(57)【要約】【課題】両回転軸の外形が異なる段違い部に両検出コイルを配置することで両検出コイルの磁界の特性が異なってしまったり、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきにより互いに磁界の特性にずれが生じるような場合においても、レイアウトの制約を受けることなく、かつ、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を招くことなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを容易に修正することができる電動パワーステアリング用トルクセンサの提供。【解決手段】トルクセンサＴＳの中立点における被包囲部材５の各非切欠部５２に対する上下一対の両包囲部材６、７の両各窓部６１、７１との軸方向の両重なり部の角度を互いに異ならせて両重なり部の面積を異ならせることにより、上下一対の両検出コイル８、９の磁界の特性のずれを修正するように構成されている。【選択図】　　　　図８
2004093184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、
前記第１回転軸と第２回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第１回転軸と第２回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、
前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、
該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、
を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。
【請求項２】
前記被包囲部材が、前記第１回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、
前記包囲部材が、前記第２回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第２回転軸側の面に対向する第１磁路遮断部と該第１磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第１回転軸側の面と対向する第２磁路遮断部とからなり、
前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、
前記第２回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、
前記第１磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、
前記第２磁路遮断部が、その中心部に前記第２回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、
前記上下一対の両包囲部材のうち前記第１磁路遮断部側に形成される切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。
【請求項３】
第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、
前記第１回転軸と第２回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第１回転軸と第２回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、
前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、
該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、
前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、
を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。
【請求項４】
前記被包囲部材が、前記第１回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、
前記包囲部材が、前記第２回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第２回転軸側の面に対向する第１磁路遮断部と該第１磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第１回転軸側の面と対向する第２磁路遮断部とからなり、
前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、
前記第２回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、
前記第１磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、
前記第２磁路遮断部が、その中心部に前記第２回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の角度を互いに異ならせて両重なり部の面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。
