JP3336978B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転軸に発生す
るトルクを検出するトルクセンサに関し、特に、製造コ
ストの低減を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の技術としては、例えば本
出願人が先に提案した特開平８−２４０４９１号公報に
開示されたものがある。かかる公報に開示されたトルク
センサは、同軸に配設された第１及び第２の回転軸をト
ーションバーを介して連結するとともに、導電性で且つ
非磁性の材料からなる円筒部材を、前記第１の回転軸の
外周面を包囲するように、前記第２の回転軸と回転方向
に一体とし、前記第１の回転軸の少なくとも前記円筒部
材に包囲された被包囲部を磁性材料で形成し、前記被包
囲部に軸方向に延びる溝を形成し、前記円筒部材には、
前記第１の回転軸との間の相対回転位置に応じて前記溝
との重なり具合が変化するように窓を形成し、そして、
前記円筒部材の前記窓が形成された部分を包囲するよう
にコイルを配設し、そのコイルのインダクタンスに基づ
いてトルクを検出するようになっており、これにより、
簡易な構造で高精度のトルク検出が行え、しかも装置の
小型化も図られるという効果が得られる。

【０００３】さらに、上記のようなトルクセンサを例え
ば車両の電動パワーステアリング装置用のトルクセンサ
に適用する場合に、第１及び第２の回転軸の相対回転角
度を所定角度範囲内に規制することが必要であり、その
ためのストッパをトルクセンサ内に構成している。かか
るストッパは、一方の回転軸の端部外周面に形成された
径方向に突出する凸部（オスストッパ）と、他方の回転
軸の端面に形成され前記凸部より若干幅広の凹部（メス
ストッパ）とで構成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】確かに、上記公報に開
示された従来のトルクセンサであれば、上記のような効
果を奏することができる。しかしながら、上記のような
形式のトルクセンサの場合、回転軸に、トルクを検出す
るための軸方向に延びる溝と、オスストッパとしての凸
部との両方を形成する必要があり、従来はそれら溝及び
凸部を別々の工程で形成していたため、製造コストが嵩
むという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
解決すべき課題に着目してなされたものであって、回転
軸に軸方向に延びる溝とストッパのための凸部とを形成
するようになっている形式で、製造コストが低減できる
トルクセンサを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同軸に配設された第１及び第２の回転軸
をトーションバーを介して連結するとともに、前記第１
の回転軸の外周面を包囲する円筒部材を、前記第２の回
転軸と回転方向に一体とし、前記第１の回転軸の少なく
とも前記円筒部材に包囲された被包囲部には軸方向に延
びる溝を複数形成し、前記円筒部材には前記第１の回転
軸との相対回転位置に応じて前記溝との重なり具合が変
化するように窓を形成し、前記窓と前記溝との重なり状
態に基づいてトルクを検出するようになっており、前記
第１の回転軸の前記第２の回転軸側端部の外周面に形成
された径方向に突出する複数の凸部と、前記第２の回転
軸の端面に形成された複数の凹部とを嵌め合わせること
により、前記第１及び第２の回転軸の相対回転角度を所
定角度範囲内に規制するためのストッパを構成している
トルクセンサにおいて、前記軸方向に延びる溝の個数、
幅及び周方向位置と、前記凸部同士間の凹部の個数、幅
及び周方向位置とを、一致させた。

【０００７】より望ましくは、第１の回転軸の軸方向に
延びる溝が形成された部分と、第１の回転軸のストッパ
のための凸部が形成された部分とは、軸方向に延びる溝
同士間の凸部とストッパのための凸部との高さが異なる
ことは構わないが、それ以外の横断面形状を等しくす
る。

