(57)【要約】【課題】組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現できるトルクセンサを提供する。【解決手段】トーションバー９０に作用するねじれに基づく入力シャフト９１と出力シャフト９２との相対変位に対応して出力信号が変化するコイル３とを備え、出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサである。コイル３は、巻線４ａと、巻線４ａと結線され、巻線４ａを駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板７と、基板７に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線８とが一体をなしたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在するトーションバーと、該トーションバーの一端に連結され、該トーションバーと同軸をなす入力軸と、該トーションバーの他端に連結され、該トーションバー及び該入力軸と同軸をなす出力軸と、該入力軸との間に第１軸受を介するとともに該出力軸との間に第２軸受を介して設けられ、該トーションバー、該入力軸及び該出力軸の一部を収納するセンサハウジングと、該センサハウジングに固定され、該トーションバーに作用するねじれに基づく該入力軸と該出力軸との相対変位に対応して出力信号が変化するコイルとを備え、該出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサにおいて、
前記コイルは、巻線と、該巻線と結線され、該巻線を駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板と、該基板に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線とが一体をなしたものであることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
センサハウジングは、軸方向に開いて第２軸受が固定される開口と、該開口から挿入されるコイルを収納保持して該コイルを径方向で隠蔽する収納空間とを有することを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
【請求項３】
センサハウジングの開口には、出力軸の残部と、該残部のピニオンと噛合するラックバーとを収納するラックハウジングが締着されていることを特徴とする請求項２記載のトルクセンサ。
【請求項４】
ラックハウジングと第２軸受との間には両者を遠ざけるように付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置等に利用可能なトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３に示すように、特開２０００−１４６７２２号公報記載のトルクセンサが知られている。このトルクセンサでは、トーションバー９０が軸方向に延在されており、このトーションバー９０の上端にはトーションバー９０と同軸をなす入力軸としての中空の入力シャフト９１がピン９６により連結されている。この入力シャフト９１の上部には図示しない車両の操舵ハンドルが連結されている。
【０００３】
また、トーションバー９０の下端にはトーションバー９０及び入力シャフト９１と同軸をなす出力軸としての中空の出力シャフト９２がスプライン嵌合及び圧入により連結され、出力シャフト９２の下部にはピニオン９２ａが一体に形成されている。
【０００４】
これら入力シャフト９１及び出力シャフト９２の外周には第１、２軸受９５ａ、９５ｂを介してセンサハウジング９３及びラックハウジング９４が設けられており、ラックハウジング９４内には出力シャフト９２のピニオン９２ａと噛合するラックバー８１が保持されている。このラックバー８１には操舵力をアシストする図示しないモータが設けられている。
【０００５】
センサハウジング９３内では、磁性材料からなる第１センサリング９７が入力シャフト９１に固定されている。この第１センサリング９７は、トーションバー９０を囲む円周方向に延在する環状をなしており、第１センサリング９７の下端面には櫛歯状をなす多数の矩形状の歯部９７ａが形成されている。
【０００６】
また、センサハウジング９３内では、磁性材料からなる第２センサリング９８が出力シャフト９２に固定されている。この第２センサリング９８も、トーションバー９０を囲む円周方向に延在する環状をなしており、第２センサリング９８の上端面には櫛歯状をなす多数の矩形状の歯部９８ａが形成されている。各歯部９８ａは軸方向で間隙を有しつつ各歯部９７ａと位相のずれを有して対面している。
【０００７】
さらに、センサハウジング９３内には、第１、２センサリング９７、９８に外周側から対面する巻線９９が固定されている。また、この巻線９９を囲包し、第１、２センサリング９７、９８とともに磁気回路を形成すべく、磁性材料からなるガイド８５及びスペーサ８６が固定されている。そして、巻線９９は、駆動回路等を構成する電子部品が搭載された基板８０に接続されており、基板８０は図示しないマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）に接続されている。また、基板８０を保護するため蓋８２が取り付けられている。
【０００８】
