JP2018155537A - トルクセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
[1]前記第1の軸と共に回転する多極磁石と、
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体本体と、前記一組の集磁体本体のそれぞれから前記第1の軸の軸方向に伸びて間隙を形成する一対の突起とを備えた一対の集磁体と、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の突起の前記間隙に対して配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の突起と重ならないよう配置されて前記一対の突起の前記間隙の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ
[2]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする前記[1]に記載のトルクセンサ
[3]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ
[4]前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する前記[3]に記載のトルクセンサ
[5]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ
[6]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[7]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[8]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートを有し、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように前記一対の集磁体の前記一対の突起が設けられる前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[9]前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される前記[1]‐[8]のいずれかに記載のトルクセンサ
[10]前記第1の軸と共に回転する多極磁石と、
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークの間に配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークと重ならないよう配置されて前記一対の磁気ヨークの間の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ
[11]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする前記[10]に記載のトルクセンサ
[12]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[10]又は[11]に記載のトルクセンサ
[13]前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する前記[12]に記載のトルクセンサ
[14]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[10]又は[11]に記載のトルクセンサ
[15]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する前記[10]又は[11]に記載のトルクセンサ。
[16]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する前記[10]又は[11]に記載のトルクセンサ。
[17]前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される前記[10]‐[16]のいずれかに記載のトルクセンサ。
[18]前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体を有する前記[10]‐[17]のいずれかに記載のトルクセンサ。
請求項2又は11に係る発明によれば、第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする磁気検出素子を用いることができる。
請求項3又は12に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項4又は13に係る発明によれば、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項5又は14に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項6又は15に係る発明によれば、検出方向を第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項7又は16に係る発明によれば、検出方向を第1の軸の軸方向とするMR要素を有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項8に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項9又は17に係る発明によれば、第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置された多極磁石と、互いに予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される一対の磁気ヨークとを用いることができる。
請求項10に係る発明によれば、第1の軸方向に離隔されて配置された一対の磁気ヨーク間の磁束を検出するための集磁板を省略することができる。
請求項18に係る発明によれば、集磁板の突起を省略することでトルクセンサを小型化することができる。
(トルクセンサの構成)
図1は、第1の実施の形態に係るステアリングシステムの構成例を示す概略図である。
上記した実施の形態によれば、従来のホールICは検出面の法線方向が感磁方向であるためにホールICを集磁板で挟む必要があったが、本実施の形態では検出面に平行な磁束も検出可能なホールIC100を用いて集磁突起13b、14b間の磁束を検出できるようにしたため、集磁突起13b、14b間の間隔を少なくともホールIC100の厚みより狭めることができる。つまり、ホールIC100及びホールIC100を実装するための基板101、封止材102等の材料の厚みが、磁気ヨーク本体120a、121aの間に発生する磁束を検出する感度に影響を及ぼさないようにすることができる。
第2の実施の形態は、一対の集磁板13、14を省略した点で第1の実施の形態と異なる。また、一対の集磁板13、14の省略に応じて多極磁石部と磁気ヨーク部に変更を加えている。
上記した実施の形態によれば、ホールIC100に磁気コンセントレータ100sを設け、検出面に平行な磁束検出できるようにしたためにホールIC100を磁気ヨーク部12Aの円周面に接近させることができ、また、磁気ヨーク本体120Aa、121Aaの軸方向の間隔を小さくするとともに、ホールIC100の磁気コンセントレータ100sが磁束を誘導するようにしたため、集磁板を省略した場合であっても、磁気ヨーク本体120Aa、121Aa間の磁束を十分に検出することができる。また、ホールIC100及びホールIC100を実装するための基板101、封止材102等の材料の厚みが、磁気ヨーク本体120Aa、121Aaの間に発生する磁束を検出する感度に影響を及ぼさないようにすることができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、ホールIC100を以下に示すものに変更してもよい。
2 :ステアリングホイール
3 :モーター
4 :ECU
5 :ピニオンギア
6 :車輪
7 :ステアリングシステム
10 :磁気検出部
11、11A:多極磁石部
12、12A:磁気ヨーク部
13 :集磁板
14 :集磁板
20 :ステアリングシャフト
21 :コラムシャフト
22 :トーションバー
23 :ピン
24 :ピン
30 :減速ギア
50 :ラック軸
100 :ホールIC
101 :基板
102 :封止材
103 :保持筒
110、110A:多極磁石
111、111A:保持筒
120、120A:磁気ヨーク
121、121A:磁気ヨーク
122 :保持筒
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体本体と、前記一組の集磁体本体のそれぞれから前記第1の軸の軸方向に伸びて間隙を形成する一対の突起とを備えた一対の集磁体と、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の突起の前記間隙に対して配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の突起と重ならないよう配置されて前記一対の突起の前記間隙の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ。
