JPH0723712Y2 - 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ものである。

〔従来技術〕

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４図に
示すトルクセンサが提案されている。第４図はトルクセ
ンサの構造を示す略示断面図であり、操舵輪が取付けら
れる上部軸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は車体に固定している筒状のケース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ス
リーブ４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を軸方向に適長離隔して外嵌固着してあ
る。第１の円筒５の両軸端面は上部軸1aの軸心に垂直な
平面となっている。第２の円筒６は上端面が第１の円筒
５と同様に上部軸1aの軸心に垂直な平面となっており、
下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6a,6a…を設けている。歯部6a,6a…の各先端は上部軸
1aの軸心に垂直な面となっている。

下部軸1cの上端部には磁性体からなる第３の円筒７を外
嵌固着してある。この円筒７は上下方向を円筒６と反対
の向きにして取付けている。つまり第２の円筒６の歯部
6a,6a…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。

ケース２の内側には、周設溝を形成している磁性体の筒
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の対向部分と対向すべく配設され、筒体10B
は第2,第３の円筒6,7の対向部分と対向すべく配設され
ている。これらの筒体10A,10Bの周設溝には、第１のコ
イル11,第２のコイル12を夫々巻回している。

これにより筒体10Aは円筒5,6と、筒体10Bは円筒6,7と夫
々磁気回路を形成し、夫々のコイル11,12には、その磁
気回路内の磁気抵抗に相応した端子電圧が生じる。

そして、トーションバー1bにトルクが作用していない場
合は、コイル11,12の端子電圧が等しくなるように、円
筒５、６及び円筒6,7の磁気抵抗の状態を求めて、円筒
5,6及び７を夫々位置決めしている。したがって、両コ
イル11,12の端子電圧の差を求めることにより、周囲温
度変化によるコイル特性変化を相殺して、円筒6,7の相
対回転量に相応した磁気抵抗の状態を検出し、トーショ
ンバー1bに作用したトルクを検出している。

上記のように構成されたトルクセンサは一般に第５図，
第６図に示すように、第1,第2,第３の円筒5,6,7と、各
コイル11,12及び筒体10A,10Bとは別々にされた状態で運
搬されて、自動車の電動パワーステアリング装置を組み
立てる組み立て現場において、第1,第2,第３の円筒5,6,
7は両方の軸1a,1cにそれぞれ外嵌固着されて組み付けら
れ、各コイル11,12はケース２に筒体10A,10Bが内嵌固着
されることによって組み付けられる。即ち、上部軸1aに
スリーブ４を介して第1,第２の円筒5,6が組み付けら
れ、下部軸1cに第３の円筒７が組み付けられる。そし
て、この状態でトーションバー1bを介して上部軸1aと下
部軸1cとが同軸的に連結されて第５図の状態となる。ま
た、筒体10A,10Bに夫々巻回された各コイル11,12は、ケ
ース２に組み付けられて第６図の状態となる。そして、
上記のように、第1,第2,第３の円筒5,6,7を上部軸1a、
下部軸1cに組み付け、各コイル11,12をケース２に組み
付けた状態で、第４図に示すように、各コイル11,12の
内周側に各円筒5,6,7を組み付けた上部軸1a,下部軸1cを
挿嵌して電動パワーステアリング装置に組み込むように
している。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、上記のように、各部品を別々にして組み立て
現場まで運搬し、この組み立て現場で、各円筒5,6,7
と、各コイル11,12及び筒体10A,10Bとを、上部軸1a,下
部軸1c及びケース２に別々に組み付けてから、電動パワ
ーステアリング装置に組み込むようにしてあるので、組
み立て現場への輸送時、組み立て現場での組み付け、組
み込み作業時に円筒5,6,7等に異物が混入して品質上、
信頼性に劣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、
各円筒と、各コイルを内部に配した各筒体とを、筒体を
取り巻くように設けた樹脂ケースによって１つの組立品
となすことによって、組み立て現場への輸送時、組み立
て現場での組み付け、組み込み時における異物の混入を
防止できて品質の向上を図ることが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つの軸の一方に固設される第１の
円筒と、他方の軸に固設される第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て一方の軸に固設さ
れる１又は複数の第２の円筒とを有し、前記第１の円筒
と第２の円筒との対向部分の外側に配され、かつ内部に
第１のコイルが配された第１の筒体と、前記第２の円筒
と第３の円筒との対向部分の外側に配され、かつ内部に
第２のコイルが配された第２の筒体とを備え、前記第１
の筒体は前記第1,第２の円筒と、前記第２の筒体は前記
第2,第３の円筒と夫々磁気回路を構成するトルクセンサ
であって、第1,第２の筒体を取り巻くように設けた樹脂
ケースによって、前記各円筒と前記各筒体とを１つの組
立品となしたことを特徴とする。

