(57)【要約】【課題】  コイルユニットのヨークに設けた切欠の形成による磁束の減少を最小限に抑えることが可能なトルクセンサを提供すること。【解決手段】  トーションバーによって接続された回転軸と、回転軸を包囲するように設けられた円筒状のコイルユニットと、回転軸に作用するトルクの変化に応じてコイルユニットのコイルのインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段とを備え、インピーダンス可変手段によるインピーダンス変化に基づき、回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサにおいて、コイルユニットは、コイルが巻回される巻回部と、コイルを外部に引き出す端子部とから構成されるボビンと、ボビン内部に収容すると共に、ボビンの端子部引出し用の切欠が形成されたヨークとから構成され、ヨークの切欠には、この切欠の周方向中央部において端子の軸方向端面側に突出した突出部と、この突出部の周方向両側に形成されたコイル逃げ溝とが形成されることとした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーによって接続された回転軸と、  前記回転軸を包囲するように設けられた円筒状のコイルユニットと、  前記回転軸に作用するトルクの変化に応じて前記コイルユニットのコイルのインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段と、  を備え、  前記インピーダンス可変手段によるインピーダンス変化に基づき、前記回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサにおいて、  前記コイルユニットは、コイルが巻回される巻回部と、コイルを外部に引き出す端子部とから構成されるボビンと、  前記ボビン内部に収容すると共に、前記ボビンの端子部引出し用の切欠が形成されたヨークと  から構成され、  前記ヨークの切欠には、この切欠の周方向中央部において前記端子の軸方向端面側に突出した突出部と、この突出部の周方向両側に形成されたコイル逃げ溝とが形成されることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電動パワーステアリング装置において入力軸及び出力軸の相対回転変位（トルク）を検出するトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、トルクセンサとして、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報において、トルクセンサのコイルユニットのコイル（配線）を巻回するボビンを収容するヨークに、端子引出し方向用の矩形の切欠が設けられている。コイル（の配線）は、この切欠と端子の間から外部に引き出されるようになっている。【特許文献１】特開２００２−１５６２９７号公報（図２参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  切欠周辺に形成される磁界の多くは、切欠を迂回するように流れるが、一部の磁界は切欠を飛び越えて形成される。よって、非切欠形成部との磁界の落差を小さくし、強い磁界を形成するには、切欠の軸方向長さが短いことが望ましい。しかしながら、切欠と端子との間には、両者の間にコイル（の配線）が挟み込まれるのを防止するために所定の隙間が設けられているため、切欠の軸方向長さは、端子の軸方向厚さに加え、この所定の隙間分だけ大きくなってしまうという問題があった。【０００４】  本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コイルユニットのヨークに設けた切欠の形成による磁束の減少を最小限に抑えることが可能なトルクセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記目的を達成するため、本発明では、トーションバーによって接続された回転軸と、回転軸を包囲するように設けられた円筒状のコイルユニットと、回転軸に作用するトルクの変化に応じてコイルユニットのコイルのインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段とを備え、インピーダンス可変手段によるインピーダンス変化に基づき、回転軸に発生するトルクを検出するトルクセンサにおいて、コイルユニットは、コイルが巻回される巻回部と、コイルを外部に引き出す端子部とから構成されるボビンと、ボビン内部に収容すると共に、ボビンの端子部引出し用の切欠が形成されたヨークとから構成され、ヨークの切欠には、この切欠の周方向中央部において端子の軸方向端面側に突出した突出部と、この突出部の周方向両側に形成されたコイル逃げ溝とが形成されることとした。