【０００８】そして、前記軸方向に延びる溝と前記凸部
とは、一回の冷間鍛造により同時に形成することが望ま
しく、そうすれば、加工工数が少なくなって製造コスト
の低減に寄与できる。また、前記第２の回転軸の前記円
筒部材を固定する側の端部外周面に、軸方向に延びる複
数の軸方向溝と、周方向に連続した周方向溝と、を形成
し、前記円筒部材の内周面には、前記複数の軸方向溝の
それぞれに嵌合する複数の突起を形成し、前記軸方向溝
に前記突起を嵌合することにより、前記円筒部材の前記
第２の回転軸に対する相対回転を防止し、前記円筒部材
の前記周方向溝に外嵌する部分をかしめることにより、
前記円筒部材の前記第２の回転軸に対する軸方向への相
対変位を防止することが望ましい。

【０００９】さらに、第１の回転軸に形成される軸方向
に延びる溝とストッパ用の凸部とを上記のように一回の
冷間鍛造で同時に作り込み、且つ、円筒部材の第２の回
転軸への固定を上記のような軸方向溝や周方向溝を利用
した構造とすることが、より望ましく、かかる場合、各
部材の組立時に、第１の回転軸と第２の回転軸とをスト
ッパ中立位置に合わせて組み合わせるとともに、第２の
回転軸の軸方向溝に突起を嵌合させることにより円筒部
材の周方向の位置決めを行えば、円筒部材と第２の回転
軸との組立位相も保証されるようになる。これに対し、
円筒部材を第２の回転軸に圧入するような構成では、第
１の回転軸と第２の回転軸とを組み合わせた後に、第１
の回転軸と円筒部材との位相合わせを行いつつ、円筒部
材を第２の回転軸に圧入しなければならず、組立工程が
煩雑でありコストアップの一因となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図７は本発明の一実施の
形態を示す図であって、この実施の形態は、本発明に係
るトルクセンサを、車両の電動パワーステアリング装置
に適用したものであり、図１は操舵系の要部を示す縦断
面図である。

【００１１】先ず、構成を説明すると、上側ハウジング
１Ａ及び下側ハウジング１Ｂからなるハウジング１内に
は、トーションバー４を介して連結された入力軸２及び
出力軸３が、軸受５ａ，５ｂ及び５ｃによって回転自在
に支持されている。これら入力軸２，出力軸３及びトー
ションバー４は、同軸に配設されていて、トーションバ
ー４の上端側は入力軸２内に深く入り込んだ位置におい
てその入力軸２にピン結合されて回転方向に一体となっ
ており、また、トーションバー４の下端側は出力軸３に
スプライン結合されて回転方向に一体となっている。入
力軸２及び出力軸３は鉄等の磁性材料から形成されてい
る。

【００１２】そして、入力軸２の上端部には、図示しな
い自在継ぎ手やステアリングシャフト等を介してステア
リングホイールが回転方向に一体に取り付けられてお
り、また、出力軸３の下端部にはピニオン軸３ａが一体
に形成されていて、ピニオン軸はラック軸６に噛合して
いる。これらピニオン軸３ａ及びラック軸６は、公知の
ラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するも
のであり、従って、運転者がステアリングホイールを操
舵することにより発生した操舵力は、入力軸２，トーシ
ョンバー４，出力軸３及びラックアンドピニオン式ステ
アリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達され
る。

【００１３】さらに、出力軸３には、これと同軸に且つ
一体に回転するウォームホイール７が外嵌し、このウォ
ームホイール７の樹脂製の噛合部７ａと、電動モータ８
の出力軸８ａ外周面に形成されたウォーム８ｂとが噛み
合っている。従って、電動モータ８の回転力は、その出
力軸８ａ，ウォーム８ｂ及びウォームホイール７を介し
て出力軸３に伝達されるようになっており、電動モータ
８の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出
力軸３に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっ
ている。

【００１４】そして、図１並びに入力軸２，出力軸３
（端部のみ）及びトーションバー４を各別に分解した状
態の斜視図である図２に示すように、入力軸２の出力軸
３に近接した部分の外周面には、入力軸２と同軸の大径
部２Ａが形成されていて、この大径部２Ａの外周面に近
接してこれを包囲するように、肉薄の円筒部材１０が配
設されている。

