JPH0581673U - トルクセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリングシャフトの組付け後も機械的に
位置調整ができ、これによりセンサー基準位置の設定が
容易かつ確実にできるトルクセンサーを提供する。 【構成】 ヨーク組立体１２が固定された入力軸１と、
マグネット組立体８が固定された出力軸２とをトーショ
ンバー３を介して連結したトルクセンサーにおいて、ヨ
ーク組立体１２が回転可能に嵌合する固定フランジ１８
を入力軸１に装着し、この固定フランジ１８を介してヨ
ーク組立体１２を入力軸１に対して遊嵌保持する一方、
固定フランジ１８とヨーク組立体１２との間に、マグネ
ット組立体８に対してヨーク組立体１２を位置決めして
連結する連結手段２０、２２を設け、ヨーク組立体１２
の第１、第２ピックアップ路１３₁ 、１３₂ をマグネッ
ト組立体８の各磁極９₁ 、９₂ の中間位置に配置できる
ようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動車のパワーステアリング装置等に使用されるトルクセンサー に関する。

【０００２】

【従来技術】

従来、トルクセンサーには、自動車のステアリングハンドルの回転方向及び操 舵反力を検出するためのものとして、例えば特開昭６３−１５３４３９号公報に 記載されたものがある。このトルクセンサーでは、図６に示したように、トーシ ョンバー３０を介して入力軸３１に出力軸３２が連結され、この出力軸３２には 、前記トーションバー３０を囲繞して交互に配置されたＮ極３３ａ及びＳ極３３ ｂを有するマグネット組立体３４が嵌合され、ピン打込み等で固着され、また入 力軸３１には、マグネット組立体３４のＮ極３３ａ及びＳ極３３ｂと同数で交互 に配置された第１ピックアップ路３５ａ及び第２ピックアップ路３５ｂを有する ヨーク組立体３６が嵌合され、ピン打込み等で固着されている。このヨーク組立 体３６の第１ピックアップ路３５ａ及び第２ピックアップ路３５ｂは、マグネッ ト組立体３４のＮ極３３ａ及びＳ極３３ｂに対して微小間隙をおいて対向配置さ れると共に、ヨークエアギャップ間の磁束密度が零になるマグネット組立体３４ の各磁極３３ａ、３３ｂの中間位置（センサー基準位置）に位置決めして配置さ れている。前記ヨーク組立体３６のマグネット組立体３４とは反対側には同心に アウターリング３７ａ及びインナーリング３７ｂが設けられており、アウターリ ング３７ａには第１ピックアップ路３５ａが接続され、またインナーリング３７ ｂには前記第２ピックアップ路３５ｂが接続されている。アウターリング３７ａ とインナーリング３７ｂとの間には、プリント基板３８を介して入力軸３１に非 接触に設けた磁気検出素子、例えばホール素子３９が両リング３７ａ、３７ｂ間 に発生する磁界と直角になるように挿入されている。そして、このホール素子３ ９により第１、第２ピックアップ路３５ａ、３５ｂを流れる磁束の変化を検出す るようになっている。

【０００３】 このようなトルクセンサーの組付けに際しては、まず、マグネット組立体３４ を入力軸３１に、ヨーク組立体３６を出力軸３２にそれぞれ取り付けた後、ヨー ク組立体３６の第１ピックアップ路３５ａ及び第２ピックアップ路３５ｂを、マ グネット組立体３４の各磁極３３ａ、３３ｂに対してセンサー基準位置に設定し た後、入力軸３１と出力軸３２をトーションバー３０を介して連結することにな る。

【０００４】

【考案の解決しようとする課題】

しかしながら、前記従来のトルクセンサーにおいて、センサー基準位置の設定 に失敗した場合、入力軸３１と出力軸３２に対してマグネット組立体３４とヨー ク組立体３６が嵌合され、ピン打込み等で固着されているため、入力軸３１と出 力軸３２を連結した状態では機械的に位置調整することはできない。また、トル ク検出機構に内蔵したアンプにより補正することも考えられるが、入力軸に組み 付けられるステアリングシャフトの単品精度及び組付け精度によりセンサー基準 位置（ステアリングシャフト無負荷位置）からのずれが更に拡大されて出力アン プだけでは補正し切れない場合も生じる。

