JP2004093183A - 電動パワーステアリング用トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】熱かしめによりヨーク部材から検出コイルが脱落することを防止しつつ、コイルボビンの線膨張係数をヨーク部材のそれと一致させることなしに、温度変化や振動に基づくトルク検出値の変動を抑制することができる電動パワーステアリング用トルクセンサの提供。
【解決手段】予めコイルボビン１４の上面壁とヨーク部材８０の上面壁との軸方向対向面部分の少なくともいずれか一方の面、および、貫通穴８１の内周面とかしめ用突起１４１の外周面の少なくともいずれか一方の面に、それぞれ伸縮性を有する接着剤１５ａ、１５ｂを塗布した状態で、トルク検出用コイル８が収容された状態のコイルボビン１４をヨーク部材８０内に収容し、貫通穴８１を貫通して上部に突出したかしめ用突起１４１を熱かしめして半球状の熱かしめ部１４２を形成することにより、ヨーク部材８０内への組み付け固定を行う。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に装備されるトルクセンサに関し、特に、トルク検出精度の安定化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング用トルクセンサとしては、例えば、特開平１１−１１８６２７号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来の電動パワーステアリング用トルクセンサに適用されている検出コイルは、合成樹脂材料からなるコイルボビン内に収容された状態で、磁性材料からなる断面略コ字状のヨーク部材内に収容されると共に、該ヨーク部材に形成された貫通穴にコイルボビンに一体に形成されたかしめ用突起を挿通して熱かしめすることにより、検出コイルがコイルボビンを介してヨーク部材内に装着固定された構造となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、合成樹脂製コイルボビンと金属製ヨーク部材とでは、温度変化による線膨張係数が異なるため、検出コイル温度の上昇により、熱かしめによる固定状態に緩みが生じることで、検出コイルを収容したコイルボビンとヨーク部材との間に隙間が発生し、この隙間により磁路抵抗が生じて検出コイルのインダクタンスが変化するため、正確なトルク検出ができなくなると共に、走行路面およびエンジンからの振動で、発生隙間の分だけヨーク部材内において検出コイルが不規則に位置変動し、これにより、トルク検出値が変動して操舵フィーリングを悪化させるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、熱かしめによりヨーク部材から検出コイルが脱落することを防止しつつ、コイルボビンの線膨張係数をヨーク部材のそれと一致させることなしに、温度変化や振動に基づくトルク検出値の変動を抑制することができる電動パワーステアリング用トルクセンサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、少なくともコイルボビンとヨーク部材との軸方向対向面部分を伸縮性を有する接着剤により接合した後に、ヨーク部材に形成された貫通穴に挿通したコイルボビンに一体に形成されたかしめ用突起を熱かしめすることにより検出コイルがヨーク部材に固定されていることを特徴とする手段とした。
【０００６】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、少なくとも前記貫通穴の内周面とかしめ用突起の外周面との間に伸縮性を有する接着剤を充填して接合させたことを特徴とする手段とした。
【０００７】
【作用および効果】
この発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサでは、上述のように、少なくともコイルボビンとヨーク部材との軸方向対向面部分が伸縮性を有する接着剤により接合されることで、線膨張係数の相違に基づいて検出コイルの温度上昇により熱かしめによる固定状態に緩みが発生したとしても、接着剤の伸縮性により緩み分が吸収されるため、少なくともコイルボビンとヨーク部材との軸方向対向面部分に隙間が発生することが防止される。
従って、熱かしめによりヨーク部材から検出コイルが脱落することを防止しつつ、コイルボビンの線膨張係数をヨーク部材のそれと一致させることなしに、温度変化や振動に基づくトルク検出値の変動を抑制することができるようになるという効果が得られる。