【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用トルクセンサに関し、特に、トルク検出精度の向上技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング用トルクセンサに適用されるトルクセンサとしては、例えば、特開平９−１８９６２５号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来例のトルクセンサは、同軸に配設された第１および第２の回転軸をトーションバーを介して連結すると共に、導電性でかつ非磁性の材料からなる円筒部材（被包囲部材）を、前記第１の回転軸の外周面を包囲するように、前記第２の回転軸と回転方向に一体とし、前記第１の回転軸の少なくとも前記円筒部材に包囲された被包囲部（被包囲部材）を磁性材料で形成し、前記被包囲部には軸方向に延びる溝（切欠部）を形成し、前記溝の周方向幅は前記被包囲部の前記溝でない部分（非切欠部）の周方向幅よりも広く形成し、前記円筒部材には前記第１の回転軸との相対回転位置に応じて前記溝との重なり具合が変化するように窓（切欠部）を上下２列形成し、前記円筒部材の前記２列の窓が形成された部分の各窓をそれぞれ包囲するように上下一対のコイル（検出コイル）を配置し、前記両コイルのインピーダンス変化に基づいて前記第１および第２の回転軸に発生するトルクを検出するように構成されたものであった。
【０００３】
なお、このトルクセンサにおける上下一対のコイルは、一方をトルク検出用として用い、他方は温度補償用として用いられるものであるため、互いに同一仕様のものが用いられており、また、上下一対のコイル（検出コイル）に対応して円筒部材（包囲部材）に設けられる２列の窓（切欠部）の開口形状および寸法・面積も全て同一に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両検出コイルを両回転軸の外形が異なる段違い部に配置した場合にあっては、両検出コイルに同一仕様のものを用いていても両検出コイルにおける磁界のもれ量に差が生じる関係で、両検出コイルの磁界の特性にずれが発生し、トルク検出精度を低下させるため、両検出コイルのレイアウト位置が両回転軸の軸径が同一の個所に限定され、段違い部分には配置できないため、レイアウトに大きな制約を受けるという問題があった。
また、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきによっても、両検出コイルの磁界の特性にずれが生じるが、このずれをコイル巻き数の増加により修正しようとすると、構造の大型化を招くと共に、温度によるセンサ出力特性変化代（図９の転舵トルクに対するコイルインダクタンス可変特性図におけるコイルインダクタンスの上下方向の変化）が変わってしまうため、調整が極めて困難であるという問題がある。なお、制御回路内に温度特性のばらつきを補正する補正回路を設けることが考えられるが、回路構成が複雑化すると共に、特に高価なサーミスタにより温度特性を補正する必要があるためにコスト高になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、両回転軸の外形が異なる段違い部に両検出コイルを配置することで両検出コイルの磁界の特性が異なってしまったり、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきにより互いに磁界の特性にずれが生じるような場合においても、レイアウトの制約を受けることなく、かつ、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を招くことなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを容易に修正することができる電動パワーステアリング用トルクセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、前記第１回転軸と第２回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第１回転軸と第２回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００７】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記被包囲部材が、前記第１回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、前記包囲部材が、前記第２回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第２回転軸側の面に対向する第１磁路遮断部と該第１磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第１回転軸側の面と対向する第２磁路遮断部とからなり、前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、前記第２回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、前記第１磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、前記第２磁路遮断部が、その中心部に前記第２回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、前記上下一対の両包囲部材のうち前記第１磁路遮断部側に形成される切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項３記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、前記第１回転軸と第２回転軸のいずれか一方側に固定されていて円周方向所定間隔のもとに切欠部と非切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、該被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態でその基部が前記第１回転軸と第２回転軸のもう一方側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された磁路遮断部を構成する導電性かつ非磁性材料よりなる上下一対の包囲部材と、前記上下一対の包囲部材をそれぞれ介して被包囲部材における切欠部と非切欠部が形成された面とそれぞれ対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と両包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する互いに同一仕様の上下一対の検出コイルと、該両各検出コイルをそれぞれ包囲状態で収容する磁性材料からなるヨーク部材と、前記被包囲部材、両包囲部材、両検出コイルおよびヨーク部材を収容すると共に前記上下一対の両検出コイルをそれぞれ収容したヨーク部材が固定されるハウジングと、を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００９】
