JP4905792B2 - Torque detection device - Google Patents
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Description
本発明は、トルク検出装置に関する。 The present invention relates to a torque detection device.
トルク検出装置は、例えば、トーションバーにより同軸に連結された入力軸および出力軸と、入力軸に固定された永久磁石と、永久磁石の磁界内に配置されて磁気回路を形成する軟磁性体からなり出力軸に固定された複数の磁気ヨークと、磁気ヨークからの磁束を誘導する一対の集磁リングと、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。一対の集磁リングは、互いに対向して配置された爪片をそれぞれ有している。一対の爪片の間に磁気センサが配置されている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、トルク検出装置が、磁気センサが合成樹脂によりモールドされたユニットを有する場合がある。このユニットは、通例、センサハウジングにねじ止め固定され、固定用のねじを受けるための金属製の筒部材を必要とし、部品点数が多くなっていた。
また、外部からの磁気が磁気センサに悪影響を及ぼすことがある。これを防止するために、上述のユニットに磁気シールド板を設けることが考えられているが、この場合、より一層部品点数が多くなる。
By the way, a torque detection apparatus may have a unit in which a magnetic sensor is molded with a synthetic resin. This unit is usually fixed to the sensor housing with a screw and requires a metal cylinder member for receiving a fixing screw, and the number of parts is large.
In addition, external magnetism may adversely affect the magnetic sensor. In order to prevent this, it is considered that a magnetic shield plate is provided in the above-described unit. In this case, however, the number of parts is further increased.
そこで、本発明の目的は、外部からの磁気による悪影響を抑制できて部品点数が少ないトルク検出装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a torque detector that can suppress the adverse effects of magnetism from the outside and has a small number of parts.
本発明のトルク検出装置(16)は、それぞれ対応する軟磁性体(29A,29B)と磁気的に結合された一対の集磁リング(34A,34B)を合成樹脂(40)によりモールドしてなり、取付対象部材(30)に取り付けられる第1のユニット(38)と、磁気センサ(35A,35B)を合成樹脂(41)によりモールドしてなる第2のユニット(39)とを備え、第1のユニットは、挿入凹部(43)と、この挿入凹部の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部(38e)とを含み、第2のユニットは、上記磁気シールド板取付部に沿わされて磁気シールド板取付部に沿う形状を有した金属製の磁気シールド板(37B)と、この磁気シールド板の中央部(37b)から突出し上記磁気センサを保持する状態で上記挿入凹部に挿入された挿入凸部(44)とを含み、磁気シールド板に形成された一対のねじ挿通孔(37a)をそれぞれ挿通する固定ねじ(32)が、第1のユニットの磁気シールド板取付部に形成されたねじ挿通孔(38i)を挿通し、上記取付対象部材に設けられたねじ孔(30g)にねじ込まれることにより、第2のユニットと第1のユニットとが、取付対象部材に共締め状態で固定されていることを特徴とする。本発明によれば、金属製の磁気シールド板がねじ挿通孔の周縁部で固定ねじを受けることができるので、第2のユニットにおいて固定ねじを受けるための金属製部材を別途設けずに済む。その結果、製造コストを低減できる。また、磁気シールド板と、第1のユニットとを共締め状態で固定するので、製造コストをより一層低減することができる。 The torque detection device (16) of the present invention is formed by molding a pair of magnetism collecting rings (34A, 34B) magnetically coupled to the corresponding soft magnetic bodies (29A, 29B) with a synthetic resin (40). A first unit (38) attached to the attachment target member (30), and a second unit (39) formed by molding the magnetic sensor (35A, 35B) with a synthetic resin (41). The unit includes an insertion recess (43) and a magnetic shield plate mounting portion (38e) surrounding the insertion recess, and the second unit is attached to the magnetic shield plate mounting portion along the magnetic shield plate mounting portion. The metal magnetic shield plate (37B) having a shape along the portion and the central portion (37b) of the magnetic shield plate is inserted into the insertion recess in a state of holding the magnetic sensor. A fixing screw (32) including an insertion convex portion (44) and passing through a pair of screw insertion holes (37a) formed in the magnetic shield plate is formed in the magnetic shield plate mounting portion of the first unit. By inserting the screw insertion hole (38i) and screwing into the screw hole (30g) provided in the attachment target member, the second unit and the first unit are fixed to the attachment target member in a co-tightened state. It is characterized by being. According to the present invention, since the metal magnetic shield plate can receive the fixing screw at the peripheral portion of the screw insertion hole, it is not necessary to separately provide a metal member for receiving the fixing screw in the second unit. As a result, the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the magnetic shield plate and the first unit are fixed together, the manufacturing cost can be further reduced.
