JP2010122096A - Torque detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルク検出器に関し、例えば電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)に適用して好適なものである。 The present invention relates to a torque detector, which is suitable for application to, for example, an electric power steering system (EPS).
従来、自動車等に搭載される電動パワーステアリング装置用のトルク検出器(トルクセンサ)として、種々の構成のものが提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various configurations of torque detectors (torque sensors) for electric power steering devices mounted on automobiles and the like have been proposed.
このようなトルク検出器の1つとして、周方向に沿って多極着磁された環状の永久磁石の外周面と間隙を介して対向するように一対のセンサヨーク(多極ヨーク及び磁気ヨーク)を設けると共にこれらセンサヨークとそれぞれ間隙を介して対向するように一対の集磁ヨーク(集磁リング)を設け、これら集磁リング間に配置された磁束センサにより検出された磁束の磁束量に基づいて、永久磁石側又はセンサ部材側に生じたトルクを検出するトルク検出器が提案されている(特許文献1〜特許文献4参照)。
ところで、上記特許文献1では、集磁ヨークを固定する部材をギアボックスに固定する方法として、集磁ヨークモールド体をシャフト軸に対して直角方向から挿入し、同方向にねじで固定する方法が開示されている。しかしながら、このように側面で固定する方法によると、組立て誤差や温度変化による膨張などの影響によって集磁ヨークモールド体にセンサヨークとの同心がずれる方向に誤差が発生し、これらを考慮してセンサヨークとのエアギャップを設定する必要がある。しかしながら、センサヨーク及び集磁ヨーク間のエアギャップが大きくなると、漏れ磁束の量も多くなり、センサ精度が低下する問題があった。 By the way, in the above-mentioned Patent Document 1, as a method for fixing the member for fixing the magnetic flux collecting yoke to the gear box, there is a method for inserting the magnetic flux collecting yoke mold body from a direction perpendicular to the shaft axis and fixing with a screw in the same direction. It is disclosed. However, according to the method of fixing on the side as described above, an error occurs in the direction in which the concentricity with the sensor yoke is deviated from the magnetism collecting yoke mold body due to the influence of the assembly error or the expansion due to the temperature change. It is necessary to set an air gap with the yoke. However, when the air gap between the sensor yoke and the magnetism collecting yoke is increased, the amount of leakage magnetic flux is increased, resulting in a problem that the sensor accuracy is lowered.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、センサ精度を向上させ得るトルク検出器を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose a torque detector capable of improving the sensor accuracy.
かかる課題を解決するため本発明においては、第1の軸体及び第2の軸体を連結する連結軸と、前記第1の軸体に固定され、周方向に沿って多極着磁された永久磁石と、前記第2の軸体に固定されて前記永久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体及び複数の補助磁性体と、前記磁性体及び前記補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを有するトルク検出器であって、前記複数の補助磁性体を一体に保持する第1のホルダと、前記第1のホルダ及び前記第2の軸体の軸受けを、前記第2の軸体の軸方向に並んだ状態に一体に保持する第2のホルダと、前記第1のホルダを覆い、当該第1のホルダを前記第2のホルダに固定する固定用カバーとを備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, in the present invention, a connecting shaft that connects the first shaft body and the second shaft body, and the first shaft body are fixed to the first shaft body, and are multipolarly magnetized along the circumferential direction. A permanent magnet, a plurality of magnetic bodies and a plurality of auxiliary magnetic bodies which are fixed to the second shaft body and are arranged in the magnetic field of the permanent magnet, and form a magnetic circuit of the permanent magnet; the magnetic body and the A torque detector having a magnetic flux detector for detecting a magnetic flux induced by the auxiliary magnetic body, the first holder holding the plurality of auxiliary magnetic bodies together, the first holder, and the second holder A second holder for integrally holding a bearing of the shaft body in a state of being aligned in the axial direction of the second shaft body; and the first holder is covered with the second holder. And a fixing cover for fixing.
この結果、かかるトルク検出器では、軸方向の組立て誤差や熱膨張の影響を許容することができるため、磁性体の芯ずれや、磁性体及び補助磁性体間のエアギャップを最小限に抑えることができる。 As a result, this torque detector can tolerate the effects of axial assembly errors and thermal expansion, minimizing the misalignment of the magnetic material and the air gap between the magnetic material and the auxiliary magnetic material. Can do.
