(57)【要約】【課題】  スペース効率がよく、衝撃吸収機構の衝撃吸収ストロークを十分に確保できる電動パワーステアリング装置等のトルクセンサの取付構造を提供する。【解決手段】  制御モジュールＣＭの回路基板は入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置される。トルクセンサの検出コイル１５の出力端子１５ａは先端部がＬ字状に折り曲げられて制御モジュールＣＭの回路基板のスルーホール１８に対して垂直に形成されるから、検出コイルと制御モジュールとを容易に直接接続することができる。制御モジュールＣＭを搭載するギヤボックスを狭いエンジンルーム内に配置するとき、スペース効率がよく衝撃吸収機構の衝撃吸収ストロークを十分に確保できる。検出コイル１５の出力端子１５ａは断面が丸い丸ピンを使用し、先端部の折り曲げには折曲げパンチとダイを使用して精度よく加工する。【選択図】      図１
2007230413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸との間の捩じれによりトルクを検出するトルクセンサであって、
トルクを検出する検出コイルと、
前記検出コイルから出力される検出信号を処理する制御モジュールとを備え、
前記制御モジュールの回路基板は同軸に配置された入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置され、
前記検出コイルの出力端子は、その先端部が前記制御モジュールの回路基板に対して垂直に配置されること
を特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記検出コイルの出力端子は、検出コイルに接続される基部と前記制御モジュールの回路基板に接続される先端部とから構成され、先端部は基部に対して直角に折れ曲がりＬ字状に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記検出コイルの出力端子は断面が丸い丸ピンであること
を特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
電動パワーステアリング装置のトルクセンサであって、
操舵トルクにより発生する同軸に配置された入力軸と出力軸との間の捩じれをインダクタンスの変化として検出する検出コイルと、
前記検出コイルから出力される検出信号を処理する制御モジュールとを備え、
前記制御モジュールの回路基板は前記入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置され、
前記検出コイルの出力端子は、その先端部が前記制御モジュールの回路基板に対して垂直に配置されること
を特徴とする電動パワーステアリング装置のトルクセンサ。
【請求項５】
前記検出コイルの出力端子は、検出コイルに接続される基部と前記制御モジュールの回路基板に接続される先端部とから構成され、先端部は基部に対して直角に折れ曲がりＬ字状に形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置のトルクセンサ。
【請求項６】
前記検出コイルの出力端子は断面が丸い丸ピンであること
を特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置のトルクセンサ。
【請求項７】
前記検出コイルの出力端子は、折曲げパンチとダイを使用して先端部が基部に対して直角に折り曲げＬ字状に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ又は請求項４に記載の電動パワーステアリング装置のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力軸と出力軸との間の捩じれによりトルクを検出するトルクセンサ、特に車両用の電動パワーステアリング装置に適用されるトルクセンサの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルと操舵機構とを連結するステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出し、検出された操舵トルクと車速センサで検出された車速とに基づいてモータの出力を制御し、モータの駆動力をギアその他の減速機構によりステアリングシャフトに伝達して操向ハンドルの操舵トルクを適正に補助するように構成されている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置の制御装置では、操舵トルクを検出するトルク検出回路、検出された操舵トルクに基づいてモータ電流の大きさを制御する制御回路、制御回路から出力されたモータ電流の制御値に基づいて決定されたデューテイ比によりモータを駆動するモータ駆動回路など複数の回路が必要とされ、それぞれの回路は、センサモジュール、制御モジュール、パワーモジュールなどの複数の回路モジュールにまとめられ、ステアリング装置のギヤボックス付近にそれぞれ個別に配置されていたが、部品点数及び組立工数が増加するという不都合があった。このため、これら複数の回路モジュールをさらに集約してステアリング装置のギヤボックスに取付けるようにしたものがある。