また、本発明において、上記磁気シールド板は、第2のユニットの合成樹脂の成形時に第2のユニットに取り付けられてなる場合がある。この場合、磁気シールド板を第2のユニットに固定するための部材を別途設けずに済むので、製造コストを低減できる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
In the present invention, the magnetic shield plate may be attached to the second unit during molding of the synthetic resin of the second unit. In this case, it is not necessary to separately provide a member for fixing the magnetic shield plate to the second unit, so that the manufacturing cost can be reduced.
In addition, although the alphanumeric characters in the parentheses indicate reference signs of corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not limited by these reference signs.
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、トルク検出装置が自動車の電動パワーステアリング装置に適用された場合に則して説明するが、トルク検出装置は、電動パワーステアリング装置以外の装置や機器に適用することもできる。
図1は、本発明の一実施形態のトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、操向輪2を操舵するために操舵部材としてのステアリングホイール3に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト4と、ステアリングシャフト4からの操舵トルクにより操向輪2を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構5と、ステアリングシャフト4および操舵機構5の間に設けられてこの間において回転を伝達するための軸継手としての中間軸ユニット6とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the torque detection device will be described as applied to an electric power steering device of an automobile. However, the torque detection device can also be applied to devices and devices other than the electric power steering device.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus to which a torque detection device according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft 4 that transmits a steering torque applied to a
ステアリングシャフト4は、ステアリングコラム7により回転自在に支持されている。ステアリングコラム7はブラケット8を介して車体9に支持されている。ステアリングシャフト4の一方の端部にステアリングホイール3が連結されている。ステアリングシャフト4の他方の端部に中間軸ユニット6が連結されている。中間軸ユニット6は、中間軸としての動力伝達軸10と、自在継手11,12とを有している。
The steering shaft 4 is rotatably supported by a
操舵機構5は、ピニオン軸13と、自動車の左右方向(直進方向と直交する方向である。)に延びる転舵軸としてのラックバー14と、ピニオン軸13およびラックバー14を支持するラックハウジング15とを有している。ピニオン軸13のピニオン歯13aと、ラックバー14のラック歯14aとが互いに噛み合っている。ラックバー14の各端部はそれぞれ、タイロッドおよびナックルアーム(図示せず)を介して対応する操向輪2に連結されている。
The
ステアリングホイール3が操舵されると、操舵トルクがステアリングシャフト4、中間軸ユニット6を介して操舵機構5に伝達される。これにより操向輪2を操舵することができる。
電動パワーステアリング装置1は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置1は、操舵トルクを検出するトルク検出装置16と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)17と、操舵補助用の電動モータ18と、歯車装置としての減速機19とを有している。本実施形態では、トルク検出装置16、電動モータ18および減速機19は、ステアリングコラム7に関連して設けられている。
When the
The electric power steering apparatus 1 can obtain a steering assist force according to the steering torque. That is, the electric power steering device 1 includes a
