(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状のコイル巻装部（２６ａ）、該コイル巻装部（２６ａ）の一端に同軸に連なる略円筒状の延長筒部（２６ｂ）、ならびに該延長筒部（２６ｂ）の内面から半径方向内方に張出す規制鍔部（２６ｅ）を有して合成樹脂により形成されるボビン（２６）と、前記コイル巻装部（２６ａ）に巻装されるコイル（２７，２８）とを覆って略円筒状に形成される合成樹脂製のハウジング（１８）に、前記規制鍔部（２６ｅ）に外輪（１９ａ）の内端を当接させて前記延長筒部（２６ｂ）の先端部に嵌合されるベアリング（１９）が一体にモールド結合され、前記ハウジング（１８）との間に前記ベアリング（１９）を介在せしめて前記ボビン（２６）内に同軸に挿入される入力軸（１５）に、該入力軸（１５）と同軸である出力軸（１６）がトーションバー（１７）を介して連結され、前記トーションバー（１７）の捩れ変形に伴なう入力軸（１５）および出力軸（１６）の相対角変位量に応じて入力軸（１５）の軸線に沿う位置を変化させるコア（３０）が前記入力軸（１５）および前記ボビン（２６）間に配置され、前記ベアリング（１９）に対応する部分でハウジング（１８）には、該ハウジング（１８）の第１直径線（Ｌ１）に沿って一側方に突出するカプラ部（１８ｃ）が一体に設けられるトルク検出器において、
前記ベアリング（１９）に対応する部分でハウジング（１８）の外面には、前記第１直径線（Ｌ１）と直交する方向での前記ハウジング（１８）の第２直径線（Ｌ２）に沿ってその一側方にそれぞれ突出して該ハウジング（１８）の軸線方向に延びる互いに平行な複数の第１リブ（５１）と、前記第２直径線（Ｌ２）に沿ってその他側方にそれぞれ突出して該ハウジング（１８）の軸線方向に延びる互いに平行な複数の第２リブ（５２）と、前記第１直径線（Ｌ１）に沿って前記カプラ部（１８ｃ）とは反対側にそれぞれ突出して該ハウジング（１８）の軸線方向に延びる互いに平行な複数の第３リブ（５３）とが一体に設けられることを特徴とする、トルク検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力軸および出力軸間のトーションバーが捩れ変形するのに応じてそれらの軸の軸線方向にコアを変位させることにより、トルクを検出するように構成されるとともに、入力軸と合成樹脂製のハウジングとの間に介在するベアリングが、ハウジングにモールド結合されるトルク検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかるトルク検出器は、たとえば特開平７−３３３０８１号公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、合成樹脂製のハウジングおよび入力軸間に介在するベアリングは、該ハウジングに一体にモールド結合されるのであるが、型成形後のハウジングの前記ベアリングに対応する部分の形状は周方向に沿って均一ではないので、収縮度の違いによりベアリングが変形し、入力軸のベアリングによる支持精度が低下してしまう。そのため、従来では、ハウジングの型成形後にベアリングの変形を防止するための治具を挿入しているが、そのようにする工数の増加を招くことになる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ボビンおよびコイルを覆う合成樹脂製のハウジングに、ベアリングを一体にモールド結合せしめるにあたり、ベアリングの変形を防止する治具を不要としてベアリングに対応する部分でのハウジングの収縮を極力抑え、ベアリングの真円度を保持し得るようにしたトルク検出器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、略円筒状のコイル巻装部、該コイル巻装部の一端に同軸に連なる略円筒状の延長筒部、ならびに該延長筒部の内面から半径方向内方に張出す規制鍔部を有して合成樹脂により形成されるボビンと、前記コイル巻装部に巻装されるコイルとを覆って略円筒状に形成される合成樹脂製のハウジングに、前記規制鍔部に外輪の内端を当接させて前記延長筒部の先端部に嵌合されるベアリングが一体にモールド結合され、前記ハウジングとの間に前記ベアリングを介在せしめて前記ボビン内に同軸に挿入される入力軸に、該入力軸と同軸である出力軸がトーションバーを介して連結され、前記トーションバーの捩れ変形に伴なう入力軸および出力軸の相対角変位量に応じて入力軸の軸線に沿う位置を変化させるコアが前記入力軸および