JPH0675018B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例は自動車の電報パワーステアリング装置等に
適用されるトルクセンサに関するものである。

〔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成と
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４図、
第５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４図はトルクセンサの構造を示す半截断
面図であり、操舵輪を取付けている上部軸1aと、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
介して回転自在に指示されている。

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の軸心い垂直な面
となっている。

第２の円筒6a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1a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…とが適長離間して対向している。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
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。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のトルクセンサにおいては、第２の円筒
６において、両方の軸端面に歯部6a,6bが設けてあり、
このように円筒の両端に歯部を形成するには、一端の歯
部と他端の歯部の位置決めが難しく、両端の歯部と他端
の羽振の位置ずれのばらつきを押さえることが難しいと
いった製造上の問題点があった。

また、第1,第2,第３の円筒5,6,7は上部軸1a及び下部軸1
cに非磁性体のスリーブ4a,4bを介して圧入による固定と
なっているが、この方法では各円筒5,6,7の軸方向の位
置決めができないといった問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
４つの円筒を設けて、これらの円筒の一方の軸端面に歯
部を夫々形成するようにすることによって、全ての円筒
の片側端面が平滑面となって製造が容易にでき、４個の
円筒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個の円筒のうち、両側の互いに隣接する
夫々２個の円筒によってそれぞれ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、また、４個の円筒のうち、中央に位置する第
2,第３の円筒と一方の軸との間に軸方向の移動を規制す
る規制部を有するスリーブを介し、このスリーブを一方
の軸に絞めによって係着することによって、軸方向の位
置決めが容易にできて、固定が強固にできるトルクセン
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〕

本発明は上記目的を達成するために、一方の軸端面に歯
部が形成された４つの磁性体製の円筒を備え、第1,第２
の円筒及び第3,第４の円筒の歯部が夫々対向するよう
に、第1,第2,第３の円筒を、トーションバーを介して連
結された２つの軸の一方に取設し、第４の円筒を他方の
軸に取り付けて、前記第1,第２の円筒及び第3,第４の円
筒とそれぞれ電磁結合する２つの電磁結合検出コイルを
設けてなることを特徴とする。

また、第2,第３の円筒の内周面と前記一方の軸の外周面
との間に、第2,第３の円筒の軸方向への移動を規制する
規制部を有する非磁性体製のスリーブを介装してある。

また、スリーブを一方の軸の外周部に絞めによって係着
してある。

〔作用〕

本発明は、上記構成により、一方の軸に第１の円筒をそ
の歯部を他方の軸の方向に向けて嵌挿して固設し、更に
この一方を軸に第２の円筒をその歯部が前記第１の円筒
の歯部と対向する向きにして嵌挿し、次に第３の円筒を
この一方の軸に、その歯部を他方の軸の方向に向けて嵌
挿し、他方の軸には第４の円筒をその歯部を一方の軸の
方向に向けて第３の円筒の歯部と対向するようにして固
設する。そして、第1,第２の円筒及び第3,第４の円筒を
それぞれ取り巻くようにして２つの電磁結合検出コイル
を配する。

前記第1,第２の円筒によって１つの磁気回路が形成さ
れ、第3,第４の円筒によってもう１つの別の磁気回路が
形成される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について説明する。

第１図は本発明に係るトルクセンサの要部を示す略示正
面図、第２図はそのトルクセンサを用いた自動車の電動
パワーステアリング装置の要部の構造を示す縦断面図、
第３図はそのトルクセンサの要部の略示斜視である。

図示しない操舵輪を取付けている上部軸11Aと、図示し
ない操舵機構が取り付けられている下部軸11Cとがトー
ションバー11Bを介して同軸的に連結されており、上部
軸11A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25に軸受26を介して回転自在に支持されている。

前記上部軸11Aは径方向中央に軸方向に向けて開口する
トーションバー挿入孔11aを備えており、その外周は段
状部11bを介して上部側（図にて右側）が大径の縮径部1
1dに形成されている。

そして、この上部軸11Aの前記段状部11bには、磁性体か
らなる第１の円筒14がその上部端（図にて右部端）を太
径部11cの段壁面に当接された状態で圧入によって外嵌
固着され、更に、その下側（図にて左側）の縮径部11d
に、非磁性体からなり、その下端をこの縮径部11dに設
けられたテーパ状の細径部11eに絞めによって係着さ
れ、一端部側に外方に向けて突出する移動規制用の規制
部15aを備えたスリーブ15が外嵌固着されている。この
スリーブ15の外周には、前記第１の円筒14と内径寸法以
外同一形状の磁性体製の第2,第３の円筒16,17が外嵌固
着されている。なお、この内径寸法は適宜同一寸法に設
計することは可能であり、その場合、各円筒は同一形状
となる。これらの第１の円筒14と第２の円筒16間及び第
２の円筒16と第３の円筒17には非磁性体からなる狭幅の
リング状をした間隙形成体21,22が介在されている。

