(57)【要約】【課題】自動車ステアリングシステムで使用するトルクセンサ装置および方法を提供すること。【解決手段】トルクセンサ装置は、二次シャフトに同軸に連結された一次シャフトと、シャフトを画定する軸にほぼ垂直な方向を向いている一次シャフトに動作可能に連結された第１の基板とを含む。第１および第２の基板はそれぞれ、そこを通って位置合わせピンを受けるような構成をしている、開口部を有する。第１および第２の基板は互いに平行であり、シャフトに加えられるトルク量を示す信号を発生させるように構成された、電気インターフェイスを間に画定する。ハウジングは、電気インターフェイスをその間に有する第１および第２の基板を囲むように構成されており、ハウジングの一側部は、そこを通る位置合わせピンを有し、ハウジングの外部から延びる第１および第２の基板の開口部と位置合わせするような位置にある、そこを通る位置合わせ開口部を含む。【選択図】図１
2004331050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次シャフトに同軸に連結された一次シャフトを含むシャフトと、
前記一次シャフトに動作可能かつ同軸に結合されると共に、前記シャフトを画定する軸にほぼ垂直な方向を向いている第１の基板と、
前記第２のシャフトに動作可能かつ同軸に結合されると共に、前記シャフトを画定する前記軸にほぼ垂直な方向を向いている第２の基板であって、前記第１および第２の基板はそれぞれ、それを通って位置合わせピンを受けるように構成された開口部を有すると共に、互いにほぼ平行であり、前記シャフトに加えられるトルク量を示す信号を発生させるように構成される電気インターフェイスを間に画定する、第２の基板と、
前記電気インターフェイスを間に有する前記第１および第２の基板を囲むように構成されると共に、そこを通って前記位置合わせピンを有し、前記ハウジングの外側に延びる前記第１および第２の基板の前記開口部と位置合わせするような位置にある、そこを通る位置合わせ開口部を含み、前記位置合わせ開口部は前記ハウジング内の前記位置合わせ開口部を画定する縁部に前記位置合わせピンを接触させることを制限するように構成されており、前記位置合わせピンが、前記第１および第２の基板の前記開口部を前記位置合わせ開口部に位置合わせさせることが可能になるハウジングとを備える、差動角度変位検知装置。
【請求項２】
位置合わせピンが、前記位置合わせ開口部と前記第１および第２の基板の前記開口部の間のずれにより、あらゆる機械エネルギーを蓄積することなく、前記電気インターフェイスの所定のオフセット電圧を示して、前記第１および第２の基板の前記開口部を位置合わせするように、前記位置合わせピンの侵入を可能にするように、前記位置合わせ開口部が構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記所定のオフセット電圧が前記ハウジングの寸法積み重ね公差によって影響を受けることなく、前記位置合わせピンを取り除くことができるように、前記位置合わせ開口部が構成された、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記位置合わせ開口部が細長いスロットとして構成され、それによって前記位置合わせピンは、前記位置合わせ開口部を画定する前記縁部と接触することなく、前記第１および第２の基板の前記開口部を位置合わせすることができる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記位置合わせ開口部が、前記位置合わせピンを画定する周より大きい寸法をしている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記位置合わせ開口部を画定する前記縁部にそこを通って延びる前記位置合わせピンが接触するのを制限する、前記ハウジングに対する前記軸まわりに前記第１および第２の基板が回転することができるように、前記細長いスロットがアーチ形をしている、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記二次のバーが、トーションバーである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の基板と第２の基板の間の前記電気インターフェイスが、前記第１の基板に対して前記第２の基板を回転させる、前記二次シャフトに加えられるトルクを示す信号を発生させるように構成された、電位差計である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記電位差計が、前記第１の基板上に構成された抵抗パターンと電気接触する、前記第２の基板から延びるブラシを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャフトが、ステアリングハンドホイールと動作可能に連通しているステアリングコラムシャフトである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記位置合わせピンが、トルクセンサ装置の組立中に設置され、車両内に設置した後に取り除かれる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