前記ボビン間に配置され、前記ベアリングに対応する部分でハウジングには、該ハウジングの第１直径線に沿って一側方に突出するカプラ部が一体に設けられるトルク検出器において、前記ベアリングに対応する部分でハウジングの外面には、前記第１直径線と直交する方向での前記ハウジングの第２直径線に沿ってその一側方にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第１リブと、前記第２直径線に沿ってその他側方にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第２リブと、前記第１直径線に沿って前記カプラ部とは反対側にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第３リブとが一体に設けられることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、ベアリングに対応する部分で、ハウジングに設けられるカプラ部と、略円筒状であるハウジングの軸線方向に延びる各複数ずつの第１リブ・第２リブ・第３リブとは、ハウジングの軸線上で略交差する十字方向に延びるように配置されており、それらのカプラ部および第１〜第３リブによりベアリングに対応する部分でのハウジングの収縮が極力抑えられる。したがってベアリングの変形を防止する治具を不要として工数の増加を回避しつつベアリングに対応する部分でのハウジングの収縮を極力抑え、ベアリングの真円度を保持することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１はトルク検出器の縦断側面図、図２は入力軸および可動部材の係合状態を示す横断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は一対のコイルの接続回路を示す図、図５はハウジングおよびボビンの縦断面図であって図６の５−５線に沿う断面図、図６は図５の６矢視図、図７は図６の７矢視側面図、図８は図５の８−８線断面図である。
【０００８】
先ず図１において、このトルク検出器は、たとえば車両のパワーステアリング系に介設されるものであり、図示しないステアリングハンドル側に連なる入力軸１５と、図示しない車輪側に連なって入力軸１５と同軸に配置される出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６間を連結するトーションバー１７とを備え、入力軸１５に入力されるトルクに応じてトーションバー１７が捩れ変形することに伴なう入力軸１５および出力軸１６間に生じる相対角変位量を、前記入力トルクに応じた値として検出するものである。
【０００９】
入力軸１５は、中空の略円筒状に形成されており、合成樹脂により略円筒状に形成されるハウジング１８の軸方向一端側にベアリング１９を介して回転自在に支承されつつ、ハウジング１８内に突入される。しかもベアリング１９よりも軸方向外方側でハウジング１８および入力軸１５間にはダストシール２０が設けられる。
【００１０】
トーションバー１７は入力軸１５内に挿入されており、入力軸１５およびトーションバー１７の一端は連結ピン２１で相互に連結され、入力軸１５の他端およびトーションバー１７間には金属製のリング状軸受メタル２２が設けられる。すなわちトーションバー１７の一端側は入力軸１５とともに回転するのに対し、トーションバー１７の捩れ変形に応じてトーションバー１７の他端部および入力軸１５の他端は相対角変位可能である。
【００１１】
前記ハウジング１８は、金属製の支持体２３に締結されるものであり、該支持体２３は車両の図示しない車体に固定的に支持される。而して出力軸１６は、ベアリング２４を介して支持体２３に回転自在に支承されており、この出力軸１６の一端部にトーションバー１７の他端部がセレーション２５を介して結合される。
【００１２】
ハウジング１８は、合成樹脂から成るボビン２６と、該ボビン２６に巻装される第１および第２コイル２７，２８とを覆うものであり、該ボビン２６と入力軸１５の他端部との間には合成樹脂から成る可動部材２９が配置され、該可動部材２９の外面にリング状のコア３０が固着される。
【００１３】
