JP3820145B2 - トルクセンサ - Google Patents
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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等に装備されるトルクセンサ等のように、回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトルクセンサとしては、例えば、特開平１０−１６０６００号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来のトルクセンサは、検出コイルを包囲して磁界の磁路を形成するヨーク部材がハウジング側に装着固定されている。そして、トルクセンサにおいては、ヨーク部材（検出コイル）の位置決めに高い精度が求められ、かつ、使用中におけるずれを防止するため、ヨーク部材の外周面をハウジングの内周面に対して圧入することにより固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヨーク部材は検出コイルで形成された磁界の通る磁路を構成するものであるため、圧入時の荷重によりヨーク部材の内部応力が変化すると、その磁路特性が変化してしまい、これにより、トルク検出精度を低下させる虞があるといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、ヨーク部材の内部応力を変化させることなしにハウジングへの組み付け固定を可能とすることにより、所望のトルク検出精度を得ることができるトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載のトルクセンサは、第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、前記第１回転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側面と軸方向に対向する状態で前記第２回転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導電性かつ非磁性材料よりなる包囲部材と、該包囲部材側に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検出コイルと、該検出コイルを包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、包囲部材、検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記検出コイルを収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えたトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材が、前記包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部と、該門型本体部における外周側の開口端縁部から外向きに突出していて前記ハウジングに固定される固定フランジ部とで構成されている手段とした。
【０００６】
請求項２記載のトルクセンサは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されている手段とした。
【０００７】
請求項３記載のトルクセンサは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、前記包囲部材が前記被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された前記検出コイルが前記両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【０００８】
請求項４記載のトルクセンサは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されている手段とした。
【０００９】
請求項５記載のトルクセンサは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【００１０】
請求項６記載のトルクセンサは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【００１１】
【作用】
この発明請求項１記載のトルクセンサでは、上述のように構成されるため、ハウジングに対するヨーク部材の固定が、包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部の外周側の開口端縁部から外向きに突出する固定フランジ部において行われるもので、これにより、ヨーク部材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への組み付け固定が可能となるため、所望のトルク検出精度を得ることができる。
【００１２】
請求項２記載のトルクセンサは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されることで、ヨーク部材の本体部における磁界の磁路を確保し、これにより、固定フランジ部側への磁束の漏れを防止することができる。
【００１３】
請求項３記載のトルクセンサは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、上述のように、前記包囲部材が被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された検出コイルが両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられたものであって、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されることで、両ヨーク部材（検出コイル）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（検出コイル）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項４記載のトルクセンサは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されることで、両検出コイル間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材（検出コイル）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項５記載のトルクセンサは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で両ヨーク部材をハウジングに対して固定するようにしたことで、皿ばねを介装するだけで、ヨーク部材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への組み付け固定を容易に行うことができる。
また、皿ばねの付勢力により両ヨーク部材（検出コイル）の位置ずれを防止することができる。
【００１６】
請求項６記載のトルクセンサは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で両ヨーク部材がハウジングに対して固定されることで、ハウジング自体を設計変更することなしに、ベース部材を変更するだけでハウジング（包囲部材および被包囲部材）に対するヨーク部材（検出コイル）の軸方向取り付け位置を変更することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図１〜８に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、発明の実施の形態の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】
次に、前記電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサＴＳの構成を、図２〜８に基づいて説明する。
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、両図において、１はハウジング、２は入力軸（第２回転軸）、３は出力軸（第１回転軸）、４はトーションバー（弾性体）、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材、７は温度補償側包囲部材、８はトルク検出用コイル（検出コイル）、９は温度補償用コイル（検出コイル）、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す。
【００２１】
さらに詳述すると、前記ハウジング１は、前記トルクセンサＴＳ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いて、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】