１組のロードホイールの少なくとも１つおよびステアリングハンドホイールに結合されたシャフトと、
シャフトに加えられるトルクを検知するようにシャフトに連結され、加えられたトルクを示す信号を出力として提供するように動作可能であるセンサと、
センサと信号通信しており、それによってシャフトに加えられるトルクを示す信号をセンサから入力として受けるように動作可能であるコントローラと、
シャフトに結合し、コントローラと信号通信しており、それによってシャフトにトルクを加える指令をコントローラから入力として受けるように動作可能であるモータとを備える自動車ステアリングシステムにおいて、
前記センサが、前記シャフトの一次シャフトに動作可能かつ同軸に結合される第１の基板を含み、前記第１の基板が前記シャフトを画定する軸にほぼ垂直な方向を向いている自動車ステアリングシステムであって、
前記一次シャフトに同軸に連結される二次シャフトに動作可能かつ同軸に結合されると共に、前記シャフトを画定する前記軸とほぼ垂直な方向を向いている第２の基板であって、前記第１および第２の基板はそれぞれ、そこを通って位置合わせピンを受けるように構成された開口部を有すると共に、互いにほぼ平行であり、前記シャフトに加えられるトルク量を示す信号を発生するように構成された電気インターフェイスをその間に画定する、第２の基板と、
前記電気インターフェイスをその間に有する前記第１および第２の基板を囲むように構成されたハウジングであって、ハウジングの一側部は、そこを通る前記位置合わせピンを有し、前記ハウジングの外側に延びる前記第１および第２の基板の前記開口部と位置合わせするような位置にある、そこを通る位置合わせ開口部を含み、前記位置合わせ開口部は、前記ハウジング内に前記位置合わせ開口部を画定する縁部と前記位置合わせピンが接触するのを制限するように構成され、前記位置合わせピンが、前記第１および第２の基板の前記開口部を前記位置合わせ開口部と位置合わせすることが可能なハウジングとを備える、自動車ステアリングシステム。
【請求項１３】
前記位置合わせ開口部と前記第１および第２の基板の前記開口部の間のずれにより、機械エネルギーを位置合わせピンが蓄積することなく、前記電気インターフェイスの所定のオフセット電圧を示して、前記第１および第２の基板の前記開口部を位置合わせするように、前記位置合わせピンの侵入を可能にするように、前記位置合わせ開口部が構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記所定のオフセット電圧が、前記ハウジングの寸法積み重ね公差に影響されることなく、前記位置合わせ開口部が前記位置合わせピンを取り除くことが可能なように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記位置合わせ開口部が細長いスロットとして構成されており、それによって前記位置合わせピンが、前記位置合わせ開口部を画定する前記縁部と接触することなく、前記第１および第２の基板の前記開口部を位置合わせすることができる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記位置合わせ開口部が、前記位置合わせピンを画定する周より大きい寸法をしている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記細長いスロットがアーチ形をしており、前記位置合わせ開口部を画定する前記縁部にそこを通って延びる前記位置合わせピンが接触するのを制限する、前記ハウジングに対して前記軸まわりに前記第１および第２の基板が回転することが可能になる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記二次バーがトーションバーである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の基板と第２の基板の間の前記電気インターフェイスが、前記第１の基板に対して前記第２の基板を回転させる、前記二次シャフトに加えられるトルクを示す信号を発生させるように構成される電位差計である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記電位差計が、前記第１の基板上に構成される抵抗パターンと電気接触する前記第２の基板から延びるブラシを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
トルクセンサアセンブリの組立中に、所定の電圧オフセットを維持する方法であって、
