JP5837831B2 - Relative angle detector unit, electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、相対角度検出装置ユニットおよび電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a relative angle detection device unit and an electric power steering device.
近年、互いに同軸的に配置された2つの回転軸の相対回転角度を検出する装置が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の装置は、電動パワーステアリング装置に適用され、入力軸と、出力軸との間のトルクを検出する装置である。入力軸と、出力軸とはトーションバーを介して連結されている。入力軸には、磁気発生部が設けられている。磁気発生部は、環状の磁性体で形成されたバックヨークに環状の磁石部が設けられた構成になっている。出力軸には、第1磁気ヨーク及び第2磁気ヨークで構成される磁気ヨーク部が設けられている。第1磁気ヨークの他端部同士は、第1磁気リングによって連結され、第2磁気ヨークの他端部同士は、第2磁気リングによって連結されている。第1磁気リングに対面して、ハウジングに第1集磁リングが設けられている。第2磁気リングに対面して、ハウジングに第2集磁リングが設けられている。第1集磁リングには第1集磁ヨークが設けられ、第2集磁リングには第2集磁ヨークが設けられている。第1集磁ヨークと第2集磁ヨークには、互いに対面するように二対の凸部が設けられている。各一対の凸部の間が、磁気ギャップに成って、磁気ギャップ内に磁気センサが配置されている。
そして、入力軸、出力軸、磁気発生部、磁気ヨーク部および磁気センサなどは、ハウジング内に収容されている。
In recent years, an apparatus for detecting the relative rotation angle of two rotation shafts arranged coaxially with each other has been proposed.
For example, the device described in Patent Document 1 is a device that is applied to an electric power steering device and detects torque between an input shaft and an output shaft. The input shaft and the output shaft are connected via a torsion bar. The input shaft is provided with a magnetism generator. The magnetism generating portion has a configuration in which an annular magnet portion is provided on a back yoke formed of an annular magnetic body. The output shaft is provided with a magnetic yoke portion composed of a first magnetic yoke and a second magnetic yoke. The other end portions of the first magnetic yoke are connected by a first magnetic ring, and the other end portions of the second magnetic yoke are connected by a second magnetic ring. The housing is provided with a first magnetism collecting ring facing the first magnetic ring. A second magnetic flux collecting ring is provided on the housing so as to face the second magnetic ring. The first magnetism collecting ring is provided with a first magnetism collecting yoke, and the second magnetism collecting ring is provided with a second magnetism collecting yoke. The first magnetism collecting yoke and the second magnetism collecting yoke are provided with two pairs of convex portions so as to face each other. A magnetic gap is formed between each pair of convex portions, and a magnetic sensor is disposed in the magnetic gap.
The input shaft, output shaft, magnetism generating unit, magnetic yoke unit, magnetic sensor, and the like are accommodated in the housing.
2つの回転軸の相対回転角度を検出する検出装置が適用される電動パワーステアリング装置としては、ピニオンアシストタイプ、ラックアシストタイプ、ダブルピニオンタイプなど複数のタイプが存在する。また、同じタイプの電動パワーステアリング装置でも、検出装置に隣接して配置される部品の形状が機種毎に異なる。
それゆえ、検出装置が適用される電動パワーステアリング装置のタイプやハウジング内に配置される部品の形状が異なる機種であっても、検出装置を共通化できることが望ましい。
There are a plurality of types such as a pinion assist type, a rack assist type, and a double pinion type as an electric power steering device to which a detection device that detects a relative rotation angle between two rotation shafts is applied. In addition, even in the same type of electric power steering apparatus, the shape of the parts arranged adjacent to the detection apparatus differs for each model.
Therefore, it is desirable that the detection device can be made common even if the type of the electric power steering device to which the detection device is applied and the types of parts arranged in the housing are different.
かかる目的のもと、本発明は、同軸的に相対回転する2つの回転軸の一方の回転軸に固定された磁石が発生した磁界に応じた値を出力するとともに他方の回転軸に固定されたセンサと、当該センサが実装される基板と、一方の端部が当該基板に固定されるとともに当該センサと電気的に接続され電気信号を伝送する伝送部材と、当該伝送部材の他方の端部が固定されるとともに当該伝送部材の周囲をカバーするカバー部材と、を有する相対角度検出装置と、前記相対角度検出装置の前記カバー部材を支持するとともに当該相対角度検出装置の周囲を覆うハウジングに取り付けるための取付部が設けられた支持部材と、を備え、前記支持部材は、前記相対角度検出装置の前記カバー部材における前記他方の回転軸の軸方向の一方の端部に取り付けられるとともに当該他方の回転軸を通すための軸用貫通孔が形成されていることを特徴とする相対角度検出装置ユニットである。 For this purpose, the present invention outputs a value corresponding to the magnetic field generated by the magnet fixed to one of the two rotary shafts that rotate coaxially and is fixed to the other rotary shaft. A sensor, a substrate on which the sensor is mounted, a transmission member that has one end fixed to the substrate and is electrically connected to the sensor and transmits an electrical signal, and the other end of the transmission member A relative angle detection device having a cover member that is fixed and covers the periphery of the transmission member, and for attaching the cover member to the housing that supports the cover member of the relative angle detection device and covers the periphery of the relative angle detection device comprising a supporting member mounting portion is provided in the said support member, Installing the one axial end part of the other rotary shaft in the cover member of the relative angle detecting device It is the relative angle detection apparatus unit according to claim in which the axial through hole for passing the other rotating shaft is formed with is.
また、前記支持部材の前記取付部は、前記他方の回転軸の軸方向に交差する方向には、前記相対角度検出装置の前記カバー部材よりも外側にあるとよい。
また、前記支持部材の前記取付部は、当該支持部材を前記ハウジングに締結する締結部材を通すための締結用貫通孔が形成されているとよい。
The mounting portion of the support member may be outside the cover member of the relative angle detection device in a direction intersecting the axial direction of the other rotation shaft.
Moreover, it is good for the said attaching part of the said supporting member to form the through-hole for fastening for letting the fastening member which fastens the said supporting member fasten to the said housing.
