JP4883337B2 - トルクセンサおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
上記の操舵トルクを検出するためのトルクセンサでは、トーションバーを介して互いに連結された2つの軸(入力軸および出力軸)に、それぞれ磁性材製の検出リングを取り付け、各検出リングをそれぞれ対応する励磁コイルにより包囲している。また、一方の検出リングはピンを用いて対応する軸に固定されている。具体的には、ピンは検出リングの挿通孔を挿通して軸の固定孔に圧入されている。(例えば特許文献1参照)。
ところが、他方の温度補償用の検出リングの歯部と上記のピンとの位置関係(軸の回転方向の位相)は任意となるため、ピンを介する漏れ磁束の量がばらつく。その結果、トルクセンサの検出性能がばらつくという問題がある。
上記付勢部材は、上記スペーサの上記第2の面の一部に接触する複数の弾性爪を有し、これらの弾性爪が、上記スペーサを介して上記ホルダを付勢していてもよい。
上記ピンがステンレス鋼製のピンを含んでいれば、錆や腐食の発生を抑えることができる点で好ましい。
図1は電動パワーステアリング装置に適用された本発明の一実施の形態のトルクセンサを示している。図1を参照して、トルクセンサ1は、導電材製の筒状のハウジング2と、操舵トルクを伝達するトルク伝達軸Sとを備え、このトルク伝達軸Sは同軸上に配置された入力軸3と出力軸4とを有する。
入力軸3および出力軸4の中心孔に挿入されたトーションバー8は、その一端部が入力軸3にピン9により連結され、その他端部が出力軸4にピン等(図示せず)により連結される。これにより、出力軸4は入力軸3に同軸的に弾性的に相対回転可能に連結されている。
入力軸3の外周に、非磁性材製のスリーブ12が一体回転可能に嵌め合わされている。このスリーブ12の外周に、磁性材製の第1の検出リング13が嵌め合わされている。
第1の検出リング13の一端は、第2の検出リング14の一端に隙間を設けて対向する。第1の検出リング13の他端は、第3の検出リング15の一端に隙間を設けて対向する。第1の検出リング13の一端、第2の検出リング14の一端、および第3の検出リング15の一端は、周方向に沿って並列する複数の歯13a、14a、15aによりそれぞれ構成されている。第1の検出リング13の他端は平坦面とされている。
ハウジング2には基板収容部22を区画するための周壁2aが形成されており、この基板収容部22内に、回路基板23が収容されている。基板収容部22内には、ホルダ16のカバー21に形成された基板受け部24が進出している。回路基板23は、この基板受け部24によって受けられた状態で、ねじ25によって基板受け部24に固定されている。基板収容部22は蓋部材26により閉じられている。
図1の要部の拡大図である図2を参照して、第1のコア19は、第1コイル17の外周を覆う円筒状周壁19aと、第1のコイル17の一端を覆う環状側壁19bと、第1のコイル17の他端を覆う蓋部材19cとを有する。
カバー21は、両コア19、20の外周を覆う円筒状周壁21aと、第1のコア19の一端を覆う第1の環状側壁21bと、第2のコア20の一端を覆う第2の環状側壁21cとを有する。カバー21の外周がハウジング2の内周により保持されている。各コア19、20は軟磁性粉末を圧縮することで成形され、カバー21は合成樹脂材から型成形されている。
第1のコイル17の発生磁束が、第1の検出リング13、第2の検出リング14、第1のコア19を通過することで第1の磁気回路C1が構成される。また、第2のコイル18の発生磁束が第1の検出リング13、第3の検出リング15、第2のコア20を通過することで第2の磁気回路C2が構成される。上述したように、回路基板23には、各コイル17、18に接続される検出回路が設けられている。
さらに、第2のコイル18の発生磁束が通過する第2の磁気回路C2における磁気抵抗は、トルク伝達軸Sによる伝達トルクの変化によっては変動しないので、温度変動による第1のコイル17の出力変動と第2のコイル18の出力変動とが演算増幅器44において打ち消され、検出トルクの温度変動を補償することができる。
ピン30を介する漏れ磁束L1,L2の量自体が格段に少ないので、ピン30と第2の検出リング14の歯部14aとの位置関係(すなわち周方向の互いの位相差D:図5参照)が組み付け精度によってばらついたり、温度により変化したりしたとしても、トルクセンサ1の検出性能が悪影響を受けることがない。
また、付勢部材31の弾性爪35とカバー21の第1の環状側壁21bとの間に環状板からなるスペーサ32を介在させたので、下記の利点がある。
すなわち、仮に弾性爪35がカバー21の第1の環状側壁21bを直接付勢する場合、カバー21と内部の第1のコア19が部分的に強く押圧される。このため、第1のコイル17および第1のコア19を含む検出側コイルアセンブリの磁気特性が変化し、その結果、第2のコイル18および第2のコア20を含む補償側コイルアセンブリとの間で磁気特性のバランスが崩れるという問題がある。
また、第2の検出リング14や第3の検出リング15がピンを用いて対応する軸に固定される場合において、当該ピンを非磁性材製にするようにしてもよい。
2 ハウジング
3 入力軸
4 出力軸
8 トーションバー
12 スリーブ
13 第1の検出リング
121,131 ピン挿通孔
14 第2の検出リング
15 第3の検出リング
13a,14a,15a 歯
16 ホルダ
17 第1のコイル
18 第2のコイル
19 第1のコア
20 第2のコア
21 カバー
21a 円筒状周壁
21b 第1の環状側壁
21c 第2の環状側壁
23 回路基板
30 ピン
31 付勢部材
32 スペーサ
33 スリット
34 環状板
35 弾性爪
C1 第1の磁気回路
C2 第2の磁気回路
L1,L2 漏れ磁束
Claims (4)
- トーションバーを介して互いに連結された2つの軸にそれぞれ取り付けられた磁性材製の一対の検出リングと、各検出リングをそれぞれ取り囲む磁束発生用のコイルとを備えるトルクセンサにおいて、
上記コイルを収容するホルダと、
上記ホルダを筒状のハウジングの内周段部に位置決めするように上記ホルダを上記ハウジングの軸方向に弾性的に付勢する付勢部材と、
上記ホルダと上記付勢部材との間に介在したスペーサとを備え、
上記付勢部材は上記スペーサを介して上記ホルダを付勢し、
上記スペーサは、上記ホルダに対向する第1の面と上記付勢部材に対向する第2の面とを含む環状板からなり、
上記第1の面の全体が上記ホルダと接触するとともに、上記第2の面の一部が上記付勢部材と接触しており、
上記一対の検出リングの少なくとも一方が、非磁性材製のピンによって対応する軸に固定されていることを特徴とするトルクセンサ。 - 請求項1において、上記付勢部材は、上記スペーサの上記第2の面の一部に接触する複数の弾性爪を有し、これらの弾性爪が、上記スペーサを介して上記ホルダを付勢するトルクセンサ。
- 請求項1または2において、上記ピンがステンレス鋼製のピンを含むトルクセンサ。
- 請求項1から3の何れか1項に記載のトルクセンサを用いて操舵トルクを検出する電動パワーステアリング装置。
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