【０００６】  つまり、突出部における切欠の軸方向長さは、コイル逃げ溝における切欠の軸方向長さよりも短いため、突出部における磁界を強くすることができる。このため、非切欠形成部との磁界の落差を小さくすることが可能となり、コイルユニットのヨークに設けた切欠の形成による磁束の減少を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下、本発明のトルクセンサを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】  図1は、実施例１におけるパワーステアリング装置に適用されたトルクセンサの構成図である。実施例１のトルクセンサは、運転者の操作する図外のステアリングホイールに接続され、鉄等の磁性材料から形成された入力軸１（特許請求の範囲の回転軸に相当）と、図外のラック&ピニオン機構に接続された出力軸２（特許請求の範囲の回転軸に相当）の間に設けられている。入力軸１及び出力軸２は、トーションバー３の固定部３ａ，３ｂを介して接続されている。トルクセンサは、トーションバー３と、２つの円筒部材４，５と、コイル９ａ，９ｂを含むコイルユニット９Ａ，９Ｂから構成される。【０００９】  出力軸２の入力軸１側端面には、トーションバー３の挿入部から更に径方向に延びた溝２ａが形成されており、この溝２ａには、入力軸１の出力軸２側端面に形成された凸部１ａが摺動自在に挿入されている。ただし、溝２ａの幅（周方向寸法）は、凸部１ａの幅よりも若干広くなっており、入力軸１及び出力軸２間の所定範囲以上の相対回転を防止している。【００１０】  円筒部材４は、入力軸１に対し大径部１Ａを包囲するように密着固定されている。また、円筒部材４は、導電性且つ非磁性材料（本実施例ではアルミ系材料）から成り、円周方向に第1窓４ａが複数個設けられている。【００１１】  円筒部材５は、出力軸２に対し小径部５Ａにおいて円筒部材４を覆うよう密着固定されている。円筒部材５は、導電性且つ非磁性材料（本実施例ではアルミ系材料）から成り、円周方向に第２窓５ａ，５ｂが複数個設けられている。【００１２】  ２組のコイルユニット９Ａ，９Ｂは、円筒部材４，５の外周を囲むように軸方向に並んで配置されている。また、コイル９ａ，９ｂと第１窓４ａ及び第２窓５ａ，５ｂとは、径方向に対向するように配置されている。【００１３】  運転者の操舵力は、入力軸１、トーションバー３、出力軸２から図外のラック&ピニオン機構に伝達され、転舵輪（図外）に伝えられる。運転者が操舵操作を行うと、入出力軸間に固定されているトーションバー３の捩れに伴い、円筒部材４の窓と円筒部材５の窓との重なり具合が変化する。このとき、コイル９ａ，９ｂにインピーダンス変化が発生する（特許請求の範囲のインピーダンス可変手段に相当）。発生したインピーダンス変化が基板（図外）に伝達されると、基板において操舵トルクが演算される。演算結果に基づいて操舵トルクを軽減する操舵補助トルクが発生するような駆動電流が図外の電動モータに供給され、任意の方向及び大きさの操舵補助トルクが付与される。【００１４】  図２は実施例１におけるトルクセンサのコイルユニット９Ａ（９Ｂ）のＡ−Ａ断面図、図３はトルクセンサのコイルユニット９Ａ（９Ｂ）を軸方向第２ヨーク部材１４側から見た正面図、図４はトルクセンサのコイルユニット９Ａ（９Ｂ）を径方向端子側から見た側面図である。  コイルユニット９Ａ（９Ｂ）は、銅線等の配線１２が巻回されコイル９ａ（９ｂ）を形成している樹脂製のボビン１１と、ボビン１１の側面及び外周を覆うボビン収装体としてのヨーク９Ｃ（９Ｄ）から構成されている。ヨーク９Ｃ（９Ｄ）は、第１ヨーク部材１０と第２ヨーク部材１４から構成されている。ここで、第１ヨーク部材１０は円筒���１５、底部１６、屈曲部１７、開口部１６ａから構成される部材であり、第２ヨーク部材１４は第１ヨーク部材１０の円筒部１５の軸方向他方側を閉塞する円盤状の部材である。尚、第１ヨーク部材１０の詳細については図５，６で説明する。また、ボビン１１の詳細については図７，８で説明する。更に、図４の切欠２１については、図９で説明する。【００１５】  図５は実施例１における第１ヨーク部材１０のＡ−Ａ方向における断面図、図６は実施例１における第１ヨーク部材１０を軸方向切欠２１側から見た正面図である。  第１ヨーク部材１０は、円筒部１５と、この円筒部１５の軸方向一方向側を閉塞する底部１６と、底部１６に設けられた開口部１６ａと、円筒部１５及び底部１６を繋ぐ屈曲部１７から構成されている。