他の観点から捉えると、本発明は、同軸的に相対回転する2つの回転軸の一方の回転軸に固定された磁石と、前記2つの回転軸の他方の回転軸に固定されて、前記一方の回転軸に固定された磁石が発生した磁界に応じた値を出力するセンサと、当該センサが実装される基板と、一方の端部が当該基板に固定されるとともに当該センサと電気的に接続され電気信号を伝送する伝送部材と、当該伝送部材の他方の端部が固定されるとともに当該伝送部材の周囲をカバーするカバー部材と、を有する相対角度検出装置と、前記相対角度検出装置の周囲を覆うハウジングと、前記相対角度検出装置の前記カバー部材を支持するとともに前記ハウジングに取り付けるための取付部が設けられた支持部材と、を備え、前記支持部材は、前記相対角度検出装置の前記カバー部材における前記他方の回転軸の軸方向の一方の端部に取り付けられるとともに当該他方の回転軸を通すための軸用貫通孔が形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 From another point of view, the present invention relates to a magnet fixed to one rotation shaft of two rotation shafts that rotate coaxially and a rotation shaft fixed to the other rotation shaft of the two rotation shafts. A sensor that outputs a value corresponding to the magnetic field generated by the magnet fixed to the rotating shaft of the sensor, a substrate on which the sensor is mounted, and one end of the sensor fixed to the substrate and electrically connected to the sensor A relative angle detection device having a transmission member for transmitting an electrical signal, and a cover member for fixing the other end of the transmission member and covering the periphery of the transmission member, and a periphery of the relative angle detection device comprising a housing covering the, the, a support member attaching portion is provided for attachment to the housing to support the said cover member of said relative angle detecting device, the support member, the relative angle detection instrumentation In the electric power steering apparatus characterized with attached to one end in the axial direction that the axial through hole for passing the other rotating shaft is formed of the other rotary shaft in the cover member is there.
本発明によれば、検出装置が適用される電動パワーステアリング装置のタイプやハウジング内に配置される部品の形状が異なる機種であっても、検出装置を共通化することができる。 According to the present invention, it is possible to share the detection device even if the type of the electric power steering device to which the detection device is applied and the types of parts arranged in the housing are different.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。図2は、第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100のステアリングギアボックス107内を示す断面図である。
第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施形態においては自動車に適用した構成を例示している。この第1の実施形態に係るステアリング装置100は、いわゆるピニオンアシストタイプの装置である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric
The electric
ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪250のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバー109(図2参照)を介して上述した下部連結シャフト108と同軸的に連結されている。
The
The
図2に示すように、ピニオンシャフト106および下部連結シャフト108は、ハウジング140に回転可能に支持されている。ハウジング140は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム(以下、「車体」と称する場合もある。)に固定される部材であり、第1ハウジング150、第2ハウジング160および第3ハウジング170から構成される。ピニオンシャフト106は、軸受け151を介して第1ハウジング150に回転可能に支持され、下部連結シャフト108は、軸受け171を介して第3ハウジング170に回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, the
第1ハウジング150は、ピニオンシャフト106を回転可能に支持する軸受け151を、ピニオンシャフト106の回転軸方向(以下、単に「軸方向」と称する場合もある。)の一方の端部側(図1においては下側)に有し、軸方向の他方の端部側(図2においては上側)が開口した部材である。第1ハウジング150には、後述する電動モータ110が装着される。また、第1ハウジング150は、後述するウォームホイール120を収納する。
The
第2ハウジング160は、軸方向の両端部が開口した部材であり、その軸方向の一方の端部側の開口部が第1ハウジング150における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置される。そして、第2ハウジング160は、例えばボルトなどにより第1ハウジング150に固定される。第2ハウジング160の側面には、内外を連通する連通孔161が形成されている。連通孔161は、後述するハーネスコンプ300のグロメット320が嵌合される略楕円柱状の内側連通孔161a(図17参照)と、ハーネスコンプ300のソケット330が嵌合される略楕円柱状の外側連通孔161b(図17参照)と、を含んで構成されている。外側連通孔161bは、内側連通孔161aに対して、楕円の短辺方向は同じであるが長辺方向には大きく形成されている。また、第2ハウジング160には、連通孔161における楕円柱の柱方向(連通孔方向)の途中に、連通孔161の外側連通孔161bを形成する面から凹んだ凹部162(図17参照)が楕円における長辺方向の両側に形成されている。凹部162は、半月柱状であり、柱方向に垂直な面である2つの垂直面162aを有する。また、第2ハウジング160には、後述するトルク検出システム10のブラケット90を締結部材(例えば、ボルト、ビスなど)で取り付けるためのボス165が複数(本実施の形態においては3つ)設けられている。
The
第3ハウジング170は、下部連結シャフト108を回転可能に支持する軸受け171を、軸方向の他方の端部側(図2においては上側)に有し、軸方向の一方の端部側(図2においては下側)が開口した部材である。そして、軸方向の一方の端部側の開口部が第2ハウジング160における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置されるとともに、例えばボルトなどにより第2ハウジング160に固定される。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に固定された電動モータ110と、ピニオンシャフト106に固定されたウォームホイール120と、を備えている。電動モータ110の出力軸に連結されたウォームギヤ111とウォームホイール120とは噛み合っており、電動モータ110の回転力がウォームホイール120により減速されてピニオンシャフト106に伝達される。電動モータ110は、3相ブラシレスモータであることを例示することができる。
The
また、ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対角度に基づいて、言い換えればトーションバー109の捩れ量に基づいてステアリングホイール101の操舵トルクTを検出するトルク検出システム10が設けられている。このトルク検出システム10については後で詳述する。
Further, in the
また、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する電子制御ユニット(ECU)200を備えている。ECU200には、上述したトルク検出システム10の出力値が入力される。
ECU200は、各種演算処理を行うCPUと、CPUにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたROMと、CPUの作業用メモリ等として用いられるRAMと、を用いて、トルク検出システム10からの出力値を基に下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度を演算する相対角度演算部210を備えている。
The
The