本発明によれば、センサ精度を向上させ得るトルク検出器を実現できる。 According to the present invention, a torque detector that can improve sensor accuracy can be realized.
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)電動パワーステアリング装置の構成
図1は、本実施の形態による電動パワーステアリング装置を示す。本実施の形態による電動パワーステアリング装置は、図1に示すように、ステアリングホイール1の操作に応じてステアリングシャフト2に発生する操舵トルクをトルク検出器3で検出し、その検出結果に基づいて、コントロールユニット13が電動モータ12を駆動制御することにより、必要な補助操舵トルクを電動モータ12に発生させてステアリングホイール1の操舵力を補助するものである。
(1) Configuration of Electric Power Steering Device FIG. 1 shows an electric power steering device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus according to the present embodiment detects a steering torque generated in the
ステアリングホイール1に連結されたステアリングシャフト2は、運転者の操舵力が与えられる入力軸2Aと出力軸2Bとを備えて構成され、入力軸2A及び出力軸2B間にトルク検出器3及び減速ギアボックス11が設けられている。ステアリングシャフト2の出力軸2Bに伝達された操舵力は、操舵機構に伝達される。具体的には、操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらにユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。またピニオンシャフト7に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示していない転舵輪を転舵させる。ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8Aと、ピニオン8Aに噛合するラック8Bとを有するラックアンドピニオン形式として構成され、ピニオン8Aに伝達された回転運動がラック8Bにより直進運動に変換される。
A
ステアリングシャフト2の出力軸2Bには、補助操舵トルクを出力軸2Bに伝達する補助操舵機構10が連結されている。補助操舵機構10は、出力軸2Bに連結された減速ギアボックス11と、減速ギアボックス11に連結されかつ補助操舵トルクを発生させる電動モータ12とを有する。なお、ステアリングシャフト2、トルク検出器3及び減速ギアボックス11によりコラムが構成されており、電動モータ12は、コラムの出力軸2Bに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態における電動パワーステアリング装置は、コラムアシスト式となっている。
An
トルク検出器3は、ステアリングホイール1を介して入力軸2Aに伝達された操舵力を操舵トルクとして検出する。トルク検出器3の詳細については、後述する。電動モータ12の駆動を制御するコントロールユニット13には、イグニッションスイッチ14がオンの状態でバッテリ15から電力が供給される。コントロールユニット13は、トルク検出器3で検出された操舵トルクT及び車速センサ16で検出された走行速度Vに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出し、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ12への供給電流値を制御する。
The
(2)本実施の形態によるトルク検出器の構成
次に、図2〜図11を用いて、かかる電動パワーステアリング装置に搭載されるトルク検出器3の構成について説明する。
(2) Configuration of Torque Detector According to this Embodiment Next, the configuration of the
トルク検出器3は、図2に示すように、入力軸2A及び出力軸2B間を連結するトーションバー2Cと、永久磁石31A(図4参照)を含む永久磁石アセンブリ31と、磁気回路を形成するセンサヨークアセンブリ32及び集磁ヨークアセンブリ33と、センサヨークアセンブリ32及び集磁ヨークアセンブリ33により誘導された永久磁石アセンブリ31からの磁束の磁束量を検出する検出器アセンブリ34等を備えて構成される。
As shown in FIG. 2, the
トーションバー2Cは、入力軸2Aの軸方向一端側と出力軸2Bの軸方向一端側とを連結する連結軸である。入力軸2Aは、図2及び図3に示すように、ホローシャフト2Dによって被覆される。そして、ホローシャフト2Dに連接されたギヤカバー2Eが減速ギアボックス11に取り付けられることにより、減速ギアボックス11内の構造(減速ギヤやトルク検出器3)が保護される。出力軸2Bは、軸受30によって減速ギアボックス11内において回転自在に支持されており、その軸方向他端側には、ユニバーサルジョイント4(図1)等を介して転舵輪(図示せず)が取り付けられる。
The
永久磁石アセンブリ31は、図3及び図4(A)に示すように、出力軸2Cを囲む平板状の環状体として形成された永久磁石31Aと、この永久磁石31Aを収納する金属製のバックヨーク31Bとから構成される。永久磁石31Aは、その周方向に相異なる磁極(N極とS極)が交互に多極着磁されて構成されており、接着によりバックヨーク31Bに固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4A, the