一次シャフトを二次シャフトに同軸に連結させるステップと、
第１の基板を前記一次シャフトに動作可能かつ同軸に連結させるステップであって、前記第１の基板が前記シャフトを画定する軸にほぼ垂直な方向を向いているステップと、
第２の基板を前記二次シャフトに動作可能かつ同軸に連結させるステップであって、前記第２の基板は前記シャフトを画定する前記軸にほぼ垂直な方向を向いており、前記第１および第２の基板はそれぞれ、そこを通る位置合わせピンを受けるように構成されている開口部を有し、前記第１および第２の基板は互いにほぼ平行であり、前記シャフトに加えられるトルク量を示す信号を発生させるように構成された電気インターフェイスをその間に画定するステップと、
前記電気インターフェイスをその間に有する前記第１および第２の基板を囲むようにハウジングを構成するステップであって、前記ハウジングの一側部が、そこを通って前記位置合わせピンを有し前記ハウジングの外側に延びる前記第１および第２の基板の前記開口部と位置合わせするような位置にある、位置合わせ開口部を含み、前記位置合わせ開口部は、前記ハウジング内に前記位置合わせ開口部を画定する縁部と前記位置合わせピンが接触するのを制限するように構成され、前記位置合わせピンが、前記第１および第２の基板の前記開口部を前記位置合わせ開口部に位置合わせすることが可能になるステップとを含む方法。
【請求項２２】
ハウジング内で互いに平行で同軸に位置合わせされ、互いに対して回転可能である１対の基板内それぞれに構成された開口部の間の位置合わせに順応する方法であって、
前記１対の基板内の各開口部にほぼ位置合わせするように、前記ハウジング内に位置合わせ開口部を位置決めするステップと、
前記各開口部を通って延び、各開口部を前記位置合わせ開口部と位置合わせする位置合わせピンが、前記各開口部を画定する縁部と接触し、前記位置合わせ開口部を画定する縁部との接触を制限するように、前記位置合わせ開口部を構成するステップと、
前記位置合わせ開口部を介して前記各開口部を通して前記位置合わせピンを配置するステップと、
前記１対の基板のそれぞれにシャフトを動作可能に連結させるステップと、
前記ハウジングの外側に延びる前記位置合わせピンを取り除くステップとを含む方法。
【請求項２３】
さらに、前記１対の基板の間に電気インターフェイスを構成するステップであって、前記電気インターフェイスは前記シャフトの１つに加えられるトルクを検知するように構成されているステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１対の基板のそれぞれの上の前記各開口部を前記位置合わせ開口部に位置合わせすることにより、前記電気インターフェイス内にオフセット電圧電位が作り出されて、前記シャフトの前記１つに加えられるトルクを測定する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサを備える自動車ステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車コラムシャフトに加えられるトルクを測定する現在の方法は、コンプライアンスのある種類のものであり、一般にトーションバーをその上下部分を結合させるシャフトの一部として使用することにより達成される。トーションバーは、公知の機械特性を備える材料でできており、したがって公知のコンプライアンスを有する。したがって、加えられたトルクを、（普通は、プラスマイナス何度かの範囲内で）トーションバーの角度変位θを測定することにより計算することができる。計算したトルクをコントローラに加え、それにより電気ステアリングトルク補助モータが補助トルクをコラムシャフトに提供するようにする。
【０００３】
トルクセンサ装置を、車両の電子パワーステアリング（ＥＰＳ）システムまたはステアバイワイアシステム内のステアリングコラムシャフトに作用する入力トルクを正確に測定するのに使用することができる。この応用例では、操作者がステアリングホイールを回転させると、入力トルクがステアリングコラムシャフトに作用する。ステアリングコラムシャフトは、一次シャフトおよび二次シャフトを含んでいる。一次および二次シャフトは、トーションバーによって連結されている。二次シャフトに対する一次シャフトの回転を、電位差計で測定することができる。
【０００４】
このようなトルクセンサ装置の組立では普通、一次シャフトを第１の基板に動作可能に連結させ、二次シャフトを第２の基板に連結させる。一次および二次シャフトは、トーションバーによって動作可能に連結される。組立中にそれぞれの一次および二次シャフトアセンブリとの位置合わせを維持するように、センサ基板を含むハウジング内の開口部を通って延びるピンを使用して、第１および第２の基板はそれぞれ、互いに位置合わせされている。位置合わせピンによって、組立中に互いに対して、またハウジングに対して基板が回転するのが防止される。トルクセンサの組立中に、位置合わせピンを受けるように、ハウジング内の開口部を、基板のそれぞれの開口に位置合わせする。トルクセンサをステアリングコラムシャフトに組立、設置した後に、このような５０％±４．５％の電源電圧、例えばＶｃｃ（２．５０Ｖ±０．２２５Ｖ）をＶｃｃ＝５Ｖと仮定して、このように組み立てた後に、センサをオフセットするように、位置合わせピンをそれぞれの部品から摺動可能に取り除く。
