JP4593016B2 - 回転センサ及び中立固定ピン - Google Patents
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサ及び中立固定ピンに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
シャフトの回転角度或いは相対回転角度を非接触で検出する回転センサ、例えば、相対回転する２本のシャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転トルクを検出し、ステアリング装置の円滑な電子制御に利用する回転センサが知られている。
【０００３】
この種の回転センサは、トーションバーで連結された第１のシャフトに第１のロータを、第２のシャフトに第２のロータを、それぞれ取り付けると共に、第１及び第２のロータをコイルを有する固定コアの内側に回転自在に配置し、第１及び第２のシャフトの相対回転を前記コイルのインダクタンスの変化によって検出し、第１のシャフトと第２のシャフトとの間に作用する回転トルクを検出するものである。
【０００４】
このとき、回転センサは、上記検出原理に基づき、左右方向における回転が中立状態の位置で出荷し、中立状態を保持してステアリング装置等に組み付ける必要がある。このため、回転センサは、中立状態に保持する中立固定ピンを第１のロータと第２のロータとに跨って片持ち梁の状態で取り付けている。
このため、回転センサは、第１のロータや第２のロータにトルクが作用すると、中立状態がずれてしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、トルクが作用しても第１のロータと第２のロータとを中立状態に保持しておくことが可能な回転センサ及び中立固定ピン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】
上記目的を達成するため本発明の回転センサにおいては、周方向に所定間隔を置いて配置される複数の非磁性導電体を有し、第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、励磁コイルを有し、前記第１のロータと半径方向に間隔を置いて固定部材に固定される固定コア、絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、前記複数の非磁性導電体と対応する間隔で周方向に所定間隔を置いて該本体に配置される複数の非磁性導体層とを有し、前記第１のロータと半径方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータ及び前記固定コアに取り付けられるカバーを備え、前記第１及び第２のロータの相対回転により変動する前記励磁コイルのインダクタンスに基づいて、前記両シャフトの回転角度或いは相対回転角度を検出する回転センサにおいて、前記カバー、前記第１及び第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有し、前記第１及び第２のロータを前記固定コアに対して回転方向中立状態に保持する中立固定ピンが設けられている構成としたのである。また、前記中立固定ピンは、前記第１のロータの前記複数の非磁性導電体に沿った位置に、前記非磁性導電体の間に設けられる構成としたのである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため本発明の中立固定ピンにおいては、前記回転センサの前記カバー，前記第１のロータ及び前記第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有する構成としたのである。
好ましくは、前記挿通部を扁平に成型する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサ及び中立固定ピンに係る一実施形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。
回転センサ１は、第１ロータ２、固定コア３、第２ロータ４、上カバー５及び下カバー６を備え、例えば、トーションバーで連結されたステアリングシャフトのハンドル側に第１ロータ２が、車輪側に第２ロータ４が、それぞれ取り付けられる。
【０００９】
第１ロータ２は、アルミニウム，アルミニウム合金，銅、銅合金等の非磁性導電体金属によって成形され、上フランジ２ａから下方へ向かう複数の櫛歯状の歯２ｂが周方向に所定間隔で形成されている。上フランジ２ａは、複数の櫛歯状の歯２ｂに沿った位置に、後述する中立固定ピン８の挿通部８ａが挿通される長孔状の挿通孔２ｃが歯２ｂ，２ｂの間に形成されている。
【００１０】
