JP2004170133A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサを取り付けるとともに、ユーザーによるセンサの取り外しを防止できるトルク検出装置を提供する。
【解決手段】先端部が円錐状等であることにより位置決め機能を有するピン１７を、ハウジング１３の孔１３ｂに圧入してセンサ１４を永久固定する。
【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用いられるトルク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置には、運転手がステアリングホイールに付与する操舵トルクを検出するためのトルク検出装置が設けられている。この装置は、ステアリングホイールに連結されるトーションバーの入力側及び出力側にそれぞれターゲット付きの回転体を設け、ターゲットに対向して配置されたセンサ（ＭＲ素子を用いたもの）によりトーションバーの捻れ量すなわち、トーションバーの入力側と出力側との相対回転量を検出し、これに基づいて操舵トルクを検出するように構成されている。
【０００３】
上記センサは、メーカーの工場において精密に位置決めしてボルト等により固定されている。これにより、センサは、回転体の中心軸に対して所定のアジマス角で配置され、所望の出力をなし得る状態で取り付けられている。この取り付けに関して、例えば本願出願人による関連特許出願の特願２００１−３０５７８９では、ハウジングに凹部（１箇所）及びねじ孔（２箇所）、センサに凸部（１箇所）及びボルト通し孔（２箇所）が設けられ、凹凸の嵌合と、ボルト締めとによって、センサがハウジングに取り付けられる。一方、センサのタイプは異なるが、一端取り付けると破壊しない限り外せない特殊ボルトによりセンサ（ポテンショメータ）を取り付けた従来技術もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−１４１１０号公報（第４頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のトルク検出装置のうち特願２００１−３０５７８９のような取付構造は、位置決め用の凹凸の他にねじ孔等が必要である。従って、部材の形態が複雑であり、多くの加工工数を要する。また、凹凸の嵌合のみで位置決めが完了する訳ではなく、ボルト締め時にも位置の微調整を要する。従って、多くの組立工数を要する。しかも、ユーザー（エンドユーザー）が興味本位にボルトを外してセンサを取り外し、再度取り付ける可能性があり、その場合には、出荷時の取付精度が損なわれて正しいセンサ出力が得られない恐れがある。
一方、特許文献１のトルク検出装置では、特殊ボルトを一端取り付けると破壊しない限り外せないので、ユーザーがセンサを取り外すことは基本的にない。しかしながら、工場での取付時にも一端取り付けると位置の微調整ができなくなる。従って、慎重に位置調整をしながらの取付となり、多くの組立工数を要する。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、センサ取付構造に関して、簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサを取り付けるとともに、ユーザーによるセンサの取り外しを防止できるトルク検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転体に作用するトルクを、回転体に設けたターゲットに対向して配置されたセンサの出力に基づいて検出するトルク検出装置において、前記回転体を収容するハウジングの所定位置に前記センサを位置決めして永久固定する位置決め固定部材を備えたものである（請求項１）。
上記のように構成されたトルク検出装置においては、位置決め固定部材のみによりセンサは位置決めされ、ハウジングに永久固定される。すなわち、簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサが永久固定される。
【０００８】
また、上記トルク検出装置において、位置決め固定部材は、ハウジングに設けられた孔に圧入されるピンであって、その先端部が中心軸方向に凸な形状であるものであってもよい（請求項２）。
この場合、ピンの圧入のみにより、センサが位置決めされ、永久固定される。
【０００９】
また、上記トルク検出装置において、位置決め固定部材は、センサのケースと一体に形成された熱可塑性樹脂のピンであって、その先端部が中心軸方向に凸な形状であるものを、ハウジングに設けられた孔に挿通して当該先端部を溶融変形させたものであってもよい（請求項３）。
