JP5440754B2 - トルク検出器及び電動パワーステアリング装置並びにトルク検出器の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1〜図9を用いて、本発明の第1実施形態に係るトルク検出器及び電動パワーステアリング装置について説明する。最初に、図1を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成の概要を説明する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、図1に示すように、ステアリングホイール1の操作によりステアリングシャフト2に発生する操舵トルクをトルク検出器3で検出し、その検出信号に基づいて、コントロールユニット13が電動モータ12を駆動制御して補助操舵トルクを発生させてステアリングホイール1の操舵力を補助するものである。
続いて、図10〜図15を用いて、本発明の第2実施形態に係るトルク検出器について説明する。本実施形態に係るトルク検出器は、第1実施形態に係るトルク検出器3の永久磁石アセンブリ31及びセンサヨークアセンブリ32の構成を変更したものであり、その他の構成については実質的に同一である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第1実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
次に、図16〜図25を用いて、本発明の第3実施形態に係るトルク検出器について説明する。本実施形態に係るトルク検出器は、第1実施形態に係るトルク検出器3の集磁ヨークアセンブリ40及び検出器アセンブリ41の構成を変更したものであり、その他の構成については実質的に同一である。従って、本実施形態においても、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第1実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
図6について上述した第1実施形態及び第2実施形態によるセンサヨークアセンブリ32においては、センサヨーク32aの爪部32d(より具体的には、第1のセンサヨーク構成部32aA及び第2のセンサヨーク構成部32aBの各爪部構成部)が、それぞれ外周部32e側からその先端部側に行くにつれて徐々に幅が狭くなるように形成されている。
図3との対応部分に同一符号を付して示す図34は、第5実施形態によるトルク検出器60を示す。このトルク検出器60は、入力軸61に対するセンサヨークアセンブリ62の固定構造が異なる点を除いて第1実施形態のトルク検出器3とほぼ同様の構成を有する。
図43及び図44は、本実施形態に係るトルク検出器に採用された、永久磁石に対するセンサヨークアセンブリの回転方向及び軸方向の位置決め方法の原理説明に供する模式図である。
なお上述の第1〜第6実施形態においては、本発明を図1〜図46のように構成されたトルク検出器に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のトルク検出器に広く適用することができる。
Claims (33)
- 第1の軸体と第2の軸体とを連結する連結軸と、前記第1の軸体に固定された永久磁石と、前記第2の軸体に固定されて前記永久磁石の磁界内に配置され前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体と、補助磁性体と、前記磁性体及び前記補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器と、を備え、前記第1の軸体又は前記第2の軸体にトルクが作用したときに、前記磁束検出器の検出出力に基づいてトルクを検出するトルク検出器であって、
前記永久磁石は、前記連結軸又は前記第1の軸体を囲む平板状の環状体として形成され、
前記磁性体は、前記永久磁石の軸方向片側に面対向し前記第2の軸体を囲むように略一平面上に配置された複数の平板状の爪部を有し、
前記磁性体の外周部の少なくとも一部は、前記永久磁石の径方向外側の面と対向する位置に配置され、
前記補助磁性体又は前記磁束検出器は、前記磁性体の外周部近傍に、前記磁性体と非接触状態で配置され、
前記補助磁性体は、前記磁性体の前記外周部の軸方向の面に対向するように設けられる、
