JP4034028B2 - トルクセンサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するパワーステアリング装置において、その操舵トルクを検出するのに適したトルクセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば車両のパワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの回転を入力シャフトから出力シャフトを介して車輪に伝達する際、入力シャフトから出力シャフトに伝達される操舵トルクを図9に示すようなトルクセンサ100により検出している。その検出トルクの大きさに応じて操舵補助力を付与している。
【0003】
そのトルクセンサ100においては、入力シャフト102と出力シャフト103が、トーションバー104を介して連結され、伝達トルクに応じて弾性的に相対回転する。その入力シャフト102に取り付けられる磁性材製の第1検出リング105の端面と、出力シャフト103に取り付けられる磁性材製の第2検出リング106の端面とに、それぞれ複数の互いに外形同一の歯105a、106aが、両シャフト102、103と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。そのハウジング101に挿入される磁性材製のコイルホルダー107により保持される。そのコイル108が磁束を発生することで、第1検出リング105、第2検出リング106及びコイルホルダー107を構成部材として含む磁気回路が構成される。両シャフト102、103の相対回転により、一方の歯105aと他方の歯106aとの相対位置が変化し、その一方の歯105aと他方の歯106aとの互いとの対向面積が変化する。その面積変化により、その磁気回路の磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化による電磁誘導に基づき、両シャフト102、103による伝達トルクに対応する信号を出力するトルク検出回路が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来にあっては、両シャフト102、103が相対回転していない検出原点位置にある時、第1検出リング105の各歯105aと第2検出リング106の各歯106aとは一対一に相対向するように配置される。しかし、第1検出リング105の各歯105aを、第2検出リング106の何れの歯106aに対向させるかを定める基準はなかった。そのため、第1検出リング105の各歯105aが、第2検出リング106の特定の歯106aに対向するように、各シャフト102、103に検出リング105、106を取り付けることができなかった。また、各検出リング105、106の成形時の公差により各歯105a、106aの寸法は均一ではない。そのため、複数のトルクセンサの間において、両検出リング105、106の相対的な取り付け位置の相異に起因してトルク検出性能にばらつきが生じるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのできるトルクセンサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1シャフトと、その第1シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第2シャフトと、その第1シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第1成形部材と、その第2シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第2成形部材とを有し、その第1成形部材は、両シャフトと同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第1検出部を有するように成形され、その第2成形部材は、前記円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第2検出部を有するように成形され、両シャフトの相対回転による第1検出部と第2検出部との相対位置変化に応じて、両シャフトによる伝達トルクに対応する信号を出力可能なトルクセンサにおいて、各成形部材それぞれに位置決め用マークが設けられ、両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その第1成形部材のマークと第2成形部材のマークとは、前記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置され、各成形部材は各検出部を有するように型成形され、この型成形により同時に各マークが各成形部材における一定位置に設けられることを特徴とする。本発明の構成によれば、各成形部材それぞれに設けられる位置決め用マークを基準として、両シャフトが検出原点位置にある時に特定の第1検出部と特定の第2検出部とが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフトに成形部材を取り付けることができる。