(57)【要約】【課題】発信器と受信器の相対的な位置ずれを無くして検出精度の向上を図り、かつ、ハウジングに対する部材の取り付け・取り外し作業性の向上をも図る。【解決手段】トーションバー６の両端部に夫々第１，第２遮光板９，１０を取り付け、この各遮光板９，１０に、両者の相対回動に応じてオーバーラップが変化するように開口部を形成する。両遮光板９，１０を間に挟む軸方向位置にＬＥＤ１１とフォトダイオード１２を配置し、フォトダイオード１２で検出される信号からトルクを求める。このようなトルクセンサにおいて、ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２を一体ブロックとして組付けた検出ブロック１５を形成し、その検出ブロック１５をハウジング２に径方向外側から組付ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションバーの両端部に夫々遮蔽板を固設し、この各遮蔽板に、両遮蔽板の相対回動に応じて両者のオーバーラップが変化するように夫々開口部を形成すると共に、前記両遮蔽板を間に挟む軸方向位置に、発信器とこの発信器から発された信号を検出する受信器とを配設し、前記受信器で検出される信号からトルクを求めるトルクセンサにおいて、
前記発信器と受信器とを一体ブロックとして組付けた検出ブロックを形成し、その検出ブロックを、前記トーションバーを囲繞するハウジングに径方向外側から組付けたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記検出ブロックに信号処理のための回路基板を一体に組付け、その回路基板に前記発信器と受信器を結線したことを特徴とする請求項１に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】
この出願の発明は、トーションバーの捩り弾性を利用してトルクを検出するトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトルクセンサとして、次のようなものが案出されている。
【０００３】
このトルクセンサは、トーションバーの捩り弾性を利用して入力トルクを回動変位に変換し、その回動変位を光学的に検出するようにしたものであり、具体的には、入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションスプリングの両端部に夫々遮光板（遮蔽板）が固設され、この各遮光板に、両者の相対回動に応じて互いのオーバーラップ面積が変化するように夫々開口部が形成される一方で、両遮光板を間に挟む軸方向位置に、発光器（発信器）と光検出器（受信器）とが配置されている。また、両遮光板の開口部は、円周方向に沿って等ピッチとなるように複数設けられ、入力部材と出力部材がいずれの回転位置で相対回動したとしても、一様の光量変化を得られるようになっている。
【０００４】
このトルクセンサの場合、両開口部のオーバーラップ部分を通過して光検出器で検出される光量が入力トルクに応じて変化するため、この光検出器によって検出される検出値から入力トルクを求めることができる。
【０００５】
また、このトルクセンサは、発光器と光検出器は筒状のハウジングの内壁に取り付けられるが、この両者は遮光板を間に挟む軸方向位置に配置する必要があるため、ハウジング内への組付けにあたっては、最初に発光器をハウジング内の所定位置に取り付けた後に両遮光板をトーションバーと共にハウジング内に配置し、最後に光検出器を発光器と向かい合わせるようにしてハウジング内に取り付けるようにしている。尚、発光器と光検出は、こうしてハウジング内に組み付けられた後に信号処理のための回路基板に結線される。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２８０５３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のトルクセンサにおいては、発光器と光検出器を別々にハウジング内に取り付けざるを得ないため、発光器と光検出器の相対位置にずれが生じ易く、その位置ずれによって検出精度の低下を招くことが懸念される。
【０００８】
また、このトルクセンサの場合、発光器と光検出器を遮光板の上下位置に別々に配置しなければならないため、取り付け作業性が悪く、さらに組付後に素子の不良等が発覚したときには、遮光板やトーションバー等の他の部材をすべて取り外さなければならないことから、取り外しの作業性も悪い。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、発信器と受信器の相対的な位置ずれを無くして検出精度の向上を図り、かつ、ハウジングに対する部材の取り付け・取り外し作業性の向上をも図ることのできるトルクセンサを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、発信器と受信器とを一体ブロックとして組付けた検出ブロックを形成し、その検出ブロックを、前記トーションバーを囲繞するハウジングに径方向外側から組付けるようにした。
【００１１】