【０００８】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサでは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、少なくとも前記貫通穴の内周面とかしめ用突起の外周面との間に伸縮性を有する接着剤を充填して接合させることで、貫通穴とかしめ用突起との間の隙間が接着剤の伸縮性により常時埋められた状態となり、これにより、温度変化に基づく接合部のがたつきを防止できるようになる。
従って、温度変化や振動に基づく検出コイルのインダクタンス変化を抑制することができるようになるという効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図１〜５に基づいて説明する。
図１は、電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳを示す縦断側面図であり、この図において、１はハウジング、２は入力軸（第２回転軸）、３は出力軸（第１回転軸）、４はトーションバー（弾性体）、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材、７は温度補償側包囲部材、８はトルク検出用コイル（検出コイル）、９は温度補償用コイル（検出コイル）、１０はスペーサ、１１はベース部材、１２は出力軸側ウォームホイール、１３はモータ軸側ウォームシャフトを示す。
【００１０】
さらに詳述すると、前記ハウジング１は、前記電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳ部分が主に収容される上部ハウジング１１０と、減速ギヤＧ部分が主に収容される中央ハウジング１２０と、ラックＬ＆ピニオンＰ部分が主に収容される下部ハウジング１３０とに分割形成されていて、それぞれ軸方向に組み付けることにより１つのハウジング１が構成されるようになっている。そして、前記入力軸２および出力軸３は、前記各ハウジング１１０、１２０、１３０内に軸受けベアリング１ａ、１ｂ、１ｃを介してそれぞれ回転自在に支持された状態で、同軸に配置されている。
【００１１】
前記トーションバー４は、前記入力軸２の軸心穴２ａ内に回転可能に挿入され、その一端が軸心穴２ａの奥側で入力軸２に固定される一方、もう一端側は出力軸３の軸心穴３ａにスプライン結合されている。
【００１２】
そして、前記入力軸２には、図外のステアリングホイールが連結されていて、このステアリングホイールの操舵力が、入力軸２、トーションバー４、および、出力軸３を経由し、出力軸３の一端に設けられたラックＬ＆ピニオンＰによりラックＬの直線運動に変換され、図外の左右前輪に伝達されるようになっている。
【００１３】
前記被包囲部材５は、前記トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で発生する磁界の磁路を構成するものであり、このためステンレス等の磁性材料で焼結加工により形成され、上部ハウジング１１０内において出力軸３の上端部（入力軸２側端部）に本体部３１とは環状段部３２を形成して設けられた小径部３３の外周に圧入結合されている。
【００１４】
前記トルク検出用コイル８は、インピーダンス変化に基づいて入力軸２と出力軸３との間に作用するトルクを検出するためのもので、環状に形成され、被包囲部材５の入力軸２側の面と軸方向に対面する状態でその上面および内外周両側面を包囲する磁性材料からなる断面略門形のヨーク部材８０を介してハウジング１側に固定されていて、該ヨーク部材８０および被包囲部材５を磁路とする磁界を発生させる。
【００１５】
さらに詳述すると、トルク検出用コイル８は、図３（図２の　ＩＩＩ−ＩＩＩ　線における拡大縦断正面図）、図４（縦断正面図）に示すように、上下両面および内周面側を包囲する断面略コ字状の合成樹脂材料からなるコイルボビン１４内に収容された状態で、前記ヨーク部材８０内に収容固定されるようになっている。
【００１６】
ヨーク部材８０の上面壁には、図２（平面図）、図３に示すように、周方向等間隔のもとに３つの軸方向貫通穴８１が形成される一方、この各貫通穴８１と軸方向に対向するコイルボビン１４の上面側には該各貫通穴８１に挿通可能なかしめ用突起１４１が一体に突出形成されている。なお、図３において、１４２はかしめ用突起１４１の上端を熱かしめして形成された半球状の熱かしめ部、１５ａはヨーク部材８０の上面壁とコイルボビン１４の上面壁との間に介装された伸縮性を有する接着剤、１５ｂは貫通穴８１の内周面とかしめ用突起１４１外周面との間の隙間に充填された伸縮性を有する接着剤を示す。
【００１７】
