JP2004132748A - 電動パワーステアリング装置のトルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサによるトルク検出用コイルと温度補償用コイル間の位置精度の低下を防止でき、これによりトルクセンサの検出精度の悪化を防止できる。
【解決手段】ほぼ同軸上に配置された入力軸及び出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に発生するトルクを検出する一対のトルク検出用コイルと温度補償用コイル検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記両ヨーク部材間に介装されて、両検出コイルの軸方向間隔を決定する環状のスペーサ１０とを備えた電動パワーステアリング装置のトルクセンサである。前記スペーサを、外輪２０と該外輪の内周面２０ａに圧入される内輪２１との二重の円筒状の非磁性金属材であるアルミ合金材によって構成した。また、前記外輪の内周面に、前記両ヨーク部材と係合して該ヨーク部材の周方向の位置決めをする軸方向突起２２，２３を設けた。
【選択図】　図７

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用いられるトルクセンサの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置に適用されるトルクセンサとしては、例えば、本出願人が先に出願した特願２００１−３８３５６８に記載されているようなものがある。
【０００３】
概略を説明すれば、このトルクセンサは、入力軸と出力軸との間に介装されたトーションバーと、前記出力軸に設けられていて電動機の駆動軸に設けられたウォームシャフトと噛み合って前記出力軸に操舵補助力を伝達するウォームホイールと、前記出力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面と軸方向両面においてそれぞれ対向する状態でその基部が前記入力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磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる一対の包囲部材と、前記被包囲部材および前記一対の包囲部材を挟んで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両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入力軸と出力軸との間に発生するトルクを検出する一対の検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなる各ヨーク部材と、前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記両各検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングとを備えている。
【０００４】
また、前記入力軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成されている。
【０００５】
さらに、前記トルク検出用コイル側のヨーク部材と温度補償用コイル側のヨーク部材との間には、非導電性部材である合成樹脂材料の円筒状のスペーサが介装されている。
【０００６】
このスペーサは、その内側上部にトルク検出用コイル側のヨーク部材における固定フランジ部を軸方向において位置決め係止する環状段差面が一体に形成されていると共に、内側下部に温度補償用コイル側のヨーク部材における固定フランジ部を軸方向において位置決め係止する環状段差面が形成されている。また、スペーサの上端内周面と下端内周面には、前記両フランジ部の外周面に形成された切欠部が係合して周方向において位置決めする軸方向突部がスペーサの成形と同時に一体に形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先願におけるトルクセンサにあっては、前記スペーサによって各ヨーク部材の軸方向の位置決めがなされるようになっているものの、全体が合成樹脂材によって形成されているため、ハウジング内の熱によっていわゆるへたり現象が発生して、部分的に変形しまうおそれがある。
【０００８】
また、このスペーサの射出成形の際に、成形精度の悪化などに起因して前記環状段差面のコーナー部が直角ではなく僅かにＲ形状になってしまうおそれがある。
【０００９】
この結果、前記各ヨーク部材間（検出コイル間）の軸方向の位置決め精度が低下して位置ずれが生じ、各ヨーク部材と前記包囲部材との間のいわゆるエアーギャップが不均一になって、トルクセンサの検出特性が変化してしまうおそれがある。
【００１０】
したがって、前記Ｒ形状の形成部位を事後的に切削加工などによって直角に成形しなければならず、加工コストの高騰が余儀なくされている。
【００１１】
