JPH0617059Y2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は例えば自動車の電動パワーステアリング装置に
適用するのに好適なトルクセンサに関する。

〔従来の技術〕

自動車の操舵輪を操作する力を補助するパワーステアリ
ング装置として電動式のものが開発されつつある。これ
は操舵輪に加えられたトルクを検出し、その検出トルク
に応じて、操舵機構に設けた電動機を回転させる構造と
なっている。

ところで、このトルク検出手段としては例えば第８図に
示すトルクセンサが提案されている（実願昭63-54841
号）。第８図はトルクセンサの構造を示す半截断面図で
あり、図示しない操舵輪を取付けている上部軸1aと、図
示しない操舵機構が取付けられている下部軸1cとがトー
ションバー1bを介して同軸的に連結されており、上部軸
1aは図示しない車体に固定して取付けてある筒状のケー
ス２に軸受３を介して回転自在に支持されている。

上部軸1aの下端部（図面左側）には非磁性体からなる第
１スリーブ4aを外嵌固着し、その外周に磁性体からなる
第１，第２の円筒５，６を外嵌固着している。これらの
第１，第２の円筒５，６間には、非磁性体からなる例え
ば黄銅、アルミニウム又はオーステナイト系のステンレ
ススチール等の狭幅のリング状をした間隙形成体20を介
在させて第１スリーブ4aの外周に外嵌固着している。

第１の円筒５の上部軸端面は、上部軸1aの軸心に垂直な
平面となっており、下部軸端面には周方向に等ピッチで
形成した矩形の多数の歯部5a,5a…を設けている。これ
らの歯部5a,5a…の各先端は上部軸1aの軸心に垂直な面
となっている。

第２の円筒６の両軸端面には、前記歯部5a,5a…と同一
形状で同一ピッチで形成した歯部6a,6a…と歯部6b,6b…
とを形成しており、各歯部6aと6bとは円筒６の軸心と平
行する同一線上に一致させてある。そして歯部6aと歯部
5aとは、トーションバー1bにトルクが作用していない場
合は歯部6a,5aの夫々の歯幅の半分の部分で対向するよ
うに円筒５と６とが位置決めされている。

下部軸1cの上端部には、非磁性体からなる第２スリーブ
4bを外嵌固着し、その外周に磁性体からなる第３の円筒
７を外嵌固着してある。この円筒７は前記円筒５と同一
形状であり、上下方向を円筒５と反対の向きにして取付
けている。

したがって、第２の円筒６の歯部6b,6b…と第３の円筒
７の歯部7a,7a…とが適長離隔して対向している。また
歯部6bと歯部7aとはトーションバー1bにトルクが作用し
ていない場合は、歯部6aと5aとの対向状態と同様の対向
状態で、歯部6bと歯部7aとがその歯幅の半分の部分で対
向するように、円筒６と７とが位置決めされている。上
部軸1aの下端部外周面には、狭幅短冊状で軸心に平行し
ているストッパ８を突設させている。一方、下部軸1cの
上端部に軸心と同心で開設した開口部の内周面には、そ
の周方向に適長で切欠いたストッパ案内溝９を形成して
いる。

そして、このストッパ案内溝９内に前記ストッパ８を係
入してあり、上，下部軸1a,1cが例えば歯部6aの歯幅の
略半分だけ相対回転し得るようにストッパ案内溝９の弧
条長さが選定されている。

ケース２の内側には周設溝を形成している磁性体からな
る筒体10A,10Bを内嵌固着してある。そして筒体10Aは第
１，第２の円筒５，６の対向部分と対向させて配設して
おり、筒体10Bは第２，第３の円筒６，７の対向部分と
対向させて配設している。そしてこれらの筒体10A,10B
の周設溝には第１の電磁結合検出コイル11、第２の電磁
結合検出コイル12を夫々巻回しており、それにより第１
の電磁結合検出コイル11は円筒５，６と、第２の電磁結
合検出コイル12は円筒６，７と夫々電磁結合するように
なっている。

このように、対向する円筒５，６の軸端面の形状と、円
筒６，７の軸端面の形状とを同一にしたことにより、周
囲温度が変化した場合は、円筒５と６との電磁結合状態
と円筒６と７との電磁結合状態が同様に変化して相異せ
ず、適正に温度補償されて出力トルクに誤差を生じない
ことになる。