固定コア３は、フェライト等の絶縁磁性材からなるコア本体３ａと、コア本体３ａ内に収容される励磁コイル３ｂと、コア本体３ａを収容する金属製の遮蔽ケース（以下、単に「ケース」という）３ｃとを有している。
第２ロータ４は、電気絶縁性を有するＮｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトを燒結した燒結体や、ナイロン，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ＡＢＳ樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライトからなる軟磁性材粉を、軟磁性材を１０〜７０体積％混合した絶縁磁性材によって筒状に成形された本体４ａの外表面に、複数の歯２ｂと対応する間隔で周方向に中心角３０°の間隔をおいてアルミニウム，銅等の非磁性導体層４ｂが配置され、本体の下部には半径方向外方に延出する下フランジ４ｃが設けられている。但し、複数の歯２ｂと非磁性導体層４ｂは、一定の間隔で設ければ中心角３０°の間隔に設けなくてもよい。下フランジ４ｃは、上フランジ２ａの挿通孔２ｃと対応する位置に挿通孔４ｄが形成されている。
【００１１】
上カバー５及び下カバー６は、図２に示すように、固定コア３の上下に取り付けられるリング状のカバーで、挿通孔２ｃ，４ｄと対応する位置に挿通孔５ａ，６ａが形成されている。上カバー５は、外縁に係止凹部５ｂが形成されている。
このとき、挿通孔２ｃ，４ｄ及び挿通孔５ａ，６ａは、回転センサ１を組み立てたときに、左右方向の回転における中立状態の位置で、図２に示したように、上下方向に一致するように形成しておくことは言うまでもない。
【００１２】
以上のように構成される回転センサ１は、固定コア３と第２ロータ４との間に歯２ｂを配置して第１ロータ２を組み付けた後、固定コア３の外縁を利用して上カバー５及び下カバー６を取り付け、図１に示すように、中立固定ピン８を上方から挿通孔５ａに挿通して組み立てられる。
ここで、中立固定ピン８は、例えば１本のピンを折り曲げて成型され、図１乃至図３に示すように、挿通部８ａ、第１把持部８ｂ、弾性付与部８ｃ、第２把持部８ｄ及び係止部８ｅを有している。挿通部８ａは、中立固定ピン８の一端に形成された部分で、扁平に成型され、挿通孔２ｃ〜６ａに挿通される。第１把持部８ｂは、挿通部８ａに連設され、略Ｕ字状に湾曲形成されている。弾性付与部８ｃは、上方へ逆Ｕ字状に折り曲げて第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとの間に形成され、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとの間に外方へ広がる方向に弾性力を付与している。第２把持部８ｄは、弾性付与部８ｃに連設された略直角に折り曲げられた部分で、端部に略直角に折り曲げた係止部８ｅが設けられている。係止部８ｅは、図３及び図４（ａ）に示すように、弾性付与部８ｃから付与される弾性力によって上カバー５の凹部５ｂに係止され、中立固定ピン８の挿通孔２ｃ〜６ａからの引き抜きを規制する。
【００１３】
このようにして組み立てられた回転センサ１は、挿通部８ａが挿通孔２ｃ〜６ａに挿通され、中立固定ピン８が上カバー５，第２ロータ４及び下カバー６に跨って両持ち梁の状態で取り付けられている。このため、回転センサ１は、第１ロータ２や第２ロータ４にトルクが作用しても、中立固定ピン８が第１及び第２ロータ２，４の回転を規制し中立状態がずれてしまうことがない。
【００１４】
また、回転センサ１は、弾性付与部８ｃから付与される弾性力によって係止部８ｅが上カバー５の凹部５ｂに係止されているので、梱包や輸送等の際に中立固定ピン８が引き抜けることがなく、中立状態に保持する機能に優れ、信頼性が高いものとなる。
更に、中立固定ピン８は、挿通部８ａが扁平に成型されているので、回転センサ１の固定コア３と第２ロータ４の本体４ａとの間の非常に狭い隙間であっても作業性良く挿通することができる。
【００１５】
一方、回転センサ１を使用する場合等、中立固定ピン８を回転センサ１から外すときには、図３に示すように、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとを両側から指で挟む。すると、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとが、弾性付与部８ｃからの弾性力に抗して撓み、把持部８ｂ，８ｄ間の幅が狭くなる。これに伴って、図４（ｂ）に示すように、係止部８ｅが上カバー５の凹部５ｂから外れる。従って、把持部８ｂ，８ｄを把持した状態で、図中矢印で示すように、上方へ引っ張れば、挿通部８ａが挿通孔２ｃ〜６ａから引き抜かれ、中立固定ピン８を回転センサ１から簡単に外すことができる。
【００１６】