【００１５】即ち、円筒部材１０は、導電性で且つ非磁
性の材料（例えば、アルミニウム）から形成され、その
下端部が、出力軸３の入力軸２側端部外周面に固定され
ている。具体的には、出力軸３端部の図２とは異なる方
向からの斜視図である図３、出力軸３端部の断面図であ
る図４（ａ）、及びトーションバー４及び円筒部材１０
を固定した状態での断面図である図５に示すように、出
力軸３の入力軸２側端部には、大径部３Ａが形成されて
いて、その大径部３Ａの外周面には、軸方向に延びる複
数（この例では、４本）の軸方向溝１１と、周方向に連
続した周方向溝１２とが形成されている。なお、図４
（ｂ）は同（ａ）のＡ方向矢視図であり、同（ａ）は同
（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図に相当する。また、図５（ａ）
は同（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図に相当する。

【００１６】そして、各軸方向溝１１は、互いに周方向
に等間隔（９０度）離れて、大径部３Ａの両端部間に渡
って形成されており、また、周方向溝１２は、円筒部材
１０を固定した際にその円筒部材１０の端部が位置する
付近に形成されている。一方、円筒部材１０の内周面に
は、その下端部から若干張り込んだ位置に、複数（この
例では、４つ）の半球状の突起１３が形成されている。
これら突起１３の個数及び形成位置は出力軸３の軸方向
溝１１に対応していて、従って、突起１３は、互いに周
方向に等間隔（９０度）離れている。また、突起１３の
高さは、軸方向溝１１の深さと同程度である。

【００１７】そして、円筒部材１０を大径部３Ａに固定
する際には、その突起１３を軸方向溝１１に嵌合させる
ことにより、円筒部材１０の出力軸３に対する周方向の
位置決めを行い、それから円筒部材１０を押し込み、そ
の端部を周方向溝１２に近接させ、その状態で円筒部材
１０端部を内側にかしめて周方向溝１２に食い込ませ
る。つまり、出力軸３に対する円筒部材１０の周方向位
置は、軸方向溝１１に突起１３が嵌合することにより固
定され、出力軸３に対する円筒部材１０の軸方向位置
は、その端部が周方向溝１２に食い込むことにより固定
されている。

【００１８】また、出力軸３の入力軸２側端部には、ト
ーションバー４とのスプライン結合用のスプライン孔３
Ｂが同軸に形成されるとともに、そのスプライン孔３Ｂ
の端面側内周面には、メスストッパ１４が形成されてい
る。メスストッパ１４は、図４に詳細に図示されるよう
に、内周面が径方向外側に凹んだ四つの凹部１４Ａを有
する十字形の孔である。

【００１９】そして、メスストッパ１４に対応して、入
力軸２の端部には、オスストッパ１５が形成されてい
る。オスストッパ１５は、図２に詳細に図示されるよう
に、外周面が径方向外側に突出した四つの凸部１５Ａを
有する十字形の軸であって、各凸部１５Ａの周方向の幅
は、凹部１４Ａの周方向の幅よりも若干小さくなってい
て、これにより、入力軸２及び出力軸３間の相対回転を
所定角度範囲（±５度程度）に規制するようになってい
る。

【００２０】一方、円筒部材１０の組立後に大径部２Ａ
を包囲する部分には、突起１３から遠い側に、周方向に
等間隔離隔した長方形の複数の窓１０ａが形成され、突
起１３に近い側に、窓１０ａ，…，１０ａと位相が１８
０度ずれるように、周方向に等間隔離隔した長方形の複
数の窓１０ｂが形成されている。