一方、このトルクセンサは、円筒５を位置決めする場
合、先ず円筒６，７を間隙形成体20の幅寸法に等しい間
隙を形成して対向させ、電磁結合検出コイル12に誘起す
る電圧が例えば零になる位置で夫々を第１スリーブ4a、
第２スリーブ4bに例えば接着剤で固着する。その後に、
円筒５を間隙形成体20を介して円筒６に押し当てつつ円
筒５を回転させて、電磁結合検出コイル11に誘起する電
圧が前記同様に零になる位置で例えば接着剤で第１スリ
ーブ4aに固着する。これにより円筒６と７との電磁結合
状態に等しい円筒５と６との電磁結合状態を得ることが
できる。

なお、間隙形成体20は非磁性体であり、円筒５と６との
磁気結合に何ら悪影響しない。

そして第１，第２の電磁結合検出コイル11,12の誘起電
圧の差を例えば差動増幅器で求めることにより、周囲温
度変化により両電磁結合検出コイル11,12の誘起電圧を
相殺して、円筒６と７との相対回転量に相応する電磁結
合状態を検出し、トーションバー1bに作用したトルクを
常に適正に検出することになる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、上記構成のトルクセンサにおいては、第１，
第２の円筒５，６間に介在させてある間隙形成体20によ
って、第１の円筒５の軸方向の位置決めはできるが、第
２の円筒６と第３の円筒７との電磁結合状態に等しい第
１の円筒５と第２の円筒６との電磁結合状態を得るため
に、円筒５を間隙形成体20を介して円筒６に押し当てつ
つ円筒５を回転しながら調整して円筒５を第１スリーブ
4aに固着するといった面倒な作業を必要とするといった
問題点があった。

本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
トーションバーを介して連結された２つの軸の一方に固
設された第１の円筒と、この第１の円筒に隣接する第２
の円筒との間に、各円筒の歯部の間隙に夫々係入される
係止用舌片を有する座金を配することによって、第１の
円筒又は第２の円筒の回転方向の位置決めを簡単に行え
るトルクセンサを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記目的を達成するために、トーションバー
を介して連結された２つの軸の一方に取り付けられた第
１の円筒と、他方の軸に取り付けられた第３の円筒と、
前記第１の円筒と第３の円筒との間に配され、前記一方
の軸に取り付けられる１つ又は２つの第２の円筒とを有
し、前記第１の円筒と第２の円筒との対向する側の軸端
面と、前記第３の円筒と第２の円筒との対向する側の軸
端面とに夫々歯部が形成され、前記第１の円筒及び第２
の円筒と電磁結合している電磁結合検出コイルと、前記
第３の円筒及び第２の円筒と電磁結合している電磁結合
検出コイルとを備えているトルクセンサであって、前記
第１の円筒と第２の円筒との間に、各円筒の歯部の間隙
に夫々係入される係止用舌片を有する座金を配してなる
ことを特徴とする。

〔作用〕

本考案は、上記構成により、第１の円筒と第２の円筒と
の間に、各円筒の歯部の間隙に係止用舌片を夫々係入さ
れた座金によって、第１の円筒又は第２の円筒が、回転
方向の位置決めをされる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本考案に係るトルクセンサの構造を示す半截断
面図である。図示しない操舵輪を取付けている上部軸1a
と、図示しない操舵機構が取付けられている下部軸1cと
がトーションバー1bを介して同軸的に連結されており、
上部軸1aは図示しない車体に固定して取付けてある筒状
のケース２に軸受３を介して回転自在に支持されてい
る。

上部軸1aの下端部（図面左側）には非磁性体からなる第
１スリーブ4aを外嵌固着し、その外周に磁性体からなる
第１，第２の円筒５，６を外嵌固着している。

第１の円筒５の上部軸端面は、上部軸1aの軸心に垂直な
平面となっており、下部軸端面には周方向に等ピッチで
形成した矩形の多数の歯部5a,5a…を設けている。これ
らの歯部5a,5a…の各先端は上部軸1aの軸心に垂直な面
となっている。

第２の円筒６の両軸端面には、前記歯部5a,5a…と同一
形状で同一ピッチで形成した歯部6a,6a…と歯部6b,6b…
とを形成しており、各歯部6aと6bとは円筒６の軸心と平
行する同一線上に一致させてある。そして歯部6aと歯部
5aとは、トーションバー1bにトルクが作用していない場
合は歯部6a,5aの夫々の歯幅の半分の部分で対向するよ
うに円筒５と６とが位置決めされている。

下部軸1cの上端部には、非磁性体からなる第２スリーブ
4bを外嵌固着し、その外周に磁性体からなる第３の円筒
７を外嵌固着してある。この円筒７は前記円筒５と同一
形状であり、上下方向を円筒５と反対の向きにして取付
けている。

