JP2010243407A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】トーションバーで連結される第１軸および第２軸の一方に、多極の永久磁石が固定され、第１軸および第２軸の他方に、永久磁石に対向する複数の爪部が周方向等間隔にそれぞれ設けられる第１回転ヨークおよび第２回転ヨークが固定され、第１および第２回転ヨークに個別に対向する第１集磁ヨークおよび第２集磁ヨーク間に磁気検出素子が配置されるトルクセンサにおいて、部品の種類を少なくしてコスト低減を図る。
【解決手段】第１および第２回転ヨーク１６，１７が同一形状に形成され、それらの回転ヨーク１６，１７にそれぞれ設けられる爪部１６ｃ，１７ｃが第１軸１１および第２軸１２の軸線に直交する同一平面内で周方向交互に配置されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トーションバーで連結される第１軸および第２軸の一方に、周方向に交互に並ぶ複数ずつのＮ極およびＳ極を有する多極の永久磁石が固定され、第１軸および第２軸の他方に、前記永久磁石に対向する複数の爪部が周方向等間隔にそれぞれ設けられる第１回転ヨークおよび第２回転ヨークが固定され、第１および第２回転ヨークに個別に対向する第１集磁ヨークおよび第２集磁ヨーク間に磁気検出素子が配置されるトルクセンサに関し、特に、電動パワーステアリング装置に好適に用いられるトルクセンサの改良に関する。

トーションバーで第２軸に連結される第１軸側にリング状の多極磁石が固定され、多極磁石に対向する爪部をそれぞれ有する一対の回転ヨークが第２軸側に固定されるようにしたトルクセンサが特許文献１で知られている。

特開２００８−１８０５１７号公報

ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、一対の回転ヨークが相互に異なる形状を有しているので２種類の回転ヨークを製作する必要があり、しかも集磁ヨークも２種類必要となって製作コストの増大を招く。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、部品の種類を少なくしてコスト低減を図り得るようにしたトルクセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トーションバーで連結される第１軸および第２軸の一方に、多極の永久磁石が固定され、第１軸および第２軸の他方に、前記永久磁石に対向する複数の爪部が周方向等間隔にそれぞれ設けられる第１回転ヨークおよび第２回転ヨークが固定され、第１および第２回転ヨークに個別に対向する第１集磁ヨークおよび第２集磁ヨーク間に磁気検出素子が配置されるトルクセンサにおいて、第１および第２回転ヨークが同一形状に形成され、それらの回転ヨークにそれぞれ設けられる前記爪部が第１軸および第２軸の軸線に直交する同一平面内で周方向交互に配置されることを特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、第１および第２集磁ヨークが、第１および第２回転ヨークに個別に対向するようにして第１軸および第２軸の軸方向に間隔をあけた位置に配置されることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、第１軸および第２軸間で捩れが生じると、第１および第２回転ヨークがそれぞれ有する爪部と、永久磁石との周方向相対位置が変化して第１および第２集磁ヨーク間での磁束に変化が生じることによって第１軸および第２軸間の捩れが検出されることになる。しかも第１および第２回転ヨークは同一形状に形成されるものであり、それらの回転ヨークに個別に対向する第１および第２集磁ヨークも同一形状に形成することができるので、部品点数を少なくしてコスト低減を図ることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、第１および第２集磁ヨークが第１軸および第２軸の軸方向に間隔をあけて配置されるので、トルクセンサを、その半径方向で小型化することができる。