この場合、位置決め固定部材はセンサのケースと一体化される。従って、最少部品点数となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、トルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。図において、ステアリングホイール１には入力軸２が接続されている。入力軸２は、トーションバー３を介して、出力軸４と接続されている。入力軸２はニードル軸受５により、出力軸４は玉軸受６及び７により、それぞれ回転可能に支持されている。出力軸４にはウオームホイール８が嵌合され、このウオームホイール８と噛み合うウオーム９は、操舵補助用のモータ１０によって回転駆動される。なお、出力軸４は、図示しない舵取機構に接続されている。
【００１１】
また、上記入力軸２及び出力軸４にはそれぞれ筒状の回転体１１及び１２が取り付けられている。回転体１１の下端外周及び、回転体１２の上端外周にはそれぞれ、ターゲット１１ａ及び１２ａが形成されている。ターゲット１１ａ及び１２ａは例えば、磁性体製の凹凸を周方向に一定ピッチで歯車状に形成したものである。
上記各部を収容するハウジング１３には、磁気抵抗素子等の、磁気的変化を電気信号に変えて出力するセンサ１４が取り付けられている。センサ１４は、上記ターゲット１１ａ、１２ａに対向して配置されている。センサ１４の出力信号は制御部１５に送られ、制御部１５から駆動信号が駆動部１６に出力される。この駆動部１６は、モータ１０を駆動する。
【００１２】
図２は、センサ１４の外観概略を示す斜視図である。センサ１４は、ターゲット１１ａ及び１２ａにそれぞれ対向する検知部１４ａ及び１４ｂを有し、取付用の鍔部１４ｃには一対の取付孔（貫通孔）１４ｄが形成されている。ターゲット１１ａ及び１２ａが上記検知部１４ａ及び１４ｂの前で回転することにより、各ターゲット１１ａ及び１２ａの外周の凹凸形状に応じた信号が、センサ１４から制御部１５（図１）に出力される。
【００１３】
図１において、ステアリングホイール１に操舵トルクを付与すると、トーションバー３が捻れ、入力軸２と出力軸４との間に相対回転角度差が生じる。従って、回転体１１と１２との間にも同一の相対回転角度差が生じ、センサ１４の検知部１４ａ及び１４ｂからの出力信号を比較処理することにより制御部１５は操舵トルクを検出することができる。すなわち、回転するターゲット１１ａ，１２ａ、センサ１４及び制御部１５は、トルク検出装置を構成している。
制御部１５は、検出した操舵トルクに応じて駆動部１６に駆動信号を出力し、駆動部１６はモータ１０を駆動して操舵補助力を発生させる。
【００１４】
次に、トルク検出装置におけるセンサ取付構造（ハウジング１３に対してのセンサ１４の取付）の第１実施形態について説明する。図３の（ａ）は、ハウジング１３に、圧入用のピン１７を用いてセンサ１４を取り付ける状態を示す断面図である。ハウジング１３には、センサ１４の本体部分を挿通させる孔１３ａと、ピン１７を圧入させる孔１３ｂとが形成されている。ここで、孔１３ａの内径はセンサ１４の本体部分の外径より大きいが、孔１３ｂの内径はピン１７の直径より小さい。このピン１７をセンサ１４の取付孔１４ｄ（内径はピン１７の直径とほぼ同一である。）に挿入し、ハンマー又はプレス機を用いて、ピン１７を取付孔１３ｂに圧入する。ピン１７は、先端が円錐形状に尖っており、これにより、圧入初期に自動的にセンサ１４の位置決めが行われる。従って、センサ１４は、回転体１１，１２（図１）の中心軸に対して所定のアジマス角で配置され、正確に取り付けられる。
【００１５】
こうして（ｂ）に示すように圧入されたピン１７は、ハウジング１３に永久固定（破壊的行為を伴わずには外せない固定状態）され、破壊以外の方法では実質的に取り外し不可能である。従って、センサ１４も取り外し不可能であり、出荷後に、ユーザーがセンサ１４を取り外すことはできない。
上記実施形態においては、取付に必要な部材は、位置決め固定部材としてのピン１７のみである。また、ピン１７の圧入という一つの作業により、ハウジング１３に、センサ１４を位置決めして永久固定することができる。従って、簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサを取り付けるとともに、ユーザーによるセンサの取り外しを防止することができる。また、簡素な部材構成と少ない組立工数は、当然にコストダウンに寄与する。
なお、上記ピン１７に代えてリベットを使用し、「かしめ」によって圧着することで、永久固定してもよい。
【００１６】
次に、第２実施形態について説明する。図４の（ａ）は、ハウジング１３に、第２実施形態における位置決め固定部材を用いてセンサ１４を取り付ける状態を示す断面図である。センサ１４のケースの一部である鍔部１４ｃは、ポリアミド等の熱可塑性を有する合成樹脂材料により作製されており、その下面には、円柱状のピン１４ｅが一体に形成されている。ピン１４ｅの先端部は球面状であり、スリット１４ｆが設けられている。ピン１４ｅの長さ（高さ）は、ハウジング１３に挿通したとき反対側に適度に突出するように設計されている。ハウジング１３には、第１実施形態と同様に孔１３ａ及び１３ｂが設けられているが、孔１３ｂの直径は本実施形態においては、ピン１４ｅの直径とほぼ同一である。
