JP2002039878A

JP2002039878A - トルクセンサ及びトルクセンサの製造方法

Info

Publication number: JP2002039878A
Application number: JP2000220220A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Chiga; 弘之千賀
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】センサリングのエアーギャップ及びラップ量
を高精度に設定できるトルクセンサ及び該トルクセンサ
の製造方法を提供する。【解決手段】一体に構成したセンサリング構成体６２
αを２分割することで、第１円筒部材６２Ａと第２円筒
部材６２Ｂとを形成する。このため、第１円筒部材６２
Ａと第２円筒部材６２ＢとのエアーギャップＧ及びラッ
プ量を高精度に設定できる。また、メインシャフト５２
に第１円筒部材６２Ａを取り付け、ピニオン５４に第２
円筒部材２２Ｂを取り付けてからエアーギャップ、ラッ
プ量を調整することが不要となるため、廉価に構成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、センサリングを
用いるトルクセンサ及び該トルクセンサの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵輪を操作する力を補助する
電気式動力舵取装置として、電気式のものが用いられて
いる。係る電気式動力舵取装置には、操舵輪に加えられ
た操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じてモータを駆
動して舵を駆動する力を補助する構成となっている。

【０００３】係る電気式動力舵取装置において、例え
ば、図７（Ｂ）に示すように操舵トルクを検出する機構
として、ステアリングの取り付けられたメインシャフト
５２と、車輪を操舵するピニオン５４とをトーションバ
ー５６を介して連結し、該トーションバー５６の捻れか
ら操舵トルクを検出する機構を用いている。このトーシ
ョンバー５６の捻れは、センサリング６２を用いて検出
する。センサリング６２は、メインシャフト５２側に固
定された第１円筒部材６２Ａと、ピニオン５４側に取り
付けられた第２円筒部材６２Ｂからなり、第１円筒部材
６２Ａ、第２円筒部材６２Ｂには、対向部位に歯部６２
ａ、６２ｂが設けられている。該センサリング６２は、
トーションバー５６が捻られることで、第１円筒部材６
２Ａと、第２円筒部材６２Ｂとの歯部６２ａ、６２ｂの
対向面積が変わり、インダクタンスが変化する。このイ
ンダクタンスの変化を、センサリング６２の外周側に設
けられた図示しないコイルにて電圧の変化として捉える
ことで、トーションバー５６を捻っている操舵トルクを
検出している。

【０００４】図７に示す電気式動力舵取装置において
は、操舵トルクの検出精度を高めるため、センサリング
６２の第１円筒部材６２Ａと、第２円筒部材６２Ｂとの
間のエアーギャップＧを正確に調整する必要がある。エ
アーギャップ調整前のトルクセンサを図７（Ａ）に示
す。ピニオン５４側に、第２円筒部材６２Ｂを固定し、
ピニオン５４に設けた嵌入孔５４ａにトーションバー５
６を圧入・固定しておき、一方、メインシャフト５２に
第１円筒部材６２Ａを固定しておく。ここで、エアーギ
ャップＧの調整は、メインシャフト５２を図中に示す上
下方向へ移動させることで行い、第１円筒部材６２Ａと
第２円筒部材６２Ｂとの歯部６２ａ、６２ｂのオーバラ
ップ量は、メインシャフト５２を回転させることで調整
する。そして、調整できた段階で、図７（Ｂ）に示すよ
うにメインシャフト５２とトーションバー５６とを連通
する通孔６６を穿設し、固定ピン６４を打ち込むこと
で、メインシャフト５２とトーションバー５６とを固定
し、トルクセンサ６０のアッセンブリを完成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、セン
サリング６２のエアーギャップ、オーバラップ量を個々
に調整する必要があるため、製造に手間が掛かるととも
に、調整後に、貫通孔を穿設し、固定ピンを打ち込む際
に、トーションバー５６とメインシャフト５２との相対
位置がずれ、エアーギャップ及びオーバラップ量が変わ
ってしまい、センサリングの検出精度が低下していた。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、センサ
リングのエアーギャップ及びラップ量を高精度に設定で
きるトルクセンサ及び該トルクセンサの製造方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のトルクセンサ
は、上記目的を達成するため、第１部材と第２部材とを
トーションバーで連結し、前記第１部材にセンサリング
の第１の円筒部材を固定し、前記第２部材にセンサリン
グの第２の円筒部材を固定してなるトルクセンサにおい
て、一体に構成したセンサリング構成体を２分割するこ
とで、前記第１の円筒部材と第２の円筒部材とを形成し
たことを技術的特徴とする。