トルク検出器。 - 前記補助磁性体が二つ採用され、少なくとも何れか一方の前記補助磁性体に、他方の前記補助磁性体の方向に突出する凸部が設けられ、前記凸部において磁束集中部が構成され、前記磁束集中部に前記磁束検出器が配置される、
請求項1に記載のトルク検出器。 - 前記補助磁性体は、前記磁性体の外周部の径方向外側の面と軸方向の面との双方に対向するように設けられる、
請求項1又は2に記載のトルク検出器。 - 前記補助磁性体は、平面形状が扇形状ないし半円形状にされる、
請求項1から3の何れか一項に記載のトルク検出器。 - 前記磁性体は、円筒状部材と樹脂で一体成形され、
前記円筒状部材は、前記第2の軸体に嵌合された状態でカシメにより前記第2の軸体に固定される、
請求項1から4の何れか一項に記載のトルク検出器。 - 前記永久磁石は、前記第1の軸体に圧入固定される環状部材に固定される、
請求項1から5の何れか一項に記載のトルク検出器。 - 前記環状部材は、内周側壁面を有するとともに、この内周側壁面と前記第1の軸体の外周面とが接触するようにされ、
前記環状部材の前記内周側壁面と前記永久磁石との間に間隙が形成される、
請求項6に記載のトルク検出器。 - 前記永久磁石は、前記環状部材と一体成形されるボンド磁石である、
請求項7に記載のトルク検出器。 - 前記永久磁石は、位置決め用の凹部を有し、
前記磁性体と、前記爪部に囲まれるように配置される円筒状部材と、が樹脂成形体により被覆されて一体とされ、
前記樹脂成形体は、前記凹部に対応する位置に孔又は切り欠き部を有する、
請求項1から8の何れか一項に記載のトルク検出器。 - 前記磁性体の前記爪部は、前記永久磁石と対向しない部分の幅が前記永久磁石と対向する部分の幅と比べて狭く形成された
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。 - ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生させて、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であって、
請求項1から9の何れか一項に記載のトルク検出器を備える、
電動パワーステアリング装置。 - 前記複数の補助磁性体を一体に保持する第1のホルダと、
前記第1のホルダ及び前記第2の軸体の軸受けを、前記第2の軸体の軸方向に並んだ状態に一体に保持する第2のホルダと
を有し、
前記第1のホルダは、
前記複数の補助磁性体を内周面において保持する内輪部と、
前記内輪部の外周側に位置し、前記内輪部よりも径の大きい外輪部と、
前記内輪部及び外輪部を同軸に一体に連結する連結部と
を備える
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトルク検出器。 - 前記第1のホルダは、
前記内輪部の内周面に設けられ、前記複数の補助磁性体を嵌め込むべき位置を各々規定する段部と、
前記内輪部に設けられ、前記第1のホルダの前記内輪部に嵌め込まれた前記複数の補助磁性体を各々固定するための爪部と
を備えることを特徴とする請求項12に記載のトルク検出器。 - 前記第1のホルダを覆い、当該第1のホルダを前記第2のホルダに固定する固定用カバーを備え、
前記固定用カバーの内側面には、当該固定用カバーが前記第2のホルダに装着されたときに、前記第1のホルダの前記内輪部及び前記外輪部間に嵌り込むように設けられた嵌合突起が設けられ、
前記第2のホルダには、固定用カバーが前記第2のホルダに装着されたときに、その先端部が前記固定用カバーの前記嵌合突起の先端部と当接する突起が設けられた
ことを特徴とする請求項12に記載のトルク検出器。 - 前記第2のホルダ及び前記固定用カバーには、前記第1のホルダの前記爪部が径方向外側に倒れるのを防止するための突起部が設けられた
ことを特徴とする請求項14に記載のトルク検出器。 - 前記磁束検出器に電気的に接続される回路基板と、
前記回路基板に電気的に接続されるハーネスと、
前記磁束検出器、前記回路基板及び前記ハーネスを一体に固定する樹脂フレームと
を備えることを特徴とする請求項12に記載のトルク検出器。 - 前記第2のホルダに、前記磁束検出器が一体に組み付けられた
ことを特徴とする請求項12に記載のトルク検出器。 - 前記第2のホルダに、前記第1のホルダ及び前記磁束検出器が一体にモールドされた