本発明は、前記先願発明の技術的課題に鑑みて案出したもので、スペーサによる各ヨーク部材の位置決め精度を向上し得る電動パワーステアリング装置のトルクセンサを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、とりわけ、スペーサを、外輪と該外輪の内周面に圧入される内輪との二重の円筒状の非磁性金属材によって構成したことを特徴としている。
【００１３】
スペーサを合成樹脂材ではなく、例えば合成樹脂系の材料と線膨張係数がほぼ同一のアルミ合金などの金属材によって形成したため、ハウジング内での熱による経時的な劣化が抑制される。この結果、検出コイル間の位置精度の低下を防止できることから、トルクセンサの検出精度の悪化を防止できる。
【００１４】
また、環状段差のコーナー部にＲ形状が発生することがないことから、事後的な切削加工が不要になり、加工コストの低廉化が図れる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記外輪の内周面に、前記ヨーク部材と係合して該ヨーク部材の周方向の位置決めをする係合部を設けたことを特徴としている。
【００１６】
したがって、この発明によれば、係合部によってヨーク部材の周方向の位置決めも可能になるばかりか、スペーサがアルミ合金などの金属材によって形成されていることから、外輪側の係合部を例えばかしめ等の簡易な方法によって成形することができる。よって、かかる係合部の成形作業も容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電動パワーステアリング装置のトルクセンサの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態のトルクセンサＴＳが適用される電動パワーステアリング装置の全体概略図であり、この図に示すように、ステアリングホイールＳＷを手動で回転させると、回転軸Ｓの回転がラックＲ＆ピニオンＰによりラックＲの直線運動に変換され、これにより、左右の前輪ＴＬ、ＴＲの向きを変更（操舵）することができる。また、ピニオンＰを電動モータＭにより減速ギヤＧを介し回転可能に構成することにより、前記手動による操舵力の補助が行われるようになっている。
【００１９】
また、前記電動モータＭは、手動による操舵力を検出する前記トルクセンサＴＳからの信号に基づいて、車載のコントロールユニットＥＣＵに組み込まれたマイコンによりその駆動制御が行われ、これにより、手動による操舵力の補助制御が行われる。なお、同図において、Ｒｙはフェールセーフ用のリレー、Ｂは車載のバッテリである。
【００２０】
前記トルクセンサＴＳは、図２〜図１０に示すように構成され、図２は車両用電動パワーステアリング装置のトルクセンサＴＳを示す縦断面図、図３は同分解斜視図であり、図２及び図３において、１はハウジング、２は第１回転軸である入力軸、３は第２回転軸である出力軸、４は弾性体であるトーションバー、５は被包囲部材、６は第１磁路遮断部であるトルク検出側包囲部材、７は第２磁路遮断部である温度補償側包囲部材、８は検出コイルであるトルク検出用コイル、９は別異の検出コイルである温度補償用コイル、１０はスペーサ、１１はベース部材、１２は皿ばね、１３は出力軸側ウォームホイール、１４はモータ軸側ウォームシャフトを示している。
【００２１】
前記ハウジング１は、前記トルクセンサＴＣ部分が主に収容される上部ハウジング１１０と、前記減速ギヤＧ部分が主に収容される中央ハウジング１２０と、ラックＲ＆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、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。
【００２２】
すなわち、中央ハウジング１２０の上部に備えた大径部１２０ａ内に上部ハウジング１１０の下端開口縁部１１０ａを挿入すると共に、フランジ部１１０ｂを中央ハウジング１２０の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング１１０と中央ハウジング１２０とが締結固定される。
【００２３】
また、下部ハウジング１３０の上端部に備えた大径部１３０ａ内に中央ハウジング１２０の下部に備えた小径部１２０ｂを装着すると共に、大径部１３０ａの上端面を中央ハウジング１２０における環状段差面１２０ｃに当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により中央ハウジング１２０と下部ハウジング１３０とが締結固定されるようになっている。
【００２４】
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、同軸上に配置されている。
【００２５】
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に対しピン２ｂで固定される一方、もう一端側は出力軸３の軸心穴３ａに圧入されている。
【００２６】
また、前記入力軸２には、ステアリングホイールＳＷが連結されていて、このステアリングホイールＳＷ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の下端に設けられたラックＲ＆ピニオンＰによりラックＲの直線運動に変換され、左右の前輪ＴＬ、ＴＲに伝達されるようになっている。