ステアリングコラム7は、コラムチューブ20と、ハウジング21とを有している。ハウジング21が、トルク検出装置16の少なくとも一部を収容して支持し、電動モータ18を支持し、また、減速機19の一部を構成している。
ステアリングシャフト4は、軸方向下部として、入力軸22と、出力軸23と、トーションバー24とを有し、軸方向上部としての連結軸25を有している。入力軸22および出力軸23は、トーションバー24を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸22は、連結軸25を介してステアリングホイール3に連なっている。出力軸23は、中間軸ユニット6に連なっている。入力軸22に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー24が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸22および出力軸23が相対回転する。
The
The steering shaft 4 includes an
トルク検出装置16は、ステアリングシャフト4のトーションバー24に関連して設けられ、トーションバー24を介する入力軸22および出力軸23間の相対回転変位量に基づいてトルクを検出する。トルク検出結果は、ECU17に与えられる。
ECU17は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ18を制御する。減速機19は、電動モータ18により駆動されるウォーム軸26と、これに噛み合うウォームホイール27とを有している。ウォームホイール27と出力軸23とが互いに固定されて、一体回転する。
The
The ECU 17 controls the
ステアリングホイール3が操作されると、操舵トルクがトルク検出装置16により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ18が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機19を介して操舵機構5に伝達される。これとともに、ステアリングホイール3の動きも、操舵機構5に伝わる。その結果、車輪2が操舵されるとともに、操舵が補助される。
When the
図2は、図1のトルク検出装置16の分解斜視図である。図3は、図2のトルク検出装置16の要部の分解斜視図である。図4A〜図4Cは、図2のトルク検出装置16の動作を説明するための模式図であり、図4Dは、入力軸22と出力軸23との間に生じた捩れ角と磁束密度との関係を示すグラフである。図5は、図2のトルク検出装置16の断面図であり、図6のS5−S5断面を示す。図6は図5のS6−S6断面の断面図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
図2,図5,図6を参照して、本実施形態のトルク検出装置16は、上記入力軸22と、出力軸23と、トーションバー24とを有し、これらの各部材22,23,24に作用したトルクに応じて磁束が変化するような磁気回路を形成する磁気回路形成部材として、永久磁石28と、軟磁性体としての一対の磁気ヨーク29A,29Bとを有している。
トルク検出装置16は、固定部材であり且つ取付対象部材としてのセンサハウジング30と、このセンサハウジング30に取り付けられた固定側ユニット31と、この固定側ユニット31をセンサハウジング30に固定するための固定部材としての2個の固定ねじ32と、センサハウジング30と固定側ユニット31との間を封止する環状の封止部材33Aと、固定側ユニット31の内部で封止する環状の封止部材33Bとを有している。
With reference to FIGS. 2, 5, and 6, the
The
入力軸22と、出力軸23と、トーションバー24と、永久磁石28と、一対の磁気ヨーク29A,29Bとが、トルク検出装置16の可動部を構成している。センサハウジング30と固定側ユニット31とが、トルク検出装置16の固定部を構成している。
センサハウジング30は、上述のハウジング21の一部として筒状をなし、内部に空洞30aを有している。センサハウジング30の側部30dは、外周を形成し、また、内外を連通する連通孔30bを有している。側部30dに、連通孔の取付開口30eと、固定側ユニット31を取り付けるための取付面30cとが形成されている。
The
The
取付面30cは、取付開口30eを取り囲む環状の平坦面に形成されている。この平坦面の内側および外側の輪郭は、径方向Rから見たときに軸方向Sに垂直な方向に長く延びた略長方形形状をなしている。取付面30cには、取付開口30eの縁部に沿って封止部材33Aを収容する環状の段部30fと、固定ねじ32用の2つのねじ孔30gとが形成されている。各ねじ孔30gは、センサハウジング30の空洞30aとは独立し、有底の所定長さに形成されている。なお、取付面30cをセンサハウジング30に固定された別部材(図示せず)に形成してもよい。
The
固定側ユニット31は、補助軟磁性体としての一対の集磁リング34A,34Bと、一対の集磁リング34A,34Bが誘導した磁束を検出する2つの磁気センサ35A,35Bと、電源部および信号処理部としての回路基板36と、外部からの磁気による当該固定側ユニット31内部への悪影響を抑制するための金属板からなる磁気シールド板37A,37Bとを有している。固定側ユニット31は、互いに連結された第1のユニット38および第2のユニット39を有している。
