(57)【要約】【課題】コイルボビンの外向きフランジの外径を小さく抑えたまま、コイルヨークに対するコイルボヒンのガタ付きや位置ずれを確実に防止できるようにして、検出精度の向上とコイルユニットの小型化を両立させる。【解決手段】樹脂製のコイルボビン１５の端面に突起２４を設け、その突起２４をコイルヨーク１６の環状凹部２３の内側端面に弾接させる。コイルボビン１５の突起２４の付根部の周囲に突起変形分の肉を逃がす凹状の逃げ代２５を設ける。この場合、コイルボビン１５の外向きフランジ１８ａを撓み変形させることなく、突起２４による弾性反力を得ることができる。コイルボビン１５の外向きフランジ１８ａの外周縁部までコイル９を巻回しても、突起２４の押圧によってコイル９の巻きが乱れることがないため、コイルボビン１５の外径を小さくすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力トルクに応じてコイルのインピーダンスを変化させ、そのコイルのインピーダンスからトルクを検出するトルクセンサであって、
検出回路に接続されたコイルと、円筒状の軸部に前記コイルを巻回し、その軸部の両端に外向きフランジを有する樹脂製のコイルボビンと、内周面に環状凹部を有し、その環状凹部内に前記コイルボビンを収容する円環状のコイルヨークと、から成るコイルユニットと、
このコイルユニットの内周側に配置され、入力トルクに応じて前記コイルのインピーダンスを変化させるトルク−インピーダンス変換手段と、
を備えたものにおいて、
前記コイルボビンの軸方向の少なくとも一方の端面に突起を設け、その突起を前記コイルヨークの環状凹部の内側端面に弾接させると共に、コイルボビンの突起の付根部の周囲、または、コイルヨークの突起当接部の周囲に、突起変形分の肉を逃がす凹状の逃げ代を設けたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記突起をコイルボビンの軸部の端面に設け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、車両のステアリングの入力トルク等を検出するトルクセンサに関し、とりわけ、入力トルクをコイルのインピーダンス変化として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、以下のようなものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このトルクセンサは、入力軸と出力軸をトーションバーを介して連結することによって入力トルクを両軸の相対的な回転変位に変換し、さらに、その回転変位をコイルのインピーダンス変化に変換して、検出回路で検出したそのインピーダンス値を基にして入力トルクを求めるようになっている。
【０００４】
そして、検出回路に接続される前記コイルは樹脂製のコイルボビンに巻回され、そのコイルボビンは円環状のコイルヨークの内側に収容されている。コイルを巻回したコイルボビンとコイルヨークは予め一体に組み付けられてコイルユニットとされ、このコイルユニットは、前記トーションバーを含むトルク−インピーダンス変換手段の周域に配置されている。このトルク−インピーダンス変換手段は、磁性体の凸部とコイルユニットとの対向面積をトーションバーの捩れに応じて変化させる基本構成とされ、この対向面積の変化によるコイルのインピーダンス変化を検出回路によって検出するようになっている。
【０００５】
コイルボビンは円筒状の軸部の両端に外向きフランジを有し、その外向きフランジに挟まれた軸部の外周にコイルが巻回されており、コイルヨークは固定のハウジングに取り付けられると共に内周面に環状凹部を有し、その環状凹部に前記コイルボビンが収容されている。
【０００６】
また、このトルクセンサは、コイルヨークに対するコイルボビンのガタ付きや位置ずれを防止するための手段として、コイルボビンの外向きフランジに軸方向外側に突出する突起を形成し、その突起をコイルヨークの環状凹部の内側端面に弾接させるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２４８５６１号公報
【０００８】
【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、突起を外向きフランジの外周縁部に形成し、コイルヨークに対する組付時にその外向きフランジを弾性的に撓ませることによってコイルヨークに対する支持反力を得るようにしているため、コイルボビンに対するコイルの巻き代が外向きフランジの撓み代確保のために制約を受けることとなる。即ち、コイルを外向きフランジの外周縁部に近接するまで巻くと、外向きフランジの撓みによってコイルの巻き状態が乱れ、安定したインピーダンス検出が行えなくなってしまうため、コイルの巻きは外向きフランジの径方向内側の限られた領域とせざるを得なくなる。このため、コイルボビンの外周側に実際にコイルを巻くことのできない大きなデッドスペースができ、コイルユニットの大型化を余儀なくされる。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、コイルボビンの外向きフランジの外径を小さく抑えたまま、コイルヨークに対するコイルボヒンのガタ付きや位置ずれを確実に防止できるようにして、検出精度の向上とコイルユニットの小型化を両立させ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、樹脂製のコイルボビンの軸方向の少なくとも一方の端面に突起を設け、その突起をコイルヨークの環状凹部の内側端面に弾接させると共に、コイルボビンの突起の付根部の周囲、または、コイルヨークの突起当接部の周囲に、突起変形分の肉を逃がす凹状の逃げ代を設けるようにした。