【００２７】
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とは環状段差面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。（図５参照）
この被包囲部材５は、図４にその詳細斜視図を示すように、その中心部に前記小径部３３に圧入結合するための結合穴５０を有する環状基部の外周側には非切欠部（磁路形成部）５２を残し、円周方向所定間隔のもとに軸方向に貫通する切欠部５１が複数（この実施の形態では８個）形成されている。
【００２８】
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、図２及び図３に示すように、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、その下面以外を包囲するヨーク部材８０を介して上部ハウジング１１０側に固定され、被包囲部材５およびヨーク部材８０を磁路とする磁界を発生させる。
【００２９】
前記ヨーク部材８０は、図５に示すように、前記被包囲部材５と対向する下面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する上面包囲部８０ａと、内周包囲部８０ｂと、外周包囲部８０ｃおよび、該外周包囲部８０ｃの下端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部８０ｄとによって構成されている。そして、固定フランジ部８０ｄが突出される外周包囲部８０ｃは、固定フランジ部８０ｄ方向への磁束の漏れを防止するためにその肉厚が上面包囲部８０ａおよび内周包囲部８０ｂの肉厚より厚めに形成されている。
【００３０】
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、その上面以外を包囲するヨーク部材９０を介して上部ハウジング１１０側に固定され、被包囲部材５およびヨーク部材９０を磁路とする磁界を発生させる。
【００３１】
前記ヨーク部材９０は、図５に示すように、前記被包囲部材５と対向する上面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する下面包囲部９０ａと、内周包囲部９０ｂと、外周包囲部９０ｃおよび該外周包囲部９０ｃの上端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部９０ｄとによって構成されている。そして、固定フランジ部９０ｄが突出される外周包囲部９０ｃは、固定フランジ部９０ｄ方向への磁束の漏れを防止するためにその肉厚が上面包囲部９０ａおよび内周包囲部９０ｂの肉厚より厚めに形成されている。
【００３２】
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、内外二重の内外輪２０，２１によって構成されている。
【００３３】
すなわち、このスペーサ１０は、図６及び図７にも示すように、円筒状の外輪２０と該外輪２０の内周面に圧入される内輪２１との二重の円筒状の非磁性体金属材であるアルミ合金材料によって形成され、外輪２０は、肉厚が内輪２１よりも薄肉に形成されていると共に、上下幅Ｗが内輪２１の上下幅Ｗ１よりも大きく形成されている。一方、内輪２１は、単純な円筒状に形成されて、外輪２０の内周面２０ａの底部付近まで圧入されている。また、内輪２１の上面には、ヨーク部材８０における固定フランジ部８０ｄを軸方向において位置決め係止する環状段差面２１ａが形成され、下面には、ヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄを軸方向において位置決め係止する環状段差面２１ｂが形成されている。
【００３４】
すなわち、両環状段差面２１ａ、２１ｂ相互間の軸方向長さでトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９との軸方向位置関係が決定されるようになっている。
【００３５】
また、前記外輪２０の内周面２０ａの上端側と下端側には、前記ヨーク部材８０およびヨーク部材９０を周方向において位置決め係合する係合部である軸方向突部２２、２３が内方へのプレスかしめ加工によって形成されている一方、両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの外周面には軸方向突部２２、２３が係合する切欠部８０ｅ、９０ｅが形成されている。なお、この両切欠部８０ｅ、９０ｅは、両各コイルハーネス８ａ、９ａの突出方向を周方向において一致させた状態で周方向に一致する位置に形成される一方、前記両軸方向突部２２、２３も周方向において一致する位置に形成されている。すなわち、前記軸方向突部２２、２３と切欠部８０ｅ、９０ｅとで請求の範囲の相対回転阻止手段が構成されている。
【００３６】