バックヨーク31Bは、図4(B)に示すように内周側壁面31Cを有しており、図3に示すように、この内周側壁面31Cが接触するように出力軸2Bに圧入固定されている。バックヨーク31Bの材質として強磁性体を採用すると、永久磁石31Aの磁力を効率良く利用することができるので、好ましい。
The
なお、永久磁石31Aを構成する磁石材料としては、フェライト磁石や希土類磁石(Nd−Fe−B系磁石やSm−Co系磁石等)、金属磁石、焼結磁石等を採用することができる。また、バックヨーク31Bと一体成形されるボンド磁石(ゴム磁石やプラスチック磁石)を永久磁石として採用してもよい。
In addition, as a magnet material which comprises 31 A of permanent magnets, a ferrite magnet, rare earth magnets (Nd-Fe-B system magnet, Sm-Co system magnet, etc.), a metal magnet, a sintered magnet, etc. are employable. Moreover, you may employ | adopt as a permanent magnet the bond magnet (rubber magnet or plastic magnet) integrally molded with the
センサヨークアセンブリ32は、図5(A)に示す第1及び第2のセンサヨーク32A,32Bを備える環状の磁性体であり、永久磁石31Aの磁界内に配置されて永久磁石31Aと共に磁気回路を形成する。図5(A)に示すように、第1のセンサヨーク32Aは、複数の平板台形状の爪部32AAと、第1のセンサヨーク32Aの外周部をステアリングホイール側に垂直に屈曲してなる側壁部32ABとを備える。また第2のセンサヨーク32Bは、複数の平板台形状の爪部32BAと、第2のセンサヨーク32Bの外周部を転舵輪側に垂直に屈曲してなる側壁部32BBとを備える。
The
第1及び第2のセンサヨーク32A,32Bは、図3、図5(B)及び図7に示すように、各爪部32AA,32BAが永久磁石31Aの軸方向片側と面対向すると共に入力軸2Aを囲むように略一平面上に位置し、さらに第1のセンサヨーク32Aの爪部32AA及び第2のセンサヨーク32Bの爪部32AAが周方向に順次交互に位置するように成形樹脂32C(図3)により一体化される。
As shown in FIGS. 3, 5B and 7, the first and
第2のセンサヨーク32Bの側壁部32BBは、永久磁石アセンブリ31の径方向外側に配置される。換言すれば、永久磁石アセンブリ31は、第2のセンサヨーク32Bの側壁部32BBと爪部32BAとからなる円筒状の空間内に収納された状態となっている。このため、永久磁石アセンブリ31とセンサヨークアセンブリ32とからなる構成の軸方向寸法を短くすることができ、ひいては、トルク検出器3の軸方向寸法を短くすることが可能となる。
The side wall portion 32BB of the
集磁ヨークアセンブリ33は、図3、図7及び図8に示すように、環状のベアリングホルダ33Aの一面側に第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBを保持する筒状の集磁ヨークホルダ33Cが同軸に固定され、Oリング33Dを介して集磁ヨークホルダ33Bを覆うように固定用カバー33Eがベアリングホルダ33Aに固着されることにより構成されている。
As shown in FIGS. 3, 7, and 8, the magnetic flux collecting
ベアリングホルダ33Aには、中央部に形成された嵌合穴33AXに集磁ヨークホルダ33Cの一端側を軸方向のステアリングホイール側(以下、これを軸方向上側と呼ぶ)から嵌め込み、ベアリング30(図3)を軸方向の転舵輪側(以下、これを軸方向下側と呼ぶ)から嵌め込むようにして集磁ヨークホルダ33C及びベアリング30が装着される。これにより集磁ヨークホルダ33B及びベアリング30を出力軸2Bの軸方向に並んだ状態に一体に保持することができ、かくして入力軸2Aと集磁ヨークホルダ33Cとの間の位置関係を精度良く保つことができるようになされている。
In the
このためベアリングホルダ33Aの嵌合穴33AXの内周面には、同一平面上に所定間隔で抜止め用突起33AYが複数設けられており、これら抜止め用突起33AYによって、集磁ヨークホルダ33Cがベアリングホルダ33Aの嵌合穴33AXから軸方向下側に抜け落ちるのを防止し得るようになされている。
For this reason, a plurality of retaining projections 33AY are provided on the inner peripheral surface of the fitting hole 33AX of the
第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBは、それぞれ第1又は第2のセンサヨーク32A,32Bと対応させて設けられた環状の補助磁性体であり、図6に示すように、対応する第1又は第2のセンサヨーク32A,32Bの側壁部32AB,32BBの外周面と対向するように集磁ヨークホルダ33Cに保持される。
The first and second magnetism collecting yokes 33BA and 33BB are annular auxiliary magnetic bodies provided in correspondence with the first and second sensor yokes 32A and 32B, respectively, and correspond to each other as shown in FIG. The first and second sensor yokes 32A and 32B are held by the magnetic flux collecting
