【手続補正書】
【提出日】平成15年10月24日(2003.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】トルクセンサ及びトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、この回転軸を包囲するように配設された二つのコイルと、前記回転軸に作用するトルクの変化に応じて前記二つのコイルのインピーダンスを互いに逆方向に変化させるインピーダンス可変手段と、を備え、前記二つのコイルの端子電圧の差に基づいて前記回転軸に発生するトルクを検出するようになっているトルクセンサにおいて、
前記回転軸と同軸になるように前記ハウジング側に固定されるコイルボビンを有し、そのコイルボビンには、軸方向に離隔し且つ前記回転軸と同軸の二つの溝を形成し、それら二つの溝に前記コイルを一つずつ巻き付けたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記コイルボビンの前記二つの溝の間に空隙を形成し、その空隙内にリング状のヨーク部材をはめ込むとともに、二つの円筒形のヨーク部材で前記コイルボビンの前記二つの溝の部分のそれぞれを外側から包囲した請求項１記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記コイルボビンの前記二つの溝に挟まれた部分に、径方向外側に突出する３本の端子を有する端子取付部を設け、前記３本の端子のうち、第１の端子には一方の前記コイルの巻き始めの端部を固定し、第２の端子には他方の前記コイルの巻き終わりの端部を固定し、第３の端子には前記一方のコイルの巻き終わりの端部及び前記他方のコイルの巻き始めの端部を固定した請求項１又は請求項２記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記端子取付部の各面のうち、前記溝の接線方向を向く両端面のそれぞれには、その接線方向に突出するように凸部を形成し、その凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した請求項３記載のトルクセンサ。
【請求項５】
前記端子取付部の各面のうち、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差にも、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した請求項４記載のトルクセンサ。
【請求項６】
トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、
前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、
前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、他の面には凸部を形成し、
そして、前記凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配したことを特徴とするトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造。
【請求項７】
トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、
前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、
前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、前記コイルが巻き付けられる溝の接線方向を向く両端面のそれぞれには、その接線方向に突出するように凸部を形成し、
そして、前記凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配したことを特徴とするトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造。
【請求項８】
前記端子取付部の各面のうち、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差にも、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した請求項６又は請求項７記載のトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造。
【請求項９】
トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、
前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、
前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配したことを特徴とするトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、コスト増大を避けつつ、検出精度の向上が可能なトルクセンサ及びトルクセンサ用コイルボビンのコイル巻き付け構造を提供することを目的としている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、この回転軸を包囲するように配設された二つのコイルと、前記回転軸に作用するトルクの変化に応じて前記二つのコイルのインピーダンスを互いに逆方向に変化させるインピーダンス可変手段と、を備え、前記二つのコイルの端子電圧の差に基づいて前記回転軸に発生するトルクを検出するようになっているトルクセンサにおいて、前記回転軸と同軸になるように前記ハウジング側に固定されるコイルボビンを有し、そのコイルボビンには、軸方向に離隔し且つ前記回転軸と同軸の二つの溝を形成し、それら二つの溝に前記コイルを一つずつ巻き付けた。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明であるトルクセンサにおいて、前記コイルボビンの前記二つの溝の間に空隙を形成し、その空隙内にリング状のヨーク部材をはめ込むとともに、二つの円筒形のヨーク部材で前記コイルボビンの前記二つの溝の部分のそれぞれを外側から包囲した。これにより、各コイルの内径側以外の部分が、ヨークで覆われることになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は２に係る発明であるトルクセンサにおいて、前記コイルボビンの前記二つの溝に挟まれた部分に、径方向外側に突出する３本の端子を有する端子取付部を設け、前記３本の端子のうち、第１の端子には一方の前記コイルの巻き始めの端部を固定し、第２の端子には他方の前記コイルの巻き終わりの端部を固定し、第３の端子には前記一方のコイルの巻き終わりの端部及び前記他方のコイルの巻き始めの端部を固定した。このようにすれば、第３の端子は二つのコイルの端部が固定される共通端子となるから、巻き付け順を、例えば第１の端子→第３の端子→第２の端子とすることにより、一本の素線でもって連続して二つのコイルを巻き付けることができる。さらに、そのような巻き付け順で素線を巻き付ける場合には、コイルボビンの二つの溝への素線の巻き付け方向を、第３の端子に到達する前後で逆にすることがより好ましい。即ち、かかる巻き付け構造であれば、例えば共通端子である第３の端子をアース側端子とし、第１の端子を一方のコイルの電源側端子、第２の端子を他方の端子の電源側端子とすることにより、二つのコイルの同一方向の駆動電流を供給することができる。