前記ベース部材１１は、その下端フランジ部１１ａを中央ハウジング１２０における大径部１２０ａの内側に形成された係止段部１２０ｄ上に係止させた状態で組み込まれるもので、その上端小径円筒部１１ｂの内側にヨーク部材９０における本体部を収容する環状凹部１１ｃが形成されている。そして、前記小径円筒部１１ｂが前記スペーサ１０の下端開口部から挿入され、その上端面にヨーク部材９０の固定フランジ部９０ｄを当接係止させた状態で組み付けられる。すなわち、このベース部材１１の軸方向長さにより、中央ハウジング１２０（ハウジング１）とトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９との軸方向位置関係が決定されることになる。
【００３７】
そして、前記小径円筒部１１ｂの外周面には、スペーサ１０の軸方向突部２３が係合する切欠部１１ｄが形成されている。なお、この切欠部１１ｄに軸方向突部２３が係合した状態で、コイルハーネス９ａの突出位置とベース部材１１に形成されたハーネス引き出し溝１１ｅとが周方向において一致するようになっている。
【００３８】
また、前記スペーサ１０の外輪２０の上端部には、図６及び図７に示すように、円周方向の１８０°の位置にそれぞれ一対の位置決め用突起２４ａ、２４ｂが一体に形成されている。この両位置決め用突起２４ａ、２４ｂは、外輪２０の上端部の一部をプレスによって外方へ切り起こしたもので、平面ほぼコ字形状に形成されている。一方、この各位置決め用突起２４ａ、２４ｂと径方向に対向する上部ハウジング１１０の内周面には、前記位置決め用突起２４ａ、２４ｂが係合する図示しない軸方向係合溝が形成されている。そして、この軸方向係合溝に位置決め用突起２４ａ、２４ｂを係合させた状態において、前記コイルハーネス８ａ、９ａの突出方向と上部ハウジング１１０の一側に形成された配線ボックス１１０ｅとが一致するようになっている。つまり、前記各位置決め用突起２４ａ、２４ｂと軸方向係合溝とによって上部ハウジング１１０とスペーサ１０との相対回転が阻止されるようになっている。
【００３９】
前記固定フランジ部８０ｄと上部ハウジング１１０の内部の軸方向中間部に形成された環状段部１１０ｂとの間に皿ばね１２を介装させた状態で中央ハウジング１２０に対する上部ハウジング１１０の組み付けおよびボルト等による締結固定が行われることにより、皿ばね１２の付勢力により両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の位置ずれを防止し、軸方向位置関係を維持させた状態でハウジング１への組み付けが行われる。
【００４０】
前記トルク検出側包囲部材６は、その内周側円筒部６０を入力軸２外周にかしめることにより、入力軸２に対する組み付け固定がなされている。すなわち、図８に入力軸２を示すように、この入力軸２の下端部寄りの位置に形成された最大外径部２ｃの外周面に周方向溝２ｄと複数の軸方向溝２ｅとが形成され、両溝２ｄ、２ｅの交差点部分で凹部２ｆが形成されており、ポンチ等のかしめ具で前記内周側円筒部６０を凹部２ｆ内に打ち込んで嵌合させたかしめ状態とすることにより、入力軸２に対しトルク検出側包囲部材６が周方向および軸方向において位置決めされた状態で組み付け固定される。
【００４１】
前記トルク検出側包囲部材６は、以上のようにその内周側円筒部６０を入力軸２に固定することにより、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に所定のクリアランスをもって介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図９〜図１１にその詳細を示すように、前記被包囲部材５における切欠部５１および非切欠部５２の数に対応し軸方向に貫通する窓部（切欠部）６１が円周方向所定間隔のもとに複数（この実施の形態では８個）形成されている。なお、各窓部６１の周方向幅が被包囲部材５の非切欠部５２を挿入可能とするクリアランスを持ちつつ両者がほぼ同一幅に形成されている。
【００４２】
すなわち、トルク検出側包囲部材６の窓部６１および非切欠部６２と前記被包囲部材５の切欠部５１および非切欠部５２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。
【００４３】
前記温度補償用包囲部材７は、前記被包囲部材５と温度補償用コイル９との間に介装されるもので、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（接続部）７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部（接続部）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。
【００４４】
そして、図９に示すように、トルク検出側包囲部材６の窓部６１と温度補償側包囲部材７の窓部７１とが回動角で２２２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６１と温度補償側包囲部材７の各窓部７１との間における各非切欠部６２、７２の幅が被包囲部材５の各非切欠部５２を挿入可能とするクリアランスを持ちつつ、両者がほぼ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５２が丁度軸方向に重なる状態に配置されている。
【００４５】