【００２１】これに対し、入力軸２の大径部２Ａには、
軸方向に延びる複数の溝２ａが等間隔に形成されてい
て、溝２ａの本数と、窓１０ａ，１０ｂのそれぞれの個
数とは等しくなっている。そして、入力軸２と出力軸３
との間に相対回転が生じていないとき（操舵トルクが零
のとき）に、各溝２ａの幅方向中心と、窓１０ａの幅方
向中心との位相が９０度となるように位置し、各溝２ａ
の幅方向中心と、窓１０ｂの幅方向中心との位相が逆方
向に９０度となるように位置するようになっている。

【００２２】つまり、入力軸２，出力軸３，トーション
バー４及び円筒部材１０を組み立てる際に、溝２ａと窓
１０ａ，１０ｂとの重なり具合が上述のようになるよう
に、入力軸２と円筒部材１０との位相合わせを行うこと
が必要なのであるが、円筒部材１０は出力軸３に固定さ
れるものであり、入力軸２及び出力軸３はトーションバ
ー４を介して結合されるものであるため、各部の位相関
係を以下のように決定する。

【００２３】先ず、操舵トルクが零の際には、入力軸２
に形成されたオスストッパ１５と、出力軸３に形成され
たメスストッパ１４とが中立位置で組み合わされる、つ
まり凹部１４Ａの中央部に凸部１５Ａが位置すればよい
のであるから、オスストッパ１５の各凸部１５Ａの周方
向位置を入力軸２の各部位の位相を考える際の基準と
し、メスストッパ１４の各凹部１４Ａの周方向位置を出
力軸３の各部位の位相を考える際の基準とする。

【００２４】そこで、入力軸２に関しては、大径部２Ａ
に形成される溝２ａ，…，２ａの周方向位置を、凸部１
５Ａを基準に決定する。これに対し、出力軸３に関して
は、大径部３Ａの外周面に形成される軸方向溝１１，
…，１１の周方向位置を、凹部１４Ａを基準に決定す
る。

【００２５】さらに、円筒部材１０に関しては、各窓１
０ａ，…，１０ａ、１０ｂ，…，１０ｂの周方向位置
を、突起１３を基準に決定する。このように各部位の周
方向位置を決定すれば、組み立てる際には特に円筒部材
の位相合わせをしなくても、各溝２ａ，…，２ａと、各
窓１０ａ，…，１０ａ、１０ｂ，…，１０ｂとの位相関
係は、ストッパの中立合わせを行うことで上記のように
なる。

【００２６】そして、そのような位相関係を確実に得る
ためには、各部の加工精度が極めて重要である。そこ
で、本実施の形態では、入力軸２に関しては、溝２ａや
オスストッパ１５を冷間鍛造により入力軸２と一体に形
成するとともに、出力軸３に関しては、溝１１を冷間鍛
造により出力軸３と一体に形成することとしている。

【００２７】さらに、入力軸２ａに形成される溝２ａや
オスストッパ１５は、一回の冷間鍛造により同時に作り
込むことが望ましい。そこで、本実施の形態では、図２
及び図６に示すように、溝２ａの個数、幅及び周方向位
置と、凸部１５Ａ同士間の凹部の個数、幅及び周方向位
置とを、一致させている。つまり、溝２ａを、大径部２
Ａだけではなく、入力軸２の先端にまで延長し、その溝
２ａの延長した部分の間を凸部１５Ａとしているのであ
る。換言すれば、入力軸２の大径部２Ａと、入力軸２の
凸部１５Ａが形成された先端部とは、凸部１５Ａの高さ
が大径部２Ａの高さよりも低くなっていることを除いて
は、その横断面形状は、図６（ａ）に示すように丁度重
なり合うようになっている。このように溝２ａと凸部１
５Ａ同士間の凹部とを整合させれば、結果として、溝２
ａ同士間の凸部の個数、幅及び周方向位置と、凸部１５
Ａの個数、幅及び周方向位置とも一致するようになる。