尚、本発明の回転センサは、上記実施形態で説明した自動車のステアリングシャフトの他、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する回転軸間の相対回転角度，回転角度，トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、トルクが作用しても第１のロータと第２のロータとを中立状態に保持しておくことが可能な回転センサ及び中立固定ピンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転センサ及び中立固定ピンに係る一実施形態を示すもので、中立固定ピンと共に示した回転センサの分解斜視図である。
【図２】図１の回転センサに中立固定ピンを挿着した状態の断面図である。
【図３】図１の回転センサから中立固定ピンを外す状態の要部を示す斜視図である。
【図４】図１の回転センサにおける中立固定ピンの係止部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転センサ
２ 第１ロータ
２ｂ 歯（非磁性導電体）
２ｃ 挿通孔
３ 固定コア
３ｂ 励磁コイル
４ 第２ロータ
４ａ 本体
４ｂ 非磁性導体層
４ｄ 挿通孔
５ 上カバー
５ａ 挿通孔
６ 下カバー
６ａ 挿通孔
８ 中立固定ピン
８ａ 挿通部
８ｂ 第１把持部
８ｃ 弾性付与部
８ｄ 第２把持部
８ｅ 係止部
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサ及び中立固定ピンに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
シャフトの回転角度或いは相対回転角度を非接触で検出する回転センサ、例えば、相対回転する２本のシャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転トルクを検出し、ステアリング装置の円滑な電子制御に利用する回転センサが知られている。
【０００３】
この種の回転センサは、トーションバーで連結された第１のシャフトに第１のロータを、第２のシャフトに第２のロータを、それぞれ取り付けると共に、第１及び第２のロータをコイルを有する固定コアの内側に回転自在に配置し、第１及び第２のシャフトの相対回転を前記コイルのインダクタンスの変化によって検出し、第１のシャフトと第２のシャフトとの間に作用する回転トルクを検出するものである。
【０００４】
このとき、回転センサは、上記検出原理に基づき、左右方向における回転が中立状態の位置で出荷し、中立状態を保持してステアリング装置等に組み付ける必要がある。このため、回転センサは、中立状態に保持する中立固定ピンを第１のロータと第２のロータとに跨って片持ち梁の状態で取り付けている。
このため、回転センサは、第１のロータや第２のロータにトルクが作用すると、中立状態がずれてしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、トルクが作用しても第１のロータと第２のロータとを中立状態に保持しておくことが可能な回転センサ及び中立固定ピン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】
上記目的を達成するため本発明の回転センサにおいては、周方向に所定間隔を置いて配置される複数の非磁性導電体を有し、第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、励磁コイルを有し、前記第１のロータと半径方向に間隔を置いて固定部材に固定される固定コア、絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、前記複数の非磁性導電体と対応する間隔で周方向に所定間隔を置いて該本体に配置される複数の非磁性導体層とを有し、前記第１のロータと半径方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータ及び前記固定コアに取り付けられるカバーを備え、前記第１及び第２のロータの相対回転により変動する前記励磁コイルのインダクタンスに基づいて、前記両シャフトの回転角度或いは相対回転角度を検出する回転センサにおいて、前記カバー、前記第１及び第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有し、前記第１及び第２のロータを前記固定コアに対して回転方向中立状態に保持する中立固定ピンが設けられている構成としたのである。また、前記中立固定ピンは、前記第１のロータの前記複数の非磁性導電体に沿った位置に、前記非磁性導電体の間に設けられる構成としたのである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため本発明の中立固定ピンにおいては、前記回転センサの前記カバー，前記第１のロータ及び前記第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有する構成としたのである。
