JP2004117328A - トルクセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トーションバー90に作用するねじれに基づく入力シャフト91と出力シャフト92との相対変位に対応して出力信号が変化するコイル3とを備え、出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサである。コイル3は、巻線4aと、巻線4aと結線され、巻線4aを駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板7と、基板7に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線8とが一体をなしたものである。
【選択図】 図1
Description
【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等に利用可能なトルクセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図3に示すように、特開2000−146722号公報記載のトルクセンサが知られている。このトルクセンサでは、トーションバー90が軸方向に延在されており、このトーションバー90の上端にはトーションバー90と同軸をなす入力軸としての中空の入力シャフト91がピン96により連結されている。この入力シャフト91の上部には図示しない車両の操舵ハンドルが連結されている。
【0003】
また、トーションバー90の下端にはトーションバー90及び入力シャフト91と同軸をなす出力軸としての中空の出力シャフト92がスプライン嵌合及び圧入により連結され、出力シャフト92の下部にはピニオン92aが一体に形成されている。
【0004】
これら入力シャフト91及び出力シャフト92の外周には第1、2軸受95a、95bを介してセンサハウジング93及びラックハウジング94が設けられており、ラックハウジング94内には出力シャフト92のピニオン92aと噛合するラックバー81が保持されている。このラックバー81には操舵力をアシストする図示しないモータが設けられている。
【0005】
センサハウジング93内では、磁性材料からなる第1センサリング97が入力シャフト91に固定されている。この第1センサリング97は、トーションバー90を囲む円周方向に延在する環状をなしており、第1センサリング97の下端面には櫛歯状をなす多数の矩形状の歯部97aが形成されている。
【0006】
また、センサハウジング93内では、磁性材料からなる第2センサリング98が出力シャフト92に固定されている。この第2センサリング98も、トーションバー90を囲む円周方向に延在する環状をなしており、第2センサリング98の上端面には櫛歯状をなす多数の矩形状の歯部98aが形成されている。各歯部98aは軸方向で間隙を有しつつ各歯部97aと位相のずれを有して対面している。
【0007】
さらに、センサハウジング93内には、第1、2センサリング97、98に外周側から対面する巻線99が固定されている。また、この巻線99を囲包し、第1、2センサリング97、98とともに磁気回路を形成すべく、磁性材料からなるガイド85及びスペーサ86が固定されている。そして、巻線99は、駆動回路等を構成する電子部品が搭載された基板80に接続されており、基板80は図示しないマイクロコンピュータ(以下、マイコンという。)に接続されている。また、基板80を保護するため蓋82が取り付けられている。
【0008】
このトルクセンサでは、マイコンから基板80を介して巻線99に通電される。そして、車両の操舵ハンドルの操作により、入力シャフト91にトルクが伝わると、トーションバー90がねじれることにより、入力シャフト91と出力シャフト92との間で相対変位を生じる。これにより、第1、2センサリング97、98の歯部97a、98aの対面面積が変化し、巻線99のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化が巻線99の出力信号に反映され、基板80を介してマイコンにトルク信号として入力される。このため、このトルクセンサが採用された電動パワーステアリングにおいては、トルクに応じた操舵力がモータによりラックバー81にアシストされることとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のトルクセンサでは、巻線99と基板80とを別々に組付けた後、巻線99のリード線を基板80に接続しなければならないため、組付けが面倒であった。また、基板80を別途組付けるための空間や基板80を保護するための蓋82等が必要であるため、部品点数が増加し、製造コストの高騰化を招来していた。
【0010】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現できるトルクセンサを提供することを解決すべき課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルクセンサは、軸方向に延在するトーションバーと、該トーションバーの一端に連結され、該トーションバーと同軸をなす入力軸と、該トーションバーの他端に連結され、該トーションバー及び該入力軸と同軸をなす出力軸と、該入力軸との間に第1軸受を介するとともに該出力軸との間に第2軸受を介して設けられ、該トーションバー、該入力軸及び該出力軸の一部を収納するセンサハウジングと、該センサハウジングに固定され、該トーションバーに作用するねじれに基づく該入力軸と該出力軸との相対変位に対応して出力信号が変化するコイルとを備え、該出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサにおいて、
