(57)【要約】    【課題】ハウジングに収容されたコイル組立体を付勢しながら係止する止め輪を備えるトルク検出装置において、止め輪の付勢力を長期間にわたって良好に維持すると共に、コイル組立体のコイルに局部的な応力が発生することを防止すること。    【解決手段】止め輪２４は、外環部４７と、内環部４８と、外環部４７および内環部４８を互いに連結する複数の弾性リブ４９とを備えている。内環部４８と外環部４７とは、概ね同心に配置され且つ互いに軸方向Ｓに離隔している。内環部４８は、カバーの第１の部分の環状側壁の一端面に面接触可能な付勢部５１を有している。付勢部５１は、内環部４８の環状の平坦面の全周に渡って形成されている。これにより、内環部４８は、その全周にわたって環状側壁と面接触することができる。    【選択図】            図３
2005345108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルおよびコイルを覆うカバーを含む環状のコイル組立体を軸方向に位置決めするためのトルク検出装置用の止め輪において、
相対的に大径の外環部と、相対的に小径の内環部と、外環部と内環部とを連結する複数の弾性リブとを備え、
上記外環部および内環部は概ね同心に配置され且つ互いに軸方向に離隔し、
上記内環部はその全周にわたってコイル組立体のカバーの端面に面接触可能な付勢部を含むことを特徴とするトルク検出装置用の止め輪。
【請求項２】
請求項１において、上記複数の弾性リブは、内環部への接続部からそれぞれ内環部の径方向外向きに延び、上記内環部への接続部は内環部の周方向に等間隔で配置されることを特徴とするトルク検出装置用の止め輪。
【請求項３】
トルク伝達軸を取り囲むコイルおよびコイルを覆うカバーを含む環状のコイル組立体と、
コイル組立体を収容する収容孔を含む筒状のハウジングと、
請求項１または２記載の止め輪とを備え、
上記内環部の付勢部がカバーの端面を付勢することを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク検出装置用の止め輪およびこれを備えるトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングシャフト等の軸部材に付与された操舵トルクを検出するためのトルク検出装置が知られている。このトルク検出装置には、軸部材を取り囲むコイルおよびこのコイルを格納するホルダーを含むコイルユニットを備え、コイルユニットをケースに収容したものがある。
具体的には、ケースに形成された孔部にホルダーが嵌め込まれている。また、孔部の周面には溝が形成されて止め輪が嵌め込まれている。この止め輪がホルダーの一端面に当接して、ケースに対するコイルユニットの軸方向の移動を規制している。この止め輪として金属製皿ばねを用いるのが一般的である。皿ばねによってホルダーの端面を軸方向に付勢し、ホルダーが孔部に対してガタつかないようにしている。また、皿ばね以外にも、種々の止め輪が提案されている。（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１では、止め輪として環状の波板ばねを用いている。特許文献２では、止め輪として、環状部と、環状部の内周に設けられた複数の突出片とを備えたものを用いている。この場合、各突出片は、環状部に対して軸方向に弾性的に揺動可能とされており、各突出片の先端がホルダーの端面に接触することで、ホルダーを付勢している。
【特許文献１】実公平６−１７０６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
止め輪として通常の金属製皿ばねを用いた場合、皿ばねの剛性が比較的高いため、長期間の使用によりへたりを生じ、付勢力が低下するという耐久上の問題がある。
一方、特許文献１の止め輪は、波形部の頂部のみが局部的にホルダーの端面に接触する。その結果、止め輪からの付勢力がホルダーに局部的に作用し、ホルダー内のコイルに局部的な応力が生じてしまう。コイルに局部的な応力が生じると、温度変化に伴うコイルのインピーダンス変化が不安定となり、好ましくない。
【０００５】
特許文献２の場合においても、止め輪は、各突出片の先端のみがホルダーの端面と接触するので、ホルダー内のコイルに局部的な応力が生じてしまう。