The fixed-
以下の説明では、ステアリングシャフト4の軸方向S、径方向Rおよび周方向Tを、それぞれ単に軸方向S、径方向Rおよび周方向Tともいう。これらの軸方向S、径方向R、および周方向Tは、それぞれ、入力軸22、出力軸23、永久磁石28、磁気ヨーク29A,29B、および集磁リング34A,34Bの対応する軸方向、径方向、および周方向でもある。また、径方向Rのうちの一つの方向であり、固定側ユニット31の第1のユニット38および第2のユニット39が互いに連結される方向を、連結方向RPという。
In the following description, the axial direction S, radial direction R, and circumferential direction T of the steering shaft 4 are also simply referred to as axial direction S, radial direction R, and circumferential direction T, respectively. The axial direction S, the radial direction R, and the circumferential direction T are respectively the axial direction and the diameter corresponding to the
第1のユニット38は、固定側ユニット31において磁気回路を形成する部分としての一対の集磁リング34A,34Bと、磁気シールド板37Aとを有し、これら各部34A,34B,37Aを絶縁体としての合成樹脂40で一体にモールドされてなる。
第1のユニット38は、連結方向RPに関して第2のユニット39寄りに配置された端部38aと、連通孔30bを通してセンサハウジング30内に配置された部分としての環状部38cとを有している。端部38aは、フランジ38bを有している。このフランジ38bは、軸方向Sおよび周方向Tに環状部38cから延設されていて、両方向S,Tに関して、センサハウジング30の連通孔30bの取付開口30eの対応する寸法よりも大きくされ、合成樹脂40により形成されている。
The
The
第2のユニット39は、電気回路を形成する部分として、磁気センサ35A,35Bと、回路基板36とを有し、磁気シールド板37Bを有している。これら各部35A,35B,36,37Bは、絶縁体としての合成樹脂41で一体にモールドされてなり、この合成樹脂41の成形時に第2のユニット39に取り付けられてなる。また、第2のユニット39は、主体部39cと、フランジ39bとを有し、また、連結方向RPに関して第1のユニット38寄りに配置された端部39aを有している。
The
磁気シールド板37Bは、硬質の金属板からなり、磁性材としての鉄鋼板を用いることができる。また、パーマロイ、アモルファス、ケイ素鋼板、純鉄などの高透磁率を有する材料が用いられてもよい。磁気シールド板37Bは、連結方向RPから見たときに、第1のユニット38の端部38aと同じ形状で同じ大きさに形成され、第1のユニット38の端部38aを覆っている。磁気シールド板37Bは、磁気シールド板取付部としての接合部38eに沿う形状を有している。この形状は、例えば、接合部38eを覆いつつ接合部38eに面当たりする平坦面を形成する板形状である。磁気シールド板37Bは、連結方向RPに貫通するねじ挿通孔37aと、当該磁気シールド板37Bの中央部37bを貫通する貫通孔37cとを有している。この貫通孔37cに、合成樹脂41が貫通して形成されている。合成樹脂41は、連結方向RPの両側において貫通孔37cの外側に配置されてこの貫通孔37cに隣接し貫通孔37cよりも拡径されている。また、磁気シールド板37Bは、固定ねじ32がねじ嵌合されるときの軸力を受けたときに、この軸力により変形しないような厚さt、例えば2〜4mmの厚さで形成されている。
The
主体部39cは、磁気センサ35A,35Bと、回路基板36と、磁気シールド板37Bの一部としての中央部37bが合成樹脂41により一体にモールドされてなる。
フランジ39bは、主体部39cから周方向Tに延設されている。フランジ39bの全体が、磁気シールド板37Bにより形成されている。また、フランジ39bは、2つの上述のねじ挿通孔37aを有している。2つのねじ挿通孔37aは、周方向Tに関して主体部39cを挟んで両側に配置されている。
The
The
センサハウジング30内に、永久磁石28と一対の磁気ヨーク29A,29Bとが収容されている。また、第1のユニット38と第2のユニット39とが、ステアリングシャフト4の径方向Rに沿って並んで互いに連結されている。第1のユニット38は、センサハウジング30の連通孔30bの取付開口30eを通じて、相対的にステアリングシャフト4の径方向内方に配置されている。第1のユニット38の一部としての環状部38cの集磁リング34A,34Bがセンサハウジング30の内部に突出している。第2のユニット39は、相対的にステアリングシャフト4の径方向外方に、また、センサハウジング30の外部に配置されている。
In the
本実施形態では、第1のユニット38の端部38aのフランジ38bが、センサハウジング30の取付面30cに取り付けられるとともに、第2のユニット39のフランジ39bが、第1のユニット38のフランジ38bを介して、センサハウジング30の取付面30cに2つの固定ねじ32によってねじ止めされて取り付けられている。固定ねじ32は、第1のユニット38のフランジ38bと第2のユニット39のフランジ39bとを共締めしている。