前記温度補償用コイル９は、前記トルク検出用コイル８でトルクを検出する際に温度変化に基づく検出値の変動を修正するためのもので、被包囲部材５の出力軸３側の面と軸方向に対面する状態でその下面および内外周両側面を包囲する磁性部材からなるヨーク部材９０を介してハウジング１側に固定されていて、該ヨーク部材９０および被包囲部材５を磁路とする磁界を発生させる。なお、この温度補償用コイル９は、前記トルク検出用コイル８と同一仕様のものが用いられ、上下逆方向にして組み付けられる。なお、図１、２、４において８ａ、９ａはコイルハーネスを示す。
【００１８】
前記トルク検出側包囲部材６は、内周側を入力軸２側に固定した状態で、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図示は省略したが、前記被包囲部材５における切欠部および非切欠部の数に対応し軸方向に貫通する窓部（切欠部）が円周方向所定間隔のもとに複数形成されている。なお、各窓部の周方向幅が被包囲部材５の非切欠部と同一幅に形成されている。
【００１９】
即ち、トルク検出側包囲部材６の切欠部および非切欠部と前記被包囲部材５の切欠部および非切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより入力軸２と出力軸３との間に発生するトルクを検出するためのものであり、このため、トルク検出側包囲部材６はアルミニウム等の導電性かつ非磁性材料で形成されている。
【００２０】
前記温度補償用包囲部材７はその内周側は出力軸３側には固定されないフリーの状態で温度補償用包囲部材７の外周に形成される外筒部７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部６３とが互いに軸方向に延長され一体に連結することにより、トルク検出側包囲部材６と一体に回動するように構成されている。
【００２１】
そして、図示を省略したが、トルク検出側包囲部材６の窓部と温度補償側包囲部材７の窓部とが回動角で２２．５度ずれた状態に配置されると共に、入力軸２側に回転力が加わっていないトルク値０の状態で、トルク検出側包囲部材６の各窓部と温度補償側包囲部材７の各窓部との間における各非切欠部の幅が被包囲部材５の各非切欠部の周方向幅と同一幅に形成された状態となっており、この幅部分に被包囲部材５の各非切欠部が丁度軸方向に重なる状態に配置されている。
なお、温度補償用包囲部材７内周側から温度補償用コイル９の下部に至るまでの出力軸３の外周には、温度補償用包囲部材７と同一材料の円筒部材７４が圧入されており、温度補償用コイル９から出力軸３への磁界の逃げを防止して磁界を安定させるようになっている。
【００２２】
また、温度補償側包囲部材７は、各窓部の軸心側がそれぞれ軸心穴と連通する切り欠き状に形成されることにより、前記被包囲部材５が軸方向に通過可能となっている。
【００２３】
前記スペーサ１０は、トルク検出用コイル８側のヨーク部材８０と温度補償用コイル９側のヨーク部材９０との軸方向間隔を決定するために介装されるもので、非導電性部材である合成樹脂材料（ＰＰＳ）で円筒状に形成されている。
そして、このスペーサ１０は、中央ハウジング１２０内において位置決め固定された状態で組み付けられた前記ベース部材１１に対し位置決め固定されることにより、トルク検出用コイル８とトルク検出側包囲部材６、および、温度補償用コイル９と温度補償側包囲部材７との軸方向位置関係が決定されるようになっている。
【００２４】
次に、ヨーク部材８０に対するトルク検出用コイル８の組み付け構造を図３に基づいて説明する。
まず、ヨーク部材８０への組み付けに対しては、予めコイルボビン１４の上面壁とヨーク部材８０の上面壁との軸方向対向面部分の少なくともいずれか一方の面、および、貫通穴８１の内周面とかしめ用突起（一点鎖線で示す熱かしめ前のかしめ用突起）１４１の外周面の少なくともいずれか一方の面に、それぞれ伸縮性を有する接着剤１５ａ、１５ｂを塗布し、コイルボビン１４のかしめ用突起１４１をヨーク部材８０の貫通穴８１に挿通する状態でトルク検出用コイル８が収容された状態のコイルボビン１４をヨーク部材８０内に収容する。
次に、貫通穴８１を貫通して上部に突出したかしめ用突起１４１を熱かしめして実線で示すように半球状の熱かしめ部１４２を形成することにより、ヨーク部材８０内への組み付け固定を完了する。
【００２５】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサによれば、上述のように、コイルボビン１４とヨーク部材８０との軸方向対向面部分が伸縮性を有する接着剤１５ａにより接合されることで、コイルボビン１４とヨーク部材８０との線膨張係数の相違に基づいてトルク検出用コイル８の温度上昇により熱かしめ部１４２による固定状態に緩みが発生したとしても、接着剤１５ａの伸縮性により緩み分が吸収されるため、少なくともコイルボビン１４とヨーク部材８０との軸方向対向面部分に隙間が発生することが防止され、従って、熱かしめ部１４２によりヨーク部材８０からトルク検出コイル８が脱落することを防止しつつ、コイルボビン１４の線膨張係数をヨーク部材８０のそれと一致させることなしに、温度変化や振動に基づくトルク検出値の変動を抑制することができるようになるという効果が得られる。
