JPS6275221A

JPS6275221A - トルクセンサ

Info

Publication number: JPS6275221A
Application number: JP61223939A
Authority: JP
Inventors: ラッセル・ジョン・ウエークマン
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1987-04-07
Also published as: EP0216040A3; EP0216040A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】によって自動車の操向装置に加えられるトルクを測定す
るのに用いられるトルクセンサに関するものである。

自動車用の電気式動力操向装置においては、自動車の操
向量を測定する装置の１つは、操向制御軸に加えられる
トルクを測定するようになってい連結されており、運転
者によって加えられる操向量に比例してビニオンがラッ
クそして車輪を動かすのである。

運転者によって加えられる操向量を測定するために操向
制御軸と整合して装着されたトルクセンサを用いること
が慣習となっている。操向制御軸は回動するので、トル
クセンサによって発せられた電気信号を伝達するために
巻きケーブルを設けることか必要である。操向制御軸は
一方の最端位置から他方の最端位置まで全体として数回
転、例えば４回転するので、巻きケーブルは巻上げ及び
巻戻しを絶えず繰返えされて、ケーブルには太きい応力
が働くこととなる。

本発明は上記不具合を解消することを目的とするもので
あり、車両の運転者によって操向装置に加えられるトル
クを測定する本発明呑拶トルクセンサは、プラネットキ
ャリヤに装着されてサンギにヤ及び内歯軍令噛合する一対のプラネットギヤを有する
遊星歯車装置を備えている。操向制御軸又出力軸又はピ
ニオン軸がサンギヤに連結されている。内歯車ハウジン
グが内歯車を支持し、内歯車を静止状態に保つように作
動する。撓み手段が内歯車ハウジングから半径方向に延
びて内歯車ハウジングを静止状態に保つ。一対のひずみ
計が撓み手段に装着され、入力軸の回転によるトルクに
応じて上記撓み手段に加えられる曲げ応力を感知する。

本発明によるトルクセンサの利点は巻きケーブルを不要
にできることである。本発明のトルクセンサの他の利点
は、ケーブルのための電気接続部をなすスリップリング
を入力軸に設ける必要がなく、従って、信号対雑音比信
号を向上させることができる。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照
して行う実施例の下記説明から明白となるであろう。

第１図は自動車の操向装置に用いられるようなトルクセ
ンサの断面図である。このトルクセンサ１０は電気式動
力操向装置に用いられて、車両の運転者によるステアリ
ングホイールの回動量を操向制御軸を介して測定するも
のである。

第１図において、自動車の操向装置には運転者によって
入力軸１２を介してトルクが加えられる。

入力軸１２は遊星歯車装置１６のプラネットキャリヤ又
はトルク伝達手段１４で終わり、遊星歯車装置は一対の
プラネットギヤ１８．２０、サンギヤ２２、内歯車又は
リングギヤ２４及び内歯車ハウジング２６を有する。入
力軸１２は一対のベアリングとして図示されたベアリン
グ装置２８によってトルクセンサ１０のセンサハウジン
グ４０内に収容されている。

出力軸又はピニオン軸３０がサンギヤ２２に連結され、
操向軸３６上のラック３４と噛合するピニオン３２を支
持している。出力軸３０は一対のベアリングとして図示
されたベアリング装置３８によってセンサハウジング４
０内に設置されて、ラック３４及びプラネットギヤ１８
．２０との整合を保つ。

好適な実施例では、センサハウジング４０は、入力軸１
２のためのベアリング装置２８を支持したベアリング支
持体４２によって一端部を封鎖されている。

センサハウジング４０内には、回路基板に装着された信
号調節装置４３が配置されている。基板には、増幅・測
定装置４８へ電力を供給し且つ同装置からの信号を導く
複数の電線４６が取付けられている。

センサハウジング４０はラック３４を収容するハウジン
グの一部をなしている。

第２図において、センサハウジング４０は、内歯車ハウ
ジング２６から半径方向に延びた一対の撓み手段又は可
撓性ブレード５２を収容する一対の対向するスロット５
０を具えている。可撓性ブレード５２は内歯車ハウジン
グ２６を静止状態に蛾保つように機能する。各可撓性ブ
レード５２には、入力軸１２のトルクに応じプラネット
ギヤ１８．２０を介して伝達されて可撓性ブレードに加
えられる曲げ応力を感知するひずみ計５４が装着されて
いる。

