包
囲する導電性の材料よりなるベースを備え、上記磁性素
子はベースより外側に配置されたことを特徴とする請求
項２又は請求項３に記載のセンサモジュール。 - 【請求項５】 第１の軸、第２の軸、又はその両方を包
囲する導電性の材料よりなるベースと、ベースより外側
に配置された第１及び第２の支持部材を備え、第１の支
持部材はベースに、第２の支持部材は第２の軸に固定す
るように構成され、第１及び第２の支持部材の表面上に
磁性素子を配設するようにしたことを特徴とする請求項
４に記載のセンサモジュール。 - 【請求項６】 第１の軸、第２の軸、又はその両方を包
囲する導電性の材料よりなるベースと、ベースより外側
に配置された磁性素子を備え、ベースの上記磁性素子の
下に隠されない部分に、他の部分より肉厚が約半分以下
の薄肉のかしめ部を備えたことを特徴とする請求項４又
は請求項５に記載のセンサモジュール。 - 【請求項７】 磁性素子を軟磁性アモルファス金属によ
って構成したことを特徴とする請求項２から請求項６の
いずれか１項に記載のセンサモジュール。 - 【請求項８】 円筒形状のバンド部と、第１及び第２の
磁性素子又はそれらを固着した支持部材の軸方向の動き
を規制するリブと、バンドを締め付ける締結機構を備え
た仮固定部材を備えたことを特徴とする請求項２から請
求項７のいずれか１項に記載のセンサモジュール。 - 【請求項９】 回転自在に同軸配置され、対向する第１
の軸および第２の軸と、第１および第２の軸間のトルク
に応じて、捻れ変位を生ずる弾性部材と、第１の軸と同
位相で回転する磁性素子と、第２の軸と同位相で回転す
る磁性素子と、それら磁性素子の回転位相差に従って変
化するリラクタンスを検出するコイルを備え、第１およ
び第２の軸間に作用するトルクを検出するトルク検出装
置であって、 第１の軸、第２の軸、又はその両方を包囲する導電性の
材料よりなるベースを備え、上記磁性素子はベースより
外周側に配置したことを特徴とするトルク検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016846A JP2001208621A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | トルク検出装置の製造方法、センサモジュール及びトルク検出装置 |
| US09/626,864 US6382034B1 (en) | 2000-01-26 | 2000-07-27 | Torque sensing unit manufacturing method, sensor module, and torque sensing unit |
| DE10066415.6A DE10066415B4 (de) | 2000-01-26 | 2000-08-30 | Drehmoment-Erfassungseinheit |
| DE10042593A DE10042593B4 (de) | 2000-01-26 | 2000-08-30 | Verfahren zur Herstellung einer Drehmoment-Erfassungseinheit und Element zur temporären Sicherung von magnetischen Elementen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016846A JP2001208621A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | トルク検出装置の製造方法、センサモジュール及びトルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001208621A true JP2001208621A (ja) | 2001-08-03 |
Family
ID=18543925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000016846A Pending JP2001208621A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | トルク検出装置の製造方法、センサモジュール及びトルク検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6382034B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001208621A (ja) |
| DE (2) | DE10042593B4 (ja) |
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| DE102007057292A1 (de) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Befestigung einer Drehmoment- oder Drehwinkelsensoranordnung an einer Welle |
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| DE102012100682A1 (de) * | 2011-05-24 | 2012-11-29 | Rolf Strothmann | Drehmomentsensor |
| DE102016124370A1 (de) * | 2016-12-14 | 2018-06-14 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Sensorvorrichtung sowie Verfahren zum Zusammenbau einer Sensorvorrichtung |
| WO2021072220A1 (en) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | Lord Corporation | Hanger bearing mounted torque sensor |
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| US4907460A (en) * | 1987-10-30 | 1990-03-13 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Torque sensor |
| US4996890A (en) * | 1988-10-07 | 1991-03-05 | Koyo Seiko Co. Ltd. | Torque sensor |
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| JP2983434B2 (ja) * | 1994-06-13 | 1999-11-29 | 本田技研工業株式会社 | センサの温度特性補償構造 |
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2000
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