JP2021135139A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device.
特許文献1には、ステアリングホイールに加わるトルクを検出するセンサ装置が開示されている。センサ装置は、ステアリングホイールに連結されたステアリング軸に設けられている。ステアリング軸は、入力軸と、出力軸と、入力軸及び出力軸を連結するトーションバーとにより構成されている。 Patent Document 1 discloses a sensor device that detects the torque applied to the steering wheel. The sensor device is provided on the steering shaft connected to the steering wheel. The steering shaft is composed of an input shaft, an output shaft, and a torsion bar connecting the input shaft and the output shaft.
センサ装置は、入力軸に固定された永久磁石と、出力軸に固定された2つの磁気ヨークと、磁気ヨークからの磁束を誘導する2つの集磁リングと、集磁リングに誘導された磁束を検出する磁気センサとを有している。入力軸にトルクが加えられてトーションバーが捩れ変形すると、永久磁石と磁気ヨークとの回転方向における相対位置が変化する。磁気センサは、永久磁石と磁気ヨークとの相対位置の変化に伴う集磁リングの磁束の変化に基づきトーションバーに加わるトルクを検出する。 The sensor device uses a permanent magnet fixed to the input shaft, two magnetic yokes fixed to the output shaft, two magnetic flux collecting rings that induce magnetic flux from the magnetic yoke, and magnetic flux induced in the magnetic collecting ring. It has a magnetic sensor to detect. When torque is applied to the input shaft and the torsion bar is twisted and deformed, the relative positions of the permanent magnet and the magnetic yoke in the rotational direction change. The magnetic sensor detects the torque applied to the torsion bar based on the change in the magnetic flux of the magnetic collecting ring due to the change in the relative position between the permanent magnet and the magnetic yoke.
特許文献1のセンサ装置では、検出対象以外からの磁気ノイズが集磁リングに伝達されるのを遮断するために、集磁リングの径方向外側を取り囲む磁気シールドが設けられている。 The sensor device of Patent Document 1 is provided with a magnetic shield that surrounds the radial outside of the magnetic collection ring in order to block magnetic noise from other than the detection target from being transmitted to the magnetic collection ring.
磁気センサには、検出対象以外からの磁気ノイズが直接伝達されることがある。しかし、特許文献1のセンサ装置では、磁気センサに直接伝達される検出対象以外からの磁気ノイズを遮断するための処置が施されていなかった。このため、センサ装置の検出精度が低下するおそれがあった。 Magnetic noise from other than the detection target may be directly transmitted to the magnetic sensor. However, in the sensor device of Patent Document 1, no measures are taken to block magnetic noise from other than the detection target directly transmitted to the magnetic sensor. Therefore, the detection accuracy of the sensor device may decrease.
上記課題を解決するセンサ装置は、回転軸に取り付けられるとともに周方向に着磁された永久磁石と、前記永久磁石を取り囲むように前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、前記磁気ヨークを取り囲む環状の上側リング部と、前記上側リング部から径方向外側に向かって延びる部位を含む上側集磁部とを有する上側集磁リングと、前記上側集磁リングと前記回転軸の軸方向において並んで配置されるとともに、前記磁気ヨークを取り囲む環状の下側リング部と、前記下側リング部から径方向外側に向かって延びる部位を含む下側集磁部とを有する下側集磁リングと、前記軸方向において互いに対向する前記上側集磁部と前記下側集磁部との間に配置されるとともに、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、前記上側集磁リング、及び前記下側集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、前記軸方向において前記磁気センサと重なるように前記磁気センサの外方に配置されているセンサ用磁気シールドとを備えている。 The sensor device for solving the above problems includes a permanent magnet attached to a rotating shaft and magnetized in the circumferential direction, a magnetic yoke arranged in a magnetic field formed by the permanent magnet so as to surround the permanent magnet, and the above. An upper magnetic collecting ring having an annular upper ring portion surrounding the magnetic yoke and an upper magnetic collecting portion including a portion extending radially outward from the upper ring portion, and the upper magnetic collecting ring and the axis of the rotating shaft. A lower magnetic collection portion that is arranged side by side in the direction and has an annular lower ring portion that surrounds the magnetic yoke and a lower magnetic collection portion that includes a portion that extends radially outward from the lower ring portion. The ring is arranged between the upper magnetic collecting portion and the lower magnetic collecting portion facing each other in the axial direction, and the permanent magnet, the magnetic yoke, the upper magnetic collecting ring, and the lower collecting portion. It includes a magnetic sensor that detects the magnetic flux of a magnetic circuit formed by a magnetic ring, and a magnetic shield for a sensor that is arranged outside the magnetic sensor so as to overlap the magnetic sensor in the axial direction.
上記構成によれば、磁気センサの検出対象は、磁気回路の磁束である。磁気回路の磁束は、上側集磁部と下側集磁部との間を軸方向に通っている。磁気センサは上側集磁部と下側集磁部との間に配置されることで、上側集磁部と下側集磁部との間を軸方向に通る磁気回路の磁束を検出している。センサ用磁気シールドは、軸方向において磁気センサと重なるように磁気センサの外方に配置されている。これにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向から磁気センサに伝達されることを抑えることができる。このため、磁気センサが、検出対象以外からの磁気ノイズを検出することを抑えることができる。 According to the above configuration, the detection target of the magnetic sensor is the magnetic flux of the magnetic circuit. The magnetic flux of the magnetic circuit passes between the upper magnetic collecting portion and the lower magnetic collecting portion in the axial direction. By arranging the magnetic sensor between the upper magnetic collecting part and the lower magnetic collecting part, the magnetic flux of the magnetic circuit passing between the upper magnetic collecting part and the lower magnetic collecting part in the axial direction is detected. .. The magnetic shield for the sensor is arranged outside the magnetic sensor so as to overlap the magnetic sensor in the axial direction. As a result, it is possible to suppress the transmission of magnetic noise other than the detection target to the magnetic sensor from the axial direction. Therefore, it is possible to prevent the magnetic sensor from detecting magnetic noise from a source other than the detection target.
上記のセンサ装置において、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、前記上側集磁リング、前記下側集磁リング、及び前記磁気センサを収容するセンサハウジングを備え、前記センサ用磁気シールドは、センサハウジングの外面に組み付けられていることが好ましい。 In the above sensor device, the permanent magnet, the magnetic yoke, the upper magnetic collecting ring, the lower magnetic collecting ring, and a sensor housing for accommodating the magnetic sensor are provided, and the magnetic shield for the sensor is an outer surface of the sensor housing. It is preferable that it is assembled in.
上記構成では、センサ用磁気シールドをセンサハウジングの外面に組み付けることから、センサハウジングやセンサハウジングに収容される各構成の設計変更を最小限に抑えることができる。 In the above configuration, since the magnetic shield for the sensor is assembled to the outer surface of the sensor housing, it is possible to minimize the design change of the sensor housing and each configuration housed in the sensor housing.
上記のセンサ装置において、前記軸方向において前記上側リング部と重なるように前記上側リング部の上方に配置されている上側リング部磁気シールドを備えることが好ましい。 In the above sensor device, it is preferable to include an upper ring portion magnetic shield arranged above the upper ring portion so as to overlap the upper ring portion in the axial direction.
上記構成では、上側リング部の上方に上側リング部磁気シールドを配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが上方から上側リング部に伝達されることを抑えることができる。 In the above configuration, by arranging the upper ring portion magnetic shield above the upper ring portion, it is possible to suppress the transmission of magnetic noise other than the detection target from above to the upper ring portion.
上記のセンサ装置において、前記軸方向において前記下側リング部と重なるように前記下側リング部の下方に配置されている下側リング部磁気シールドを備えることが好ましい。 In the above sensor device, it is preferable to provide a lower ring portion magnetic shield arranged below the lower ring portion so as to overlap the lower ring portion in the axial direction.