【０００５】 この考案は前記従来の課題を解決するためになしたもので、ステアリングシャ フトの組付け後も機械的に位置調整ができ、これによりセンサー基準位置の設定 が容易かつ確実にできるトルクセンサー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に、この考案は、ヨーク組立体が固定された入力軸と 、マグネット組立体が固定された出力軸とをトーションバーを介して連結したト ルクセンサーにおいて、前記ヨーク組立体が回転可能に嵌合する固定フランジを 前記入力軸に装着し、この固定フランジを介してヨーク組立体を入力軸に対して 遊嵌保持する一方、前記固定フランジとヨーク組立体との間に、マグネット組立 体に対してヨーク組立体を位置決めして連結する連結手段を設けたものである。

【０００７】

【作用】

上記構成により、ステアリングシャフトの組付け後、連結手段の連結を解除す ると、ヨーク組立体は、固定フランジを介して入力軸に支持されながら回転可能 となる。このため、ヨーク組立体を入力軸と非接触状態で回転させて、ヨーク組 立体の第１、第２ピックアップ路をマグネット組立体の各磁極の中間位置に正確 に調整配置することができる。この位置調整後、連結手段によりヨーク組立体を 固定フランジに連結固定することで、センサー基準位置が設定される。

【０００８】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面により説明する。

【０００９】 図１はトルクセンサーを概略的に示す断面図、図２は入力軸及び出力軸を省略 した同分解斜視図、図３（１）、（２）、（３）は図２中のマグネット組立体を それぞれ示す正面図、左側面図、右側面図、図４（１）、（２）、（３）は図２ 中のヨーク組立体をそれぞれ示す正面図、左側面図、右側面図である。

【００１０】 これらの図において、１は入力軸、２は出力軸、３はトーションバーであり、 入力軸１の一端部１ａにはトーションバー３の一端側の大径連結部３ａが嵌合さ れ、かつ連結ピン４により連結され、このトーションバー３の他端側の大径連結 部３ｂには出力軸２の一端部２ａが嵌合され、かつ連結ピン５により連結されて おり、これにより、入力軸１と出力軸２はトーションバー３を介して連結されて いる。

【００１１】 前記入力軸端部１ａには、トーションバー３を囲繞するストッパーシャフト１ Ａが嵌合され、かつ連結ピン４により連結され、このストッパーシャフト１Ａの 外周には出力軸２の他端部２ｂが回転可能に嵌合され、かつ、ストッパーシャフ ト１Ａの外周面に形成された係合突起６が出力軸２の他端部２ｂの内周面に形成 された周方向に長い係合溝７内に係合可能に挿入されており、これによって、入 力軸１と出力軸２は後述するセンサー基準位置から左右に所定角度（例えば８° ）以上は相対回転しないようになっている。

【００１２】 ８は環状に形成されたマグネット組立体で、図３に示すように、その一端８ａ に臨ませて同一円周上に交互に配置されたＮ極９₁ 及びＳ極９₂ を有している。 このマグネット組立体８の一端８ａの中心部にはリング状の間隙保持部１０が突 設されている。また、マグネット組立体８の他端部８ｂは前記出力軸端部２ｂに 嵌合され、かつ固定ピン１１により固定されている。

【００１３】 １２は環状に形成されたヨーク組立体で、図４に示すように、その一端１２ａ に臨ませてマグネット組立体８のＮ極９₁ 及びＳ極９₂ と同数で同一円周上に交 互に配置された第１ピックアップ路１３₁ 及び第２ピックアップ路１３₂ を有し ている。このヨーク組立体１２の他端１２ｂには同心にアウターリング１４₁ 及 びインナーリング１４₂ が突設され、アウターリング１４₁ には第１ピックアッ プ路１３₁ 、インナーリング１４₂ には第２ピックアップ路１３₂ がそれぞれ接 続されている。また、ヨーク組立体１２の中心部には両端１２ａ、１２ｂから突 出するスリーブ１５Ａ、１５Ｂが設けられ、スリーブ１５Ａの外周にはマグネッ ト組立体８が回転可能に嵌合されている。そして、このマグネット組立体８のＮ 極９₁ 及びＳ極９₂ とヨーク組立体１２の第１ピックアップ路１３₁ 及び第２ピ ックアップ路１３₂ とが、マグネット組立体８に設けた間隙保持部１０により規 定される微小間隙をおき対向して配置されている。また、マグネット組立体８と は反対側に突出したスリーブ１５Ｂの先端部表面には、先端程縮径するテーパ面 １６が形成され、このテーパ面１６に開口させて例えば３個のねじ孔１７が間隔 をおいて形成されている。

