JP2007187481A

JP2007187481A - トルク検出装置

Info

Publication number: JP2007187481A
Application number: JP2006004047A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Tokumoto; 欣智徳本; Shigeharu Ishihara; 繁晴石原; Naoki Nakane; 中根　　直樹
Original assignee: Denso Corp; JTEKT Corp
Current assignee: Denso Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】磁性板の取り除き面積を低減でき、磁性板の材料費に対する磁性環のコストを低減することができるトルク検出装置を提供する。
【解決手段】第１の回転体１に設けられる永久磁石２及び該永久磁石２の外周りに配置され、前記第１の回転体１に連結される第２の回転体４と一体に回転する磁性環５を有する磁気回路形成部材６と、該磁気回路形成部材６が発生した磁束を集める集磁環部７と、該集磁環部７が集めた磁束の密度に基づいて前記回転体１に加わったトルクを検出する検出部８とを備え、磁性環５を、幅方向一側に複数の櫛歯５２を有する帯板を丸めてなる構成とし、一枚の磁性板から該磁性板の縁に沿って少なくとも二つの帯板を得ることができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は回転体に加わるトルクを検出するトルク検出装置に関する。

トルク検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１のトルク検出装置は、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸の一方に設けられる永久磁石及び該永久磁石の外周りに配置され、前記入力軸及び出力軸の他方と一体に回転する磁性環を有する磁気回路形成部材と、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部と、該集磁環部が集めた磁束の密度に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出する検出部とを備えている。

このように構成されたトルク検出装置は車両用の電動パワーステアリング装置に組み込まれている。電動パワーステアリング装置はステアリングホイールに繋がる前記入力軸と、該入力軸を収容支持するハウジングと、前記出力軸に減速機構を介して繋がる電動モータと、該電動モータの駆動回路及び前記検出部に接続され、マイクロプロセッサを用いてなる制御部とを備えており、ステアリングホイールを操舵することにより入力軸に加わる回転トルクを前記トーションバーに生じる捩れによって検出部が検出し、検出トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成されている。

ところで、トルク検出装置の磁性環は、円環板部と、該円環板部の内周から軸線方向へ延出された複数の櫛歯とを有する。図７(a) は磁性環の成形工程を示す説明図であり、(b) は成形された磁性環の斜視図である。磁性環１００は、一枚の四角形をなす磁性板Ａの複数箇所を円環状に打抜成形し、円環板部１０１及び該円環板部１０１の内周に突設された複数の突片１０２を有する複数の打抜円環板１０３を形成し、該打抜円環板１０３をさらにプレス成形して前記突片１０２を円環板部１０１の軸線方向へ折曲げることにより形成されている。
特開２００５−２６５５８７号公報

ところが、一枚の磁性板Ａの複数箇所を円環状に打抜成形して磁性環１００を形成する場合、打抜円環板１０３の外周りに比較的多くの取り除き部が発生し、さらに打抜円環板１０３の内側にも比較的多くの取り除き部が発生することになる。従って、鉄よりも高い磁化率を有し、材料費が鉄よりも高価なパーマロイ（鉄−ニッケル合金）により磁性環１００を打抜き成形した場合、磁性板Ａの材料費に対する磁性環１００のコストが高くなり、ひいてはトルク検出装置が高価になる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は磁性板の取り除き面積を低減でき、磁性板の材料費に対する磁性環のコストを低減することが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、第１の回転体に設けられる磁石及び該磁石の外周りに配置され、前記第１の回転体に連結される第２の回転体と一体に回転する磁性環を有する磁気回路形成部材と、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部と、該集磁環部が集めた磁束の密度に基づいて前記第１又は第２の回転体に加わったトルクを検出する検出部とを備えるトルク検出装置において、前記磁性環は、幅方向一側に複数の櫛歯を有する帯板を丸めてなることを特徴とする。

第２発明に係るトルク検出装置は、前記帯板は幅方向他側に複数の溝を有することを特徴とする。

第１発明にあっては、一枚の磁性板から該磁性板の縁に沿って少なくとも二つの帯板を得ることが可能であり、しかも、これら帯板は互いの櫛歯が噛み合うようにして得ることが可能であるため、一枚の磁性板から円環状に成形される場合に比べて磁性板の取り除き面積を少なくすることができ、磁性板の材料費に対する磁性環のコストを低減することができ、ひいてはトルク検出装置のコストを低減できる。