即ち、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における環状段部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にスプライン結合されている。
【００２６】
そして、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とは環状段部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）
【００２８】
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を有する略円盤状に形成されると共に、その外周側には非切欠部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（この発明の実施の形態では８個）形成されている。そして、前記結合穴５０の内周面（圧入結合面）には被包囲部材５の焼結加工時にセレーション５０ａが一体に形成されている。
【００２９】
図２、３に戻り、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、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側に固定されていて、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。
【００３０】
前記ヨーク部材８０は、図５に要部拡大断面図を示すように、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、内周包囲部８０ｂ、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とで構成されている。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。
【００３１】
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側に固定されていて、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。
【００３２】
前記ヨーク部材９０は、図５に要部拡大断面図を示すように、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、内周包囲部９０ｂ、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とで構成されている。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。
【００３３】
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、非導電性部材である合成樹脂材料（ＰＰＳ）で円筒状に形成され、その内側上部にはヨーク部材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部１０ａが形成され、内側下部にはヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄを位置決め係止する環状段部１０ｂが形成されている。即ち、両環状段部１０ａ、１０ｂ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。
【００３４】
また、前記スペーサ１０の上端内周面と下端内周面にはヨーク部材８０およびヨーク部材９０を周方向において位置決め係止する軸方向突条１０ｃ、１０ｄが形成される一方、両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの外周面には軸方向突条１０ｃ、１０ｄ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、前記両軸方向突条１０ｃ、１０ｄも周方向において一致する位置に形成されている。
【００３５】
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。即ち、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。
【００３６】
そして、前記小径円筒部１１ｂの外周面には、スペーサ１０の軸方向突条１０ｄ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に軸方向突条１０ｄ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。
【００３７】
前記スペーサ１０の外周面には、位置決め用に突起１０ｅが形成される一方、この突起１０ｅと径方向に対向する上部ハウジング１１０の内周面には前記突起１０ｅが係合する軸方向係合溝１１０ｃが形成されている。そして、この軸方向係合溝１１０ｃに突起１０ｅ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。
【００３８】
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１１０ｄ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。
【００３９】
前記トルク検出側包囲部材６は、内周側円筒部６０を入力軸２側に固定した状態で、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図６（底面図）、図７（図６のVII- VII線における断面図）、図８（斜視図）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（この発明の実施の形態では８個）形成されている。なお、各窓部６１周方向幅が被包囲部材５の非切欠部５２と同一幅に形成されている。
【００４０】
即ち、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。
【００４１】
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７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部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。
【００４２】
そして、図６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２２．５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の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。
【００４３】
また、温度補償側包囲部材７は、図８に示すように、各窓部７１の軸心側がそれぞれ軸心穴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が軸方向に通過可能となっている。
【００４４】
次に、この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳの作用・効果を説明する。 この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳは、上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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、この発明の実施の形態のトルクセンサでは、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という効果が得られる。
【００４８】
また、前記両ヨーク部材８０、９０の本体部における固定フランジ部８０ｄ、９０ｄが突出された外周包囲部８０ｃ、９０ｃの肉厚を他の包囲部より厚く形成したことで、両ヨーク部材８０、９０の本体部における磁界の磁路を確保することができ、これにより、固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ側への磁束の漏れを防止することができるようになる。
【００４９】
また、前記両ヨーク部材８０、９０における両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ相互間に該両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ相互の軸方向間隔を決定するスペーサ１０を介装した状態で両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄをハウジング１に対して固定するようにしたことで、両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９）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（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル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。