従って、第２の円筒６の歯部6b,6b…と第３の円筒７の
歯部7a,7a…とが適長離隔して対向している。また歯部6
bと歯部7aとはトーションバー1bにトルクが作用してい
ない場合は、歯部6aと5aとの対向状態と同様の対向状態
で、歯部6aと歯部7aとがその歯幅の半分の部分で対向す
るように、円筒６と７とが位置決めされている。第１，
第２，第３の円筒５，６，７の歯部5a,6a,6b,7aの歯数
は夫々８個であり、各歯部間の間隙も８箇所となってい
る。

上部軸1aの下端部外周面には、狭幅短冊状で軸心に平行
しているストッパ８を突設させている。一方、下部軸1c
の上端部に軸心と同心で開設した開口部の内周面には、
その周方向に適長で切欠いたストッパ案内溝９を形成し
ている。

そして、このストッパ案内溝９内に前記ストッパ８を係
入してあり、上，下部軸1a,1cが例えば歯部6aの歯幅の
略半分だけ相対回転し得るようにストッパ案内溝９の弧
状長さが選定されている。

ケース２の内側には周設溝を形成している磁性体からな
る筒体10A,10Bを内嵌固着してある。そして筒体10Aは第
１，第２の円筒５，６の対向部分と対向させて配設して
おり、筒体10Bは第２，第３の円筒６，７の対向部分と
対向させて配設している。そしてこられの筒体10A,10B
の周設溝には第１の電磁結合検出コイル11、第２の電磁
結合検出コイル12を夫々巻回しており、それにより第１
の電磁結合検出コイル11は円筒５，６と、第２の電磁結
合検出コイル12は円筒６，７と夫々電磁結合するように
なっている。

そして、本考案にあっては、前記第１の円筒５と第２の
円筒６との間に、各円筒５，６の歯部5a,6aの間隙に夫
々係入される複数の係止用舌片30a,30a…を有する座金3
0を介在させて第１スリーブ4aの外周に外嵌固着してい
る。即ち、この座金30は第３図乃至第５図に示すよう
に、略輪状をなし、第１，第２の円筒５，６の各歯部5
a,6aの間隙数（８箇所）に合わせて、その外周縁を12等
分してその等分箇所に切れ込みを入れ、この切れ込み間
の部分を１つは一方側に折曲して突出し、歯部5a,5a間
の間隙の幅寸法とほぼ同じ幅寸法を有し、長さが歯部5
a,5a間の間隙の奥行き寸法より短い係止用舌片30aに形
成し、これに隣接する切れ込み間の部分を他方側に折曲
して突出し、歯部6a,6a間の間隙の幅寸法とほぼ同じ幅
寸法を有し、長さが歯部6a,6a間の間隙の奥行き寸法よ
り短い係止用舌片30aに形成して、これと周方向反対側
の切れ込み間には係止用舌片を設けず、この係止用舌片
の分だけ切り落とした形状として順次外周方向に向かっ
て交互に係止用舌片30a,30aとこの係止用舌片を設けな
い部分とを形成してある。

この座金30の係止用舌片30a,30aのうち一方側に、突出
する係止用舌片30aが第１の円筒５の歯部5a,5a…の間隙
に係入され、他方側に突出する係止用舌片30aが第２の
円筒６の歯部6a,6a…の間隙に係入されている。そし
て、第１の円筒５と第２の円筒６とはその歯部5a,6aが
周方向に30゜ずれた位置となっている。

このように、第１の円筒５と第２の円筒６との間に配さ
れ、各円筒５，６の歯部5a,6aの間隙に係止用舌片30a,3
0a…を夫々係入された座金30によって、第１の円筒５と
第２の円筒６とが、軸方向と回転方向の位置決めをされ
る。尚、第２の円筒６は上部軸1aに固設されていて、第
１の円筒は座金30によって回転方向の位置決めをされて
から、上部軸1aに接着剤又は固定用のピンによって固設
される。

上記のようにすることにより、円筒６と７との電磁結合
状態に等しい円筒５と６との電磁結合状態を簡単に得る
ことができる。そして、円筒５の回転方向の位置決めが
成されて、位置決めに要する時間を大幅に低減でき、そ
の作業の煩わしさもない。

なお、座金30は非磁性体であり、円筒５と６との磁気結
合に何ら悪影響を及ぼさない。

そして第１，第２の電磁結合検出コイル11,12の誘起電
圧の差を例えば差動増幅器で求めることにより、周囲温
泉変化により両電磁結合検出コイル11,12の誘起電圧を
相殺して、円筒６と７との相対回転量に相応する電磁結
合状態を検出し、トーションバー1bに作用したトルクを
常に適正を検出することになる。