【０００５】
しかし、それぞれを通って延びる位置合わせピンを有するハウジング内の第１および第２のＰＣＢの組立中の寸法積み重ね公差により、ピンが各対応する開口部から取り除かれると、ＰＣＢ間の必要なオフセット電圧要求がピンを取り除いたことによりなくなり、第１および第２のＰＣＢは両方ともそれらが入れられているハウジングに対して回転することが可能になる。部品の回転を防止する位置合わせピンもまた、積み重ね状態によるずれによって発生する機械エネルギーを中に蓄積するので、必要なオフセットがなくなる。ピンを取り除くと、ピンの中に蓄積された機械エネルギーは、現在拘束されていない部品の回転の際に反射され、それによってオフセットがなくなる。システム部品の０．９度より大きい０度の好ましいオフセットからのどんな偏差でも、例えば０．２５ボルト／度のセンサ解像度をもつセンサに基づくオフセット電圧要件の不足を引き起こすことになることが分かった。
【０００６】
したがって、アセンブリ公差積み重ね状態がより寛大になり、それによって位置合わせピンを組立後に取り除いても必要なオフセットが影響を受けない、トルクセンサを提供することが望ましい。有利には、センサが連結されるシャフトに加えられるトルクを直接検知する、簡単なトルクセンサアセンブリが提供される。特に、第１および第２のトルク検知基板がハウジング内で組み立てられ、回転するのを防ぎ、必要な電圧オフセットを設定するように位置合わせピンが設置された場合、より大きな積み重ね公差に対応し、それによってピンを取り除いても、センサとハウジングの間の公差積み重ねによりピン内に蓄積された機械エネルギーによってオフセットが影響を受けない、トルクセンサを設けることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動車ステアリングシステムで使用するトルクセンサ装置および方法が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このトルクセンサ装置は、二次シャフトに同軸に連結された一次シャフトを有するシャフトと、シャフトを画定する軸にほぼ垂直な方向を向いている一次シャフトに動作可能に連結された第１の基板とを含む。第２の基板は、軸にほぼ垂直な方向を向いている二次シャフトに動作可能に連結されている。第１および第２の基板はそれぞれ、それを通して位置決めピンを受けるように構成された開口部を有する。第１および第２の基板は、互いにほぼ平行であり、シャフトに加えられるトルク量を示す信号を発生するように構成された、電気インターフェイスをその間に画定する。ハウジングは、電気インターフェイスを間に有する第１および第２の基板を囲むように構成されており、ハウジングの一側部は、これを通して位置決めピンを有し、ハウジングの外側に延びる第１および第２の基板の開口部と位置合わせするような位置にある、位置合わせ開口部を含んでいる。位置合わせ開口部は、ハウジング内に位置合わせ開口部を画定する縁部の間に配置された位置合わせピンとの接触を制限するように構成されており、位置合わせピンが第１および第２の基板の開口部を位置合わせ開口部と位置合わせすることが可能になる。
【０００９】
図面を参照すると、同様の要素および特徴には、同様の番号が付してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、一般のタイプのトルクセンサを開示している。特に、このセンサは、電気パワーステアリングおよび／またはステアバイワイア応用例用のトルクを測定するのに有用である。センサは、トルクが加えられる回転シャフトに動作可能に結合される。下記により詳しく説明する一実施形態において、コラムシャフトの一次シャフトに加えたトルクは、トーションバーが連結されたトーションバーに平行移動される。トーションバーが一次シャフトに対して回転することにより、一次シャフトから検知装置に伝達されるトルクを示す信号を発生させる、電位差計の抵抗が変化する。検知装置は、測定可能な抵抗の変化の形で、それぞれトーションバーおよび一次シャフトに動作可能に連結された回転子と固定子の間のオフセット抵抗からの抵抗の変化に対応する。電子回路は、抵抗の変化を、トルクに直線的に関連する電圧出力信号に変換する。
【００１１】
本発明は、簡単な製造性および低コストを特徴とする。加えて、異なる応用例に合うのに適切である。すなわち、センサは、応用例の要件に従って、コンプライアンスのない、コンプライアンスの高い、あるいはその間にコンプライアンスを有する、ステアリングシステムで動作することができる。