これら第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBには、図9に示すように、径方向に突出するように周方向に120度間隔でL字状の固定用突起33BAX,33BBXが設けられており、これら固定用突起33BAX,33BBXによって後述のように集磁ヨークホルダ33Cに第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBを仮固定(本固定はベアリングホルダ33A又は固定用カバー33E)することができるようになされている。
As shown in FIG. 9, the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB are provided with L-shaped fixing protrusions 33BAX and 33BBX at intervals of 120 degrees in the circumferential direction so as to protrude in the radial direction. The fixing projections 33BAX and 33BBX are used to temporarily fix the first and second magnetism collecting yokes 33BA and 33BB to the magnetism collecting
また第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBには、それぞれ対向した状態で径方向外側に突出し、磁束集中部として機能する凸部33BAY,33BBYが設けられている。凸部33BAY,33BBY同士の軸方向における間隔は、第1の集磁ヨーク33BAと第2の集磁ヨーク33BBとの軸方向における間隔よりも狭くなっているため、永久磁石31Aから発生する磁束を集中的に集めることができる。
The first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB are provided with convex portions 33BAY and 33BBY that protrude outward in the radial direction in a state of being opposed to each other and function as magnetic flux concentrating portions. Since the distance between the convex portions 33BAY and 33BBY in the axial direction is narrower than the distance between the first magnetic flux collecting yoke 33BA and the second magnetic flux collecting yoke 33BB in the axial direction, the magnetic flux generated from the
なお、本実施の形態においては、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの各固定用突起33BAX,33BBX及び凸部33BAY,33BBYをプレス成型による曲げ加工により形成することを想定しており、例えば各固定用突起33BAX,33BBXについては、少なくとも曲率半径(r)の分だけ軸方向に延びてから曲げられる。焼結法や金属粉末射出成型法(MIM:Metal Injection Molding)などにより固定用突起33BAX,33BBXを形成する場合には、当該固定用突起33BAX,33BBXの成型自由度が増し、例えば、リング形状を有する第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの本体の外周面から直接固定用突起33BAX,33BBXを形成することができる。 In the present embodiment, it is assumed that the fixing projections 33BAX, 33BBX and the convex portions 33BAY, 33BBY of the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA, 33BB are formed by bending by press molding. For example, each of the fixing protrusions 33BAX and 33BBX is bent after extending in the axial direction by at least the curvature radius (r). When the fixing projections 33BAX, 33BBX are formed by a sintering method, a metal powder injection molding method (MIM: Metal Injection Molding) or the like, the degree of freedom in molding the fixing projections 33BAX, 33BBX is increased. The fixing protrusions 33BAX and 33BBX can be formed directly from the outer peripheral surface of the main body of the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB.