また、温度補償側包囲部材７は、図１１に示すように、各窓部７１の軸心側がそれぞれ軸心穴（挿通穴）７４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における環状基部および被切欠部（磁路形成部）５２が温度補償側包囲部材７を軸方向に通過可能となっている。
【００４６】
そして、前記入力軸２におけるの最大外径部２ｃが、前記トルク検出用包囲部材６における内周側円筒部６０の内径はもちろん、前記被包囲部材５における結合穴５０の内径、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９を収容するヨーク部材８０、９０の内径よりも小径に形成されて、これら全てのセンサ部材が入力軸２側から組み付けられるようになっている。
【００４７】
以下、各部材の組み付け手順について説明する。
（イ）出力軸３にはその軸心穴３ａに対しトーションバー４の下端をスプライン結合すると共に、トーションバー４の上端部を入力軸２の軸心穴２ａ内に挿入した状態で、トーションバー４および入力軸２を直径方向に貫通するピン装着穴２ｇを穿設し、この装着穴２ｇにピン２ｃを圧入装着することによりトーションバー４の上端部側を入力軸２に固定する。なお、ピン装着穴２ｇの穿設加工時に発生する切削油や切粉の除去処理をした後、次の工程に進む。
【００４８】
この後、アルミリングを出力軸３に圧入するベアリング１ｂが圧入固定された出力軸３を中央ハウジング１２０の下方から挿通させ、ベアリング１ｂを小径部１２０ｂ内面に挿入し、ロックナットで固定することにより、中央ハウジング１２０に対し出力軸３の中間部を回転自在に軸支した状態に組付ける。
（ロ）中央ハウジング１２０内において、出力軸３にウォームホイール１３を圧入固定する。
（ハ）ベース部材１１の下端フランジ部１１ａを中央ハウジング１２０における大径部１２０ａ内に形成された環状段差面１２０ｄ上に係止させた状態で組み付ける。
（ニ）ベース部材１１の環状凹部１１ｃ内にヨーク部材９０の本体部を収容し、かつ、固定フランジ部９０ｄをベース部材１１の上端小径円筒部１１ｂの上端面に当接係止させた状態でヨーク部材９０（温度補償用コイル９）を組み付ける。
（ホ）出力軸３の上端小径部３３に被包囲部材５の結合穴５０を圧入して組み付ける。その際、温度補償用コイル９と被包囲部材５相互間のクリアランスをセンサなどで計測しながら被包囲部材５の軸方向位置決めが行われる。
（ヘ）外筒部７３、６３を介して温度検出側包囲部材７が一体化されたトルク検出側包囲部材６は、その内周側円筒部６０を入力軸２の最大外形部２ｃの外周にかしめることにより、入力軸２に対し組み付け固定する。その際、温度検出側包囲部材７は、前述のように、前記被包囲部材５における環状基部および被切欠部（磁路形成部）５２が温度補償側包囲部材７を軸方向に通過可能となっているため、この温度検出側包囲部材７を被包囲部材５と温度補償用コイル９との間に所定のクリアランスが形成されるように軸方向配置させると共に、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で検出されるインピーダンスの差が０になる位置とし、この状態でポンチ等のかしめ具で前記内周側円筒部６０を凹部２ｆ内に打ち込んで嵌合させたかしめ状態とすることにより、入力軸２に対しトルク検出側包囲部材６および温度補償側包囲部材７を軸方向および周方向において位置決め調整した状態で組み付け固定する。
（ト）スペーサ１０における下向きの環状段差面２１ｂを温度補償用コイル９側のヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄの上面に当接係止させた状態で、スペーサ１０を組み付ける。その際、スペーサ１０側に形成された軸方向突部２３を固定フランジ部９０ｄ側に形成された切欠部９０ｅおよびベース部材１１側に形成された切欠部１１ｄに係合させることにより、周方向に位置決めした状態で組み付ける。これにより、温度補償用コイル９におけるコイルハーネス９ａとベース部材１１におけるハーネス引き出し溝１１ｅの周方向位置を一致させることができる。
（チ）固定フランジ部８０ｄをスペーサ１０における上向きの環状段差面２１ａに当接係止させた状態でヨーク部材８０（トルク検出用コイル８）を組み付ける。その際、スペーサ１０側に形成された軸方向突部２２を固定フランジ部８０ｄ側に形成された切欠部８０ｅに係合させることにより、周方向に位置決めした状態で組み付ける。これにより、予め設定された両環状段差面２１ａ、２１ｂの相互間隔により、トルク検出側包囲部材６を被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に所定のクリアランスのもとに配置させた状態とすることができると共に、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９における両コイルハーネス８ａ、９ａの突出位置を周方向において一致させることができる。
（リ）ヨーク部材８０における固定フランジ部８０ｄ上に皿ばね１２を載置した状態で、中央ハウジング１２０に対し上部ハウジング１１０の組み付を行う。
【００４９】