そこで、本発明は、耐久性に優れ、且つコイルに局部的な応力が発生することを防止できるトルク検出装置の止め輪およびこれを備えるトルク検出装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、コイルおよびコイルを覆うカバーを含む環状のコイル組立体を軸方向に位置決めするためのトルク検出装置用の止め輪において、相対的に大径の外環部と、相対的に小径の内環部と、外環部と内環部とを連結する複数の弾性リブとを備え、上記外環部および内環部は概ね同心に配置され且つ互いに軸方向に離隔し、上記内環部はその全周にわたってコイル組立体のカバーの端面に面接触可能な付勢部を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、止め輪の内環部の付勢部は、その全周にわたってコイル組立体のカバーの端面と面接触するので、両者の接触面積を十分に確保することができ、付勢力がカバーの端面に局部的に作用することを確実に防止できる。その結果、カバー内のコイルに局部的な応力が生じることを防止でき、温度変化に伴うコイルのインピーダンス変化を安定させることができる。しかも、内環部、外環部および各弾性リブによって、各弾性リブの両脇に孔部が形成されることとなり、内環部の軸方向に関する止め輪の弾性が向上している。これにより、止め輪に過大な圧縮力が加わったとしても吸収できる。その結果、長期間の使用に伴う止め輪のへたりを良好に抑制して付勢力を長期間にわたって良好に維持することができ、耐久性に優れる。
【０００８】
上記複数の弾性リブは、内環部への接続部からそれぞれ内環部の径方向外向きに延び、上記内環部への接続部は内環部の周方向に等間隔で配置されることが好ましい。これにより、内環部の周方向に関して、カバーの端面への付勢力を均一にでき、コイルに局部的な応力が生じることをより確実に防止することができる。
また、本発明は、トルク伝達軸を取り囲むコイルおよびコイルを覆うカバーを含む環状のコイル組立体と、コイル組立体を収容する収容孔を含む筒状のハウジングと、上記の止め輪とを備え、上記内環部の付勢部がカバーの端面を付勢することを特徴とするトルク検出装置を提供するものである。本発明によれば、温度変化に伴う出力変動が安定したトルク検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のトルク検出装置としてのトルクセンサ２０を備えるパワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、本パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２に連結されるステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３と自在継手４を介して連結される中間軸５と、この中間軸５と自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７に連なるラックアンドピニオン機構等を含む舵取り機構９とを備えている。
【００１０】
舵取り機構９は、ステアリングホイール２の動作に応じて駆動し転舵輪８を転舵するためのものであり、ピニオン軸７の先端部に設けられるピニオン１０と、車両の左右方向に延びて配置されて軸方向に移動可能な転舵軸１１と、この転舵軸１１の両端にタイロッド１２を介して結合され、転舵輪８を支持するナックルアーム１３とを備えている。
転舵軸１１の一部にはラック１４が形成されており、ピニオン１０が噛み合わされている。ステアリングホイール２の操作に応じてステアリングシャフト３、中間軸５およびピニオン軸７が回転駆動されると、この回転は、ピニオン１０およびラック１４により転舵軸１１の軸方向の移動に変換される。転舵軸１１の軸方向への移動により、ナックルアーム１３が回動されて転舵輪８の転舵が達成される。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力軸１５と、自在継手４に連なる出力軸１６とに分割されており、これら入力軸１５および出力軸１６は、トルク伝達軸としてのトーションバー１７を介して同軸上で互いに連結されている。
トルクセンサ２０（トルク検出装置）がステアリングシャフト３を取り囲んでいる。このトルクセンサ２０は、トーションバー１７を介する入力軸１５と出力軸１６との相対回転変位量により、ステアリングシャフト３に付与された操舵トルクを検出するためのものである。このトルクセンサ２０のトルク検出結果や車速センサ（図示せず）の車速検出結果は、マイクロプロセッサ等を含む制御部１９に与えられる。
【００１２】
制御部１９は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵捕助力生成手段としての操舵捕助力生成部２１の駆動を制御し、この操舵捕助力生成部２１に所定の操舵捕助力を発生させる。操舵捕助力生成部２１で発生された操舵捕助力は、例えば転舵軸１１から舵取り機構９に与えられて、運転者の操舵が補助される。
操舵捕助力生成部２１は、操舵捕助力を生成して舵取り機構９に付与するためのものであり、図示しない動力源を備えている。この動力源として、電動モータを例示することができ、また、ピストンおよびシリンダを含む油圧装置を例示することができる。
【００１３】
図２は、トルクセンサ２０の部分断面側面図である。図２を参照して、トルクセンサ２０は、筒状のハウジング２２と、環状のコイル組立体２３と、止め輪２４とを備えている。
