(57)【要約】【課題】透磁率を向上して検出精度を向上できる非接触式変位センサーを提供する。【解決手段】入力軸１と出力軸２を同軸的に連結したトーションバー３の外周側の入力軸１側及び出力軸２側にそれぞれ第１及び第２検出リング４，５を対向配置させる。入力軸１にトルクを作用させたときのトーションバー３の変位量に応じて変位する第１検出リング４の第２検出リング５に対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する第１検出コイル６と、前記第１検出コイル６を前記検出リング４，５の外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持する第１コイル収納部材９とを有する。第１及び第２検出リング４，５は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成される。検出リング２，３の透磁率が向上して検出精度の向上を図ることができる。また、コイル収納部材９，２２は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記第１または第２検出リングは、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサー。
【請求項２】
入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記コイル収納部材は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式パワーステアリング装置等に利用される非接触式変位センサーに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種のものとして特開２００２−１３９９０号公報が公知である。この従来公報では、入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の、入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、入力軸にトルクを作用させたときのトーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを検出リングの外周面から間隔をおいて離隔させた位置に保持し金属粉末を所定形状に圧縮成形した圧粉体からなるコイル収納部材とを備えた非接触式変位センサーが開示されている。
【０００３】
ところで、従来技術ではコイル収納部材を、金属粉末を所定形状に圧縮成形したものであるが、その他の前記第１及び第２検出リング等は一般的には鋼材等の金属材料を切削、研削等の機械加工により形成したものであった。
【０００４】
そして、前記非接触式変位センサーにおいては、第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化と検出するものであるが、その検出精度を向上するには透磁率を高くする必要がある。しかしながら、第１及び第２検出リング等においては、鋼材等の金属材料を切削、研削等の機械加工により形成したものであったので、透磁率に限界があった。
【０００５】
また、従来技術においては、コイル収納部材を、金属粉末を所定形状に圧縮成形した圧粉体により形成するものであるが、このような圧粉体では機械的強度に限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、第１又は第２検出リング等において透磁率を向上して検出精度を向上できる非接触式変位センサーを提供することを目的とする。また、本発明はコイル収納部材の機械的強度を向上できる非接触式変位センサーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記第１または第２検出リングは、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサーである。
【０００８】
この請求項１の構成によれば、前記第１または第２検出リングを金属粉末の圧粉体を焼結した焼結体により形成したので、検出リングの透磁率を向上できるとともに、焼結体は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結したものなのでその表面密度を内部側の密度より高めることができる。
【０００９】
請求項２の発明においては、入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記コイル収納部材は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサーである。
【００１０】
この請求項２の構成によれば、コイル収納部材を金属粉末の圧粉体を焼結した焼結体により形成したので、検出リングの透磁率を向上できるとともに、焼結体は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結したものなのでその表面密度を内部側の密度より高めることができ、しかも機械的強度を向上できる。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図を参照して説明する。実施形態の非接触式変位センサーは、自動車の電動式パワーステアリング装置の非接触式のトルクセンサーの場合を示しており、図１に示すようにステアリングホイール（図示せず）に連結された入力軸１と、操舵輪側に連結された出力軸２と、これらの軸１，２を連結するトーションバー３と、このトーションバー３の外周側の、入力軸１側及び出力軸２側にそれぞれ対向配置させた第１及び第２検出リング４，５と、入力軸１にトルクを作用させたときのトーションバー３の変位量に応じて変位する第１検出リング４の第２検出リング５に対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する第１検出コイル６を有する第１磁心７とを有する。そして、前記第１検出リング４の第２検出リング５に対向する端面の外周側に、該外周に沿って突部４Ａが間隔をおいて設けられる。同様に、前記第２検出リング５の第１検出リング４に対向する端面の外周側に、該外周に沿って突部５Ａが間隔をおいて設けられる。
【００１２】
前記第１磁心７は、コイルボビンに巻き付けられた第１検出コイル６と、該検出コイル６を検出リング４，５の外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持する外周部８とその両側に配置される側面部８Ａを備えた円環状の第１コイル収納部材９と、前記第１検出コイル６に一端が連結され、他端を第１コイル収納部材９の外側に導出したリード線１０とによって構成されている。
【００１３】
そして、前記第１検出リング４は、透磁性の金属粉末を所定形状に圧縮成形することによって得られる圧粉体を焼結した焼結体により形成される。この第１検出リング４は、図２に示すようにステンレス鋼等鉄系粉末１１をダイ１２に形成された型１３に収容した後に、パンチ１４によって粉末１１をプレスして所定形状の圧粉体を形成し、さらにこの圧粉体を雰囲気ガス中で焼結したものであり、該圧粉体の焼結体においては内部には粉末１１間に多数の空孔が形成されている。
【００１４】