以上のように構成されたステアリング装置100においては、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクが下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度として現れることに鑑み、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に基づいて操舵トルクを把握する。つまり、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度をトルク検出システム10にて検出し、トルク検出システム10からの出力値に基づいてECU200が操舵トルクを把握し、把握した操舵トルクに基づいて電動モータ110の駆動を制御する。そして、電動モータ110の発生トルクをウォームギヤ111、ウォームホイール120を介してピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。つまり、ピニオンシャフト106は、ステアリングホイール101の回転によって発生する操舵トルクTと電動モータ110から付与される補助トルクとで回転する。
In the
以下に、トルク検出システム10について詳述する。
図3は、トルク検出システム10の斜視図である。ただし、図3では、後述するハーネスコンプ300を省略して示している。
トルク検出システム10は、下部連結シャフト108に固定されて、下部連結シャフト108とともに回転する回転部材21と、磁界を発生させるとともに接着剤を介して回転部材21に支持される磁石22と、を備えている。また、トルク検出システム10は、磁石22から発生される磁界に基づいて下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号を出力する相対角度検出装置ユニット20(以下、単に「検出装置ユニット20」と称する場合もある。)と、検出装置ユニット20の出力値をECU200に伝送するハーネスコンプ300と、を備えている。
Hereinafter, the
FIG. 3 is a perspective view of the
The
回転部材21は、下部連結シャフト108の外周面に沿う薄肉円筒状の第1の円筒状部211と、下部連結シャフト108の軸方向を中心線方向とするとともに第1の円筒状部211の内径よりも大きな内径の薄肉円筒状の第2の円筒状部212と、第1の円筒状部211と第2の円筒状部212とを接続する接続部213とを備えている。
The rotating
なお、回転部材21としては、板金を絞り加工にて成形した物であることを例示することができる。また、回転部材21を、下部連結シャフト108に固定する方法としては、回転部材21の第1の円筒状部211を下部連結シャフト108の外周面に圧入する方法、下部連結シャフト108の外周面に凹部を設けるとともに、この凹部の形状に第1の円筒状部211が沿うように塑性変形させる(かしめる)ことで固定する方法を例示することができる。
In addition, as the
磁石22は、下部連結シャフト108の円周方向にN極とS極とが交互に配置されるとともに円周方向に着磁されている。この磁石22は、基本的には円筒状の部材であり、下部連結シャフト108の軸方向の一方の端面22aから軸方向に凹んだ溝部221を備えており、溝部221に回転部材21の第2の円筒状部212が挿入された状態で接着剤23にて接着される。これにより、磁石22は、回転部材21を介して下部連結シャフト108に装着され、下部連結シャフト108とともに回転する。磁石22の極数としては、N極およびS極がそれぞれ12個ある24であることを例示することができる。なお、磁石22は、相対角度センサ30と対向する部位に、N極およびS極がそれぞれ1極ずつ着磁されたものであってもよい。
The
検出装置ユニット20は、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号を出力する検出装置25と、検出装置25を支持するとともにハウジング140に取り付けるための取付部92が設けられた支持部材の一例としてのブラケット90と、を備えている。
The
先ずは検出装置25について説明する。
検出装置25は、磁石22から発生される磁界に基づいて下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号を出力する相対角度センサ30と、この相対角度センサ30を実装するプリント基板40と、を備えている。また、検出装置25は、ピニオンシャフト106に取り付けられるとともにプリント基板40を支持するベース50と、後述するフラットケーブル70を収納するフラットケーブルカバー60と、を備えている。また、検出装置25は、一方の端部がプリント基板40に設けられた端子に接続されるとともに、他方の端部がフラットケーブルカバー60に固定された端子に接続されるフラットケーブル70と、を備えている。
First, the
The
相対角度センサ30は、下部連結シャフト108の回転半径方向には磁石22の外周面の外側であり、下部連結シャフト108の軸方向には磁石22が設けられた領域内となるように配置されている。本実施の形態に係る相対角度センサ30は、磁界によって抵抗値が変化することを利用した磁気センサであるMRセンサ(磁気抵抗素子)である。そして、この相対角度センサ30が、磁石22から発生される磁界に基づいて下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号を出力することで、同軸的に配置された2つの回転軸の相対回転角度を検出する。この相対角度センサ30および相対回転角度の検出手法については後で詳述する。
The
プリント基板40は、下部連結シャフト108の回転半径方向には磁石22の外周面の外側に配置されるように、例えばボルトなどによりベース50に固定される。
ベース50は、円筒状の部位と円盤状の部位とを有する部材であり、円筒状の部位がピニオンシャフト106に嵌合されることで、このピニオンシャフト106と共に回転する。円盤状の部位は、相対角度センサ30を実装したプリント基板40を支持する。
The printed
The
フラットケーブルカバー60は、薄肉円筒状であって段階的に外径が異なる円筒状部61と、円筒状部61における軸方向の中間部位から中心側に向かう円盤状の中間部62と、を備えている。円筒状部61は、中間部62を境にして外径が異なっている。そして、円筒状部61、中間部62およびベース50にて形成された空間にフラットケーブル70が収納される。
中間部62は、軸方向の一方の端部側(図3においては下側)の面から、軸方向の一方の端部方向(図3においては下方向)に突出し、ブラケット90をこのフラットケーブルカバー60に締結するための締結部材(例えば、ボルト、ビス)が締め付けられるボス63を複数有している。本実施の形態においては5つのボス63が設けられている。また、中間部62には、ピニオンシャフト106およびこのピニオンシャフト106に嵌合されたベース50の円筒状の部位を通す貫通孔62aが形成されている。
また、フラットケーブルカバー60は、円筒状部61の内側に、ハーネスコンプ300の後述する第1のコネクタ350が接続される接続端子65を有している。
The
The
Moreover, the
フラットケーブル70は、一方の端部がプリント基板40の端子41に接続されるとともに他方の端部がフラットケーブルカバー60の接続端子65に接続されて、フラットケーブルカバー60の円筒状部61、中間部62およびベース50にて形成された空間内に、渦状に巻かれた状態で収納される。そして、フラットケーブル70は、軸方向の他方の端部側から見た場合に、図3に示すように、右方向に巻かれており、ステアリングホイール101、言い換えれば下部連結シャフト108およびピニオンシャフト106が右方向に回転された場合には、一方の端部がピニオンシャフト106の回転に従って右方向に回転するので、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が増加する。他方、ステアリングホイールが左方向に回転された場合には、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が減少する。
The
次にブラケット90について説明する。
図4は、ブラケット90の概略構成図である。(a)は平面図であり、(b)は(a)のIVB−IVB部の断面図である。
ブラケット90は、板金がプレス加工されることにより成形された部材であり、検出装置25のフラットケーブルカバー60の円筒状部61の軸方向の一方の端部側(図3においては下側)の開口部を覆う平板状の覆い部91と、ハウジング140に取り付けるための複数(本実施の形態においては3つ)の取付部92と、を有している。また、ブラケット90には、ピニオンシャフト106およびこのピニオンシャフト106に嵌合されたベース50の円筒状の部位を通す孔である軸用孔93が形成されている。
Next, the
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
The
覆い部91には、フラットケーブルカバー60の中間部62のボス63に対応する位置に、このブラケット90をフラットケーブルカバー60に締結するための締結部材(例えば、ボルト、ビス)95を通す孔であるカバー用孔91aが形成されている。
取付部92は、それぞれ、覆い部91の面に対して略垂直に軸方向の他方の端部側(図4においては上側)に延びる垂直部92aと、垂直部92aにおける軸方向の端部から覆い部91の面に水平に(軸方向に直交する方向に)外側に延びる水平部92bと、を有している。水平部92bには、このブラケット90を、ハウジング140の第2ハウジング160のボス165に締結するための締結部材(例えば、ボルト、ビス)96を通す孔であるハウジング用孔92cが形成されている。
このように構成されたブラケット90により、検出装置25は、ハウジング140の第2ハウジング160に取り付けられる。
The
The
The
ハーネスコンプ300は、相対角度センサ30からの出力信号をECU200に伝送する機能を有する。このハーネスコンプ300については後で詳述する。
The
以下に、本実施の形態に係る相対角度センサ30について説明する。
本実施の形態に係る相対角度センサ30は、磁場(磁界)によって抵抗値が変化することを利用したMRセンサ(磁気抵抗素子)である。
Below, the
The
先ず、MRセンサの動作原理について説明する。
MRセンサは、Si若しくはガラス基板と、その上に形成されたNi−Feなどの強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されており、その薄膜強磁性金属の抵抗値は、特定方向の磁界の強度に応じて抵抗値が変化する。
First, the operation principle of the MR sensor will be described.