又、センサハウジング４０は、内歯車ハウジング２６か
ら半径方向に延出した一対の突出部５８を収容する一対
の開口５６を有する。この実施例では、対の突出部５８
と開口５６とが協働することにより、過て内歯車ハウジ
ング２６を所定の限界値を越えて回転しないようにする
、トルクセンサｌＯのためのフェールセーフ限界を定め
ている。

可撓性ブレード５２はスロット５０内に嵌合保持されて
おり、入力軸１２が′回転される及び入力軸１２を介し
てプラネットギヤ１８．２０に伝達された力又はトルク
は可撓性ブレード５２を介してセンサハウジング４０に
伝達される。可撓性ブレード５２が一端部を保持されて
いるので、トルクにより内歯車ハウジング２６が回転せ
しめられて可撓性ブレード５２を曲げることとなる。こ
の曲げによりひずみ計５４がその長さを変化せしめられ
る。増幅・測定装置４８は、可撓性ブレード５２のばね
定数及び遊星歯車装置１６のギヤ比に応じて、入力軸１
２によって出力軸３０に与えられるトルト屁例する電気
信号を発生する測定装置を備えている。

作動において、入力軸Ｉ２が回転される及びプラネット
キャリヤ１４から延出した一対の軸６０．６１に回転可
能に嵌装されたプラネットギヤ１Ｍ、　２０はす出力軸
３０及びピニオン３２が回転せしめられてラック３４を
動かす。遊星歯車装置においては、動力を伝達するため
にギヤの１つが回転を拘束されていなければならない。

このため、本トルクセンサ１０では、内歯車２４に固着
された内歯車ハウジング２６が回転を拘束された要素で
ある。プラネットギヤ１８、２０が内歯車２４を回転さ
せるにつれて、内歯車ハウジング２６から半径方向に延
びた可撓性ブレード５２が曲げられることとなる。

内歯車ハウジング２６はトルクセンサ１０の過負荷を防
止するだめのフェールセーフ手段を提供している。この
フェールセーフ手段はセンサハウジンＧグ４０の対の間口−内に位置された対の突出部５８から
なる。トルクセンサｌＯが過負荷を受けた場合、突出部
５８が開口の側面に当接して、入力軸１２が可撓性ブレ
ード５２に過大応力を加えることを防止する。その後、
ギヤはこの通常の過大応力位置において運動を伝える。

入力軸１２はベアリング装置２８を貫いてセンサハウジ
ング４０内に挿入されていて、大きいトルクが入力され
た状態のもとでも入力軸１２を正確に位置二とさせる牛ができる。図示の実施例では２つのプラネット
ギヤ１８．２０がプラネットキャリヤ１４に装着され、
サンギヤ２２の周りに等間隔に配置されている。この構
成により、プラネットギヤ１８．２０は半径方向の力を
相殺して、入力軸１２及び出力軸３０上の負荷を減少さ
せることができる。

センサハウジング４０はトルクセンサ１０を不純物から
保護するように密閉ユニットをなしている。

信号調節装置４３がセンサハウジング４０内に配置され
ていることにより、ひずみ計５４からの弱い信号を外部
信号ノイズから保護するためにシールド手２６に固着さ
れていることにより、巻きケーブルが不要となり、その
断線の心配がなくなる。又、入力軸１２上のスリップリ
ングも不要となる。