第１の円筒14の上部軸端面は上部軸11Aの軸心に垂直な
平面に形成されており、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14a,14a…が設けられて
いる。これらの歯部14a,14a…の各別先端は上部軸11Aの
軸心に垂直な面に形成されている。同様にして第２の円
筒16の上部軸端面と第３の円筒17の下部軸端面に歯部16
a,16a…及び17a,17a…が設けられ、第２の円筒16の下部
軸端面と第３の円筒の上部軸端面は上部軸11Aの軸心に
垂直な平面に形成されている。したがって、第１の円筒
14の歯部14a,14a…と第２の円筒16の歯部16a,16a…とは
対向されている。

下部軸11Cの上端部には、磁性体製の第４の円筒18が外
嵌固着されている。この円筒18は前記第1,第2,第３の円
筒14,16,17と内径寸法以外同形状であり、その歯部18a,
18aが第３の円筒17の歯部17a,17a…と適長離隔して対向
されている。

ケース25の内側に周設溝が形成されている磁性体からな
る筒体19A,19Bが内嵌固着されている。この筒体19Aは上
部側の第１の円筒14と第２の円筒16との対向部分と対向
させて配設されており、筒体19Bは下部側の第３の円筒1
7と第４の円筒18との対向部分と対向させて配設されて
いる。そして、これらの筒体19A,19Bの周設溝には第１
の電磁結合検出コイル31,第２の電磁結合検出コイル32
が夫々巻回されており、それにより、第１の電磁結合検
出コイル31は第１の円筒14と第２の円筒16と、第２の電
磁結合検出コイル32は第３の円筒17と第４の円筒18とを
夫々電気結合するようになっている。このとき、第２の
円筒16と第３の円筒17とが分かれているので、２つの磁
気回路が完全に独立したものとなっていて、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
い。

次に、上記の構成を有するトルクセンサを組み付ける手
順を説明すると、上部軸11Aの段状部11bに第の円筒14を
その歯部14aを下部軸11Cの方向に向けて嵌挿して固設
し、次に上部軸11Aに間隙形成体21を挿嵌してから、外
周部に第2,第３の円筒16,17及びこの第2,第３の円筒16,
17間に介装された間隙形成体22が外嵌されたスリーブ15
を上部軸11Aにおける前記縮径部11dに外嵌して、その下
端部をテーパ状の細径部11eに絞めによって係着するこ
とによって、スリーブ15を上部軸11Aに外嵌固着する。
このとき、第2,第３の円筒16,17はスリーブ15に設けら
れた突出状の規制部15aによって軸方向の移動を規制さ
れる。また、下部軸11Cの上端部には、第４の円筒18が
固設される。なお、上記組付けにあって、第1,第２の円
筒14,16の歯部14a,16aが対向され、第3,第４の円筒17,1
8の歯部17a,18aが対向されるようにして組付けられる。
そして、第1,第２の円筒14,16及び第3,第４の円筒17,18
をそれぞれ取り巻くようにして周設溝を夫々電磁結合検
出コイル31,32を巻回して筒体19A,19Bが配される。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、第１の発明によれば、４つの磁性
体製の円筒を設けて、これらの円筒の一方の軸端面に歯
部を夫々形成するようにしたことにより、全ての円筒の
片側端面が平滑面となって製造が容易にでき、また、４
個の円筒のうち、両側の互いに隣接する夫々２個のによ
ってそれぞれ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。また、
第2,第３の発明によれば、４個の円筒のうち中央に位置
する第2,第３の円筒と一方の軸との間に、軸方向の移動
を規制する規制部を有するスリーブを介し、このスリー
ブを一方の軸に絞めによって係着したことにより、軸方
向の位置決めが容易にできて固定が強固にできる等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の係るトルクセンサの一実施例の要部を
示す略示正面図、第２図はそのトルクセンサを用いた自
動車の電動パワーステアリング装置の要部の構造を示す
縦断面図、第３図はそのトルクセンサの要部の略示斜視
図、第４図の従来のトルクセンサの半截断面図、第５図
は従来のトルクセンサの略示斜視図である。 11A……上部軸、11B……トーションバー、11C……下部
軸、14……第１の円筒、14a……歯部、15……スリー
ブ、15a……規制部、16……第２の円筒、16a……歯部、
17……第３の円筒、17a……歯部、18……第４の円筒、1
8a……歯部、31,32……電磁結合検出コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−292029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−208431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245033（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の軸端面に歯部が形成された４つの磁
   性体製の円筒を備え、第1,第２の円筒及び第3,第４の円
   筒の歯部を夫々対向するように、第1,第2,第３の円筒
   を、トーションバーを介して連結された２つの軸の一方
   に取設し、第４の円筒を他方の軸に取り付けて、前記第
   1,第２の円筒及び第3,第４の円筒とそれぞれ電磁結合す
   る２つの電磁結合検出コイルを設けてなることを特徴と
   するトルクセンサ。
2. 【請求項２】前記第2,第３の円筒の内周面と前記一方の
   軸の外周面との間に、第2,第３の円筒の軸方向への移動
   を規制する規制部を有する非磁性体製のスリーブを介装
   してある請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 【請求項３】前記スリーブを一方の軸の外周部にめに
   よって係着してある請求項２に記載のトルクセンサ。