【０００８】また、本発明のトルクセンサの製造方法
は、第１部材と第２部材とをトーションバーで連結し、
前記第１部材にセンサリングの第１の円筒部材を固定
し、前記第２部材にセンサリングの第２の円筒部材を固
定してなるトルクセンサの製造方法において：トーショ
ンバーで連結した第１部材と第２部材とに、第１の円筒
部材と第２の円筒部材とを一体に構成したセンサリング
構成体を固定する工程：前記センサリング構成体を２分
割し、第１の円筒部材の固定された前記第１部材側と、
第２の円筒部材の固定された前記第２部材とを軸方向に
回転可能にする工程と、を備えることを技術的特徴とす
る。

【０００９】本発明のトルクセンサ及びトルクセンサの
製造方法は、一体に構成したセンサリング構成体を２分
割することで、第１の円筒部材と第２の円筒部材とを形
成する。このため、第１の円筒部材と第２の円筒部材と
のエアーギャップ及びラップ量を高精度に設定できる。
また、一体に構成したセンサリング構成体を分割するた
め、同軸度が向上し、トルクセンサの出力の個体差を抑
えることが可能となる。更に、第１部材に第１の円筒部
材を取り付け、第２部材に第２の円筒部材を取り付けて
からエアーギャップ、ラップ量を調整することが不要と
なり、廉価に構成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係
る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
本発明の第１実施形態に係るトルクセンサを用いる電気
式動力舵取装置を図１〜図３を参照して説明する。図１
（Ａ）は、電気式動力舵取装置の正面図であり、図１
（Ｂ）は、電気式動力舵取装置の軸方向の一部断面説明
図であり、図２は、図１（Ａ）中のトルクセンサハウジ
ングのＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１（Ｂ）におい
てブラシレスＤＣモータが装着されている部分の拡大図
である。図１に示すように、電気式動力舵取装置４０
は、ラックハウジング１１と、このラックハウジング１
１の端部に同軸状に取り付けられたチューブヨークハウ
ジング１３と、このチューブヨークハウジング１３の端
部に同軸状に取り付けられたエンドハウジング１４とを
備えている。これら３つのハウジングは、いずれも中空
で略円筒形状に形成されており、それらの内部には、ラ
ックシャフト１２が挿通されている。チューブヨークハ
ウジング１３には軸受１７，３０を介して中空で鉄製の
モータシャフト１５が回転可能に挿通されており、その
モータシャフト１５には、ボールねじナット１６が固着
され、ボールねじナット１６を介してラックシャフト１
２が軸方向に移動可能に結合されている。ラックシャフ
ト１２の両端には、ボール継手１８を介して操舵輪と連
結されるタイロッド１９がそれぞれ連結されている。

【００１１】ラックシャフト１２の右側には、ステアリ
ングホイール側と連結されたピニオンギア５４Ａと噛合
するラック１２Ａが形成されている。ピニオンギア５４
Ａは、トルクセンサハウジング４２内に収容されたピニ
オン５４の外周に形成されており、ピニオン５４は、ス
テアリング側に連結されたメインシャフト５２により回
動されて、ラックシャフト１２を左右に移送すること
で、操舵を行わしめる。