また、円筒部１５の一部には切欠２１が設けられ、この切欠２１からボビン１１の端子部１１ａが引き出される。【００１６】  [切欠の形状について]  次に、ヨーク９Ｃ（９Ｄ）の第１ヨーク部材１０に設けられた切欠２１について説明する。図７は、実施例１における第１ヨーク部材１０の切欠２１を表す図である。切欠２１は、第１テーパ領域１８ａ，１８ｂと突当領域１９に分けられる。突当領域１９には突出部１９ａが設けられており、突出部１９ａから周方向両端部に向かって切欠２１の軸方向長さが徐々に増大するようなテーパ状に形成されたコイル逃げ溝２１ａが設けられている。【００１７】  図８は、実施例1におけるボビン１１のＡ−Ａ方向における断面図である。図９は、実施例１におけるボビン１１を軸方向の第２ヨーク部材１４の設置面側から見た図である。【００１８】  ボビン１１は、配線１２が巻き付けられてコイル９ａ（９ｂ）を形成している巻回部１１ａと、配線１２を外部に引き出すボビン端子部１１ｂ（特許請求の範囲に記載の端子部に相当）、引き出した配線１２を巻き付ける配線巻付部１１ｃから構成されている。また、ボビン端子部１１ｂは端子１３と接続されている。【００１９】  ここで、ボビン端子部１１ｂにおいて外部に引き出される配線１２はエナメルで覆われており、配線巻付部１１ｃに巻きつけられる。また、ボビン端子部１１ｂは樹脂から構成されており、仮に配線１２のエナメルが剥がれた場合であっても、短絡を防止可能な構成となっている。【００２０】  [ボビンをヨークへ装着した状態における切欠の効果]..図１０は、実施例1において、コイルユニット９Ａ（９Ｂ）の切欠２１付近（図４のＢで表される領域）を表す拡大図である。  切欠２１の突出部１９ａがボビン端子部突当面１１ｅに当接し、またコイル９ａ（９ｂ）の配線１２は第１テーパ領域１８ａ，１８ｂに設けられたコイル逃げ溝２１ａから引き出される。【００２１】  突出部１９ａにおいては、切欠２１の軸方向長さがコイル逃げ溝２１ａにおける切欠２１の軸方向長さよりも短い構成となっている。【００２２】  突出部１９ａがボビン端子部突当面１１ｅに当接しており、端子１３の軸方向上下の動きを抑える構成となっている。また、コイル逃げ溝２１ａが周方向両端部に向かって切欠２１の軸方向長さが徐々に増大するテーパ状に形成されるため、切欠２１の軸方向長さの変化がなだらかになる。【００２３】  切欠２１を第１テーパ領域１８ａ��１８ｂと突当領域１９の２つの領域に分けたことにより得られる効果について、以下に列挙する。１）第１テーパ領域１８ａ，１８ｂにおいては、コイル逃げ溝２１ａが設けられており、切欠２１と端子１３との間でコイル９ａ（９ｂ）の配線の当接を回避することができる。すなわち、配線１２を傷める虞がない（請求項１に対応）。２）突出部１９ａにおいては、切欠２１の軸方向長さがコイル逃げ溝２１ａにおける切欠２１の軸方向長さよりも短いため、突出部１９ａでは切欠２１における磁界を強くすることができる。これにより、非切欠形成部との磁界の落差を小さくすることができる（請求項１に対応）。３）突出部１９ａがボビン端子部突当面１１ｅに当接しており、端子１３の軸方向上下の動きを抑えることができる。よって、端子１３の軸方向倒れを防止することが可能となり、配線１２の断線を防ぐことができる。４）コイル逃げ溝２１ａが周方向両端部に向かって切欠２１の軸方向長さが徐々に増大するテーパ状に形成されるため、切欠２１の軸方向長さの変化がなだらかになる。これにより、切欠２１付近におけるインピーダンスの大きな変化を抑制することができる。
【実施例２】
【００２４】  次に、実施例２について図１１に基づき説明する。トルクセンサの基本的構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。【００２５】  図１１は、実施例２において、コイルユニット９Ａ（９Ｂ）の切欠２２付近（図４のＢで表される領域）を表す拡大図である。  切欠２２は、突当領域１９、第２テーパ領域２０ａ，２０ｂ、第３テーパ領域２３ａ，２３ｂの各領域に分けられ、ボビン挿入口１１ｄ’に向かうに従い拡開している。このとき、実施例１の切欠２１と比較すると、ボビン挿入口１１ｄ’の周方向幅が実施例１に比べて長く形成され、コイル逃げ溝２２ａ部分の周方向幅に関しては、実施例１のコイル逃げ溝２１ａよりも短く形成されている。【００２６】  次に、実施例２の作用について説明する。切欠２２は突当領域１９、第２テーパ領域２０ａ，２０ｂ、第３テーパ領域２３ａ，２３ｂとに分けられることにより、ボビン挿入口１１ｄ’における周方向幅が拡大することで、ボビン１１の挿入性が向上し、組み付け容易性を確保することができる。