(57)【要約】【課題】センサ部及び回路基板のハウジングへの組み付け、及びこの組み付けのためのハウジングの加工を容易化し、また使用状態下での電磁ノイズの影響を可及的に低減して、高精度のトルク検出を可能とする。【解決手段】センサコイル１０を保持するセンサ保持孔３２を備えるセンサハウジング３に、回路基板５を収容する基板室３０、及び基板室３０とセンサ保持孔３２を連通するリード孔３１を、軸長方向の一側に連通させて設ける。予め接続されたセンサコイル１０及び回路基板５を、センサ保持孔３２にセンサコイル１０を内嵌すると共に、回路基板５を基板室３０に、またセンサコイル１０と回路基板５とを接続するリード１３をリード孔３１に、同側の開口を経て挿入して組み付ける。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を支持する筒形のハウジングの内側に設けたセンサ保持孔に保持されたセンサ部と、前記ハウジングの内側に設けた基板室に収容された回路基板とを、前記センサ保持孔と前記基板室との間の隔壁を貫通するリード孔に挿通されたリードにより接続し、前記回転軸に加わる回転トルクに応じた前記センサ部の出力を前記回路基板を介して取り出す構成としたトルク検出装置において、
前記ハウジングは、板材の絞り加工により、軸長方向の一側に連通する前記センサ保持孔、基板室及びリード孔が一体に成形してあることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、鋼製としてある請求項１記載のトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電動パワーステアリング装置において、操舵のために操舵部材に加えられる回転トルクを検出すべく用いられるトルク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵のための操舵部材（例えば、ステアリングホイール）の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるべく操舵部材に加えられる回転トルクを検出する必要があり、この検出のために従来から、操舵部材と舵取機構とを連絡する回転軸（コラム軸）の中途に構成されたトルク検出装置が用いられている。
【０００３】
このトルク検出装置は、検出対象となるコラム軸を細径のトーションバーを介して同軸上に連結された第１軸と第２軸とに分割し、操舵のための操舵部材の回転操作がなされたとき、回転トルクの作用による前記トーションバーの捩れを伴って第１，第２軸間に相対角変位が生じるようになし、この相対角変位を媒介として回転トルクを検出する構成としてある。
【０００４】
前記相対角変位の検出は、例えば、第１，第２軸の連結部近傍に検知リングを夫々外嵌固定する一方、コラム軸を支持する筒形をなすハウジングの内側に設けたセンサ保持孔に、前記検知リングの対向部を囲繞するようにセンサコイル（センサ部）を内嵌保持させ、該センサコイルへのコイル電流の通電により検知リングの対向部を通る磁気回路を形成し、回転トルクの作用による第１，第２軸の相対角変位に応じた夫々の検知リングの対向関係の変化を、前記磁気回路の磁気抵抗の増減に伴うセンサコイルのインピーダンス変化として、前記ハウジングの内側に前記センサ保持孔と隔絶して設けられた基板室の内部に取付けた回路基板を介して取り出す構成により実現されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
回路基板が取り付けられる基板室は、センサ保持孔の内部に、該センサ保持孔との間の隔壁を貫通するリード孔を介して連通されており、センサコイルと回路基板とは、センサコイルから延設され、前記リード孔に挿通されて基板室内に導かれた接続用のリードによって接続されている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−２１４３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成されたトルク検出装置の組み付けは、センサ部としてのセンサコイルをセンサ保持孔の内部に嵌め込み、所定位置に固定保持させる一方、ハウジング内側の基板室に回路基板を取付け、該回路基板と前記センサコイルとを、前述の如くリード孔に挿通させた接続用のリードを介して接続する手順により実現される。