【０００４】
一方、トルクセンサとしてはステアリングシャフトに繋がるトーションバーの捩り角に応じて変化する磁気抵抗を、インダクタンスの変化として検出する検出コイルを使用するものがあり、上記したような構成のギヤボックスを使用する場合は、検出コイルを収容したコイルヨークを前記ギヤボックスに接近して配置し、検出コイルの端子を回路モジュールに接続するように構成されたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
図５は上記した構成を備えたギヤボックスの断面図であり、図６はその検出コイルの端子を回路モジュールに接続する接続部分の拡大断面図である。
【０００６】
図５及び図６を参照して、トルク検出部の構成と動作を簡単に説明する。ハウジング１０１の内部には、トーションバー１０４を介して連結された入力軸１０２及び出力軸１０３が配置され、出力軸１０３は玉軸受１０５ａ、１０５ｂにより回転自在に支持されている。入力軸１０２、トーションバー１０４、出力軸１０３は同軸に配置され、入力軸１０２とトーションバー１０４とはスプライン結合し、トーションバー１０４と出力軸１０３とはピン結合している。
【０００７】
出力軸１０３にはウォームホイール１０６が結合されており、ウォームホイール１０６は電動モータ１０７の軸１０７ａに結合されたウォーム１０７ｂと噛合している。
【０００８】
入力軸１０２の端部に固定されたスリーブ１０２Ａには、その端部にアルミニウム等の非磁性材料から構成され、円周方向に等間隔に配置された複数の窓１０８ａ、１０８ｂを備えた円筒部材１０８が固定されている。一方、出力軸１０３は磁性材料から構成され、前記円筒部材１０８の複数の窓１０８ａ、１０８ｂに対応する位置に複数の凸部１０３Ａ、１０３Ｂが形成されている。また、ハウジング１０１の内部には検出コイルＬ１、Ｌ２を備えたコイルヨーク１０９Ａ、１０９Ｂが前記円筒部材１０８の外周に同軸に配置されている。
【０００９】
以上の構成において、入力軸１０２に回転力が作用すると、トーションバー１０４を介して出力軸１０３に伝達され、トーションバー１０４に発生する捩じれにより、前記入力軸側の円筒部材１０８の複数の窓１０８ａ、１０８ｂと、出力軸側の複数の凸部１０３Ａ、１０３Ｂとの間にずれが生じ、非磁性材料からなる入力軸１０２側の円筒部材の複数の窓１０８ａ、１０８ｂを通じて露出する複数の磁性材料からなる出力軸１０３側の凸部１０３Ａ、１０３Ｂの面積が増加或いは減少し、検出コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスが増加或いは減少する。検出コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスの変化を検出することで、トーションバー１０４に発生する捩じれの大きさ、即ち入力軸１０２に作用したトルクの大きさを検出することができる。
【００１０】
検出コイルの端子を回路モジュールに接続する接続部分を、図６を参照して説明する。１１４は回路モジュールの回路基板、１１５、１１６は検出コイルＬ１、Ｌ２の端子ピンである。図６から明らかなように、検出コイルの端子や回路基板は、入力軸及び出力軸の軸心方向に平行に配置されているが、これは検出コイルや回路基板の構造によるものである。
【特許文献１】特開平９−１０１２１２２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したように回路基板を入力軸及び出力軸の軸心方向に平行に配置すると、ギヤボックスの入力軸及び出力軸の軸方向長さが長くなり、ギヤボックスを狭いエンジンルーム内に配置することが求められるとき、スペースの点で不利であるばかりでなく、ステアリングシャフトの途中に設置が義務づけられている衝撃吸収機構の衝撃吸収ストロークを十分に確保することが困難になる等の不都合がある。この発明は上記課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、入力軸と出力軸との間の捩じれによりトルクを検出するトルクセンサであって、トルクを検出する検出コイルと、前記検出コイルから出力される検出信号を処理する制御モジュールとを備え、前記制御モジュールの回路基板は同軸に配置された入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置され、前記検出コイルの出力端子は、その先端部が前記制御モジュールの回路基板に対して垂直に配置されることを特徴とするトルクセンサである。