【００２６】
また、前記貫通穴８１の内周面とかしめ用突起１４１の外周面との間に伸縮性を有する接着剤１５ｂを充填して接合させることで、貫通穴８１とかしめ用突起１４１との間の隙間が接着剤１５ｂの伸縮性により常時埋められた状態となり、これにより、温度変化に基づく接合部のがたつきを防止できるようになり、従って、温度変化や振動に基づくトルク検出用コイル８のインダクタンス変化を抑制することができるようになるという効果が得られる。
【００２７】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、入力軸２側に包囲部材を設け、出力軸３側に被包囲部材を設けたが、逆であってもよい。
【００２８】
また、発明の実施の形態では、コイルボビン１４の上面壁とヨーク部材８０の上面壁との軸方向対向面部分の少なくともいずれか一方の面、および、貫通穴８１の内周面とかしめ用突起１４１の外周面の少なくともいずれか一方の面に、それぞれ伸縮性を有する接着剤１５ａ、１５ｂを塗布したが、コイルボビン１４の内周壁とヨーク部材８０の内周壁との対向面部分にも伸縮性を有する接着剤を塗布するようにしてもよい。また、突起を超音波溶着で熱かしめと同様の形状をとることも可能で、この場合も熱かしめと同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す縦断側面図である。
【図２】トルク検出用コイルが収容されたヨーク部材を示す平面図である。
【図３】図２の　ＩＩＩ−ＩＩＩ　線における拡大縦断正面図である。
【図４】トルク検出用コイルが収容されたヨーク部材を示す縦断正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における横断平面図である。
【符号の説明】
ＴＳ　電動パワーステアリング用トルクセンサ
１　ハウジング
１１０　上部ハウジング（ハウジング）
１２０　中央ハウジング（ハウジング）
１３０　下部ハウジング（ハウジング）
２　入力軸（第２回転軸）
３　出力軸（第１回転軸）
４　トーションバー（弾性体）
５　被包囲部材
６　トルク検出側包囲部材
７　温度補償側包囲部材
８　トルク検出用コイル（検出コイル）
８０　ヨーク部材
８１　貫通穴
９　温度補償用コイル（検出コイル）
９０　ヨーク部材
１４　コイルボビン
１４１　かしめ用突起
１４２　熱かしめ部
１５ａ　接着剤
１５ｂ　接着剤

Claims (2)

1. 第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、
   前記第１回転軸側に固定されていて少なくとも軸方向一側面に円周方向所定間隔のもとに切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
   該被包囲部材における切欠部が形成された側面と軸方向に対向する状態で前記第２回転軸側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応し軸方向に貫通する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された導電性かつ非磁性材料よりなる包囲部材と、
   該包囲部材側に軸方向に対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する検出コイルと、
   該検出コイルが収容される合成樹脂材料からなるコイルボビンと、
   該検出コイルを包囲する磁性材料からなるヨーク部材と、
   を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
   少なくとも前記コイルボビンとヨーク部材との軸方向対向面部分を伸縮性を有する接着剤により接合した後に、前記ヨーク部材に形成された貫通穴に挿通した前記コイルボビンに一体に形成されたかしめ用突起を熱かしめすることにより前記検出コイルがヨーク部材に固定されていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。
2. 少なくとも前記貫通穴の内周面とかしめ用突起の外周面との間に伸縮性を有する接着剤を充填して接合させたことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。

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