請求項４記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項３記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記被包囲部材が、前記第１回転軸に固定される環状基部と該環状基部から複数の棒状部材が放射状に延設された前記非切欠部を構成する磁路形成部とからなっていて各磁路形成部相互間に前記切欠部が形成され、前記包囲部材が、前記第２回転軸に固定される基部と該基部から外向フランジ状に延設されていて前記被包囲部材の第２回転軸側の面に対向する第１磁路遮断部と該第１磁路遮断部の外周縁部から軸方向に延設された接続部と該接続部から内向きに延設されていて前記被包囲部材の第１回転軸側の面と対向する第２磁路遮断部とからなり、前記上下一対の検出コイルは前記被包囲部材および前記上下一対の包囲部材を挟んで軸方向に対向する状態で設けられ、前記第２回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成され、前記第１磁路遮断部には前記複数の切欠部が窓状に形成され、前記第２磁路遮断部が、その中心部に前記第２回転軸および前記被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に前記被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には前記挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で前記各切欠部が放射状に形成され、前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の角度を互いに異ならせて両重なり部の面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【００１０】
【作用および効果】
この発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサでは、上述のように、前記上下一対の両包囲部材における両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
従って、例えば、第１回転軸と第２回転軸との外径が異なる段違い部に両検出コイルを配置することで両検出コイルの磁界の特性が異なってしまうような場合においても、両検出コイルの磁界の特性のずれを容易に修正できるため、両検出コイルのレイアウトの自由度を拡大させることができるようになる。
また、両検出コイルにおけるコイル温度特性のばらつきも、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を行うことなしに、調整することができるようになる。
【００１１】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、上述のように、前記第２回転軸の最大外径部が前記被包囲部材、包囲部材および検出コイルを収容するヨーク部材の内径よりも小径に形成されることで、第１回転軸と第２回転軸とを弾性部材を介して接続した後からでも、第２回転軸側に固定される包囲部材はもちろん、第１回転軸側に固定される被包囲部材およびハウジング側に固定される両検出コイルをも全て第２回転軸側から装着することができ、これにより、組み付け作業性を向上させることができるようになる。
さらに、包囲部材が第２回転軸側に固定されるため、包囲部材を固定した後に第２回転軸側の検出コイルを挿入することができ、よって、包囲部材を容易に第２回転軸に固定することができるようになる。
【００１２】
また、前記包囲部材における第１磁路遮断部には複数の切欠部が窓状に形成され、第２磁路遮断部が、その中心部に第２回転軸および被包囲部材における環状基部を貫通可能な挿通穴が形成されていると共に被包囲部材の各磁路形成部に対向する部分には挿通穴と連通し前記磁路形成部を貫通可能な状態で各切欠部が放射状に形成されている構成とすることで、被包囲部材が包囲部材の第２磁路遮断部を軸方向に貫通可能であるため、第１回転軸に被包囲部材を装着固定した後に、第１磁路遮断部と第２磁路遮断部とが接続部を介して一体に形成された構造の包囲部材を第２回転軸側から挿入し、被包囲部材の軸方向両面から挟む状態で第１磁路遮断部と第２磁路遮断部を組み付け配置することができるようになる。
従って、組み付け作業性をさらに高めることができるようになる。
【００１３】
また、前記上下一対の両包囲部材のうち前記第１磁路遮断部側に形成される窓状切欠部の内径側を軸心方向に延長して両切欠部の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正するように構成されているため、包囲部材の大きさを径方向に拡大することなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
【００１４】