よって、各検出部の寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ相互の間においては、特定の第1検出部と特定の第2検出部との相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフトの相対回転による両検出部の相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。また、各成形部材における一定位置にマークを正確かつ容易に設けることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1に示す第1実施形態のトルクセンサ1は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ1は、ハウジング2と、第1シャフト3と、第2シャフト4とを備えている。そのハウジング2の一端にステアリングコラム5が連結されている。その第1シャフト3の外周は、そのステアリングコラム5の内周によりブッシュ12を介して支持される。その第2シャフト4の外周は、ハウジング2の内周により軸受13、14を介して支持される。
【0009】
そのステアリングシャフト6は、一端が第1シャフト3の一端にピン8により連結され、他端がステアリングホイール(図示省略)に接続される。その第1シャフト3と第2シャフト4にトーションバー7が挿入される。そのトーションバー7は、一端が第1シャフト3の一端に上記ピン8により連結され、他端が第2シャフト4にピン10により連結されている。これにより、その第1シャフト3と第2シャフト4は操舵抵抗に応じたトーションバー7の捩じれにより、同軸心に弾性的に相対回転可能とされている。
【0010】
その第2シャフト4の回転が、例えばラックピニオン式ステアリングギア等を介して車輪に伝達されることで、その車輪が転舵される。その第2シャフト4の外周にウォームホイール15が取り付けられる。そのウォームホイール15は、操舵補助力発生用モータの出力シャフトに取り付けられたウォーム16に噛み合う。
【0011】
その第1シャフト3に、磁性材製の第1検出リング(第1成形部材)21が同軸心かつ同行回転するように取り付けられている。その第2シャフト4に、磁性材製の第2検出リング(第2成形部材)23が同軸心かつ同行回転するように取り付けられている。その第1検出リング21の一端面と第2検出リング23の他端面は、互いに対向するように配置される。図2の(1)、(2)に示すように、その第1検出リング21の一端面に、複数の互いに外形同一の歯(第1検出部)21aが、両シャフト3、4と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。その第1検出リング21の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部21bとされている。また、その第2検出リング23の他端面に、複数の互いに外形同一の歯(第2検出部)23aが、両シャフト3、4と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。各歯21a、23aは型成形され、例えば、型鍛造や鋳造により各歯21a、23aを有すように各検出リング21、23が成形される。
【0012】
そのハウジング2の内周に、磁性材製の第1コイルホルダー31と磁性材製の第2コイルホルダー32とが挿入されている。その第1コイルホルダー31の内周に第1コイル33が挿入され、その第2コイルホルダー32の内周に第2コイル34が挿入されている。
【0013】
その第1コイルホルダー31と第2コイルホルダー32との間に環状ディスタンスピース51が配置されている。その第1、第2コイルホルダー31、32とディスタンスピース51は、ハウジング2の内周に嵌め合わされた止め輪55とハウジング2の内面2dとにより、バネ60を介して挟まれる。
【0014】
各コイル33、34は、ハウジング2の外面側に取り付けられるプリント基板41に配線を介して接続される。そのプリント基板41に、図3に示すトルク検出回路が形成されている。すなわち、第1コイル33は抵抗45を介して発振器46に接続され、第2コイル34は抵抗47を介して発振器46に接続され、各コイル33、34は差動増幅回路48に接続される。これにより、第1コイル33が第1検出リング21、第2検出リング23及び第1コイルホルダー31を通過する磁束を発生することで、第1検出リング21、第2検出リング23及び第1コイルホルダー31を構成部材として含む第1磁気回路が構成される。また、第2コイル34が第1検出リング21および第2コイルホルダー32を通過する磁束を発生することで、第1検出リング21および第2コイルホルダー32を構成部材として含む第2磁気回路が構成される。
【0015】