【００５０】
また、前記スペーサ１０を非導電性部材である合成樹脂材料で形成したことで、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９との間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル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。
【００５１】
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。
【００５２】
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６、７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。
【００５３】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、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。
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明請求項１記載のトルクセンサでは、前記ヨーク部材が、前記包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部と、該門型本体部における外周側の開口端縁部から外向きに突出していて前記ハウジングに固定される固定フランジ部とで構成されている手段としたことで、ヨーク部材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への組み付け固定が可能となるため、所望のトルク検出精度を得ることができるようになるという効果が得られる。
【００５５】
請求項２記載のトルクセンサでは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されている手段としたことで、ヨーク部材の本体部における磁界の磁路を確保し、これにより、固定フランジ部側への磁束の漏れを防止することができるようになる。
【００５６】
請求項３記載のトルクセンサでは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、前記包囲部材が前記被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された前記検出コイルが前記両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、両ヨーク部材（検出コイル）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（検出コイル）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。
【００５７】
請求項４記載のトルクセンサでは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されている手段としたことで、両検出コイル間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材（検出コイル）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。
【００５８】
請求項５記載のトルクセンサでは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、皿ばねを介装するだけで、ヨーク部材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。
また、皿ばねの付勢力により両ヨーク部材（検出コイル）の位置ずれを防止することができるようになる。
【００５９】
請求項６記載のトルクセンサでは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、ハウジング自体を設計変更することなしに、ベース部材を変更するだけでハウジング（包囲部材および被包囲部材）に対するヨーク部材（検出コイル）の軸方向取り付け位置を変更することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態のトルクセンサが適用された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】発明の実施の形態のトルクセンサを示す縦断面図である。
【図３】発明の実施の形態のトルクセンサを示す分解斜視図である。
【図４】発明の実施の形態のトルクセンサにおける被包囲部材を示す斜視図である。
【図５】発明の実施の形態のトルクセンサを示す要部拡大断面図である。
【図６】発明の実施の形態の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７】図６の VII−VII 線における縦断面図である。
【図８】発明の実施の形態の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】
Ｂ バッテリ
ＥＣＵ コントロールユニット
Ｇ 減速ギヤ
Ｒ ラック
Ｒｙ リレー
Ｍ 電動モータ
Ｐ ピニオン
Ｓ 回転軸
ＳＷ ステアリングホイール
ＴＬ 左前輪
ＴＲ 右前輪
ＴＳ トルクセンサ
１ ハウジング
１ａ ベアリング
１ｂ ベアリング
１ｃ ベアリング
１１０ 上部ハウジング
１１０ａ 下端開口縁部
１１０ｂ フランジ部
１１０ｃ 軸方向係合溝
１１０ｄ 環状段部
１１０ｅ 配線ボックス
１２０ 中部ハウジング
１２０ａ 大径部
１２０ｂ 小径部
１２０ｃ 環状段部
１２０ｄ 係止段部
１３０ 下部ハウジング
１３０ａ 大径部
２ 入力軸（第２回転軸）
２ａ 軸心穴
２ｂ ピン
３ 出力軸（第１回転軸）
３ａ 軸心穴
３１ 本体部
３２ 環状段部
３３ 小径部
４ トーションバー（弾性体）
５ 被包囲部材
５０ 結合穴
５０ａ セレーション
５１ 切欠部
５２ 非切欠部
６ トルク検出側包囲部材
６１ 窓部（切欠部）
６２ 非切欠部
６３ 外筒部
７ 温度補償側包囲部材
７０ 内筒部
７１ 窓部（切欠部）
７２ 非切欠部
７３ 外筒部
７４ 軸心穴
８ トルク検出用コイル（検出コイル）
８ａ コイルハーネス
８０ ヨーク部材
８０ａ 上面包囲部
８０ｂ 内周包囲部
８０ｃ 外周包囲部
８０ｄ 固定フランジ部
８０ｅ 切欠部
９ 温度補償用コイル（検出コイル）
９ａ コイルハーネス
９０ ヨーク部材
９０ａ 下面包囲部
９０ｂ 内周包囲部
９０ｃ 外周包囲部
９０ｄ 固定フランジ部
９０ｅ 切欠部
１０ スペーサ
１０ａ 環状段部
１０ｂ 環状段部
１０ｃ 軸方向突条
１０ｄ 軸方向突条
１０ｅ 突起
１１ ベース部材
１１ａ 下端フランジ部
１１ｂ 小径円筒部部
１１ｃ 環状凹部
１１ｄ 切欠部
１１ｅ ハーネス引き出し溝
１２ 皿ばね
１３ 出力軸側ウォームホイール
１４ モータ軸側ウォーム
【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等に装備されるトルクセンサ等のように、回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトルクセンサとしては、例えば、特開平１０−１６０６００号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来のトルクセンサは、検出コイルを包囲して磁界の磁路を形成するヨーク部材がハウジング側に装着固定されている。