第２発明にあっては複数の溝の箇所で丸められているから、帯板が丸められているに拘らず円環状態を維持し易い。

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。図１は本発明に係るトルク検出装置の構成を示す断面図、図２は一部を分解した斜視図、図３は模式的分解斜視図、図４は回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。

トルク検出装置は、第１の回転体１に設けられる複数の永久磁石２及び該永久磁石２の外周りに配置され、トーションバー３により第１の回転体１に同軸的に連結された第２の回転体４と一体に回転する二つの磁性環５，５を有する磁気回路形成部材６と、該磁気回路形成部材６が発生した磁束を集める集磁環部７と、該集磁環部７が集めた磁束の密度に基づいて第１の回転体１に加わったトルクを検出する検出部８とを備えている。

永久磁石２は複数の周方向位置にＮ極とＳ極とが交互に着磁された多極着磁の円筒形をなしており、第１の回転体１の外周部に外嵌固定されている。

図５は磁性環の構成を示すもので、(a) は拡大縦断側面図、(b) は縦断正面図である。磁性環５，５は幅方向一側に複数の櫛歯５２を有し、後記する帯板５ａを円環状に丸めてなり、第２の回転体４の軸線方向に離隔して向き合う環板部５１，５１と、環板部５１，５１の内周部から互いに接近する方向へ延出された複数の櫛歯５２，５２と、環板部５１，５１の周方向２箇所にあけられた位置決め孔５３，５３とを有しており、永久磁石２と相対回転することにより磁性環５，５間の磁束密度が変化するように構成されている。

図６は磁性環の成形工程を示す説明図である。磁性環５，５は、幅方向一側に複数の櫛歯５２を有し、他側に複数の溝５４を有する帯板５ａを成形により丸めてなる。この成形は例えば図６の(a) 〜(d) の成形工程により行われる。
(a) 一枚の帯板状の磁性板Ａを幅方向両縁に沿って四つの帯板５ａに打抜く。この打抜きは、幅方向両側の二つの帯板５ａ，５ａの櫛歯５２，５２が交互となり、幅方向中央側の二つの帯板５ａ，５ａの間が分離するように打抜く。このとき、二つの帯板５ａ，５ａの櫛歯５２，５２の間と、夫々の帯板５ａの溝５４部分とに取り除き面積が発生する。尚、磁性板Ａを打抜くとき、図示していないが位置決め孔５４も成形する。
(b) この打抜きにより、幅方向一側に複数の櫛歯５２を有し、他側に複数の溝５４を有する四つの帯板５ａを成形する。
(c) この帯板５ａの櫛歯５２を、帯板部５ｂに対し直角状に曲げ成形する。
(d) 帯板部５ｂを円環状に曲げ成形し、周方向の１個所が開放された円環状をなし、内周に軸線方向へ延出された複数の櫛歯５２を有し、外周に複数の溝５４を有する形状に成形してある磁性環５を得る。

このように磁性環５は一枚の磁性板Ａから該磁性板Ａの縁に沿って少なくとも二つの帯板５ａを得ることができ、しかも、帯板５ａの夫々は互いの櫛歯５２が噛み合うようにして得ることができるため、一枚の磁性板Ａから円環状に成形される場合に比べて磁性板Ａの取り除き面積を少なくすることができる。また、成形された帯板５ａは幅方向他側に複数の溝５４を有するため、帯板５ａを板厚方向に変形させることなく、該帯板５ａを円環状に曲げ成形することができる。

二つの磁性環５，５は櫛歯５２，５２が交互に噛み合う状態で合成樹脂材料によりモールドされ、モールド体５０になっている。このモールドは環板部５１，５１の二つの位置決め孔５３，５３の夫々に連結軸を挿嵌し、該連結軸により二つの磁性環５，５の相対位置を決め、この位置決めされた二つの磁性環５，５を成形型のキャビティに配置し、溶融合成樹脂材料をキャビティに充填することにより行われる。また、モールド体５０には、第２の回転軸４に嵌合される金属製の嵌合筒体５０ａが設けられている。尚、前記連結軸はモールド後に取外される。