上記構成では、下側リング部の下方に下側リング部磁気シールドを配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが下方から下側リング部に伝達されることを抑えることができる。 In the above configuration, by arranging the lower ring portion magnetic shield below the lower ring portion, it is possible to suppress the transmission of magnetic noise other than the detection target from the lower side to the lower ring portion.
上記のセンサ装置において、前記軸方向において前記上側リング部と重なるように前記上側リング部の上方に配置されている上側リング部磁気シールドと、前記軸方向において前記下側リング部と重なるように前記下側リング部の下方に配置されている下側リング部磁気シールドと、前記上側リング部磁気シールドと前記下側リング部磁気シールドとを軸方向に接続する接続部とを備えている。 In the above sensor device, the magnetic shield of the upper ring portion arranged above the upper ring portion so as to overlap the upper ring portion in the axial direction, and the lower ring portion so as to overlap the lower ring portion in the axial direction. It is provided with a lower ring portion magnetic shield arranged below the lower ring portion, and a connecting portion for axially connecting the upper ring portion magnetic shield and the lower ring portion magnetic shield.
上記構成では、上側リング部の上方に上側リング部磁気シールドを配置し、下側リング部の下方に下側リング部磁気シールドを配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向から上側リング部及び下側リング部に伝達されることを抑えることができる。また、上側リング部磁気シールドと下側リング部磁気シールドとを接続部によって接続することにより、上側リング部磁気シールド及び下側リング部磁気シールドのいずれか一方に磁気ノイズが集中した場合であっても、他方の磁気シールドへとその磁気ノイズを流すことができる。これにより、磁気ノイズを上側リング部磁気シールド及び下側リング部磁気シールドの間で分散することができるため、磁気ノイズが一部に集中したとしても、その磁気ノイズが各リング部に伝達されることを抑えることができる。 In the above configuration, by arranging the upper ring portion magnetic shield above the upper ring portion and arranging the lower ring portion magnetic shield below the lower ring portion, magnetic noise other than the detection target is generated from the axial direction to the upper ring. It is possible to suppress transmission to the portion and the lower ring portion. Further, when the upper ring portion magnetic shield and the lower ring portion magnetic shield are connected by a connecting portion, magnetic noise is concentrated on either the upper ring portion magnetic shield or the lower ring portion magnetic shield. However, the magnetic noise can be passed to the other magnetic shield. As a result, the magnetic noise can be dispersed between the upper ring portion magnetic shield and the lower ring portion magnetic shield, so that even if the magnetic noise is partially concentrated, the magnetic noise is transmitted to each ring portion. It can be suppressed.
上記のセンサ装置において、前記接続部は、前記上側リング部磁気シールド及び前記下側リング部磁気シールドの周縁部において、前記回転軸を挟んで前記センサ用磁気シールドと反対側に設けられていることが好ましい。 In the above sensor device, the connection portion is provided on the peripheral portion of the upper ring portion magnetic shield and the lower ring portion magnetic shield on the opposite side of the rotation shaft from the sensor magnetic shield. Is preferable.
上記構成では、回転軸を挟んで接続部をセンサ用磁気シールドの反対側に設けることから、各リング部磁気シールドを接続する接続部を、各集磁部の外方を取り囲むように延ばさなくてよい分、接続部の接続長を短くすることができる。 In the above configuration, since the connecting portion is provided on the opposite side of the magnetic shield for the sensor with the rotation shaft sandwiched between them, the connecting portion connecting the magnetic shield of each ring portion does not extend so as to surround the outer side of each magnetic collecting portion. The connection length of the connection part can be shortened by a good amount.
上記のセンサ装置において、前記センサ用磁気シールドは、前記軸方向と直交する方向において前記磁気センサと重なるように前記磁気センサの外方に配置されている部分を備えていることが好ましい。 In the above sensor device, it is preferable that the sensor magnetic shield includes a portion arranged outside the magnetic sensor so as to overlap the magnetic sensor in a direction orthogonal to the axial direction.
上記構成では、磁気センサの軸方向と直交する方向にセンサ用磁気シールドを配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向と直交する方向から磁気センサに伝達されることを抑えることができる。 In the above configuration, by arranging the magnetic shield for the sensor in the direction orthogonal to the axial direction of the magnetic sensor, it is possible to suppress the transmission of magnetic noise other than the detection target to the magnetic sensor from the direction orthogonal to the axial direction. ..
上記のセンサ装置において、前記センサ用磁気シールドを構成する材料の透磁率は、前記上側集磁リング及び前記下側集磁リングを構成する材料の透磁率よりも低く設定されていることが好ましい。 In the above sensor device, the magnetic permeability of the material constituting the sensor magnetic shield is preferably set lower than the magnetic permeability of the material constituting the upper magnetic collecting ring and the lower magnetic collecting ring.
上記構成では、各集磁リングを構成する材料の方がセンサ用磁気シールドを構成する材料よりも磁束の通りやすい材質に設定されていることにより、磁気センサの検出対象である磁気回路の磁束が、各集磁リングからセンサ用磁気シールドへと伝達されることを抑えることができる。 In the above configuration, the material that constitutes each magnetic collection ring is set to a material that allows the magnetic flux to pass through more easily than the material that constitutes the magnetic shield for the sensor, so that the magnetic flux of the magnetic circuit that is the detection target of the magnetic sensor is set. , It is possible to suppress the transmission from each magnetic flux collecting ring to the magnetic shield for the sensor.
本発明のセンサ装置によれば、センサの検出精度を高めることができる。 According to the sensor device of the present invention, the detection accuracy of the sensor can be improved.