ところで、出力軸１６の一端部には、その一直径線に沿って出力軸１６の外面から外方に突出する一対の規制ピン３１，３１が装着されており、それらの規制ピン３１，３１の先端部を係合させる規制溝３２，３２が、出力軸１６の軸方向に沿って長く延びて前記可動部材２９の内面に設けられる。したがって可動部材２９およびコア３０は、出力軸１６との相対回転が不能であるが規制ピン３１，３１が規制溝３２，３２で案内される範囲で出力軸１６との軸方向相対移動が可能である。しかも出力軸１６および支持体２３間に設けられているベアリング２４の内輪で受けられたリテーナ３３と前記可動部材２９との間には、コイルばね３４が設けられており、このコイルばね３４のばね力により可動部材２９すなわちコア３０は、出力軸１６から離反する方向に付勢される。
【００１４】
図２および図３において、可動部材２９の内面には、螺旋状の案内溝３５が設けられており、該案内溝３５に嵌合するピン３６が入力軸１５に装着される。したがって、入力軸１５へのトルク入力に応じたトーションバー１７の捩れ変形により入力軸１５および出力軸１６間に相対角変位が生じたときに、その相対角変位量に応じて可動部材２９およびコア３０が入力軸１５の軸線に沿う位置を変化させることになる。
【００１５】
図４を併せて参照して、両コイル２７，２８は、入力軸１５の軸方向に離隔してボビン２６に巻装されており、それらのコイル２７，２８と、基準抵抗３８，３９とでブリッジ回路が構成され、基準抵抗３８，３９の接続点には入力端子４０が、両コイル２７，２８の接続点には入力端子４１が、基準抵抗３８および第１コイル２７の接続点には検出端子４２が、第２コイル２８および基準抵抗３９の接続点には検出端子４３がそれぞれ接続される。
【００１６】
一方の入力端子４０には、たとえば１０Ｖの一定電圧が入力され、他方の入力端子４２にはたとえば１０Ｖおよび接地状態（０Ｖ）を交互に繰返す電圧が入力されるものであり、そのようなパルス状の入力電圧に対して、第１コイル２７および基準抵抗３８、ならびに第２コイ２８および基準抵抗３９は、それぞれ一次遅れ要素として作用する。
【００１７】
一方、入力軸１５へのトルク入力に応じたトーションバー１７の捩れ変形によって、コア３０は、入力軸１５の軸線に沿う位置すなわち第１および第２コイル２７，２８に対する相対位置を変化させるものであり、そのような相対位置変化が両コイル２７，２８の周辺に磁気的変化を生じさせ、両コイル２７，２８のインダクタンスがそれぞれ変化する。而してインダクタンス変化に伴って上記一次遅れ要素の時定数が変化し、両検出端子４２，４３の過渡応答電圧に差が生じることになり、該過渡応答電圧のうちボトム電圧における差電圧を得ることにより、入力トルクに対応した信号を得ることができる。
【００１８】
図５において、ボビン２６は、略円筒状のコイル巻装部２６ａと、該コイル巻装部２６ａの一端に同軸に連なる略円筒状の第１延長筒部２６ｂと、前記コイル巻装部２６ａの他端に同軸に連なる略円筒状の第２延長筒部２６ｃとを有して、全体として段付きの略円筒状に形成されるものであり、コイル巻装部２６ａの外面には、該コイル巻装部２６ａの外面に巻装される第１および第２コイル２７，２８間を仕切る仕切り壁部２６ｄが半径方向外方に突出するようにして一体に設けられる。
【００１９】
第１延長筒部２６ｂの先端部には、入力軸１５およびハウジング１８間に設けられるベアリング１９が、その軸方向外端をわずかに第１延長筒部２６ｂの先端から突出させるようにして嵌合されるものであり、そのベアリング１９における外輪１９ａの内端を受ける規制鍔部２６ｅが、第１延長筒部２６ｂの内面から半径方向内方に張出すようにして第１延長筒部２６ｂに一体に設けられる。また第２延長筒部２６ｃの外面には、複数のリブ２６ｆ，２６ｆ…が放射状に突出するようにして一体に設けられる。
【００２０】
前記ボビン２６と、該ボビン２６のコイル巻装部２６ａに巻装されている第１および第２コイル２７，２８とは、ボビン２６の内周面を内面に臨ませるようにしてハウジング１８で覆われるものであり、ボビン２６の第１延長筒部２６ｂに嵌合されるベアリング１９は、ハウジング１８に一体にモールド結合される。
【００２１】
図６および図７を併せて参照して、ハウジング１８は、ボビン２６の軸方向全長を覆って略円筒状に形成されるハウジング主部１８ａと、ハウジング主部１８ａの軸方向他端側に一体に設けられるフランジ部１８ｂと、ハウジング主部１８ａの第１直径線Ｌ１に沿って該ハウジング主部１８ａの外面から一側方に突出するカプラ部１８ｃとを有して合成樹脂により形成される。しかも前記カプラ部１８ｃは、ハウジング主部１８ａの軸方向一端寄りの部分すなわちベアリング１９に対応する部分でハウジング主部１８ａの外面から突出するものであり、このカプラ部１８ｃ内には、ボビン２６に巻装されているコイル２７，２８に連なる端子４４…が配設される。