【００２８】そして、かかる構成であれば、溝２ａと凸
部１５Ａとを、冷間鍛造の一回のプレス工程で同時に形
成することができ、コスト低減が図られる。因みに、溝
２ａの本数が例えば八本で、凸部１５Ａの個数が四個の
ような場合には、上記のように形状を整合することがで
きないから、オスストッパをプレス１工程で製造し、そ
の後に、溝２ａを転造で形成し、さらにその後に、プレ
スで矯正して製造しているので、複数回の工程が必要で
あったし、オスストッパと溝２ａとが別工程で製造され
るので、相互の位相ズレを零とすることは困難であっ
た。

【００２９】図１に戻って、上側ハウジング１Ａの内側
には、円筒部材１０を包囲するように、同一規格のコイ
ル２０Ａ，２０Ｂが巻き付けられたボビンを内周側に支
持する磁性材料からなるヨーク３０が固定されている。
但し、コイル２０Ａ，２０Ｂは円筒部材１０と同軸にな
っていて、一方のコイル２０Ａは、円筒部材１０の窓１
０ａ，…，１０ａが形成された部分を包囲し、他方のコ
イル２０Ｂは、円筒部材１０の窓１０ｂ，…，１０ｂが
形成された部分を包囲している。

【００３０】ここで、コイル２０Ａ及び２０Ｂの外周面
及び両端面を覆う鉄製のヨーク３０の構成について説明
する。なお、コイル２０Ａ及び２０Ｂは別々のヨーク３
０によって覆われているが、その構成は同等であるた
め、コイル２０Ａ側についてのみ説明する。

【００３１】即ち、図７（ａ）はヨーク３０の断面図、
図７（ｂ）はヨーク３０の正面図である。なお、図７
（ａ）は図７（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図に相当する。これ
ら図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ヨーク３０は、ボ
ビン３１に巻き付けられたコイル２０Ａの外周面及び一
方の端面を覆う断面Ｌ字形のリング部材３０Ａと、コイ
ル２０Ａの他方の端面を覆う断面方形のリング部材３０
Ｂと、から構成されている。そして、リング部材３０Ａ
のコイル２０Ａの外周面を覆う部分は、リング部材３０
Ｂの外周面をも覆うようになっていて、これにより、コ
イル２０Ａの外周面及び両端面の全体がヨーク３０で覆
われるようになっている。

【００３２】ただし、リング部材３０Ａのリング部材３
０Ｂを覆う部分には、三つの切欠き３２Ａ，３２Ｂ及び
３２Ｃが、周方向に等間隔（つまり１２０度間隔）に形
成されている。なお、各切欠き３２Ａ〜３２Ｃは、コイ
ル２０Ａの外周面に若干重なるような寸法に形成されて
いて、そのうちの一つの切欠き３２Ａに嵌まり込むよう
に、リング部材３０Ｂの外周面にプラスチック等の不導
体からなる端子保持部材３３が固定されている。そし
て、その端子保持部材３３の径方向外側を向く面には、
二つの端子２０ａ，２０ａが先端側を径方向外側に向け
て固定されており、一方の端子２０ａの基端側はコイル
２０Ａの一方の端部に接続され、他方の端子２０ａの基
端側はコイル２０Ａの他方の端部に接続されている。か
かる構成により、コイル２０Ａの両端部が、ヨーク３０
の外部に引き出されている。

【００３３】また、切欠き３２Ｂ及び３２Ｃは、切欠き
３２Ａと同寸法ではあるが、特にこれら切欠き３２Ｂ，
３２Ｃに対応して端子保持部材等は設けられていない。
従って、切欠き３２Ｂ及び３２Ｃが形成されている部分
は、コイルボビン３１の一部が露出していることにな
る。

【００３４】なお、切欠き３２Ａ〜３２Ｃの個数は、本
実施の形態では計三個であるが、これは、溝２ａの個数
と所定の関係を満足するように決定する。具体的には、
切欠き３２Ａ〜３２Ｃの個数と、溝２ａの個数とが、１
以外の公約数を持たないような関係にする。本実施の形
態の場合、切欠き３２Ａ〜３２Ｃの個数は三個で、溝２
ａの個数が四個であるから、その関係を満足している。