好ましくは、前記挿通部を扁平に成型する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサ及び中立固定ピンに係る一実施形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。
回転センサ１は、第１ロータ２、固定コア３、第２ロータ４、上カバー５及び下カバー６を備え、例えば、トーションバーで連結されたステアリングシャフトのハンドル側に第１ロータ２が、車輪側に第２ロータ４が、それぞれ取り付けられる。
【０００９】
第１ロータ２は、アルミニウム，アルミニウム合金，銅、銅合金等の非磁性導電体金属によって成形され、上フランジ２ａから下方へ向かう複数の櫛歯状の歯２ｂが周方向に所定間隔で形成されている。上フランジ２ａは、複数の櫛歯状の歯２ｂに沿った位置に、後述する中立固定ピン８の挿通部８ａが挿通される長孔状の挿通孔２ｃが歯２ｂ，２ｂの間に形成されている。
【００１０】
固定コア３は、フェライト等の絶縁磁性材からなるコア本体３ａと、コア本体３ａ内に収容される励磁コイル３ｂと、コア本体３ａを収容する金属製の遮蔽ケース（以下、単に「ケース」という）３ｃとを有している。
第２ロータ４は、電気絶縁性を有するＮｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトを燒結した燒結体や、ナイロン，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ＡＢＳ樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライトからなる軟磁性材粉を、軟磁性材を１０〜７０体積％混合した絶縁磁性材によって筒状に成形された本体４ａの外表面に、複数の歯２ｂと対応する間隔で周方向に中心角３０°の間隔をおいてアルミニウム，銅等の非磁性導体層４ｂが配置され、本体の下部には半径方向外方に延出する下フランジ４ｃが設けられている。但し、複数の歯２ｂと非磁性導体層４ｂは、一定の間隔で設ければ中心角３０°の間隔に設けなくてもよい。下フランジ４ｃは、上フランジ２ａの挿通孔２ｃと対応する位置に挿通孔４ｄが形成されている。
【００１１】
上カバー５及び下カバー６は、図２に示すように、固定コア３の上下に取り付けられるリング状のカバーで、挿通孔２ｃ，４ｄと対応する位置に挿通孔５ａ，６ａが形成されている。上カバー５は、外縁に係止凹部５ｂが形成されている。
このとき、挿通孔２ｃ，４ｄ及び挿通孔５ａ，６ａは、回転センサ１を組み立てたときに、左右方向の回転における中立状態の位置で、図２に示したように、上下方向に一致するように形成しておくことは言うまでもない。
【００１２】
以上のように構成される回転センサ１は、固定コア３と第２ロータ４との間に歯２ｂを配置して第１ロータ２を組み付けた後、固定コア３の外縁を利用して上カバー５及び下カバー６を取り付け、図１に示すように、中立固定ピン８を上方から挿通孔５ａに挿通して組み立てられる。
ここで、中立固定ピン８は、例えば１本のピンを折り曲げて成型され、図１乃至図３に示すように、挿通部８ａ、第１把持部８ｂ、弾性付与部８ｃ、第２把持部８ｄ及び係止部８ｅを有している。挿通部８ａは、中立固定ピン８の一端に形成された部分で、扁平に成型され、挿通孔２ｃ〜６ａに挿通される。第１把持部８ｂは、挿通部８ａに連設され、略Ｕ字状に湾曲形成されている。弾性付与部８ｃは、上方へ逆Ｕ字状に折り曲げて第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとの間に形成され、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとの間に外方へ広がる方向に弾性力を付与している。第２把持部８ｄは、弾性付与部８ｃに連設された略直角に折り曲げられた部分で、端部に略直角に折り曲げた係止部８ｅが設けられている。係止部８ｅは、図３及び図４（ａ）に示すように、弾性付与部８ｃから付与される弾性力によって上カバー５の凹部５ｂに係止され、中立固定ピン８の挿通孔２ｃ〜６ａからの引き抜きを規制する。
【００１３】
このようにして組み立てられた回転センサ１は、挿通部８ａが挿通孔２ｃ〜６ａに挿通され、中立固定ピン８が上カバー５，第２ロータ４及び下カバー６に跨って両持ち梁の状態で取り付けられている。このため、回転センサ１は、第１ロータ２や第２ロータ４にトルクが作用しても、中立固定ピン８が第１及び第２ロータ２，４の回転を規制し中立状態がずれてしまうことがない。
【００１４】