実施例１のトルクセンサの縦断面図である。 ホルダを省略した状態でのトルクセンサの分解斜視図である。 回転ヨーク、集磁ヨークおよび永久磁石を第２軸側から見て示す斜視図である。 中立状態での回転ヨーク、集磁ヨークおよび永久磁石の相対配置を図１の４−４線矢視方向から見た図である。 第１軸が第２軸に対して中立状態から一方向に回転した状態での図４に対応した図である。 第１軸が第２軸に対して中立状態から他方向に回転した状態での図４に対応した図である。 磁気検出素子の出力変化を示す図である。 実施例２のトルクセンサの縦断面図である。 ホルダを省略した状態でのトルクセンサの分解斜視図である。 回転ヨーク、集磁ヨークおよび永久磁石を第２軸側から見て示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の実施例１について図１〜図７を参照しながら説明すると、先ず図１において、電動パワーステアリング装置においてステアリングシャフトの中間部に、トーションバー１３で連結される第１軸１１および第２軸１２間の捩れを検出するようにして本発明に従って構成されるトルクセンサ１４Ａが介設され、該トルクセンサ１４Ａは、同軸である第１軸１１および第２軸１２の一方である第１軸１１に固定されるリング状の永久磁石１５と、第１軸１１および第２軸１２の他方である第２軸１２に固定される第１および第２回転ヨーク１６，１７と、第１および第２回転ヨーク１６，１７に個別に対向する第１および第２集磁ヨーク１８，１９と、第１および第２集磁ヨーク１８，１９間に配置される磁気検出素子２０とを備える。

図２および図３を併せて参照して、永久磁石１５は、周方向等間隔の複数個に分割された多極の永久磁石としてリング状に形成され、軸方向一端部および他端部では、複数個たとえば１２個のＮ極と、それらのＮ極間に配置される複数個たとえば１２個のＳ極とが周方向に隣接するようにして配置されるものであり、第１軸１１の第２軸１２側端部に固設される。

また第２軸１２の第１軸１１側端部には、永久磁石１５の軸方向一端面に対向して円筒状に形成される合成樹脂製の回転ホルダ２１が固設され、永久磁石１５の一部および前記回転ホルダ２１は、合成樹脂によって円筒状に形成されて固定位置に配置される固定ホルダ２２で囲繞される。

第１および第２回転ヨーク１６，１７は、リング部１６ａ，１７ａと、リング部１６ａ，１７ａの周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば１２箇所から軸方向一方に突出する突部１６ｂ，１６ｂ…；１７ｂ，１７ｂ…と、それらの突部１６ｂ，１６ｂ…；１７ｂ，１７ｂ…の先端からリング部１６ａ，１７ａの半径方向内方に延びる爪部１６ｃ，１６ｃ…；１７ｃ，１７ｃ…とをそれぞれ有して同一形状に形成される。

第１および第２回転ヨーク１６，１７は、第１軸１１側の第１回転ヨーク１６の各突部１６ｂ，１６ｂ…相互間に、第２軸１２側の第２回転ヨーク１７の各突部１７ｂ，１７ｂ…が配置されるようにして向き合って配置されるものであり、前記爪部１６ｃ，１６ｃ…；１７ｃ，１７ｃ…を第１軸１１および第２軸１２の軸線に直交する同一平面内で周方向交互に配置するようにして、第１軸１１および第２軸１２の軸方向に間隔をあけて前記回転ホルダ２１にモールド結合される。しかも両回転ヨーク１６，１７におけるリング部１６ａ，１７ａの外周は前記回転ホルダ２１の外周と面一となる。

第１および第２集磁ヨーク１８，１９は、第２軸１２の軸線を中心とした円弧状に形成される円弧部１８ａ，１９ａと、円弧部１８ａ，１９ａの周方向中央部から半径方向外方に突出する集磁部１８ｂ，１９ｂとをそれぞれ一体に有して同一形状に形成されるものであり、円弧部１８ａの内周を第１回転ヨーク１６の外周に対向させるとともに円弧部１９ａの内周を第２回転ヨーク１７の外周に対向させるようにして第１軸１１および第２軸１２の軸方向に間隔をあけた位置で固定ホルダ２２にモールド結合され、集磁部１８ｂ，１９ｂ間に配置される磁気検出素子２０が前記固定ホルダ２２に内蔵される。