請求項３記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、上述のように、前記トルクセンサの中立点における前記被包囲部材の各非切欠部に対する前記上下一対の両包囲部材の両各切欠部との軸方向の両重なり部の面積を互いに異ならせることにより、前記上下一対の両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
従って、前記請求項１の発明と同様の作用・効果が得られる他、径方向および軸方向のいずれにもトルクセンサを拡大させることなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになるという追加の効果が得られる。
【００１５】
請求項４記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項３記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、上述のように構成したことで、前記請求項２の発明と同様の作用・効果が得られる他、前記第１磁路遮断部側に形成される窓状切欠部の内径側を軸心方向に延長して面積を拡大させるだけでは補えない分の磁界の特性のずれをも修正することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図面に基づいて説明する。
図１は、発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳが適用された電動パワーステアリングを示す縦断面図、図２は同要部拡大断面図であり、両図において、１はハウジング、２は入力軸（第２回転軸）、３は出力軸（第１回転軸）、４はトーションバー（弾性体）、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材（第１磁路遮断部）、７は温度補償側包囲部材（第２磁路遮断部）、８はトルク検出用コイル（検出コイル）、９は温度補償用コイル（検出コイル）、１０はスペーサ、１１はベース部材、１２は皿ばね、１３は出力軸側ウォームホイール、１４はモータ軸側ウォームシャフトを示す。
【００１７】
さらに詳述すると、前記ハウジング１は、前記トルクセンサＴＳ部分が主に収容される上部ハウジング１１０と、前記減速ギヤＧ部分が主に収容される中央ハウジング１２０と、ラックＲ＆ピニオンＰ部分が主に収容される下部ハウジング１３０とに分割形成されていて、それぞれ軸方向に組み付けることにより１つのハウジング１が構成されるようになっている。
【００１８】
即ち、中央ハウジング１２０の上部に備えた大径部１２０ａ内に上部ハウジング１１０の下端開口縁部１１０ａを挿入すると共に、フランジ部１１０ｂを中央ハウジング１２０の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング１１０と中央ハウジング１２０とが締結固定される。
【００１９】
前記入力軸２および出力軸３は、前記各ハウジング１１０、１２０、１３０内に軸受けベアリング１ａ、１ｂ、１ｃを介してそれぞれ回転自在に支持された状態で、同軸に配置されている。
【００２０】
前記トーションバー４は、前記入力軸２の軸心穴２ａ内に回転可能に挿入され、その一端が軸心穴２ａの奥側で入力軸２に対しピン２ｂで固定される一方、もう一端側は出力軸３の軸心穴３ａにスプライン結合されている。
【００２１】
そして、前記入力軸２には、図外のステアリングホイールが連結されていて、このステアリングホイールの操舵力が、入力軸２、トーションバー４、および、出力軸３を経由し、出力軸３の下端に設けられたラックＲ＆ピニオンＰによりラックＲの直線運動に変換され、図外の左右の前輪に伝達されるようになっている。
【００２２】
前記被包囲部材５は、前記トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で発生する磁界の磁路を構成するものであり、このためステンレス等の磁性材料で焼結加工により形成され、上部ハウジング１１０内において出力軸３の上端部（入力軸２側端部）に本体部３１とは環状段部３２を形成して設けられた小径部３３の外周に圧入結合されている。（図２参照）
【００２３】
この被包囲部材５は、図３にその底面図を示すように、その中心部に前記小径部３３に圧入結合するための結合穴５０を有する環状基部の外周側には非切欠部（磁路形成部）５２を残し、円周方向所定間隔のもとに軸方向に貫通する切欠部５１が複数（この発明の実施の形態では８個）形成されている。
【００２４】
図１、２に戻り、前記トルク検出用コイル８は、インピーダンス変化に基づいて入力軸２と出力軸３との間に作用するトルクを検出するためのもので、被包囲部材５の入力軸２側の面と軸方向に対面する状態で、その下面以外を包囲するヨーク部材８０を介して上部ハウジング１１０側に固定されていて、被包囲部材５およびヨーク部材８０を磁路とする磁界を発生させる。
【００２５】
前記ヨーク部材８０は、図２に示すように、前記被包囲部材５と対向する下面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する上面包囲部８０ａ、内周包囲部８０ｂ、外周包囲部８０ｃ、および、該外周包囲部８０ｃの下端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部８０ｄとで構成されている。
【００２６】
前記温度補償用コイル９は、前記トルク検出用コイル８でトルクを検出する際に温度変化に基づく検出値の変動を修正するためのもので、被包囲部材５の出力軸３側の面と軸方向に対面する状態で、その上面以外を包囲するヨーク部材９０を介して上部ハウジング１１０側に固定されていて、被包囲部材５およびヨーク部材９０を磁路とする磁界を発生させる。
【００２７】
前記ヨーク部材９０は、図２に示すように、前記被包囲部材５と対向する上面以外を包囲する断面門型の本体部を構成する下面包囲部９０ａ、内周包囲部９０ｂ、外周包囲部９０ｃ、および、該外周包囲部９０ｃの上端開口端縁部から外向きに突出された固定フランジ部９０ｄとで構成されている。
【００２８】