【００１２】
図１を参照して、本発明のトルクセンサ装置を使用する、車両用の電子電動アシスト型ラックピニオンステアリングシステム１５０のブロック図を示す。ステアリングシステム１５０は、ステアリングホイール１５２と、コラムシャフト１５４と、センサアセンブリ１５６と、ステアリングギア１５８と、サーボモータ１６０と、コントローラ１５９と、ピニオン１６２と、ラック１６４と、タイヤ１６５とを含んでいる。ステアリングホイール１５２は、コラムシャフト１５４の一端部に結合され、コラムシャフト１５４の反対側の端部はステアリングギア１５８に結合されている。ステアリングギア１５８の他端部は、ピニオン１６２に連結され、その後ラック１６４に回転可能に結合され、それによってステアリングホイール１５２を回転させる操作者が、ピニオン１６２をラック１６４に沿って回転させる。ラック１６４は長手方向に移動し、自動車のタイヤ１６５を回転させる。サーボモータ１６０は、電動アシストを提供するため、ステアリングギア１５８に連結されている。センサアセンブリ１５６は、コラムシャフト１５４に結合され、コラムシャフト１５４の角度位置、および操作者がステアリングホイール１５２を回転させる時にコラムシャフト１５４に作用する入力トルクを正確に判定する。センサアセンブリ１５６は、コントローラ１５９に電気結合されている。センサアセンブリ１５６からのデータに基づき、コントローラ１５９はこのデータを加工し、サーボモータ１６０の回転方向およびパワー出力を指示し、それによってトルク入力が大きくなることにより、サーボモータ１６０により大きなパワーが与えられることになる。したがって、ステアリングシステム１５０により、ステアリングの助けとなるような適切なレベルの電動アシストが提供される。
【００１３】
再循環ボールユニットの形のステアリングギアを備える、再循環ボールシステムなどの、多くの他の種類のパワーステアリングシステムが存在する。再循環ボールユニットは、一端部がコラムシャフトに、他端部がアイドラアームに連結されている。アイドラアームは中心リンクに連結され、中心リンクは自動車またはトラックのホイールに連結される。本発明は、何れの種類のパワーステアリングシステムでも同様に十分動作することを意図している。さらに、ＥＰＳステアリングシステムを説明したが、ステアリングセンサ１５６からステアリングギア１５８までコラムシャフト１５４の機械的連結がない、ステアバイワイアシステムでセンサアセンブリ１５６を使用できることも考えられる。
【００１４】
図２〜４を参照すると、センサアセンブリ１５６はコラムシャフト１５４に結合されている。コラムシャフト１５４は、一次シャフトまたは一次バー１６６およびトーションバー１６８を含むことができる。一次バー１６６の一部は中空であり、それによってトーションバー１６８の一部を受けることができる。一次バー１６６は、長さが約２２．８６ｃｍ（９インチ）であり、外径が約２．５４ｃｍ（１インチ）であり、口径が１．５２４ｃｍ（０．６インチ）より僅かに大きい。トーションバー１６８は長さが約２７．９４ｃｍ（１１インチ）であり、厚い部分１７０および薄い部分１７２を含んでいる。図面に示す実施形態では、トーションバー１６８の厚い部分１７０および薄い部分１７２は、一体的に形成されている。トーションバー１６８の第１の端部１７４はステアリングホイール１５２に連結され、第２の端部１７６は一次バー１６６の内側端部１７８に連結されている。一次バー１６６の第２の端部１８０は、ステアリングギア１５８に連結される。一次バー１６６の第１の端部１８２は、センサアセンブリ１５６と結合する第１のアダプタ１８４を含む。同様に、トーションバー１６８の厚い部分１７０は（厚い部分１７０および薄い部分１７２の連結部の近くに）、センサアセンブリ１５６と結合する第２のアダプタ１８６を含む。第１のアダプタ１８４および第２のアダプタ１８６は、互いに隣接した位置にある。
【００１５】
図面に示す実施形態では、コラムシャフト１５４は、ほぼ中実で連続した構成で形成されている。コラムシャフト１５４は、カーボンスチールなどの高強度金属でできていることが好ましい。アルミニウム、チタン、マグネシウム、ポリマーなどの同様の品質を示す他の材料を、コラムシャフトを形成するのに使用することもできることが示されている。コラムシャフトは、異なる用途に対応するように、他の形の大きさおよび形状をしていてもよい。普通の自動車では、図２〜４に示す実施形態のような、比較的短く薄いコラムシャフトが好ましいだろう。重厚なコラムシャフトを必要とするトラックおよびオフロード車両などのより大きな車両には、より大きくより厚いコラムシャフトが適当であろう。コラムシャフトは、四角形、楕円形、八角形、またはあらゆる他の形状などの非円形断面で構成することもできる。
【００１６】