その第1シャフト3から第2シャフト4へのトルク伝達により、トーションバー7が弾性的に捩れ、両シャフト3、4が相対回転する。これにより、第1検出リング21と第2検出リング23とが相対的に回転し、第1検出リング21の歯21aと第2検出リング23の歯23aとの相対位置が変化する。その相対位置変化に応じて伝達トルクに対応する信号が出力される。すなわち、その相対位置変化により、両歯23a、23bの互いとの対向面積が変化する。この面積変化により、その第1磁気回路の磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき第1コイル33の出力が変化する。これにより、その出力に対応する伝達トルクが検出される。その小径部21bの外径は、操舵トルクの作用していない状態で、その第1磁気回路における磁気抵抗と第2磁気回路における磁気抵抗とが互いに等しくなるように設定される。これにより、温度変動による第1コイル33の出力変動は、温度変動による第2コイル34の出力変動に等しくなるので、差動増幅回路48により打ち消され、第1磁気回路における磁気抵抗の変化に基づく伝達トルクの検出値の温度変動を補償できる。その差動増幅回路48から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて上記モータが駆動されることで、前記ウォーム16、ウォームホイール15、第2シャフト4を介して操舵補助力が付与される。
【0016】
図2に示すように、各検出リング21、23それぞに位置決め用第1、第2マークM1、M2が、各検出リング21、23の歯21a、23aの型成形時に同時に型成形により設けられている。各マークM1、M2の形態は図示例では円形の刻印状とされているが、他の形状の図、文字、数字等でもよく、また、刻印状でなく検出リング21、23の表面から突出するものでもよく、位置決め用として認識可能なシンボルであればよい。さらに、第1マークM1と第2マークM2とは互いに異なる外形であってもよい。また、本実施形態では、各マークM1、M2は、磁束変化に影響を与えることがないように、第1マークM1は第1検出リング21の一端面における相隣接する2つの歯21aの間に設けられ、第2マークM2は第2検出リング23の他端面における相隣接する2つの歯23aの間に設けられている。
【0017】
両シャフト3、4が相対回転していない検出原点位置にある時、その第1検出リング21の第1マークM1と第2検出リング23の第2マークM2とは、両シャフト3、4の軸心まわりの円筒の周方向において、互いに対して予め定められた一定位置に配置される。例えば、第1マークM1と第2マークM2とは検出原点位置においてシャフト軸方向において対向するようにトルクセンサ1が組み立てられる。
【0018】
上記第1実施形態の構成によれば、各検出リング21、23それぞれに設けられるマークM1、M2を基準として、両シャフト3、4が検出原点位置にある時に第1検出リング21における特定の歯21aと第2検出リング23における特定の歯23aとが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフト3、4に各検出リング21、23を取り付けることができる。よって、各歯21a、23aの寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ1相互の間において、第1検出リング21における特定の歯21aと第2検出リング23における特定の歯23aとの相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフト3、4の相対回転による両歯21a、23aの相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。さらに、各マークM1、M2を各検出リング21、23の歯21a、23aと同時に型成形により設けることで、各検出リング21、23における一定位置に各マークM1、M2を正確かつ容易に設けることができる。
【0019】
図4〜図8に示す第2実施形態のトルクセンサ1′は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ1′は、ハウジング2′と、第1シャフト3′と、第2シャフト4′とを備えている。各シャフト3′、4′は鋼材等の強磁性体とされている。その第1シャフト3′は、軸受5′を介してハウジング2′により支持され、ブッシュ6′を介して第2シャフト4′の一端に形成された凹部4a′の内周により支持される。その第2シャフト4′は、軸受7′を介してハウジング2′により支持される。その検出トルクに応じて操舵補助力が付与される。
【0020】
その第1シャフト3′に形成された軸方向孔3a′と、その第2シャフト4′の凹部4a′とにトーションバー8′が挿入されている。そのトーションバー8′の一端はピン9′により第1シャフト3′に同行回転するように連結され、他端はセレーション10′を介して第2シャフト4′に同行回転するように連結される。これにより、その第2シャフト4′は第1シャフト3′と同軸心に配置されると共に、第1シャフト3′に弾性的に相対回転可能に連結される。その第1シャフト3′の一端側はステアリングホイール(図示省略)に接続され、その第2シャフト4′の他端側は例えばラックピニオン式ステアリングギア等のステアリングギアに接続される。これにより、操舵のためのステアリングホイールの回転が第1、第2シャフト3′、4′を介して車輪に伝達され、操舵角が変化する。
【0021】
