JP2004093182A - 電動パワーステアリング用トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】走行路面やエンジンからの振動に基づくコイルハーネスの疲労による劣化を防止できると共に、コイルハーネスによる組み付け作業性の悪化およびセンサ基板に対する回路接続状態の悪化を防止することができる電動パワーステアリング用トルクセンサの提供。
【解決手段】トルク検出用コイル８および温度保証用コイル９とセンサ基板１２との間に両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を所定の方向性を持たせて支持するガイド部材１３が設けられ、ガイド部材は１３は、上部ハウジング１１０内と配線ボックス１４０内との間を連通する連通穴１４３に対し挿入係止させた状態で取り付けられる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に装備されるトルクセンサに関し、特に、組み付け時におけるコイルハーネスの絡み防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング用トルクセンサとしては、例えば、特開２００２−７１４６７号公報に記載されているようなものが開示されている。
即ち、この従来の電動パワーステアリング用トルクセンサは、入力軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻コイル（検出コイル）と、該多重巻コイル等により構成されるトルクセンサ部分の外周を覆う状態に設けられると共に前記多重巻コイルが固定されるハウジングと、該ハウジングの一側に連設されていて前記センサ基板が収容固定される配線ボックスと、前記ハウジング内と配線ボックス内との間を連通する連通穴と、が設けられ、該連通穴から引き出された多重巻コイルからのコイルハーネスを配線ボックス内において検出回路の基板（センサ基板）に対し回路接続する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例においては、上述のように、コイルハーネスの中間部はフリーの状態のままであるため、以下に述べるような問題点があった。
【０００４】
即ち、センサ基板に対するコイルハーネスの回路接続は、配線ボックス内にセンサ基板を収容固定する前の段階で行われ、コイルハーネスの回路接続が終了した状態でセンサ基板の配線ボックス内への収容固定が行われるようになっているため、コイルハーネスは、長めに形成しておく必要があり、このため、センサ基板を配線ボックス内に収容固定した状態では、コイルハーネスの中間部が大きく弛んだ状態になるため、走行路面やエンジンからの振動によりコイルハーネスの中間部が揺れ動き、これにより、コイルハーネスの疲労による劣化が早まるという問題点がある。
【０００５】
また、センサ基板を配線ボックス内に収容固定する際に弛んだコイルハーネスが不規則的に折れ曲がることで、該コイルハーネスがセンサ基板を組み付ける際の障害になる等、組み付け作業性を低下させる要因になると共に、センサ基板に対するコイルハーネスの回路接続部分に余分な応力が作用し、センサ基板に対する回路接続状態を悪化させる恐れがある等の問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、走行路面やエンジンからの振動に基づくコイルハーネスの疲労による劣化を防止できると共に、コイルハーネスによる組み付け作業性の悪化およびセンサ基板に対する回路接続状態の悪化を防止することができる電動パワーステアリング用トルクセンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、検出コイルとセンサ基板との間にコイルハーネスの中間部を所定の方向性を持たせて支持するガイド部材が設けられていることを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記ハウジング内と配線ボックス内との間を連通する連通穴が設けられ、前記ガイド部材は　前記連通穴に対し挿入係止させた状態で取り付けられるように構成されていることを特徴とする手段とした。
【０００９】
【作用および効果】
この発明請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサでは、上述のように構成されるため、配線ボックス内へのセンサ基板の組み付けにより全体的に弛んでいたコイルハーネスの中間部が、検出コイルとセンサ基板との間に設けられたガイド部材により所定の方向性を持たせた状態で支持された状態となる。従って、走行路面やエンジンからの振動によるコイルハーネスの中間部の揺れ動きが防止され、これにより、コイルハーネスの疲労による劣化を防止できるようになるという効果が得られる。
【００１０】