ハウジング２２は、アルミニウム合金等の金属により形成され、ステアリングシャフト３が挿通されている。なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に「軸方向Ｓ」といい、径方向Ｒを単に「径方向Ｒ」という。ハウジング２２には、収容孔２５、保持孔２８，３０が形成されている。
【００１４】
収容孔２５は、ハウジング２２の中間部に形成され、コイル組立体２３を収容している。収容孔２５の一端部の内周面には、径方向Ｒに延びてコイル組立体２３を受ける環状の段部２６が形成されている。保持孔２８は、ハウジング２２の一端部に形成されてその内周面に軸受２９の外輪が嵌め合わされている。軸受２９は、ステアリングシャフト３の入力軸１５を回転自在に支持している。保持孔３０は、ハウジング２２の他端部に形成されており、その内周面に軸受３１の外輪が嵌め合わされている。軸受３１は、ステアリングシャフト３の出力軸１６を回転自在に支持している。
【００１５】
コイル組立体２３は、ステアリングシャフト３の入力軸１５および出力軸１６ならびにトーションバー１７を取り囲むコイル３２と、コイル３２を覆うカバー３３とを備えている。
コイル３２は、ステアリングシャフト３の入力軸１５および出力軸１６の互いの対向部分の外周を取り囲む第１のコイル３４と、第１のコイル３４と軸方向Ｓにならび入力軸１５の外周を取り囲む第２のコイル３５とを含む。第１および第２のコイル３４，３５はそれぞれ、対応する入力軸１５および出力軸１６の回りを１ないし複数周にわたって巻回されており、全体として環状をなしている。第１および第２のコイル３４，３５には、径方向Ｒの外向きに突出する第１および第２のコイル端子３６，３７がそれぞれ設けられている。
【００１６】
カバー３３は、例えば金属材等の磁性材により形成されており、第１および第２の部分３８，３９を備えている。なお、本実施の形態では、第１の部分３８と第２の部分３９とは別体に形成されているが、単一の部材により一体に形成されていてもよい。
第１の部分３８は、第１のコイル３４の外周を覆う円筒状の周壁４０と、周壁４０の一端部から径方向内向きに延設されて第１のコイル３４の一端を覆う環状側壁４１と、第１のコイル３４の他端を覆う環状の蓋部材４２とを有している。これら周壁４０、環状側壁４１および蓋部材４２に囲まれた部分に、第１のコイル３４が樹脂モールドされている。周壁４０は、ハウジング２２の収容孔２５の内周面に嵌め合わされている。環状側壁４１は、軸受３０と軸方向Ｓに相対向している。
【００１７】
第２の部分３９は、第２のコイル３５の外周を覆う円筒状の周壁４３と、周壁４３の一端部から径方向内向きに延設されて第２のコイル３５の一端を覆う環状側壁４４と、第２のコイル３５の他端を覆う環状の蓋部材４５とを有している。これら周壁４３、環状側壁４４および蓋部材４５に囲まれた部分に、第２のコイル３５が樹脂モールドされている。周壁４３は、ハウジング２２の収容孔２５の内周面に嵌め合わされている。環状側壁４４は、ハウジング２２の環状の段部２６に当接して、軸方向Ｓの一方への移動を規制されている。
【００１８】
第１および第２の部分３８，３９の蓋部材４２，４５は、軸方向Ｓに相対向して互いに当接している。第１および第２のコイル端子３６，３７は、第１および第２の部分３８，３９の対応する周壁４０，４３の径方向の外方にそれぞれ突出しており、回路基板４６を挿通している。回路基板４６は、ハウジング２２に例えばねじ止めにより固定されている。
【００１９】
止め輪２４は、コイル組立体２３をハウジング２２に対して軸方向Ｓに位置決めするためのものである。図３（ａ）は、止め輪２４の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面側面図である。図４は、図２の止め輪２４および軸受３０周辺の一部拡大図である。図３（ａ）、図３（ｂ）および図４を参照して、止め輪２４は、例えば単一の部材をプレス成形することにより一体に形成されており、外環部４７と、内環部４８と、外環部４７および内環部４８を互いに連結する複数の弾性リブ４９とを備えている。
【００２０】
内環部４８と外環部４７とは、概ね同心に配置され且つ互いに軸方向Ｓに離隔している。内環部４８は、外環部４７に比べて小径に形成されている。具体的には、内環部４８の外径Ｄ１が、外環部４７の内径Ｄ２よりも小径に形成されている（Ｄ１＜Ｄ２）。
内環部４８は、カバー３３の第１の部分３８の環状側壁４１の一端面５０に面接触可能な付勢部５１を有している。付勢部５１は、内環部４８のうち、上記一端面５０に相対向する環状の平坦面の全周にわたって形成されている。これにより、内環部４８は、その全周にわたって上記環状側壁４１と面接触している。一方、外環部４７は、軸受３０の外輪と、ハウジング２２の保持孔３０の一端部の内周面に形成された環状の段部５２とによって、軸方向Ｓに挟まれて固定されている。
【００２１】