In the present embodiment, the
図2と図5を参照して、永久磁石28は、円筒形状をなし、入力軸22に同心に且つ一体回転するように固定されている。永久磁石28の外周には、複数の磁極、例えば24極(N,S極各12極)が周方向Tに等間隔で着磁されている。
各磁気ヨーク29A,29Bは、円筒形状をなし、径方向外方から永久磁石28を非接触で取り囲んで、永久磁石28が形成する磁界内に配置されることにより、永久磁石28に磁気的に結合されている。一対の磁気ヨーク29A,29Bは、互いに非接触で相対移動不能に固定されるとともに、出力軸23に同心に且つ一体回転するように固定されている。周方向Tに関する磁気ヨーク29A,29Bと永久磁石28との相対位置が変化すると、磁気ヨーク29A,29Bと永久磁石28とによって形成された磁気回路に発生する磁束密度が変化するように、一対の磁気ヨーク29A,29Bは構成されている。
2 and 5, the
Each of the
図2,図3,図5を参照して、各磁気ヨーク29A,29Bは、円板形状のリング29aと、このリング29aの板面の内周部から等配で立ち上がる複数、例えば12個の爪29bとを有している。2つの磁気ヨーク29A,29Bのリング29a同士が軸方向Sに所定間隔を隔てて互いに対向し且つ互いに同心に配置されている。2つの磁気ヨーク29A,29Bの爪29b同士は互いに近づく向きに突出し、周方向Tに互いにずれて交互に均等に配置されている。この状態で、2つの磁気ヨーク29A,29Bは、合成樹脂42により一体にモールドされている。モールドされた成形品は、円筒形状をなしている。
Referring to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 5, each
図3,図5,図6を参照して、2つの集磁リング34A,34Bは、対応する磁気ヨーク29A,29Bにそれぞれ磁気的に結合され、対応する磁気ヨーク29A,29Bからの磁束をそれぞれ磁気センサ35A,35Bに誘導する。2つの集磁リング34A,34Bは、環状をなしており、対応する磁気ヨーク29A,29Bの外周を同心に且つ非接触で径方向外方から取り囲んでいる。
Referring to FIG. 3, FIG. 5, and FIG. 6, the two magnetism collecting rings 34A and 34B are magnetically coupled to the corresponding
各集磁リング34A,34Bは、環状の主体部34aと、この主体部34aから径方向外方に延びる2つの爪片34bとを有している。2つの爪片34bは、互いに同じ形状に形成され、周方向Tに互いに離隔して配置されている。2つの集磁リング34A,34Bは、互いに非接触で以下の状態で固定されている。一方の集磁リング34Aの一方の爪片34bと、他方の集磁リング34Bの一方の爪片34bとは、互いに対をなし、互いに近接する向きに延びていて、軸方向Sに沿って対向している。これと同様に、一方の集磁リング34Aの他方の爪片34bと、他方の集磁リング34Bの他方の爪片34bとも、互いに対をなしている。対をなす爪片34b同士の間には、軸方向Sに所定量の隙間が挿入凹部43として開けられている。この状態で、一対の集磁リング34A,34Bは、合成樹脂40によりモールドされ一体化されている。集磁リング34A,34Bは、爪片34bを介して互いに磁気的に結合されている。
Each of the magnetism collecting rings 34A and 34B has an annular
一対の磁気センサ35A,35Bは、周方向Tに並んでいる。各磁気センサ35A,35Bは、ホール素子としてのホールICからなり、対応する一対の爪片34b間に挿入されていて、回路基板36に電気的に接続されている。 図1,図6を参照して、回路基板36は、磁気センサ35A,35Bへ給電し、磁気センサ35A,35Bから入力された信号に所定の信号処理を施し、処理後の信号をECU17に出力する。回路基板36は、例えば、回路部品と、プリント配線板とを有し、これらが組み立てられてなる。
The pair of magnetic sensors 35 </ b> A and 35 </ b> B are arranged in the circumferential direction T. Each magnetic sensor 35 </ b> A, 35 </ b> B includes a Hall IC as a Hall element, is inserted between a corresponding pair of
図4Bと図5を参照し、入力軸22および出力軸23の間にトルクが作用していない中立状態では、磁気ヨーク29A,29Bの各爪29bの先端が、永久磁石28のN極及びS極の境界を指すようにされている。このとき、磁気ヨーク29A,29Bの各爪29bにおいて、永久磁石28のN極に対向する面積とS極に対向する面積とが等しくなるので、N極から入る磁束とS極へ出る磁束とが等しくなる結果、一対の磁気ヨーク29A,29B間には磁束は生じない。従って、磁気センサ35A,35Bは磁束を検出しない。
4B and 5, in the neutral state where no torque acts between the
図4A,図5を参照して、入力軸22および出力軸23の間に一方向のトルクが作用したとき、トーションバー24に捩れが生じて、一対の磁気ヨーク29A,29Bの各爪29b及び永久磁石28の相対位置が変化する。