また、コイルハーネスの中間部がガイド部材により所定の方向性をもって支持されることで、配線ボックス内にセンサ基板を収容固定する際にコイルハーネスが不規則的に折れ曲がることが防止されるため、該コイルハーネスがセンサ基板を組み付ける際の障害になることや、センサ基板に対するコイルハーネスの回路接続部分に余分な応力を作用させることが防止される。
従って、コイルハーネスによる組み付け作業性の悪化およびセンサ基板に対する回路接続状態の悪化を防止することができるようになるという効果が得られる。
【００１１】
請求項２記載の電動パワーステアリング用トルクセンサは、請求項１記載の電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、前記ガイド部材を、ハウジング内と配線ボックス内との間を連通する連通穴に対し挿入係止させた状態で取り付けられるようにしたことで、ガイド部材の組み付け作業性を高めることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態の構成を図１、２に基づいて説明する。
図１は、電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳを示す縦断側面図、図２は電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳを示す正面図であり、両図において、１はハウジング、２は入力軸（第２回転軸）、３は出力軸（第１回転軸）、４はトーションバー（弾性体）、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材、７は温度補償側包囲部材、８はトルク検出用コイル（検出コイル）、９は温度補償用コイル（検出コイル）、１０はスペーサ、１１はベース部材、１２はセンサ基板、１３はガイド部材、１４は出力軸側ウォームホイール、１５はモータ軸側ウォームシャフトを示す。
【００１３】
さらに詳述すると、前記ハウジング１は、前記電動パワーステアリング用トルクセンサＴＳ部分が主に収容される上部ハウジング１１０と、減速ギヤＧ部分が主に収容される中央ハウジング１２０と、ラックＲ＆ピニオンＰ部分が主に収容される下部ハウジング１３０とに分割形成されていて、それぞれ軸方向に組み付けることにより１つのハウジング１が構成されるようになっている。そして、前記入力軸２および出力軸３は、前記各ハウジング１１０、１２０、１３０内に軸受けベアリング１ａ、１ｂ、１ｃを介してそれぞれ回転自在に支持された状態で、同軸に配置されている。
【００１４】
前記トーションバー４は、前記入力軸２の軸心穴２ａ内に回転可能に挿入され、その一端が軸心穴２ａの奥側で入力軸２に固定される一方、もう一端側は出力軸３の軸心穴３ａにスプライン結合されている。
【００１５】
そして、前記入力軸２には、図外のステアリングホイールが連結されていて、このステアリングホイールの操舵力が、入力軸２、トーションバー４、および、出力軸３を経由し、出力軸３の一端に設けられたラックＲ＆ピニオンＰによりラックＲの直線運動に変換され、図外の左右前輪に伝達されるようになっている。
【００１６】
前記被包囲部材５は、前記トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で発生する磁界の磁路を構成するものであり、このためステンレス等の磁性材料で焼結加工により形成され、上部ハウジング１１０内において出力軸３の上端部（入力軸２側端部）に本体部３１とは環状段部３２を形成して設けられた小径部３３の外周に圧入結合されている。
【００１７】
前記トルク検出用コイル８は、インピーダンス変化に基づいて入力軸２と出力軸３との間に作用するトルクを検出するためのもので、被包囲部材５の入力軸２側の面と軸方向に対面する状態でその上面および内外周両側面を包囲する磁性材料からなるヨーク部材８０を介してハウジング１側に固定されていて、該ヨーク部材８０および被包囲部材５を磁路とする磁界を発生させる。
【００１８】
前記温度補償用コイル９は、前記トルク検出用コイル８でトルクを検出する際に温度変化に基づく検出値の変動を修正するためのもので、被包囲部材５の出力軸３側の面と軸方向に対面する状態でその下面および内外周両側面を包囲する磁性部材からなるヨーク部材９０を介してハウジング１側に固定されていて、該ヨーク部材９０および被包囲部材５を磁路とする磁界を発生させる。
【００１９】
前記トルク検出側包囲部材６は、内周側を入力軸２側に固定した状態で、前記被包囲部材５とトルク検出用コイル８との間に介装されている。そして、このトルク検出側包囲部材６には、図示は省略したが、前記被包囲部材５における切欠部および非切欠部の数に対応し軸方向に貫通する窓部（切欠部）が円周方向所定間隔のもとに複数形成されている。なお、各窓部の周方向幅が被包囲部材５の非切欠部と同一幅に形成されている。
【００２０】