弾性リブ４９は、例えば１２個設けられている。弾性リブ４９は、外環部４７と内環部４８との間にそれぞれ配置されている。内環部４８の径方向に関する弾性リブ４９の一端部４９ａおよび他端部４９ｂは、対応する内環部４８の外周縁および外環部４７の内周縁にそれぞれ接続されている。すなわち、各弾性リブ４９の一端部４９ａは、内環部４８への接続部とされ、他端部４９ｂは、外環部４７への接続部とされている。止め輪２４を正面からみた状態において、各弾性リブ４９は、一端部４９ａが内環部４８の周方向に等間隔に配置され、一端部４９ａから内環部４８の径方向の外向きに延びている。
【００２２】
上記の構成により、内環部４８の付勢部５１は、カバー３３の第１の部分３８の環状側壁４１の一端面５０を付勢し、カバー３３が軸方向Ｓにガタつくことを防止している。また、外環部４７は、軸受３１の外輪とハウジング２２の環状の段部５２に挟まれることで、その外周縁が反りあがることがない。
なお、止め輪２４の付勢力は、止め輪２４の板厚、弾性リブ４９の個数および内環部４８の周方向に関する各弾性リブ４９の幅を変更することにより、変更できる。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、止め輪２４の内環部４８の付勢部５１は、その全周にわたってカバー３３の第１の部分３８の環状側壁４１の一端面５０と面接触するので、両者の接触面積を十分に確保することができ、止め輪２４の付勢力が上記一端面５０に局部的に作用することを確実に防止できる。その結果、カバー３３内のコイル３２に局部的な応力が生じることを防止でき、温度変化に伴うコイル３２のインピーダンス変化を安定させることができる。したがって、温度変化に伴う出力変動が安定したトルクセンサ２０を実現できる。
【００２４】
この場合、従来の止め輪、すなわち、環状部と、環状部の内周に設けられた複数の突出片とを備え、各突出片の先端がカバーの一端面に接触して付勢する止め輪と比較して、本実施の形態の止め輪２４では、カバー３３に与える応力を概ね１／４低減することができ、コイル３２のインピーダンスをより安定させることができる。
しかも、内環部４７、外環部４８および各弾性リブ４９によって、各弾性リブ４９の両脇に孔部が形成されており、軸方向Ｓに関する止め輪２４の弾性が向上している。これにより、止め輪２４に過大な圧縮力が加わったとしても吸収できる。その結果、長期間の使用に伴う止め輪２４のへたりを良好に抑制して付勢力を長期間にわたって良好に維持することができ、耐久性に優れる。
【００２５】
また、各弾性リブ４９の一端部４９ａを内環部４８の周方向に等間隔で配置し、これら各弾性リブ４９を内環部４８の中心に対して放射状に延びるようにすることで、内環部４８の周方向に関して、カバー３３への付勢力を均一にでき、コイル３２に局部的な応力が生じることをより確実に防止することができる。
さらに、止め輪２４をプレス成形により容易に形成できるので、装置の組み立てに係る手間がより少なくて済む。しかも、上記従来の止め輪であれば、各弾性片のカバーへの付勢力を一定にするために、各弾性片の先端部の高さを揃える手間がかかるが、本実施の形態の止め輪２４は、そのような手間がかからない。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、止め輪２４の内環部４８、外環部４７および各弾性リブ４９の少なくとも１つを別部材により形成してもよい。また、弾性リブ４９の個数は、１２個未満であってもよいし、１２個より多くてもよい。さらに、カバー３３を樹脂製のカバーでさらに覆うようにしてもよい。また、コイル３２の第２のコイル３５を廃止してもよい。
【００２７】
その他、本発明は、パワーステアリング装置以外の他の一般の装置に用いられるトルク検出装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態のトルク検出装置としてのトルクセンサを備えるパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】トルクセンサの部分断面側面図である。
【図３】（ａ）は、止め輪の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面側面図である。
【図４】図２の止め輪および軸受周辺の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１７  トーションバー（トルク伝達軸）
２０  トルクセンサ（トルク検出装置）
２２  ハウジング
２３  コイル組立体
２４  止め輪
２５  収容孔
３２  コイル
３３  カバー
４７  外環部
４８  内環部
４９  弾性リブ
４９ａ  一端部（内環部の接続部）
５０  一端面（カバーの端面）
５１  付勢部
Ｓ  軸方向
【図１】
2005345108.tif 000003
【図２】
2005345108.tif 000004
【図３】
2005345108.tif 000005
【図４】
2005345108.tif 000006