【００１４】 １８は段付き筒状に形成された固定フランジで、大径部１８ａと小径部１８ｂ との内径連設部には段部１８ｃが形成され、この段部１８ｃに向かって縮径する テーパ面１９が大径部１８ａの内面に形成され、この大径部１８ａには、ヨーク 組立体１２に設けたねじ孔１７と同数だけテーパ面１９に開口する周方向に長い 透孔２０が間隔をおいて形成されている。

【００１５】 この固定フランジ１８の小径部１８ｂは、入力軸１の端部１ａに連結したスト ッパーシャフト１Ａに嵌合され、かつ前記固定ピン１１と軸方向で対応した位置 で固定ピン２１により固定されている。また、大径部１８ａ内には、ヨーク組立 体１２の中心部に設けたスリーブ１５Ｂが回転可能に嵌合されて、テーパ面１９ にテーパ面１６が当接した状態でヨーク組立体１２が入力軸１（ストッパーシャ フト１Ａ）に対して遊嵌保持されている。

【００１６】 ２２は連結手段の例えば位置決めねじで、各ねじ孔１７に透孔２０を介して螺 合され、透孔２０の長さで少なくとも所定角度（例えば１°）の調整代が得られ るように固定フランジ１８とヨーク組立体１２（スリーブ１５Ｂ）との間に設け られ、その締付けによりテーパ面１９にテーパ面１６が圧接させられて、固定フ ランジ１８にヨーク組立体１２（スリーブ１５Ｂ）が連結されている。

【００１７】 これによって、ヨーク組立体１２は固定フランジ１８を介して入力軸１（スト ッパーシャフト１Ａ）に固定されて、図５（１）に示すように、ヨーク組立体１ ２の第１、第２ピックアップ路１３₁ 、１３₂ がヨークエアギャップ間の磁束密 度が零になるようなマグネット組立体８の各磁極９₁ 、９₂ の中間位置（センサ ー基準位置）に位置決めされている。

【００１８】 ２３は環状のケースで、ボス２３ａとフランジ２３ｂとウェブ２３ｃとからな り、ボス２３ａとフランジ２３ｂとの間を連結するウェブ２３ｃの一方の表面に はプリント基板２４が図外ねじにより固定され、このプリント基板２４には、ウ ェブ２３ｃの他方の表面に突設した磁気検出素子、例えばホール素子２５が接続 されている。そして、ボス２３ａが固定フランジ１８の大径部１８ａとヨーク組 立体１２との間でスリーブ１５Ｂに回転可能に嵌合されており、ホール素子２５ がヨーク組立体１２のアウターリング１４₁ とインナーリング１４₂ との間に両 リング１４₁ 、１４₂ 間に発生する磁界と直角になるように挿入されている。そ して、このホール素子２５により第１、第２ピックアップ路１３₁ 、１３₂ を流 れる磁束の変化を検出するようになっている。尚、フランジ２３ｂには、位置決 めねじ２２の締付けを行うドライバーを通すための透孔２６が間隔をおいて形成 されている。

【００１９】 以上の構成において、使用前、入力軸１の図外他端部に図外ステアリングシャ フトを組み付けてステアリングシャフトが無負荷状態にある場合に、位置センサ ー基準位置にずれが生じている時は、位置決めねじ２２を緩め（連結手段の連結 解除）、次いで、ヨーク組立体１２を、入力軸１に装着された固定フランジ１８ により支持しながら入力軸１と非接触状態で回転させる。これによって、図（１ ）に示すように、ヨーク組立体１２の第１、第２ピックアップ路１３₁ 、１３₂ を。ヨークエアギャップ間の磁束密度が零になるマグネット組立体８の各磁極９ ₁ 、９₂ の中間位置に正確に位置決めすることができる。

【００２０】 この位置調整後、位置決めねじ２２を締め付け（連結手段の連結）、ヨーク組 立体１２を固定フランジ１８に連結固定することで、センサー基準位置が設定さ れる。