The MR sensor is composed of an Si or glass substrate and a thin film of an alloy mainly composed of a ferromagnetic metal such as Ni-Fe formed thereon, and the resistance value of the thin film ferromagnetic metal is in a specific direction. The resistance value changes according to the strength of the magnetic field.
図5は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図6は、図5の状態で、磁界強度を変化させた場合の、磁界強度と薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図5に示すように、基板の上に矩形状に形成した薄膜強磁性金属に、矩形の長手方向、つまり図中Y方向に電流を流す。一方、磁界Hを、電流方向(Y方向)に対して垂直方向(図中X方向)に印加し、その状態で、磁界の強さを変更する。このときに、薄膜強磁性金属の抵抗値がどのように変化するかを示したのが図6である。
FIG. 5 is a diagram showing the direction of the current flowing through the thin film ferromagnetic metal and the direction of the applied magnetic field. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnetic field strength and the resistance value of the thin film ferromagnetic metal when the magnetic field strength is changed in the state of FIG.
As shown in FIG. 5, a current is passed through the thin film ferromagnetic metal formed in a rectangular shape on the substrate in the longitudinal direction of the rectangle, that is, in the Y direction in the figure. On the other hand, the magnetic field H is applied in a direction perpendicular to the current direction (Y direction) (X direction in the figure), and in this state, the strength of the magnetic field is changed. FIG. 6 shows how the resistance value of the thin film ferromagnetic metal changes at this time.
図6に示すように、磁界の強さを変化させたとしても、無磁界(磁界強度ゼロ)時からの抵抗値変化は最大で約3%となる。
以下では、抵抗値変化量(ΔR)が、近似的に「ΔR∝H2」の式で表すことができる領域外を「飽和感度領域」と称す。そして、飽和感度領域においては、ある磁界強度(以下、「規定磁界強度」と称す。)以上になると3%の抵抗値変化は変わらない。
As shown in FIG. 6, even if the strength of the magnetic field is changed, the resistance value change from the time of no magnetic field (magnetic field strength zero) is about 3% at the maximum.
Hereinafter, a region outside which the resistance value change amount (ΔR) can be approximately expressed by the equation “ΔR∝H 2 ” is referred to as a “saturation sensitivity region”. In the saturation sensitivity region, the resistance value change of 3% does not change when the magnetic field intensity is higher than a certain magnetic field intensity (hereinafter referred to as “specified magnetic field intensity”).
図7は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図8は、磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図7のように、矩形状に形成した薄膜強磁性金属の矩形の長手方向、つまり図中Y方向に電流を流し、磁界の方向として電流方向に対して角度変化θを与える。このとき、磁界の向きに起因する薄膜強磁性金属の抵抗値の変化を知るために、印加する磁界強度は、磁界強度に起因しては抵抗値が変化しない上述した規定磁界強度以上とする。
FIG. 7 is a diagram showing the direction of the current flowing through the thin film ferromagnetic metal and the direction of the applied magnetic field. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the direction of the magnetic field and the resistance value of the thin film ferromagnetic metal.
As shown in FIG. 7, a current is passed in the rectangular longitudinal direction of the thin film ferromagnetic metal formed in a rectangular shape, that is, the Y direction in the figure, and an angle change θ is given to the current direction as the direction of the magnetic field. At this time, in order to know the change in the resistance value of the thin film ferromagnetic metal due to the direction of the magnetic field, the applied magnetic field strength is set to be equal to or higher than the above-mentioned prescribed magnetic field strength at which the resistance value does not change due to the magnetic field strength.
図8(a)に示すように、抵抗変化量は、電流方向と磁界の方向が垂直(θ=90度、270度)の時に最大となり、電流方向と磁界の方向が平行(θ=0度、180度)の時に最小となる。かかる場合の抵抗値の最大の変化量をΔRとすると、薄膜強磁性金属の抵抗値Rは、電流方向と磁界方向の角度成分として変化し、式(1)のように示され、図8(b)に示すようになる。
R=R0−ΔRsin2θ・・・(1)
ここで、R0は、規定磁界強度以上の磁界を電流方向と平行(θ=0度あるいは180度)に印加した場合の抵抗値である。
式(1)により、規定磁界強度以上の磁界の方向は、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握することで検出することができる。
As shown in FIG. 8A, the amount of resistance change becomes maximum when the current direction and the magnetic field direction are perpendicular (θ = 90 degrees, 270 degrees), and the current direction and the magnetic field direction are parallel (θ = 0 degrees). , 180 degrees). When the maximum amount of change in the resistance value in this case is ΔR, the resistance value R of the thin film ferromagnetic metal changes as an angular component between the current direction and the magnetic field direction, and is expressed by the equation (1), and is shown in FIG. As shown in b).
R = R0−ΔRsin 2 θ (1)
Here, R0 is a resistance value when a magnetic field having a specified magnetic field strength or more is applied parallel to the current direction (θ = 0 degree or 180 degrees).
From equation (1), the direction of the magnetic field greater than the prescribed magnetic field strength can be detected by grasping the resistance value of the thin film ferromagnetic metal.
次に、MRセンサの検出原理について説明する。
図9(a)は、規定磁界強度以上の磁界強度で磁界の方向を検出する原理を利用するMRセンサの一例を示す図である。図9(b)は、図9(a)に示すMRセンサの構成を等価回路で示した図である。
図9(a)に示すMRセンサの薄膜強磁性金属は、縦方向が長くなるように形成された第1のエレメントE1と横方向が長くなるように形成された第2のエレメントE2とが直列に配置されている。
Next, the detection principle of the MR sensor will be described.