前記スペーサ１０は、トルク検出用コイル８側のヨーク部材８０と温度補償用コイル９側のヨーク部材９０との軸方向間隔を決定するために介装されるもので、非導電性部材である合成樹脂材料（ＰＰＳ）で円筒状に形成され、その内側上部にはヨーク部材８０における固定フランジ部８０ｄを軸方向において位置決め係止する環状段部１０ａが形成され、内側下部にはヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄを位置決め係止する環状段部１０ｂが形成されている。即ち、両環状段部１０ａ、１０ｂ相互間の軸方向長さでトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９との軸方向位置関係が決定されるようになっている。
【００２９】
前記ベース部材１１は、その下端フランジ部１１ａを中央ハウジング１２０における大径部１２０ａの内側に形成された係止段部１２０ｄ上に係止させた状態で組み込まれるもので、その上端小径円筒部１１ｂの内側にヨーク部材９０における本体部を収容する環状凹部１１ｃが形成されている。そして、前記小径円筒部１１ｂが前記スペーサ１０の下端開口部から挿入され、その上端面にヨーク部材９０の固定フランジ部９０ｄを当接係止させた状態で組み付けられる。即ち、このベース部材１１の軸方向長さにより、中央ハウジング１２０（ハウジング１）とトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９との軸方向位置関係が決定されることになる。
【００３０】
前記固定フランジ部８０ｄと上部ハウジング１１０の内部の軸方向中間部に形成された環状段部１１０ｄとの間に前記皿ばね１２を介装させた状態で中央ハウジング１２０に対する上部ハウジング１１０の組み付けおよびボルト等による締結固定が行われることにより、皿ばね１２の付勢力により両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の位置ずれを防止し、軸方向位置関係を維持させた状態でハウジング１への組み付けが行われる。
【００３１】
前記トルク検出側包囲部材６は、その内周側円筒部６０を入力軸２の下端部寄りの位置に形成された最大外径部２ｃの外周にかしめることにより、入力軸２に対する組み付け固定がなされている。
前記トルク検出側包囲部材６は、以上のようにその内周側円筒部６０を入力軸２に固定することにより、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に所定のクリアランスをもって介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図４（平面図）および図５（底面図）にその詳細を示すように、前記被包囲部材５における切欠部５１および非切欠部５２の数に対応し軸方向に貫通する窓部（切欠部）６１が円周方向所定間隔のもとに複数（この発明の実施の形態では８個）形成されている。なお、各窓部６１の周方向幅が被包囲部材５の非切欠部５２と同一幅に形成されている。
【００３２】
即ち、トルク検出側包囲部材６の窓部６１および非切欠部６２と前記被包囲部材５の切欠部５１および非切欠部５２との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより入力軸２と出力軸３との間に発生するトルクを検出するためのものであり、このため、トルク検出側包囲部材６はアルミニウム等の導電性かつ非磁性材料で形成されている。
【００３３】
前記温度補償用包囲部材７は、前記被包囲部材５と温度補償用コイル９との間に介装されるもので、図１に示すように、その内周側は出力軸３側には固定されないフリーの状態で温度補償用包囲部材７の外周に形成される外筒部（接続部）７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部（接続部）６３とが互いに軸方向に延長され一体に連結することにより、トルク検出側包囲部材６と一体に回動するように構成されている。
なお、温度補償用包囲部材７内周側から温度補償用コイル９の下部に至るまでの出力軸３の外周には、温度補償用包囲部材７と同一材料の円筒部材７５が圧入されており、温度補償用コイル９から出力軸３への磁束の逃げを防止して磁界を安定させるようになっている。
【００３４】
そして、図４、５に示すように、トルク検出側包囲部材６の窓部６１と温度補償側包囲部材７の窓部７１とが軸方向において互いに重ならないように所定角度（１７°、２度）ずらした状態に配置されると共に、図８（図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における縦断面図）に示すように、トルク検出側包囲部材６の各窓部６１と温度補償側包囲部材７の各窓部７１との間における各非切欠部６２、７２の重なり部の幅ａが被包囲部材５の各非切欠部５２の周方向幅ｂよりは狭い幅に形成されることにより、被包囲部材５における各非切欠部５２の両側部が両各窓部６１、７１側にそれぞれ突出すると共に、入力軸２側に回転力が加わっていないトルク値０の状態（中立点）で、図６（平面図）、図７（底面図）および図８に示すように、両突出部ｃ、ｄの突出比率を互いに異ならせた状態で配置されている。ちなみに、両窓部６１、７１の周方向幅は回転角で１２．５°、非切欠部５２は１１°に設定されている。
【００３５】
また、温度補償側包囲部材７は、図２、５、７に示すように、各窓部７１の軸心側がそれぞれ軸心穴（挿通穴）７４と連通する切り欠き状に形成されることにより、前記被包囲部材５における環状基部および被切欠部（磁路形成部）５２が温度補償側包囲部材７を軸方向に通過可能となっている。
そして、前記入力軸２におけるの最大外径部２ｃが、前記トルク検出用包囲部材６における内周側円筒部６０の内径はもちろん、前記被包囲部材５における結合穴５０の内径、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９を収容するヨーク部材８０、９０の内径よりも小径に形成されていて、これら全てのセンサ部材が入力軸２側から組み付けられるようになっている。