集磁環部７は、軸線方向へ離隔して配置された二つの集磁環７１，７１と、各集磁環７１，７１をモールドすることにより保持した保持環７２とを備える。集磁環７１，７１は周方向の１個所から径方向外側へ延出され、検出部８の両側に配置された凸片７１ａ，７１ａを有する円筒形をなしており、凸片７１ａ，７１ａに磁束が集まるように構成されている。また、集磁環７１，７１は鉄板等の磁性板を成形してなる。

保持環７２は集磁環７１，７１の内周面に対応する貫通孔７２ａを有し、集磁環７１，７１が内嵌固定された環体７２ｂと、該環体７２ｂの外周部一箇所に突設された取着部７２ｃとを有しており、環体７２ｂ及び取着部７２ｃが合成樹脂材料により一体成形されている。環体７２ｂは図１のようにハウジング９内に配置され、取着部７２ｃはハウジング９の外部に配置され、該ハウジング９の取着座に取着される。

取着部７２ｃは、環体７２ｂの接線方向に突設されたフランジ７２ｄを有し、検出部８に接続された検出回路基板１０が内部に収容されている。フランジ７２ｄには小ねじ用の挿通孔７２ｅ，７２ｅが設けられている。

検出部８は集磁環７１，７１の凸片７１ａ，７１ａ間に発生する磁束密度の変化に応じて電気的特性（抵抗）が変化するホール素子からなり、集磁環７１，７１の凸片７１ａ，７１ａ間に発生する磁束密度の変化に応じて検出信号が変わるように構成されており、検出信号は検出回路基板１０に与えられている。尚、検出部８はホール素子を有する他、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する感磁素子を有しておればよく、ホール素子に制限されない。

ハウジング９は磁気回路形成部材６を取り囲む円筒部９１と、該円筒部９１の外周部一個所に突設され、保持環７２を取着するための取着座９２と、該取着座９２を径方向に貫通し、集磁環７１，７１及び環体７２ｂを円筒部９１内に配置するための断面矩形をなす貫通孔９３と、該貫通孔９３に連なり、保持環７２の環体７２ｂに対応して湾曲する嵌合溝９４とを有する。

取着座９２は角形の環状に形成され、フランジ７２ｄと対向している。この取着座９２に、挿通孔７２ｅ，７２ｅに対応する二つの螺子孔９５，９５が設けられている。

以上のように構成されたトルク検出装置は、ハウジング９の円筒部９１を径方向に貫通する貫通孔９３から円筒部９１内に保持環７２の環体７２ｂを挿入し、該環体７２ｂを嵌合溝９４に係合させることにより、集磁環７１，７１の円筒部９１内での位置を決め、保持環７２のフランジ７２ｄを取着座９２に小螺子により取着する。

尚、以上説明した実施の形態では磁石として永久磁石２を用いたが、必ずしも永久磁石でなくてもよい。

本発明に係るトルク検出装置の構成を示す断面図である。本発明に係るトルク検出装置の一部を分解した斜視図である。本発明に係るトルク検出装置の模式的分解斜視図である。回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。本発明に係るトルク検出装置の磁性環の構成を示すもので、(a) は拡大縦断側面図、(b) は縦断正面図である。本発明に係るトルク検出装置の磁性環の成形工程を示す説明図である。 (a) は従来のトルク検出装置の磁性環の成形工程を示す説明図、(b) は成形された磁性環の斜視図である。

符号の説明

１第１の回転体（回転体）、２永久磁石（磁石）、４第２の回転体（回転体）、５磁性環、５ａ帯板、５２櫛歯、５４溝、６磁気回路形成部材、７集磁環部、８検出部

Claims

第１の回転体に設けられる磁石及び該磁石の外周りに配置され、前記第１の回転体に連結される第２の回転体と一体に回転する磁性環を有する磁気回路形成部材と、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部と、該集磁環部が集めた磁束の密度に基づいて前記第１又は第２の回転体に加わったトルクを検出する検出部とを備えるトルク検出装置において、前記磁性環は、幅方向一側に複数の櫛歯を有する帯板を丸めてなることを特徴とするトルク検出装置。
前記帯板は幅方向他側に複数の溝を有する請求項１記載のトルク検出装置。