集磁ヨークホルダ33Cは、図7、図10及び図11に示すように、例えば樹脂材等の非磁性体を用いてほぼ円筒状に形成されている。この集磁ヨークホルダ33Cには、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBYを露出させるための切欠き部33CAが設けられると共に、内周面の上端側及び下端側にそれぞれ溝部33CB,33CCが形成されており、これにより第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBをそれぞれ集磁ヨークホルダ33Cの軸方向上側又は軸方向下側から溝部33CB,33CCに嵌め込むようにして集磁ヨークホルダ33Cに装着し得るようになされている。
As shown in FIGS. 7, 10, and 11, the magnetic flux collecting
また集磁ヨークホルダ33Cの軸方向上側及び軸方向下側の各端面には、第1又は第2の集磁ヨーク33BA,33BBの各固定用突起33BAA,33BBAとそれぞれ対応させて凹部33CDが設けられており、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBをそれぞれ軸方向上側又は軸方向下側から集磁ヨークホルダ33Cの対応する溝部33CB,33CCに嵌め込んだときに、図11に示すように、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの各固定用突起33BAX,33BBXがそれぞれ集磁ヨークホルダ33Cの対応する凹部33CDに嵌り込むようになされている。
Further, concave portions 33CD are provided on the axially upper and lower axial end surfaces of the magnetic flux collecting
また図10(B)に示すように、各凹部33CDの奥部には所定形状の爪部33CDXが設けられており、かかる凹部33CDXに嵌め込まれた第1又は第2の集磁ヨーク33BA,33BBの固定用突起33BAX,33BBXをこの爪部33CDXによって当該凹部33CD内から抜け出さないようにロックし、これにより第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBを集磁ヨークホルダ33Cに固定することができるようになされている。
As shown in FIG. 10B, a claw portion 33CDX having a predetermined shape is provided at the back of each concave portion 33CD, and the first or second magnetic collecting yokes 33BA, 33BB fitted into the concave portion 33CDX. The locking projections 33BAX and 33BBX are locked by the claw portions 33CDX so as not to come out of the concave portion 33CD, whereby the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB can be fixed to the magnetic flux collecting
さらに集磁ヨークホルダ33Cには、切欠き部33CAを囲むように第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBが並行に突出形成されており、これら第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEB間に後述する磁束検出器34Aを嵌め込むようにして検出器アセンブリ34を集磁ヨークホルダ33Cに固定することができるようになされている。このため第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBには、それぞれ検出器アセンブリ34を嵌め込む際のガイドとなるガイド突起34CEAAが他方の第2又は第1の検出器係合部33CEB,33CEAとの対向面に形成されており、これらガイド突起34CEAAによって第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEB間に嵌め込まれた検出器アセンブリ34を精度良く所定位置にガイドし得るようになされている。
Further, the magnetism collecting
Oリング33Dは、例えばゴム材などの弾性体から構成され、集磁ヨークホルダ33Cにおけるステアリングホイール側の端面に形成された溝33CFに嵌め込まれるようにして配設されている。このOリング33Dは、集磁ヨークホルダ33Cの組み立て誤差や、熱膨張によって発生した隙間を塞ぐシールとして機能する。
The O-
また固定用カバー33Eは、図7において明らかなように、上面中央部に開口が形成された逆カップ形状を有し、下端部に周方向に沿って90度間隔で爪部33EAが形成されている。この固定用カバー33Eは、各爪部33EAをベアリングホルダ33Aに形成された対応する係合用孔33AZにそれぞれ嵌め込むようにしてかしめることにより、ベアリングホルダ33Aに固定されている。
As is clear from FIG. 7, the fixing
検出器アセンブリ34は、図3、図7、図8及び図11に示すように、その一面側に搭載されたホール素子、MR素子又はMI素子などからなる磁束検出器34Aと、この磁束検出器34Aと電気的に接続されたハーネス34Bとなどを備えて構成される。この検出器アセンブルリ34における他面側には突起部34ACが設けられており、この突起部34ACが集磁ヨークホルダ33Cの第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBに形成された上述のガイド突起33CEAA,33CEBA(図7)間でなる抜止め部に嵌り込むまで検出器アセンブリ34を当該第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBに押し込むことによって、検出器アセンブリ34が不用意に第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBから抜け落ちるのを未然に防止し得るようになされている。
As shown in FIGS. 3, 7, 8, and 11, the
また磁束検出器34Aは、接着剤などにより集磁ヨークアセンブリ33の第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBYと密着固定(接着)されており、これにより集磁ヨークアセンブリ33の第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBにおける凸部33BAY,33BBY間の距離を一定に保ち得るようになされている。
Further, the
また検出器アセンブリ34は、磁束検出器34A及びハーネス34Bの一部を含めて集磁ヨークホルダ33Cの第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBと成形樹脂により一体にモールドされている。そしてこの成形樹脂により構成されるモールド体34Cには、溝部を有するギアボックス固定部34CXが設けられており、組み立て時にこのギアボックス固定部34CXにギアボックス11(図2)の端部を嵌め込むことによって、集磁ヨークホルダ33Bをギアボックス11に固定することができるようになされている。
The