【００３６】
一方、トルク検出側包囲部材６の窓部６１は四方を完全に囲まれた窓状に形成されているのに対し、温度補償側包囲部材７の窓部７１は上述のように軸心側がそれぞれ軸心穴（挿通穴）７４と連通する切り欠き状に形成されている関係で、窓状に比べて磁束の逃げが大きくなり、これにより、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の磁界の特性にずれが生じることになる。そこで、この発明の実施の形態では、図４、５に示すように、トルク検出側包囲部材６の窓部６１の内径側を軸心方向に延長して同窓部６１の開口面積を拡大することにより、両コイル８、９の磁界の特性のずれを修正するように構成されている。
なお、この窓部６１の開口面積の拡大による磁界の特性のずれの修正は、予め現物を製作し、磁路がどのように形成されるかをシュミレーションし、その結果を基に窓部６１の延長寸法を決定する。
【００３７】
そこで、主にトルクセンサＴＳ部分の各部材の組み付け手順、および、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の磁界の特性のずれのもう１つの修正方法について説明する。
（イ）ベアリング１ｂが圧入固定された出力軸３を中央ハウジング１２０の下方から挿通させ、ベアリング１ｂを小径部１２０ｂ内面に圧入することにより、中央ハウジング１２０に対し出力軸３の中間部を回転自在に軸支した状態に組付ける。なお、出力軸３にはその軸心穴３ａに対しトーションバー４の下端をスプライン結合すると共に、トーションバー４の上端部を入力軸２の軸心穴２ａ内に挿入した状態で、トーションバー４および入力軸２を直径方向に貫通するピン装着穴２ｇを穿設し、この装着穴２ｇにピン２ｃを圧入装着することによりトーションバー４の上端部側を入力軸２に固定する。なお、ピン装着穴２ｇの穿設加工時に発生する切削油や切粉の除去処理をした後、次の工程に進む。
【００３８】
（ロ）ベース部材１１の下端フランジ部１１ａを中央ハウジング１２０における大径部１２０ａ内に形成された環状段部１２０ｄ上に係止させた状態で組み付ける。
（ハ）ベース部材１１の環状凹部１１ｃ内にヨーク部材９０の本体部を収容し、かつ、固定フランジ部９０ｄをベース部材１１の上端小径円筒部１１ｂの上端面に当接係止させた状態でヨーク部材９０（温度補償用コイル９）を組み付ける。
（ニ）出力軸３の上端小径部３３に被包囲部材５の結合穴５０を圧入して組み付ける。その際、温度補償用コイル９と被包囲部材５相互間のクリアランスをセンサなどで計測しながら被包囲部材５の軸方向位置決めが行われる。
【００３９】
（ホ）外筒部７３、６３を介して温度検出側包囲部材７が一体化されたトルク検出側包囲部材６は、その内周側円筒部６０を入力軸２の最大外形部２ｃの外周にかしめることにより、入力軸２に対し組み付け固定する。この固定に際しては、温度検出側包囲部材７は、前述のように、前記被包囲部材５における環状基部および被切欠部（磁路形成部）５２が温度補償側包囲部材７を軸方向に通過可能となっているため、この温度検出側包囲部材７を被包囲部材５と温度補償用コイル９との間に所定のクリアランスが形成されるように軸方向配置させると共に、入力軸２側に回転力が加わっていないトルク値０の状態（中立点）で、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の磁界の特性のずれの修正が行われる。
即ち、被包囲部材５における各非切欠部５２の周方向両側部が両各窓部６１、７１側にそれぞれ突出する部分の比率を変えることにより、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で検出されるインピーダンスの差が０になるように包囲部材６の回転角度を調整した状態とし、この状態でポンチ等のかしめ具で前記内周側円筒部６０を入力軸２に対しかしめ状態とすることにより、入力軸２に対しトルク検出側包囲部材６および温度補償側包囲部材７を軸方向および周方向において位置決め調整した状態で組み付け固定する。
【００４０】
（ヘ）スペーサ１０における下向きの環状段部１０ｂを温度補償用コイル９側のヨーク部材９０における固定フランジ部９０ｄの上面に当接係止させた状態で、スペーサ１０を組み付ける。
（ト）固定フランジ部８０ｄをスペーサ１０における上向きの環状段部１０ａに当接係止させた状態でヨーク部材８０（トルク検出用コイル８）を組み付ける。これにより、予め設定された両環状段部１０ａ、１０ｂの相互間隔により、トルク検出側包囲部材６を被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に所定のクリアランスのもとに配置させた状態とすることができる。
【００４１】
（チ）ヨーク部材８０における固定フランジ部８０ｄ上に皿ばね１２を載置した状態で、中央ハウジング１２０に対し上部ハウジング１１０の組み付を行う。即ち、入力軸２を上部ハウジング１１０の軸心穴内に圧入固定されたベアリング１ａ内に圧入することにより、上部ハウジング１１０に対し入力軸２を回転自在に軸支状態とし、中央ハウジング１２０の上部に備えた大径部１２０ａ内に上部ハウジング１１０の下端開口縁部１１０ａを挿入すると共に、フランジ部１１０ｂを中央ハウジング１２０の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング１１０と中央ハウジング１２０とを軸方向に締結固定することにより、固定フランジ部８０ｄと環状段部１１０ｄとの間で皿ばね１２が押圧圧縮され、その強い反発力により、ヨーク部材８０、スペーサ１０、ヨーク部材９０、および、ベース部材１１が、皿ばね１２と環状段部１２０ｄとの間に軸方向に挟持された状態で固定される。
【００４２】
次に、この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳのトルク検出方法について説明する。