【００１２】図１（Ａ）中のトルクセンサハウジング４
２のＡ−Ａ断面を示す図２のように、トルクセンサハウ
ジング４２は、第１ハウジング４２Ａと第２ハウジング
４２Ｂとからなり、トルクセンサ６０をベアリング４
４，４６で回転可能に支持している。

【００１３】トルクセンサ６０の全体の構成を図５
（Ｂ）に示す。トルクセンサ６０は、ステアリングホイ
ール側に連結されるメインシャフト５２と、車輪を操舵
するピニオン５４とをトーションバー５６により連結
し、該トーションバー５６の捻れから操舵トルクを検出
する。該メインシャフト５２とトーションバー５６と
は、固定ピン６４により固定されている。メインシャフ
ト５２の下端には、センサリング６２の第１円筒部材６
２Ａが取り付けられている。一方、ピニオン５４には、
内部に設けられた嵌入孔５４ａにトーションバー５６が
圧入・固定されており、上端にはセンサリング６２の第
２円筒部材６２Ｂが取り付けられている。センサリング
６２を構成する第１円筒部材６２Ａ及び第２円筒部材６
２Ｂは、対向面側に歯部６２ａ、６２ｂが形成されてお
り、所定のエアーギャップＧ分離間されている。図２に
示すように、センサリング６２の外周側には、センサリ
ング６２のインダクタンスの変化を検出するコイル７０
が周設されている。

【００１４】図３に示すように、チューブヨークハウジ
ング１３の内部には、ブラシレスＤＣモータ２０が装着
されており、そのブラシレスＤＣモータ２０には、その
回転軸であるモータシャフト１５が挿通されている。ブ
ラシレスＤＣモータ２０は、チューブヨークハウジング
１３の内周面に固定された電機子鉄心２１と、モータシ
ャフト１５の外周面に接着されたリングマグネット２２
とを備えている。つまり、モータシャフト１５が磁路を
形成している。なお、全部を図示しないが、電機子鉄心
２１は、円周方向に複数に分割されており、それぞれに
電機子巻線が巻回されている。

【００１５】引き続き、該電気式動力舵取装置４０の動
作について図１（Ａ）、図１（Ｂ）を参照して説明す
る。図示しないステアリングホイールが操舵されると、
メインシャフト５２とピニオン５４との間に介在するト
ーションバー５６に、操舵トルクと対応する捻れが生
じ、これにより、図５（Ｂ）を参照して上述した該セン
サリング６２は、第１円筒部材６２Ａと第２円筒部材６
２Ｂとの歯部６２ａ、６２ｂの対向面積が変わりインダ
クタンスが変化する。図示しない制御回路は、センサリ
ング６２のインダクタンスの変化を、センサリング６２
の外周側に設けられたコイル７０（図２参照）にて電圧
の変化として捉え、トーションバー５６を捻っている操
舵トルクを検出する。そして、この操舵トルクに応じ
て、リード線３１を介して各電機子巻線に駆動電流を流
し、モータシャフト１５を回転させ、その回転トルクが
ボールねじナット１６を介してラックシャフト１２を軸
方向へ移動させ、ステアリングの操舵をアシストする。

【００１６】次に、上述した電気式動力舵取装置４０の
トルクセンサ６０の製造工程について、図４〜図６を参
照して説明する。先ず、図４（Ａ）に示すようにピニオ
ン５４の嵌入孔５４ａに、トーションバー５６を圧入
し、トーションバー５６をピニオン５４に固定する。ト
ーションバー５６の下端には、大径の固定部５６ａが形
成されており、該固定部５６ａの外周には、周り止め用
の凹凸５６ｂ（図２参照）が形成されている。次に、図
４（Ｂ）に示すように、メインシャフト５２をトーショ
ンバー５６に嵌入する。トーションバー５６の上端部
は、大径の固定部５６ｃが形成されており、また、メイ
ンシャフト５２に形成された通孔５２ｂは、固定部５６
ｃの外径と適合するように上端側が小径に形成されてい
る。そして、図４（Ｃ）に示すようトーションバー５６
の上端近傍に、メインシャフト５２とトーションバー５
６とを連通する通孔６６をドリルで穿設した後、リーマ
ー加工を行い、固定ピン６４を打ち込むことで、メイン
シャフト５２をトーションバー５６に固定する。なお、
メインシャフト５２の下端近傍にはトルクセンサ６２の
第１円筒部材６２Ａを圧入固定するためのフランジ部５
２ａが形成されており、ピニオン５４の上端には、第１
円筒部材６２Ｂを圧入固定するための段部５４ｂが形成
されている。