すなわち、入力軸２を上部ハウジング１１０の軸心穴内に圧入固定されたベアリング１ａ内に挿入することにより、上部ハウジング１１０に対し入力軸２を回転自在に軸支状態とし、中央ハウジング１２０の上部に備えた大径部１２０ａ内に上部ハウジング１１０の下端開口縁部１１０ａを挿入すると共に、フランジ部１１０ｂを中央ハウジング１２０の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング１１０と中央ハウジング１２０とを軸方向に締結固定することにより、固定フランジ部８０ｄと環状段部１１０ｄとの間で皿ばね１２が押圧圧縮され、その強い反発力により、ヨーク部材８０と、スペーサ１０、ヨーク部材９０およびベース部材１１が、皿ばね１２と環状段部１１０ｄとの間に軸方向に挟持された状態で固定される。そして、上部ハウジング１１０の組み付けの際に、上部ハウジング１１０の内周面に形成された軸方向係合溝１２２にスペーサ１０の外周に形成された位置決め用突起２４ａ、２４ｂを係合させた状態で組み付けることにより、コイルハーネス８ａ、９ａの突出方向と上部ハウジング１１０の一側に形成された配線ボックス１１０ｅとを周方向において一致させることができる。
（ヌ）中央ハウジング１２０の小径部１２０ｂを下部ハウジング１３０の大径部１３０ａ内に挿入させると同時に、出力軸３を回転させながらピニオンＰをラックＲに噛み合わせて行き、最後に、下部ハウジング１３０内に圧入固定されたベアリング１ｃ内に出力軸３の下端を挿入させることにより、下部ハウジング１３０に対し出力軸３の下端部を回転自在に軸支した状態に組み付ける。
【００５０】
次に、このトルクセンサＴＳの作用・効果を説明する。
【００５１】
この実施の形態のトルクセンサＴＳは、前述のように構成されるため、トルク０の状態では、トルク検出側包囲部材６および温度補償側包囲部材７の非切欠部６２、７２により、それぞれ磁界が完全に遮断された状態、または少量の磁界が発生している状態となっており、このため、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で検出されるインピーダンス値の差は略０（トルク値０）となっている。
【００５２】
次に、トルク値０の状態から、入力軸２側に回転力が作用すると、入力軸２の回転力がトーションバー４を介して出力軸３側に伝達される際に、トルク量に応じてトーションバー４が捻じれることで、被包囲部材５とトルク検出側包囲部材６とが相対回動し、これにより、被包囲部材５の各非切欠部がトルク検出側包囲部材６の各窓部６１側と重なる方向に相対回動するため、相対回動量に応じトルク検出用コイル８で検出されるインピーダンス値が変化する一方、これとは逆に、被包囲部材５の各非切欠部が温度補償側包囲部材７の各非切欠部７２と重なる方向に相対回動するため、インピーダンス値の差が略０を中心としてインピーダンス値が互いにプラスとマイナスの逆方向に変化することになる。
【００５３】
そこで、トルク検出用コイル８で検出されるプラス方向のインピーダンス値と、温度補償用コイル９で検出されたマイナス方向のインピーダンス値との差分値を検出することにより、常に温度補償された状態のトルク値を検出することができると共に、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９でそれぞれ検出される両インピーダンス値の差分値として大きな値が得られるため、トルク検出精度を高めることができる。
【００５４】
また、この実施の形態にあっては、前記入力軸２における最大外径部２ｃが、トルク検出側包囲部材６における内周側円筒部６０の内径はもちろん、出力軸３側に固定される被包囲部材５における結合穴５０の内径、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９を収容するヨーク部材８０、９０の内径よりも小径に形成したことにより、入力軸２と出力軸３とをトーションバー４を介して接続した後からでも、入力軸２側に固定される両包囲部材６、７はもちろん、出力軸３側に固定される被包囲部材５の他、ハウジング１側に固定されるトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９をも全て入力軸２側から装着することができるようになる。従って、組み付け作業性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００５５】
また、両包囲部材６、７が入力軸２側に固定されるため、両包囲部材６、７を固定した後に入力軸２側のトルク検出用コイル８を挿入することができるため、両包囲部材６、７を容易に入力軸２に固定することができるようになる。
【００５６】
さらに、前記温度補償側包囲部材７には、その中心部に入力軸２および被包囲部材５における環状基部を貫通可能な軸心穴７４が形成されていると共に、被包囲部材５の各非切欠部５２と対向する部分には軸心穴７４と連通し非切欠部５２を貫通可能な状態で各窓部７１が放射状に形成された構成としたことで、被包囲部材５が温度補償側包囲部材７を軸方向に貫通可能であり、このため、出力軸３に被包囲部材５を装着固定した後に、トルク検出側包囲部材６と温度補償側包囲部材７とが外筒部６３、７３介して一体に形成された構造の包囲部材を入力軸２側から挿入し、被包囲部材５の軸方向両面から挟む状態でトルク検出側包囲部材６と温度補償側包囲部材７を組み付け配置することができるようになり、従って、組み付け作業性をさらに向上させることができるようになる。