FIG. 9A is a diagram showing an example of an MR sensor that uses the principle of detecting the direction of a magnetic field with a magnetic field strength equal to or greater than a prescribed magnetic field strength. FIG. 9B is a diagram showing an equivalent circuit of the configuration of the MR sensor shown in FIG.
In the thin film ferromagnetic metal of the MR sensor shown in FIG. 9A, a first element E1 formed so that the longitudinal direction is long and a second element E2 formed so that the lateral direction is long are in series. Is arranged.
かかる形状の薄膜強磁性金属においては、第1のエレメントE1に対して最も大きな抵抗値変化を促す垂直方向の磁界は、第2のエレメントE2に対し最小の抵抗値変化の磁界方向となる。そして、第1のエレメントE1の抵抗値R1は式(2)、第2のエレメントE2の抵抗値R2は式(3)で与えられる。
R1=R0−ΔRsin2θ・・・(2)
R2=R0−ΔRcos2θ・・・(3)
In the thin-film ferromagnetic metal having such a shape, the vertical magnetic field that causes the largest resistance value change with respect to the first element E1 is the magnetic field direction with the smallest resistance value change with respect to the second element E2. The resistance value R1 of the first element E1 is given by the formula (2), and the resistance value R2 of the second element E2 is given by the formula (3).
R1 = R0−ΔRsin 2 θ (2)
R2 = R0−ΔRcos 2 θ (3)
図9(a)に示すようなエレメント構成のMRセンサの等価回路は図9(b)に示すようになる。
図9に示すように、第1のエレメントE1の、第2のエレメントE2と接続されていない方の端部をグランド(Gnd)とし、第2のエレメントE2の、第1のエレメントE1と接続されていない方の端部の出力電圧をVccとした場合に、第1のエレメントE1と第2のエレメントE2との接続部の出力電圧Voutは式(4)で与えられる。
Vout=(R1/(R1+R2))×Vcc…(4)
An equivalent circuit of the MR sensor having the element configuration as shown in FIG. 9A is as shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the end of the first element E1 that is not connected to the second element E2 is the ground (Gnd), and the second element E2 is connected to the first element E1. When the output voltage at the other end is Vcc, the output voltage Vout at the connection between the first element E1 and the second element E2 is given by equation (4).
Vout = (R1 / (R1 + R2)) × Vcc (4)
式(4)に、式(2)、(3)を代入し整理すると、式(5)の通りとなる。
Vout=Vcc/2+α×cos2θ…(5)
ここで、αは、α=(ΔR/(2(2×R0−ΔR)))×Vccである。
式(5)により、磁界の方向は、Voutを検出することで把握することができる。
When formulas (2) and (3) are substituted into formula (4) and rearranged, formula (5) is obtained.
Vout = Vcc / 2 + α × cos 2θ (5)
Here, α is α = (ΔR / (2 (2 × R0−ΔR))) × Vcc.
From equation (5), the direction of the magnetic field can be grasped by detecting Vout.
図10は、磁石が直線運動するときの磁界方向の変化とMRセンサの出力との関係を示す図である。
図10(a)に示すように、N極とS極が交互に配列された磁石に対して、図9に示したMRセンサを、規定磁界強度以上の磁界強度が印加されるギャップ(磁石とMRセンサとの距離)Lで、かつ磁界の方向変化がMRセンサのセンサ面に寄与するように配置する。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the change in the magnetic field direction and the output of the MR sensor when the magnet moves linearly.
As shown in FIG. 10 (a), the MR sensor shown in FIG. 9 is applied to a magnet in which N poles and S poles are alternately arranged. It is arranged so that the change in the direction of the magnetic field contributes to the sensor surface of the MR sensor.
そして、磁石を、図10(c)に示した、N極中心からS極中心までの距離(以下、「着磁ピッチ」と称する場合もある。)λ分、図10(a)に示すように左方向に移動させる。かかる場合、MRセンサには、磁石の位置に応じて図10(c)に示した矢印の向きの磁界が印加されることとなり、磁石が着磁ピッチλを移動したとき、センサ面では磁界の方向が1/2回転する。ゆえに、第1のエレメントE1と第2のエレメントE2との接続部の出力電圧Voutの波形は、式(5)に示した「Vout=Vcc/2+α×cos2θ」より、図10(d)に示すように1周期の波形となる。 10 (c), the distance from the center of the N pole to the center of the S pole (hereinafter sometimes referred to as “the magnetization pitch”) λ, as shown in FIG. 10 (a). Move to the left. In such a case, a magnetic field in the direction of the arrow shown in FIG. 10C is applied to the MR sensor according to the position of the magnet. When the magnet moves through the magnetization pitch λ, the magnetic field of the sensor surface is reduced. The direction rotates 1/2. Therefore, the waveform of the output voltage Vout at the connection portion between the first element E1 and the second element E2 is shown in FIG. 10D from “Vout = Vcc / 2 + α × cos 2θ” shown in the equation (5). Thus, a waveform of one cycle is obtained.
図11は、MRセンサの他の例を示す図である。
図9に示したエレメント構成の代わりに図11(a)に示すようなエレメント構成にすれば、図11(b)に示すように、一般的に知られているホイートストン・ブリッジ(フルブリッジ)の構成にすることができる。ゆえに、図11(a)に示すエレメント構成のMRセンサを用いることにより検出精度を高めることが可能となる。
FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the MR sensor.
If an element configuration as shown in FIG. 11 (a) is used instead of the element configuration shown in FIG. 9, as shown in FIG. 11 (b), a generally known Wheatstone bridge (full bridge) is used. Can be configured. Therefore, detection accuracy can be increased by using the MR sensor having the element configuration shown in FIG.
磁石の運動の方向を検出する手法について説明する。
図8に示した磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係および式(1)「R=R0−ΔRsin2θ」からすると、図7で見た場合に、磁界の向きを電流の方向に対して時計回転方向に回転させても反時計回転方向に回転させても薄膜強磁性金属の抵抗値は同じである。ゆえに、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握できても磁石の運動の方向は把握できない。
A method for detecting the direction of movement of the magnet will be described.
From the relationship between the direction of the magnetic field shown in FIG. 8 and the resistance value of the thin film ferromagnetic metal, and from the equation (1) “R = R0−ΔRsin 2 θ”, the direction of the magnetic field can be expressed as The resistance value of the thin-film ferromagnetic metal is the same whether it is rotated clockwise or counterclockwise with respect to the direction. Therefore, even if the resistance value of the thin film ferromagnetic metal can be grasped, the direction of movement of the magnet cannot be grasped.