【００１７】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すセンサリ
ング６２のエアーギャップ形成前のトルクセンサ６０を
示している。本実施形態では、センサリング６２を、第
１円筒部材６２Ａと第２円筒部材６２Ｂとを一体にした
センサリング構成体６２αから形成する。図５（Ａ）に
示す工程では、センサリング構成体６２αをトルクセン
サ６０に組み付ける。

【００１８】図６（Ａ）に、図５（Ａ）中に示すセンサ
リング構成体６２αを示す。該センサリング６２αは、
通孔６２βを有する円筒形状に形成されており、中央部
分に第１円筒部材６２Ａ、第２円筒部材６２Ｂの歯部６
２ａ、６２ｂを構成するためのクランク形状のスリット
６２γが形成されている。通孔６２βの内径ｄ１は、メ
インシャフト５２のフランジ５２ａの外径、及び、ピニ
オン５４の上端の段部５４ｂの外径とほぼ等しく、圧入
固定が可能なように構成されている。このセンサリング
構成体６２αは、鋳造、鍛造等により形成することがで
きる。

【００１９】センサリング構成体６２αは、上方から圧
入することによりメインシャフト５２のフランジ部５２
ａ、及び、ピニオン５４の段部５４ｂに固定される。即
ち、センサリング構成体６２αの上部側がフランジ部５
２ａに、下部側がピニオン５４の段部５４ｂに固定され
る。

【００２０】そして、図５（Ｂ）に示すようにセンサリ
ング６２のエアーギャップＧと等しい歯幅の丸鋸により
センサリング構成体６２αの中央部の外周を切断するこ
とで、水平に２分割し、第１円筒部材６２Ａ及び第２円
筒部材６２Ｂを形成する。図５（Ｂ）中のセンサリング
６２を拡大して図６（Ｂ）に示し、図６（Ｂ）中の第１
円筒部材６２ＡのＣ矢視図を図６（Ｃ）に、第２円筒部
材６２ＢのＤ矢視図を図６（Ｄ）に示す。これにより、
エアーギャップＧが設定される。この時点で、第１円筒
部材６２Ａと第２円筒部材６２Ｂとのラップ量は、最適
な状態となっている。なお、センサリング構成体６２α
の中央部の外周を切断する際に、正確に中央部を切断で
きず、第１円筒部材６２Ａの歯部６２ａと、第２円筒部
材６２Ｂの歯部６２ｂとの高さに差が生じても、電気特
性には影響せず、トルクセンサの精度を下げることはな
い。

【００２１】本実施形態では、一体に構成したセンサリ
ング構成体６２αを２分割することで、第１円筒部材６
２Ａと第２円筒部材６２Ｂとを形成する。このため、第
１円筒部材６２Ａと第２円筒部材６２Ｂとのエアーギャ
ップＧ及びラップ量を高精度に設定できる。即ち、固定
ピン６４の打ち込み後に、センサリング構成体６２αを
取り付けるため、図７を参照して上述した調整後にピン
を打つ従来技術と異なり、ピン打ちのためにエアーギャ
ップ、ラップ量が狂うことがない。