【０００８】
ところが、このような組み付け手順において、センサ保持孔の内部に軸長方向一側の開口を経てなされるセンサコイルの嵌め込みと、基板室の内部にハウジングの径方向の外側からなされる回路基板の取付けとが別工程での作業となる上、これらの作業中に、前記リード孔に挿通させた接続用のリードと回路基板との接続作業が必要であり、多くの組み付け工数を要するという問題があった。
【０００９】
また、センサコイル及び回路基板が組み付けられるハウジングは、軽量化を図るべく、一般的にアルミニウム鋳物製とされており、センサコイルを内嵌保持するセンサ保持孔、回路基板が取り付けられる基板室、及び両者を連通するリード孔の後加工が必要であり、これらの加工に多くの工数を要するという問題があり、更に、センサコイルから回路基板を介して取り出されるトルク検出装置の出力に、エンジン、車載機器等が発する外部からの電磁ノイズが影響し、検出精度の低下を招く虞れがあった。
【００１０】
電動パワーステアリング装置において操舵部材に加えられる回転トルクの検出に用いられるトルク検出装置は、コラム軸に外嵌固定された検知リングと、ハウジングのセンサ保持孔に内嵌保持されたセンサコイルとを備える前述した構成に限らず、種々の構成にて実用化されているが、いずれの構成においても、ハウジングのセンサ保持孔に保持されたセンサ部を、前記センサ保持孔から隔絶された基板室の内部に取付けた回路基板に接続し、該回路基板を介して前記センサ部の出力を取り出すようにしてあり、ハウジングのセンサ保持孔に保持されたセンサ部の出力をハウジングの外側に取付けた回路基板を介して取り出すようにしてあり、センサ部及び回路基板の組み付けを容易化し、また、この組み付けのためのハウジングの加工工数を低減し、更には、電磁ノイズの影響による検出精度の低下を防止することが重要な課題となっている。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トルク検出装置のセンサ部及び回路基板のハウジングへの組み付け、及びこの組み付けのためのハウジングの加工を容易化することができ、また、使用状態下での電磁ノイズの影響を可及的に低減して、高精度のトルク検出が可能となるトルク検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るトルク検出装置は、回転軸を支持する筒形のハウジングの内側に設けたセンサ保持孔に保持されたセンサ部と、前記ハウジングの内側に設けた基板室に収容された回路基板とを、前記センサ保持孔と前記基板室との間の隔壁を貫通するリード孔に挿通されたリードにより接続し、前記回転軸に加わる回転トルクに応じた前記センサ部の出力を前記回路基板を介して取り出す構成としたトルク検出装置において、前記ハウジングは、板材の絞り加工により、軸長方向の一側に連通する前記センサ保持孔、基板室及びリード孔が一体に成形してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、センサ部を内嵌保持するセンサ保持孔を、板材の絞り加工により成形し、センサ部の組み付け部分の後加工を不要とする。またハウジングの内側にセンサ保持孔から隔絶して設けられる基板室、及びこの基板室をセンサ保持孔の内部に連通させるリード孔をハウジングの軸長方向一側に連通させて設け、同側からの絞り加工により前記基板室及びリード孔を一括成形して工数の削減を図る。更にセンサ保持孔、基板室及びリード孔のハウジングの一側への連通部を利用して、センサ部と回路基板とを接続用のリードを介して予め接続した状態での軸長方向一側からの組み付けを可能とし、組み付け工数の削減を図る。
【００１４】
また本発明の第２発明に係るトルク検出装置は、第１発明におけるハウジングが、鋼製としてあることを特徴とする。
【００１５】
この発明においては、絞り成形により薄肉化が可能なハウジングを鋼製とし、センサ部及び回路基板への電磁ノイズの影響を重量増を招くことなく軽減し、高精度でのトルク検出を可能とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るトルク検出装置の構成を示す縦断面図である。本図には、電動パワーステアリング装置への適用例が示されており、トルク検出装置１は、筒形をなすセンサハウジング３の内部に回転自在に支持されたコラム軸（回転軸）２に加わる回転トルクを検出すべく構成されている。