即ち、トルク検出側包囲部材６の切欠部および非切欠部と前記被包囲部材５の切欠部および非切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより入力軸２と出力軸３との間に発生するトルクを検出するためのものであり、このため、トルク検出側包囲部材６はアルミニウム等の導電性かつ非磁性材料で形成されている。
【００２１】
前記温度補償用包囲部材７はその内周側は出力軸３側には固定されないフリーの状態で温度補償用包囲部材７の外周に形成される外筒部７３とトルク検出側包囲部材６の外筒部６３とが互いに軸方向に延長され一体に連結することにより、トルク検出側包囲部材６と一体に回動するように構成されている。
なお、温度補償用包囲部材７内周側から温度補償用コイル９の下部に至るまでの出力軸３の外周には、温度補償用包囲部材７と同一材料の円筒部材７４が圧入されており、温度補償用コイル９から出力軸３への磁界の逃げを防止して磁界を安定させるようになっている。
【００２２】
そして、図示を省略したが、トルク検出側包囲部材６の窓部と温度補償側包囲部材７の窓部とが回動角で２２．５度ずれた状態に配置されると共に、入力軸２側に回転力が加わっていないトルク値０の状態で、トルク検出側包囲部材６の各窓部と温度補償側包囲部材７の各窓部との間における各非切欠部の幅が被包囲部材５の各非切欠部の周方向幅と同一幅に形成された状態となっており、この幅部分に被包囲部材５の各非切欠部が丁度軸方向に重なる状態に配置されている。
【００２３】
また、温度補償側包囲部材７は、各窓部の軸心側がそれぞれ軸心穴と連通する切り欠き状に形成されることにより、前記被包囲部材５が軸方向に通過可能となっている。
【００２４】
前記スペーサ１０は、トルク検出用コイル８側のヨーク部材８０と温度補償用コイル９側のヨーク部材９０との軸方向間隔を決定するために介装されるもので、非導電性部材である合成樹脂材料（ＰＰＳ）で円筒状に形成されている。
そして、このスペーサ１０は、中央ハウジング１２０内において位置決め固定された状態で組み付けられた前記ベース部材１１に対し位置決め固定されることにより、トルク検出用コイル８とトルク検出側包囲部材６、および、温度補償用コイル９と温度補償側包囲部材７との軸方向位置関係が決定されるようになっている。
【００２５】
前記上部ハウジング１１０の一側には配線ボックス１４０が一体に形成されている。この配線ボックス１４０は、図２に示すように、横長長方形のボックスに形成され、該横長長方形の側面開口部１４１が蓋体１４２により閉じられるようになっている。また、配線ボックス１４０内とトルクセンサＴＳが収容された上部ハウジング１１０内との間には、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９からの両コイルハーネス８ａ、９ａを配線ボックス１４０内に引き込むために略方形の連通穴１４３が形成されている。
【００２６】
また、配線ボックス１４０の内周側面で深さ方向中途部には、前記センサ基板１２ををねじ止め固定するための取付段部１４４が形成されている。
前記センサ基板１２には、両コイルハーネス８ａ、９ａが半田付けにより回路接続されると共に、配線ボックス１４０外に引き出されるセンサハーネス１５が半田付けにより回路接続されるようになっている。
【００２７】
前記ガイド部材１３は、トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９とセンサ基板１２との間に前記両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を所定の方向性を持たせて支持する役目をなすもので、この発明の実施の形態では、前記連通穴１４３に対し挿入係止させた状態で取り付けられるようになっている。
このガイド部材１３の構成を、図３〜７（図３はガイド部材１３を示す斜視図、図４は同正面図、図５は同背面図、図６は同平面図、図７は同右側面図）に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
このガイド部材１３は、その上縁部と左右両側下端縁部に連通穴１４３の配線ボックス１４０側開口縁部に係止可能な係止部１３１、１３２、１３３を備え、その背面側には、連通穴１４３から配線ボックス１４０内に引き込まれる両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を所定の方向性を持たせて支持する略Ｔ字状の案内支持溝１３４が形成されている。そして、略Ｔ字状の案内支持溝１３４における水平方向溝部１３４ａが形成された部分が、連通穴１４３の開口横幅よりは長く形成されることにより、案内支持溝１３４の左右両端部と配線ボックス１４０の内底面との間で両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部が所定の方向性をもって支持されるようになっている。