この発明の実施の形態のトルクセンサＴＳは、トルク０の状態では、上述のように、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の磁界の特性のずれの修正が行われているため、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で検出されるインピーダンス値の差は略０（トルク値０）となっている。
【００４３】
そこで、まず、入力軸２にステアリング回転が入力されると、トーションバー４が捻じれることで、包囲部材６と被包囲部材５に相対角度差が生じ、これにより、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９が形成する磁路回路が変化し、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９のインダクタンスが変化する。
【００４４】
即ち、図９のコイルインダクタンス可変特性図に示すように、右転舵方向では、被包囲部材５に対し、トルク検出用包囲部材６および温度補償用包囲部材７が時計方向に相対回動し、これにより、温度補償用包囲部材７の窓部７１に対する被包囲部材５の非切欠部５２の重なり面積が減少してコイル検出用包囲部材６の窓部６１に対する重なり面積が増加する方向に変化するため、トルク検出用コイル８側のコイルインダクタンスが増加して温度補償用コイル９のコイルインダクタンスが減少する方向に変化し、また、左転舵方向では、以上とは逆に、トルク検出用コイル８側のコイルインダクタンスが減少して温度補償用コイル９コイルインダクタンスが増加する方向に変化する。このように、コイルインダクタンスの差が０を中心として互いにプラスとマイナスの逆方向に変化することになる。
【００４５】
そこで、トルク検出用コイル８で検出されコイルインダクタンス値と、温度補償用コイル９で検出されたコイルインダクタンス値と差分値を検出することにより、常に温度補償された状態のトルク値を検出することができると共に、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９でそれぞれ検出される両コイルインダクタンスの差分値として大きな値が得られるため、トルク検出精度を高めることができる。
【００４６】
以上説明してきたようにこの発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにあっては、以下に列挙する効果が得られる。
即ち、前記入力軸２における最大外径部２ｃを、トルク検出側包囲部材６における内周側円筒部６０の内径はもちろん、出力軸３側に固定される被包囲部材５における結合穴５０の内径、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９を収容するヨーク部材８０、９０の内径よりも小径に形成したことにより、入力軸２と出力軸３とをトーションバー４を介して接続した後からでも、入力軸２側に固定される両包囲部材６、７はもちろん、出力軸３側に固定される被包囲部材５の他、ハウジング１側に固定されるトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９をも全て入力軸２側から装着することができるようになる、従って、組み付け作業性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
また、両包囲部材６、７が入力軸２側に固定されるため、両包囲部材６、７を固定した後に入力軸２側のトルク検出用コイル８を挿入することができるため、両包囲部材６、７を容易に入力軸２に固定することができるようになる。
【００４７】
また、前記温度補償側包囲部材７にはその中心部に入力軸２および被包囲部材５における環状基部を貫通可能な軸心穴７４が形成されていると共に被包囲部材５の各非切欠部５２と対向する部分には軸心穴７４と連通し非切欠部５２を貫通可能な状態で各窓部７１が放射状に形成された構成としたことで、被包囲部材５が温度補償側包囲部材７を軸方向に貫通可能であり、このため、出力軸３に被包囲部材５を装着固定した後に、トルク検出側包囲部材６と温度補償側包囲部材７とが外筒部６３、７３介して一体に形成された構造の包囲部材を入力軸２側から挿入し、被包囲部材５の軸方向両面から挟む状態でトルク検出側包囲部材６と温度補償側包囲部材７を組み付け配置することができるようになり、従って、組み付け作業性をさらに向上させることができるようになる。
【００４８】
また、前記両ヨーク部材８０、９０相互間にトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の軸方向間隔を決定する環状のスペーサ１０を介装するようにしたことで、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９相互間の位置関係を維持した状態での組み付けが可能となり、これにより、両ヨーク部材８０、９０（両コイル８、９）相互間のクリアランス管理を容易に行うことができるようになる。
また、スペーサ１０を設けたことで、入力軸２側のトルク検出用コイル８をハウジング１側に固定する必要がなくなるため、入力軸２側の上部ハウジング１１０を装着する前に、全てのセンサ部材を組み付けることができるようになる。
【００４９】
また、前記両ヨーク部材８０、９０を、スペーサ１０が相互間に介装された両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの部分において皿ばね１２およびベース部材１１を介して軸方向に押圧された状態でハウジング１に対して固定するようにしたことで、皿ばね１２を介装するだけで、両ヨーク部材８０、９０における磁界の磁路を構成する本体部の内部応力を変化させることなしにハウジング１への組み付け固定を容易に行うことができるようになると共に、皿ばね１２の付勢力により両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の位置ずれを防止することができるようになる。