【００２７】  また、切欠２２の周方向幅の大きさは磁界の形成に影響し、特に影響するのはコイル９ａ（９ｂ）付近である。このとき、コイル逃げ溝２２ａにおける周方向幅を短く形成しているため、切欠２２の形成による磁束の減少を最小限に抑えることができる。つまり、ボビン１１の挿入性向上と切欠２２のよる磁束の減少を抑える２つの効果を同時に達成できる。【００２８】  更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。【００２９】  （イ）  請求項１記載のトルクセンサにおいて、  前記突出部は、前記端子の軸方向端面に当接することを特徴とするトルクセンサ。【００３０】  突出部１９ａがボビン端子部突当面１１ｅに当接しており、端子１３の軸方向上下の動きを抑えることができる。よって、端子１３の軸方向倒れを防止することが可能となり、配線１２の断線を防ぐことができる。【００３１】  （ロ）  請求項１または上記（イ）記載のトルクセンサにおいて、  前記コイル逃げ溝は、前記突出部から周方向両端部に向かって切欠の軸方向長さが徐々に増大するようなテーパ状に形成されることを特徴とするトルクセンサ。【００３２】  切欠の軸方向長さの変化が緩やかになるため、切欠周辺におけるインピーダンス変化を抑制することができる。【００３３】  （ハ）  請求項１または上記（イ）または上記（ロ）記載のトルクセンサにおいて、  前記ヨークは、円筒部と、この円筒部の軸方向一方向側を閉塞する底部とを有する第１ヨーク部材と、  前記円筒部の軸方向他方側を閉塞する円盤状の第２ヨーク部材とから構成され、  前記切欠は、前記円筒部の軸方向他方側端部に形成され、この切欠の周方向幅は、軸方向一方側から他方側に向かって拡径するテーパ状に形成されることを特徴とするトルクセンサ。【００３４】  円筒部１５に切欠２２が形成されるにあたり、切欠２２は底部１６から第２ヨーク部材１４側にテーパ状に拡開して形成される。つまり、ボビン挿入口１１ｄ’における周方向幅が拡がることにより、ボビン１１の挿入性が向上する。また、切欠２２の周方向幅の大きさが最も影響する箇所はコイル９ａ（９ｂ）��近であるが、コイル逃げ溝２２ａにおける周方向幅は短いため、切欠２２の形成による磁束の減少を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１におけるトルクセンサ構成図である。
【図２】実施例１におけるトルクセンサのコイルユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例1におけるトルクセンサのコイルユニットを軸方向第２ユニット部材側から見た正面図である。
【図４】実施例1におけるトルクセンサのコイルユニットを径方向端子側から見た側面図である。
【図５】実施例１における第１ヨーク部材のＡ−Ａ方向における断面図である。
【図６】実施例１における第１ヨーク部材を軸方向切欠側から見た正面図である。
【図７】実施例１における第１ヨーク部材の切欠形状を表す図である。
【図８】実施例1におけるボビンのＡ−Ａ方向における断面図である。
【図９】実施例１におけるボビンを軸方向の第２ヨーク部材の設置面側から見た図である。
【図１０】実施例1におけるコイルユニットの切欠付近を表す図である。
【図１１】実施例２におけるコイルユニットの切欠付近を表す図である。
【符号の説明】
【００３６】  １    入力軸  １ａ  凸部  １Ａ  大径部  ２    出力軸  ２ａ  溝  ３    トーションバー  ３ａ  固定部  ３ｂ  固定部  ４    円筒部材  ４ａ  第１窓  ４ｃ，４ｄ  窓  ４Ａ  小径部  ５    円筒部材  ５ａ，５ｂ  第２窓  ５ｃ，５ｄ  窓  ５Ａ  小径部  ９Ａ，９Ｂ  コイルユニット  ９Ｃ，９Ｄ  ヨーク  ９ａ，９ｂ  コイル  １０  第１ヨーク部材  １１  ボビン  １１ａ  巻回部  １１ｂ  ボビン端子部  １１ｃ  配線巻付部  １１ｄ  ボビン挿入口  １１ｅ  ボビン端子部突当面  １２  配線  １３  端子  １４  第２ヨーク部材  １５  円筒部  １６  底部  １６ａ  開口部  １７  屈曲部  １８ａ，１８ｂ  第１テーパ領域  １９  突当領域  １９ａ  突出部  ２０ａ，２０ｂ  第２テーパ領域  ２１  切欠  ２１ａ  コイル逃げ溝  ２２  切欠  ２２ａ  コイル逃げ溝  ２３ａ，２３ｂ  第３テーパ領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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