その第1シャフト3′は、円筒形の第1筒状部材(第1成形部材)11′に圧入されることで、その第1筒状部材11′と同軸心かつ同行回転するように連結されている。その第2シャフト4′は、円筒形の第2筒状部材(第2成形部材)12′に圧入されることで、その第2筒状部材12′と同軸心かつ同行回転するように連結されている。その第2筒状部材12′は、ハウジング2′内において第1、第2シャフト3′、4′、第1筒状部材11′と同軸心に配置され、第1筒状部材11′の外周を隙間を介して覆う。
【0022】
そのハウジング2′の内周に、磁性材製の第1コイルホルダー31′と磁性材製の第2コイルホルダー32′とが挿入されている。図5に示すように、各コイルホルダー31′、32′は、円筒状の外周部分31a′、32a′と、その外周部分31a′、32a′の一端側から内方に向かう円環状の周壁部分31b′、32b′と、その外周部分31a′、32a′の他端側から内方に向かう円環状の蓋部分31c′、32c′とから構成される。各コイルホルダー31′、32′は、ハウジング2′の内周に形成される段差2a′と、ハウジング2′の内周に嵌め合わされる止め輪53′とにより、板バネ54′を介して挟み込まれ、これによりハウジング2′に固定される。
【0023】
その第1コイルホルダー31′により保持される第1コイル33′と、その第2コイルホルダー32′により保持される第2コイル34′とが、両シャフト3′、4′の相対回転軸方向に沿って並列する。両コイル33′、34′は同一仕様であり、導線33a′、34a′を絶縁材製のボビン33b′、34b′に第1シャフト3′の軸心まわりに巻き付けることで構成され、各コイルホルダー31′、32′の内周に挿入されている。各コイルホルダー31′、32′及びコイル33′、34′は、上記第2筒状部材12′の外周を隙間を介して囲むように配置される。各コイル33′、34′は、後述のようにトルク検出回路を構成し、交番磁界を生じるように磁束を発生させる。
【0024】
その第1筒状部材11′は磁性材製とされ、第1シャフト3′の外周を囲むと共にコイル33′、34′の発生磁束の通過位置に配置される磁束通過部を有する。その磁束通過部に第1検出部として上部開口41′と下部開口42′とがそれそれ複数形成されている。図6、図7に示すように、それら上部開口41′は、両シャフトフト3′、4′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。それら下部開口42′は、両シャフトフト3′、4′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。各開口41′、42′の外形は互いに同一とされ、本実施形態ではシャフト軸方向に平行な縁とシャフト周方向に平行な縁とを有する4辺形に沿う形状を有する。その上部開口41′と下部開口42′とは、シャフト軸方向に沿って間隔をおいて並列配置されている。各開口41′、42′の周方向寸法S1′は、各開口41′、42′の相互間における磁束通過部の周方向寸法S2′よりも大きくされている。
【0025】
その第1筒状部材11′の磁束通過部の内周と第1シャフト3′の外周との間に、上記開口41′、42′に通じる環状の隙間δが形成されている。本実施形態では、その第1シャフト3′の外周に周溝3a′が形成され、その周溝3a′の両縁部の外周に第1筒状部材11′の両周縁部の内周が圧入され、その周溝3a′の底面と第1筒状部材11′の内周との間が隙間δとされている。両シャフト3′、4′の相対回転軸方向において、その隙間δの両端δ′、δ″間に開口41′、42′が配置され、後述の磁束の漏れの遮断効果を高め、第1シャフト3′の第1筒状部材11′への圧入力を小さくしている。
【0026】
その第2筒状部材12′は、導電性を有する非磁性材製とされ、その第1筒状部材11′の磁束通過部を囲むと共に各コイル33′、34′の発生磁束の通過位置に配置される磁束規制部を有する。その磁束規制部に第2検出部として第1開口43′と第2開口44′とがそれそれ複数形成されている。その第1開口43′と第2開口44′とは、シャフト軸方向における間隔をおいて配置されている。それら第1開口43′は、両シャフトフト3′、4′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。それら第2開口44′は、両シャフトフト3′、4′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。各開口43′、44′の外形は互いに同一とされ、本実施形態ではシャフト軸方向に平行な縁とシャフト周方向に平行な縁とを有する4辺形に沿う形状を有する。上記第1コイル33′は各第1開口43′を通過する磁束を発生する位置に配置され、上記第2コイル34′は各第2開口44′を通過する磁束を発生する位置に配置される。
【0027】
各開口41′、42′、43′、44′は型成形され、例えば、筒状部材11′、12′を構成するパイプ材から金型を用いてプレス成形により開口41′、42′、43′、44′部分が打ち抜かれたり、鋳造により開口41′、42′、43′、44′を有するように筒状部材11′、12′が成形される。
【0028】