このとき、一方の磁気ヨーク29Aの各爪29bにおいて、永久磁石28のN極に対向する面積が、永久磁石28のS極に対向する面積よりも大きくなり、一方の磁気ヨーク29AにおいてN極から入る磁束がS極へ出る磁束よりも大きくなる。他方の磁気ヨーク29Bの各爪29bにおいて、永久磁石28のN極に対向する面積が、永久磁石28のS極に対向する面積よりも小さくなり、他方の磁気ヨーク29BにおいてN極から入る磁束がS極へ出る磁束よりも小さくなる。
4A and 5, when a one-way torque acts between the
At this time, in each
各磁気ヨーク29A,29Bに生じた磁束は、対応する集磁リング34A,34Bによりそれぞれ誘導される。その結果、一方の磁気ヨーク29Aに対応する集磁リング34Aの爪片34bから他方の磁気ヨーク29Bに対応する集磁リング34Bの爪片34bへの磁束が生じる。この磁束が磁気センサ35A,35Bにより検出される。
図4Cと図5を参照して、一方、入力軸22および出力軸23の間に他方向のトルクが作用するときには、上述の一方向のトルクが作用する場合とは逆に、一対の磁気ヨーク29A,29Bの各爪29b及び永久磁石28の相対位置が逆向きに変化し、各磁気ヨーク29A,29Bにおいて、磁束が逆向きに生じる。その結果、他方の磁気ヨーク29Bに対応する集磁リング34Bの爪片34bから一方の磁気ヨーク29Aに対応する集磁リング34Aの爪片34bへの磁束が生じ、この磁束が検出される。
Magnetic fluxes generated in the
4C and FIG. 5, on the other hand, when torque in the other direction acts between the
図4D,図5を参照する。図4Dには、図4A、図4Bおよび図4Cの各状態に対応したトーションバー24の捩れ角と磁束密度の関係を示す点を4A,4B,4Cの符号を付して図示している。実際に使用されるトーションバー24の捩れ角の範囲内においては、一対の集磁リング34A,34Bの対をなす爪片34b間に生じる磁束密度は、各磁気ヨーク29A,29Bの各爪29bにおいてN極に対向する面積とS極に対向する面積との差に比例し、この差は、トーションバー24の捩れ角に比例し、ひいては、入力軸22と出力軸23との間に作用するトルクの大きさに比例する。つまり、検出した磁束密度に基づき、トルクを知ることができる。また、集磁リング34A,34Bにより、磁気センサ35A,35Bは、磁気ヨーク29A,29Bの全周で発生する磁束密度の平均を検出することが出来る。
Please refer to FIG. 4D and FIG. In FIG. 4D, points indicating the relationship between the twist angle of the
図2,図5,図6を参照して、本実施形態では、固定側ユニット31は、第1のユニット38および第2のユニット39に分割されている。第1のユニット38と第2のユニット39とは、互いに別部品として構成されており、上述の連結方向RPに互いに機械的に連結されているとともに、必要に応じて互いに分離することができる。
第1のユニット38の端部38aは、磁気シールド板取付部としての接合部38eと、接合部38eに取り囲まれた窪み状の嵌合凹部38fと、嵌合凹部38fの底から突出した一対の凹部形成部38gと、センサハウジング30の取付面30cに取り付けられる被取付面38hと、2つの固定ねじ32がそれぞれ挿通される2つのねじ挿通孔38iとを有している。
With reference to FIGS. 2, 5, and 6, in the present embodiment, the fixed
The
被取付面38hは、第1のユニット38の環状部38cを取り囲む矩形の環状をなす平坦面からなり、フランジ38bの一方の面であって接合部38eの背面側にある面に形成されており、センサハウジング30の取付面30cに対向して接している。
接合部38eは、フランジ38bの端面に平坦に環状に形成され、磁気シールド板37Bの一方の面としての被取付面39hに面当たり状態で接触している。
The mounted
The joining
ねじ挿通孔38iは、被取付面38hと接合部38eとを貫通し、嵌合凹部38fを挟んだ両側に互いに離隔して配置されている。
嵌合凹部38fは、連結方向RPから見たときに円形をなす内周面を有している。また、嵌合凹部38fの底の中央部に一対の凹部形成部38gが配置されている。
各凹部形成部38gは、対応する集磁リング34A,34Bの2つの爪片34bと、合成樹脂40とを含んでいる。
The
The
Each
挿入凹部43は、一対の凹部形成部38gの間であって集磁リング34A,34Bの爪片34b間に、所定の隙間量で形成されるとともに、挿入方向としての連結方向RPに沿って径方向外方に向けて開放されている。
第2のユニット39の端部39aは、端部39aの端面であって磁気シールド板37Bの一方の面に平坦で環状に形成された被取付面39hと、端面から突出した嵌合凸部39fと、この嵌合凸部39fの頂面から突出した磁束検出用の挿入凸部44と、挿入凸部44と同側に突出する2つの案内用凸部39gとを有している。挿入凸部44は、一対の磁気センサ35A,35Bと合成樹脂41とを含んでいる。
The
The
嵌合凸部39fは、被取付面39hに取り囲まれて配置されていて、被取付面39hから所定高さで突出して形成され、連結方向RPからみたときに円形をなしていている。嵌合凸部39fは、円筒形状をなす外周面と、頂面とを有している。頂面から挿入凸部44および2つの案内用凸部39gが連結方向RPに突出している。