この発明の場合、発信器と受信器を、ハウジングに取り付ける前に予め検出ブロックとして一体化しておくため、この検出ブロックの組立段階で発信器と受信器の相対位置を正確に調整しておくことができる。したがって、発信器と受信器の相対的な位置ずれが生じなくなり、その結果、検出精度が向上する。また、ハウジングに対しては径方向外側から検出ブロックごと取り付けることができるため、組付作業が容易になる。さらに、ハウジングから取り外す場合にも、検出ブロックごと取り外せば良いため、取り外し作業も容易になる。
【００１２】
また、前記検出ブロックには信号処理のための回路基板を一体に組付け、その回路基板に前記発信器と受信器を結線するようにしても良い。
【００１３】
この場合、検出ブロック上で発信器と受信器が回路基板に結線されるため、発信器や受信器の通電検査をハウジングに組付ける前の段階で行うことが可能となり、その結果、検査自体が容易になると共に、部品交換等の作業も簡単に行えるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態について説明する。
【００１５】
まず、この出願の発明の一実施形態を図面に基いて説明する。この実施形態は、この出願の発明にかかるトルクセンサ１を車両用パワーステアリング装置の操舵トルク検出部に適用したものであり、パワーステアリング装置は、以下のような概略構成となっている。
【００１６】
即ち、車体に支持固定されるハウジング２には、図２，図３に示すように、ステアリングホイール側の入力シャフト３（入力側部材）と、ホイール操舵用のラックに連係される出力シャフト４（出力側部材）が夫々軸受５を介して回動自在に支持されており、入力シャフト３と出力シャフト４はトーションバー６を介して連結され、両者間に作用するトルクがトーションバー６の捩り量に変換されるようになっている。出力シャフト４の軸方向中間位置の外周にはアシスト用ギヤ７が取り付けられ、そのギヤ７に、入力トルクに応じたアシスト力を付与するための電動モータの出力ギヤ８（図３参照。）が噛合されている。この発明にかかるトルクセンサ１は、入力シャフト３と出力シャフト４の突き合わせ部に配置され、前記トーションバー６の捩りによる両シャフト３，４の相対回動量を光学的に検出し、その信号を電動モータの制御部に出力するようになっている。
【００１７】
トルクセンサ１は、入力シャフト３と出力シャフト４の突き合わせ部に夫々固定された第１遮光板９と第２遮光板１０と、この遮光板９，１０を間に挟む軸方向位置に配置された発信器としてのＬＥＤ１１と受信器としてのフォトダイオード１２とを備えている。ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２は対を成し、その対は２組設けられている。尚、第１，第２遮光板９，１０はこの出願における遮蔽板を構成している。
【００１８】
第１，第２遮光板９，１０には夫々図示しない複数の開口部が円周方向に等ピッチに形成され、トーションバー６の捩れに応じた両遮光板９，１０の相対回動によってこれらの開口部のオーバーラップ面積が変化するようになっている。そして、ＬＥＤ１１は両遮光板９，１０を挟んでフォトダイオード１２に向かって光を照射し、フォトダイオード１２は開口部のオーバーラップを通過した光の光量を電圧信号として出力する。したがって、入力トルクは、両遮光板９，１０の相対回動に変換された後にフォトダイオード１２の電圧出力として検出される。
【００１９】
ここで、ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２は、図１、及び、図４〜図６に示すように信号処理用の回路基板１３と共に略方形状の樹脂ブロック１４に一体に組み付けられて検出ブロック１５とされ、その検出ブロック１５の形でハウジング２に組み付けられている。ハウジング２は、図１〜図３に示すように出力シャフト４やアシスト用ギヤ７等の主用部を囲繞するハウジング本体２ａの上部にカバー２ｂが取り付けられて成り、そのカバー２ｂの側壁に、遮光板９，１０の取付位置に臨む開口部１６が形成されている。前記検出ブロック１５は、この開口部１６に径方向外側から挿入され固定されている。
【００２０】
樹脂ブロック１４は、全体が長方形断面の角筒状に形成され、その基部側にハウジング２の開口部１６の外側に張り出すフランジ部１７が形成されると共に、開口部１６内に挿入される先端部の上壁１８と下壁１９には、入出力シャフト３，４との干渉を避けるための半円状の切欠き部２０，２１が夫々形成されている。そして、前記ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２は、上壁１８と下壁１９の各切欠き部２０，２１の縁部に夫々取り付けられている。尚、ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２の二組の対は、切欠き２０，２１半円上の１８０°ずれた位置となるように配置されている。また、下壁１９上には回路基板１３が設置され、前記フォトダイオード１２はこの回路基板１３を介して下壁１９に取り付けられている。ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２は、図５，図６に示すように回路基板１３上の所定位置に結線されている。
【００２１】