【００３５】そして、コイル２０Ｂに対応した他方のヨ
ーク３０も図７に示したものと同等の構成であって、両
者は、図１に示すように、リング部材３０Ｂ同士が当接
し、且つ、端子保持部材３３同士が重なるように突き合
わせた状態で、ハウジング１内に配設されている。

【００３６】さらに、計４本の各端子２０ａの先端は、
ハウジング１を貫通してセンサケース２１内に至ってお
り、コイル２０Ａ及び２０Ｂの各端部は、それら各端子
２０ａを介して、センサケース２１内に収容された基板
２２に接続されていて、基板２２上には、図示しないモ
ータ制御回路が構成されている。モータ制御回路の具体
的な構成は本発明の要旨ではないため、詳細には説明し
ないが、例えば上記特開平８−２４０４９１号公報に開
示されるように、所定周波数の交流電流をコイル２０
Ａ，２０Ｂに供給する発振部と、コイル２０Ａの自己誘
導起電力を整流及び平滑して出力する第１整流平滑回路
と、コイル２０Ｂの自己誘導起電力を整流及び平滑して
出力する第２整流平滑回路と、第１，第２整流平滑回路
の出力の差を増幅して出力する差動アンプと、差動アン
プの出力から高周波ノイズを除去するノイズ除去フィル
タと、ノイズ除去フィルタの出力に基づいて入力軸２及
び円筒部材１０の相対回転変位の方向及び大きさを演算
しその結果に例えば所定の比例定数を乗じて操舵系に発
生している操舵トルクを求めるトルク演算部と、トルク
演算部の演算結果に基づいて操舵トルクを軽減する操舵
補助トルクが発生するような駆動電流を電動モータ８に
供給するモータ駆動部と、を備えて構成することができ
る。

【００３７】次に、本実施の形態の動作を説明する。
今、操舵系が直進状態にあり、操舵トルクが零であるも
のとすると、入力軸２及び出力軸３間には相対回転は生
じない。従って、入力軸２と円筒部材１０との間にも相
対回転は生じない。

【００３８】これに対し、ステアリングホイールを操舵
して入力軸２に回転力が生じると、その回転力は、トー
ションバー４を介して出力軸３に伝達される。このと
き、出力軸３には、転舵輪及び路面間の摩擦力やラック
アンドピニオン式ステアリング装置のギアの噛み合い等
の摩擦力に応じた抵抗力が生じるため、入力軸２及び出
力軸３間には、トーションバー４が捩じれることによっ
て出力軸３が遅れる相対回転が発生し、入力軸２及び円
筒部材１０間にも相対回転が生じる。そして、その相対
回転の方向及び量は、ステアリングホイールの操舵方向
や発生している操舵トルクに応じて決まってくる。

【００３９】入力軸２及び円筒部材１０間に相対回転が
生じると、溝２ａと、窓１０ａ，…，１０ａ、１０ｂ，
…，１０ｂとの重なり具合が当初の状態から変化する
し、溝１０ａ，…，１０ａと溝１０ｂ，…，１０ｂとの
位相関係を上記のように設定しているため、溝２ａと窓
１０ａ，…，１０ａとの重なり具合と、溝２ａと窓１０
ｂ，…，１０ｂとの重なり具合とは、互いに逆方向に変
化する。

【００４０】その結果、入力軸２及び円筒部材１０間の
相対回転に応じて、コイル２０Ａの自己インダクタンス
と、コイル２０Ｂの自己インダクタンスとは、互いに逆
方向に変化するから、それらコイル２０Ａ，２０Ｂの自
己誘導起電力も互いに逆方向に変化するようになる。よ
って、コイル２０Ａ，２０Ｂの自己誘導起電力の差を求
めると、その差は、操舵トルクの方向及び大きさに従っ
てリニアに変化するようになる。その一方で、温度等に
よる自己インダクタンスの変化は、モータ制御回路内の
差動アンプにおいてキャンセルされる。