センサ装置の一実施形態について図面に従って説明する。
図1に示すように、センサ装置10は回転軸11に設けられる。回転軸11は、入力軸12、トーションバー13、及び出力軸14を有している。入力軸12と出力軸14とは、トーションバー13を介して互いに連結される。入力軸12、トーションバー13、及び出力軸14は、同一の軸線上に位置している。回転軸11は、例えば、操舵装置のステアリングホイールに連結されたステアリング軸である。なお、本実施形態では、出力軸14に対して入力軸12の側が「上側」、「上方」であり、入力軸12に対して出力軸14の側が「下側」、「下方」である。
An embodiment of the sensor device will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
センサ装置10は、永久磁石21、磁気ヨーク22、部分組立品23、ハウジング24、及び外付け磁気シールド25を有している。
永久磁石21は、円筒状をなしている。永久磁石21は、その周方向に沿ってS極とN極とが交互に着磁されている。永久磁石21は、入力軸12の外周面に固定されている。
The
The
磁気ヨーク22は、円筒状をなしている。磁気ヨーク22の内部には永久磁石21が挿入される。磁気ヨーク22は、磁性体からなる環状の下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32が合成樹脂材料によりモールドされてなる。磁気ヨーク22の合成樹脂材料により形成された部分は、下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32の位置関係を保持するホルダ33として機能する。このホルダ33の端部には主動歯車34が一体成型されている。下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32は、回転軸11の軸線に沿った方向、すなわち軸方向Oに沿って並んでいる。磁気ヨーク22は出力軸14に固定される。
The
下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32には、それぞれ複数の歯部が周方向に沿って等間隔で設けられている。これら歯部は、軸方向Oにおいて互いに反対側へ向けて延びている。下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32は、それらの歯部が周方向において交互に位置するように保持されている。下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32は、トーションバー13にねじれ変形が生じていない状態において、複数の歯部の周方向における中心が永久磁石21のN極とS極との境界に一致するように設けられる。
A plurality of tooth portions are provided on the lower
部分組立品23は、回転軸11の回転角度を検出するための部品、及び回転軸11に加わるトルクを検出するための部品をホルダ50に取り付けることによって一体に扱えるようにしたものである。部分組立品23については、後に詳述する。
The
ハウジング24には、回転軸11が貫通される。また、ハウジング24の内部には、永久磁石21、磁気ヨーク22、および部分組立品23の一部分が収容される。ハウジング24は、段付きの筒状に設けられている。ハウジング24は、合成樹脂材料によって構成されている。ハウジング24は、半円筒状の大径部41および円筒状の小径部42を有している。大径部41及び小径部42は、軸方向Oに貫通孔を有している。小径部42には、回転軸11の入力軸12が挿入される。大径部41には、永久磁石21、磁気ヨーク22、および部分組立品23の一部分が収容される。大径部41における小径部42と反対側の外周縁には、フランジ部41aが形成されている。フランジ部41aには、円形に貫通した挿通孔41b,41bが設けられている。軸方向Oから見たとき、挿通孔41b,41bは、小径部42を挟んで互いに反対側に設けられている。
A
大径部41には、部分組立品23が挿入される矩形状の挿入口43が側方へ向けて開口するかたちで設けられている。大径部41には、部分組立品23を固定するための2つの取付壁44,45が設けられている。2つの取付壁44,45は、軸方向Oに直交する方向において互いに反対側へ向けて延びている。2つの取付壁44,45は、挿入口43の周縁部分43aに対して段差のない面一の状態となるように設けられている。2つの取付壁44,45には、円形に貫通した挿通孔44a,45aが設けられている。部分組立品23は、その一部分がハウジング24の挿入口43に挿入された状態で、ハウジング24に固定される。
The large-
外付け磁気シールド25は、センサ装置10が組み立てられた状態において、部分組立品23及びハウジング24の外面に組み付けられている。外付け磁気シールド25は、検出対象以外の磁気ノイズがセンサ装置10の内部に伝達されるのを遮断するために設けられるものである。外付け磁気シールド25については、後に詳述する。
The external
部分組立品23について詳細に説明する。
図2に示すように、部分組立品23は、ホルダ50を構成する下側ホルダ51および上側ホルダ52を有している。また、部分組立品23は、2つの従動歯車53,54、基板55、カバー56、及び磁気シールド57を有している。
The
As shown in FIG. 2, the
下側ホルダ51は、合成樹脂材料によって一体成型されている。下側ホルダ51は、円弧状の輪郭を有する下側ヨーク挿入部61、及び矩形状の輪郭を有する下側基板収容部62を有している。
The
下側ヨーク挿入部61には、磁気ヨーク22が挿入される円形の挿入孔63が設けられている。挿入孔63の内径は磁気ヨーク22の外径よりも若干長い長さに設定される。挿入孔63の内周面には環状の下側集磁リング64が設けられている。下側集磁リング64は、磁気ヨーク22の下側磁気ヨーク31に対応する部分である。また、下側ヨーク挿入部61には、2つの係合爪65,66が設けられている。これら係合爪65,66は、下側ヨーク挿入部61における下側基板収容部62と反対側の周縁部に沿って間隔を開けて設けられている。2つの係合爪65,66は、それぞれ軸方向Oに沿って延びている。2つの係合爪65,66の先端部には、係合突部65a,66aが設けられている。これら係合突部65a,66aは挿入孔63の半径方向における内側へ向けて突出している。
The lower
下側集磁リング64は、下側磁気ヨーク31を取り囲む環状の下側リング部64aと、下側リング部64aから径方向外側に向かって延びる部位を含む2つの下側集磁部64b,64cとを有している。2つの下側集磁部64b,64cは、互いに平行に延びている。2つの下側集磁部64b,64cは、下側リング部64aの上側の端面から上方に延びているとともに、当該上方に延びている部分から径方向外側に向かって延びている。下側集磁リング64は、金属材料によって構成されている。
The lower
下側基板収容部62には、凹部71が設けられている。凹部71の内底面における挿入孔63の近傍の部分には、下側集磁リング64に設けられた2つの下側集磁部64b,64cが露出している。また、凹部71の内底面における中央付近には、段付き円柱状の2つの基板支持部72,73が設けられている。また、凹部71の内底面における挿入孔63と反対側の部分には複数の端子74が突出して設けられている。複数の端子74は、凹部71における挿入孔63と反対側の内周縁に沿って一列に並んでいる。複数の端子74は、配線75を介してセンサ装置10の外部に設けられる図示しない演算回路に接続される。
The lower
下側基板収容部62には、矩形板状の2つの固定部76,77が設けられている。2つの固定部76,77は、下側ヨーク挿入部61および下側基板収容部62の並び方向に直交する方向において互いに反対側に位置する下側基板収容部62の2つの側面に設けられている。2つの固定部76,77は、下側基板収容部62の底壁に対して直交するかたちで設けられている。また、下側基板収容部62には2つの係合部78,79が設けられている。2つの係合部78,79は、下側ヨーク挿入部61および下側基板収容部62の並び方向に直交する方向において互いに反対側に位置する下側基板収容部62の2つの側面と2つの固定部76,77とで形成される角部に設けられている。2つの固定部76,77には、円形に貫通した挿通孔76a,77aが設けられている。2つの係合部78,79は、固定部76,77を基準として挿入孔63と反対側に位置している。2つの係合部78,79には、矩形の係合孔78a,79aが設けられている。
The lower
上側ホルダ52は、合成樹脂材料によって一体成型されている。上側ホルダ52は、基本的には下側ホルダ51の形状に対応して設けられる。上側ホルダ52は、円弧状の輪郭を有する上側ヨーク挿入部81および矩形状の輪郭を有する上側基板収容部82を有している。
The
上側ヨーク挿入部81には、磁気ヨーク22が挿入される円形の挿入孔83が設けられている。挿入孔83の内径は磁気ヨーク22の外径よりも若干長い長さに設定される。挿入孔83は、センサ装置10が組み立てられた状態において、下側ホルダ51の挿入孔63と一致する。挿入孔83の内周面には、環状の上側集磁リング84が設けられている。上側集磁リング84は、磁気ヨーク22の上側磁気ヨーク32に対応する部分である。また、上側ヨーク挿入部81には、2つの係合凹部85,86が設けられている。2つの係合凹部85,86は、上側ヨーク挿入部81における上側基板収容部82と反対側の周縁部に沿って間隔を開けて設けられている。2つの係合凹部85,86は、上側ヨーク挿入部81の周縁部において、軸方向Oにおける下側ホルダ51と反対側の部分に設けられている。2つの係合凹部85,86は、下側ホルダ51における2つの係合爪65,66に対応する。また、上側ヨーク挿入部81において、上側基板収容部82との境界の近傍位置には2つの係合孔87,88が設けられている。2つの係合孔87,88は、挿入孔83に沿って定められた間隔を開けて設けられている。