ことを特徴とする請求項12に記載のトルク検出器。 - 第1の軸体及び第2の軸体を連結する連結軸と、前記第1の軸体に固定され、周方向に沿って多極着磁された永久磁石と、前記第2の軸体に固定されて前記永久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体と、複数の補助磁性体と、前記磁性体及び前記補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを有するトルク検出器であって、
前記永久磁石は、前記連結軸又は前記第1の軸体を囲む平板状の環状体として形成され、
前記磁性体は、前記永久磁石の軸方向片側に面対向し前記第2の軸体を囲むように略一平面上に配置された複数の平板状の爪部を有し、
前記磁性体の外周部の少なくとも一部は、前記永久磁石の径方向外側の面と対向する位置に配置され、
前記補助磁性体又は前記磁束検出器は、前記磁性体の外周部近傍に、前記磁性体と非接触状態で配置され、
前記補助磁性体は、前記磁性体の前記外周部の軸方向の面に対向するように設けられ、
前記複数の磁性体を一体にモールドする樹脂成形体を有し、
前記樹脂成形体は、
前記第2の軸体が挿通するための貫通穴と、
前記複数の磁性体を回転方向及び軸方向に位置決めした状態に固定するための位置決め固定部とを備える
ことを特徴とするトルク検出器。 - 前記位置決め固定部は、
前記樹脂成形体の前記貫通穴の周囲に前記第2の軸体の軸方向と平行に設けられ、先端部に径方向内側に突出する係合突起が設けられた複数の張出し部と、
前記貫通穴の内面に形成された第1の平面部とを備え、
前記第2の軸体は、
前記張出し部の前記係合突起に対応させて設けられた、前記第2の軸体に対して前記樹脂成形体を前記軸方向に位置決めした状態に固定するための固定用溝部と、
前記位置決め固定部の前記第1の平面部と対応させて設けられた、前記第2の軸体に対して前記樹脂成形体を前記回転方向に位置決めした状態に固定するための第2の平面部とを備える
ことを特徴とする請求項19に記載のトルク検出器。 - 前記位置決め固定部は、
前記樹脂成形体の前記貫通穴の周囲に前記第2の軸体の軸方向と平行に設けられ、各々先端部に径方向内側に突出する係合突起が設けられた複数の張出し部を備え、
前記第2の軸体は、
前記複数の張出し部に各々対応させて設けられ、各々前記張出し部の前記係合突起に対応させて奥端部に係合突起が設けられた位置決め用溝部とを備える
ことを特徴とする請求項19に記載のトルク検出器。 - 前記第2の軸体は、
前記第1の軸体と所定の隙間をもって嵌合し、かつ前記第2の軸体及び前記第1の軸体の位相ずれの範囲を規定するストッパ部が先端部に同軸に設けられた
ことを特徴とする請求項20又は21に記載のトルク検出器。 - 前記複数の張出し部を囲むように配設された金属バンドを備える
ことを特徴とする請求項20又は21に記載のトルク検出器。 - 前記張出し部は、前記第2の軸体の外形よりも小さく形成された
ことを特徴とする請求項20又は21に記載のトルク検出器。 - 前記金属バンドは、
前記第2の軸体の外周面と接触し、前記張出し部とは接触しない
ことを特徴とする請求項23に記載のトルク検出器。 - 前記第2の軸体には、複数の凹部が形成され、
前記金属バンドは、前記第2の軸体にそれぞれ対応させて内径方向に突出する複数の爪が設けられ、
前記金属バンドの前記爪が前記第2の軸体の前記凹部に嵌り込むことにより、前記金属バンド及び前記第2の軸体の位置決めがなされる
ことを特徴とする請求項23に記載のトルク検出器。 - 前記金属バンドは、前記磁性体、前記補助磁性体及び磁束検出器から構成されるセンサ部内への塵の進入を防止するためのシール部材と一体に形成された
ことを特徴とする請求項23に記載のトルク検出器。 - 前記金属バンドには、前記シール部材から露出する部位を備える
ことを特徴とする請求項27に記載のトルク検出器。 - 前記第2の軸体における少なくとも前記樹脂成形体が嵌め込まれる外周面部分にローレット加工又は当該部位に凹凸を形成する他の加工が施された
ことを特徴とする請求項19に記載のトルク検出器。 - ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生させて、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であって、