図12は、磁石の運動方向を検知するのに用いる出力の組み合わせの一例を示す図である。図12のように1/4周期の位相差を持った2つの出力を組み合わせることで磁石の運動方向の検知が可能となる。これらの出力を得る為には、図10で示す(i)と(ii)又は(i)と(iv)の位相関係となるように、二つのMRセンサを配置すればよい。
図13は、MRセンサの配置の例を示す図である。図13に示すように2つのMRセンサを重ね、一方のセンサを他方のセンサに対して45度傾けて配置することも好適である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of combinations of outputs used to detect the moving direction of the magnet. As shown in FIG. 12, the direction of movement of the magnet can be detected by combining two outputs having a phase difference of ¼ period. In order to obtain these outputs, two MR sensors may be arranged so as to have the phase relationship of (i) and (ii) or (i) and (iv) shown in FIG.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the arrangement of MR sensors. As shown in FIG. 13, it is also preferable that two MR sensors are overlapped and one sensor is disposed with an inclination of 45 degrees relative to the other sensor.
図14は、MRセンサの他の例を示す図である。図14(a)に示すように、2組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに45度傾けて一つの基板上に形成し、図14(b)に示すような等価回路となるエレメント構成にすることも好適である。これにより、一つのMRセンサで、図14(c)に示すように、正確な正弦波、余弦波の出力が可能となる。それゆえ、図14に示すエレメント構成のMRセンサの出力値により、MRセンサに対する磁石の運動方向及び運動量を把握することができる。 FIG. 14 is a diagram illustrating another example of the MR sensor. As shown in FIG. 14 (a), two sets of full-bridge elements are inclined on each other by 45 degrees and formed on a single substrate to form an element structure that becomes an equivalent circuit as shown in FIG. 14 (b). Is also suitable. Thereby, as shown in FIG.14 (c), the output of an exact sine wave and a cosine wave is attained with one MR sensor. Therefore, the movement direction and the amount of movement of the magnet with respect to the MR sensor can be grasped from the output value of the MR sensor having the element configuration shown in FIG.
上述したMRセンサの特性に鑑み、本実施の形態に係る検出装置25においては、相対角度センサ30として、図14に示すエレメント構成のMRセンサを用いる。相対角度センサ30は、上述したように、磁石22の外周面に対して垂直に配置され、ピニオンシャフト106の軸方向の位置は、磁石22の領域内である。それゆえ、かかる場合には、下部連結シャフト108と共に回転する磁石22の磁場により、相対角度センサ30では、磁石22の位置に応じて、図10(c)に示すような磁場方向の変化となる。
In view of the characteristics of the MR sensor described above, the
その結果、磁石22が着磁ピッチλを移動(回転)したとき、相対角度センサ30の感磁面では磁場の方向が1/2回転すると共に、相対角度センサ30からの出力値VoutA,VoutBは、それぞれ図14(c)に示すような1/4周期の位相差となる余弦曲線(余弦波)および正弦曲線(正弦波)となる。
すなわち、運転者がステアリングホイールを回転すると、これに伴って下部連結シャフト108が回転し、トーションバー109が捩れる。そして、ピニオンシャフト106が下部連結シャフト108より少し遅れて回転する。この遅れは、トーションバー109に連結された下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との回転角度の差となって現れる。検出装置25は、この回転角度の差に応じた、1/4周期の位相差の、余弦曲線および正弦曲線となるVoutA,VoutBを出力する。
なお、相対角度センサ30の感磁面とは、相対角度センサ30において磁場を検出することができる面のことである。
As a result, when the
That is, when the driver rotates the steering wheel, the lower connecting
The magnetic sensitive surface of the
ECU200の相対角度演算部210は、相対角度センサ30の出力値VoutAおよびVoutBを基に、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度θtを以下の式(6)を用いて演算する。
θt=arctan(VoutB/VoutA)…(6)
このようにして、相対角度演算部210は、相対角度センサ30からの出力値に基づいて下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度及び捩れ方向、つまりはステアリングホイールに加わるトルクの大きさ及び向きを把握することが可能となる。
Based on the output values VoutA and VoutB of the
θt = arctan (VoutB / VoutA) (6)
In this way, the relative
また、上述のように構成された検出装置25を組み付ける際には、検出装置25とブラケット90とをユニット化して検出装置ユニット20を構成しておく。つまり、フラットケーブルカバー60と、プリント基板40を取り付けたベース50と、フラットケーブルカバー60とプリント基板40とに接続されてフラットケーブルカバー60とベース50との間に収容するフラットケーブル70と、ブラケット90と、を予めユニット化しておく。その際、ブラケット90と検出装置25のフラットケーブルカバー60とを締結部材95を用いて締結する。そして、検出装置ユニット20のブラケット90を、締結部材96を用いてハウジング140の第2ハウジング160のボス165に締結する。その際、検出装置25のベース50をピニオンシャフト106に嵌合する。
When the
このように、検出装置ユニット20を、予めユニット化が可能な構造とすることで組み付け性を向上させている。また、ブラケット90を、検出装置25のフラットケーブルカバー60における軸方向の一方の端部側に取り付けるとともにピニオンシャフト106を通すための軸用孔93が形成されているので、ベース50をピニオンシャフト106に嵌合しつつ、ブラケット90を第2ハウジング160のボス165に締結することを容易に行うことが可能になっている。
Thus, the assembly property is improved by making the
次に、ハーネスコンプ300について説明する。
図15は、本実施の形態に係るハーネスコンプ300の外観図である。