このように、トルクセンサ１０を電気式動力操向装置に
用いられるものとして図示し説明した。トルクセンサ１
０は遊星歯車装置１６を利用し、内歯車ハウジング２６
そして内歯車２４を静止状態に保つ可撓性ブレード５２
に取付けられたひずみ計５４を用いて、入力トルクを電
気信号としてセンサに伝えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の操向装置に適用された本発明によるト
ルクセンサの縦断面図、第２図は第１図の２−２−線に
沿う横断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】１　入力軸（１２）と、出力軸（３０）と、上記入力軸
（１２）及び上記出力軸（３０）を夫々支持するベアリ
ング装置（２８、３８）と、上記入力軸（１２）に連結
された一対のプラネットギヤ（１８、２０）と、上記出
力軸（３０）に連結され上記対のプラネットギヤ（１８
、２０）に噛合するサンギヤ（２２）と、上記サンギヤ
（２２）と同心的で上記対のプラネットギヤ（１８、２
０）に噛合するリングギヤ（２４）と、直径方向に対向
し半径方向に延びた可撓性ブレード（５２）を有すると
共に、上記リングギヤ（２４）から離れるように半径方
向に延び上記可撓性ブレード（５２）から角方向に隔置
された突出部（５８）を有するリングギヤ支持手段（２
６）と、上記プラネットギヤ、サンギヤ及びリングギヤ
支持手段を包囲すると共に上記ベアリング装置を支持し
、且つ、上記可撓性ブレード（５２）を収容する一対の
対向するスロット（５０）及び上記突出部（５８）を収
容する開口（５６）を有するハウジング（４０）と、上
記可撓性ブレード（５２）の各々に装着され、上記入力
軸（１２）から上記出力軸（３０）に加えられるトルク
に比例して長さを変えるように作動するひずみ計（５４
）とを包含して成るトルクセンサ。２　上記ひずみ計の長さの変化に応答しこれに比例する
電気信号を発する増幅装置（４８）を設けた、特許請求
の範囲第１項記載のトルクセンサ。３　上記増幅装置（４８）が、上記可撓性ブレード（５
２）のばね定数と上記プラネットギヤ（１８、２０）、
サンギヤ（２２）及びリングギヤ（２４）のギヤ比とに
応じて上記入力軸（１２）により上記出力軸（３０）に
加えられるトルクに比例する電気信号を発する測定装置
を含んでいる、特許請求の範囲第２項記載のトルクセン
サ。４　車両の運転者によつて車両の操向装置に加えられる
トルクを測定するものにおいて、運転者からのトルクを
受ける入力軸（１２）と、車両の操向装置に作動的に連
結されたピニオン（３２）を含む出力軸（３０）と、上
記入力軸（１２）と同心的で上記出力軸（３０）に作動
的に連結されたサンギヤ（２２）と、上記入力軸（１２
）に連結されると共に上記サンギヤ（２２）に作動的に
連結され且つ各々が互いに１８０°離れて位置された少
なくとも一対のプラネットギヤ（１８、２０）と、上記
プラネットギヤに作動的に連結され上記入力軸（１２）
の回転に応動するトルク伝達手段（１４）と、上記プラ
ネットギヤに噛合する内歯車（２４）と、上記内歯車を
支持する内歯車ハウジング（２６）と、上記内歯車ハウ
ジング（２６）に取付けられて同ハウジングを静止状態
に保つように作動する撓み手段（５２）と、上記撓み手
段（５２）の屈曲に応じた信号を発する感知手段（５４
）と、上記感知手段に応答し上記プラネットギヤ（１８
、２０）によつて上記内歯車ハウジング（２６）に加え
られるトルクに相当する信号を発するように作動する増
幅装置（４８）とを包含して成るトルクセンサ。５　車両の運転者によつて車両の操向装置に加えられる
トルクを測定するものにおいて、プラネットキャリヤ（
１４）に装着されたプラネットギヤ（１８、２０）、サ
ンギヤ（２２）及び内歯車（２４）を有する遊星歯車装
置（１６）と、上記プラネットキャリヤ（１４）に連結
された入力軸（１２）と、上記サンギヤ（２２）に連結
された出力軸（３０）と、内歯車ハウジング（２６）と
、上記内歯車ハウジング（２６）から半径方向に延びて
同ハウジングを静止状態に保つ撓み手段（５２）と、上
記撓み手段（５２）に装着され上記入力軸の回転に応じ
て上記撓み手段に加えられる曲げ応力に応答するひずみ
計（５４）とを包含してなるトルクセンサ。６　上記ひずみ計（５４）に接続されひずみ計からの信
号を受けて上記入力軸（１２）により上記出力軸（３０
）に加えられるトルクに比例する電気信号を発するよう
に作動する増幅装置（４８）を設けた、特許請求の範囲
第５項記載のトルクセンサ。７　上記遊星歯車装置が等間隔に配置された２つのプラ
ネットギヤ（１８、２０）を含んでいる、特許請求の範
囲第５項記載のトルクセンサ。８　上記入力軸（１２）を上記サンギヤ（２２）と整合
させるベアリング装置（２８）を設けた、特許請求の範
囲第７項記載のトルクセンサ。９　上記内歯車ハウジング（２６）のトルク応答を制限
するフェールセーフ手段（５８）を設けた、特許請求の
範囲第５項記載のトルクセンサ。１０　上記内歯車ハウジング（２６）のための上記フェ
ールセーフ手段が、内歯車ハウジングから半径方向に延
びて上記入力軸（１２）の回転に対する上記内歯車ハウ
ジング（２６）の回転応答を制限する少なくとも１つの
突出部（５８）からなる、特許請求の範囲第９項記載の
トルクセンサ。