JP3328918B2 - トルクセンサ - Google Patents

トルクセンサ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両などに搭載して、ス
テアリング操作を補助し操舵に必要な力を軽減するため
の電動式パワーステアリング装置に用いられるトルクセ
ンサの改良にに関する。
【0002】
【従来技術】車両などの電動式パワーステアリング装置
として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を
歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ス
テアリングホィールに印加された操舵力を補助して、車
輪の操舵を行なうように構成したものが知られている。
このような電動式パワーステアリング装置においては、
入力軸に伝達された操舵力、すなわちトルクを検出する
トルクセンサが設けられており、このトルクセンサの検
出結果に応じて電動モータが駆動され、補助操舵力を発
生する。
【0003】このようなトルクセンサとしては例えば、
実開平1-142831号公報や実開平4-47638号公報に記載の
ようなトルクセンサがある。この従来技術に開示のトル
クセンサではボビンに巻かれたコイル巻線の所定位置
で、検出回路部と接続したリード線とコイル巻線とがハ
ンダ付けされている。また、ボビン両端のフランジ部は
同一の径である。
【0004】
【解決すべき課題】しかしながら、この従来技術には以
下のような問題点があった。
【0005】先ず、巻線とリード線のハンダ付け作業時
にまたハンダ付け部そのものによりボビンに巻き付けた
巻線を傷つけ、コイルの短絡・断線の恐れがあった。こ
の場合、センサの信頼性が得られない。
【0006】さらに、スライダー移動方向に大幅な形状
変更を行うと、センサ出力特性が変化してしまうといっ
た問題やコラムレイアウト上、軸方向寸法はコンパクト
にしなければいけないという要求もあった。
【0007】本発明の目的は、ハンダ付け作業によって
巻線及びリード線を傷つけることなく、センサとしての
信頼性も向上し、スライダ移動方向にコイル巻線サイズ
を変更したにもかかわらず従来と同じボビンサイズ、同
じ出力性能を実現できるトルクセンサを提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、本発明
のトルクセンサは、軸の捻れをスライダ部材の移動量に
変換し、該スライダ部材の移動量を検出コイル部の自己
インダクタンス変化として検出回路部により検出するト
ルクセンサにおいて、前記検出コイル部はコイルを巻付
けるボビンから成り、該ボビンは円筒部と、該円筒部の
軸方向両端に設けた環状の第1及び第2のフランジ部と
を有し、該第1及び第2のフランジ部の間に環状の第3
のフランジ部が設けられており、該コイルは該第2のフ
ランジ部と該第3のフランジ部との間に画成された第2
の溝に巻回されており、該コイルの端部は該第1のフラ
ンジ部と該第3のフランジ部との間に画成された第1の
溝において該検出回路部に接続されたリード線に接続固
定されることを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明のトルクセンサによれば、ハンダ付け作
業によって巻線及びリード線を傷つけることなく、セン
サとしての信頼性も向上し、スライダ移動方向にコイル
巻線サイズを変更したにもかかわらず従来と同じボビン
サイズ、同じ出力性能を実現できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。尚、各図面では同一部分は同一符号で示し
てある。図1は、本発明の実施例であるトルクセンサ5
0を電動式パワーステアリング装置100に取り付けた
状態で示す軸方向一部断面図である。
【0011】図1において、電動式パワーステアリング
装置100は、円筒形のロアコラム22内に挿着され、
不図示の機構を介して不図示のステアリングホィールに
接続されておりステアリングホィールの操舵力が伝達さ
れる入力軸10と、入力軸10と同心に配置され、不図
示の機構を介して車両の車輪を転舵させる出力軸11
と、入力軸10と出力軸11のそれぞれ向かい合う端部
に内挿された弾性部材としてのトーションバー18とを
有している。
【0012】トーションバー18の内挿された入力軸1
0及び出力軸11の相向かい合う端部はトルクセンサ5
0の本体部分、すなわちハウジング本体31に収容され
ている。出力軸11は軸受17を介してトルクセンサ5
0のハウジングカバー30に回転自在に支持されてい
る。また、入力軸10はハウジング17に回転自在に支
持されている。ハウジング17とハウジングカバー30
とで歯車装置などを収容するギアボックスを構成してい
る。
【0013】入力軸10の外周には円筒形のスライダ部
材19が嵌合固定されており、入力軸10と一体に回転
する。更に、スライダ部材19は、トーションバー18
の捻れに応じて入力軸10の軸方向に摺動する。トルク
センサ50の検出エレメント、すなわちトルクを検出す
るセンサ部である検出コイル部20が所定の微少な間隙