The upper
上側集磁リング84は、上側磁気ヨーク32を取り囲む環状の上側リング部84aと、上側リング部84aから径方向外側に向かって延びる部位を含む2つの上側集磁部84b,84cとを有している。2つの上側集磁部84b,84cは、互いに平行に延びている。2つの上側集磁部84b,84cは、上側リング部84aの下側の端面から下方に延びているとともに、当該下方に延びている部分から径方向外側に向かって延びている。上側集磁リング84は、金属材料によって構成されている。
The upper
上側基板収容部82において、挿入孔83の近傍の部分には、2つの支持孔91,92が設けられている。また、上側基板収容部82の下側ホルダ51側の面、すなわち図2中の下面における挿入孔83の近傍の部分には、上側集磁リング84に設けられた2つの上側集磁部84b,84cが露出している。2つの上側集磁部84b,84cは、センサ装置10が組み立てられた状態において、下側ホルダ51に保持された下側集磁リング64の2つの下側集磁部64b,64cに対して軸方向Oにおいて対向する。また、上側ヨーク挿入部81及び上側基板収容部82の並び方向に直交する方向において互いに反対側に位置する上側基板収容部82の2つの側面には、2つの係合突部93,94が設けられている。2つの係合突部93,94は、2つの支持孔91,92を基準とする挿入孔83と反対側に位置している。
In the upper
従動歯車53,54は、上側ホルダ52に対して回転可能に支持される。従動歯車53は、軸部53a、歯車部53b、及び永久磁石53cを有している。従動歯車54も、軸部54a、歯車部54b、及び永久磁石54cを有している。永久磁石53c,54cは、軸部53a,54aの先端部に固定されている。従動歯車53の軸部53aは上側ホルダ52の支持孔91に、従動歯車54の軸部54aは上側ホルダ52の支持孔92に挿入される。歯車部53b,54bは、軸部53a,54aが支持孔91,92に挿入された状態において、上側ホルダ52の上面に対して摺動回転可能に支持される。歯車部53b,54bの歯数は異なっている。センサ装置10が組み立てられた状態において、2つの従動歯車53,54は、磁気ヨーク22に設けられた主動歯車34に噛合する。
The driven gears 53 and 54 are rotatably supported with respect to the
基板55は、矩形状に設けられている。基板55は、下側ホルダ51の凹部71に取り付けられる。基板55の中央付近には、2つの支持孔101,102が設けられている。これら支持孔101,102には凹部71の内底面に設けられた2つの基板支持部72,73の先端部が挿入される。また、基板55には、端子74と同数の接続孔103が一列に並んで設けられている。これら接続孔103には、それぞれ端子74が挿入される。各接続孔103に各端子74が挿入された状態で半田付けなどが行われることにより、基板55の図示しない配線パターンと各端子74とが接続される。
The
基板55における上側ホルダ52側の上面には、2つの角度検出用磁気センサ104,105が設けられている。2つの角度検出用磁気センサ104,105は、基板55の長側縁に沿って並んで設けられている。センサ装置10が組み立てられた状態において、2つの角度検出用磁気センサ104,105は、従動歯車53,54の永久磁石53c,54cに対して軸方向Oにおいて対向する。角度検出用磁気センサ104,105としては、例えばホールセンサが採用される。2つの角度検出用磁気センサ104,105は、従動歯車53,54の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成する。
Two
基板55における上側ホルダ52側の上面には、2つのトルク検出用磁気センサ106,107が設けられている。2つのトルク検出用磁気センサ106,107は、基板55の長側縁に沿った方向において、2つの角度検出用磁気センサ104,105の間に位置している。また、センサ装置10が組み立てられた状態において、トルク検出用磁気センサ106は、軸方向Oにおいて互いに対向する、下側集磁リング64の下側集磁部64bと上側集磁リング84の上側集磁部84bとの間に配置されている。また、センサ装置10が組み立てられた状態において、トルク検出用磁気センサ107は、軸方向Oにおいて互いに対向する、下側集磁リング64の下側集磁部64cと上側集磁リング84の上側集磁部84cとの間に配置されている。軸方向Oにおいて、トルク検出用磁気センサ106,107の大きさは、下側集磁部64b,64c及び上側集磁部84b,84cの大きさよりも大きく形成されている。すなわち、軸方向Oから見たとき、トルク検出用磁気センサ106,107の外縁部は、下側集磁部64b,64c及び上側集磁部84b,84cからはみ出している。トルク検出用磁気センサ106,107としては、例えばホールセンサが採用される。トルク検出用磁気センサ106,107は、磁気ヨーク22の下側磁気ヨーク31及び上側磁気ヨーク32から下側集磁リング64及び上側集磁リング84に誘導される磁束を検出する。すなわち、トルク検出用磁気センサ106,107は、永久磁石21、磁気ヨーク22、下側集磁リング64、及び上側集磁リング84により形成される磁気回路の磁束を検出する。トルク検出用磁気センサ106,107は、付与される磁界の強さに応じた電気信号を生成する。特許請求の範囲で記載した磁気センサは、トルク検出用磁気センサ106,107に相当する。
Two torque detection
カバー56は、上側ホルダ52に装着される。カバー56は、合成樹脂材料によって一体成型されている。カバー56は、平板状の押さえ部111、及び2つの側壁112,112を有している。
The
押さえ部111の4つの側縁部のうち1つの側縁部には、挿入孔83の輪郭に対応する円弧面111aが設けられている。押さえ部111において、円弧面111aと押さえ部111の2つの側面とが交わる2つの角部には、それぞれ係合爪113,114が設けられている。2つの係合爪113,114は、押さえ部111に対して直交する方向に沿って延びている。2つの係合爪113,114の先端には、それぞれ係合突部113a,114aが設けられている。これら係合突部113a,114aは、それぞれ2つの係合爪113,114の並び方向に沿った方向おける外側へ向けて突出している。2つの係合爪113,114は、上側ホルダ52に設けられた2つの係合孔87,88に対応する。
An arc surface 111a corresponding to the contour of the
2つの側壁112,112は、2つの係合爪113,114と同方向へ向けて延びている。2つの側壁112,112は、押さえ部111における円弧面111aと反対側に位置する側縁部寄りに位置している。2つの側壁112,112における押さえ部111と反対側の端部である先端部には、それぞれ係合爪115,116が設けられている。2つの係合爪115,116の先端部には、それぞれ係合突部115a,116aが設けられている。これら係合突部115a,116aは、それぞれ2つの側壁112,112の並び方向における外側へ向けて突出している。2つの係合爪115,116は、下側ホルダ51に設けられた2つの係合孔78a,79aに対応する。
The two
カバー56における2つの側壁112,112の先端部の内側には、それぞれ係合突部117,118が設けられている。これら係合突部117,118は、2つの側壁112,112の並び方向において互いに対向している。特許請求の範囲で記載したセンサハウジングは、ハウジング24及び部分組立品23における合成樹脂材料によって一体成型している部分に対応している。
図2及び図3に示すように、磁気シールド57は、センサ装置10が組み立てられた状態において、下側ホルダ51及び上側ホルダ52の径方向における外方に配置されている。詳しくは、磁気シールド57は、下側集磁リング64の下側リング部64a及び上側集磁リング84の上側リング部84aの外周面を径方向における外方から覆うことにより、軸方向Oと直交する方向において下側リング部64a及び上側リング部84aと重なるように配置されている。磁気シールド57は、断面U字形状をなしている。磁気シールド57は、板状部材をU字形状に湾曲させた形状をなしている。磁気シールド57を構成する材料としては磁気を遮断できる金属材料が採用される。磁気シールド57を構成する材料の透磁率は、下側集磁リング64及び上側集磁リング84を構成する材料の透磁率よりも低く設定されている。磁気シールド57の軸方向Oにおける長さは、下側ホルダ51及び上側ホルダ52の軸方向Oにおける厚さと同程度に設定されている。図3に示すように、2つの固定部76,77における挿入孔63側の面には、スリット76b,77bが設けられている。スリット76b,77bにおける固定部76,77の並び方向の幅は、磁気シールド57の厚さと同程度に設定されている。また、スリット76b,77bにおける固定部76,77の並び方向と直交する方向の長さは、スリット76b,77bの軸方向Oにおける長さと同程度に設定されている。磁気シールド57の周方向における両端部57a,57bがスリット76b,77bに挿入されることにより、磁気シールド57は下側ホルダ51及び上側ホルダ52に対して固定されている。これにより、軸方向Oと直交する方向において、磁気シールド57は、下側集磁リング64及び上側集磁リング84と重なるように、下側集磁リング64及び上側集磁リング84の径方向における外方に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このように構成された部分組立品23をその挿入孔63,83側からハウジング24の挿入口43に挿入する。部分組立品23をハウジング24の挿入口43に対して挿入すると、部分組立品23の固定部76,77がハウジング24の取付壁44,45に当接する。この状態で固定部76,77の挿通孔76a,77a及び取付壁44,45の挿通孔44a,45aにボルト121を挿通し、そのボルト121の先端部にナット122を締め付けることにより、部分組立品23はハウジング24に固定される。この後、部分組立品23及びハウジング24の外面には外付け磁気シールド25が組み付けられる。