【００２９】
また、ガイド部材１３の背面側には、連通穴１４３内の上側縁部に挿入される挿入片１３５と、左右両側縁部下端側に挿入係止するための係止片１３６、１３７が突出形成されている。この係止片１３６、１３７は、連通穴１４３の開口形状になじむようにそれぞれ上下に分割形成されると共にその先端外面に抜け止め突起１３６ａ、１３７ａが形成されている。また、ガイド部材１３の下縁部には連通穴１４３の下側開口縁部に形成される角部にコイルハーネス９ａが当接するのを防止するための保護壁１３８が突出形成されている。なお、このガイド部材１３は、合成樹脂により一体成型されている。
【００３０】
次に、ガイド部材１３およびセンサ基板１２の組み付け手順を図８〜１１（図８は両コイルハーネス８ａ、９ａを連通穴１４３から配線ボックス１４０内に引き込んだ状態を示す要部の縦断側面図、図９は同正面図、図１０はガイド部材１３を取り付けた状態を示す要部の縦断側面図、図１１は、センサ基板１２に対する両コイルハーネス８ａ、９ａおよびセンサハーネス１５の回路接続状態を示す要部の横断底面図）に基づいて説明する。
【００３１】
まず、図８、９に示すように、両コイルハーネス８ａ、９ａを連通穴１４３から配線ボックス１４０内に引き込んだ後、図１０に示すように、ガイド部材１３を連通穴１４３に装着する。このガイド部材１３の装着に際しては、両コイルハーネス８ａ、９ａをガイド部材１３の背面側に形成された案内支持溝１３４における水平方向溝部１３４ａの左右いずれか一方（この発明の実施の形態ではセンサハーネス１５の配線ボックス１４０内への引き込み方向（左側）とは反対の右側部分）に沿わせると共に、該案内支持溝１３４の右側端部と配線ボックス１４０の内底面との間で両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を所定の方向性をもって支持する状態で組み付けが行われる。
【００３２】
次に、図１１に示すように、センサ基板１２の左側側縁部にセンサハーネス１５を半田付けにより回路接続すると共に、両コイルハーネス８ａ、９ａを左方向に折り曲げてセンサ基板１２の略中間部に半田付けにより回路接続した後、センサ基板１２を、配線ボックス１４０の内周側面で深さ方向中途部に形成された取付段部１４４に対しねじ止め固定することにより、図１、２に示すように、ガイド部材１３およびセンサ基板１２の組み付けを完了する。
【００３３】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサによれば、上述のように、配線ボックス１４０内へのセンサ基板１２の組み付けにより全体的に弛みを生じる両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を、連通穴１４３に装着したガイド部材１３により所定の方向性を持たせた状態で支持された状態にできるため、走行路面やエンジンからの振動による両コイルハーネスの中間部の揺れ動きが防止される。
従って、両コイルハーネス８ａ、９ａの疲労による劣化を防止できるようになるという効果が得られる。
【００３４】
また、両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部がガイド部材１３により所定の方向性をもって支持されることで、配線ボックス１４０内にセンサ基板１２を収容固定する際に両コイルハーネス８ａ、９ａが不規則的に折れ曲がることが防止されるため、該両コイルハーネス８ａ、９ａがセンサ基板１２を組み付ける際の障害になることや、センサ基板１２に対する両コイルハーネス８ａ、９ａの回路接続部分に余分な応力を作用させることが防止される。
従って、両コイルハーネス８ａ、９ａによる組み付け作業性の悪化およびセンサ基板に対する回路接続状態の悪化を防止することができるようになるという効果が得られる。
【００３５】
また、ガイド部材１３を、上部ハウジング１１０内と配線ボックス１４０内との間を連通する連通穴１４３に対し挿入係止させた状態で取り付けられるようにしたことで、ガイド部材１３の組み付け作業性を高めることができるようになるという効果が得られる。
また、ガイド部材１３の下縁部には連通穴１４３の下側開口縁部に形成される角部にコイルハーネス９ａが当接するのを防止するための保護壁１３８を突出形成させた構成としたことで、コイルハーネス９ａの損傷を防止できるようになるという効果が得られる。
【００３６】
また、ガイド部材１３の裏面に形成される案内支持溝１３４を略Ｔ字状に形成し、両コイルハーネス８ａ、９ａの引き出し方向を２方向のいずれかに設定可能に形成したことで、配線ボックス１４０内におけるセンサ基板１２や配線ボックス１４０からのセンサハーネス１５の引き出し方向等の仕様の変更に対応できるようになる。
【００３７】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、入力軸２側に包囲部材を設け、出力軸３側に被包囲部材を設けたが、逆であってもよい。
