JP2005037175A

JP2005037175A - コイル組立体の固定構造、コイル組立体の固定方法及びトルクセンサ

Info

Publication number: JP2005037175A
Application number: JP2003198403A
Authority: JP
Inventors: Yoshimori Kondo; 喜盛近藤
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】ハウジングの軸方向穴にコイル組立体を容易かつ正確に挿設できるコイル組立体の固定構造、コイル組立体の固定方法及びトルクセンサの提供。
【解決手段】コイル２４が巻き付けられるコイルボビン２５と、該コイルボビン２５を内側に収容する筒状のコイルヨーク２６とを有するコイル組立体２３を、ハウジング４の軸方向穴４ａに挿入して固定するコイル組立体２３の固定構造であって、コイル組立体２３の軸方向第１端部（コイル組立体２３ａのコイルヨーク２６）と前記軸方向穴４ａとの間に設けられた弾性体（皿バネ２７）と、コイル組立体２３の軸方向第２端部（コイル組立体２３ｂのコイルヨーク２６）を係止し、前記軸方向穴４ａに形成された周方向溝２８に保持されるスナップリング２９とを有することとした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パワーステアリング装置における操舵トルクの検出に用いられるコイル組立体の固定構造、コイル組立体の固定方法及びトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトルクセンサはハウジングの軸方向穴内に、コイルが巻き付けられるコイルボビンと、該コイルボビンを内側に収容する筒状のコイルヨークとを有するコイル組立体が挿設されており、該コイル組立体の軸方向第１端部はハウジングの軸方向穴に当接され、コイル組立体の軸方向第２端部は皿バネを介したスナップリングで固定されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平４−３８５４０号公報（第１−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１の発明にあっては、前記コイル組立体をハウジングの軸方向穴に挿設する際、コイル組立体の軸方向第２端部に当接させた皿バネを介してスナップリングを軸方向第１端部側に押圧すると同時に該スナップリングを拡径させて軸方向穴に形成された周方向溝に固定しなければならず、組付け作業が困難で煩雑になるという問題点があった。
また、前記組みつけの際にスナップリングは常に皿バネに当接した状態で付勢力が付与されているため、スナップリングを拡径させる際に該スナップリングと皿バネが摺動して該スナップリングまたは皿バネが変形・破損する虞があり、コイル組立体が軸方向に傾いたり、所定位置から外れた状態で装着されるとトルクセンサの検出精度の低下を招いてしまう。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハウジングの軸方向穴にコイル組立体を容易かつ正確に挿設できるコイル組立体の固定構造、コイル組立体の固定方法及びトルクセンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発明では、コイルが巻き付けられるコイルボビンと、該コイルボビンを内側に収容する筒状のコイルヨークとを有するコイル組立体を、ハウジングの軸方向穴に挿入して固定するコイル組立体の固定構造であって、前記コイル組立体の軸方向第１端部と前記軸方向穴との間に設けられた弾性体と、前記コイル組立体の軸方向第２端部を係止し、前記軸方向穴に形成された周方向溝に保持されるスナップリングと、を有することとした。
【０００７】
従って、従来の発明のようにコイル組立体の軸方向第２端部には皿バネとスナップリングが当接して配置されていないため、コイル組立体を弾性部材を圧縮する方向に押圧する工程と、スナップリングを拡径しながら周方向溝に嵌め込む工程とを別々に行え、換言すると、固定コイル組立体の軸方向第１端部で弾性体を押圧した後、軸方向第２端部をスナップリングで係止させるという簡便な作業でもってコイル組立体をハウジングの軸方向穴に挿設することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコイル組立体の固定構造の実施の形態を説明する。
本実施の形態ではコイル組立体をパワーステアリング装置における操舵トルク検出用のトルクセンサに適用した例について説明する。