The
図1、図4、及び図5に示すように、外付け磁気シールド25は、センサ用磁気シールド131と、上側リング部磁気シールド132と、下側リング部磁気シールド133と、接続部134と、第1固定部135と、第2固定部136とを有している。
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the external
図5は、外付け磁気シールド25の展開図を示している。図5に示すように、これらセンサ用磁気シールド131、上側リング部磁気シールド132、下側リング部磁気シールド133、接続部134、第1固定部135、及び第2固定部136は、互いに接続されている。また、外付け磁気シールド25は、1枚の板状部材を図5に示す形状に加工し、当該板状部材を折り曲げ加工することによって構成されている。外付け磁気シールド25を構成する材料としては磁気を遮断できる金属材料が採用される。外付け磁気シールド25を構成する材料の透磁率は、下側集磁リング64及び上側集磁リング84を構成する材料の透磁率よりも低く設定されている。外付け磁気シールド25、磁気シールド57、下側集磁リング64、上側集磁リング84を構成する材料の透磁率は、例えば、採用される金属材料に含まれる不純物の含有率を変更することによって適宜調整される。なお、図5中の破線は折り曲げ線を示している。また、図5中の2点鎖線は折り曲げ線ではなく、便宜上引いた仮想線である。また、以下の説明では、説明の便宜上、外付け磁気シールド25の各構成を個別に説明し、それら個別の各構成が互いにどのような関係にあるのかを説明することとする。
FIG. 5 shows a developed view of the external
図1、図4、及び図5に示すように、センサ用磁気シールド131は、第1軸方向被覆部131aと、第1直交方向被覆部131bと、第2直交方向被覆部131cと、第3直交方向被覆部131dと、第2軸方向被覆部131eと、第3軸方向被覆部131fとを有している。センサ用磁気シールド131は、軸方向Oにおいて、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107と重なる部分として第3軸方向被覆部131fを有している。また、センサ用磁気シールド131は、軸方向Oと直交する方向において、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107と重なる部分として第1直交方向被覆部131b、第2直交方向被覆部131c、及び第3直交方向被覆部131dを有している。図1、図4に示す立体状のセンサ用磁気シールド131は、図5に示した平面に展開した形状を折り曲げることによって形成される。
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the
図1、図4、及び図5に示すように、第1軸方向被覆部131aは、上側ホルダ52の上面の形状に対応した、矩形板状をなしている。ここで、第1軸方向被覆部131aの短手方向を方向Xとし、第1軸方向被覆部131aの長手方向を方向Yとする。
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the first axial covering portion 131a has a rectangular plate shape corresponding to the shape of the upper surface of the
第1軸方向被覆部131aの長手方向、すなわち方向Yにおける2つの側面には、第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cが接続されている。第1直交方向被覆部131bと第2直交方向被覆部131cとは、方向Yにおいて、第1軸方向被覆部131aを挟んで互いに反対側に設けられている。第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cは、それぞれ同一の矩形板状をなしている。第1軸方向被覆部131aの方向Yにおける2つの側面には、第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cの短手方向の側面がそれぞれ接続されている。第1軸方向被覆部131aと第1直交方向被覆部131bとの境界部分は、第1直交方向被覆部131bが第1軸方向被覆部131aよりも下方に位置するように折り曲げられている。また、第1軸方向被覆部131aと第2直交方向被覆部131cとの境界部分は、第2直交方向被覆部131cが第1軸方向被覆部131aよりも下方に位置するように折り曲げられている。
The first orthogonal
第1軸方向被覆部131aの短手方向、すなわち方向Xにおける2つの側面には、第3直交方向被覆部131d及び第2軸方向被覆部131eが接続されている。第3直交方向被覆部131dと第2軸方向被覆部131eとは、方向Xにおいて、第1軸方向被覆部131aを挟んで互いに反対側に設けられている。第3直交方向被覆部131d及び第2軸方向被覆部131eは、それぞれ矩形板状をなしている。第1軸方向被覆部131aの方向Xにおける2つの側面には、第3直交方向被覆部131d及び第2軸方向被覆部131eの短手方向の側面がそれぞれ接続されている。第1軸方向被覆部131aと第3直交方向被覆部131dとの境界部分は、第3直交方向被覆部131dが第1軸方向被覆部131aよりも下方に位置するように折り曲げられている。また、第1軸方向被覆部131aと第2軸方向被覆部131eとの境界部分は、第2軸方向被覆部131eが第1軸方向被覆部131aよりも上方に位置するように折り曲げられている。第2軸方向被覆部131eは、その長手方向に沿って第1軸方向被覆部131aから遠ざかるほど上方に位置するように、階段状にさらに2段折り曲げられている。
The third orthogonal
第2軸方向被覆部131eの短手方向における側面には、第3軸方向被覆部131fが接続されている。第3軸方向被覆部131fは、方向Xにおいて、第2軸方向被覆部131eを挟んで第1軸方向被覆部131aと反対側に設けられている。第3軸方向被覆部131fは、矩形板状をなしている。第2軸方向被覆部131eの短手方向における側面には、第3軸方向被覆部131fの短手方向における側面が接続されている。
A third axial covering portion 131f is connected to the side surface of the second
上側リング部磁気シールド132は、半円筒状の大径部41の上面の形状に対応した略円板形状をなしている。上側リング部磁気シールド132の中央部分には、その板厚方向、すなわち軸方向Oに貫通する貫通孔132aが形成されている。貫通孔132aは円形状をなしている。貫通孔132aの内径は、小径部42の外径と略同一である。上側リング部磁気シールド132は、径方向外側に延出する延出部132bを有している。延出部132bは、方向Xにおいて、貫通孔132aを挟んで第3軸方向被覆部131fと反対側に設けられている。延出部132bは、略矩形板状をなしている。第3軸方向被覆部131fの短手方向における側面は、上側リング部磁気シールド132の側面に接続されている。
The upper ring portion
下側リング部磁気シールド133は、半円筒状の大径部41の下面の形状に対応した略半円板形状をなしている。下側リング部磁気シールド133の中央部分には、その板厚方向、すなわち軸方向Oに貫通する貫通孔133aが形成されている。貫通孔133aは円形状をなしている。貫通孔133aの内径は、大径部41の内周面の内径と略同一である。下側リング部磁気シールド133には、その板厚方向に円形に貫通した挿通孔133b,133cが形成されている。挿通孔133bと挿通孔133cとは、方向Yにおいて、貫通孔133aを挟んで互いに反対側に設けられている。
The lower ring portion
接続部134は、四角板形状をなしている。接続部134の方向Xの2つの側面のうち一方には、上側リング部磁気シールド132の延出部132bが接続され、接続部134の方向Xの2つの側面のうち他方には、下側リング部磁気シールド133が接続されている。延出部132bの短手方向における側面は、接続部134の側面に接続されている。
The connecting
上側リング部磁気シールド132の方向Yにおける2つの側面には、第1固定部135及び第2固定部136が接続されている。第1固定部135及び第2固定部136は、それぞれ略矩形板状をなしている。第1固定部135と第2固定部136とは、方向Yにおいて、上側リング部磁気シールド132を挟んで互いに反対側に設けられている。第1固定部135には、その板厚方向に円形に貫通した挿通孔135aが形成されている。挿通孔135aは、第1固定部135の先端部に形成されている。上側リング部磁気シールド132と第1固定部135との境界部分は、第1固定部135が上側リング部磁気シールド132よりも下方に位置するように折り曲げられている。また、第1固定部135は、第1固定部135の先端部が基端部よりも外方に位置するように折り曲げられている。
The