【００４１】そして、モータ制御回路内のトルク演算部
が、差動アンプの出力に基づいて操舵トルクを求め、モ
ータ駆動部が、その操舵トルクの方向及び大きさに応じ
た駆動電流を電動モータ８に供給する。すると、電動モ
ータには、操舵系に発生している操舵トルクの方向及び
大きさに応じた回転力が発生し、その回転力がウォーム
８ｂ及びウォームホイール７を介して出力軸３に伝達さ
れるから、出力軸３に操舵補助トルクが付与されたこと
になり、操舵トルクが減少し、運転者の負担が軽減され
る。

【００４２】そして、本実施の形態では、出力軸３の端
部に、複数の軸方向溝１１と、周方向溝１２とを形成
し、軸方向溝１１に円筒部材１０の突起１３を嵌合さ
せ、円筒部材１０の端部をかしめて周方向溝１２に食い
込ませているため、鉄製の出力軸３とアルミニウム製の
円筒部材１０という材料の異なる部材間であっても、熱
膨張係数の違いなどに起因して保持力が低減するような
こともない。このため、円筒部材１０の出力軸３に対す
る相対的な周方向位置や軸方向位置が当初の状態からず
れ、それがトルク検出値に含まれてしまう可能性を大幅
に低減できるのである。よって、安全性の点から高い信
頼性が必要な電動式パワーステアリング装置用のトルク
センサとして、極めて好適である。

【００４３】また、本実施の形態では、溝２ａ及びオス
ストッパ１５を冷間鍛造により入力軸２と一体に形成す
るとともに、軸方向溝１１を冷間鍛造により出力軸３と
一体に形成しているため、組立時の位相合わせが容易で
あり、製造コストの低減に寄与できるという利点もあ
る。

【００４４】しかも、溝２ａ及び凸部１５Ａの関係を上
述のように整合させ、それら溝２ａ及び凸部１５Ａを、
一回の冷間鍛造により同時に作り込んでいるため、入力
軸２自体の製造コストも、大幅に低減できるという利点
もある。さらに、本実施の形態にあっては、コイル２０
Ａ、２０Ｂを内側に抱え込むヨーク３０、コイル２０
Ａ、２０Ｂの端子を外部に取り出すための切欠き３２Ａ
の他に、切欠き３２Ｂ，３２Ｃを形成するとともに、そ
れら切欠き３２Ａ〜３２Ｃの形成位置を互いに周方向に
１２０度ずつずらしているので、各切欠き３２Ａ〜３２
Ｃによって生じるコイル２０Ａ、２０Ｂ内側の磁界の不
均一性に伴う各コイル２０Ａ、２０Ｂのインピーダンス
変化が低減するようになっている。

【００４５】即ち、本実施の形態では、上述のように溝
２ａと窓１０ａ，１０ｂとの重なり具合の変化によって
コイル２０Ａ、２０Ｂのインピーダンスが変化するよう
になっているが、それら溝２ａと窓１０ａ，１０ｂとの
組が周方向に四つ存在するため、例えば切欠き３２Ａに
よるコイル２０Ａ、２０Ｂ内側の磁束の不均一性によっ
て、出力軸３が一回転する度に、トルクと無関係なイン
ピーダンス変化が四つの波として現れることになる。

【００４６】しかし、コイル２０Ａ、２０Ｂ内側の磁束
の不均一性に伴うトルクと無関係なインピーダンス変化
は、切欠き３２Ｂによっても生じるし、切欠き３２Ｃに
よっても生じる。このため、各切欠き３２Ａ〜３２Ｃに
よるトルクと無関係なインピーダンス変化は、それら切
欠き３２Ａ〜３２Ｃの個数や形成位置を適宜選定するこ
とにより、強め合うことになったり、逆に弱め合うこと
になったりする。