【0012】
前記コイルは、巻線と、該巻線と結線され、該巻線を駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板と、該基板に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線とが一体をなしたものであることを特徴とする。
【0013】
本発明のトルクセンサでは、巻線と基板とが一体をなして接続され、基板にコネクタをもつリード線が接続されてコイルとされている。そのため、巻線と基板とを一体としてセンサハウジングに組付けることができ、組付け後、巻線を基板に結線する必要がない。また、巻線と基板とが一体をなしているため、基板を別途組付けるための空間や基板を保護するための蓋等が不要にすることができ、部品点数を削減することができる。
【0014】
したがって、本発明のトルクセンサによれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。
【0015】
本発明のトルクセンサでは、センサハウジングは、軸方向に開いて第2軸受が固定される開口と、この開口から挿入されるコイルを収納保持してコイルを径方向で隠蔽する収納空間とを有することが好ましい。こうであれば、コイルを容易にセンサハウジングに組付けることができるとともに、基板を保護するための蓋等が不要になる。
【0016】
このようなセンサハウジングの開口には、出力軸の残部と、残部のピニオンと噛合するラックバーとを収納するラックハウジングが締着されていることが好ましい。これにより、このトルクセンサを電動パワーステアリング装置に組付けることができる。
【0017】
この場合、ラックハウジングと第2軸受との間には両者を遠ざけるように付勢する付勢部材が設けられていることが好ましい。これにより、第2軸受とセンサハウジングとの隙間をなくすことができ、出力軸のブレを防止することができる。そのため、車両の操舵ハンドルが安定し、快適な操舵性が確保される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態1、2を図面を参照しつつ説明する。
【0019】
(実施形態1)
実施形態1のトルクセンサの主な機械的構成は、図1に示すように、図3のものと同様であり、図3に示した従来の機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。
【0020】
このトルクセンサでは、図1に示すように、入力シャフト91及び出力シャフト92の外周に第1、2軸受95a、95bを介してセンサハウジング1及びラックハウジング2が設けられいる。センサハウジング1とラックハウジング2とは、図示しない位置において締着されている。
【0021】
センサハウジング1には軸方向に開く開口1aが設けられ、開口1aの径と同じ内径の収納空間1bが軸方向に凹設されている。さらに、収納空間1bの内周面の一部には、開口1aから軸方向に延びる収納空間1cが凹設されている。この収納空間1b、1cにはコイル3が収納保持され、コイル3は径方向で隠蔽されている。また、収納空間1bには、第1、2ロータ5、6も収納されている。そして、収納空間1cの入力シャフト91側には、リード線取出穴1dが貫設されている。
【0022】
第1ロータ5は、複数の巻線5aを有し、トーションバー90を囲む円周方向に延在する環状をなしており、入力シャフト91に固定されている。また、第2ロータ6も、複数の巻線6aを有し、トーションバー90を囲む円周方向に延在する環状をなしており、出力シャフト92に固定されている。
【0023】
コイル3は、ステータ4、基板7及びリード線8を有している。ステータ4は、複数の巻線4aを有し、トーションバー90を囲む円周方向に延在する環状をなしており、収納空間1bに固定されている。ステータ4(巻線4a)は、第1ロータ5に対面する部分と第2ロータ6に対面する部分とで電気的に分離されており、これら二つの部分のそれぞれから出力を得るようになっている。基板7は、ステータ4に固定され、収納空間1cに収納されている。この基板7には駆動回路等を構成する電子部品が搭載されている。また、ステータ4の巻線4aが基板7に電気的に接続されている。さらに、リード線8の一端が基板7に電気的に接続されている。リード線8は、リード線取出穴1dに取り付けられたシール部材9を通してセンサハウジング1の外部に取り出され、結束具10によりプレート11に固定されている。このリード線8の他端には、図示しないコネクタが接続されている。
【0024】
また、ラックハウジング2と第2軸受95bとの間には、両者を遠ざけるように付勢する付勢部材としての皿ばね12が設けられている。
【0025】
以上のように構成されたトルクセンサでは、マイコンから基板7を介してステータ4の巻線4aの入力用巻線に通電されると、巻線4aの出力用巻線に誘導電流が流れる。そして、車両の操舵ハンドルの操作により、入力シャフト91にトルクが伝わると、トーションバー90がねじれることにより、入力シャフト91と出力シャフト92との間で相対変位を生じる。これにより、第1ロータ5、第2ロータ6がそれぞれステータ4に対して回転変位し、ステータ4の前期二つの部分からの出力差が基板7を介してマイコンにトルク信号として入力される。こうして、このトルクセンサが採用された電動パワーステアリングにおいては、トルクに応じた操舵力がモータによりラックバーにアシストされることとなる。