第2固定部136には、その板厚方向に円形に貫通した挿通孔136aが形成されている。挿通孔136aは、第2固定部136の先端部に形成されている。上側リング部磁気シールド132と第2固定部136との境界部分は、第2固定部136が上側リング部磁気シールド132よりも下方に位置するように折り曲げられている。また、第2固定部136は、第2固定部136の先端部が基端部よりも外方に位置するように折り曲げられている。
The
このように構成された外付け磁気シールド25を部分組立品23及びハウジング24の外面に組み付けている。この場合、第1軸方向被覆部131aが上側ホルダ52の上側基板収容部82の上面に当接している。第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cは、上側ヨーク挿入部81及び上側基板収容部82の並び方向に直交する方向において互いに反対側に位置する、上側基板収容部82の2つの側面及び下側基板収容部62の2つの側面に当接している。第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cは、係合部78,79及び係合突部93,94を覆わないように、上側基板収容部82及び下側基板収容部62における軸方向Oと直交する方向においてずれた部位に取り付けられている。第2軸方向被覆部131eは、カバー56の軸方向Oにおける上面、カバー56の軸方向Oに直交する方向における側面、及びハウジング24の軸方向Oに直交する方向における側面に当接している。上側リング部磁気シールド132は、大径部41の上面に当接している。下側リング部磁気シールド133は、大径部41の下面に当接している。接続部134は、大径部41の径方向外側において、大径部41と対向するように配置されている。接続部134は、上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133の周縁部において、回転軸11を挟んでセンサ用磁気シールド131と反対側に設けられている。第1固定部135の基端部及び第2固定部136の基端部は、大径部41の外周面に当接している。第1固定部135の先端部及び第2固定部136の先端部は、フランジ部41aの上面に当接している。
The external
これらの状態で、第1固定部135の挿通孔135a、フランジ部41aの挿通孔41b、及び下側リング部磁気シールド133の挿通孔133bにボルト141を挿通し、そのボルト141の先端部にナット142を締め付ける。また、これらの状態で、第2固定部136の挿通孔136a、フランジ部41aの挿通孔41b、及び下側リング部磁気シールド133の挿通孔133cにボルト141を挿通し、そのボルト141の先端部にナット142を締め付ける。これらにより、外付け磁気シールド25は、部分組立品23及びハウジング24の外面に固定されている。
In these states, the
軸方向Oにおいて、センサ用磁気シールド131の第3軸方向被覆部131fは、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107と重なるように、カバー56及び上側ホルダ52が介在した状態で、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107の上方に配置されている。本実施形態では、軸方向Oにおいて、第3軸方向被覆部131fは、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107の全体と重なっている。
In the axial direction O, the third axial covering portion 131f of the
軸方向Oと直交する方向、すなわち方向Xにおいて、センサ用磁気シールド131の第3直交方向被覆部131dは、トルク検出用磁気センサ106,107と重なるように、上側ホルダ52が介在した状態で、トルク検出用磁気センサ106,107の外方に配置されている。軸方向Oと直交する方向、すなわち方向Xと方向Yとの間の斜め方向において、センサ用磁気シールド131の第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cは、トルク検出用磁気センサ106,107と重なるように、上側ホルダ52が介在した状態で、トルク検出用磁気センサ106,107の外方に配置されている。また、軸方向Oと直交する方向、すなわち方向Xにおいて、センサ用磁気シールド131の第3直交方向被覆部131dは、角度検出用磁気センサ104,105と重なるように、上側ホルダ52が介在した状態で、角度検出用磁気センサ104,105の外方に配置されている。軸方向Oと直交する方向、すなわち方向Xと方向Yとの間の斜め方向において、センサ用磁気シールド131の第1直交方向被覆部131b及び第2直交方向被覆部131cは、角度検出用磁気センサ104,105と重なるように、上側ホルダ52が介在した状態で、角度検出用磁気センサ104,105の外方に配置されている。本実施形態では、軸方向Oと直交する方向において、第1直交方向被覆部131b、第2直交方向被覆部131c、及び第3直交方向被覆部131dは、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107の全体と重なっている。
In the direction orthogonal to the axial direction O, that is, in the direction X, the third orthogonal
軸方向Oにおいて、上側リング部磁気シールド132は、上側リング部84aと重なるように、ハウジング24の大径部41の上面、カバー56、上側ホルダ52の上側ヨーク挿入部81を介在して、上側リング部84aの上方に配置されている。本実施形態では、軸方向Oにおいて、上側リング部磁気シールド132は、上側リング部84aの全体と重なっている。
In the axial direction O, the upper ring portion
軸方向Oにおいて、下側リング部磁気シールド133は、下側リング部64aと重なるように、ハウジング24のフランジ部41a、下側ホルダ51の下側基板収容部62が介在した状態で、下側リング部64aの下方に配置されている。本実施形態では、軸方向Oにおいて、下側リング部磁気シールド133は、下側リング部64aの全体と重なっている。
In the axial direction O, the lower ring portion
回転軸11の入力軸12にトルクが加わってトーションバー13がねじれ変形すると、入力軸12に加えられたトルクに応じて入力軸12と出力軸14との間に相対的な回転変位が生じる。すると、永久磁石21と磁気ヨーク22との回転方向における相対位置、ならびに永久磁石21と磁気ヨーク22との回転方向における相対位置が変化する。これに伴い、永久磁石21から磁気ヨーク22を通じて下側集磁リング64及び上側集磁リング84に誘導される磁束が変化する。トルク検出用磁気センサ106,107は、下側集磁リング64の下側集磁部64b,64cと上側集磁リング84の上側集磁部84b,84cとの間に漏出する磁束に応じた電気信号を生成する。トルク検出用磁気センサ106,107により生成される電気信号は、トーションバー13のねじれ変形、ひいてはねじれ角に応じて変化する。演算回路は、トルク検出用磁気センサ106,107により生成される電気信号に基づきトーションバー13に作用するトルクを演算する。
When torque is applied to the
回転軸11が回転すると、主動歯車34も回転軸11と一体的に回転し、これに伴って2つの従動歯車53,54もそれぞれ回転する。2つの従動歯車53,54の歯数は互いに異なっているため、回転軸11の回転に連動して主動歯車34が回転した場合、主動歯車34の回転角度に対する2つの従動歯車53,54の回転角度はそれぞれ異なった値となる。角度検出用磁気センサ104,105に印加される磁界は、従動歯車53,54の回転に伴い変化する。角度検出用磁気センサ104,105は、従動歯車53,54の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成する。この際、主動歯車34に対する2つの従動歯車53,54の回転角度が互いに異なるため、角度検出用磁気センサ104,105により生成される電気信号の位相は従動歯車53,54の回転角度に応じたものとなる。演算回路は、角度検出用磁気センサ104,105により生成される電気信号に基づき回転軸11の360°を超える多回転の回転角度を絶対値で演算する。
When the
本実施形態の作用を説明する。
トルク検出用磁気センサ106,107の検出対象は、永久磁石21、磁気ヨーク22、下側集磁リング64、及び上側集磁リング84により形成される磁気回路の磁束である。磁気回路の磁束は、上側集磁部84bと下側集磁部64bとの間、及び上側集磁部84cと下側集磁部64cとの間を、軸方向Oに通っている。トルク検出用磁気センサ106は、上側集磁部84bと下側集磁部64bとの間に配置されることで、上側集磁部84bと下側集磁部64bとの間を軸方向Oに通る磁気回路の磁束を検出している。また、トルク検出用磁気センサ107は、上側集磁部84cと下側集磁部64cとの間に配置されることで、上側集磁部84cと下側集磁部64cとの間を軸方向Oに通る磁気回路の磁束を検出している。センサ用磁気シールド131は、軸方向Oにおいて、トルク検出用磁気センサ106,107と重なるようにトルク検出用磁気センサ106,107の上方に配置されている。これにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向Oからトルク検出用磁気センサ106,107に伝達されることを抑えることができる。このため、トルク検出用磁気センサ106,107が、検出対象以外からの磁気ノイズを検出することを抑えることができる。
The operation of this embodiment will be described.