2つの案内用凸部39gは、嵌合凸部39fの頂面の外周寄り部分に配置され、軸方向Sに関して挿入凸部44を挟んだ互いに反対側に配置されていて、連結方向RPに沿って直線状に延びている。案内用凸部39gが嵌合凹部38fの内周面に接触することにより、第1のユニット38および第2のユニット39の相対移動が案内される。
The fitting
The two guide
固定ねじ32は、頭部と、頭部よりも小径で頭部から延びる軸部と、軸部の先端に形成された雄ねじとを有している。固定ねじ32は、第2のユニット39のねじ挿通孔37aに挿通されるとともに、第1のユニット38のねじ挿通孔38iに挿通され、挿通された固定ねじ32の先端の雄ねじが、センサハウジング30のねじ孔30gの雌ねじにねじ嵌合されている。
The fixing
センサハウジング30の取付面30cに、第1のユニット38の端部38aのフランジ38bが取り付けられている。第1のユニット38の接合部38eに第2のユニット39の被取付面39hが沿わされて、第2のユニット39の磁気シールド板37Bがねじ止めされている。第1のユニット38は、センサハウジング30の取付面30cと、第2のユニット39の磁気シールド板37Bとの間に挟持されている。この状態で、挿入凸部44は、磁気シールド板37Bの中央部37bから連結方向RPに突出し、磁気センサ35A,35Bを保持する状態で挿入凹部43に挿入されている。一方の磁気センサ35Aが一方の対をなす爪片34bの間に配置され、他方の磁気センサ35Bが他方の対をなす爪片34bの間に配置されている。第2のユニット39の端部39aの嵌合凸部39fが、第1のユニット38の端部38aの嵌合凹部38fに、嵌合されている。嵌合凹部38fと嵌合凸部39fとが互いに嵌合されていることにより、周方向Tおよび軸方向Sに関しての第1のユニット38と第2のユニット39との相対移動が規制されている。
A
本実施形態のトルク検出装置16は、それぞれ対応する軟磁性体としての磁気ヨーク29A,29Bと磁気的に結合された一対の集磁リング34A,34Bを合成樹脂40によりモールドしてなり、取付対象部材としてのセンサハウジング30に取り付けられる第1のユニット38と、磁気センサ35A,35Bを合成樹脂41によりモールドしてなる第2のユニット39とを備えている。第1のユニット38は、挿入凹部43と、この挿入凹部43の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部としての接合部38eとを含んでいる。第2のユニット39は、接合部38eに沿う形状を有した金属製の磁気シールド板37Bと、この磁気シールド板37Bの中央部37bから突出し磁気センサ35A,35Bを保持する状態で挿入凹部43に挿入された挿入凸部44とを含んでいる。磁気シールド板37Bに形成された一対のねじ挿通孔37aをそれぞれ挿通する固定ねじ32が、第1のユニット38の接合部38eに形成されたねじ挿通孔38iを挿通し、センサハウジング30に設けられたねじ孔30gにねじ込まれることにより、第2のユニット39と第1のユニット38とが、センサハウジング30に共締め状態で固定されている。
The
本実施形態によれば、金属製の磁気シールド板37Bがねじ挿通孔37aの周縁部で固定ねじ32を受けることができるので、第2のユニット39において固定ねじ32を受けるための従来必要とされた金属製部材(図示せず)を別途設けずに済む。その結果、製造コストを低減できる。また、磁気シールド板37Bと第1のユニット38とを共締め状態で固定するので、製造コストをより一層低減できる。
According to the present embodiment, since the metal
また、磁気シールド板37Bは、第2のユニット19の合成樹脂41の成形時に第2のユニット39に取り付けられてなる。この場合、磁気シールド板37Bを第2のユニット39に固定するための部材を別途設けずに済むので、製造コストを低減できる。
また、集磁リング34A,34Bを含む第1のユニット38と、磁気センサ35A,35Bを含む第2のユニット39とを、互いに別々のユニットとして構成しているので、例えば磁気センサ35A,35Bを交換する必要があるときには、磁気センサ35A,35Bを含む第2のユニット39のみを交換し、第1のユニット38を交換せずに済ますことが可能となる。というのは、第1のユニット38には、ステアリングシャフト4が挿通されているので、第1のユニット38の交換のためには、ステアリングコラム7を分解して、ステアリングシャフト4を引き抜く必要があり、第1のユニット38の交換は手間がかかるからである。従って、磁気センサ35A,35Bを経済的に且つ短時間に交換できる。また、第1のユニット38のみを交換するときも、同様に経済的である。
Further, the
In addition, since the
また、固定側ユニット31が、集磁リング34A,34Bを含む第1のユニット38と、磁気センサ35A,35Bを含む第2のユニット39とに分割されることにより、トルク検出装置16の全体的な設計自由度が向上するので、多種の機器や装置に対して、当該トルク検出装置16を、容易に適用することが可能となる。
また、磁気シールド板37A,37Bが設けられているので、磁気センサ35A,35Bの出力信号が外部の磁気の悪影響を受け難くでき、その結果、この悪影響を抑制するためのフィルタにより出力信号の応答性が低下することを抑制できる。従って、電動パワーステアリング装置1の操舵感を高めることができる。
Further, the fixed-
Further, since the