そして、トルクセンサにおいては、ヨーク部材（検出コイル）の位置決めに高い精度が求められ、かつ、使用中におけるずれを防止するため、ヨーク部材の外周面をハウジングの内周面に対して圧入することにより固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヨーク部材は検出コイルで形成された磁界の通る磁路を構成するものであるため、圧入時の荷重によりヨーク部材の内部応力が変化すると、その磁路特性が変化してしまい、これにより、トルク検出精度を低下させる虞があるといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、ヨーク部材の内部応力を変化させることなしにハウジングへの組み付け固定を可能とすることにより、所望のトルク検出精度を得ることができるトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載のトルクセンサは、第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、前記第１回転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側面と軸方向に対向する状態で前記第２回転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導電性かつ非磁性材料よりなる包囲部材と、該包囲部材側に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検出コイルと、該検出コイルを包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、包囲部材、検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記検出コイルを収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えたトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材が、前記包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部と、該門型本体部における外周側の開口端縁部から外向きに突出していて前記ハウジングに固定される固定フランジ部とで構成されている手段とした。
【０００６】
請求項２記載のトルクセンサは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されている手段とした。
【０００７】
請求項３記載のトルクセンサは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、前記包囲部材が前記被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された前記検出コイルが前記両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【０００８】
請求項４記載のトルクセンサは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されている手段とした。
【０００９】
請求項５記載のトルクセンサは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【００１０】
請求項６記載のトルクセンサは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段とした。
【００１１】
【作用】
この発明請求項１記載のトルクセンサでは、上述のように構成されるため、ハウジングに対するヨーク部材の固定が、包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部の外周側の開口端縁部から外向きに突出する固定フランジ部において行われるもので、これにより、ヨーク部材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への組み付け固定が可能となるため、所望のトルク検出精度を得ることができる。
【００１２】
請求項２記載のトルクセンサは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されることで、ヨーク部材の本体部における磁界の磁路を確保し、これにより、固定フランジ部側への磁束の漏れを防止することができる。
【００１３】
請求項３記載のトルクセンサは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、上述のように、前記包囲部材が被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された検出コイルが両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられたものであって、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されることで、両ヨーク部材（検出コイル）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（検出コイル）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項４記載のトルクセンサは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されることで、両検出コイル間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材（検出コイル）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項５記載のトルクセンサは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で両ヨーク部材をハウジングに対して固定するようにしたことで、皿ばねを介装するだけで、ヨーク部材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への組み付け固定を容易に行うことができる。
また、皿ばねの付勢力により両ヨーク部材（検出コイル）の位置ずれを防止することができる。
【００１６】
請求項６記載のトルクセンサは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で両ヨーク部材がハウジングに対して固定されることで、ハウジング自体を設計変更することなしに、ベース部材を変更するだけでハウジング（包囲部材および被包囲部材）に対するヨーク部材（検出コイル）の軸方向取り付け位置を変更することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図１〜８に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、発明の実施の形態の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】
次に、前記電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサＴＳの構成を、図２〜８に基づいて説明する。
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、両図において、１はハウジング、２は入力軸（第２回転軸）、３は出力軸（第１回転軸）、４はトーションバー（弾性体）、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材、７は温度補償側包囲部材、８はトルク検出用コイル（検出コイル）、９は温度補償用コイル（検出コイル）、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す。
【００２１】
さらに詳述すると、前記ハウジング１は、前記トルクセンサＴＳ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いて、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】
即ち、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における環状段部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にスプライン結合されている。
【００２６】
そして、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とは環状段部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）
【００２８】
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を有する略円盤状に形成されると共に、その外周側には非切欠部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（この発明の実施の形態では８個）形成されている。そして、前記結合穴５０の内周面（圧入結合面）には被包囲部材５の焼結加工時にセレーション５０ａが一体に形成されている。
【００２９】
図２、３に戻り、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、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側に固定されていて、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。
【００３０】