センサアセンブリ１５６は、ハウジング１８８および後部蓋１８９内に囲まれた角度位置検知ユニットおよびトルク検知装置を含む。図５を参照すると、ハウジング１８８は、コラムシャフト１５４の第１のアダプタ１８４および第２のアダプタ１８６を受け、これらと係合する円形開口１９０が中心に配置された、ディスク形状をしている。ハウジング１８８は、外径が約７．６２ｃｍ（３インチ）、厚さが約１．７７８ｃｍ（０．７インチ）である。開口は、直径が約２．５４ｃｍ（１インチ）である。
【００１７】
ハウジング１８８は、ディスク形ハウジングから外側に突起する、矩形のインターフェイス部１９１を含んでいる。インターフェイス部１９１は、センサアセンブリをコントローラに相互連結させる、複数のワイアを含む配線用ハーネス（図示せず）を受け入れる。
【００１８】
図４を参照すると、角度位置検知ユニットは、コラムシャフト１５４の角度位置を判定する、円形の電位差計を含んでいる。電位差計は、要素アセンブリ１９２と、位置回転子１９４と、複数の位置センサブラシ１９６とを備える。要素アセンブリ１９２は、アルミナでできている位置基板１９８を含み、直径が約７．６２ｃｍ（３インチ）、厚さが約１．０１６ｍｍ（４０ミル）である。
【００１９】
図６を参照すると、位置回転子１９４は、底部側２３２から外側に延びるハブ２３０を備える、ほぼディスク形の部材である。ハウジング１８８の円形開口１９０が、位置回転子１９４のハブ２３０を受けるように、位置回転子１９４はハウジング１８８に回転可能に取り付けられている。位置回転子１９４は、位置回転子１９４の底部側２３２に取り付けられた複数の位置センサブラシ１９６によって、位置基板１９８に電気的に相互連結されている。
【００２０】
図７Ａおよび７Ｂを参照すると、トルク検知ユニットは、一次バー１６６の角度位置に対するトーションバー１６８の角度位置を判定する、電位差計を含む。トルク検知ユニット用の電位差計は、トルク要素２３４と、位置回転子１９４と、回転子リング２３６と、複数のトルクセンサブラシ（図示せず）と、継手２４０と、トルク回転子２９０とを備えている。
【００２１】
図７Ａを参照すると、回転子リング２３６は直径が約７．６２ｃｍ（３インチ）であり、位置回転子１９４の上部側２３８に回転可能に取り付けられており、それによって回転子リング２３６は位置回転子１９４に対して回転できる。複数のトルクセンサブラシ（図示せず）は、回転子リング２３６の底部側２７２に取り付けられ、それぞれ位置回転子１９４上の対応する抵抗パターンに摺動可能に接触している。回転子リング２３６は、保持リング２７４によって所定の位置に保持され、保持リング２７４はアダプタリング２７６によって覆われている。保持リング２７４およびアダプタリング２７６は両方とも、７０７５−Ｔ６アルミニウムでできている。
【００２２】
図７Ｂを参照すると、継手２４０は、内側リング部材２７８と、外側リング部材２８０と、基部リング部材２８２とを有する。内側リング部材２７８は外側リング部材２８０に連結され、次いで基部リング部材２８２に連結される。基部リング部材２８２は、基部リング部材２８２が回転子リング２３６に固着連結されるように、アダプタリング２７６の上部側に固着固定される。内側リング部材２７８および外側リング部材２８０の連結部には、垂直に突出する横レール２８６が形成されている。同様に、外側リング部材２８０と基部リング部材２８２の連結部には、垂直に突出する縦レール（図示せず）が形成されている。トルク回転子２９０は、内側リング部材２７８に固着連結され、トルク回転子２９０は、トーションバー１６８の第２のアダプタ１８６に係合し、これに固着固定され、それによってトーションバー１６８がｚ軸まわりに回転することにより、トルク回転子２９０、継手２４０、および回転子リング２３６が同等に回転することになる。
【００２３】
基部リング部材２８２を、接着剤（図示せず）でアダプタリング２７６に固定することができる。この固定のさらなる助けとなるように、基部リング部材２８２は、余分な接着剤が基部リング部材２８２およびアダプタリング２７６のインターフェイスを避けることが可能になる、複数のスロット２９１を備えることができる。同様に、内側リング部材２７８は、内側リング部材２７８をトルク回転子２９０に固定するさらなる助けとなるように、複数のスロット２９１を含むことができる。加えて、内側リング部材２７８は、トルク回転子２９０の内壁２９４の上で固定する、外側に延びる複数のフィンガ２９２を含む。
【００２４】
図面に示し、本明細書で説明する特定の実施形態では、ハウジング１８８、後部蓋１８９、位置回転子１９４、回転子リング２３６、およびトルク回転子２９０はそれぞれ、ほぼ中実で連続した構成で形成されている。加えて、位置およびトルク基板を、プリント基板（ＰＣＢ）、プリント配線板（ＰＷＢ）、ポリグラス基板、または当業界で知られている他のあらゆる種類のものなどの非セラミック材料で形成することができる。スリップリング、抵抗リング、抵抗パターン、および終端パターンを、写真平版技術などを利用する薄膜加工などの、非厚膜加工によって形成することができる。
【００２５】