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、固定ねじ32はセンサハウジング30を貫通しナットにねじ嵌合されてもよい。また、永久磁石28が出力軸23に固定され、一対の磁気ヨーク29A,29Bが入力軸22に固定される場合、各集磁リング34A,34Bの爪片34bおよび磁気センサ35A,35Bの少なくとも一方が1または3箇所以上に設けられる場合、各集磁リング34A,34Bの爪片34bの数と磁気センサ35A,35Bの数とが一致しない場合も考えられる。トルク検出装置16および駆動源としての電動モータ18は、ステアリングコラム7に設けられていたが、操舵機構5に設けられる場合も考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Moreover, the following modifications can be considered about this embodiment. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
For example, the fixing
16…トルク検出装置、29A,29B…磁気ヨーク(軟磁性体)、30…センサハウジング(取付対象部材)、30g…ねじ孔、32…固定ねじ、34A,34B…集磁リング、35A,35B…磁気センサ、37B…磁気シールド板、37a,38i…ねじ挿通孔、37b…中央部、38…第1のユニット、38e…接合部(磁気シールド板取付部)、39…第2のユニット、40…(第1のユニットの)合成樹脂、41…(第2のユニットの)合成樹脂、43…挿入凹部、44…挿入凸部
16 ... Torque detection device, 29A, 29B ... Magnetic yoke (soft magnetic material), 30 ... Sensor housing (attachment target member), 30g ... Screw hole, 32 ... Fixing screw, 34A, 34B ... Magnetic collecting ring, 35A, 35B ...
Claims (2)
磁気センサを合成樹脂によりモールドしてなる第2のユニットとを備え、
第1のユニットは、挿入凹部と、この挿入凹部の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部とを含み、
第2のユニットは、上記磁気シールド板取付部に沿う形状を有した金属製の磁気シールド板と、この磁気シールド板の中央部から突出し上記磁気センサを保持する状態で上記挿入凹部に挿入された挿入凸部とを含み、
磁気シールド板に形成された一対のねじ挿通孔をそれぞれ挿通する固定ねじが、第1のユニットの磁気シールド板取付部に形成されたねじ挿通孔を挿通し、上記取付対象部材に設けられたねじ孔にねじ込まれることにより、第2のユニットと第1のユニットとが、取付対象部材に共締め状態で固定されていることを特徴とするトルク検出装置。 A first unit that is formed by molding a pair of magnetism-collecting rings that are magnetically coupled to the corresponding soft magnetic bodies with a synthetic resin, and is attached to a member to be attached;
A second unit formed by molding a magnetic sensor with a synthetic resin,
The first unit includes an insertion recess and a magnetic shield plate mounting portion surrounding the periphery of the insertion recess,
The second unit is inserted into the insertion recess in a state of projecting from the central portion of the magnetic shield plate and holding the magnetic sensor while having a shape along the magnetic shield plate mounting portion. Including an insertion convex part,
A fixing screw that passes through a pair of screw insertion holes formed in the magnetic shield plate passes through a screw insertion hole formed in the magnetic shield plate attachment portion of the first unit, and the screw provided in the attachment target member The torque detection device, wherein the second unit and the first unit are fixed to the attachment target member together by being screwed into the hole.
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