前記ヨーク部材８０は、図５に要部拡大断面図を示すように、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、内周包囲部８０ｂ、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とで構成されている。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。
【００３１】
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側に固定されていて、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。
【００３２】
前記ヨーク部材９０は、図５に要部拡大断面図を示すように、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、内周包囲部９０ｂ、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とで構成されている。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。
【００３３】
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、非導電性部材である合成樹脂材料（ＰＰＳ）で円筒状に形成され、その内側上部にはヨーク部材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部１０ａが形成され、内側下部にはヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄを位置決め係止する環状段部１０ｂが形成されている。即ち、両環状段部１０ａ、１０ｂ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。
【００３４】
また、前記スペーサ１０の上端内周面と下端内周面にはヨーク部材８０およびヨーク部材９０を周方向において位置決め係止する軸方向突条１０ｃ、１０ｄが形成される一方、両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの外周面には軸方向突条１０ｃ、１０ｄ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、前記両軸方向突条１０ｃ、１０ｄも周方向において一致する位置に形成されている。
【００３５】
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。即ち、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。
【００３６】
そして、前記小径円筒部１１ｂの外周面には、スペーサ１０の軸方向突条１０ｄ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に軸方向突条１０ｄ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。
【００３７】
前記スペーサ１０の外周面には、位置決め用に突起１０ｅが形成される一方、この突起１０ｅと径方向に対向する上部ハウジング１１０の内周面には前記突起１０ｅが係合する軸方向係合溝１１０ｃが形成されている。そして、この軸方向係合溝１１０ｃに突起１０ｅ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。
【００３８】
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１１０ｄ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。
【００３９】
前記トルク検出側包囲部材６は、内周側円筒部６０を入力軸２側に固定した状態で、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図６（底面図）、図７（図６のVII- VII線における断面図）、図８（斜視図）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（この発明の実施の形態では８個）形成されている。なお、各窓部６１周方向幅が被包囲部材５の非切欠部５２と同一幅に形成されている。
【００４０】
即ち、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。
【００４１】
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７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部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。
【００４２】
そして、図６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２２．５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の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。
【００４３】
また、温度補償側包囲部材７は、図８に示すように、各窓部７１の軸心側がそれぞれ軸心穴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が軸方向に通過可能となっている。
【００４４】
次に、この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳの作用・効果を説明する。 この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳは、上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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、この発明の実施の形態のトルクセンサでは、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という効果が得られる。
【００４８】
また、前記両ヨーク部材８０、９０の本体部における固定フランジ部８０ｄ、９０ｄが突出された外周包囲部８０ｃ、９０ｃの肉厚を他の包囲部より厚く形成したことで、両ヨーク部材８０、９０の本体部における磁界の磁路を確保することができ、これにより、固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ側への磁束の漏れを防止することができるようになる。
【００４９】
また、前記両ヨーク部材８０、９０における両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ相互間に該両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄ相互の軸方向間隔を決定するスペーサ１０を介装した状態で両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄをハウジング１に対して固定するようにしたことで、両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９）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（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル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。
【００５０】
また、前記スペーサ１０を非導電性部材である合成樹脂材料で形成したことで、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９との間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８と温度補償用コイル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。
【００５１】
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。
【００５２】
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６、７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。
【００５３】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、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。