を介してスライダ部材19の外周に対向するよう配置さ
れている。検出コイル部20は、ケーブル21によって
基板25の検出回路部27に接続されている。スライダ
部材19の軸方向での摺動に応じて検出コイル部20と
スライダ部材19とが相対対向位置を変えることで、そ
の移動量に基づいて検出コイル部20の自己インダクタ
ンス変化としてトルクが検出される。
【0014】すなわち、図1に示す実施例のように入力
軸10よりトルクが入力され、トーションバー18がね
じれると、入力軸10と出力軸11との相対回転を許容
するピン52、入力軸10と出力軸11との相対回転に
より出力軸10上の螺旋溝を移動するボール53、ボー
ル53の移動に応じて軸方向に移動するクロスガイド5
1から成る公知の機構により、トーションバー18のね
じれ量に応じてスライダ部材19が軸方向に移動する。
このスライダ部材19の移動を検出コイル部20で検出
し、差動アンプ等を備えた検出回路部27が電気信号を
出力する。
【0015】図2は、検出コイル部20の詳細を示す組
立図である。検出コイル部20はほぼ円筒形のボビンヨ
ーク61、軸方向の両端からボビンヨーク61に嵌合さ
れる2個の環状のボビン62及びボビン62の外側から
ボビンヨーク61を閉じるように嵌合する2個のヨーク
カバー63から成っている。
【0016】ボビン62は、所定の半径を有する円筒部
60と、円筒部60の軸方向両端に設けられ半径方向外
方に延在する円環状の第1フランジ部64及び第2フラ
ンジ部65と、第1及び第2フランジ部64、65との
間で円筒部60の外周に設けられ半径方向外方に延在す
る円環状の第3フランジ部69と、から成っている。第
1フランジ部64と第3フランジ69との間には円筒部
60の外周に第1の溝68が、また第2フランジ部65
と第3フランジ69との間には円筒部60の外周に第2
の溝75がそれぞれ画成されている。
【0017】第1のフランジ部64の半径方向高さは、
第2のフランジ部65の半径方向高さよりも小さい。ま
た、ボビンヨーク61の内径は第1のフランジ部64の
直径より大きく、第2のフランジ部65の直径より小さ
く設定してある。従って、ボビンヨーク61にボビン6
2を嵌合する際には図2に示すように、第1のフランジ
64が内側になるようにボビンヨーク61に挿入する。
これと逆に組み付けると、第2のフランジ部65がボビ
ンヨーク61の内径より大きいので入らない。このよう
にして、ボビン62をボビンヨーク61に方向を間違っ
て組み付けることが防止できる。
【0018】ここで、第1の溝68の軸方向幅は第2の
溝75の軸方向幅よりも小さい。第2の溝75にはセン
サコイル71(図3参照)が巻き付けられ、センサコイ
ル71の端部は第3のフランジ部69に設けられた切欠
き66を通過して、第1の溝68に配置される。第1の
溝68には、センサコイル71は巻き付けられることな
く、図1に示すリード線、すなわちケーブル21の端部
が配置されており、第1の溝68上でセンサコイル71
の端部とケーブル21の端部とを絡ませ両者をハンダ付
けにより接続している。その状態で、接続部70と共に
センサコイル71及びケーブル21は接着剤を充填する
ことにより第1の溝68に固定される。センサコイル7
1とケーブル21とのハンダ付けによる接続が、第3の
フランジ部69で第2の溝75から離隔された第1の溝
68で行われるので、第2の溝75に巻き付けられてい
るセンサコイル71をハンダ付けにより傷つけることを
防止できる。ケーブル21の別の端部はボビンヨーク6
1に設けた切欠き67を通してコネクタ72(図3)に
接続されている。尚、第1のフランジ部64と第3のフ
ランジ部69は実施例では同径であるが、必ずしも同径
である必要はなく、少なくとも第2のフランジ部65よ
りも小さい径を有するものであればよい。
【0019】次に、ボビン62の詳細を図3及び図4を
参照して説明する。図3はボビン62とケーブル21と
の関係を示す検出コイル部の要部拡大図である。図4は
ボビン102とケーブル101との関係を示す従来の検
出コイル部の要部拡大図である。図3から明らかなよう
に、ケーブル21は第2の溝75の端部に寄せて固定さ
れ、第2の溝75を軸方向に横断して、第3のフランジ
部69の切欠き66を介して第1の溝68に入る。第1
の溝68には、第2の溝75に巻回されている検出用の
リード線、すなわちセンサコイル71の端部も同様にし
て配置されている。ケーブル21は、第1の溝68内で
センサコイル71の端部とハンダ付けにより接続され
る。ケーブル21とセンサコイル71の接続部70は第
1の溝68に接着剤で固着、固定される。従って、ケー
ブル21とセンサコイル71のハンダ付け作業及び接着
剤による固定作業はすべて、第1の溝68内で行われる
ことになるので第2の溝75のセンサコイル71をこれ
らの作業により傷つけることを防止できる。
【0020】図4は、従来のボビンを示している。コネ
クタ106から延びるケーブル101は、ボビンのフラ
ンジ103で画成される単一の溝102に這い回され溝
102上でセンサコイル104とハンダ付けにより接続
される。従って、巻回されているセンサコイル104を
ハンダ付け作業などにより傷つけること恐れがある。