そして、請求項４に係る発明は、上記請求項３記載の発明であるトルクセンサにおいて、前記端子取付部の各面のうち、前記溝の接線方向を向く両端面のそれぞれには、その接線方向に突出するように凸部を形成し、その凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
さらに、請求項５に係る発明は、上記請求項４に係る発明であるトルクセンサにおいて、前記端子取付部の各面のうち、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差にも、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
一方、上記目的を達成するために、請求項６に係る発明は、トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、他の面には凸部を形成し、そして、前記凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
また、上記目的を達成するために、請求項７に係る発明は、トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、前記コイルが巻き付けられる溝の接線方向を向く両端面のそれぞれには、その接線方向に突出するように凸部を形成し、そして、前記凸部の側面周囲に形成される隙間に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
また、請求項８に係る発明は、上記請求項６又は７に係る発明であるトルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造において、前記端子取付部の各面のうち、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差にも、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
さらに、上記目的を達成するために、請求項９に係る発明は、トルクセンサ用のコイルボビンへのコイル巻き付け構造であって、前記コイルボビンのフランジに径方向外側及び軸方向外側に突出した端子取付部を形成するとともに、前記端子取付部の各面のうち、径方向外側を向く上面には端子を固定し、前記溝側を向く側面には、その溝に近い部分を若干肉厚にすることにより斜め下方に伸びる段差を形成し、その段差に、前記端子と前記溝との間に渡される前記コイルの素線を配した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
さらに、凹部１３ｇの寸法を上記のように設定しているため、その凹部１３ｇの内側面は凸部９ｅ，９ｆの端面に当接することになるが、その凸部９ｅ，９ｆの側面，下面と凹部１３ｇ内面との間には隙間が確保される。この結果、凸部９ｅ，９ｆ外面に沿って配設されるコイル１０，１１用の素線が凹部１３ｇ内面と凸部９ｅ，９ｆとの間に挟み込まれるようなことがないから、素線の被覆が破損してヨーク部材１３Ａ，１３Ｂとの間で短絡してしまうことを回避できる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
つまり、コイルの内側に、渦電流のループを周方向に周期的に（θ＝３６０／Ｎ）配置した状態となる。
コイル電流と渦電流の作る磁界は重ね合わされ、円筒部材８の内外には、周方向に周期的な磁界の強弱と、更に中心に向かうほど小さくなる勾配を持った磁界が形成される。周方向の磁界の強弱は隣り合う渦電流の影響を強く受ける窓８ａ，８ｂの中心部分で強く、そこから半周期（θ／２）ずれたところが弱くなる。そして、円筒部材８の内側には、磁性材料からなる出力軸３が同軸に配設され、その出力軸３には、溝３Ａによって凸部及び凹部が窓８ａ，８ｂと同じ周期を持って形成されているが、磁界中に置かれた磁性体は磁化して、自発磁化（磁束）を発するがその量は飽和に至るまでは磁界の強さに応じて大きくなる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
さらに、本実施の形態にあっては、上記したように温度等による自己インダクタンスの変化を相殺するために二つのコイル１０，１１を設けているが、それらコイル１０，１１を共通のコイルボビン９に巻き付けるようにしており、しかも一のコイル捲線機によって連続して二つのコイル１０，１１を巻き付けるようにしているから、それらコイル１０，１１の張力や素線径のバラツキは極めて小さくすることができる。このため、煩雑な管理等を行わなくても同一規格と見なせる二つのコイル１０，１１を一つのトルクセンサに組み込むことができるし、それらコイル１０，１１間の芯ずれも生じないから、図１０のようなモータ制御回路と接続した段階でのブリッジ回のバランス調整は不要若しくは簡易で済む。よって、コストの大幅な増大を招くことなく、トルク以外の要因によるコイル１０，１１のインダクタンス変化を確実に相殺することができるから、検出精度の高いトルクセンサとすることができるのである。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
また、コイルボビン９を二つのコイル１０，１１で共通の部材としたため、部品点数が削減され、ハウジング１への組み付け工数も削減するから、これによってもコスト低減が図られるという利点もある。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転軸と同軸になるようにハウジング側に固定されるコイルボビンに、軸方向に離隔し且つ前記回転軸と同軸の二つの溝を形成し、それら二つの溝に前記コイルを一つずつ巻き付けたため、それらコイルの張力や素線径のバラツキは極めて小さくすることができ、煩雑な管理等を行わなくても同一規格と見なせる二つのコイルを一つのトルクセンサに組み込むことができるから、コストの大幅な増大を招くことなく、トルク以外の要因によるコイルのインダクタンス変化を確実に相殺することができるという効果が得られる。
また、請求項４〜９に係る発明によれば、コイルの素線中途部同士等で短絡が生じるようなことを回避できるという効果がある。