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明請求項１記載のトルクセンサでは、前記ヨーク部材が、前記包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部と、該門型本体部における外周側の開口端縁部から外向きに突出していて前記ハウジングに固定される固定フランジ部とで構成されている手段としたことで、ヨーク部材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への組み付け固定が可能となるため、所望のトルク検出精度を得ることができるようになるという効果が得られる。
【００５５】
請求項２記載のトルクセンサでは、請求項１記載のトルクセンサにおいて、前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されている手段としたことで、ヨーク部材の本体部における磁界の磁路を確保し、これにより、固定フランジ部側への磁束の漏れを防止することができるようになる。
【００５６】
請求項３記載のトルクセンサでは、請求項１または２に記載のトルクセンサにおいて、前記包囲部材が前記被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記ヨーク部材に収容された前記検出コイルが前記両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、両ヨーク部材（検出コイル）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（検出コイル）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。
【００５７】
請求項４記載のトルクセンサでは、請求項３記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが非導電性部材で形成されている手段としたことで、両検出コイル間における磁束の影響を遮断しつつ、両ヨーク部材（検出コイル）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。
【００５８】
請求項５記載のトルクセンサでは、請求項３または４に記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、皿ばねを介装するだけで、ヨーク部材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。
また、皿ばねの付勢力により両ヨーク部材（検出コイル）の位置ずれを防止することができるようになる。
【００５９】
請求項６記載のトルクセンサでは、請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されている手段としたことで、ハウジング自体を設計変更することなしに、ベース部材を変更するだけでハウジング（包囲部材および被包囲部材）に対するヨーク部材（検出コイル）の軸方向取り付け位置を変更することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態のトルクセンサが適用された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】発明の実施の形態のトルクセンサを示す縦断面図である。
【図３】発明の実施の形態のトルクセンサを示す分解斜視図である。
【図４】発明の実施の形態のトルクセンサにおける被包囲部材を示す斜視図である。
【図５】発明の実施の形態のトルクセンサを示す要部拡大断面図である。
【図６】発明の実施の形態の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７】図６の VII−VII 線における縦断面図である。
【図８】発明の実施の形態の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】
Ｂ バッテリ
ＥＣＵ コントロールユニット
Ｇ 減速ギヤ
Ｒ ラック
Ｒｙ リレー
Ｍ 電動モータ
Ｐ ピニオン
Ｓ 回転軸
ＳＷ ステアリングホイール
ＴＬ 左前輪
ＴＲ 右前輪
ＴＳ トルクセンサ
１ ハウジング
１ａ ベアリング
１ｂ ベアリング
１ｃ ベアリング
１１０ 上部ハウジング
１１０ａ 下端開口縁部
１１０ｂ フランジ部
１１０ｃ 軸方向係合溝
１１０ｄ 環状段部
１１０ｅ 配線ボックス
１２０ 中部ハウジング
１２０ａ 大径部
１２０ｂ 小径部
１２０ｃ 環状段部
１２０ｄ 係止段部
１３０ 下部ハウジング
１３０ａ 大径部
２ 入力軸（第２回転軸）
２ａ 軸心穴
２ｂ ピン
３ 出力軸（第１回転軸）
３ａ 軸心穴
３１ 本体部
３２ 環状段部
３３ 小径部
４ トーションバー（弾性体）
５ 被包囲部材
５０ 結合穴
５０ａ セレーション
５１ 切欠部
５２ 非切欠部
６ トルク検出側包囲部材
６１ 窓部（切欠部）
６２ 非切欠部
６３ 外筒部
７ 温度補償側包囲部材
７０ 内筒部
７１ 窓部（切欠部）
７２ 非切欠部
７３ 外筒部
７４ 軸心穴
８ トルク検出用コイル（検出コイル）
８ａ コイルハーネス
８０ ヨーク部材
８０ａ 上面包囲部
８０ｂ 内周包囲部
８０ｃ 外周包囲部
８０ｄ 固定フランジ部
８０ｅ 切欠部
９ 温度補償用コイル（検出コイル）
９ａ コイルハーネス
９０ ヨーク部材
９０ａ 下面包囲部
９０ｂ 内周包囲部
９０ｃ 外周包囲部
９０ｄ 固定フランジ部
９０ｅ 切欠部
１０ スペーサ
１０ａ 環状段部
１０ｂ 環状段部
１０ｃ 軸方向突条
１０ｄ 軸方向突条
１０ｅ 突起
１１ ベース部材
１１ａ 下端フランジ部
１１ｂ 小径円筒部部
１１ｃ 環状凹部
１１ｄ 切欠部
１１ｅ ハーネス引き出し溝
１２ 皿ばね
１３ 出力軸側ウォームホイール
１４ モータ軸側ウォーム
Claims (6)
- 第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、
前記第１回転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側面と軸方向に対向する状態で前記第２回転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導電性かつ非磁性材料よりなる包囲部材と、
該包囲部材側に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検出コイルと、
該検出コイルを包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
前記被包囲部材、包囲部材、検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記検出コイルを収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、
を備えたトルクセンサにおいて、
前記ヨーク部材が、前記包囲部材および被包囲部材と対向する面以外を包囲する断面門型の本体部と、該門型本体部における外周側の開口端縁部から外向きに突出していて前記ハウジングに固定される固定フランジ部とで構成されていることを特徴とするトルクセンサ。 - 前記ヨーク部材の本体部における固定フランジ部が突出された外周包囲部の肉厚が他の包囲部より厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
- 前記包囲部材が前記被包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、
前記ヨーク部材に収容された前記検出コイルが前記両包囲部材の軸方向両端面とそれぞれ対向する状態で設けられ、
前記両ヨーク部材における両固定フランジ部相互間に該両固定フランジ部相互の軸方向間隔を決定するスペーサが介装された状態で両固定フランジ部が前記ハウジングに対して固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクセンサ。 - 前記スペーサが非導電性部材で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のトルクセンサ。
- 前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において皿ばねを介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載のトルクセンサ。
- 前記スペーサが相互間に介装された前記両固定フランジ部の部分において軸方向に介装されたベース部材を介して軸方向に押圧された状態で前記両ヨーク部材が前記ハウジングに対して固定されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のトルクセンサ。
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