第１軸１１および第２軸１２間に捩れが生じていない中立状態では、第１および第２軸１１，１２の軸線方向で見たときに、図４で示すように、第１回転ヨーク１６の爪部１６ｃ，１６ｃ…の周方向中央部ならびに第２回転ヨーク１７の爪部１７ｃ，１７ｃ…の周方向中央部は、永久磁石１５の一端面におけるＮ極およびＳ極の境界に対応した位置にある。

而して上記中立状態から第１軸１１が一方向（図４の時計方向）に回動したときには、図５で示すように、第１回転ヨーク１６の爪部１６ｃ，１６ｃ…が永久磁石１５の一端面のＳ極に軸方向で重なり、第２回転ヨーク１７の爪部１７ｃ，１７ｃ…が永久磁石１５の一端面のＮ極に軸方向で重なることになる。この状態では、永久磁石１５のＮ極から第２回転ヨーク１７、第２集磁ヨーク１９の集磁部１９ｂ、磁気検出素子２０、第１集磁ヨーク１８の集磁部１８ｂおよび第１回転ヨーク１６を経て永久磁石１５のＳ極へと磁束が流れ、永久磁石１５の一端面におけるＳ極および第１回転ヨーク１６の爪部１６ｃ，１６ｃ…の軸方向重なり量ならびに永久磁石１５の一端面におけるＮ極および第２回転ヨーク１７の爪部１７ｃ，１７ｃ…の軸方向重なり量、すなわち第２軸１２に対する第１軸１１の前記一方向へのねじり量が大きくなるにつれて磁束密度が大きくなる。

また上記中立状態から第１軸１１が他方向（図４の反時計方向）に回動したときには、図６で示すように、第１回転ヨーク１６の爪部１６ｃ，１６ｃ…が永久磁石１５の一端面のＮ極に軸方向で重なり、第２回転ヨーク１７の爪部１７ｃ，１７ｃ…が永久磁石１５の一端面のＳ極に軸方向で重なる。この状態では、永久磁石１５のＮ極から第１回転ヨーク１６、第１集磁ヨーク１８の集磁部１８ｂ、磁気検出素子２０、第２集磁ヨーク１９の集磁部１９ｂおよび第２回転ヨーク１７を経て永久磁石１５のＳ極へと磁束が流れ、永久磁石１５の一端面におけるＮ極および第１回転ヨーク１６の爪部１６ｃ，１６ｃ…の軸方向重なり量ならびに永久磁石１５の一端面におけるＳ極および第２回転ヨーク１７の爪部１７ｃ，１７ｃ…の軸方向重なり量、すなわち第２軸１２に対する第１軸１１の前記他方向へのねじり量が大きくなるにつれて磁束密度が大きくなる。

このような第１および第２回転ヨーク１６，１７に対する永久磁石１５の周方向相対位置変化によって、磁気検出素子２０からの出力は、たとえば図７で示すように変化することになり、この磁気検出素子２０からの出力変化に基づいて第１および第２軸１１，１２間の捩れが検出されることになる。

次にこの実施例１の作用について説明すると、トーションバー１３で連結される第１軸１１および第２軸１２の一方である第１軸１１に、多極の永久磁石１５が固定され、第１軸１１および第２軸１２の他方である第２軸１２に、永久磁石１５に対向する複数の爪部１６ｃ，１６ｃ…；１７ｃ，１７ｃ…が周方向等間隔にそれぞれ設けられる第１および第２回転ヨーク１６，１７が固定され、第１および第２回転ヨーク１６，１７に個別に対向する第１および第２集磁ヨーク１８，１９の集磁部１８ｂ，１９ｂ間に間に磁気検出素子２０が配置されるのであるが、第１および第２回転ヨーク１６，１７は同一形状に形成されており、第１および第２回転ヨーク１６，１７にそれぞれ設けられる前記爪部１６ｃ，１６ｃ…；１７ｃ，１７ｃ…を第１軸１１および第２軸１２の軸線に直交する同一平面内で交互に配置するようにして、第１軸１１および第２軸１２の軸方向に間隔をあけて第１および第２回転ヨーク１６，１７が配置されるので、それらの回転ヨーク１６，１７に個別に対向する第１および第２集磁ヨーク１８，１９も同一形状に形成することができ、部品点数を少なくしてコスト低減を図ることができる。