図5に示すように、シャフト軸方向において、各開口43′、44′の寸法は各コイル33′、34′の寸法を超えると共に各コイルホルダー31′、32′の寸法未満とされ、第1開口43′は第1コイルホルダー31′の両端間に配置され、第2開口44′は第2コイルホルダー32′の両端間に配置され、第1コイル33′は第1開口43′の両端間に配置され、第2コイル34′は第2開口44′の両端間に配置される。これにより、第1シャフト3′、第2シャフト4′、第1コイル33′、第2コイル34′、および第2筒状部材12′の軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフト3′、4′の相対回転軸方向において開口43′、44′をコイル33′、34′の発生磁束の通過位置に配置できる。よって、その磁束通過部の通過磁束の公差による変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【0029】
シャフト径方向における開口43′、44′と上記第1筒状部材11′の磁束通過部との重なり面積が両シャフト3′、4′の相対回転に応じて変化するように、その開口43′、44′と上記第1検出部とは両シャフト3′、4′の径方向において部分的に重なるように配置されている。すなわち、図7に示すように、シャフト軸方向において、各第1検出部を構成する上下部開口41′、42′それぞれは、各第2検出部を構成する第1、第2開口43′、44′それぞれよりも長寸とされている。その第1開口43′は、トルク検出範囲に対応する両シャフト3′、4′の相対回転範囲では、シャフト軸方向において上部開口41′の両端間に配置され、シャフト径方向において上部開口41′におけるシャフト軸方向に沿う単一の縁41a′と重なる。その第2開口44′は、トルク検出範囲に対応する両シャフト3′、4′の相対回転範囲では、シャフト軸方向において下部開口42′の両端間に配置され、シャフト径方向において下部開口42′におけるシャフト軸方向に沿う単一の縁42a′と重なる。
【0030】
両シャフト3′、4′が検出原点位置にある時、すなわち舵角が零の時、第1開口43′と磁束通過部との重なり面積は、第2開口44′と磁束通過部との重なり面積と等しくされている。すなわち図6、図7に示すように、両シャフト3′、4′が相対回転していない検出原点位置にある時、各上部開口41′におけるシャフト軸方向に沿う一つの縁41a′は、各第1開口43′におけるシャフト軸方向に沿う中心と径方向において重なるように配置され、各下部開口42′におけるシャフト軸方向に沿う一つの縁42a′は、各第2開口44′におけるシャフト軸方向に沿う中心と径方向において重なるように配置されている。各開口43′、44′の周方向寸法P1′は、各開口41′、42′の周方向寸法S1′および各開口41′、42′の相互間における磁束通過部の周方向寸法S2′よりも小さくされている。
【0031】
また、シャフト径方向における第1開口43′と磁束通過部との重なり面積は、両シャフト3′、4′が一方向に相対回転する時は増加し、両シャフト3′、4′が他方向に相対回転する時は減少するように、その第1開口43′と上部開口41′とは相対配置されている。また、シャフト径方向における第2開口44′と磁束通過部との重なり面積は、両シャフト3′、4′が一方向に相対回転する時は減少し、両シャフト3′、4′が他方向に相対回転する時は増加するように、その第2開口44′と下部開口42′とは相対配置されている。すなわち、各第1開口43′の周方向間に各第2開口44′が配置され、第1開口43′と重なる上部開口41′の縁41a′と、第2開口44′と重なる下部開口42′の縁42a′とは、シャフト周方向において第1検出部側の開口41′、42′の中心からみて互いに逆の側に位置するものとされている。両シャフト3′、4′の相対回転時において、第1開口43′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値と、第2開口44′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値とは互いに等しくされている。
【0032】
図5において二点鎖線βで示すように、第1コイル33′の発生磁束が第1コイルホルダー31′、第2筒状部材12′の第1開口43′、第1筒状部材11′の磁束通過部を通過することで、その第1コイルホルダー31′および第1筒状部材11′の磁束通過部を構成要素として含む第1磁気回路が構成される。また、第2コイル34′の発生磁束が第2コイルホルダー32′、第2筒状部材12′の第2開口44′、第1筒状部材11′の磁束通過部を通過することで、その第2コイルホルダー32′および第2筒状部材12′の磁束通過部を構成要素として含む第2磁気回路が構成される。
【0033】
上記構成において、トルク伝達時における両シャフト3′、4′の相対回転により、磁性材製の第1筒状部材11′の磁束通過部に形成された第1検出部を構成する開口41′、42′と、導電性を有する非磁性材製の第2筒状部材12′の磁束規制部に形成された第2検出部を構成する開口43′、44′との相対位置が変化する。この第1検出部41′、42′と第2検出部43′、44′との相対位置に応じて、両シャフト3′、4′による伝達トルクに対応する信号が出力される。すなわち、シャフト径方向における第2検出部を構成する開口43′、44′と磁束通過部との重なり面積が、両シャフト3′、4′の相対回転に応じて変化する。その第1筒状部材11′は磁性材製であり、その第2筒状部材12′は非磁性材製であるので、その重なり面積の変化によって、その磁束通過部の通過磁束が変化する。また、コイル33′、34′の磁束発生に基づき生じる交番磁界内で導電性の第1筒状部材11′に生じる渦電流によっても、その磁束通過部に至る磁束が遮られる。これにより、その磁束通過部の通過磁束を、その重なり面積の変化に応じて変化させることができる。その面積変化は伝達トルクに対応する両シャフト3′、4′の相対回転に対応する。その磁束変化に基づく電磁誘導によりコイル33′、34′出力が変化するものとされ、そのコイル出力の変化に基づき伝達トルクが検出される。