【００２１】 また、使用時、図外ステアリングハンドルの応動して入力軸１と出力軸２がト ーションバー３を捩じりながら相対回動すると、ヨークエアギャップ間の磁束密 度が増減し、かつ、磁束が第１ピックアップ路１３₁ から第２ピックアップ路１ ３₂ へ、或いは逆に第２ピックアップ路１３₂ から第１ピックアップ路１３₁ へ と流れる。

【００２２】 この磁束の変化、つまり磁束の流れ方向及び磁束密度の増減がホール素子２５ により電気的に検出され、これによってステアリングハンドルの回転方向及び操 舵反力が分かる。図５（２）は、マグネット組立体８の各磁極９₁ 、９₂ の中間 位置（センサー基準位置）からヨーク組立体１２の第１、第２ピックアップ路１ ３₁ 、１３₂ が図の左方向に回転し、かつヨークエアギャップ間の磁束密度が最 大になった場合を示し、図５（３）は、前記とは逆にヨーク組立体１２の第１、 第２ピックアップ路１３₁ 、１３₂ が図の右方向に回転し、かつ逆磁でヨークエ アギャップ間の磁束密度が最大になった場合を示している。

【００２３】

【考案の効果】

以上の通りこの考案は、ヨーク組立体が固定された入力軸と、マグネット組立 体が固定された出力軸とをトーションバーを介して連結したトルクセンサーにお いて、前記ヨーク組立体が回転可能に嵌合する固定フランジを前記入力軸に装着 し、この固定フランジを介してヨーク組立体を入力軸に対して遊嵌保持する一方 、前記固定フランジとヨーク組立体との間に、マグネット組立体に対するヨーク 組立体を位置決めして連結する連結手段を設けたため、ステアリングシャフトの 組付け後でも機械的に、入力軸及び固定フランジに対してヨーク組立体を回転さ せて、ヨーク組立体の第１、第２ピックアップ路をマグネット組立体の各磁極の 中間位置（センサー基準位置）に正確に位置決めして、この調整位置で連結する ことができる。しかも、入力軸に対してヨーク組立体が非接触状態に保持されて いるから、前記の調整操作が容易に行えると共に、その際のヨーク組立体の変形 を防止できる。また、入力軸に対するヨーク組立体の非接触保持によって、ステ アリングシャフトの影響を受け難い構造となっている。従って、センサー基準位 置の設定が容易かつ確実にできると共に、高い検出精度を常に保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例であるトルクセンサーを概
略的に示す断面図である。

【図２】図１に示したトルクセンサーの入力軸及び出力
軸を省略した分解斜視図である。

【図３】（１） 図２中のマグネット組立体を示す正面
図である。 （２） （１）の左側面図である。 （３） （１）の右側面図である。

【図４】（１） 図２中のヨーク組立体を示す正面図で
ある。 （２） （１）の左側面図である。 （３） （１）の右側面図である。

【図５】（１） ヨークエアギャップ間の磁束密度が零
である時のマグネット組立体の各磁極に対するヨーク組
立体の第１、第２ピックアップ路の位置関係を示す作用
説明図である。 （２） ヨークエアギャップ間の磁束密度が最大である
時の同位置関係を示す作用説明図である。 （３） （２）と逆磁でヨークエアギャップ間の磁束密
度が最大である時の同位置関係を示す作用説明図であ
る。

【図６】従来例のトルクセンサーを概略的に示す分解斜
視図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ トーションバー ８ マグネット組立体 ９₁ Ｎ極 ９₂ Ｓ極 １２ ヨーク組立体 １３₁ 第１ピックアップ路 １３₂ 第２ピックアップ路 １８ 固定フランジ ２０ 透孔 ２２ 位置決めねじ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨーク組立体が固定された入力軸と、マ
   グネット組立体が固定された出力軸とをトーションバー
   を介して連結したトルクセンサーにおいて、前記ヨーク
   組立体が回転可能に嵌合する固定フランジを前記入力軸
   に装着し、この固定フランジを介してヨーク組立体を入
   力軸に対して遊嵌保持する一方、前記固定フランジとヨ
   ーク組立体との間に、マグネット組立体に対してヨーク
   組立体を位置決めして連結する連結手段を設けたことを
   特徴するトルクセンサー。