ハーネスコンプ300は、複数の電線310と、これら複数の電線310を保持するグロメット320と、グロメット320の移動を抑制するソケット330と、を備えている。また、ハーネスコンプ300は、複数の電線310の一方の端部に連結される第1のコネクタ350と、複数の電線310の他方の端部に連結される第2のコネクタ360と、を備えている。また、ハーネスコンプ300は、グロメット320と第1のコネクタ350との間において複数の電線310を束ねる第1のカバー370と、グロメット320と第2のコネクタ360との間において複数の電線310を束ねる第2のカバー380と、を備えている。
Next, the
FIG. 15 is an external view of a
The
そして、本実施の形態に係るハーネスコンプ300においては、4本の電線310を有しており、これら4本の電線310の一方の端部が、第1のコネクタ350などを介してプリント基板40に、4本の電線310の他方の端部が、第2のコネクタ360などを介してECU200に接続されている。そして、4本の電線310が、ECU200から相対角度センサ30への電源供給や、相対角度センサ30からECU200への出力値の伝送に用いられる。
The
電線310は、線状に引き伸ばされた金属などの導体が絶縁体で覆われたものであり、電気を伝導する。本実施の形態に係るハーネスコンプ300においては、4本の電線310を有しており、これら4本の電線310の一方の端部が第1のコネクタ350に接続され、他方の端部が第2のコネクタ360に接続されるとともに、絶縁体の第1のカバー370および第2のカバー380にて束ねられている。
The
図16は、グロメット320およびソケット330の概略構成図である。(a)は、第2のコネクタ360側から見た斜視図であり、(b)は、第1のコネクタ350側から見た斜視図である。(c)は、(a)におけるA−A断面図である。
図17(a)は、第2ハウジング160の概略構成図である。図17(b)は、(a)におけるB−B断面図である。図17(c)は、ハーネスコンプ300が第2ハウジング160に装着された状態を示す図である。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the
FIG. 17A is a schematic configuration diagram of the
グロメット320は、略楕円柱状の楕円柱部321と、円筒状の円筒部322とを備えている。そして、楕円柱部321には、電線310を通すために柱方向に形成された電線孔323が電線310の数と同数(本実施の形態においては4つ)形成されている。また、楕円柱部321の外周面には、周方向の全周に亘って外周面から外側に突出する突起324が、柱方向(電線孔323の孔方向(以下、「電線孔方向」と称する場合もある。))に複数(本実施の形態においては3つ)設けられている。突起324の最外周部の大きさは第2ハウジング160の連通孔161の内側連通孔161aの大きさよりも大きい。楕円柱部321の外周面は、第2ハウジング160の連通孔161の内側連通孔161aを形成する周囲の壁163の内周面の大きさと同じかやや小さく、第2ハウジング160に嵌合された状態では、その外周面から外側に突出する突起324が周囲の壁163に押されることにより全体的に内側に弾性変形する。これにより、グロメット320は、第2ハウジング160の連通孔161の内側連通孔161aをシールするとともに、電線孔323の周囲部分にて電線孔323に挿入された電線310を押圧し、電線310の移動を抑制する。なお、このグロメット320は、ゴムなどの弾性材料を加硫成形することで上記所定形状に成形されている。
The
ソケット330は、第2ハウジング160の連通孔161の孔方向と交差する方向に分割可能な一対の分割部材を有している。本実施の形態においては、軸方向に分割可能であり、図16では下側に配置される下側部材340と、上側に配置される上側部材331とを有している。また、ソケット330は、下側部材340と上側部材331との間に配置され、ソケット330が第2ハウジング160の連通孔161から抜けるのを防止する抜け止め部材336を、複数(本実施の形態においては2つ)有している。このソケット330は、樹脂をインジェクション成形することで下記所定形状に成形されている。
The
下側部材340は、上側部材331を支持する支持部341と、中央部に第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310を通す貫通孔342aが形成された楕円柱状の楕円柱部342と、を有している。また、下側部材340は、楕円柱部342における支持部341が配置された側とは反対側の端面から外側に三日月柱状に突出した三日月柱部343を楕円の長辺方向の両側に2つ備える。これら支持部341、楕円柱部342および三日月柱部343は、第2のコネクタ360側から順に電線孔方向に並んでいる。
The
支持部341は、上側部材331の後述する凸部332が嵌合される凹部341aと、上側部材331の後述する下面333を支持する支持面341bと、が形成されている。凹部341aおよび支持面341bは、楕円柱部342における楕円の長辺方向に2つ形成されている。
また、支持部341には、楕円柱部342における楕円の長辺方向の中央部に、第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310の通路である電線路344が形成されている。電線路344は、第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310の下部が載る載置面344aを有し、楕円柱部342における楕円の長辺方向への電線310の移動を規制する2つの規制壁344bにて区画されている。載置面344aの電線孔方向の形状は、図1に示すように、楕円柱部342側が電線孔方向に平行であり、第2のコネクタ360側の端部は軸方向の一方の端部方向(図1では下方向)に向かうように形成され、その間は、軸方向の他方の端部方向(図1では上方向)に凸となる山形状に形成されている。
The
In addition, an
楕円柱部342は、基本的には楕円柱状の板状の部位であり、その支持部341側の端面から電線孔方向に支持部341側に突出し、長辺方向、言い換えれば下側部材340と上側部材331との分割方向と交差する方向に弾性変形するフック390を、楕円の長辺方向の両端部に備えている。フック390は、その外側の面が楕円柱部342の外周面に沿うように形成されている。そして、フック390は、楕円柱部342の楕円柱状の外周面から外側に突出するように電線孔方向に対して傾斜した傾斜面391と、傾斜面391の終端から長辺方向の内側に長辺方向と平行に向かう面、言い換えれば電線孔方向に垂直な面である垂直面392とを、電線孔方向の途中に備えている。そして、傾斜面391の始端と楕円柱部342の本体との間には、傾斜面391および垂直面392が長辺方向に弾性変形し易くなるように長孔393が形成されている。
そして、下側部材340の支持部341には、フック390の周囲に、フック390が所望量弾性変形しても干渉しないように凹んだフック用凹部345が形成されている。
The
The
上側部材331は、下側部材340の支持部341に支持される被支持部334と、被支持部334よりも外側に配置されて第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310を、軸方向の一方の端部方向(図16では下方向)に向かうように案内する案内部335と、を有している。
上側部材331の被支持部334における軸方向の一方の端部側の面(図16では下側の面)である下面333には、この下面333から軸方向の一方の端部方向に突出する円柱状の凸部332が楕円柱部342における楕円の長辺方向に2つ設けられている。また、下面333の、楕円柱部342における楕円の長辺方向の中央部に、下側部材340の電線路344と協働して第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310の通路を形成する電線路(不図示)が形成されている。この電線路は、上側部材331が下側部材340に取り付けられ、上側部材331の下面333と下側部材340の支持面341bとが接触した状態で、下側部材340の電線路344との間に、第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310が通る空間を形成するように形成されている。
The
A
また、被支持部334には、フック390の周囲に、フック390が所望量弾性変形しても干渉しないように凹んだフック用凹部331aが形成されている。
上側部材331の凸部332が下側部材340の凹部341aに嵌合され、上側部材331の下面333と下側部材340の支持面341bとが接触した状態では、上側部材331の被支持部334および下側部材340の支持部341の外周面は、楕円柱部342の外周面と同じとなるように形成されている。
