JP2015184220A - ステータユニット、トルク検出装置、電動パワーステアリング装置及びステータ保持部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周方向に並んで形成された8個のステータ爪31a及び変形される(カシメられる)突片31c(突起)が形成された第1ステータ31を、ステータホルダ33(ステータ保持部材)に組み合わせて、突片31cが変形されることで、ステータホルダ33に第1ステータ31が保持され、ステータホルダ33は、この突片31cが変形される際の周方向への移動を規制する位置決め部33jを有する。
【選択図】図3
Description
ステータユニットは、ステータとステータホルダ(ステータ保持部材)とが結合したものである。
ステータホルダは、非磁性材料によって概略円筒状に形成されている。ステータホルダの円筒の内周面には、ステータ爪が嵌め合わされる溝が形成されている。この溝は、溝の側面にステータ爪を突き当たらせることで、ステータホルダに対するステータの周方向の位置を規制し、ステータを位置決めしている。ステータホルダの軸方向の端部には、端部以外の外周面よりも直径が大きい大径部が形成されている。
そして、ステータ爪がステータホルダの溝に嵌め合わされて位置決めされた状態で、ステータの突起が、工具や冶具(以下、工具等という。)によって、ステータホルダの大径部を巻き込むように変形される(カシメられる)ことで、ステータはステータホルダに結合され、ステータはステータホルダに保持される(例えば、特許文献1参照)。
そして、ステータは、ステータ爪がホルダの溝に押し付けられた状態でステータホルダに結合されると、ステータ爪に応力が発生したり、ステータ爪が変形したりした状態となる。
このようにステータとステータホルダとが結合したステータユニットは、ステータ爪に応力が発生したり変形したりした状態であるため、磁気特性が変化し、導く磁束量に影響が生じるおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ステータユニットが組み立てられた際(ステータがステータ保持部材に組み付けられた際)に、ステータ爪が変形したり、ステータ爪に応力が発生したりするのを抑制することができるステータユニット、トルク検出装置、電動パワーステアリング装置及びステータ保持部材を提供することを目的とする。
この発明のステータユニットは、前記ステータは円環状に形成された円環部を有し、前記複数のステータ爪は前記円環部の内周縁から突出して形成され、前記突起は前記円環部の外周縁から突出して形成され、前記位置決め部は、前記突起が嵌る凹部を有していてもよい。
この発明のステータユニットは、前記ステータは、前記突起が変形されることで前記ステータ保持部材に保持されてもよい。
この発明のステータユニットは、前記位置決め部は、前記突起の前記周方向への移動を規制する突き当て面を有してもよい。
また、本発明は、相対的に回転する、同軸に配置された2つの軸のうち一方の軸に固定された磁石と、前記2つの軸のうち他方の軸に固定され、周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータ並びに前記ステータを保持するステータ保持部材を有するステータユニットと、前記ステータから磁束を集磁し、集磁した磁束に応じた信号を出力するセンサユニットと、を備え、前記ステータ保持部材は、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有するトルク検出装置である。
また、本発明は、相対的に回転する、同軸に配置された2つの軸のうち一方の軸に固定された永久磁石と、前記2つの軸のうち他方の軸に固定され、周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータ並びに前記ステータを保持するステータ保持部材を有するステータユニットとを含み、トルクを検出するトルク検出装置と、前記一方の軸又は前記他方の軸の回転をアシストする電動モータと、前記トルク検出装置により検出された結果に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記ステータ保持部材は、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有する電動パワーステアリング装置である。
本発明は、周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータを保持し、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有するステータ保持部材である。
本発明に係るトルク検出装置によれば、ステータ保持部材に対するステータの結合がステータ爪により導く磁束の量に影響を及ぼすのを防止乃至抑制するステータユニットが組み立てられた際(ステータがステータ保持部材に組み付けられた際)に、ステータ爪が変形したり、ステータ爪に応力が発生したりするのを抑制することができる。
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステータ保持部材に対するステータの結合がステータ爪により導く磁束の量に影響を及ぼすのを防止乃至抑制するステータユニットが組み立てられた際(ステータがステータ保持部材に組み付けられた際)に、ステータ爪が変形したり、ステータ爪に応力が発生したりするのを抑制することができる。