本発明の実施例２について図８〜図１０を参照しながら説明するが、上記実施例１に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明を省略する。

トルクセンサ１４Ｂは、同軸である第１軸１１および第２軸１２の一方である第１軸１１に固定されるリング状の永久磁石１５と、第１軸１１および第２軸１２の他方である第２軸１２に固定される第１および第２回転ヨーク１６，１７と、第１軸１１および第２軸１２の軸方向に沿う方向から第１および第２回転ヨーク１６，１７に個別に対向する第１および第２集磁ヨーク２４，２５と、第１および第２集磁ヨーク２４，２５間に配置される磁気検出素子２０とを備える。

第１および第２集磁ヨーク２４，２５は、第２軸１２の軸線を中心とした円弧状に形成される円弧部２４ａ，２５ａと、円弧部２４ａ，２５ａの周方向中央部から半径方向外方に突出する集磁部２４ａ，２５ａとをそれぞれ一体に有して同一形状に形成されるものであり、円弧部２４ａを第１回転ヨーク１６の第１軸１１側端部に対向させるとともに円弧部２５ａを第２回転ヨーク１７の第２軸１２側端部に対向させるようにして第１軸１１および第２軸１２の軸方向に間隔をあけた位置で、半円状の固定ホルダ２６にモールド結合され、集磁部２４ｂ，２５ｂ間に配置される磁気検出素子２０が前記固定ホルダ２６に内蔵される。

この実施例２によれば、上記実施例１と同様の効果を奏することができる上に、第１および第２集磁ヨーク１８，１９が、第１軸１１および第２軸１２の軸方向に沿う方向から第１および第２回転ヨーク１６，１７に個別に対向するように配置されるので、トルクセンサ１４Ｂを、その半径方向で小型化することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１１・・・第１軸
１２・・・第２軸
１３・・・トーションバー
１４Ａ，１４Ｂ・・・トルクセンサ
１５・・・永久磁石
１６・・・第１回転ヨーク
１６ｃ，１７ｃ・・・爪部
１７・・・第２回転ヨーク
１８，２４・・・第１集磁ヨーク
１９，２５・・・第２集磁ヨーク
２０・・・磁気検出素子

Claims (2)

1. トーションバー（１３）で連結される第１軸（１１）および第２軸（１２）の一方に、多極の永久磁石（１５）が固定され、第１軸（１１）および第２軸（１２）の他方に、前記永久磁石（１５）に対向する複数の爪部（１６ｃ，１７ｃ）が周方向等間隔にそれぞれ設けられる第１回転ヨーク（１６）および第２回転ヨーク（１７）が固定され、第１および第２回転ヨーク（１６，１７）に個別に対向する第１集磁ヨーク（１８，２４）および第２集磁ヨーク（１９，２５）間に磁気検出素子（２０）が配置されるトルクセンサにおいて、第１および第２回転ヨーク（１６，１７）が同一形状に形成され、それらの回転ヨーク（１６，１７）にそれぞれ設けられる前記爪部（１６ｃ，１７ｃ）が第１軸（１１）および第２軸（１２）の軸線に直交する同一平面内で周方向交互に配置されることを特徴とするトルクセンサ。
2. 第１および第２集磁ヨーク（２４，２５）が、第１および第２軸（１１，１２）の軸方向に沿う方向から第１および第２回転ヨーク（１６，１７）に個別に対向するように配置されることを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。

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