【００１７】
コラム軸２は、細径のトーションバー２０を介して同軸上に連結された第１軸２１と第２軸２２とに分割されている。センサハウジング３の一側に突出する第１軸２１の端部は、図示しない操舵部材に連結され、また第２軸２２の端部は、センサハウジング３の同側に連設された伝動ハウジング４の他側に突出され、図示しない舵取機構に連結されている。
【００１８】
以上の構成により第１軸２１と第２軸２２とは、操舵部材の回転操作によりコラム軸２に加えられる回転トルクの作用により一体に回転することができ、操舵のための操舵部材の回転操作が舵取機構に伝えられ、該舵取機構の動作により転舵がなされる。このとき、第１，第２軸２１，２２を連結するトーションバー２０が前記回転トルクの作用により捩れ、第１軸２１と第２軸２２との間には、トーションバー２０の捩れに応じた相対角変位が発生する。この相対角変位の方向及び大きさは、前記回転トルクの方向及び大きさに対応するから、両軸２１，２２の相対角変位を媒介として操舵部材に加えられる回転トルクを検出することができる。
【００１９】
第１軸２１及び第２軸２２の連結部近傍には、円筒形をなす検知リング１１，１２が夫々外嵌固定されており、略一定のエアギャップを隔てて対向するこれらの検知リング１１，１２の対向端面には、周方向に夫々の半部が対向するように各複数の歯部が並設されている。このような検知リング１１，１２の外側には、センサハウジング３に内嵌保持されたセンサコイル（センサ部）１０が、両リング１１，１２の対向部を囲繞するように配してあり、このような検知リング１１，１２とセンサコイル１０とによりトルク検出装置１が構成されている。
【００２０】
このトルク検出装置１は、センサコイル１０へのコイル電流の通電により検知リング１１，１２の対向端面に形成された前記歯部を通る磁気回路を形成し、操舵トルクの作用による第１軸２１及び第２軸２２の相対角変位を、これらと一体回転する検知リング１１，１２の歯部の対向関係の変化に応じて生じる前記磁気回路の磁気抵抗の増減を利用して検出するものであり、前記センサコイル１０のインピーダンス変化を出力として取り出す構成となっている。
【００２１】
センサハウジング３の内側には、センサコイル１０の保持位置に整合するように基板室３０が一体形成されており、該基板室３０の内部には、給電回路及び出力処理回路が形成された回路基板５が収容されている。センサコイル１０は、周方向の一か所に突設された接続用のリード１３を備えており、センサコイル１０と回路基板５とは、基板室３０とセンサ保持孔３２との間の隔壁を貫通するリード孔３１に挿通された前記リード１３を介して接続され、センサコイル１０へのコイル電流の給電と、センサコイル１０のインピーダンスの取り出しとは、回路基板５を介して行わせるようになしてある。
【００２２】
センサハウジング３に連設された伝動ハウジング４の内部には、第２軸２２の中途に外嵌固定されたウォームホイール６０と、該ウォームホイール６０の外周の歯部に接線方向から噛合するウォーム６１とを備えるウォームギヤ伝動装置６が構成されている。伝動ハウジング４の外周部には、操舵補助用のモータ７が取付けられ、伝動ハウジング４の内部に延びるモータ７の出力軸は、ウォーム６１の一端に同軸的に連結されている。
【００２３】
操舵補助用のモータ７は、前述の如く構成されたトルク検出装置１による操舵トルクの検出結果に基づいて駆動制御されており、このように駆動されるモータ７の回転は、ウォーム６１及びウォームホイール６０を備えるウォームギヤ伝動装置６による減速を経てコラム軸２（第２軸２２）に伝達され、該コラム軸２の回転が舵取機構に伝達されて、該舵取機構の動作によりなされる転舵が補助される。
【００２４】
本発明に係るトルク検出装置１の特徴は、センサ部としてのセンサコイル１０を保持し、回路基板５が取付けられるセンサハウジング３の構成にある。図２は、センサハウジング３の外観を略示する斜視図である。
【００２５】