第６図に示すのは、本考案に係るトルクセンサの他の実
施例であって、第２の円筒として、円筒６の代わりに２
つの円筒6A,6Bを設け、この円筒6A,6Bの一方の円筒6Aの
上側軸端面に第１の円筒５の歯部5aと対向する歯部6aを
形成する一方、他方の円筒6Bの下側軸端面に第３の円筒
７の歯部7aと対向する歯部6bを設けてある。そして、第
２の２つの円筒6A,6B間に後述する非磁性体製の座金40
を介在させてある。また、第１の円筒と第２の一方の円
筒6Aとの間に、各円筒5,6Aの歯部5a,6aの間隙に夫々係
入される係止用舌片30a,30a…を有する座金30が配され
ている。

そして、この座金30によって、第１の円筒５が回転方向
の位置決めをされる。

また、第２の２つの円筒6A,6Bには、その夫々対向端面
に径方向に対向する箇所に夫々キー溝6c,6c,6d,6dが穿
設されている。一方、前記座金40は、径方向４分割の対
向した２箇所に内周縁から一方側に突出する係止用舌片
40a,40aが設けられ、もう一方の対向した２箇所に内周
縁から他方側に突出する係止用舌片40b,40bが形成され
ている。これら係止用舌片40a,40a,40b,40bにはその幅
方向中央箇所に外側縁から奥行き方向に向けて切欠き凹
部が穿設されている。

そして、前記第２の２つの円筒6A,6Bの各キー溝6c,6c,6
d,6dに座金40の係止用舌片40a,40a,40b,40bが圧入によ
って係入されている。この座金40によって第２の２つの
円筒6A,6Bは軸方向と回転方向の位置決めをされる。

本実施例にあっては、第２の円筒を２つの円筒6A,6Bか
らなるものとし、円筒を４箇所設けたものであるから、
４個の円筒５，6A,6B,７をすべて同一形状となすことが
できて製造が簡単にでき、また、４個の円筒５，6A,6B,
７のうち、両側の互いに隣接する夫々２個の円筒５，6A
及び6B，７によって夫々独立した磁気回路が形成され
て、一方の磁気回路から他方の磁気回路に磁気的影響を
及ぼすことがなくて性能が安定したものとなすことがで
きる利点がある。

なお、上記実施例にあっては、第２の円筒６が上部軸1a
に固定されたもので、この第２の円筒６に対して第１の
円筒５を座金30によって回転方向の位置決めをするもの
に対して述べたが、第１の円筒５が上部軸1aに固定され
るものについては、第２の円筒６を第１の円筒５に対し
て座金30によって回転方向の位置決めをすることができ
る。

〔考案の効果〕

本考案によれば、以上述べたように、一方側の円筒と中
央側の円筒との間に、各円筒の歯部の間隙に夫々係入さ
れる係止用舌片を有する座金を配したことにより、第１
の円筒又は第２の円筒の回転方向の位置決めを簡単に行
うことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るトルクセンサの一実施例の構造を
示す半截断面図、第２図はその要部の略示斜視図、第３
図はそのトルクセンサに使用される座金の正面図、第４
図は第３図におけるIV-IV線断面図、第５図はその座金
の斜視図、第６図は本考案の別の実施例のトルクセンサ
の要部の略示斜視図、第７図はそのトルクセンサに使用
される座金の斜視図、第８図は従来のトルクセンサの半
截断面図である。 1a…上部軸、1b…トーションバー、1c…下部軸、５，
６，6A,6B,７…円筒、5a,6a,6b,7a…歯部、11,12…電磁
結合検出コイル、30…座金、30a…係止用舌片

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】トーションバーを介して連結された２つの
   軸の一方に取り付けられた第１の円筒と、他方の軸に取
   り付けられた第３の円筒と、前記第１の円筒と第３の円
   筒との間に配され、前記一方の軸に取り付けられる１つ
   又は２つの第２の円筒とを有し、前記第１の円筒と第２
   の円筒との対向する側の軸端面と、前記第３の円筒と第
   ２の円筒との対向する側の軸端面とに夫々歯部が形成さ
   れ、前記第１の円筒及び第２の円筒と電磁結合している
   電磁結合検出コイルと、前記第３の円筒及び第２の円筒
   と電磁結合している電磁結合検出コイルとを備えている
   トルクセンサであって、前記第１の円筒と第２の円筒と
   の間に、各円筒の歯部の間隙に夫々係入される係止用舌
   片を有する座金を配してなることを特徴とするトルクセ
   ンサ。