【００１３】
そして、前記検出コイルの出力端子は、検出コイルに接続される基部と前記制御モジュールの回路基板に接続される先端部とから構成され、先端部は基部に対して直角に折れ曲がりＬ字状に形成されているものとする。
【００１４】
また、前記検出コイルの出力端子は断面が丸い丸ピンとするとよい。
【００１５】
請求項４の発明は、電動パワーステアリング装置のトルクセンサであって、操舵トルクにより発生する同軸に配置された入力軸と出力軸との間の捩じれをインダクタンスの変化として検出する検出コイルと、前記検出コイルから出力される検出信号を処理する制御モジュールとを備え、前記制御モジュールの回路基板は前記入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置され、前記検出コイルの出力端子は、その先端部が前記制御モジュールの回路基板に対して垂直に配置されることを特徴とする電動パワーステアリング装置のトルクセンサである。
【００１６】
そして、前記検出コイルの出力端子は、検出コイルに接続される基部と前記制御モジュールの回路基板に接続される先端部とから構成され、先端部は基部に対して直角に折れ曲がりＬ字状に形成されているものとする。
【００１７】
また、前記検出コイルの出力端子は断面が丸い丸ピンとするとよい。
【００１８】
さらに、前記検出コイルの出力端子は、折曲げパンチとダイを使用して先端部が基部に対して直角に折り曲げＬ字状に形成するとよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したとおり、請求項１の発明のトルクセンサは、制御モジュールの回路基板が入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置されるから、スペース効率がよい。そして、トルクセンサの検出コイルの出力端子は先端部がＬ字状に折り曲げられて制御モジュールの回路基板に対して垂直に形成されるときは、検出コイルと制御モジュールとを容易に直接接続することができる。
【００２０】
請求項４の発明の電動パワーステアリング装置のトルクセンサは、制御モジュールの回路基板が入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置されるから、スペース効率がよくステアリング機構に必要な衝撃吸収機構の衝撃吸収ストロークを十分に確保できる。そして、トルクセンサの検出コイルの出力端子は先端部がＬ字状に折り曲げられて制御モジュールの回路基板に対して垂直に形成されるから、検出コイルと制御モジュールとを容易に直接接続することができる。
【００２１】
また、検出コイルの出力端子には断面が丸い丸ピンを使用することで、先端部の折り曲げ加工に折曲げパンチとダイを使用するとき、丸ピンがダイに線接触するので精度よく曲げ加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を、電動パワーステアリング装置に適用した実施の形態について説明する。図１は電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図、図２はトルク検出コイルとこれに関連する部材を説明する斜視図である。なお、図面が繁雑になることを避けるため、ステアリングシャフト、これに連結される入力軸及び出力軸、減速機構などは図示を省略してある。
【００２３】
図１及び図２において、１１はステアリング装置のギアボックス、１２はモータである。図示されていないが、ギアボックス１１の内部にはステアリングシャフトに連結された筒状の入力軸と、その内部に同軸に配置されたトーションバー、及びトーションバーに連結され入力軸と同軸に配置された出力軸が、矢印ａ方向に貫通して回転自在に支承されており、出力軸には図示されていないウォームホイールが結合している。なお、矢印ａの右下側が入力軸側、左上側が出力軸側となる。入力軸、トーションバー及び出力軸の構成、及びトルクセンサの構成は、図５及び図６を参照して説明した従来の構成と類似した公知の構成であるから、詳細な説明は省略する。
【００２４】
モータ１２のフランジ１２ａは、ギアボックス１１のモータ取付面１１ａに固定されるように構成されており、モータ１２の軸は図示されていないが前記ギアボックス１１に収容されているウォーム軸に結合可能に構成されている。また、ウォームとウォームホイールとは適正な噛合状態が維持されるように構成されていることは言うまでもない。
【００２５】