本発明に係るステータ保持部材によれば、ステータユニットが組み立てられた際(ステータがステータ保持部材に組み付けられた際)に、ステータ爪が変形したり、ステータ爪に応力が発生したりするのを抑制することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対的な回転角度に基づいて、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクTを検出する、本発明に係るトルク検出装置の一実施の形態としてのトルクセンサ109が設けられている。
図2は、トルクセンサ109の構成を示す分解斜視図である。トルクセンサ109は、図2に示すように、一方の軸である下部連結シャフト108に固定されるマグネットカラー21及び永久磁石22(磁石の一例)と、他方の軸であるピニオンシャフト106に固定される第1ステータ31(ステータの一例)、第2ステータ32(ステータの一例)、ステータホルダ33(ステータ保持部材の一例)及びヨーク35と、第1ステータ31及び第2ステータ32で検出された磁束を集磁して、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との間の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサユニット40とを備えている。
なお、ピニオンシャフト106に固定される第1ステータ31、第2ステータ32、ステータホルダ33及びヨーク35が一体的に構成されたものを、以下、ステータユニット34という。
永久磁石22は、N極とS極とが周方向に交互に並んでリング状に形成され、周方向に着磁されている。本実施の形態における永久磁石22は、8個ずつのN極、S極が等角度間隔で配置されている。
マグネットカラー21は、鉄材によって円筒状に形成されていて、外周面21aに永久磁石22が嵌め合わされ、例えば接着によって永久磁石22はマグネットカラー21に固定される。また、マグネットカラー21の内周面21bに下部連結シャフト108が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等により、マグネットカラー21は下部連結シャフト108に固定される。これにより、永久磁石22は、下部連結シャフト108と一体に軸回りに回転可能となる。
[第1ステータ31、第2ステータ32]
図3は図2に示した実施の形態に係るステータユニット34の構成を示す分解斜視図、図4は図3に示したステータユニット34を示す斜視図である。
第1ステータ31及び第2ステータ32は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料で形成されている。第1ステータ31は、図3に示すように、円環状に形成された円環部31bを有している。円環部31bの内周縁31eは、後述するステータホルダ33のステータ結合部分33Aの内周面33aよりも半径方向外側となるように形成されている。
隣り合う2つのステータ爪31aの間のうち円環部31bに隣接する空間部分31dは、後述するステータホルダ33の上端面33bに形成された凸部33dが嵌る部分となっている。
第2ステータ32は、第1ステータ31を図示の上下を逆にして配置したものと同じであり、円環部32b、ステータ爪32a及び突片32cは、それぞれ第1ステータ31の円環部31b、ステータ爪31a及び突片31cに対応する。
ヨーク35は、例えば鉄材によって短円筒状に形成されていて、インサート成形により、概略円筒状の樹脂のステータホルダ33の後述する軸固定部33Bと一体的に形成されている。第1ステータ31及び第2ステータ32が後述するようにステータホルダ33に結合してステータユニット34が構成されると、ヨーク35の内周面35bに、ピニオンシャフト106が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等により、ステータユニット34はピニオンシャフト106に固定される。
ステータホルダ33は、非磁性材料によって概略円筒状に形成されている。ステータホルダ33は、第1ステータ31及び第2ステータ32が結合されるステータ結合部分33Aと、ヨーク35が一体的に成形されてピニオンシャフト106が圧入される軸固定部33Bとが一体に形成されている。
ステータ結合部分33Aの内周面33aは、第1ステータ31のステータ爪31a及び第2ステータ32のステータ爪32aに外側から沿う半径で形成されている。ステータ結合部分33Aのうち上端及び下端は、上端と下端との間の部分よりも外径が大きい大径部33c,33eとして形成されている。また、図示上側の大径部33cの上端面33bには、上端面33bから上方に突出した、周方向の等角度間隔で8個の凸部33dが形成されている。
また、ステータホルダ33の大径部33cには、第1ステータ31の空間部分31dがステータホルダ33の凸部33dに嵌るように配置されたとき、第1ステータ31の3つの突片31cがそれぞれ嵌る溝33i(凹部の一例)が、各突片31cに対応して形成されている。これら3つの溝33iは、大径部33cの外周面33mよりも半径方向外方に突出して形成された2つの凸部33g,33hの間に形成されている。2つの凸部33g,33hの間隔は、突片31cの周方向の長さと同じか、又は突片31cの周方向の長さよりも僅かに長く形成されている。
つまり、溝33iの側面33i1(凸部33gの溝33i側の端面)及び側面33i2(凸部33hの溝33i側の端面)が、それぞれ、溝33iに嵌った突片31cが周方向に移動するのを規制する(阻止する)突き当て面となっている。