【００５７】
また、前記トルク検出側包囲部材６の内周側円筒部６０を入力軸２における最大外径部２ｃの外周面に予め形成された凹部２ｆ内に嵌合する状態でかしめることにより入力軸２に対し固定するようにしたことで、被包囲部材５とトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９との位置関係の調整によるセンサ出力の微調整が可能となるもので、このセンサ出力の微調整後に上記かしめを行うことにより、入力軸２と両包囲部材６、７との相対回転および軸方向移動を防止することができる。
【００５８】
また、前記両ヨーク部材８０、９０相互間にトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の軸方向間隔を決定する環状のスペーサ１０を介装したため、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９との相互間の位置関係を維持した状態での組み付けが可能となり、これにより、両ヨーク部材８０、９０（両コイル８、９）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができるようになる。
【００５９】
また、スペーサ１０を設けたことで、入力軸２側のトルク検出用コイル８をハウジング１側に固定する必要がなくなるため、入力軸２側の上部ハウジング１１０を装着する前に、全てのセンサ部材を組み付けることができるようになる。
【００６０】
しかも、前記スペーサ１０を、従来の合成樹脂材に代えて該合成樹脂系の材料と線膨張係数がほぼ同一のアルミ合金材により外輪２０と内輪２１の二重の円筒部材によって形成し、外輪２０の内周面２０ａに内輪２１を圧入することによって環状段差面２１ａ、２１ｂを形成したため、ハウジング１１０内での熱による経時的な劣化が抑制される。この結果、両ヨーク部材８０、９０相互間の軸方向の位置、つまりトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９間の位置精度の低下を防止できることから、トルクセンサＴＳの検出精度の悪化を防止できる。
【００６１】
また、環状段差面２１ａ、２１ｂのコーナー部にＲ形状が発生することがないことから、事後的な切削加工が不要になり、加工コストの低廉化が図れる。
【００６２】
さらに、前述のように、各軸方向突部２１ａ、２１ｂによる両ヨーク部材８０，９０の周方向の位置決めの容易性や、前記各位置決め用突起２４ａ、２４ｂと軸方向係合溝とによって上部ハウジング１１０とスペーサ１０との相対回転が阻止効果が得られるばかりか、外輪２０がアルミ合金材によって形成されいることから、前記軸方向突部２１ａ、２１ｂや各位置決め用突起２４ａ、２４ｂをプレスによるかしめ加工によって成形することができることから、かかる成形加工作業が容易であり、コストの高騰を防止できる。
【００６３】
また、以上のようなトルクセンサＴＳを組み立てる際には、前述のように、まず、入力軸２と出力軸３とをトーションバ４を介して接続した後に、トルク検出用コイル８等のセンサ部材を入力軸２および出力軸３に挿入して組み付けるようにすることが好ましい。すなわち、入力軸２と出力軸３とを接続する際には、トーションバー４の上端部をピン２ｃで入力軸２側に固定するために、ピン装着穴２ｇを穿設加工する必要があり、このため、切削粉などのコンタミや切削油等が発生するため、トルク検出用コイル８等のセンサ部材を挿入した後、入力軸２および出力軸３の接続を行った場合は、トルク検出用コイル８等のセンサ部材にコンタミや油等が付着する恐れがあるからである。
【００６４】
そこで、この実施の形態では、前述のように、トルク検出用コイル８等の全てのセンサ部材を入力軸２側から組み付け固定する前に、トーションバー４の上端部をピン２ｃで入力軸２側に固定するためのピン装着穴２ｇの穿設加工およびピン２ｃの嵌入固定を行うようにしたことで、トルク検出用コイル８等のセンサ部材にコンタミや油等が付着することを防止できるようになる。
【００６５】
また、前記両ヨーク部材８０、９０とスペーサ１０との間には相対回転をそれぞれ阻止する切欠部８０ｅ、９０ｅと軸方向突部２２、２３を備えたことで、両コイル８、９における両コイルハーネス８ａ、９ａの突出位置を一致させ、かつ、前記スペーサ１０と上部ハウジング１１０との間には両者間の相対回転を阻止する位置決め用位置決め用突起２４ａ、２４ｂと軸方向係合溝とを備えた構成としたことで、両コイル８、９における両コイルハーネス８ａ、９ａの突出位置と上部ハウジング１１０に設けられる配線ボックス１１０ｅの位置とを一致させた状態での組み付けが可能となり、これにより、組み付け作業性を向上させることができるようになる。
【００６６】