図１及び図２を参照して、個々の部材の構成と配置を説明する。ギアボックス１１は、その上半分は内部にウォームが収容される箱型形状の直方体１１ｂに形成されており、ウォームとウォームホイールとの噛合部からみて、ウォーム軸に繋がるモータ軸の軸芯よりも外側にある第１の平面１１ｂ１と、第１の平面１１ｂ１に直角にＬ字状に交差する入力軸側の第２の平面１１ｂ２が形成されており、第１の平面１１ｂ１と第２の平面１１ｂ２とは、後述する回路モジュールの取付面として使用される。
【００２６】
また、第１の平面１１ｂ１は、ウォームとウォームホイールとの噛合部からみて、モータ軸の軸芯よりも外側で、前記噛合部とモータ軸の軸芯とを含む平面と交差する前記噛合部から最も離れた位置にある平面である。
【００２７】
ギアボックス１１の下半分はウォームホイールが収容される半円形の箱体１１ｃに形成され、箱型形状の直方体１１ｂと一体に形成されている。半円形の箱体１１ｃの側面には、図示されていないが、入力軸と出力軸とを結合するトーションバーの捩れにより操舵トルクを検出するためのトルクセンサと入力軸の玉軸受を保持する筒状部材１１ｄが付設されており、トルクセンサのトルク検出コイル１５の出力端子１５ａが、筒状部材１１ｄの第２の平面１１ｂ２に接近して設けられた開口部１１ｅに露出している。
【００２８】
モジュール取付部材１３は、前記したＬ字状に配置されているギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１と第２の平面１１ｂ２との２つの面に対向して取り付けられる部材であって、合成樹脂により全体がＬ字状に成形されている。モジュール取付部材１３には複数の回路モジュール、即ち、スイッチングトランジスタなどからなるモータ駆動用のパワー回路を構成するパワーモジュールＰＭ、制御回路及びトルク検出回路が組み込まれた制御モジュールＣＭ、電源回路その他の回路要素が組み込まれたフレームモジュールＦＭが組み付けられる。
【００２９】
モジュール取付部材１３には、車体の各部分との間の制御信号線を接続する信号線コネクタ１４ａ及び駆動電源（バッテリ）を接続する電源コネクタ１４ｂ、及びモータ端子を接続するモータ端子コネクタ１４ｃが設けられており、また、モジュール取付部材１３に装着されたパワーモジュールＰＭ、制御モジュールＣＭ、フレームモジュールＦＭなどの回路モジュール相互の接続を行なう配線部材が組み込まれており、モジュール取付部材１３に回路モジュールを装着することで回路モジュール相互の接続が完了し、また、前記信号線コネクタ１４ａ、電源コネクタ１４ｂ、及びモータ端子コネクタ１４ｃとの接続も完了するように構成されている。
【００３０】
ギアボックス１１の内部にはステアリングシャフトに連結された入力軸、トーションバー、及び出力軸が回転自在に支承されており、出力軸には減速機構を構成するウォームホイールが結合し、前記ウォームホイールに噛合するウォームもギアボックス１１内に配置された軸受により回転自在に支承されている。
【００３１】
また、モータ１２は、ギアボックス１１のモータ取付面１１ａに固定されると、モータ１２の軸はギアボックス１１の内部に支承されているウォームに結合され、モータ１２の駆動によりウォームとウォームホイールからなる減速機構を介して出力軸が回転駆動されるように組み立てられている。
【００３２】
また、パワーモジュールＰＭ、制御モジュールＣＭ、フレームモジュールＦＭのそれぞれの回路モジュールは組み付け可能な状態に仕上げられており、モータ１２の給電端子１２ｄはフレームモジュールＦＭに設けられたモータ端子コネクタ１４ｃに組み付け可能に仕上げられている。
【００３３】
制御モジュールＣＭはフレームモジュールＦＭの外側に位置するモジュール取付部材１３に取り付けられる。制御モジュールＣＭの制御信号端子はフレームモジュールＦＭの該当する制御信号端子に電気的に接続され、また、ギアボックス１１の入力軸側の第２の平面１１ｂ２に接近した開口部１１ｅに露出しているトルクセンサの検出コイル１５の出力端子１５ａも、制御モジュールＣＭの該当する端子に電気的に接続される。
【００３４】
モータ１２をギアボックス１１のモータ取付面１１ａにビスで固定する。モータ１２の回転軸はギアボックス１１に収容されているウォーム軸に結合され、モータ１２の給電端子はフレームモジュールＦＭのモータ端子コネクタ１４ｃに固定することにより電気的に接続される。
【００３５】
次に、この発明の特徴部分の構成である制御モジュールＣＭとトルクセンサの検出コイル１５の出力端子１５ａについて説明する。
【００３６】
モジュール取付部材１３に取付けられる制御モジュールＣＭの回路基板は、同軸に配置されている入力軸、トーションバー及び出力軸の軸心に対して垂直な平面上に配置されている。一方、トルクセンサの検出コイル１５は、筒状部材１１ｄの内部に配置される出力軸の周囲に配置されており、トルクセンサの構成自体は、先に図５及び図６で説明した従来の構成と同様である。