The detection targets of the torque detection
本実施形態の効果を説明する。
(1)トルク検出用磁気センサ106,107が検出対象以外からの磁気ノイズを検出することを抑えることができるため、磁気回路の磁束の検出精度を高めることができて、トーションバー13に加わるトルクの検出精度を高めることができる。
The effect of this embodiment will be described.
(1) Since it is possible to suppress the detection of magnetic noise by the
(2)センサ用磁気シールド131等の外付け磁気シールド25を部分組立品23及びハウジング24の外面に組み付けることから、部分組立品23及びハウジング24や、部分組立品23及びハウジング24に収容される各構成の設計変更を最小限に抑えることができる。
(2) Since the external
(3)上側リング部84aの上方に上側リング部磁気シールド132を配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが上方から上側リング部84aに伝達されることを抑えることができる。
(3) By arranging the upper ring portion
(4)下側リング部64aの下方に下側リング部磁気シールド133を配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが下方から下側リング部64aに伝達されることを抑えることができる。
(4) By arranging the lower ring portion
(5)上側リング部84aの上方に上側リング部磁気シールド132を配置し、下側リング部64aの下方に下側リング部磁気シールド133を配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向から上側リング部84a及び下側リング部64aに伝達されることを抑えることができる。また、上側リング部磁気シールド132と下側リング部磁気シールド133とを接続部134によって接続することにより、上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133のいずれか一方に磁気ノイズが集中した場合であっても、他方の磁気シールドへとその磁気ノイズを流すことができる。これにより、磁気ノイズを上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133の間で分散することができるため、磁気ノイズが一部に集中したとしても、その磁気ノイズが各リング部に伝達されることを抑えることができる。
(5) By arranging the upper ring portion
(6)接続部134を、回転軸11を挟んでセンサ用磁気シールド131と反対側に設けている。このため、上側リング部磁気シールド132と下側リング部磁気シールド133とを接続する接続部134を、各集磁部の外方を取り囲むように延ばさなくてよい分、接続部134の接続長を短くすることができる。
(6) The connecting
(7)接続部134が設けられることにより、上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133の互いの位置関係を規定することができる。このため、各リング部磁気シールドの組付時には、2つのリング部磁気シールドのうちいずれか一方のリング部の位置決めを行えば、他方のリング部磁気シールドの位置決めを行わなくてよくなる。これにより、上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133の組付時の作業工数が増えることを抑えることができる。
(7) By providing the connecting
(8)トルク検出用磁気センサ106,107の軸方向Oと直交する方向にセンサ用磁気シールド131を配置することにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向Oと直交する方向からトルク検出用磁気センサ106,107に伝達されることを抑えることができる。
(8) By arranging the sensor
(9)各集磁リングを構成する材料の方がセンサ用磁気シールドを構成する材料よりも磁束の通りやすい材質に設定されていることにより、トルク検出用磁気センサ106,107の検出対象である磁気回路の磁束が、各集磁リングからセンサ用磁気シールド131へと伝達されることを抑えることができる。
(9) Since the material constituting each magnetic collecting ring is set to a material that allows magnetic flux to pass through more easily than the material constituting the magnetic shield for the sensor, it is a detection target of the
(10)センサ用磁気シールド131は、軸方向Oにおいて、角度検出用磁気センサ104,105と重なるように角度検出用磁気センサ104,105の上方に配置されている。これにより、検出対象以外の磁気ノイズが軸方向Oから角度検出用磁気センサ104,105に伝達されることを抑えることができる。このため、角度検出用磁気センサ104,105が、検出対象以外からの磁気ノイズを検出することを抑えることができ、回転軸11の回転角度の検出精度を高めることができる。
(10) The
上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・外付け磁気シールド25を構成する材料の透磁率は、下側集磁リング64及び上側集磁リング84を構成する材料の透磁率と同程度であってもよいし、下側集磁リング64及び上側集磁リング84を構成する材料の透磁率よりも高く設定されていてもよい。
The above embodiment may be modified as follows. In addition, the following other embodiments can be combined with each other to the extent that they are technically consistent.
The magnetic permeability of the material constituting the external
・センサ用磁気シールド131は、方向Yにおいて、トルク検出用磁気センサ106,107と重なるようにトルク検出用磁気センサ106,107の外方に配置されている直交方向被覆部を有していてもよい。
-Even if the sensor
・センサ用磁気シールド131は、軸方向Oと直交する方向においてトルク検出用磁気センサ106,107と重なるようにトルク検出用磁気センサ106,107の外方に配置されている第1直交方向被覆部131b、第2直交方向被覆部131c、及び第3直交方向被覆部131dを有していなくてもよい。また、センサ用磁気シールド131は、第1軸方向被覆部131a及び第2軸方向被覆部131eを有していなくてもよい。センサ用磁気シールド131は、軸方向Oにおいてトルク検出用磁気センサ106,107と重なるようにトルク検出用磁気センサ106,107の外方に配置されている第3軸方向被覆部131fを有していればよい。さらに、第3軸方向被覆部131fは、少なくとも軸方向Oにおいてトルク検出用磁気センサ106,107と重なるように配置されていればよく、軸方向Oにおいて角度検出用磁気センサ104,105と重なるように配置されていなくてよい。
The sensor
・接続部134は、上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133の周縁部において、回転軸11を挟んでセンサ用磁気シールド131と反対側の部分からずれた部分に設けるようにしてもよい。
The
・上記実施形態では、上側リング部磁気シールド132と下側リング部磁気シールド133とを軸方向Oに接続する接続部134が設けられたが、接続部134は設けなくてもよい。この場合、上側リング部磁気シールド132と下側リング部磁気シールド133とは別個の部材として構成される。
-In the above embodiment, the connecting
・上側リング部磁気シールド132及び下側リング部磁気シールド133のいずれか一方のみが設けられるようにしてもよい。この場合、上側リング部磁気シールド132と下側リング部磁気シールド133とを軸方向Oに接続する接続部134を設けないようにしてもよい。
-Only one of the upper ring portion
・外付け磁気シールド25は、部分組立品23及びハウジング24の外面に組み付けられていたが、部分組立品23及びハウジング24の内部に埋め込むようにしてもよい。すなわち、外付け磁気シールド25を部分組立品23及びハウジング24に一体成型するようにしてもよい。例えば、外付け磁気シールド25に相当する磁気シールドとして図6に示す磁気シールド200を設けるようにしてもよい。
-Although the external
図6に示すように、磁気シールド200は、略C字板状の上側部分201、略C字板状の下側部分202、及び上側部分201と下側部分202とを接続する接続部203を有している。上側集磁リング84の上側リング部84aは略C字形状をなしており、下側集磁リング64の下側リング部64aは略C字形状をなしている。下側部分202における軸方向Oと直交する方向における長さは、上側部分201における軸方向Oと直交する方向における長さよりも長く設定されている。上側部分201及び下側部分202の内径は、上側集磁リング84及び下側集磁リング64の内径と略同一に設定されている。また、上側部分201及び下側部分202の内周面における周方向の長さは、上側集磁リング84及び下側集磁リング64の内周面における周方向の長さよりも長く設定されている。このように、外付け磁気シールド25の形状は適宜変更可能である。上側部分201は、軸方向Oにおいて上側集磁リング84及びトルク検出用磁気センサ106,107と重なるように、上側集磁リング84及びトルク検出用磁気センサ106,107の上方に配置されている。また、下側部分202は、軸方向Oにおいて下側集磁リング64及びトルク検出用磁気センサ106,107と重なるように、下側集磁リング64及びトルク検出用磁気センサ106,107の下方に配置されている。
As shown in FIG. 6, the
・軸方向Oにおいて、第3軸方向被覆部131fは、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107の全体と重なるのではなく、一部のみと重なっていてもよい。また、軸方向Oと直交する方向において、第1直交方向被覆部131b、第2直交方向被覆部131c、及び第3直交方向被覆部131dは、角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107の全体と重なるのではなく、一部のみと重なっていてもよい。また、軸方向Oにおいて、上側リング部磁気シールド132は、上側リング部84aの全体と重なるのではなく、一部のみと重なっていてもよい。また、軸方向Oにおいて、下側リング部磁気シールド133は、下側リング部64aの全体と重なるのではなく、一部のみと重なっていてもよい。