【００２２】
前記端子４４…は、図４で示すように、コイル２７，２８の接続点、基準抵抗３８およびコイル２７の接続点、ならびに基準抵抗３８およびコイル２８の接続点にそれぞれ接続される。
【００２３】
ハウジング主部１８ａの周方向に間隔をあけた複数箇所たとえば３箇所でフランジ部１８ｂには、該フランジ部１８ｂを支持体２３のフランジ４７に締結せしめるボルト４８…（図１参照）をそれぞれ挿通させる金属製円筒状のカラー４５…がそれぞれ一体にモールド結合される。
【００２４】
このようなフランジ部１８ｂは、締結強度を持たせるために厚肉に形成されるのであるが、ボビン２６の各リブ２６ｆ，２６ｆ…は、厚肉であるフランジ部１８ｂに埋封されることになる。すなわちボビン２６に放射状に設けられている各リブ２６ｆ，２６ｆ…は、それらのリブ２６ｆ，２６ｆ…の先端を結ぶ形状がフランジ部１８ｂの外形形状にほぼ対応して小さくなるように形成されており、ハウジング１８およびボビン２６の一体モールド結合時にフランジ部１８ｂの周方向に間隔をあけた複数箇所に各リブ２６ｆ，２６ｆ…がそれぞれ埋封されることになる。
【００２５】
さらにハウジング１８におけるハウジング主部１８ａの内面には、ボビン２６の第１延長筒部２６ｂに嵌合されているベアリング１９における外輪１９ａの外端の外周側の一部に係合する係合鍔部１８ｄが、半径方向内方に張出すようにして一体に形成される。
【００２６】
図８をさらに併せて参照して、ハウジング１８におけるハウジング主部１８ａの前記ベアリング１９に対応する部分の外面には、ハウジング主部１８ａの第１直径線Ｌ１と直交する方向での該ハウジング主部１８ａの第２直径線Ｌ２に沿って両側方にそれぞれ複数（たとえば４個）ずつ突出する第１および第２リブ５１，５１…；５２，５２…と、前記第１直径線Ｌ１に沿って前記カプラ部１８ｃとは反対側に突出する複数（たとえば３個）の第３リブ５３，５３…と、前記第１直径線Ｌ１に沿って前記カプラ部１８ｃ側に突出する１または複数の第４リブ５４とが一体に設けられる。
【００２７】
次にこの実施例の作用について説明すると、合成樹脂製のボビン２６と、該ボビン２６のコイル巻装部２６ａに巻装される第１および第２コイル２７，２８とを覆う合成樹脂製のハウジング１８に、該ハウジング１９および入力軸１５間に設けられるベアリング１９が、一体にモールド結合されることにより、アルミニウム合金等の鋳造金属に切削加工等を施して形成されるハウジングにベアリングを圧入するようにしたものと比べて、ハウジング１８の製造コストおよびベアリング１９の組付性を向上することができる。
【００２８】
しかもボビン２６が備える第１延長筒部２６ｂに、その内面から半径方向内方に張出す規制鍔部２６ｅが一体に設けられており、外輪１９ａの内端を規制鍔部２６ｅに当接させるようにしてベアリング１９が第１延長筒部２６ｂの先端部に嵌合されるものであり、ハウジング１８には、前記外輪１９ａの外端の一部に係合する係合鍔部１８ｄが形成され、規制鍔部２６ｅおよび係合鍔部１８ｄ間に挟まれることによりベアリング１９の軸方向位置が定められることになる。
【００２９】
ところで、ハウジング１８の成形時には、ベアリング１９の外輪１９ａの大部分と高温である溶融合成樹脂との間には、合成樹脂から成るので熱伝導率が比較的低く、かつ断熱材としての機能を発揮する第１延長筒部２６ｂが介在している。したがって前記溶融合成樹脂は、ベアリング１９の外輪１９ａの外端の一部に係合する係合鍔部１８ｄを形成する部分でのみベアリング１９に直接接触するだけであり、高温の溶融合成樹脂からベアリング１９への伝熱量が極力抑えられ、ベアリング１９に充填されているグリースへの熱影響を軽減することが可能となり、ベアリング１９内のグリースが軟化して流れだしたり、グリースの性能が劣化する等の問題が生じることを極力避けることができる。
【００３０】
またハウジング１８には、支持体２３との締結のための厚肉のフランジ部１８ｂが一体に設けられるが、ボビン２６には、該フランジ部１８ｂに埋封される複数の放射状のリブ２６ｆ，２６ｆ…が一体に設けられている。したがって、厚肉であるフランジ部１８ｂがその周方向に間隔をあけた複数箇所のリブ２６ｆ，２６ｆ…で仕切られることになり、各リブ２６ｆ，２６ｆ…を除く部分でのフランジ部１８ｂの薄肉化および肉厚の均等化を図ることができ、したがってハウジング１８の成形時に厚肉であるフランジ部１８ｂにひけが発生することを極力抑制することができ、それによりハウジング１８の成形精度を向上することができる。
【００３１】