なお、第1及び第2のセンサヨーク32A,32B並びに第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの材料として、ニッケルを含有した合金を採用することによって、磁気特性(出力のヒステリシス)を改善することができ、トルク検出器3として良好な性能を得ることが可能となる。また、ヒステリシスが問題とならない場合には、その他の磁性体金属(例えば、一般にモータ等の材料として採用される珪素鋼板やSPCC等の圧延鋼板)を用いて第1及び第2のセンサヨーク32A,32B並びに第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBを構成することができる。また、第1及び第2のセンサヨーク32A,32B並びに第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの何れか一方を、ニッケルを含有した合金を用いて構成してもよい。
The magnetic characteristics (output hysteresis) are improved by adopting an alloy containing nickel as the material of the first and second sensor yokes 32A and 32B and the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB. As a result, it is possible to obtain good performance as the
以上の構成を有する集磁ヨークアセンブリ33及び検出器アセンブリ34の結合は、以下の手順で行われる。まず、検出器アセンブリ34を、集磁ヨークホルダ33Cの第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBに差し込むようにして集磁ヨークホルダ33Cに取り付ける。そしてこの後、検出器アセンブリ34の磁束検出器34A等を集磁ヨークホルダ33Cの第1及び第2の検出器係合部33CEA,33CEBと一体に成型樹脂によりモールドするようにしてモールド体34Cを形成する。
The magnetic
次に、集磁ヨークホルダ33Cに第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBを取り付ける。この際、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBYを検出器アセンブリ34の磁束検出器34Aに接着剤により密着固定する。この後、集磁ヨークホルダ33Cをベアリングホルダ33Aに取り付け、集磁ヨークホルダ33Cの軸方向上側の溝33CF内にOリング33Dを集磁ヨークホルダ33Cの軸方向上側から嵌め込み、固定する。
Next, the first and second magnetic flux collecting yokes 33BA and 33BB are attached to the magnetic flux collecting
次に、図12を用いて本実施形態に係るトルク検出器3のトルク検出原理を説明する。図12は、トルク検出器3を構成する永久磁石31Aと第1のセンサヨーク32Aとの位置関係を示している。なお、図12においては、第1のセンサヨーク32Aの爪部32AAと永久磁石31Aとの位置関係を明らかにするために、第2のセンサヨーク32B等を省略しているが、実際は、第1のセンサヨーク32Aの爪部32AAの間に第2のセンサヨーク32Bの爪部32BAが配置されることは上述の通りである。
Next, the principle of torque detection of the
トルク検出器3に対してトルクの入力が無い状態では、第1のセンサヨーク32Aの爪部32AAの各々が永久磁石31Aを構成する磁極(N極とS極)の境界上に位置し、各爪部32AAから見た永久磁石31AのN極、S極に対するパーミアンス(磁気抵抗の逆数)が等しいので、図12のような磁束の流れとなる。具体的には、永久磁石31AのN極から発生した磁束は、第1のセンサヨーク32Aの爪部32AAに入り、そのまま永久磁石31AのS極へ入る。よって、磁束は磁束検出器34Aを流れない。
When no torque is input to the
この状態から運転者がステアリングホイール1を回転させることによって入力軸2Aにトルクが与えられると、トーションバー2Cの入力側は、ステアリングホイール1と同様に回転するとともにトーションバー2C自体に入力トルクに応じた捩れが発生する。この捩れによって、トーションバー2Cの入力側と出力側に相対角度変位が発生する。このトーションバー2Cの入力側と出力側の間に発生した相対角度変位は、トルク検出器3の永久磁石31Aと第1のセンサヨーク32Aとの間の相対角度変位として現れる。
When the driver rotates the steering wheel 1 from this state and torque is applied to the
永久磁石31Aと第1のセンサヨーク32Aとの間に相対角度変位が発生すると、図12のようなパーミアンスのバランスが崩れ、磁束検出器34Aを含む磁気回路(すなわち、永久磁石31AのN極から発生した磁束が、第1のセンサヨーク32Aの爪部32AAに流れ、第1のセンサヨーク32Aから第1の集磁ヨーク33BAの凸部33BAY、磁束検出器34A、第2の集磁ヨーク33BBの凸部33BBY及び第2のセンサヨーク32Bを介して第2のセンサヨーク32Bの爪部32BAから永久磁石31AのS極へと戻る磁気回路)に磁束が流れる。この磁束検出器34Aを含む磁気回路に発生した磁束を磁束検出器34Aで検出することにより、相対角度変位が測定でき、トーションバー2Cにかかるトルクを検出することができる。
When a relative angular displacement occurs between the
(3)本実施の形態の効果
以上のように本実施の形態によるトルク検出器3では、集磁ヨークアセンブリ33の集磁ヨークホルダ33Cをその軸方向からベアリングホルダ33Aに固定する固定用カバー33Eを集磁ヨークアセンブリ33に設けたことにより、組立て性や集磁ヨークホルダ33C等の熱膨張の影響を軸方向で許容することができ、第1及び第2のセンサヨーク32A,32Bとの芯ずれや第1及び第2のセンサヨーク32A,32Bと第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBとの間のエアギャップを最小限に抑え、センサ精度を向上させることができる。
(3) Effects of this Embodiment As described above, in the
また本実施の形態によるトルク検出器3では、磁束検出器34Aを所定位置に固定した後に第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBYによって磁束検出器34Aを挟み込むようにしているため、かかる第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBY間に組み立て時の隙間を設ける必要がなく、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBの凸部33BAY,33BBY間のエアギャップを最小限に抑えることができる。かくするにつき、集磁ヨークアセンブリ33やひいてはトルク検出器3を全体として薄く構成することができる。
In the
(4)他の実施の形体