【０００９】
図１は本発明のコイル組立体の固定構造を備えたパワーステアリング装置を示す断面図、図２は本実施の形態のコイル組立体の固定構造を示す拡大図、図３は皿バネ及びコイル組立体を軸方向穴に挿入する工程を説明する図、図４は第１治具を軸方向穴に挿入する工程を説明する図、図５は第１治具を説明する図である。
図６は第２治具を軸方向穴に挿入する工程を説明する図、図７は第２治具を説明する図、図８はスナップリングを説明する図、図９は第１治具及び第２治具を軸方向穴から取り出す際を説明する図、図１０は皿バネをコイルスプリングで代用した例を示す図である。
【００１０】
図１に示す電動パワーステアリング装置は、図外のステアリングホイールの操舵により発生する操舵トルクを、ステアリングシャフトから図外のステアリングギアを介して車輪に蛇角が変化するように伝達するためのものであって、入力シャフト１（第１シャフト）と、出力シャフト（第２シャフト）と、ハウジング４と、トーションバー６と、トルクセンサ２０とを主要な構成としている。
【００１１】
前記ステアリングシャフトＳは磁性材料から形成された入力シャフト１と出力シャフト２で構成され、後述するトーションバー６を介して同軸上に連結されている。
前記入力シャフト１は、その上部が図外のステアリングホイールに連結されると共に、図外のベアリングを介して筒状のステアリングコラム３に回転可能に支持されている。
また、前記ステアリングコラム３にはハウジング４の端部が圧入されると共に、該ハウジング４には後述するウォーム１２を介して図外のモータが取付けられている。
また、前記入力シャフト１の下部は後述する出力シャフト２の中心孔２ａに回転可能に支持されると共に、内部に設けられた中心孔５内にはピンＰによって互いに連結固定されたトーションバー６が設けられている。
【００１２】
前記出力シャフト２は、ベアリング７ａを介してハウジング４の軸方向穴４ａに回転可能に支持され、さらに、ベアリング７ｂを介してハウジング４に取付けられたカバーハウジング８に回転可能に支持されている。
なお、前記ベアリング７ｂは、ボルトＢにより前記カバーハウジング８に固定されたカバープレート９と、出力フャフト２に外嵌されたロックリング１０で支持されている。
また、前記出力シャフトの下部は前述した図外のステアリングギアに連結されている。
なお、ステアリングギアの形式は操舵トルクをステアリングシャフトＳから車輪に蛇角が変化するように伝達できれば限定されず、例えば操舵トルクにより回転するピニオンに噛合うラックの動きをタイロッドやナックルアーム等を介して車輪に伝達するラックピニオン式ステアリングギアを採用できる。
【００１３】
前記トーションバー６の下部は出力シャフト２の中心孔２ａに圧入固定されており、これにより、入力シャフト１に対して出力シャフト２は操舵トルクに応じて軸中心に弾性的に相対回転可能となっている。
また、前記出力シャフト２は、前記ベアリング７ａとウォームホイール１１に圧入され、該ウォームホイール１１に噛合うウォーム１２が図外のモータで駆動される。
【００１４】
このように構成されたパワーステアリング装置では、図外のステアリングホイールの操舵により発生した操舵トルクが、入力軸１、トーションバー６、出力軸２を介して前述したステアリングギアに伝達される。
そして、後述するトルクセンサ２０により検出された操舵トルクに応じてモータの発生する操舵補助力がウォーム１２、ウォームホイール１１を介してステアリングシャフトＳに伝達され、操舵トルクに応じた操舵補助力が付与される。
【００１５】
図２に示すように、前記トルクセンサ２０は、前記入力シャフト１の外周に固定された第１円筒部材２１と、該第１円筒部材２１の外周を包囲するように出力シャフト２に固定される第２円筒部材２２と、該第２円筒部材２２の外周に設けられるコイル組立体２３と、を主要な構成としている。
前記第１円筒部材２１は導電性且つ非磁性材料を用いて円筒状に形成され、かつ、その端部が入力シャフト１に凹凸係合された状態で固定されている。
また、前記第２円筒部材２２は導電性且つ非磁性材料を用いて円筒状に形成され、かつ、その端部が出力シャフト２に凹凸係合された状態で固定され、これら第１円筒部材２１と第２円筒部材２２とは非接触状態で設けられている。
また、前記第１円筒部材２１と第２円筒部材２２にはそれぞれ軸方向に延びる切欠窓２１ａ，２２ａが周方向に複数設けられており、該切欠窓２１ａ，２２ａ同士は第１円筒部材２１と第２円筒部材２２との相対回転により重なり具合が変化するように形成されている。
【００１６】
また、前記コイル組立体２３は磁気の干渉を防ぐためのディスタンスプレートＤを挟んで上下一対のコイル組立体２３ａ，２３ｂで構成されている。