さらにベアリング１９に対応する部分でハウジング１８には、該ハウジング１８の第１直径線Ｌ１に沿って一側方に突出するカプラ部１８ｃおよび第４リブ５４と、第１直径線Ｌ１と直交する方向でのハウジング１８の第２直径線Ｌ２に沿って両側方にそれぞれ複数ずつ突出する第１および第２リブ５１，５１…；５２，５２…と、第１直径線Ｌ１に沿ってカプラ部１８ｃとは反対側に突出する複数の第３リブ５３，５３…とが一体に設けられている。すなわちベアリング１９に対応する部分で、ハウジング１８に設けられるカプラ部１８ｃおよび第４リブ５４と、複数ずつの第１〜第３リブ５１，５１…；５２，５２…；５３，５３…とは、略円筒状であるハウジング１８の軸線上で略交差する方向に延びるように配置されており、それらのカプラ部１８ｃおよび第１〜第４リブ５１，５１…；５２，５２…；５３，５３…，５４により、ベアリング１９に対応する部分でのハウジング１８の収縮が極力抑えられる。この結果、ベアリング１９の変形を防止する治具を不要として工数の増加を回避しつつベアリング１９に対応する部分でのハウジング１８の収縮を極力抑え、ベアリング１９の真円度を保持することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３３】
たとえば上記実施例では、ハウジング１８のベアリング１９に対応する部分でカプラ部１８ｃ側には第４リブ５４が設けられていたが、ハウジング１８の収縮を抑える機能を得るためにはカプラ部１８ｃがあればよいので、第４リブ５４がハウジング１８に設けられていなくてもよい。
【００３４】
また上記実施例では、一対のコイル２７，２８のインダクタンスをコア３０の移動に応じて変化させるようにしたトルク検出器について説明したが、本発明は、差動トランス方式のトルク検出器についても適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ベアリングに対応する部分で合成樹脂製ハウジングに、その第１直径線に沿って一側方に突出するカプラ部が一体に設けられるトルク検出器において、ベアリングに対応する部分でハウジングの外面には、第１直径線と直交する方向でのハウジングの第２直径線に沿ってその一側方にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第１リブと、第２直径線に沿ってその他側方にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第２リブと、第１直径線に沿ってカプラ部とは反対側にそれぞれ突出して該ハウジングの軸線方向に延びる互いに平行な複数の第３リブとが一体に設けられるので、ベアリングに対応する部分で、ハウジングに設けられるカプラ部と、略円筒状であるハウジングの軸線方向に延びる各複数ずつの第１リブ・第２リブ・第３リブとが、ハウジングの軸線上で略交差する十字方向に延びるように配置されることとなって、それらカプラ部および第１〜第３リブにより、ベアリングに対応する部分でのハウジングの収縮を極力抑えることができ、したがって、ベアリングの変形を防止する治具を不要として工数の増加を回避しつつベアリングに対応する部分でのハウジングの収縮を極力抑え、ベアリングの真円度を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルク検出器の縦断側面図である。
【図２】入力軸および可動部材の係合状態を示す横断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】一対のコイルの接続回路を示す図である。
【図５】ハウジングおよびボビンの縦断面図であって図６の５−５線に沿う断面図である。
【図６】図５の６矢視図である。
【図７】図６の７矢視側面図である。
【図８】図５の８−８線断面図である。
【符号の説明】
１５・・・入力軸
１６・・・出力軸
１７・・・トーションバー
１８・・・ハウジング
１８ｃ・・・カプラ部
１９・・・ベアリング
１９ａ・・・外輪
２６・・・ボビン
２６ａ・・・コイル巻装部
２６ｂ・・・延長筒部
２６ｅ・・・規制鍔部
２７，２８・・・コイル
３０・・・コア
５１・・・第１リブ
５２・・・第２リブ
５３・・・第３リブ
Ｌ１・・・第１直径線
Ｌ２・・・第２直径線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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