なお上述の実施の形態においては、検出器アッセンブリ34を集磁ヨークアセンブリ33の集磁ヨークホルダ33Cに固定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、集磁ヨークアセンブリ33を組み立てた後に検出器アセンブリ34を集磁ヨークアセンブリ33のベアリングホルダ33Aに固定するようにしてもよい。また検出器アセンブリ34の磁束検出器34Aと一方の第1又は第2の集磁ヨーク33BA,33BBとを成型樹脂により一体にモールドし、このモールドしたものに、他方の第2又は第1の集磁ヨーク33BB,33BAを組み付けることによって、第1及び第2の集磁ヨーク33BA,33BBで磁束検出器34Aを挟み込むようにしてもよい。
(4) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the
また上述の実施の形態においては、集磁ヨークアセンブリ33の固定用カバー33Eをかしめによりベアリングホルダ3Aに固定するようにした場合について述べたが、本発明は限らず、例えば図13に示すように、かかる固定用カバー50をボルト51によりベアリングホルダ3Aに固定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the fixing
本発明は、電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出器のほか、種々の用途のトルク検出器に広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to torque detectors for various uses in addition to torque detectors used in electric power steering devices.
1……電動パワーステアリング装置、2……ステアリングシャフト、2A……入力軸、2B……出力軸、2C……トーションバー、3……トルク検出器、12……電動モータ、31……永久磁石アセンブリ、31A……永久磁石、31B……バックヨーク、32……センサヨークアセンブリ、32A,32B……センサヨーク、32AA,32BA……爪部、32AB,32BB……側壁部、32C……成形樹脂、33……集磁ヨークアセンブリ、33A……ベアリングホルダ、33AX……嵌合穴、33AY……抜止め用突起、33AZ……係合用孔、33BA,33BB……集磁ヨーク、33BAX,33BBX……固定用突起、33BAY,33BBY……凸部、33C……集磁ヨークホルダ、33CB,33CC……溝部,33CF……溝、33CD……凹部、33CDX,33EA……爪部、33CEA,33CEB……検出器係合部、34……Oリング、35……固定用カバー34……検出器アセンブリ、34A……磁束検出器、34C……モールド体、34CX……ギアボックス固定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering shaft, 2A ... Input shaft, 2B ... Output shaft, 2C ... Torsion bar, 3 ... Torque detector, 12 ... Electric motor, 31 ... Permanent magnet Assembly, 31A ... Permanent magnet, 31B ... Back yoke, 32 ... Sensor yoke assembly, 32A, 32B ... Sensor yoke, 32AA, 32BA ... Claw part, 32AB, 32BB ... Side wall part, 32C ... Molding resin , 33... Magnetic collecting yoke assembly, 33 A... Bearing holder, 33 AX... Fitting hole, 33 AY... Protrusion for retaining, 33 AZ ... Engaging hole, 33 BA, 33 BB ... Magnetic collecting yoke, 33 BAX, 33 BBX ... Protrusion for fixing, 33BAY, 33BBY ... Convex part, 33C ... Magnetic flux collecting yoke holder, 33CB, 33CC ... Groove part, 33CF ... Groove, 33CD ...... Recess, 33CDX, 33EA ... Claw, 33CEA, 33CEB ... Detector engaging part, 34 ... O-ring, 35 ... Fixing
Claims (19)
前記複数の補助磁性体を一体に保持する第1のホルダと、
前記第1のホルダ及び前記第2の軸体の軸受けを、前記第2の軸体の軸方向に並んだ状態に一体に保持する第2のホルダと、
前記第1のホルダを覆い、当該第1のホルダを前記第2のホルダに固定する固定用カバーと
を備えることを特徴とするトルク検出器。 A connecting shaft that connects the first shaft body and the second shaft body, a permanent magnet fixed to the first shaft body and multipolarly magnetized along a circumferential direction, and the second shaft body A plurality of magnetic bodies and a plurality of auxiliary magnetic bodies that are fixed and arranged in the magnetic field of the permanent magnet and form a magnetic circuit of the permanent magnets, and a magnetic flux that detects a magnetic flux induced by the magnetic bodies and the auxiliary magnetic bodies A torque detector having a detector,
A first holder for integrally holding the plurality of auxiliary magnetic bodies;
A second holder that integrally holds the bearings of the first holder and the second shaft body in a state of being aligned in the axial direction of the second shaft body;
A torque detector, comprising: a fixing cover that covers the first holder and fixes the first holder to the second holder.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, further comprising an elastic body interposed between the fixing cover and the first holder.
ことを特徴とする請求項2に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 2, wherein a groove for fitting the elastic body is provided on a contact surface of the first holder with the elastic body.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, wherein the fixing cover is fixed to the second holder.