〔作用〕

本考案は、上記のように、各円筒と、内部にコイルが配
された各筒体とを１つの組立品となした状態で組み立て
現場へ運搬され、この組み立て現場で各円筒は上部軸、
下部軸に、各筒体はケースに同時に組み込まれる。

〔実施例〕

以下、本考案に係るトルクセンサを図面に示す実施例に
ついて説明する。

第１図は本考案に係るトルクセンサの第１の実施例の略
示縦断面図である。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。

そして、上部軸1aと下部軸1cとに取付けられる第1,第2,
第３の円筒5,6,7と、これら円筒5,6,7の対向部分と夫々
対向させて配設され第１のコイル11を内部に配した第１
の筒体10A及び第２のコイル12を内部に配した第２の筒
体10Bとを筒体10A,10Bを取り巻くように設けた樹脂ケー
ス30によって１つの組立品とされている。

前記第１の円筒５と第２の円筒６とは、スリーブ4Aを介
して上部軸1aに取り付けられ、第３の円筒７は下部軸1c
に取り付けられる。

第２の円筒６の下側軸端面には歯部6b,6b…が形成され
ており、一方、第３の円筒７の上側軸端面に歯部7a,7a
…が設けられていて、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されて
いる。また、前記第１の円筒５と第２の円筒６との間に
は非磁性体製の間隙形成体20が介装されている。

また、前記２つのコイル11,12は第1,第２の円筒5,6及び
第2,第３の円筒6,7の対向部分と対向させて配設された
筒体10A,10Bに設けられた各周設溝に夫々巻回されてお
り、それにより、第１の筒体10Aは円筒5,6と、第２の筒
体10Bは円筒6,7と夫々磁気回路を構成するようになって
いる。

前記樹脂ケース30は、上部ケース体30Aと下部ケース体3
0Bとから構成されている。上部ケース体30Aは前記筒体1
0A,10Bの外周部を取り巻くように胴部30iが設けられ、
この胴部30iの上端部には、中心側開口を有する上部壁3
0aが、その中心側開口縁部が第１の円筒５の外径より小
径になるように第１の円筒５の上部側軸端面に覆い被さ
るようにして設けられ、一方、下端部には、中心側開口
を有する下部壁30bが設けられてこの下部壁30bの中心側
開口縁から軸方向下側に向けて小筒状の突出部30cが突
設され、この突出部30cの下側端部から径方向外向きに
係止用突部30dが設けられている。一方、下部ケース体3
0Bは、その筒状基部30eを下部軸1cの第３の円筒７側部
分に固設されており、この筒状基部30eの上側端部から
外向きに鍔状部30fが設けられ、この鍔状部30fの外周端
から軸方向上向きに突筒部30gが突設され、この突筒部3
0gの上側端部内面から前記上部ケース体30Aの突出部30c
に向けて前記外向きの係止用突部30dと軸方向向きに係
止する係止用突部30hが設けられている。

そして、この樹脂ケース30によって、各円筒5,6,7と各
筒体10A,10B及びコイル11,12とを１つの組立品とするに
は、各コイル11,12を内周側から覆う形状で設けられた
保護カバー10a,10bで保護された状態で各コイル11,12が
巻回された筒体10A,10Bを、その間にコイル引出線用の
パイプ11a,12aを内接した輪状壁体13を介在せしめた状
態で上下に配置させ、この状態で、この筒体10A,10Bの
外周部を金型を使って樹脂でモールドし、樹脂ケース30
の上部ケース体30Aを上記形状に形成させる。次に、こ
の上部ケース体30Aでモールドされた筒体10A,10B内周内
に、下部側に上向き段部を設けたスリーブ4Aに嵌着され
た第１の円筒５と第２の円筒６とを挿嵌させる。一方、
第３の円筒７は下部ケース体30Bで金型を使ってその下
端部分を下部ケース体30Bに覆われるようにモールドさ
れていて、この下部ケース体30Bを上部ケース体30Aの下
側から押し付けて、この下部ケース体30Bの係止用突部3
0hを上部ケース体30Aの係止用突部30dに対して合成樹脂
の弾性を利用して乗り越えさせて係止状態となし、各円
筒5,6,7と各筒体10A,10Bとを樹脂ケース30によって１つ
の組立品とする。尚、図中14はスリーブ4Aと第１の円筒
５との回転方向の位置決めをするピンであって、上部軸
1aに挿入固定されていて、組み付け時に、スリーブ4Aと
第１の円筒５の上部端から軸方向下向きに設けられた凹
孔部4a,5bに嵌め入れられる。そして、スリーブ4Aの軸
方向の固定は、このスリーブ4Aの上部軸1aの切欠き凹部
1fに対して上部側に突出た上端部4aをこの凹部1fにに
よって止めることによって固定される。