【0034】
また、上記構成においては、トルク伝達時に両シャフト3′、4′が一方向に相対回転すると、その相対回転量に応じて第1開口43′と磁束通過部との重なり面積が増加し、第2開口44′と磁束通過部との重なり面積が減少する。また、トルク伝達時に両シャフト3′、4′が他方向に相対回転すると、その相対回転量に応じて第1開口43′と磁束通過部との重なり面積が減少し、第2開口44′と磁束通過部との重なり面積が増加する。各重なり面積の変化に応じて磁束通過部を通過する磁束が変化する。また、両シャフト3′、4′の相対回転時において、その第1開口43′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値と、その第2開口44′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値とは互いに等しくされている。よって、第1開口43′と磁束通過部との重なり面積の変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化と、第2開口44′と磁束通過部との重なり面積の変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフト3′、4′により伝達されるトルクを検出でき、トルク検出感度が増大する。また、両シャフト3′、4′が一方向に相対回転した時と、他方向に相対回転した時の何れの場合にも、その相対回転量に応じたトルクを検出できる。しかも、温度が変動した場合、第1開口43′と重なる磁束通過部を通過する磁束と、第2開口44′と重なる磁束通過部を通過する磁束とは同じだけ変化するので、両磁束変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
また、磁性材製の第1筒状部材11′における磁束通過部の内周と、強磁性体の第1シャフト3′の外周との間に、環状の隙間δが形成されているので、コイル33′、34′まわりの磁気回路から第1シャフト3′への磁束の漏れを、その隙間δにより遮断することができる。その第1筒状部材11′と第1シャフト3′とは別部材であるので、その第1筒状部材11′としては磁気回路を構成する上で必要とされる磁気特性を充足するものを選定でき、その第1シャフト3′としては、トルクを伝達する構造部材として必要な機械的特性を充足するものを選定できる。また、その第1シャフト3′を第1筒状部材11′に圧入することで、その第1筒状部材11′を第1シャフト3′に固定するための部材が不要で部品点数を削減できる。さらに、その第1筒状部材11′における磁束通過部の内周と第1シャフト3′の外周との間の環状の隙間δにより、その圧入荷重を低減し、圧入荷重による第1筒状部材11′の歪み発生を防止し、検出精度低下を阻止できる。
【0035】
本実施形態では、各コイル33′、34′は、ハウジング2′の外面側に取り付けられるプリント基板35′に配線を介して接続される。そのプリント基板35′に、図8に示すトルク検出回路が形成されている。その回路において、第1コイル33′は抵抗45′を介して発振器46′に接続され、第2コイル34′は抵抗47′を介して発振器46′に接続され、各コイル33′、34′は差動増幅回路48′に接続される。これにより、両シャフト3′、4′間でのトルク伝達によりトーションバー8′が捩れることで両シャフト3′、4′が弾性的に相対回転し、その伝達トルクに応じて第2検出部を構成する開口43′、44′と磁束通過部との重なり面積が変化し、その重なり面積の変化により磁束通過部の通過磁束が変化することで、第1、第2コイル33′、34′の出力が変化する。その第1開口43′と重なる磁束通過部の通過磁束の変化と、第2開口44′と重なる磁束通過部の通過磁束の変化との差に対応する差動増幅回路48′の出力に基づき、両シャフト3′、4′により伝達されるトルクが検出される。その差動増幅回路48′から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて駆動されるモータ等の図外アクチュエータにより操舵補助力が付与される。その操舵補助力の付与機構は公知の構成を採用できる。
【0036】