-In the axial direction O, the third axial covering portion 131f may not overlap the whole of the angle detection
・外付け磁気シールド25は、折り曲げ加工によって構成されるものに限らず、切削加工や鋳造加工によって構成されるもの等、どのような加工方法によって構成されるものであってもよい。
-The external
・外付け磁気シールド25は、センサ用磁気シールド131、上側リング部磁気シールド132、下側リング部磁気シールド133、接続部134、第1固定部135、及び第2固定部136を有していたが、これに限らない。外付け磁気シールド25は、例えば、上側集磁リング84の径方向外側を覆う部分を追加することや、接続部134を削除する等、トルク検出用磁気センサ106,107と軸方向Oにおいて重なる部分を有していればその形状は適宜変更可能である。
The external
・外付け磁気シールド25の部分組立品23及びハウジング24の外面に対する固定態様は、ボルト141及びナット142を用いたボルト固定に限らず、例えばスナップフィット等の他の固定態様であってもよい。
The fixing mode of the external
・外付け磁気シールド25は、部分組立品23及びハウジング24の外面に接着することによって固定するようにしてもよいし、部分組立品23及びハウジング24の外面の凹凸形状に嵌合することによって固定するようにしてもよい。この場合、第1固定部135及び第2固定部136は設けなくてもよい。
The external
・角度検出用磁気センサ104,105及びトルク検出用磁気センサ106,107として、ホールセンサが採用されたが、磁気抵抗センサが採用されてもよい。
・トルク検出用磁気センサ106,107の大きさは、下側集磁部64b,64c及び上側集磁部84b,84cの大きさと同程度に形成されてもよいし、下側集磁部64b,64c及び上側集磁部84b,84cの大きさよりも小さく形成されていてもよい。
-Hall sensors have been adopted as the
The size of the torque detection
・下側集磁リング64には2つの下側集磁部64b,64cを設け、上側集磁リング84には2つの上側集磁部84b,84cを設けたが、各集磁リングにはそれぞれ1つの集磁部を設けるようにしてもよい。この場合、下側集磁リング64の1つの下側集磁部と上側集磁リング84の1つの上側集磁部との間に1つの磁気センサを配置すればよい。
The lower
・磁気ヨーク22のホルダ33に主動歯車34を一体形成したが、主動歯車34と磁気ヨーク22とを別部材として設けてもよい。
・磁気ヨーク22の磁束を誘導する部材として円環状の下側集磁リング64及び上側集磁リング84を採用したが、例えば図6に示すようにC字状、半円環状、あるいは四半円環状の集磁リングを採用してもよい。
Although the
An annular lower
・回転軸11の回転角度を検出するための構成として主動歯車34に噛み合う2つの従動歯車53,54を設けたが、センサ装置10として単一の従動歯車53または従動歯車54を有する構成を採用してもよい。このようにしても、回転軸11の360度以内の回転角度を検出することができる。また、センサ装置10として、3つあるいはそれ以上の従動歯車を有する構成としてもよい。また、回転軸11の回転角度を検出するための構成を採用しないようにしてもよい。この場合、主動歯車34、2つの従動歯車53,54、角度検出用磁気センサ104,105等の構成を設けない。
Two driven
・センサ装置10の搭載先の一例として、例えば車両の操舵装置が挙げられる。この車両の操舵装置には、回転軸11としてのステアリング軸あるいは転舵軸に対してモータのトルクをアシスト力として付与する電動パワーステアリング装置、及びステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離されるステアバイワイヤ方式の操舵装置が含まれる。この場合、ステアリングホイールの操作に応じて回転するステアリング軸、あるいは車両の転舵軸に連結されるピニオン軸が回転軸11に相当する。また、センサ装置10は、車載用途に限らない。
-As an example of the mounting destination of the
10…センサ装置
21…永久磁石
22…磁気ヨーク
23…部分組立品
24…ハウジング
25…外付け磁気シールド
64,84…下側集磁リング、上側集磁リング
64a,84a…下側リング部、上側リング部
64b,64c…下側集磁部
84b,84c…上側集磁部
106,107…トルク検出用磁気センサ
131…センサ用磁気シールド
131f…第3軸方向被覆部
132、133…上側リング部磁気シールド、下側リング部磁気シールド
134…接続部
135,136…第1、第2固定部
10 ...
Claims (8)
前記永久磁石を取り囲むように前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、
前記磁気ヨークを取り囲む環状の上側リング部と、前記上側リング部から径方向外側に向かって延びる部位を含む上側集磁部とを有する上側集磁リングと、
前記上側集磁リングと前記回転軸の軸方向において並んで配置されるとともに、前記磁気ヨークを取り囲む環状の下側リング部と、前記下側リング部から径方向外側に向かって延びる部位を含む下側集磁部とを有する下側集磁リングと、
前記軸方向において互いに対向する前記上側集磁部と前記下側集磁部との間に配置されるとともに、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、前記上側集磁リング、及び前記下側集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、
前記軸方向において前記磁気センサと重なるように前記磁気センサの外方に配置されているセンサ用磁気シールドとを備えるセンサ装置。 Permanent magnets attached to the rotating shaft and magnetized in the circumferential direction,
A magnetic yoke arranged in a magnetic field formed by the permanent magnet so as to surround the permanent magnet,
An upper magnetic collecting ring having an annular upper ring portion surrounding the magnetic yoke and an upper magnetic collecting portion including a portion extending radially outward from the upper ring portion.
The lower part includes the annular lower ring portion surrounding the magnetic yoke and the portion extending radially outward from the lower ring portion while being arranged side by side with the upper magnetic collecting ring in the axial direction of the rotating shaft. A lower magnetizing ring with a side focusing part,
It is arranged between the upper magnetic collecting portion and the lower magnetic collecting portion facing each other in the axial direction, and is provided by the permanent magnet, the magnetic yoke, the upper magnetic collecting ring, and the lower magnetic collecting ring. A magnetic sensor that detects the magnetic flux of the formed magnetic circuit,
A sensor device including a sensor magnetic shield arranged outside the magnetic sensor so as to overlap the magnetic sensor in the axial direction.
前記センサ用磁気シールドは、センサハウジングの外面に組み付けられている請求項1に記載のセンサ装置。 The permanent magnet, the magnetic yoke, the upper magnetic collecting ring, the lower magnetic collecting ring, and a sensor housing for accommodating the magnetic sensor are provided.
The sensor device according to claim 1, wherein the sensor magnetic shield is assembled on an outer surface of a sensor housing.
前記軸方向において前記下側リング部と重なるように前記下側リング部の下方に配置されている下側リング部磁気シールドと、
前記上側リング部磁気シールドと前記下側リング部磁気シールドとを軸方向に接続する接続部とを備えている請求項1または2に記載のセンサ装置。 An upper ring portion magnetic shield arranged above the upper ring portion so as to overlap the upper ring portion in the axial direction.
A lower ring portion magnetic shield arranged below the lower ring portion so as to overlap the lower ring portion in the axial direction.
The sensor device according to claim 1 or 2, further comprising a connecting portion for axially connecting the upper ring portion magnetic shield and the lower ring portion magnetic shield.
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