【００１１】
この発明の場合、コイルボビンの組付時に突起がコイルヨークに押圧されると、その突起は凹状の逃げ代部分に膨出するようにして弾性変形する。したがって、コイルボビンの外向きフランジを撓み変形させることなく、突起による弾性反力を得ることができる。よって、この発明によれば、コイルボビンの外向きフランジの外周縁部までコイルを巻回しても、突起の押圧によってコイルの巻きが乱れることがないため、コイルボビンの外径を小さく抑えたまま、コイルヨークのガタ付きや位置ずれを突起によって確実に防止することができる。
【００１２】
前記突起はコイルボビンの軸部の端面に設けることが望ましい。この場合、突起の押圧によってコイルボビンの外向きフランジが変形することが無いため、外向きフランジの変形によるコイルの巻きの乱れをより確実に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図１〜図４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。
【００１４】
即ち、図２に示すように、車体に支持固定されるハウジング２にはステアリングホイール側の入力シャフト３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の捩れ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８の出力ギヤ（図示せず）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の捩れによる相対回動量をコイル９のインピーダンスとして検出し、そのインピーダンスに基いた検出信号を電動モータ８の制御部に出力するようになっている。
【００１５】
トルクセンサ１は、入力シャフト３と出力シャフト４の付き合わせ部に配置されたトルク−インピーダンス変換手段１０と、コイル９を含む一対のコイルユニット１１Ａ，１１Ｂと、各コイルユニット１１Ａ，１１Ｂのコイル９のインピーダンスを検出する検出回路（図中１２は、その検出回路を実装した回路基盤を示す。）と、を備えている。
【００１６】
トルク−インピーダンス変換手段１０は、前記トーションバー６と、入力シャフト３の先端側外周に形成された雄スプライン状の歯面１３と、出力シャフト４の端部に一体に取り付けられ、前記歯面１３の周域を非接触状態で囲繞するアルミニウム製の円筒壁１４と、を備え、円筒壁１４には入力シャフト３側の歯面１３と同数の窓（図示せず。）の列が上下２段に、かつ、相互の窓がオフセットするように形成されている。
【００１７】
この円筒壁１４の窓は円筒壁１４の外周側に露出する歯面１３の面積を入力シャフト３と出力シャフト４の相対回転位置に応じて変化させるものであり、トーションバー６の捩れ量が０の中立位置において、上下の窓の列による露出面積が等しくなるように設定されている。そして、この中立位置から両シャフト３，４が一方に相対回転すると、上段の窓による露出面積が増大すると共に下段の窓による露出面積が同面積分だけ減少し、両シャフト３，４が他方に相対回転すると、逆に、上段の窓による露出面積が減少し、下段の窓による露出面積が同面積分だけ減少するようになっている。
【００１８】
また、コイルユニット１１Ａ，１１Ｂは、以下で詳述するように全体が円環状に形成され、夫々が前記各窓の列に対応する位置の外周側に配置されている。このため、コイルユニット１１Ａ，１１Ｂの各コイル９のインピーダンスは、前記上段と下段の窓を通した歯面１３の露出面積の関係から、入力シャフト３と出力シャフト４が相対回動すると、常に逆向きに同量だけ増減変化する。このトルクセンサ１では、両コイルユニット１１Ａ，１１Ｂのコイル９のインピーダンスの差を求め、その差を基にして入力トルクを求めるようにしている。したがって、このトルクセンサ１の場合、温度変化等の入力トルク以外の要因によるインピーダンス変化が相殺され、その結果、安定したトルク検出が可能となる。
【００１９】
ここで、コイルユニット１１Ａ，１１Ｂの構造について説明するが、各コイルユニット１１Ａ，１１Ｂは基本的に同構造であるため、以下では一方のコイルユニット１１Ａについて説明し、他方のコイルユニット１１Ｂの説明は省略するものとする。
【００２０】