【００３７】
トルクセンサの検出コイル１５の出力端子１５ａは、検出コイル１５の外周面から垂直に伸びた基部１５ａ１と、基部１５ａ１に対して直角に折り曲げられた先端部１５ａ２とからなるＬ字状に形成され（図３参照）、且つ先端部１５ａ２は制御モジュールＣＭの回路基板に対して垂直になるように形成されている。また、出力端子１５ａは、その断面が丸い丸ピンとする。
【００３８】
この構成によれば、断面丸ピンの先端部１５ａ２を制御モジュールＣＭの回路基板の接続部であるスルーホール１８に垂直方向に挿入することができ、検出コイル１５と制御モジュールＣＭとを容易に直接接続することができる（図１参照）。
【００３９】
次に、図３及び図４を参照して、検出コイルの出力端子の折曲げ加工を説明する。図３は検出コイルの出力端子１５ａの折曲げ加工を説明する正面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４０】
図３において、２１は検出コイル１５を固定する台板、２２は折曲げパンチ、２３は出力端子１５ａを支承するダイである。台板２１の上に検出コイル１５を固定し、出力端子１５ａの基部１５ａ１を下側からダイ２３で支承する。次に、折曲げパンチ２２をダイ２３の側面に沿って押し下げ、出力端子１５ａの先端部１５ａ２を折曲げる。図３において鎖線で示した出力端子１５ａの先端部１５ａ２は、黒太実線で示すように、基部１５ａ１に対して直角に折れた先端部に形成される。
【００４１】
このとき、出力端子１５ａの断面は丸ピンであるから、出力端子１５ａの基部１５ａ１を下側からダイ２３で支承するとき、出力端子１５ａの基部１５ａ１はダイ２３に対して丸ピンの円柱の外周面とダイ平面との線接触となり、接触面が小さいので精度よく折り曲げることができる。
【００４２】
以上、この発明のトルクセンサを、電動パワーステアリング装置に適用した実施の形態について説明したが、この発明のトルクセンサは電動パワーステアリング装置への適用に限られるものではなく、その他の機械装置のトルクセンサへ適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明のトルクセンサの制御モジュールは、入力軸及び出力軸の軸心方向に対して垂直に配置されるから、制御モジュールを搭載するギヤボックスを狭い空間、例えばエンジンルーム内に配置するとき、スペース効率がよい。また、電動パワーステアリング装置へ適用するときは衝撃吸収機構の衝撃吸収ストロークを十分に確保できる。そして、トルクセンサの検出コイルの出力端子は先端部がＬ字状に折り曲げられて制御モジュールの回路基板に対して垂直に形成されるから、検出コイルと制御モジュールとを容易に直接接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置のトルク検出コイルとこれに関連する部材を説明する斜視図。
【図３】検出コイルの出力端子の折曲げ加工を説明する正面図。
【図４】検出コイルの出力端子の折曲げ加工を説明する図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図５】従来の電動パワーステアリング装置の要部の構成の一例を説明する断面図。
【図６】図５に示す従来の電動パワーステアリング装置の回路基板とトルクセンサの検出コイルとの接続部分を拡大した断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１１  ギアボックス（ステアリング装置のギアボックス）
１１ａ  モータ取付面
１１ｂ  箱型形状の直方体
１１ｂ１  第１の平面
１１ｂ２  第２の平面
１１ｃ  半円形の箱体
１１ｄ  筒状部材
１１ｅ  開口部
１２  モータ
１３  モジュール取付部材
１４ａ  信号線コネクタ
１４ｂ  電源コネクタ
１４ｃ  モータ端子コネクタ  
１５  トルクセンサのトルク検出コイル
１５ａ  トルク検出コイルの出力端子
１５ａ１  基部（トルク検出コイルの出力端子の基部）
１５ａ２  先端部（トルク検出コイルの出力端子の先端部）
１８  スルーホール（回路基板の接続部）
２１  台板  
２２  折曲げパンチ
２３  ダイ
ＰＭ  パワーモジュール
ＣＭ  制御モジュール
ＦＭ  フレームモジュール
【図１】
2007230413.tif 000003
【図２】
2007230413.tif 000004
【図３】
2007230413.tif 000005
【図４】
2007230413.tif 000006
【図５】
2007230413.tif 000007
【図６】
2007230413.tif 000008