また、前記樹脂ケース30の外周面側に鉄パイプ等からな
る磁性体製のパイプ材40を配してある。

このように、パイプ材40を筒体10A,10Bを取り巻く樹脂
ケース30の外周面側に配すると、外部磁界による磁束
が、このパイプ材40に吸収されて、円筒5,6と第１の筒
体10A及び円筒6,7と第２の筒体10Bの磁気回路状態に外
部磁界が影響を及ぼすことを低減することができて磁気
回路の安定化が図れ、磁気シールド効果を発揮できる利
点がある。

そして、上記樹脂ケース30によって、１つの組立品とさ
れてユニット化された状態で、組み立て現場まで運搬さ
れ、組み立て現場で、第1,第２の円筒5,6は上部軸1a
に、第３の円筒７は下部軸1cに組み付けられて同時に全
体がケース２に組み込まれる。このように、樹脂ケース
30によって外部が覆われているので、運搬時及び組み立
て現場での電動パワーステアリング装置への組み込み時
に異物が内部に混入することがない。

第２図に示すのは、本考案の第２の実施例のトルクセン
サであって、このトルクセンサは第１の円筒５と第２の
円筒６の各対向軸端部に歯部5a,6aが形成されていて、
この歯部5a,6a間に非磁性体からなる間隙形成体21が介
装されている。そして、上記第１の実施例と同様にし
て、第1,第2,第３の円筒5,6,7と第１のコイル11を内部
に配した第１の筒体10A及び第２のコイル12を内部に配
した第２の筒体10Bとを筒体10A,10Bを取り巻くように設
けた樹脂ケース30によって１つの組立品となしてユニッ
ト化している。尚、構成の詳細は符号を付して省略す
る。

この第２の実施例にあっては、対向させた第1,第２の円
筒5,6及び第2,第３の円筒6,7の夫々の対向する軸端面に
歯部5a,6a,6b,7aを設けて同一の形状にしたから、対向
する円筒の夫々の磁気回路状態が周囲温度の変化により
相異せず、周囲温度の影響を受けず常に高精度なトルク
を検出できる。

第３図に示すのは、本考案の第３の実施例のトルクセン
サであって、第１の円筒５と第３の円筒７との間に第２
の円筒として２つの円筒6A,6Bを設けたものであり、こ
の２つの円筒6A,6B間には、非磁性体からなる間隙形成
体22が介在されている。そして、上記各実施例と同様に
して、４つの円筒5,6A,6B,7と第１のコイル11を内部に
配した第１の筒体10A及び第２のコイル12を内部に配し
た第２の筒体10Bとを筒体10A,10Bを取り巻くように設け
た樹脂ケース30によって１つの組立品となしてユニット
化している。尚、構成の詳細は符号を付して省略する。

この第３の実施例によれば、第２の円筒を２つの円筒6
A,6Bで構成し、全部で４つの円筒5,6A,6B,7を用いたの
で、円筒5,6A,6B,7を同一形状にできて製造が行い易
く、また、円筒5,6A及び円筒6B,7の磁気回路が夫々独立
していて、一方が他方に影響を及ぼすことがないので、
磁気回路状態が安定したものとなる。

〔考案の効果〕 本考案によれば、上述したように、各円筒と各コイルを
内部に配した筒体とを筒体を取り巻くように設けた樹脂
ケースによって、１つの組立品となすことにより輸送
時、組み立て現場での組み付け、組み込み時における異
物の混入を樹脂ケースで防止できて、品質の向上を図か
ることができる等の効果を奏する。

【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第１の実施例の略
示縦断面図、第２図は本考案の第２の実施例の略示縦断
面図、第３図は本考案の第３の実施例の略示縦断面図、
第４図は従来のトルクセンサの略示縦断面図、第５図は
そのリング部の略示断面図、第６図はそのコイル部の略
示断面図である。 1a……上部軸、1b……トーションバー、1c……下部軸、
5,6,6A,6B,7……円筒、11,12……コイル、30……樹脂ケ
ース

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
   軸の一方に固設される第１の円筒と、他方の軸に固設さ
   れる第３の円筒と、前記第１の円筒と第３の円筒との間
   に配されて一方の軸に固設される１又は複数の第２の円
   筒とを有し、前記第１の円筒と第２の円筒との対向部分
   の外側に配され、かつ内部に第１のコイルが配された第
   １の筒体と、前記第２の円筒と第３の円筒との対向部分
   の外側に配され、かつ内部に第２のコイルが配された第
   ２の筒体とを備え、前記第１の筒体は前記第1,第２の円
   筒と、前記第２の筒体は前記第2,第３の円筒と夫々磁気
   回路を構成するトルクセンサであって、前記第1,第２の
   筒体を取り巻くように設けた樹脂ケースによって、前記
   各円筒と前記各筒体とを１つの組立品となしたことを特
   徴とするトルクセンサ。