このトルクセンサでは、マイコンから基板８０を介して巻線９９に通電される。そして、車両の操舵ハンドルの操作により、入力シャフト９１にトルクが伝わると、トーションバー９０がねじれることにより、入力シャフト９１と出力シャフト９２との間で相対変位を生じる。これにより、第１、２センサリング９７、９８の歯部９７ａ、９８ａの対面面積が変化し、巻線９９のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化が巻線９９の出力信号に反映され、基板８０を介してマイコンにトルク信号として入力される。このため、このトルクセンサが採用された電動パワーステアリングにおいては、トルクに応じた操舵力がモータによりラックバー８１にアシストされることとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のトルクセンサでは、巻線９９と基板８０とを別々に組付けた後、巻線９９のリード線を基板８０に接続しなければならないため、組付けが面倒であった。また、基板８０を別途組付けるための空間や基板８０を保護するための蓋８２等が必要であるため、部品点数が増加し、製造コストの高騰化を招来していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現できるトルクセンサを提供することを解決すべき課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルクセンサは、軸方向に延在するトーションバーと、該トーションバーの一端に連結され、該トーションバーと同軸をなす入力軸と、該トーションバーの他端に連結され、該トーションバー及び該入力軸と同軸をなす出力軸と、該入力軸との間に第１軸受を介するとともに該出力軸との間に第２軸受を介して設けられ、該トーションバー、該入力軸及び該出力軸の一部を収納するセンサハウジングと、該センサハウジングに固定され、該トーションバーに作用するねじれに基づく該入力軸と該出力軸との相対変位に対応して出力信号が変化するコイルとを備え、該出力信号によりトルクを検出するためのトルクセンサにおいて、
【００１２】
前記コイルは、巻線と、該巻線と結線され、該巻線を駆動する駆動回路が少なくとも搭載された基板と、該基板に一端が接続され、他端にコネクタをもつリード線とが一体をなしたものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明のトルクセンサでは、巻線と基板とが一体をなして接続され、基板にコネクタをもつリード線が接続されてコイルとされている。そのため、巻線と基板とを一体としてセンサハウジングに組付けることができ、組付け後、巻線を基板に結線する必要がない。また、巻線と基板とが一体をなしているため、基板を別途組付けるための空間や基板を保護するための蓋等が不要にすることができ、部品点数を削減することができる。
【００１４】
したがって、本発明のトルクセンサによれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。
【００１５】
本発明のトルクセンサでは、センサハウジングは、軸方向に開いて第２軸受が固定される開口と、この開口から挿入されるコイルを収納保持してコイルを径方向で隠蔽する収納空間とを有することが好ましい。こうであれば、コイルを容易にセンサハウジングに組付けることができるとともに、基板を保護するための蓋等が不要になる。
【００１６】
このようなセンサハウジングの開口には、出力軸の残部と、残部のピニオンと噛合するラックバーとを収納するラックハウジングが締着されていることが好ましい。これにより、このトルクセンサを電動パワーステアリング装置に組付けることができる。
【００１７】
この場合、ラックハウジングと第２軸受との間には両者を遠ざけるように付勢する付勢部材が設けられていることが好ましい。これにより、第２軸受とセンサハウジングとの隙間をなくすことができ、出力軸のブレを防止することができる。そのため、車両の操舵ハンドルが安定し、快適な操舵性が確保される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（実施形態１）
実施形態１のトルクセンサの主な機械的構成は、図１に示すように、図３のものと同様であり、図３に示した従来の機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。
【００２０】
このトルクセンサでは、図１に示すように、入力シャフト９１及び出力シャフト９２の外周に第１、２軸受９５ａ、９５ｂを介してセンサハウジング１及びラックハウジング２が設けられいる。センサハウジング１とラックハウジング２とは、図示しない位置において締着されている。
【００２１】
センサハウジング１には軸方向に開く開口１ａが設けられ、開口１ａの径と同じ内径の収納空間１ｂが軸方向に凹設されている。さらに、収納空間１ｂの内周面の一部には、開口１ａから軸方向に延びる収納空間１ｃが凹設されている。この収納空間１ｂ、１ｃにはコイル３が収納保持され、コイル３は径方向で隠蔽されている。また、収納空間１ｂには、第１、２ロータ５、６も収納されている。そして、収納空間１ｃの入力シャフト９１側には、リード線取出穴１ｄが貫設されている。
【００２２】
第１ロータ５は、複数の巻線５ａを有し、トーションバー９０を囲む円周方向に延在する環状をなしており、入力シャフト９１に固定されている。また、第２ロータ６も、複数の巻線６ａを有し、トーションバー９０を囲む円周方向に延在する環状をなしており、出力シャフト９２に固定されている。
【００２３】