コイルユニット１１Ａは、図１，図３に示すように、検出回路に接続される前記コイル９と、このコイル９を巻回する樹脂製のコイルボビン１５と、このコイルボビン１５の周域を囲繞する磁性体から成るコイルヨーク１６と、から成り、コイルボビン１５は、外周にコイル９を巻回する円筒状の軸部１７の両端に一対の外向きフランジ１８ａ，１８ｂが延設されている。また、コイルヨーク１６は、円筒壁１９の一端に内向きフランジ２０が延設された第１ヨークブロック２１と、円環プレート状の第２ヨークブロック２２とから成り、第１ヨークブロック２１の円筒壁１９の他端に第２ヨークブロック２２が圧入固定されることにより、内周側に前記コイルボビン１５を収容するための環状凹部２３が形成されている。
【００２１】
コイルボビン１５は、第１ヨークブロック２１の内周側に挿入した後に、第２コイルブロック２２を第１ヨークブロック２１に圧入することにより、第１ヨークブロック２１の内向きフランジ２０と第２ヨークブロック２２の端面の間に挟持されるが、コイルボビン１５の軸部１７の一端には、図３，図４に示すように軸方向外側に突出する複数の突起２４が形成され、この突起２４が図１に示すように第１ヨークブロック２１の内向きフランジ２０の端面に弾接することによってコイルヨーク１６内でのコイルボビン１５のガタ付きや位置ずれが防止されている。そして、コイルボビン１５の軸部１７の一方の端面のうちの、各突起２４の付根部の周囲には、突起変形分の肉を逃がすための凹状の逃げ代２５が設けられている。この逃げ代２５は、この実施形態の場合、軸部１７の内周側に開口する半円状の窪みによって形成されている。
【００２２】
尚、コイルボビン１５の他端側の外向きフランジ１８ｂの外周には、図３に示すように、板状の接続ブラケット２６が延設され、この接続ブラケット２６の先端にコイル９の両端部が接続される一対のピン２７，２７が突設されている。これに対し、第１ヨークブロック２１の円筒壁１９には接続ブラケット２６を外部に突出されるための切欠き２８が形成されている。
【００２３】
また、二つのコイルユニット１１Ａ，１１Ｂは、図１に示すように、第２ヨークブロック２２側を相互に突き合わせるようにして上下に重ね合わされ、ハウジング２の凹部２９内に皿ばね３０で付勢された状態で収容支持されている。
【００２４】
この実施形態のトルクセンサ１は、上述のようにコイルボビン１５の一方の端面に形成された突起２４をコイルヨーク１６の内向きフランジ２０に弾接させることによってコイルボビン１５のガタ付きや位置ずれを防止しているが、突起２４は、図１中に拡大して示すように、コイルヨーク１６に対する押圧によって凹状の逃げ代２５内に膨出するように撓み変形するため、コイルボビン１５の外向きフランジ１８ａを反り変形させることなく、コイルボビン１５に軸方向の弾性反力を確実に付与することかできる。
【００２５】
したがって、このトルクセンサの場合、外向きフランジ１８ａの外周縁部に反りが生じないことから、外向きフランジ１８ａの外周端部に近接する位置までコイルボビン１５にコイル９を巻回しても、コイル９の巻きが乱れて検出精度が低下する不具合は生じない。よって、コイル９の巻きが外向きフランジ１８ａの変形によって制限を受けることがないため、コイルボビン１５の外周側にコイル９の巻かれない不要な空間を大きく設ける必要がなく、このことから、コイルボビン１５の小型化、延いては、コイルユニット１１Ａ，１１Ｂの小型化を図ることができる。
【００２６】
尚、コイルボビン１５に設ける突起２４と凹状の逃げ代２５は、コイルボビン１５の外向きフランジ１８ａに設けることも可能であるが、この実施形態のように軸部１７の端面に設けるようにした場合には、突起２４の反力が軸部１７に直接受け止められるため、押圧による外向きフランジ１８ａの撓み変形を殆ど完全に無くすことができる。
【００２７】
また、上記の実施形態では凹状の逃げ代２５をコイルボビン１５側に設けたが、図５，図６に示すようにコイルヨーク１６側の突起当接部とその周囲を凹状に形成することによって突起当接部の周囲に逃げ代１２５を設けるようにしても良い。
【００２８】
尚、この発明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、上記の実施形態では、コイルボビン１５の一方の端面にのみ突起２４を形成したが、コイルボビン１５の両端面に突起２４を形成することも可能である。また、逃げ代２５（１２５）の形状も半円状に限らず、円形状やその他の形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示すコイルユニットの半断面図。
【図２】同実施形態を示す断面図。
【図３】同実施形態を示すコイルユニット分解斜視図。
【図４】同実施形態を示すコイルボビンの部分拡大断面図。
【図５】この出願の発明の他の実施形態を示すコイルユニットの組付前の部分拡大断面図。
【図６】同実施形態を示すコイルユニットの組付後の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１…トルクセンサ
９…コイル
１０…トルク−インピーダンス変換手段
１５…コイルボビン
１６…コイルヨーク
１７…軸部
１８ａ，１８ｂ…外向きフランジ
２３…環状凹部
２４…突起
２５，１２５…逃げ代
【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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