【００４７】仮に、ヨーク３０に、切欠き３２Ａの他
に、これから１８０度ずれた位置に同寸法の切欠きを一
つだけ形成したとすると、溝２ａと窓１０ａ，１０ｂと
の組み合わせが周方向に等間隔に四つ存在するため、そ
れら二つの切欠きによるインピーダンス変化は同じタイ
ミングで発生してしまう。このため、インピーダンス変
化は互いに強め合ってしまう。

【００４８】これに対し、本実施の形態のように、三つ
の切欠き３２Ａ〜３２Ｃが形成されていると、溝２ａと
窓１０ａ，１０ｂとの組み合わせが周方向に等間隔に四
つ存在するため、例えば切欠き３２Ａと各溝２ａとの位
置関係に対して、切欠き３２Ｂと各溝２ａとの位置関係
は２π／３だけ位相が遅れ、切欠き３２Ｃと各溝２ａと
の位置関係は４π／３だけ位相が遅れることになる。こ
のため、各切欠き３２Ａ〜３２Ｃによるトルクに無関係
なインピーダンス変化は、互いに弱め合うようになるか
ら、結果としてインピーダンス変化が大幅に低減される
のである。

【００４９】ここで、本実施の形態では、入力軸２が第
１の回転軸に対応し、出力軸３が第２の回転軸に対応す
る。なお、上記実施の形態では、本発明に係るトルクセ
ンサを車両用の電動式パワーステアリング装置に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、他の用途のトルクセンサであっても、本発明は当
然に適用することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トルクを検出するために第１の回転軸に設けた軸方向に
延びる溝の個数、幅及び周方向位置と、ストッパを構成
する為に第１の回転軸に設けた凸部同士間の凹部の個
数、幅及び周方向位置とを、一致させたため、それら軸
方向に延びる溝と凸部とを一回の冷間鍛造により同時に
作り込むことができ、製造コストを低減できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す縦断面
図である。

【図２】実施の形態の要部を構成する各部材の斜視図で
ある。

【図３】出力軸端部の図２とは異なる方向からの斜視図
である。

【図４】出力軸端部の構成を示す図である。

【図５】トーションバーを組み込んだ状態での出力軸端
部の構成を示す図である。

【図６】入力軸の構成を示す図である。

【図７】コイルを収容したヨークの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 入力軸（第１の回転軸） ２Ａ 大径部 ２ａ 溝（軸方向に延びる溝） ３ 出力軸（第２の回転軸） ４ トーションバー １０ 円筒部材 １１ 縦方向溝 １２ 周方向溝 １３ 突起 １４ メスストッパ １４Ａ 凹部 １５ オスストッパ １５Ａ 凸部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸に配設された第１及び第２の回転軸
   をトーションバーを介して連結するとともに、前記第１
   の回転軸の外周面を包囲する円筒部材を、前記第２の回
   転軸と回転方向に一体とし、前記第１の回転軸の少なく
   とも前記円筒部材に包囲された被包囲部には軸方向に延
   びる溝を複数形成し、前記円筒部材には前記第１の回転
   軸との相対回転位置に応じて前記溝との重なり具合が変
   化するように窓を形成し、前記窓と前記溝との重なり状
   態に基づいてトルクを検出するようになっており、 前記第１の回転軸の前記第２の回転軸側端部の外周面に
   形成された径方向に突出する複数の凸部と、前記第２の
   回転軸の端面に形成された複数の凹部とを嵌め合わせる
   ことにより、前記第１及び第２の回転軸の相対回転角度
   を所定角度範囲内に規制するためのストッパを構成して
   いるトルクセンサにおいて、 前記軸方向に延びる溝の個数、幅及び周方向位置と、前
   記凸部同士間の凹部の個数、幅及び周方向位置とを、一
   致させたことを特徴とするトルクセンサ。