【0021】図3及び図4から明らかなように、本願実
施例のボビン62と従来のボビン102は両方とも同じ
大きさの軸方向幅aを有している。従って、ボビンの軸
方向幅を変更する、すなわち大きくすることなくケーブ
ル21とセンサコイル71のハンダ付け作業及び接着剤
による固定作業用の第1の溝68を形成することができ
る。これにより装置がいたずらに大きくなることを防止
できる。
【0022】次に、図5及び6を用いて、センサコイル
に働く外乱磁界の影響について説明する。センサコイル
は電動パワステアリングの電動モータやその他車載の電
気部品等によって生じる外乱磁界が入出力軸に伝わって
きても同相成分を差動アンプでキャンセルすべく同一方
向に巻回されている。例えば図5に示すように、矢印の
ような方向の外乱磁界が作用している場合、ボビン62
のセンサコイルの巻回方向は図示の通りである。これに
より、同相成分を検出回路部27の差動アンプでキャン
セルできるので、トルクセンサの検出結果が外乱磁界に
影響されることがなくなる。これとは逆に図6に示すよ
うに、センサコイルを組まちがえると、外乱磁界の影響
が逆に相乗される方向となる。そのため、本発明の実施
例ではボビンのフランジ部の径を前後で大きさの異なる
構成として、ボビンの逆組ができないようにし、外乱磁
界の影響を受けないようにしている。
【0023】また、スライダ部材の軸方向端部側にセン
サコイルの巻線が配置されるように、第1の溝を向き合
う側(内側)に配置してあり、スライダ部材の移動方向
にセンサコイル巾寸法を変化させても(小さくさせて
も)出力は変化しない(ゲインが低くならない)。しか
もボビン外寸は従来と同じとし、軸方向に延びない様に
なっている(図3、図4参照)。
【0024】
【発明の効果】以上述べた本発明のトルクセンサによれ
ば、次のような効果が得られる。
【0025】本発明によれば、 センサコイルを巻回す
る溝とセンサコイルと検出回路部のリード線それぞれの
端部の接続を行う溝とを別に構成したので、ハンダ付け
作業によって巻線及びリード線を傷つけることなく、セ
ンサとしての信頼性が向上する。
【0026】また、実施例によれば、スライダ部材移動
方向にコイル巻線サイズを変更したにもかかわらず従来
と同じボビンサイズ、同じ出力性能を実現できるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるトルクセンサを電動式パ
ワーステアリング装置に取り付けた状態で示す軸方向一
部断面図である。
【図2】検出コイル部の詳細を示す組立図である。
【図3】ボビンとケーブルとの関係を示す検出コイル部
の要部拡大図である。
【図4】ボビンとケーブルとの関係を示す従来の検出コ
イル部の要部拡大図である。
【図5】センサコイルに働く外乱磁界の影響についての
説明図である。
【図6】センサコイルに働く外乱磁界の影響についての
説明図である。
【符号の説明】
50 ………トルクセンサ 20 ………検出コイル部 62 ………ボビン 64、65、69 ………フランジ部 68、75 ………溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−198017(JP,A) 特開 平4−335504(JP,A) 特開 昭52−136303(JP,A) 実開 平1−142831(JP,U) 実開 平5−50703(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 3/10 B62D 5/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸の捻じれをスライダ部材の移動量に変
    換し、該スライダ部材の移動量を検出コイル部の自己イ
    ンダクタンス変化として検出回路部により検出するトル
    クセンサにおいて、 前記検出コイル部はコイルを巻き付けるボビンからな
    り、該ボビンは、 円筒部と、 該円筒部の軸方向両端に設けた環状の第1及び第2のフ
    ランジ部と、 該第1及び第2のフランジ部の間に設けられた環状の第3
    のフランジ部と、 該第1のフランジ部と該第3のフランジ部との間に画成
    され、前記検出回路部に接続されるリード線の一端と該
    コイルの端部とが接続固定される第1の溝と、 該第2のフランジ部と該第3のフランジ部との間に画成さ
    れ、該コイルが巻回される第2の溝と、 を有し、前記検出回路部に接続される前記リード線の他
    端は、前記第2の溝の上で前記第2のフランジ部に固定
    支持されていることを特徴とするトルクセンサ。
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JP5953955B2 (ja) * 2012-06-07 2016-07-20 株式会社ジェイテクト トルクセンサ
CN102721497A (zh) * 2012-07-09 2012-10-10 上海电机学院 传感器线圈总成及具该传感器线圈总成的eps总成

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