【0026】
このトルクセンサでは、巻線4aと基板7とが一体をなして接続され、基板7にコネクタをもつリード線8が接続されてコイル3とされている。そのため、巻線4aと基板7とを一体としてセンサハウジング1に組付けることができるとともに、組付け後、巻線4aを基板7に結線する必要がない。また、このトルクセンサでは、センサハウジング1が軸方向に開いて第2軸受95bが固定される開口1aと、この開口1aから挿入されるコイル3を収納保持してコイル3を径方向で隠蔽する収納空間1b、1cとを有している。このため、コイル3を容易にセンサハウジング1に組付けることができるとともに、基板7を別途組付けるための空間や基板7を保護するための蓋等が不要であり、部品点数を削減することができる。
【0027】
したがって、実施形態1のトルクセンサによれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。
【0028】
また、このトルクセンサでは、センサハウジング1の開口1aに、出力シャフト92の残部と、ピニオン92aと噛合するラックバーとを収納するラックハウジング2が締着される。このため、このトルクセンサを電動パワーステアリング装置に容易に組付けることができる。
【0029】
さらに、このトルクセンサでは、ラックハウジング2と第2軸受95bとの間に皿ばね12が設けられているため、第2軸受95bとセンサハウジング1との隙間をなくすことができる。これにより、出力シャフト92のブレを防止することができ、車両の操舵ハンドルが安定し、快適な操舵性が確保される。
【0030】
(実施形態2)
実施形態2のトルクセンサの主な機械的構成は、図2に示すように、図1及び図3のものと同様であり、図1及び図3に示した機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。
【0031】
このトルクセンサでは、図2に示すように、センサハウジング1の収納空間1b、1cにコイル13が収納保持され、コイル13は径方向で隠蔽されている。また、収納空間1bには、第1、2センサリング97、98も収納されている。
【0032】
コイル13は、ガイド85、スペーサ86、巻線99、基板7及びリード線8を有している。基板7には巻線99が電気的に接続されている。
【0033】
このトルクセンサでは、巻線99と基板7とが一体をなして接続され、基板7にコネクタをもつリード線8が接続されてコイル13とされている。そのため、巻線99と基板7とを一体としてセンサハウジング1に組付けることができるとともに、組付け後、巻線99を基板7に結線する必要がない。また、基板7を別途組付けるための空間や基板7を保護するための蓋等が不要であり、部品点数を削減することができる。
【0034】
したがって、実施形態2のトルクセンサによっても、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。その他の作用、効果は実施形態1と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1のトルクセンサの縦断面図である。
【図2】実施形態2のトルクセンサの縦断面図である。
【図3】従来のトルクセンサの縦断面図である。
【符号の説明】
90…トーションバー
91…入力軸(入力シャフト)
92…出力軸(出力シャフト)
92a…ピニオン
95a…第1軸受
95b…第2軸受
1…センサハウジング
1a…開口
1b、1c…収納空間
2…ラックハウジング
3、13…コイル
4a、5a、6a、99…巻線
7…基板
8…リード線
12…付勢部材(皿ばね)
Claims (4)
- 軸方向に延在するトーションバーと、該トーションバーの一端に連結され、該トーションバーと同軸をなす入力軸と、該トーションバーの他端に連結され、該トーションバー及び該入力軸と同軸をなす出力軸と、該入力軸との間に第1軸受を介するとともに該出力軸との間に第2軸受を介して設けられ、該トーションバー、該入力軸及び該出力軸の一部を収納するセンサハウジングと、該センサハウジングに固定され、該トーションバーに作用するねじれに基づく該入力軸と該出力軸との相対変位に対応して出力信号が変化するコイルとを備え、該出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサにおいて、
前記コイルは、巻線と、該巻線と結線され、該巻線を駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板と、該基板に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線とが一体をなしたものであることを特徴とするトルクセンサ。 - センサハウジングは、軸方向に開いて第2軸受が固定される開口と、該開口から挿入されるコイルを収納保持して該コイルを径方向で隠蔽する収納空間とを有することを特徴とする請求項1記載のトルクセンサ。
- センサハウジングの開口には、出力軸の残部と、該残部のピニオンと噛合するラックバーとを収納するラックハウジングが締着されていることを特徴とする請求項2記載のトルクセンサ。
- ラックハウジングと第2軸受との間には両者を遠ざけるように付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項3記載のトルクセンサ。
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