【００２２】また、本実施形態では、一体に構成したセ
ンサリング構成体６２αを分割するため、同軸度が向上
し、トルクセンサ６０の出力の個体差を抑えることが可
能となる。更に、メインシャフト５２に第１円筒部材６
２Ａを取り付け、ピニオン５４に第２円筒部材６２Ｂを
取り付けてからエアーギャップ、ラップ量を調整する図
７を参照して上述した工程が不要となるため、電気式動
力舵取装置を廉価に構成できる。

【００２３】上述した実施形態では、本発明のトルクセ
ンサを電気式動力舵取装置４０の操舵トルク検出に用い
る場合を例示したが、本発明のトルクセンサは、種々の
用途に用い得ることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明のトルクセンサ及
びトルクセンサの製造方法は、一体に構成したセンサリ
ング構成体を２分割することで、第１円筒部材と第２円
筒部材とを形成する。このため、第１円筒部材と第２円
筒部材とのエアーギャップ及びラップ量を高精度に設定
できる。また、一体に構成したセンサリング構成体６２
αを分割するため、同軸度が向上し、トルクセンサの出
力の個体差を抑えることが可能となる。更に、メインシ
ャフトに第１円筒部材を取り付け、ピニオンに第２円筒
部材を取り付けてからエアーギャップ、ラップ量を調整
することが不要となり、電気式動力舵取装置を廉価に構
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電
気式動力舵取装置の構成を示す正面図であり、図１
（Ｂ）は、電気式動力舵取装置の一部断面説明図であ
る。

【図２】図１（Ａ）中のトルクセンサハウジングのＡ−
Ａ断面図である。

【図３】図１（Ｂ）中の電気式動力舵取装置のブラシレ
スＤＣモータ収容部を拡大して示す一部断面説明図であ
る。

【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、トルクセンサ
の製造工程を示す工程図である。

【図５】図５（Ａ）は、エアーギャップ形成前のトルク
センサの側面図であり、図５（Ｂ）は、エアーギャップ
形成後のトルクセンサの側面図である。

【図６】図６（Ａ）は、センサリング構成体の側面図で
あり、図６（Ｂ）は、センサリングの側面図であり、図
６（Ｃ）は、図６（Ｂ）の第１円筒部材のＣ矢視図であ
り、図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）の第２円筒部材のＤ矢視
図である。

【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、従来技術のトルク
センサの側面図である。

【符号の説明】１１ラックハウジング１２ラックシャフト１２Ａラック１５モータシャフト１８ボール継手１９タイロッド２０ブラシレスＤＣモータ２１電機子鉄心２２リングマグネット４０電気式動力舵取装置４２トルクセンサハウジング５２メインシャフト５４ピニオン５６トーションバー６０トルクセンサ６２センサリング６２α センサリング構成体６２Ａ第１円筒部材６２Ｂ第２円筒部材６２ａ、６２ｂ歯部６４固定ピン７０コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材と第２部材とをトーションバー
で連結し、前記第１部材にセンサリングの第１の円筒部
材を固定し、前記第２部材にセンサリングの第２の円筒
部材を固定してなるトルクセンサにおいて、一体に構成したセンサリング構成体を２分割すること
で、前記第１の円筒部材と第２の円筒部材とを形成した
ことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】電気式動力舵取装置に用いられることを
特徴とする請求項１のトルクセンサ。
【請求項３】第１部材と第２部材とをトーションバー
で連結し、前記第１部材にセンサリングの第１の円筒部
材を固定し、前記第２部材にセンサリングの第２の円筒
部材を固定してなるトルクセンサの製造方法において：
トーションバーで連結した第１部材と第２部材とに、第
１の円筒部材と第２の円筒部材とを一体に構成したセン
サリング構成体を固定する工程：前記センサリング構成
体を２分割し、第１の円筒部材の固定された前記第１部
材側と、第２の円筒部材の固定された前記第２部材とを
回転可能にする工程と、を備えることを特徴とするトル
クセンサの製造方法。
【請求項４】第１部材と第２部材とに、センサリング
構成体を固定する工程において、センサリング構成体を
圧入することを特徴とする請求項３のトルクセンサの製
造方法。