また、回転センサ１は、弾性付与部８ｃから付与される弾性力によって係止部８ｅが上カバー５の凹部５ｂに係止されているので、梱包や輸送等の際に中立固定ピン８が引き抜けることがなく、中立状態に保持する機能に優れ、信頼性が高いものとなる。
更に、中立固定ピン８は、挿通部８ａが扁平に成型されているので、回転センサ１の固定コア３と第２ロータ４の本体４ａとの間の非常に狭い隙間であっても作業性良く挿通することができる。
【００１５】
一方、回転センサ１を使用する場合等、中立固定ピン８を回転センサ１から外すときには、図３に示すように、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとを両側から指で挟む。すると、第１把持部８ｂと第２把持部８ｄとが、弾性付与部８ｃからの弾性力に抗して撓み、把持部８ｂ，８ｄ間の幅が狭くなる。これに伴って、図４（ｂ）に示すように、係止部８ｅが上カバー５の凹部５ｂから外れる。従って、把持部８ｂ，８ｄを把持した状態で、図中矢印で示すように、上方へ引っ張れば、挿通部８ａが挿通孔２ｃ〜６ａから引き抜かれ、中立固定ピン８を回転センサ１から簡単に外すことができる。
【００１６】
尚、本発明の回転センサは、上記実施形態で説明した自動車のステアリングシャフトの他、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する回転軸間の相対回転角度，回転角度，トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、トルクが作用しても第１のロータと第２のロータとを中立状態に保持しておくことが可能な回転センサ及び中立固定ピンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転センサ及び中立固定ピンに係る一実施形態を示すもので、中立固定ピンと共に示した回転センサの分解斜視図である。
【図２】図１の回転センサに中立固定ピンを挿着した状態の断面図である。
【図３】図１の回転センサから中立固定ピンを外す状態の要部を示す斜視図である。
【図４】図１の回転センサにおける中立固定ピンの係止部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転センサ
２ 第１ロータ
２ｂ 歯（非磁性導電体）
２ｃ 挿通孔
３ 固定コア
３ｂ 励磁コイル
４ 第２ロータ
４ａ 本体
４ｂ 非磁性導体層
４ｄ 挿通孔
５ 上カバー
５ａ 挿通孔
６ 下カバー
６ａ 挿通孔
８ 中立固定ピン
８ａ 挿通部
８ｂ 第１把持部
８ｃ 弾性付与部
８ｄ 第２把持部
８ｅ 係止部
Claims (4)
- 周方向に所定間隔を置いて配置される複数の非磁性導電体を有し、第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、
励磁コイルを有し、前記第１のロータと半径方向に間隔を置いて固定部材に固定される固定コア、
絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、前記複数の非磁性導電体と対応する間隔で周方向に所定間隔を置いて該本体に配置される複数の非磁性導体層とを有し、前記第１のロータと半径方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータ、及び前記固定コアに取り付けられるカバーを備え、
前記第１及び第２のロータの相対回転により変動する前記励磁コイルのインダクタンスに基づいて、前記両シャフトの回転角度或いは相対回転角度を検出する回転センサにおいて、
前記カバー、前記第１及び第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有し、前記第１及び第２のロータを前記固定コアに対して回転方向中立状態に保持する中立固定ピンが設けられることを特徴とする回転センサ。 - 前記中立固定ピンは、前記第１のロータの前記複数の非磁性導電体に沿った位置に、前記非磁性導電体の間に設けられることを特徴とする請求項１記載の回転センサ。
- 請求項１の回転センサの前記カバー、前記第１のロータ及び前記第２のロータに形成された挿通孔に挿通される挿通部と、前記カバーに係止される係止部とを有することを特徴とする中立固定ピン。
- 前記挿通部が扁平に成型されている、請求項３の中立固定ピン。
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| KR101285518B1 (ko) | 2009-07-15 | 2013-07-17 | 주식회사 만도 | 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치 |
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