また、前記各コイル組立体２３ａ，２３ｂはそれぞれコイル２４が巻き付けられたコイルボビン２５と該コイルボビン２５を内側に収容した筒状のコイルヨーク２６とをそれぞれ有し、前記切欠窓２１ａ，２２ａが形成された部分を包囲するように設けられている。
さらに、前記コイル組立体２３ａのコイルヨーク２６（軸方向第１端部）は軸方向穴４ａの周方向に凸設された係止部Ｋに皿バネ２７（弾性体）を介して固定されている。
また、前記コイル組立体２３ｂのコイルヨーク２６（軸方向第２端部）は軸方向穴４ａの周方向に凹設された周方向溝２８にスナップリング２９を介して固定されている。
【００１７】
このように構成されたトルクセンサ２０は、図外のステアリングホイールからトーションバーを６介して伝達される操舵トルクによって第１円筒部材２１と第２円筒部材２２が相対回転した際に変化する切欠窓２１ａ，２２ａ同士の重なり具合からコイル２４のインピーダンス変化を図外の検知回路で検知して入力シャフト１と出力シャフト２に発生するトルクを検出するようになっている。
【００１８】
以下、本実施の形態のコイル組立体の固定方法について説明する。
先ず、図３に示すように、皿バネ２７を軸方向穴４ａに挿入して係止部Ｋに係止させた状態で載置した後、コイル組立体２３ａ、ディスタンスプレートＤ、コイル組立体２３ｂの順に挿入する。
次に、図４に示すように、後述する第１治具３０を軸方向穴４ａに挿入してコイル組立体２３を押圧して皿バネ２７を圧縮させる。
この際、少なくとも、第１治具３０とコイル組立体２３との当接面が周方向溝２８に一致位置まで押圧する。
前記第１治具３０は、図５に示すように、棒状のシャフト３０ａと、該シャフト３０ａの先端に固定された押圧部３０ｂで構成され、前記押圧部３０ｂの幅はコイルヨーク２６の内径よりも大きく形成されていてコイル組立体２３に当接した状態で押圧できるようになっている。
【００１９】
次に、図６に示すように、スナップリング２９を後述する第２治具３３で縮径した状態にして軸方向穴４ａに挿入した後、該スナップリング２９を拡径させて周方向溝２８に嵌め込む。
前記第２治具３３は、図７に示すように、第１治具３０のシャフト３０ａの外周に回転可能に支持され、軸方向に突出した突部３４ａを有する第１アーム部３４と、該第１アーム部３４の外周に回転可能に支持され、軸方向に突出した突部３５ａを有する第２アーム部３５で構成され、これら第１アーム部３４及び第２アーム部３５は相対回転可能に支持されており、これにより前記突部３４ａ，３５ａ同士間の距離を変更可能となっている。
【００２０】
一方、図８に示すように、前記スナップリング２９はＣ字型形状を有して所定の厚みで形成され、その両端部には前記第１，２アーム部３４，３５の突部３４ａ，３５ａに対応する係止孔３１ａ，３１ａが設けられている。
また、前記スナップリング２９の中途部には、前記第１治具３０の押圧部３０ｂを許容するように開口された切欠部３１ｂ，３１ｂが設けられている。
さらに、前記スナップリング２９の内径はコイルヨーク２６の内径よりも大きく形成されている。
【００２１】
これよって、前記第２治具３３の第１，２アーム部３４，３５の突部３４ａ，３５ａをスナップリング２９の係止孔３１ａ，３１ａにそれぞれ嵌め込み、第１アーム部３４及び第２アーム部３５を相対回転させてスナップリング２９を縮径させた状態で軸方向穴４ａに挿入すると、スナップリング２９の先端はコイル組立体２３に当接して周方向溝２８と一致する。
この際、前記スナップリング２９には、前記第１治具３０の押圧部３０ｂを許容する切欠部３１ｂ，３１ｂが設けられているため、スナップリング２９と第１治具３０が干渉しないようになっている（図６（ａ）参照）。
【００２２】
次に、図９に示すように、スナップリング２９が拡径するように第１アーム部３４及び第２アーム部３５を相対回転させた後、第２治具３３、第１治具３０の順に軸方向穴４ａから取り出してコイル組立体２３の組付けを終了する。
この際、第２治具３３の突部３４ａ，３５ａがスナップリング３１の係止孔３１ａ，３１ａから外れた際に該スナップリング２９が周方向溝２８に嵌合して着座し、第１治具３０がコイル組立体２３から離れた際に皿バネ２７の付勢力によりコイル組立体２３がスナップリング２９との間で固定された状態となる。
【００２３】
従って、本実施の形態のコイル組立体の固定構造、コイル組立体の固定方法及びトルクセンサにあっては、皿バネ２７（弾性体）を圧縮する工程と、スナップリング２９を拡径しながら周方向溝２８に嵌め込む工程とを第１治具３０及び第２治具を用いて別々に行うことができ、コイル組立体２３をハウジング４の軸方向穴４ａに容易かつ正確に挿設できる（請求項１〜３に対応）。