【００１７】
上記ピン１４ｅを、ハウジング１３の孔１３ｂに挿通し、（ｂ）の状態とする。挿通の際、ピン１４ｅは、先端が球面状であるので案内作用があり、挿通初期に自動的にセンサ１４の位置決めが行われる。従って、センサ１４は、回転体１１，１２（図１）の中心軸に対して所定のアジマス角で配置され、正確に取り付けられる。また、挿通時に、スリット１４ｆの幅が狭められることによる弾性変形が可能であり、これにより、滑らかに挿通することができる。
次に、ハウジング１３を突き抜けたピン１４ｅの先端部に熱を加え、溶融変形させる。これにより、例えば（ｃ）に示すように、抜け止めの頭部１４ｇが形成され、センサ１４はハウジング１３に永久固定された状態となる。なお、スリット１４ｆの存在により肉厚が薄くなるので、スリットが無い場合よりも少ない熱量で溶融させることができる。これと同様の効果は、スリットに限らず、肉抜きの孔を設ける等によっても得られる。
【００１８】
こうして（ｃ）に示すように固定されたセンサ１４は、破壊以外の方法では取り外し不可能である。従って、出荷後に、ユーザーがセンサ１４を取り外すことはできない。
このようなセンサ取付構造においては、取付に必要な部材は、位置決め固定部材としてのピン１４ｅのみであり、これはセンサ１４と一体に形成されるので別途の部品点数には入らない。すなわち、部品点数としてはセンサ１４が１個であり、最少であるので、コストダウンに寄与する。また、ピン１４ｅの挿入及び溶融という二つの作業により、ハウジング１３に、センサ１４を位置決めして永久固定することができる。従って、簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサを取り付けるとともに、ユーザーによるセンサの取り外しを防止することができる。
【００１９】
なお、上記第１実施形態におけるピン１７は先端部が円錐状であるが、球面状であってもよい。また、第２実施形態におけるピン１４ｅは先端部が球面状であるが、円錐状であってもよい。要するに、ピンの先端部は、自己案内的に位置決め可能な形状とすべく、ピン自身の中心軸方向に凸な形状（好ましくは滑らかに凸な形状）であればよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のトルク検出装置によれば、固定部材のみによりセンサは位置決めされ、ハウジングに永久固定されるので、簡素な部材構成で、組立工数を少なく抑えつつ正確にセンサを取り付けるとともに、ユーザーによるセンサの取り外しを防止することができる。
【００２１】
請求項２のトルク検出装置によれば、ピンの圧入のみにより、センサが位置決めされ、永久固定されるので、最少工数でセンサを取り付けることができる。
【００２２】
請求項３のトルク検出装置によれば、位置決め固定部材はセンサのケースと一体化されるので、最少部品点数でセンサを取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】トルク検出装置を構成するセンサの外観概略を示す斜視図である。
【図３】電動パワーステアリング装置のハウジングに、圧入用のピンを用いてセンサを取り付ける状態を示す断面図である。
【図４】電動パワーステアリング装置のハウジングに、センサのケースと一体のピンを用いてセンサを取り付ける状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３ トーションバー
１１ 回転体
１１ａ ターゲット
１２ 回転体
１２ａ ターゲット
１３ ハウジング
１３ｂ 孔
１４ センサ
１４ｃ 鍔部
１４ｅ ピン
１５ 制御部
１７ ピン

Claims (3)

1. 回転体に作用するトルクを、回転体に設けたターゲットに対向して配置されたセンサの出力に基づいて検出するトルク検出装置において、
   前記回転体を収容するハウジングの所定位置に前記センサを位置決めして永久固定する位置決め固定部材を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
2. 前記位置決め固定部材は、前記ハウジングに設けられた孔に圧入されるピンであって、その先端部が中心軸方向に凸な形状である請求項１記載のトルク検出装置。
3. 前記位置決め固定部材は、前記センサのケースと一体に形成された熱可塑性樹脂のピンであって、その先端部が中心軸方向に凸な形状であるものを、前記ハウジングに設けられた孔に挿通して当該先端部を溶融変形させたものである請求項１記載のトルク検出装置。

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