コイル３は、ステータ４、基板７及びリード線８を有している。ステータ４は、複数の巻線４ａを有し、トーションバー９０を囲む円周方向に延在する環状をなしており、収納空間１ｂに固定されている。ステータ４（巻線４ａ）は、第１ロータ５に対面する部分と第２ロータ６に対面する部分とで電気的に分離されており、これら二つの部分のそれぞれから出力を得るようになっている。基板７は、ステータ４に固定され、収納空間１ｃに収納されている。この基板７には駆動回路等を構成する電子部品が搭載されている。また、ステータ４の巻線４ａが基板７に電気的に接続されている。さらに、リード線８の一端が基板７に電気的に接続されている。リード線８は、リード線取出穴１ｄに取り付けられたシール部材９を通してセンサハウジング１の外部に取り出され、結束具１０によりプレート１１に固定されている。このリード線８の他端には、図示しないコネクタが接続されている。
【００２４】
また、ラックハウジング２と第２軸受９５ｂとの間には、両者を遠ざけるように付勢する付勢部材としての皿ばね１２が設けられている。
【００２５】
以上のように構成されたトルクセンサでは、マイコンから基板７を介してステータ４の巻線４ａの入力用巻線に通電されると、巻線４ａの出力用巻線に誘導電流が流れる。そして、車両の操舵ハンドルの操作により、入力シャフト９１にトルクが伝わると、トーションバー９０がねじれることにより、入力シャフト９１と出力シャフト９２との間で相対変位を生じる。これにより、第１ロータ５、第２ロータ６がそれぞれステータ４に対して回転変位し、ステータ４の前期二つの部分からの出力差が基板７を介してマイコンにトルク信号として入力される。こうして、このトルクセンサが採用された電動パワーステアリングにおいては、トルクに応じた操舵力がモータによりラックバーにアシストされることとなる。
【００２６】
このトルクセンサでは、巻線４ａと基板７とが一体をなして接続され、基板７にコネクタをもつリード線８が接続されてコイル３とされている。そのため、巻線４ａと基板７とを一体としてセンサハウジング１に組付けることができるとともに、組付け後、巻線４ａを基板７に結線する必要がない。また、このトルクセンサでは、センサハウジング１が軸方向に開いて第２軸受９５ｂが固定される開口１ａと、この開口１ａから挿入されるコイル３を収納保持してコイル３を径方向で隠蔽する収納空間１ｂ、１ｃとを有している。このため、コイル３を容易にセンサハウジング１に組付けることができるとともに、基板７を別途組付けるための空間や基板７を保護するための蓋等が不要であり、部品点数を削減することができる。
【００２７】
したがって、実施形態１のトルクセンサによれば、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。
【００２８】
また、このトルクセンサでは、センサハウジング１の開口１ａに、出力シャフト９２の残部と、ピニオン９２ａと噛合するラックバーとを収納するラックハウジング２が締着される。このため、このトルクセンサを電動パワーステアリング装置に容易に組付けることができる。
【００２９】
さらに、このトルクセンサでは、ラックハウジング２と第２軸受９５ｂとの間に皿ばね１２が設けられているため、第２軸受９５ｂとセンサハウジング１との隙間をなくすことができる。これにより、出力シャフト９２のブレを防止することができ、車両の操舵ハンドルが安定し、快適な操舵性が確保される。
【００３０】
（実施形態２）
実施形態２のトルクセンサの主な機械的構成は、図２に示すように、図１及び図３のものと同様であり、図１及び図３に示した機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。
【００３１】
このトルクセンサでは、図２に示すように、センサハウジング１の収納空間１ｂ、１ｃにコイル１３が収納保持され、コイル１３は径方向で隠蔽されている。また、収納空間１ｂには、第１、２センサリング９７、９８も収納されている。
【００３２】
コイル１３は、ガイド８５、スペーサ８６、巻線９９、基板７及びリード線８を有している。基板７には巻線９９が電気的に接続されている。
【００３３】
このトルクセンサでは、巻線９９と基板７とが一体をなして接続され、基板７にコネクタをもつリード線８が接続されてコイル１３とされている。そのため、巻線９９と基板７とを一体としてセンサハウジング１に組付けることができるとともに、組付け後、巻線９９を基板７に結線する必要がない。また、基板７を別途組付けるための空間や基板７を保護するための蓋等が不要であり、部品点数を削減することができる。
【００３４】
したがって、実施形態２のトルクセンサによっても、組付けが容易であり、製造コストの低廉化を実現することができる。その他の作用、効果は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のトルクセンサの縦断面図である。
【図２】実施形態２のトルクセンサの縦断面図である。
【図３】従来のトルクセンサの縦断面図である。
【符号の説明】
９０…トーションバー
９１…入力軸（入力シャフト）
９２…出力軸（出力シャフト）
９２ａ…ピニオン
９５ａ…第１軸受
９５ｂ…第２軸受
１…センサハウジング
１ａ…開口
１ｂ、１ｃ…収納空間
２…ラックハウジング
３、１３…コイル
４ａ、５ａ、６ａ、９９…巻線
７…基板
８…リード線
１２…付勢部材（皿ばね）
【図１】
2004117328.tif 000003
【図２】
2004117328.tif 000004
【図３】
2004117328.tif 000005