JP2007040789A

JP2007040789A - トルク検出装置

Info

Publication number: JP2007040789A
Application number: JP2005224146A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaoku; 貴史加奥
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】十分なかしめ量を得ることができ、しかも、かしめの応力を低減できるようにする。
【解決手段】相対角変位を可能に連結された二つの回転軸２，３の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯２１，３１が周設されている第１及び第２の磁性環４，５と、夫々の磁性環４，５の外周りに配置された励磁コイル７とを備え、磁性環４の歯４１の歯底面４２の縁に凹部４３を設け、該凹部４３内にかしめにより押入するかしめ部２２を回転軸２に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は回転軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置に関する。

トルク検出装置は例えば操舵補助用の電動モータを備える車両用の電動パワーステアリング装置に使用されている（例えば、特許文献１参照。）。このトルク検出装置は、トーションバーにより相対角変位を可能に連結された入力軸及び出力軸の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周りに配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化で前記入力軸に加わったトルクを検出するように構成されている。また、前記出力軸の前記磁性環が嵌合される嵌合部には、磁性環の歯の歯底面で、且つ該歯底面の幅方向中央位置にかしめてあるかしめ部が設けられており、該かしめ部により磁性環を固定してある。また、前記入力軸の前記磁性環が嵌合される嵌合部にはピンが径方向に嵌入されており、該ピンにより磁性環を固定してある。
実公平８−１４６６号公報

ところが、従来のように出力軸にかしめ部を設け、該かしめ部のかしめにより磁性環を固定するものにあっては、かしめ部をかしめ加工するときに発生する応力が径方向の押圧力として磁性環に加わるため、かしめの応力によって磁性環の磁気特性が変化し、磁気特性にバラツキが発生することになる。従って、かしめの応力が大きくならないようにかしめ加工を行う必要があり、また、かしめ量が不足すると、磁性環の固定強度が十分に得られず、改善策が要望されていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は、十分なかしめ量を得ることができ、しかも、かしめの応力を低減できるトルク検出装置を提供することにある。また、他の目的はかしめの応力が磁性環の磁気特性に及ぼす影響を低減できるトルク検出装置を提供することにある。

第１発明に係るトルク検出装置は、相対角変位を可能に連結された二つの回転軸の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周りに配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化で前記回転軸に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記磁性環は、前記歯の歯底面の縁に凹部を有しており、前記回転軸は前記凹部内にかしめにより押入するかしめ部を有することを特徴とする。

第２発明に係るトルク検出装置は、相対角変位を可能に連結された二つの回転軸の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周りに配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化で前記回転軸に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記回転軸は、前記歯の歯底面で、且つ該歯底面の幅方向中央に対して前記歯の磁束密度が少ない側へ偏倚した位置にかしめてあるかしめ部を有することを特徴とする。

第１発明によれば、回転軸のかしめ部をかしめて磁性環を固定する場合、かしめ部を凹部内に押入することができるため、十分なかしめ量を得ることができる。しかも、かしめ部は凹部内に押入されるため、磁性環に加わるかしめの応力を低減でき、磁性環の磁気特性のバラツキを低減できる。

第２発明によれば、歯底面の幅方向中央に対して歯の磁束密度が少ない側へ偏倚した位置にかしめ部がかしめてあるため、かしめの応力が磁性環の磁気特性に及ぼす影響を低減することができ、しかも、十分なかしめ量を得ることができる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係るトルク検出装置が組込まれた電動パワーステアリング装置の縦断面図、図２はトルク検出装置の拡大断面図、図３は要部の構成を示す拡大した分解斜視図である。

トルク検出装置Ａは、トーションバー１により相対角変位を可能に連結された第１及び第２の回転軸２，３と、第１の回転軸２に圧入により外嵌された第１の磁性環４と、第２の回転軸３に外嵌されピンにより固定された第２の磁性環５と、圧入により固定された第３の磁性環６と、第１及び第２の磁性環４，５の外周りに配置された第１の励磁コイル７、第２及び第３の磁性環５，６の外周りに配置された第２の励磁コイル８とを備えている。尚、第１〜第３の磁性環４，５，６は軸長方向に離隔して配置されている。