ハウジング２の組付時には、図２，図３に示すようにハウジング本体２ａに円板状のベースプレート２２が挿入嵌合されてからカバー２ｂが取り付けられるが、ベースプレート２２の内周縁部には上方側に突出するボス部２３が突設されている。これに対し、前記樹脂ブロック１４の下壁１９の先端部下面には切欠き２１の半円に沿って段状の凹部２４が形成されている。この凹部２４は検出ブロック１５の組付時にベースプレート２２のボス部２３に突き当てられ、それによってハウジング２と検出ブロック１５の正確な位置決めが為されるようになっている。即ち、入力シャフト３に対する座標系を図７のＸ，Ｙ，Ｚとすると、ＬＥＤ１１（発進器），フォトダイオード１２（受信器）の位置ずれによる出力への影響は、Ｘ，Ｙ方向、及び、Ｘ，Ｙ軸回りの傾きに対して感度が高い。したがって、ベースプレート２２のボス部２３に検出ブロック１５の凹部２４を突き当てることにより、必要な方向への組付精度が確保されることとなる。
【００２２】
ここで、ハウジング２と検出ブロック１５の組付けについて具体的に説明すると、まず、図７に示すようにハウジング本体２ａに主用部品を組み込んだ後にハウジング本体２ａの上部にベースプレート２２を嵌着固定し、この状態において、図８に示すように出力シャフト４と入力シャフト３に第２遮光板１０と第１遮光板９を順次固定する。そしてこの後、図１に示すようにハウジング本体ａにカバー２ｂを取り付け、カバー２ｂの開口部１６に検出ブロック１５を挿入する。このとき、前述のように凹部２４をボス部２３に突き当ててハウジング２と検出ブロック１５を位置決めし、その状態で検出ブロック１５を螺子止め等の手段によってハウジング２に固定する。
【００２３】
尚、図３中の２５は、樹脂ブロック１４の開口部１６のフランジ部１７側端部に取り付けられたカバーである。
【００２４】
このトルクセンサ１は、以上構成を説明したようにＬＥＤ１１とフォトダイオード１２をハウジング２に取り付ける前に回路基板１３と共に検出ブロック１５として予め一体化しておくため、検出ブロック１５の組立て段階でＬＥＤ１１とフォトダイオード１２の相対位置を、ハウジング２に対する組付けの行われる場所とは別の場所で正確に調整しておくことができる。このため、ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２の相対的な位置ずれを無くし、それによってトルクの検出精度をより高めることができる。
【００２５】
また、ＬＥＤ１１とフォトダイオード１２を回路基板１３と共に検出ブロック１５としてハウジング２に径方向外側から取り付けることができるため、取り付け作業が極めて容易になり、さらに、取り外しにあたっても、検出ブロック１５ごと取り外すことができるため、取り外し作業も容易になる。
【００２６】
さらに、このトルクセンサの場合、回路基板１３を検出ブロック１５に予め一体に組み付け、その検出基板１３にＬＥＤ１１とフォトダイオード１２を結線するようにしているため、検出ブロック１５をハウジング２に組付ける前にＬＥＤ１１とフォトダイオード１２の通電検査を別の場所で済ませておくことができる。したがって、通電検査を容易に行うことができるうえ、素子等に欠陥があったときに容易に部品交換を行うことができるという利点がある。
【００２７】
尚、この出願の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、上述の実施形態では発信器としてＬＥＤ、受信器としてフォトダイオードを夫々用いたが、発信器として磁気発生素子を用い、受信器として磁気感応素子を用いるようにしても良い。
【００２８】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００２９】
（イ）  ハウジング内に挿入される検出ブロックの先端部に二股状の支持部を上下一対設け、その上下の支持部に二組の発信器と受信器の対を取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載のトルクセンサ。
【００３０】
この場合、二組の発信器と受信器の対を有する検出ブロックを、ハウジング側の部材と干渉することなく、ハウジングの径方向外側から確実に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す分解斜視図。
【図２】同実施形態を示す断面図。
【図３】同実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】同実施形態の検出ブロックの平面図。
【図５】同実施形態の検出ブロックの側面図。
【図６】同実施形態の検出ブロックの背面図。
【図７】同実施形態の組立状態を示す斜視図。
【図８】同実施形態の組立状態を示す斜視図。
【符号の説明】
２…ハウジング
３…入力シゃフト（入力側部材）
４…出力シャフト（出力側部材）
６…トーションバー
９…第１遮光板（遮蔽板）
１０…第２遮光板（遮蔽板）
１１…ＬＥＤ（発信器）
１２…フォトダイオード（受信器）
１３…回路基板
１５…検出ブロック
【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】
2004219340.tif 000008
【図７】
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【図８】
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