ことを特徴とする請求項4に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 4, wherein the fixing cover is fixed to the second holder by caulking.
ことを特徴とする請求項4に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 4, wherein the fixing cover is fixed to the second holder with a bolt.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, wherein the first holder is provided with a groove for fitting the auxiliary magnetic body in the axial direction of the first shaft body.
前記第1のホルダには、前記補助磁性体が前記第1の軸体の軸方向から嵌め込まれたときに前記補助磁性体の前記固定用突起が嵌り込む1又は複数の凹部が設けられた
ことを特徴とする請求項7に記載のトルク検出器。 The auxiliary magnetic body is provided with one or more fixing protrusions,
The first holder is provided with one or a plurality of recesses into which the fixing protrusions of the auxiliary magnetic body are fitted when the auxiliary magnetic body is fitted from the axial direction of the first shaft body. The torque detector according to claim 7.
ことを特徴とする請求項8に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 8, wherein the concave portion is provided with a claw portion for fixing the fixing protrusion of the auxiliary magnetic body fitted in the concave portion.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, wherein the first holder is provided with a concave portion and / or a convex portion for positioning when the first holder is fixed to the second holder.
前記第2のホルダの前記嵌合穴には、前記第1のホルダが抜け落ちるのを防止するための突起が設けられた
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The first holder is held by the second holder so as to be fitted into a fitting hole provided in a central portion of the second holder,
The torque detector according to claim 1, wherein a projection for preventing the first holder from falling off is provided in the fitting hole of the second holder.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, wherein the auxiliary magnetic body and the magnetic flux detector are closely fixed.
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 1, further comprising a detector assembly in which the magnetic flux detector and a harness electrically connected to the magnetic flux detector are integrated.
ことを特徴とする請求項13に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 13, wherein the detector assembly is integrally fixed to the first holder.
ことを特徴とする請求項14に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 14, wherein the detector assembly is fixed by being molded integrally with the first holder.
ことを特徴とする請求項15に記載のトルク検出器。 The torque detection according to claim 15, wherein the mold body that integrally molds the detector assembly and the first holder is provided with a fitting portion with a box that houses the torque detector. vessel.
ことを特徴とする請求項14に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 14, wherein the first holder is provided with an engagement portion for fixing the detector assembly.
ことを特徴とする請求項17に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 17, wherein a guide for positioning the detector assembly at a predetermined position is provided in the engagement portion.
ことを特徴とする請求項18に記載のトルク検出器。 The torque detector according to claim 18, wherein the guide is provided with a retaining portion for preventing the detector assembly from coming off.
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- 2008-11-20 JP JP2008296642A patent/JP2010122096A/en active Pending
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