第１及び第２の回転軸２，３は夫々の一端部が相対回転を可能に嵌合された円筒形をなしており、内部にトーションバー１が挿入され、該トーションバー１の一端が第１の回転軸２にダウエルピン９により連結され、トーションバー１の他端が第２の回転軸３にダウエルピン１０により連結されている。

第１の回転軸２の一端部には第１の磁性環４が外嵌される第１の嵌合部２１及び第１の嵌合部２１から軸長方向に延出された環状のかしめ部２２を有しており、該かしめ部２２の周方向の一部を内周側から径方向外側へかしめることができるようになっている。

第２の回転軸３の中途には軸長方向に離隔する第２及び第３の嵌合部３１，３２と、第２の嵌合部３１を貫通するピン孔３３と、第３の嵌合部３２から軸長方向に延出された環状のかしめ部３４とを有しており、該かしめ部３４の周方向の一部を内周側から径方向外側へかしめることができるようになっている。

第１及び第２の磁性環４，５の対向端面と、第３の磁性環６の第２の磁性環５との対向端面とには、矩形の８個の歯４１，５１，６１が等ピッチで周設されており、また、隣合う歯間には歯底面４２，５２，６２が夫々８個設けられている。そして、第１の励磁コイル７が発生した磁束により第１及び第２の磁性環４，５で第１の磁気回路を構成し、第２の励磁コイル８が発生した磁束により第２及び第３の磁性環５，６で第２の磁気回路を構成する。このため、第２の回転軸３に回転トルクが加えられ、トーションバー１が捩じれた場合、第１の磁性環４の歯４１と第２の磁性環５の歯５１との対向面積が変化して第１の励磁コイル７のインピーダンスが変化し、その変化に応じて出力される電圧によりトーションバー１に加えられたトルクを検出することができる。このとき、第２の磁性環５の非歯部端面と対向する歯６１を有する第３の磁性環６と第２の磁性環５とが相対回転して、第２の励磁コイル８のインピーダンスが変化し、その変化に応じて出力される電圧により前記トルクが補正される。即ち、第１の励磁コイル７のインピーダンスは、トーションバー１に加えられた実際のトルクに加えて、第１の励磁コイル７の雰囲気温度によって変化するため、この雰囲気温度による第１の励磁コイル７のインピーダンスの変化を補正し、温度に影響されないトルクを検出することができるようにしてある。

第１及び第３の磁性環４，６の夫々の歯底面４２，６２の縁には略Ｖ字形をなす凹部４３，６３が設けられている。第１の磁性環４の凹部４３には、第１の回転軸２のかしめ部２２がかしめにより押入され、このかしめ部２２により第１の磁性環４を第１の嵌合部２１に固定してある。第３の磁性環６の凹部６３には、第２の回転軸３のかしめ部３４がかしめにより押入され、このかしめ部３４により第３の磁性環６を第３の嵌合部３２に固定してある。また、第２の磁性環５にはピン孔３３に対応するピン孔５３が設けられており、ピン孔３３，５３に嵌入されるピン５０により第２の磁性環５を第２の嵌合部３１に固定してある。

以上のように第１及び第３の磁性環４，６を固定するかしめ部２２，３４は、第１及び第３の磁性環４，６の歯底面４２，６２に設けられた凹部４３，６３に臨む位置で内側からかしめることができるため、かしめの応力を大きくすることなく適正なかしめ量でかしめることができ、かしめの応力により磁性環４，６の磁気特性が変化するのを少なくすることができ、磁気特性のバラツキを低減できる。

実施の形態２
図４はトルク検出装置の実施の形態２の要部の構成を示す拡大断面図、図５は磁性環の一部を展開した断面図である。このトルク検出装置は、第１の磁性環４の歯底面４２に凹部４３を設ける代わりに、かしめ部２２がかしめる位置を、歯底面４２で、且つ該歯底面４２の幅方向中央Ｘに対して歯の磁束密度が少ない側へ偏倚した位置にしたものである。