[2]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする前記[1]に記載のトルクセンサ。
[3]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[4]前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する前記[3]に記載のトルクセンサ。
[5]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[6]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[7]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[8]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートを有し、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように前記一対の集磁体の前記一対の突起が設けられる前記[1]又は[2]に記載のトルクセンサ。
[9]前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される[1]‐[8]のいずれかに記載のトルクセンサ。
[10]第1の軸と共に回転する多極磁石と、
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークの間に配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークと重ならないよう配置されて、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とし、前記一対の磁気ヨークの間の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ。
[11]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[10]に記載のトルクセンサ。
[12]前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する前記[11]に記載のトルクセンサ。
[13]前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する前記[10]に記載のトルクセンサ。
[14]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する前記[10]に記載のトルクセンサ。
[15]前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する請求項10に記載のトルクセンサ。
[16]前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される前記[10]‐[15]のいずれか1項に記載のトルクセンサ。
[17]前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体を有する前記[10]‐[16]のいずれか1項に記載のトルクセンサ。
請求項2又は10に係る発明によれば、第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする磁気検出素子を用いることができる。
請求項3又は11に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項4又は12に係る発明によれば、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項5又は13に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項6又は14に係る発明によれば、検出方向を第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項7又は15に係る発明によれば、検出方向を第1の軸の軸方向とするMR要素を有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項8に係る発明によれば、第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートを有する磁気検出素子を用いることができる。
請求項9又は16に係る発明によれば、第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置された多極磁石と、互いに予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される一対の磁気ヨークとを用いることができる。
請求項17に係る発明によれば、集磁板の突起を省略することでトルクセンサを小型化することができる。
Claims (18)
- 前記第1の軸と共に回転する多極磁石と、
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体本体と、前記一組の集磁体本体のそれぞれから前記第1の軸の軸方向に伸びて間隙を形成する一対の突起とを備えた一対の集磁体と、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の突起の前記間隙に対して配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の突起と重ならないよう配置されて前記一対の突起の前記間隙の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ。 - 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする請求項1に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する請求項3に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートを有し、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように前記一対の集磁体の前記一対の突起が設けられる請求項1又は2に記載のトルクセンサ。
- 前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される請求項1‐8のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記第1の軸と共に回転する多極磁石と、
前記第1の軸とトーションバーを介して接続された第2の軸と共に回転し、前記多極磁石の磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、
検出面の法線を前記第1の軸の径方向とし、前記第1の軸の径方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークの間に配置され、前記第1の軸の軸方向を法線とする平面視で前記一対の磁気ヨークと重ならないよう配置されて前記一対の磁気ヨークの間の磁束を検出する磁気検出素子とを有するトルクセンサ。 - 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向を磁気検出方向とする請求項10に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に間隔を設けて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの間に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する請求項10又は11に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に磁気コンセントレータをさらに有する請求項12に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、前記第1の軸の軸方向に並べて配置された少なくとも一対のホールプレートと、前記検出面の法線方向の平面視で当該一対のホールプレートの前記第1の軸の軸方向両端に当該一対のホールプレートのそれぞれの一部に重なるように設けられた磁気コンセントレータとを有する請求項10又は11に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするホールプレートを有する請求項10又は11に記載のトルクセンサ。
- 前記磁気検出素子は、検出方向を前記第1の軸の軸方向とするMR要素を有する請求項10又は11に記載のトルクセンサ。
- 前記多極磁石は、前記第1の軸の周方向にS極とN極が予め定めたピッチで交互に配置され、
前記一対の磁気ヨークは、互いに前記予め定めたピッチだけ周方向にずらして配置される請求項10‐16のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記一対の磁気ヨークの磁力線をそれぞれ集磁する一組の集磁体を有する請求項10‐17のいずれか1項に記載のトルクセンサ。
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