【００５０】
また、前記スペーサ１０が相互間に介装された両固定フランジ部８０ｄ、９０ｄの部分において軸方向に介装されたベース部材１１を介して軸方向に押圧した状態で両ヨーク部材８０、９０をハウジング１に対して固定するようにしたことで、ハウジング１自体を設計変更することなしに、ベース部材１１を変更するだけで、ハウジング１、両包囲部材７、８および被包囲部材５に対する両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の軸方向取り付け位置を容易に変更することができるようになる。
【００５１】
また、上下一対のトルク検出側包囲部材６の窓部６１と温度補償側包囲部材７の窓部７１の開口面積を異ならせることにより、前記上下一対のトルク検出用コイル８と温度補償用コイル９の磁界の特性のずれを修正することができるため、この発明の実施の形態におけるように、入力軸２と出力軸３との外径が異なる段違い部にトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９を配置することで両コイルの磁界の特性が異なってしまうような場合においても、両コイルの磁界の特性のずれを容易に修正することができ、従って、両コイル８、９のレイアウトの自由度を拡大させることができるようになる。
また、トルク検出用コイル８と温度補償用コイル９におけるコイル温度特性のばらつきも、コイル巻き数の増加等による構造の大型化を行うことなしに、調整することができるようになる。
【００５２】
また、トルク検出側包囲部材６における窓部６１の内径側を軸心方向に延長して同窓部６１の開口面積を拡大することにより、両コイル８、９の磁界の特性のずれを修正するようしたことで、トルク検出側包囲部材６の大きさを径方向に拡大することなしに、両検出コイルの磁界の特性のずれを修正することができるようになる。
【００５３】
さらに、被包囲部材５における各被切欠部５２の周方向両側部が両各窓部６１、７１側に突出する突出部ｃ、ｄの比率を調整することにより、両コイル８、９の磁界のずれを修正するようにしたことで、径方向および軸方向のいずれにもトルクセンサを拡大させることなしに、両コイル８、９の磁界の特性のずれを修正することができるようになる。これにより、前記トルク検出側包囲部材６の窓部６１と温度補償側包囲部材７の窓部７１の開口面積を異ならせることでは補えない分の磁界の特性のずれをも修正することができるようになる。
【００５４】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、入力軸２側に包囲部材を設け、出力軸３側に被包囲部材を設けたが、逆であってもよい。
【００５５】
また、発明の実施の形態では、トルク検出側包囲部材６の窓部６１と温度補償側包囲部材７の窓部７１の開口面積を異ならせると共に、被包囲部材５における各被切欠部５２の周方向両側部が両各窓部６１、７１側に突出する突出部ｃ、ｄの比率を調整するようにしたが、いずれか一方の方法のみでも十分に効果を得ることができる。
また、発明の実施の形態では、コイルと包囲部材と被包囲部材を軸方向に対向させる構造のものを例にとったが、従来例におけるように径方向に対向させる構造のものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す縦断面図である。
【図２】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す要部拡大断面図である。
【図３】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける被包囲部材を示す底面図である。
【図４】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材を示す平面図である。
【図５】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材を示す底面図である。
【図６】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材と被包囲部材との位置関係を示す平面図である。
【図７】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける両包囲部材と被包囲部材との位置関係を示す底面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における拡大縦断面図である。
【図９】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサにおける操舵トルクに対するコイルインダクタンスの可変特性図である。
【符号の説明】
ＴＳ　電動パワーステアリング用トルクセンサ
１　ハウジング
２　入力軸（第２回転軸）
２ｃ　最大外径部
３　出力軸（第１回転軸）
４　トーションバー（弾性体）
５　被包囲部材
５１　切欠部
５２　非切欠部
６　トルク検出側包囲部材（第１磁路遮断部）
６１　窓部（切欠部）
６２　非切欠部
６３　外筒部（接合部）
７　温度補償側包囲部材（第２磁路遮断部）
７１　窓部（切欠部）
７２　非切欠部
７３　外筒部（接合部）
７４　軸心穴（挿通穴）
８　トルク検出用コイル（検出コイル）
８０　ヨーク部材
９　温度補償用コイル（検出コイル）
９０　ヨーク部材
【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７】
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【図８】
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【図９】
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