また、ハウジング１に対する両ヨーク部材８０、９０の固定が、両包囲部材６、７および被包囲部材５と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部における外周包囲部８０ｃ、９０ｃ側の開口端縁部から外向きに突出する固定フランジ部８０ｄ、９０ｄにおいて行われるようにしたため、両ヨーク部材８０、９０における磁界の磁路を構成する本体部の内部応力を変化させることなしにハウジング１への組み付け固定が可能となり、これにより、所望のトルク検出精度を得ることができるようになる。
【００６７】
また、前記両ヨーク部材８０、９０を、スペーサ１０が相互間に介装された両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの部分において皿ばね１２およびベース部材１１を介して軸方向に押圧された状態でハウジング１に対して固定するようにしたことで、皿ばね１２を介装するだけで、両ヨーク部材８０、９０における磁界の磁路を構成する本体部の内部応力を変化させることなしにハウジング１への組み付け固定を容易に行うことができるようになると共に、皿ばね１２の付勢力により両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の位置ずれを防止することができるようになる。
【００６８】
また、前記スペーサ１０が相互間に介装された両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの部分において軸方向に介装されたベース部材１１を介して軸方向に押圧した状態で両ヨーク部材８０、９０をハウジング１に対して固定するようにしたことで、ハウジング１自体を設計変更することなしに、ベース部材１１を変更するだけで、ハウジング１、両包囲部材７、８および被包囲部材５に対する両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の軸方向取り付け位置を容易に変更することができるようになる。
【００６９】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、前記トルク検出用コイル８を下段に配置し、温度補償用コイル９を上段に配置することも可能である。
【００７２】
また、発明の実施の形態では、ハウジング１を組み付けた後に、ピン装着穴２ｄを穿設加工およびピン２ｃの圧入を行ったが、ハウジング１の組み付け前に行うようにしてもよい。
【００７３】
さらに、スペーサ１０の内外輪２０，２１の成形材料は、アルミ合金材に限定されるものではなく、他の非磁性体金属によって形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置を示す全体概略図である。
【図２】同電動パワーステアリング装置を示す縦断面図である。
【図３】発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。
【図４】同電動パワーステアリング装置における被包囲部材を示す斜視図である。
【図５】同電動パワーステアリング装置を示す要部拡大断面図である。
【図６】本実施形態に供されるスペーサを一部切欠して示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】電動パワーステアリング装置における入力軸を示す正面図である。
【図９】トルクセンサにおける両包囲部材を示す平面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】トルクセンサにおける両包囲部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＳＷ…ステアリングホイール
ＴＳ…電動パワーステアリング装置
１…ハウジング
２…入力軸（第１回転軸）
３…出力軸（第２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）
９…温度補償用コイル（検出コイル）
１０…スペーサ
２０…外輪
２１…内輪
２１ａ…環状段差面
２１ｂ…環状段差面
２２…軸方向突部
２３…軸方向突部
２４ａ、２４ｂ…位置決め用突起
８０・９０…ヨーク部材

Claims (2)

1. ほぼ同軸上に配置された第１回転軸及び第２回転軸と、
   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一対の検出コイルと、
   該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
   前記両ヨーク部材間に介装されて、両検出コイルの軸方向間隔を決定する環状のスペーサとを備えた電動パワーステアリング装置のトルクセンサであって、
   前記スペーサを、外輪と該外輪の内周面に圧入される内輪との二重の円筒状の非磁性金属材によって構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置のトルクセンサ。
2. 前記外輪の内周面に、前記ヨーク部材と係合して該ヨーク部材の周方向の位置決めをする係合部を設け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装置のトルクセンサ。

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