本図に示す如くセンサハウジング３は、センサコイル１０を保持するセンサ保持孔３２を軸心部に備える円筒形状を有しており、軸長方向の一端部には、伝動ハウジング４との連結のための連結フランジ３３が設けられている。またセンサハウジング３には、回路基板５を収容する矩形箱形をなす基板室３０が、周方向の一か所に設けられ、この基板室３０は、内側のセンサ保持孔３２に、該センサ保持孔３２との間の隔壁を貫通するリード孔３１により連通させてある。
【００２６】
本発明において基板室３０は、全幅に亘って伝動ハウジング４との連結側に延長され、同側の連結フランジ３３のフランジ面に開設された矩形の開口  ３０ａに連通させてある。またリード孔３１は、伝動ハウジング４との連結側に延長された長孔としてあり、同側の連結フランジ３３のフランジ面に開設された溝形の開口  ３１ａに全幅に亘って連通させてある。
【００２７】
以上の如きセンサハウジング３は、軸長方向の一側、即ち、連結フランジ３３のフランジ面の側から他側に向けて延設されたカップ形状を有しており、また周方向の一か所に設けられる基板室３０及びリード孔３１は、前記フランジ面に連通させてあり、カップ形状の一部であると見なすことができる。
【００２８】
図３は、センサハウジング３の成形手順の説明図である。前述の如きカップ形状を有するセンサハウジング３は、図３（ａ）に示す如く、連結フランジ３３の最大厚さに対応する環状の板材３ａを素材として用い、該板材３ａの内周部分を成形後の外面形状に対応する雌型３ｂの一側に対向させ、この対向部の逆側に成形後の内面形状に対応する雄型３ｃを同軸的に位置決めして、該雄型３ｃを前記雌型３ｂの内部に、図３（ａ）中に矢符により示す如く押し込み、両型３ｂ，３ｃ間にて前記板材３ａの内周部分を延伸変形させる公知の絞り（深絞り）加工により、基板室３０及びリード孔３１と共に、図３（ｂ）に示す如く一体成形される。
【００２９】
このように絞り加工されたセンサハウジング３においては、センサ保持孔３２及び基板室３０が、雌型３ｂ及び雄型３ｃに対応する高い形状精度を有して成形され、センサコイル１０及び回路基板５の取付けのための後加工が不要となる。またセンサ保持孔３２と基板室３０とを連通するリード孔３１も一体に成形されるから、該リード孔３１の加工も不要となる。更に、素材として用いられた板材３ａの外周部分は、センサ保持孔３２の軸心に対して正しく直交する連結フランジ３３として利用することができ、該連結フランジ３３のフランジ面の後加工も不要となる。このように本発明に係るトルク検出装置１においては、絞り加工により成形されたセンサハウジング３を用いてあるから、センサコイル１０及び回路基板５の組み付け前に必要な加工を大幅に削減することができる。
【００３０】
図４は、以上の如く構成されたセンサハウジング３へのセンサコイル１０及び回路基板５の組み付け手順の説明図である。センサハウジング３は、図２に示す如く、連結フランジ３３のフランジ面に開口するセンサ保持孔３２及び基板室３０を備えており、これらを連通するリード孔３１もまた前記フランジ面に連通させてあるから、図中に実線によって示す如く、センサコイル１０と回路基板５とをリード１３を介して予め接続しておき、図中に矢符により示す如く、センサコイル１０をセンサ保持孔３２に内嵌させると同時に、リード１３をフランジ面に設けた開口  ３１ａを通してリード孔３１に挿入しつつ、回路基板５をフランジ面に設けた開口  ３０ａを通して基板室３０内に差し込み、コイル保持孔３２の内奥側に設けた段部３４にセンサコイル１０の端面を当接させて、図中に２点鎖線により示す如くが組み付けが完了する。
【００３１】
以上の如き組み付け手順において、センサコイル１０と回路基板５とがセンサハウジング３の外側にて予め接続されることから、この接続を容易に、しかも確実に行わせることができる。また、このような接続により一体化されたセンサコイル１０と回路基板５とは、センサハウジング３の内部に軸長方向一側から押し込む一工程にて組み付けることが可能であり、組み付け工数の大幅な削減を図ることができる。
【００３２】
なお、基板室３０内に差し込まれた回路基板５は、リード１３を介してセンサコイル１０により支えられるから、基板室３０内での回路基板５の固定は必ずしも必要ではないが、電動パワーステアリング装置に適用された場合、走行中の振動等の外力の作用によりリード１３との接続部に経時的な接続不良が生じる虞れがあり、例えば、前述した組み付け後に回路基板５と基板室３０の内面との間に生じている隙間にスペーサを差し込む等の手段により、基板室３０内にて回路基板５を緩く固定するのが望ましい。