したがって、この溝33i又は溝33iを形成する2つの凸部33g,33hは、突片31cの周方向への移動を規制する位置決め部33jを構成している。
なお、突片31c及び突片31cに対応する位置決め部33jは、周方向に1個ずつ以上形成されていればよく、上述したように3つずつ形成されているものに限定されない。
これらの貫通孔33fは、周方向において、貫通孔33fの中心が凸部33dの中心と一致する角度位置に形成されている。また、これらの貫通孔33fは、第2ステータ32のステータ爪32aの周方向の長さよりも長く形成されている。この結果、貫通孔33fは、第2ステータ32の各ステータ爪32aを挿入可能に形成されている。
センサユニット40は、第1コレクタ41及び第2コレクタ42と、磁気センサ43と、基板44と、ハウジング46及び端子45とを備える。
第1コレクタ41は、第1ステータ31の円環部31bに対向し、第1ステータ31で検出された磁束を後述の磁気センサ43に導く。第2コレクタ42は、第2ステータ32の円環部32bに対向し、第2ステータ32で検出された磁束を磁気センサ43に導く。
磁気センサ43は、基板44に支持され、第1コレクタ41で導かれた磁束と第2コレクタ42で導かれた磁束とに基づいて第1コレクタ41と第2コレクタ42との間の磁束密度に対応した電気信号を出力する。
ハウジング46は、第1コレクタ41、第2コレクタ42、磁気センサ43及び基板44を一体に収容する。端子45は、基板44に接続され、磁気センサ43から基板44に出力された電気信号をハウジング46の外部に導く。
そして、端子45は、ハウジング46に接続される電線を介して、制御装置10に入力される。
図3に示すように、第1ステータ31の空間部分31dにステータホルダ33の凸部33dが嵌るように、第1ステータ31がステータホルダ33に組み合わされる。これにより、図4に示すように、ステータホルダ33の上端面33b(図3参照)に第1ステータ31の円環部31bが接した状態で、第1ステータ31の空間部分31dに凸部33dが嵌め合わされる。
そして、図4に示すように、突片31cが位置決め部33jによって周方向への移動を規制された状態で、突片31cが工具等により、矢印で示した半径方向の中心に向けた荷重を受けて、大径部33cを巻き込むように塑性変形され(カシメられ)、第1ステータ31はステータホルダ33に結合される。
そして、図4に示すように、突片32cが位置決め部33jによって周方向への移動を規制された状態で、突片32cが工具等により、矢印で示した半径方向の中心に向けた荷重を受けて、大径部33eを巻き込むように塑性変形され(カシメられ)、第2ステータ32はステータホルダ33に結合される。
なお、ステータホルダ33への第1ステータ31及び第2ステータ32の結合は、上述した突片31c,32cによるカシメに加えて、接着を行ってもよい。
ヨーク35を一体に備えたステータホルダ33に、第1ステータ31及び第2ステータ32が結合して構成されたステータユニット34は、ヨーク35の内周面35bにピニオンシャフト106が挿入されて、圧入、溶接、カシメ等により固定される。これにより、ステータユニット34は、ピニオンシャフト106と一体に軸回りに回転可能となる。
そして、トーションバーに操舵トルクTが加わってトーションバーにねじれが生じ、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106とが相対的に回転すると、各ステータ爪31a,32aの周方向の中心線が、永久磁石22のN極又はS極の側にずれる。このずれた角度に応じて、第1ステータ31及び第2ステータ32に導かれる磁束の量が変化する。
センサユニット40(図2参照)は、第1ステータ31及び第2ステータ32により導かれた磁束の量に対応した電気信号、すなわち下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との間の相対的な回転角度に対応した電気信号を、制御装置10(図1参照)に出力する。
以上のように構成された本実施の形態の電動パワーステアリング装置100、トルクセンサ109、ステータユニット34及びステータホルダ33によると、第1ステータ31がステータホルダ33に組み合わされた際に、突片31cが位置決め部33jに位置決めされる。これにより、第1ステータ31は、ステータホルダ33に対して、周方向への移動が規制される。
つまり、ステータホルダ33に対する第1ステータ31の回り止めは、突片31cと位置決め部33jとによって担われるのであって、ステータ爪31aが凸部33dに当たることによって行われるものではない。
つまり、ステータホルダ33に対する第2ステータ32の回り止めは、突片32cと位置決め部33jとによって担われるのであって、ステータ爪32aが貫通孔33fに挿入されることによって行われるものではない。
したがって、本実施の形態の電動パワーステアリング装置100、トルクセンサ109、ステータユニット34及びステータホルダ33によれば、ステータユニット34が組み立てられた際(第1ステータ31及び第2ステータ32がステータホルダ33に組み付けられた際)に、ステータ爪31a,32aが変形したり、ステータ爪31a,32aに応力が発生したりするのを抑制することができる。
したがって、突片31c,32cが位置決め部33jによって周方向への移動が規制されることにより、仮に、突片31c,32cに応力が発生したとしても、この突片31c,32cに発生した応力が、円環部31b,32bを挟んで反対側に位置するステータ爪31a,32aの磁気特性に影響を与えることは極めて少ない。よって、本実施の形態の電動パワーステアリング装置100、トルクセンサ109、ステータユニット34及びステータホルダ33によれば、ステータ爪31a,32aにより形成される磁気回路への影響を抑制することができる。