また、図７Ａを参照すると、回転子リング２３６は、ハウジング１８８および後部蓋１８９内でその間に組み立てる際に、位置回転子１９４内に構成された開口３０２と位置合わせされる開口３００を含んでいる。より詳細には、特に図８を参照すると、従来技術のセンサアセンブリ１５６が示されている。回転子リング２３６および位置回転子１９４は、ハウジング１８８内に配置した後に、それぞれの中に構成された開口３００、３０２を介して互いに位置合わせされる。後部蓋１８９は、それを通って位置合わせピン３０６を受け、開口３００、３０２内に受けられるように構成された、位置合わせ開口部３０４で画定される。このように、センサアセンブリ１５６をコラムシャフト１５４にさらに組み付ける、または車両にさらに設置する際に、必要なオフセット電圧を維持することができ、それによってトルクセンサ装置をさらに組み付け、設置した後に、必要なオフセット電圧が妨げられず、Ｖｃｃ電圧の約５０パーセントが利用可能になる。しかし、ハウジング１８８と後部蓋１８９の間の公差積み重ねのため、蓋がハウジング１８８に組み付けられた時に、開口３００、３０２を、後部蓋１８９内の位置合わせ開口部３０４と位置合わせできない。寸法積み重ねにより、開口３００、３０２と開口部３０４の間にずれが生じる場合、位置決めピン３０６は実際に、位置決めピン３０６を挿入する際に、互いに強制的に位置合わせされる開口３００、３０２および開口部３０４をそれぞれ画定する縁部に当接する、周画定ピン３０６によって生じる機械エネルギーを蓄積する。位置決めピン３０６が取り除かれると、位置決めピン３０６内に蓄積された機械エネルギーは、開口３００、３０２および開口部３０４がずれる際に影響を受け、それによってコラムシャフト１５４がいずれかの方向に回転した時のトルクを検出するためのオフセット電圧基準が狂う。システム部品間の０．９度より大きなオフセット偏差により、オフセット電圧要件の不足が生じる（すなわち、０．２５ボルト／度のセンサ解像度に基づく）。
【００２６】
図９に示すセンサアセンブリ２５６の例示的実施形態では、蓋３８９に対して浮いているピン設計が示されており、この構成により、配置されたセンサ回転防止装置またはピン３０６を有するセンサアセンブリ（例えば、回転子リング２３６および位置回転子１９４）に対する、ハウジングアセンブリとトーションバーまたは一次バー位置の間のより大きな積み重ね公差に対応する。より詳しくは、蓋３８９は、周画定ピン３０６が開口部３８９を画定する縁部と実質的に接触できないような大きさをしている、細長い開口部４０４を含んでいる。さらに、ピン３０６がそのまわりをコラムシャフト１５４が回転する軸３９４と一致する中心３９２まわりに回転することができる場合、細長い開口部４０４は、蓋３８９内に作られたアーチ３９０に従う三日月形状をしていることが好ましい。上記構成により、センサは、位置合わせピン３０６を取り除いても、オフセット電圧要件（例えば、Ｖｃｃ＋５．０Ｖの場合、２．５Ｖ±０．２２５Ｖ）を維持しながら、「原組立位置」を求めることができる。
【００２７】
次に図１０を参照すると、センサアセンブリ３５６の別の例示的実施形態が示されている。この実施形態では、トルク回転子４９０は、回転子リングまたはトルク基板４３６と動作可能に結合され、位置基板４９４はその間でカラー４９６を介してコラムシャフト１５４に動作可能に連結されている。トルク基板４３６および位置基板４９４は、ほぼ平行であり、コラムシャフト１５４の軸を画定する軸３９４に対して同軸に位置合わせされている。トルク基板４３６および位置基板４９４はさらに、それを通る位置合わせピン３０６を有するそれぞれの開口５００、５０２を介して互いに位置合わせされている。位置決めピンが開口５００、５０２から取り除かれると、基板４３６、４９４が軸３９４まわりに、かつ互いに対して回転して、トルク回転子４９０に動作可能に連結されたトーションバーに連結されたステアリングホイールを介して加えられたトルクを検知する。
【００２８】
基板４３６、４９４はさらに、そこから延び、電気接続するインターフェイス５９１を有するハウジング４８８内に格納される。ハウジング４８８はＣ字形状をしており、ハウジング４８８を画定する３つの表面の上面を画定する、上面内に構成された細長い開口部５０４を有する。ハウジング４８８は、いくつの形状をしていてもよく、上記のＣ字形ハウジングに限らない。開口部５０４により、ピン３０６が開口部５０４を画定する寸法によってのみ限られる、基板４３６、４９４が自由に浮いて移動することが可能になる。このように、ハウジング４８８内の寸法積み重ね公差は、ピン３０６が取り除かれた時の必要なオフセット電圧に影響を与えない。というのは、開口部５０４は、中に蓄積されたずれによる機械エネルギーが開口５００、５０２と開口部５０４の間に生じないように構成されているからである。
【００２９】