【００３３】
また以上の如き組み付け後に連結フランジ３３のフランジ面に連通する基板室３０及びリード孔３１の開口  ３０ａ，３１ａは、図１に示す如く、連結フランジ３３を介してセンサハウジング３に連結される伝動ハウジング４との間に介装されたスペーサ板８により閉止され、センサハウジング３内部のトルク検出装置１は、伝動ハウジング４内部のウォームギヤ伝動装置６から隔絶される。なおスペーサ板８は、図１に示す如く、第２軸２２の中途を支持する軸受の支持体も兼ねている。
【００３４】
更に、前述の如く深絞り加工により成形されるセンサハウジング３は、薄肉に構成することができ、重量増加を招くことなく鋼製とすることができる。これにより、電動パワーステアリング装置に適用された場合であっても、センサコイル１０及び回路基板５に、エンジン、車載機器等が発する外部からの電磁ノイズが与える影響を軽微に抑えることができ、高精度のトルク検出が可能となる。電磁ノイズの影響は、センサハウジング３を磁性材料製とすることにより軽減されるが、前述の如く鋼製とすることにより、十分な強度の確保が可能であり、またコストの低下を果たし得るという付加的な効果も得られる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態においては、回路基板５を収容する基板室３０を天面が閉塞された室として設けてあるが、基板室３０の天面を開放し、開放部を適宜の蓋板により開閉可能として、回路基板５のメンテナンス及び交換を可能とするようにしてもよい。天面が開放された基板室３０は、例えば、絞り加工による成形時に基板室３０の天板を薄肉に成形しておき、成形後に天板を削り取るわずかな加工を追加することにより実現することができる。
【００３６】
またトルク検出装置１は、コラム軸２を構成する第１，第２軸の相対角変位をセンサ部としてのセンサコイル１０のインピーダンス変化として取り出す図示の構成に限らず、他の構成により実現することも可能であるが、これらの構成を採用した場合であっても、センサ部を内嵌保持するセンサ保持孔と回路基板を収容する基板室とを備えるセンサハウジング３の前述した構成により、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
更に以上の実施の形態においては、電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出装置について述べたが、本発明は、種々の産業分野において回転軸に加えられる回転トルクを検出すべく用いられるトルク検出装置全般に適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るトルク検出装置においては、センサ部を内嵌保持するセンサ保持孔、基板室及びリード孔を、絞り加工により一体に成形したから、センサ部及び回路基板の組み付けのために必要な加工が軽減され、またセンサ部及び回路基板を予め接続した状態での組み付けが可能となり、加工及び組立工数の削減が図れ、またセンサハウジングを、大なる重量増を招くことなく鋼製とすることができ、使用状態下での電磁ノイズの影響を低減して、高精度のトルク検出が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】センサハウジングの外観を略示する斜視図である。
【図３】センサハウジングの成形手順の説明図である。
【図４】センサハウジングへのセンサコイル及び回路基板の組み付け手順の説明図である。
【符号の説明】
１    トルク検出装置
２    コラム軸（回転軸）
３    センサハウジング（ハウジング）
３ａ    板材
５    回路基板
１０    センサコイル（センサ部）
１３    リード
３０    基板室
３０ａ    開口
３１    リード孔
３１ａ    開口
３２    センサ保持孔
【図１】
2004233291.tif 000003
【図２】
2004233291.tif 000004
【図３】
2004233291.tif 000005
【図４】
2004233291.tif 000006