また、コイル組立体２３の軸方向第１端部（コイル組立体２３ａのコイルヨーク２６）で皿バネ２７を押圧して圧縮できるため、従来の発明のようにスナップリング２９に余計な力が加わることがなく、コイル組立体２３を適正な位置に固定できる。
【００２４】
また、コイル組立体２３を正確な位置に固定できるということは、該コイル組立体２３と第１，２円筒部材２１，２２との適正な位置関係を形成でき、結果、従来の発明に比べて検出精度を著しく向上させたトルクセンサを提供できる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、本実施の形態の弾性体に皿バネ２７を用いたが、図１０に示すようにコイルスプリングＳ１等で代用しても良い。
また、前記皿バネ２７（弾性体）をディスタンスプレートＤ付近に設けても構わない。
さらに、入力シャフト１の外周一部に磁性部材を外嵌させて、該磁性部材の外周に第１円筒部材２１を設けたタイプのトルクセンサも本発明の範疇となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコイル組立体の固定構造を備えたパワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】本実施の形態のコイル組立体の固定構造を示す拡大図である。
【図３】本実施の形態の皿バネ及びコイル組立体を軸方向穴に挿入する工程を説明する図である。
【図４】第１治具を軸方向穴に挿入する工程を説明する図である。
【図５】第１治具を説明する図である。
【図６】第２治具を軸方向穴に挿入する工程を説明する図である。
【図７】第２治具を説明する図である。
【図８】スナップリングを説明する図である。
【図９】第１治具及び第２治具を軸方向穴から取り出す際を説明する図である。
【図１０】皿バネをコイルスプリングで代用した例を示す図である。
【符号の説明】
Ｓステアリングシャフト
１入力シャフト
２出力シャフト
２ａ、５中心孔
３ステアリングコラム
４ハウジング
４ａ軸方向穴
６トーションバー
７ａ、７ｂベアリング
８カバーハウジング
９カバープレート
１０ロックリング
１１ウォームホイール
１２ウォーム
２０トルクセンサ
２１第１円筒部材
２１ａ、２２ａ切欠窓
２２第２円筒部材
２３、２３ａ、２３ｂコイル組立体
２４コイル
２５コイルボビン
２６コイルヨーク
２７皿バネ
２８周方向溝
２９スナップリング
３０第１治具
３０ａシャフト
３０ｂ押圧部
３１ｂ切欠部
３３第２治具
３４第１アーム部
３４ａ、３５ａ突部
３５第２アーム部

Claims

コイルが巻き付けられるコイルボビンと、該コイルボビンを内側に収容する筒状のコイルヨークとを有するコイル組立体を、ハウジングの軸方向穴に挿入して固定するコイル組立体の固定構造であって、
前記コイル組立体の軸方向第１端部と前記軸方向穴との間に設けられた弾性体と、
前記コイル組立体の軸方向第２端部を係止し、前記軸方向穴に形成された周方向溝に保持されるスナップリングと、
を有することを特徴とするコイル組立体の固定構造。
ハウジングの軸方向穴に弾性部材を挿入する工程と、
前記軸方向穴に、コイルが巻き付けられたコイルボビンと該コイルボビンを内側に収容する筒状のコイルヨークとを有するコイル組立体を挿入する工程と、
前記コイル組立体を前記弾性体を圧縮する方向に押圧する工程と、
縮径されたスナップリングを前記軸方向穴に挿入し、該軸方向穴に形成された周方向溝に嵌め込む工程と、
前記弾性部材を圧縮する方向に押圧されたコイル組立体を前記スナップリングに着座させる工程と、
を有することを特徴とするコイル組立体の固定方法。
磁性材料から形成され、トーションバーを介して連結された第１シャフト及び第２シャフトと、
導電性且つ非磁性材料から形成され、切欠窓を有して前記第１シャフトに固定された第１円筒部材と、
導電性且つ非磁性材料から形成され、切欠窓を有して前記第１円筒部材の外周を包囲するように第２シャフトに固定された第２円筒部材と、
前記第２円筒部材の外周に設けられ、コイルが巻き付けられたコイルボビンと該コイルボビンを内側に収容した筒状のコイルヨークとを有するコイル組立体と、
前記第１シャフト、第２シャフト、第１円筒部材、第２円筒部材及びコイル組立体を収容するハウジングと、
前記コイル組立体の軸方向第１端部と前記ハウジングの軸方向穴との間に設けられた弾性部材と、
前記コイル組立体の軸方向第２端部を係止し、前記軸方向穴に形成された周方向溝に保持されるスナップリングと、
を有することを特徴とするトルクセンサ。