同様に、前記第２検出リング５においても、ステンレス鋼等鉄系粉末等透磁性の金属粉末を所定形状に圧縮成形することによって得られる圧粉体を焼結して焼結体として形成されている。また、第１コイル収納部材９は、その全体またはその一部をフェライト系ステンレス鋼等の透磁性の金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後にさらに焼結を行った焼結体により形成されている。
【００１５】
さらに、前記トーションバー３の入力軸１側に第３検出リング２１を設ける。すなわち、第１検出リング４の突部４Ａと反対側の端面に対向して第３検出リング２１を設ける。そしてそれぞれ対向配置させた第１及び第３検出リング４，２１と、入力軸１にトルクを作用させたときのトーションバー３の変位量に応じて変位する第１検出リング４の第３検出リング２１に対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する第２検出コイル２２を有する第２磁心２３とを有する。そして、前記第３検出リング２１の第１検出リング４に対向する端面の外周側に、該外周に沿って突部２１Ａが間隔をおいて設けられる。前記第２磁心２３は、コイルボビンに巻き付けられた第２検出コイル２２と、該検出コイル２２を検出リング４，２１の外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持する円環状の第２コイル収納部材２４と、前記第２検出コイル２２に一端が連結され、他端を第２コイル収納部材２４の外側に導出したリード線２５とによって構成されている。そして、前記第２検出リング２２は、ステンレス鋼等透磁性の金属粉末を所定形状に圧縮成形した圧粉体を焼結した焼結体により形成され、また第２コイル収納部材２４は、その全体またはその一部をフェライト系ステンレス鋼の透磁性の金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後にさらに焼結を行った焼結体により形成されている。この第１、第３検出リング４，２１、第２検出コイル２２及び第２コイル収納部材２４によって、補償用の非接触式変位センサーを構成する。
【００１６】
したがって、ステアリングホイールを回動することにより入力軸１が回動し、トーションバー３が回動する。これにより、第１及び第２検出リング４，５間、第１及び第３検出リング４，２１間の相対角度がそれぞれ変化する。この角度の変化に応じて相対変位量を第１及び第２検出コイル６，２２を介してインダクタンスの変化としてそれぞれ検出するものである。
【００１７】
そして、この検出の際には、前記第１、第２検出リング４，５並びに第３の検出リング２１を、鉄系粉末等金属粉末を所定形状に圧縮成形することによって得られる圧粉体を焼結した焼結体とすることにより、それら検出リング４，５，２１は気孔が形成された組織となっているので、透磁率が高くなり、検出リング４，５、検出リング４，２１の相対変位量に対するインダクタンスの変化量を大きくでき、その結果検出精度の向上を図ることができる。
【００１８】
また、前記コイル収納部材９，２４は、その全体またはその一部をフェライト系ステンレス鋼の金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後にさらに焼結を行った焼結体により形成されているので優れた磁気特性を有する。そして、コイル収納部材９，２５自体にも気孔が形成された組織となっているので、透磁率が高くなり、高精度の検出が可能である。
【００１９】
以上のように、前記実施形態では入力軸１と出力軸２を同軸的に連結したトーションバー３の外周側の入力軸１側及び出力軸２側にそれぞれ第１及び第２検出リング４，５を対向配置させ、前記入力軸１にトルクを作用させたときの前記トーションバー３の変位量に応じて変位する第１検出リング４の第２検出リング５に対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する第１検出コイル６と、前記第１検出コイル６を前記検出リング４，５の外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持する第１コイル収納部材９とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記第１及び第２検出リング４，５は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることにより、検出リング４，５の透磁率が向上して検出精度の向上を図ることができる。さらに、検出リング４，５の表面強度も確保できる。
【００２０】
また、前記第１コイル収納部材９は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されるので、コイル収納部材９の透磁率が向上して検出精度の向上を図ることができるとともに、機械的強度も向上できる。。
【００２１】
しかも、前記第３検出リング２１、第２コイル収納部材２４も金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後にさらに焼結を行った焼結体により形成されているので、補償用に設けた非接触式変位センサーにおいても検出精度の向上を図ることができる。
【００２２】
さらに、前記第１、第２並びに第３検出リング４，５，２１及び第１並びに第２コイル収納部材９，２４は、図２に示すように金属粉末を圧縮成形した圧粉体により形成されているものであるが、圧粉体の特性として表面側の密度は内部側の密度より大きくなるので、前記第１検出リング４等においては、透磁率の向上とともに、表面強度の向上も図ることができる。
【００２３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、実施形態では、前記第１及び第２検出リング４，５を、鉄系粉末等金属粉末を所定形状に圧縮成形することによって得られる圧粉体を焼結した焼結体としたが、いずれか一方の検出リングのみを圧粉体の焼結体としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記第１または第２検出リングは、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサーであり、検出精度の向上を図ることができ、さらに第１または第２検出リングの表面強度の向上も図れる。
【００２５】
請求項２の発明においては、入力軸と出力軸を同軸的に連結したトーションバーの外周側の入力軸側及び出力軸側にそれぞれ第１及び第２検出リングを対向配置させ、前記入力軸にトルクを作用させたときの前記トーションバーの変位量に応じて変位する第１検出リングの第２検出リングに対する相対変位量をインダクタンスの変化として非接触で検出する検出コイルと、前記検出コイルを前記検出リングの外周面から一定間隔で離隔させた位置に保持するコイル収納部材とを有する非接触式変位センサーにおいて、前記コイル収納部材は、金属粉末を所定形状に圧縮成形して焼結した焼結体により形成されることを特徴とする非接触式変位センサーであり、検出精度の向上を図ることができるとともに、さらに前記コイル収納部材の機械的強度の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１　入力軸
２　出力軸
３　トーションバー
４　第１検出リング
５　第２検出リング
６　第１検出コイル
９　第１コイル収納部材
【図１】
2004061249.tif 000003
【図２】
2004061249.tif 000004