図１〜７に関して実際に、操作者がステアリングホイール１５２を回転させると、得られるトルク入力により、トーションバー１６８がねじって曲がる。回転子リング２３６は、位置回転子１９４に対して回転し、それによってトルクセンサブラシ（図示せず）が、トルク要素のそれぞれの抵抗パターンに沿ってスライドする。トルク検知ユニットの動作範囲は、約−８度から約＋８度までであり、出力電圧は約０ボルトから約５ボルトまで変化し、約５０パーセント±４．５パーセントのＶｃｃの必要オフセットを有する。Ｖｃｃが５ボルトの場合、例えば、必要なオフセット電圧は、約２．５０ボルト±０．２２５ボルトである。電位差計は、回転子リング２３６が位置回転子１９４に対して回転する時に得られる抵抗パターンから得られる抵抗の関数である。この情報で、コントローラ１５９は、トルク入力の大きさを判定し、適切な偏倚およびパワーをサーボモータ１６０に送ることができ、それによって電子パワーステアリングシステム１５０は、ステアリングの助けとなるように、適切な回転方向および電動アシストのレベルが提供される。
【００３０】
電位差計に対して上に述べた回路は、１つの動作可能な好ましい回路であって、上に述べた特定の回路の代わりに、他の公知の電位差計回路を使用することができる。
したがって、本発明の１つの利点は、検知装置が大規模な製造に十分適用され、低いコスト、高い耐性、および高い安定性が与えられるということが、本発明の前述の説明から明らかである。加えて、センサにより、車両ステアリングシステム内へ組み付け、設置した後に、必要なオフセット電圧に影響を与えない、より大きな寸法積み重ね公差が可能になる。
【００３１】
好ましい実施形態を示し、説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更および代替を加えることができる。したがって、本発明は図示する目的のみで説明したものであり、開示するような図面および実施形態は特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるセンサアセンブリを使用する、自動車用のステアリングアセンブリの主要部品を示す、ブロック図である。
【図２】本発明によるコラムシャフトに結合された、センサアセンブリの例示的実施形態の斜視図である。
【図３】図２の線２−２に沿った、コラムシャフトの略断面図である。
【図４】図２のセンサアセンブリの断面図である。
【図５】図２に示すセンサアセンブリのハウジングおよび後部蓋の斜視図である。
【図６】図２に示すセンサアセンブリ用の位置回転子の断面図である。
【図７Ａ】図２に示すセンサアセンブリ用の回転子アセンブリの拡大斜視図である。
【図７Ｂ】図２に示すセンサアセンブリ用の回転子アセンブリの拡大斜視図である。
【図８】その蓋内の従来技術の位置合わせ開口部を示す、従来技術のセンサアセンブリの斜視図である。
【図９】それを通して受け取るべき位置合わせピン用の細長い特大の開口部を示す、図２のセンサアセンブリの例示的実施形態の斜視図である。
【図１０】図９のセンサアセンブリの別の代替実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１５０  電子電動アシスト型ラックピニオンステアリングシステム
１５２  ステアリングホイール
１５４  コラムシャフト
１５６  センサアセンブリ
１５８  ステアリングギア
１５９  コントローラ
１６０  サーボモータ
１６２  ピニオン
１６４  ラック
１６５  タイヤ
１６６  一次シャフトまたは一次バー
１６８  トーションバー
１７０  厚い部分
１７２  薄い部分
１７４  第１の端部
１７６  第２の端部
１７８  内側端部
１８０  第２の端部
１８２  第１の端部
１８４  第１のアダプタ
１８６  第２のアダプタ
１８８  ハウジング
１８９  後部蓋
１９０  円形開口
１９１  インターフェイス部
１９２  要素アセンブリ
１９４  位置回転子
１９６  位置センサブラシ
１９８  位置基板
２３０  ハブ
２３２  底部側
２３４  トルク要素
２３６  回転子リング
２３８  上部側
２４０  継手
２５６  センサアセンブリ
２７２  底部側
２７４  保持リング
２７６  アダプタリング
２７８  内側リング部材
２８０  外側リング部材
２８２  基部リング部材
２８６  横レール
２９０  トルク回転子
２９１  スロット
２９２  フィンガ
２９４  内壁
３００  開口
３０２  開口
３０４  位置合わせ開口部
３０６  位置合わせピン
３５６  センサアセンブリ
３８９  蓋
３９０  アーチ
３９２  中心
３９４  軸
４０４  開口部
４３６  回転子リングまたはトルク基板
４８８  ハウジング
４９０  トルク回転子
４９４  位置基板
４９６  カラー
５００  開口
５０２  開口
５０４  開口部
５９１  インターフェイス
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2004331050000001.pdf