【００３８】
また、発明の実施の形態では、両コイルハーネス８ａ、９ａの中間部を所定の方向性を持たせて支持するガイド部材１３を、上部ハウジング１１０内と配線ボックス１４０内との間を連通する連通穴１４３に対し挿入係止させた状態で取り付ける構造としたが、その他に、例えば、スペーサ１０にガイド部材を組み付けもしくは一体に形成するようにしてもよい。
【００３９】
次に、上述の発明の実施の形態から把握される請求項以外の好ましい形態について説明する。
（イ）請求項１において、前記ガイド部材は、前記検出コイルをハウジングに固定するための固定部材に一体に設けられていることを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、部品点数の減少により、組み付け作業性を高めることができるようになる。
【００４０】
（ロ）請求項２において、前記ガイド部材は、前記連通穴から配線ボックス内へのコイルハーネスの引き出し方向を異にする複数の案内支持溝を備えていることを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、配線ボックス内におけるセンサ基板や配線ボックスからのセンサハーネスの引き出し方向等の仕様の変更に対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す縦断側面図である。
【図２】発明の実施の形態の電動パワーステアリング用トルクセンサを示す正面図である。
【図３】ガイド部材を示す斜視図である。
【図４】ガイド部材を示す正面図である。
【図５】ガイド部材を示す背面図である。
【図６】ガイド部材を示す平面図である。
【図７】ガイド部材を示す右側面図である。
【図８】両コイルハーネスを連通穴から配線ボックス内に引き込んだ状態を示す要部の縦断側面図である。
【図９】両コイルハーネスを連通穴から配線ボックス内に引き込んだ状態を示す要部の正面図である。
【図１０】ガイド部材を取り付けた状態を示す要部の縦断側面図である。
【図１１】センサ基板に対する両コイルハーネスおよびセンサハーネスの回路接続状態を示す要部の横断底面図である。
【符号の説明】
ＴＳ　電動パワーステアリング用トルクセンサ
１　ハウジング
１１０　上部ハウジング（ハウジング）
１２０　中央ハウジング（ハウジング）
１３０　下部ハウジング（ハウジング）
１４０　配線ボックス
１４３　連通穴
２　入力軸（第２回転軸）
３　出力軸（第１回転軸）
４　トーションバー（弾性体）
５　被包囲部材
６　トルク検出側包囲部材
７　温度補償側包囲部材
８　トルク検出用コイル（検出コイル）
８ａ　センサハーネス
８０　ヨーク部材
９　温度補償用コイル（検出コイル）
９ａ　センサハーネス
９０　ヨーク部材
１２　センサ基板
１３　ガイド部材

Claims (2)

1. 第１回転軸と第２回転軸との間に介装された弾性体と、
   前記第１回転軸側に固定されていて少なくとも軸方向一側面に円周方向所定間隔のもとに切欠部が複数形成された磁性材料よりなる被包囲部材と、
   該被包囲部材における切欠部が形成された側面と軸方向に対向する状態で前記第２回転軸側に固定されていて前記被包囲部材における切欠部に対応し軸方向に貫通する切欠部が円周方向所定間隔のもとに複数形成された導電性かつ非磁性材料よりなる包囲部材と、
   該包囲部材側に軸方向に対向する状態で設けられていて前記被包囲部材の切欠部および非切欠部と包囲部材の切欠部との重なり具合の変化をインピーダンス変化に基づいて検出することにより前記第１回転軸と第２回転軸との間に発生するトルクを検出する検出コイルと、
   該検出コイルを包囲する磁性材料からなるヨーク部材と、
   前記検出コイルからのコイルハーネスが回路接続されるセンサ基板と、
   少なくとも前記被包囲部材、包囲部材、検出コイルおよびヨーク部材の外周を覆う状態で設けられると共に前記検出コイルおよびヨーク部材が固定されるハウジングと、
   該ハウジングの一側に連設されていて前記センサ基板が収容される配線ボックスと、
   を備えた電動パワーステアリング用トルクセンサにおいて、
   前記検出コイルとセンサ基板との間に前記コイルハーネスの中間部を所定の方向性を持たせて支持するガイド部材が設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング用トルクセンサ。
2. 前記ハウジング内と配線ボックス内との間を連通する連通穴が設けられ、
   前記ガイド部材は　前記連通穴に対し挿入係止させた状態で取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング用トルクセンサ。

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