図4、図7に示すように、各筒状部材11′、12′それぞに位置決め用第1、第2マークM1′、M2′が、各筒状部材11′、12′の開口41′、42′、43′、44′の型成形時に同時に型成形されることで設けられている。各マークM1′、M2′の形態は図示例では三角形の刻印状とされているが、他の形状の図、文字、数字等でもよく、また、刻印状でなく筒状部材11′、12′の表面から突出するものでもよく、位置決め用として認識可能なシンボルであればよい。さらに、第1マークM1′と第2マークM2′とは互いに異なる外形であってもよい。また、本実施形態では、各マークM1′、M2′は、磁束変化に影響を与えることがないように、各筒状部材11′、12′の外周であって第1磁気回路の磁束通過位置よりもステアリングホイール側に離れた位置に設けられている。
【0037】
両シャフト3′、4′が相対回転していない検出原点位置にある時、その第1筒状部材11′の第1マークM1′と第2筒状部材12′の第2マークM2′とは、両シャフト3′、4′と同軸心の円筒の周方向において、互いに対して予め定められた一定位置に配置される。例えば、第1マークM1′と第2マークM2′とは検出原点位置においてシャフト軸方向において対向するようにトルクセンサ1が組み立てられる。
【0038】
上記第2実施形態の構成によれば、各筒状部材11′、12′それぞれに設けられるマークM1′、M2′を基準として、両シャフト3′、4′が検出原点位置にある時に第1筒状部材11′における特定の開口41′、42′と第2筒状部材12′における特定の開口43′、44′とが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフト3′、4′に筒状部材11′、12′を取り付けることができる。よって、各開口41′、42′、43′、44′の寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ1相互の間において、第1筒状部材11′における特定の開口41′、42′と第2筒状部材12′における特定の開口43′、44′との相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフト3′、4′の相対回転による第1筒状部材11′の開口41′、42′と第2筒状部材12′の開口43′、44′との相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。さらに、各マークM1′、M2′を開口41′、42′、43′、44′と同時に型成形により設けることで、各筒状部材11′、12′における一定位置に各マークM1、M2を正確かつ容易に設けることができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、トルク検出性能にばらつきのないトルクセンサを構造を複雑化することなく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のトルクセンサの断面図
【図2】本発明の第1実施形態のトルクセンサにおける検出リングの(1)は正面図、(2)は部分側面図
【図3】本発明の第1実施形態のトルクセンサの回路構成の説明図
【図4】本発明の第2実施形態のトルクセンサの断面図
【図5】本発明の第2実施形態のトルクセンサの要部の断面図
【図6】本発明の第2実施形態のトルクセンサの要部の横断面図
【図7】本発明の第2実施形態のトルクセンサの筒状部材の部分展開図
【図8】本発明の第2実施形態のトルク検出回路を示す図
【図9】従来のトルクセンサの断面図
【符号の説明】
1、1′ トルクセンサ
3、3′ 第1シャフト
4、4′ 第2シャフト
11′、12′ 筒状部材(成形部材)
21、23 検出リング(成形部材)
21a、23a 歯(検出部)
41′、42′、43′、44′ 開口(検出部)
M1、M2、M1′、M2′ マーク
Claims (1)
- 第1シャフトと、
その第1シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第2シャフトと、
その第1シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第1成形部材と、
その第2シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第2成形部材とを有し、
その第1成形部材は、両シャフトと同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第1検出部を有するように成形され、
その第2成形部材は、前記円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第2検出部を有するように成形され、
両シャフトの相対回転による第1検出部と第2検出部との相対位置変化に応じて、両シャフトによる伝達トルクに対応する信号を出力可能なトルクセンサにおいて、
各成形部材それぞれに位置決め用マークが設けられ、
両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その第1成形部材のマークと第2成形部材のマークとは、前記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置され、
各成形部材は各検出部を有するように型成形され、この型成形により同時に各マークが各成形部材における一定位置に設けられることを特徴とするトルクセンサ。
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