したがって、本実施の形態のステータユニット34は、第1ステータ31及び第2ステータ32がステータホルダ33に結合される際に、第1ステータ31及び第2ステータ32がステータホルダ33に対して回転することがなく、ステータ爪31a,32aが凸部33dや貫通孔33fに押し付けられて、ステータ爪31a,32aに応力が発生したり、変形したりということを抑制することができる。
上述した実施の形態におけるステータホルダ33は、第1ステータ31及び第2ステータ32がそれぞれ結合されるステータ結合部分33Aと、ヨーク35が一体的に成形された軸固定部33Bとが一体に形成されたものであるが、本発明に係るステータ保持部材は、この形態に限定されるものではない。
図6は、他の実施の形態のステータホルダ133を示す斜視図である。図6に示したステータホルダ133は、図3〜5に示したステータホルダ33のうち軸固定部33Bを除去して、ステータ結合部分33Aに相当する部分のみで形成されたものである。
一方、このステータホルダ133の下側の大径部33eの下端面33kには、ステータホルダ33の上側の大径部33cの上端面33b(図3参照)に形成された凸部33dと同じ凸部33dが、第2ステータ32の空間部分32d(図3参照:隣り合う2つのステータ爪32aの間のうち円環部32bに隣接する空間部分)に対応する位置及び長さに形成されている。
なお、実施形態にステータホルダ33に代えてこのステータホルダ133を備えたステータユニット34、トルクセンサ109及び電動パワーステアリング装置100によっても、上述した実施の形態と同様の効果を発揮することができる。
したがって、例えば、大径部33c,33eが、凸部33g,33hの外周面まで大きな半径で形成されているものであれば、上述した凸部33g,33hを形成することなく、組み合わされる第1ステータ31の各突片31cに対応する部分及び組み合わされる第2ステータ32の各突片32cに対応する部分に、各突片31c,32cが嵌る溝33iが形成されていればよい。
また、本発明における位置決め部としては、溝という形態に限定されるものではなく、突片31c,32c等の突起が嵌る凹部や、そのような突起に周方向に突き当てる突き当て面を有するものなど、要するに、変形された突起の周方向への移動を規制するものであればよい。
上述した各実施の形態の電動パワーステアリング装置100は、いわゆるピニオンアシスト式のものであるが、本発明の電動パワーステアリング装置は、この方式に限定されるものではなく、いわゆるコラムアシスト式やラックアシスト式のものであってもよい。
Claims (7)
- 周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータと、前記ステータを保持するステータ保持部材とを備え、
前記ステータ保持部材は、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有するステータユニット。 - 前記ステータは円環状に形成された円環部を有し、前記複数のステータ爪は前記円環部の内周縁から突出して形成され、前記突起は前記円環部の外周縁から突出して形成され、
前記位置決め部は、前記突起が嵌る凹部を有している請求項1に記載のステータユニット。 - 前記ステータは、前記突起が変形されることで前記ステータ保持部材に保持される請求項1又は2に記載のステータユニット。
- 前記位置決め部は、前記突起の前記周方向への移動を規制する突き当て面を有する請求項1から3のうちいずれか1項に記載のステータユニット。
- 相対的に回転する、同軸に配置された2つの軸のうち一方の軸に固定された磁石と、
前記2つの軸のうち他方の軸に固定され、周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータ並びに前記ステータを保持するステータ保持部材を有するステータユニットと、
前記ステータから磁束を集磁し、集磁した磁束に応じた信号を出力するセンサユニットと、を備え、
前記ステータ保持部材は、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有するトルク検出装置。 - 相対的に回転する、同軸に配置された2つの軸のうち一方の軸に固定された磁石と、前記2つの軸のうち他方の軸に固定され、周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータ並びに前記ステータを保持するステータ保持部材を有するステータユニットとを含み、トルクを検出するトルク検出装置と、
前記一方の軸又は前記他方の軸の回転をアシストする電動モータと、
前記トルク検出装置により検出された結果に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記ステータ保持部材は、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有する電動パワーステアリング装置。 - 周方向に並んだ複数のステータ爪及び突起が形成されたステータを保持し、前記突起の前記周方向への移動を規制する位置決め部を有するステータ保持部材。
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