請求項19乃至29の何れか一項に記載のトルク検出器を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 第1の軸体及び第2の軸体を連結する連結軸と、前記第1の軸体に固定され、周方向に沿って多極着磁された永久磁石と、前記第2の軸体に固定されて前記永久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体と複数の補助磁性体と、前記磁性体及び前記補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを有するトルク検出器であって、
前記永久磁石は、前記連結軸又は前記第1の軸体を囲む平板状の環状体として形成され、
前記磁性体は、前記永久磁石の軸方向片側に面対向し前記第2の軸体を囲むように略一平面上に配置された複数の平板状の爪部を有し、
前記磁性体の外周部の少なくとも一部は、前記永久磁石の径方向外側の面と対向する位置に配置され、
前記補助磁性体又は前記磁束検出器は、前記磁性体の外周部近傍に、前記磁性体と非接触状態で配置され、
前記補助磁性体は、前記磁性体の前記外周部の軸方向の面に対向するように設けられ、
前記複数の磁性体は、樹脂成形体により一体にモールドされ、
前記樹脂成形体には、所定位置に前記複数の磁性体側の軸方向の位置決め基準となる第1の軸方向基準部と、前記複数の磁性体側の回転方向の位置決め基準となる第1の回転方向基準部とが形成され、
前記第1の軸体又は当該第1の軸体側には、前記樹脂成形体の前記第1の軸方向基準部及び前記第1の回転方向基準部に各々対応させて、所定位置に前記第1の軸体側の軸方向の位置決め基準となる第2の軸方向基準部と、前記第2の軸体側の回転方向の位置決め基準となる第2の回転方向基準部とが形成された
ことを特徴とするトルク検出器。 - ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生させて、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であって、
請求項31に記載のトルク検出器を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 第1の軸体及び第2の軸体を連結する連結軸と、前記第1の軸体に固定され、周方向に沿って多極着磁された永久磁石と、前記第2の軸体に固定されて前記永久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体と複数の補助磁性体と、前記磁性体及び前記補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを有し、
前記永久磁石は、前記連結軸又は前記第1の軸体を囲む平板状の環状体として形成され、
前記磁性体は、前記永久磁石の軸方向片側に面対向し前記第2の軸体を囲むように略一平面上に配置された複数の平板状の爪部を有し、
前記磁性体の外周部の少なくとも一部は、前記永久磁石の径方向外側の面と対向する位置に配置され、
前記補助磁性体又は前記磁束検出器は、前記磁性体の外周部近傍に、前記磁性体と非接触状態で配置されるようなトルク検出器の製造方法であって、
前記複数の磁性体を、所定位置に前記複数の磁性体側の軸方向の位置決め基準となる第1の軸方向基準部と、前記複数の磁性体側の回転方向の位置決め基準となる第1の回転方向基準部とが設けられた樹脂形成体により一体にモールドすると供に当該樹脂形成体を前記第2の軸体に固定し、さらに前記第1の軸体又は当該第1の軸体側の所定位置に、前記樹脂形成体の前記第1の軸方向基準部及び前記第1の回転方向基準部に各々対応させて、前記第1の軸体側の軸方向の位置決め基準となる第2の軸方向基準部と、前記第2の軸体側の回転方向の位置決め基準となる第2の回転方向基準部とを各々形成する第1のステップと、
所定形状及び所定厚みを有する治具の先端部の所定位置に、前記樹脂形成体の前記第1の軸方向基準部及び第1の回転方向基準部と、前記第2の軸体又は当該第2の軸体側の前記第2の軸方向基準部及び前記第2の回転方向基準部を所定状態に当接させる第2のステップと、
前記第1及び第2の軸体を前記連結軸を介して一体に連結する第3のステップと
を備えることを特徴とするトルク検出器の製造方法。
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