第１及び第２の磁性環４，５は、夫々の歯４１，５１の歯先面が対向しており、第２の回転軸３にトルクが加えられるとき、第１及び第２の磁性環４，５に相対角変位が発生し、歯４１の歯先面と歯５１の歯先面との対向面積が増減し、歯４１，５１の歯先面同士が対向する部分ａの磁束密度は、歯４１，５１の歯先面同士が対向しない部分ｂの磁束密度より多くなる。

第１の磁性環４は第１の嵌合部２１に圧入により外嵌された後、かしめ部２２によりかしめられるとき、該かしめ部２２は夫々の歯底面４２の幅方向中央Ｘに対して歯４１の磁束密度が少ない側（図５では左側）へ偏倚した位置がかしめられる。従って、かしめによる応力が、歯底面４２の幅方向中央Ｘ位置でかしめられる場合と同じであっても、かしめによる応力が磁性環４の磁気特性に影響するのを低減でき、磁気特性の変化を小さくすることができ、磁気特性のバラツキを少なくすることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。

以上のように構成されたトルク検出装置Ａは例えば図１に示すように車両用の電動パワーステアリング装置に組込まれる。この電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、下端に第２の回転軸３を有する入力軸Ｃと、上端が入力軸Ｃに連結され、操舵輪Ｂに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー１と、該トーションバー１の下端に連結され、且つその下端が舵取機構に繋がる出力軸としての第１の回転軸２と、トーションバー１の捩れに応じた第１及び第２の回転軸２，３の相対角変位によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルク検出装置Ａと、該トルク検出装置Ａが検出したトルクに基づいて操舵補助用の電動モータＤを駆動制御する制御部と、電動モータＤの回転を第１の回転軸２に伝動する減速歯車機構Ｅと、該減速歯車機構Ｅ、トルク検出装置Ａ、第１及び第２の回転軸２，３を収容支持する筒形ケースＦとを備えている。

第１の回転軸２は、上端に第２の回転軸３の一端部が挿嵌される挿嵌孔２ａを有しており、該挿嵌孔２ａに巻ブッシュ１１を介して第２の回転軸３の一端部が支持されている。また、第１の回転軸２の中間部は一対の玉軸受１２，１３を介して前記筒形ケースＦ内に支持されている。

マイクロプロセッサを用いてなる制御部の入力部には、第１及び第２の励磁コイル７，８が接続されており、出力部には電動モータＤの駆動回路が接続されている。

尚、以上説明した実施の形態では雰囲気温度による第１の励磁コイル７のインピーダンスの変化を補正するための第３の磁性環６及び第２の励磁コイル８を備える構成としたが、その他、第３の磁性環６及び第２の励磁コイル８をなくした構成としてもよい。
また、本発明に係るトルク検出装置Ａは、電動パワーステアリング装置に使用する他、電動パワーステアリング装置以外の装置に使用してもよい。

本発明に係るトルク検出装置が組込まれた電動パワーステアリング装置の縦断面図である。本発明に係るトルク検出装置の拡大断面図である。本発明に係るトルク検出装置の要部の構成を示す拡大した分解斜視図である。本発明に係るトルク検出装置の実施の形態２の要部の構成を示す拡大断面図である。本発明に係るトルク検出装置の磁性環の一部を展開した断面図である。

符号の説明

２，３回転軸
２２かしめ部
４第１の磁性環
４１歯
４２歯底面
４３凹部
５第２の磁性環
５１歯
７励磁コイル

Claims

相対角変位を可能に連結された二つの回転軸の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周りに配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化で前記回転軸に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記磁性環は、前記歯の歯底面の縁に凹部を有しており、前記回転軸は前記凹部内にかしめにより押入するかしめ部を有することを特徴とするトルク検出装置。
相対角変位を可能に連結された二つの回転軸の夫々に嵌合され、且つそれらの端面に互いに対向する複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、夫々の磁性環の外周りに配置された励磁コイルとにより磁気回路を構成し、前記励磁コイルのインピーダンスの変化で前記回転軸に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記回転軸は、前記歯の歯底面で、且つ該歯底面の幅方向中央に対して前記歯の磁束密度が少ない側へ偏倚した位置にかしめてあるかしめ部を有することを特徴とするトルク検出装置。