The supported
In a state where the
案内部335は、被支持部334におけるグロメット320が配置された側とは反対側の端面から外側に突出し、この端面から軸方向の一方の端部方向(図16では下方向)に屈曲するとともに、第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310の周囲3方向を覆う。つまり、下側部材340の電線路344と協働して通路を形成するように、電線路344の載置面344aと対向する部位に壁が設けられておらず、また、軸方向の一方の端部(図16では最下端部)が開口している。
The
抜け止め部材336は、ソケット330の楕円の長辺方向の両側に設けられたフック390と、下側部材340のフック用凹部345および上側部材331のフック用凹部331aとの間に配置される。抜け止め部材336は、フック390が第2ハウジング160に形成された凹部162に嵌り合っている状態のときにフック390の内側に配置されてフック390の弾性変形を抑制する変形抑制部材の一例である。抜け止め部材336は、電線孔方向に伸びる直方体状の基体336aと、基体336aの電線孔方向の外側の端部から電線路344の方へ向かう屈曲部336bと、を有している。
The retaining
基体336aは、軸方向の一方の端面(図16では下側の端面)から下側(下側部材340側)に突出する下側突起336cと、軸方向の他方の端面(図16では上側の端面)から上側(上側部材331側)に突出する上側突起336dと、楕円の長辺方向の電線路344側の端面から電線路344側に突出する内側突起336eと、を有している。これら下側突起336c、上側突起336dおよび内側突起336eは、それぞれ電線孔方向に対して傾斜した傾斜面と、この傾斜面の終端から電線孔方向に垂直な方向と平行に向かう垂直面と、を有している。
屈曲部336bは、ソケット330の楕円の長辺方向に対して傾斜した傾斜面を、その先端であって、電線孔方向の内側に有している。屈曲部336bには、屈曲部336bの軸方向の中央部には先端から凹んだ凹部336fが形成されている。
The
The
以上のように構成されたハーネスコンプ300は、以下のようにして組み立てられる。
すなわち、先ず、グロメット320に形成された複数の電線孔323それぞれに電線310を挿入する。その後、グロメット320の円筒部322の内側に接着剤を塗布し、グロメット320に対して複数の電線310が動かないように位置決めを行う。また、複数の電線310を、第1のカバー370および第2のカバー380で束ねる。
そして、グロメット320の円筒部322側に配置された第2のカバー380で束ねられた複数の電線310を、ソケット330の下側部材340の楕円柱部342の貫通孔342aに通し、下側部材340の電線路344の載置面344aに載せる。その後、上側部材331を下側部材340に取り付ける。つまり、上側部材331の凸部332が下側部材340の凹部341aに嵌合し、上側部材331の下面333を下側部材340の支持面341bに接触させる。その結果、第2のカバー380で束ねられた複数の電線310は、図15に示すように、上側部材331の案内部335により下方向に案内される。つまり、本実施の形態に係るハーネスコンプ300においては、第2のカバー380で束ねられた複数の電線310を、上側部材331と下側部材340とで押圧することで、グロメット320の電線孔323の孔方向(電線孔方向)と交差する方向であり、電線孔方向とは直交する方向の下方向へ屈曲させる。また、ソケット330の内部において、第2のカバー380で束ねられた複数の電線310は、下側部材340の電線路344と上側部材331の被支持部334の電線路とで、図16で上方向に凸となる山形状に屈曲させられている。なお、グロメット320の円筒部322の内側に接着剤が塗布されているので、ソケット330の上側部材331を下側部材340に嵌合する際に複数の電線310に力を加えたとしても電線310がずれることが抑制される。
そして、第2のカバー380にて束ねられた複数の電線310の先端を第2のコネクタ360に接続する。他方、グロメット320の円筒部322が配置された側とは反対に配置された第1のカバー370で束ねられた複数の電線310の先端を第1のコネクタ350に接続する。
The
That is, first, the
Then, the plurality of
Then, the tips of the plurality of
また、このハーネスコンプ300は、以下のようにして電動パワーステアリング装置100に組み付けられる。
すなわち、第1ハウジング150および第2ハウジング160に、下部連結シャフト108、ピニオンシャフト106、検出装置ユニット20などを組み付け、第3ハウジング170を組み付ける前の状態で、第1のコネクタ350側から第2ハウジング160に形成された連通孔161に通す。そして、グロメット320の突起324が連通孔161の内周面に接触するように嵌合するとともに、ソケット330のフック390が、第2ハウジング160に形成された凹部162に嵌るまで、グロメット320およびソケット330を押し込んでいく。ソケット330を連通孔161に差し込むと、フック390の傾斜面391が第2ハウジング160における連通孔161の周りの壁に接触して弾性変形し、その後さらに深く差し込まれて傾斜面391が第2ハウジング160の凹部162に嵌り込むことで変形状態から復帰する。グロメット320は、その楕円柱部321における円筒部322が配置された側の面がソケット330の三日月柱部343に押されることにより、連通孔161の周囲の壁163との間に生じる摩擦力に抗して内側へ移動する。このようにして、グロメット320およびソケット330を第2ハウジング160に装着する。そして、抜け止め部材336を、フック390と、下側部材340のフック用凹部345および上側部材331のフック用凹部331aとの間に差し込む。また、第1のコネクタ350をフラットケーブルカバー60の端子に、第2のコネクタ360をECU200の端子に差し込む。
The
That is, the lower connecting
他方、ハーネスコンプ300を取り外す場合には、第1のコネクタ350をフラットケーブルカバー60の端子から取り外した後、抜け止め部材336を引き抜くとともに、第2ハウジング160の外側からソケット330のフック390を内側に弾性変形させながら手前に引くことで、グロメット320およびソケット330を第2ハウジング160の連通孔161から取り外せばよい。抜け止め部材336には凹部336fが形成されていることから、この凹部336fに例えばマイナスドライバの先端を差し込むことで、抜け止め部材336を容易に取り外すことが可能である。そして、その後、第1のコネクタ350を第2ハウジング160の連通孔161から引き抜き、ハーネスコンプ300を取り外す。
On the other hand, when removing the
なお、上述した実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100においては、電線310を保持するグロメット320の移動を抑制する部材としてソケット330を用いたハーネスコンプ300を備えているが、かかる態様に限定されない。例えば、グロメット320の移動を抑制する部材として、ハウジング140の外部に配置されるとともにこのハウジング140にネジ止されて、連通孔161の外側連通孔161bを覆う板金にて成形されたプレートを用いてもよい。かかる場合には、電線310を狭持する平板状の部位と、プレートに形成された貫通孔に差し込まれるフックとを有するクリップを、フックを介してプレートに装着するとともに、平板状の部位にて電線310を締め付けた状態で保持するとよい。これにより、ハウジング140の外側で電線310に外力が加わったとしても、グロメット320が電線310を保持している部位に力が伝わり難くすることができる。
In addition, in the electric
<第2の実施形態>
図18は、第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
以下では、第1の実施形態との差異点について述べ、同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100は、いわゆるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、電動モータ201の発生トルクをラック軸105に付与するタイプの装置である。
<Second Embodiment>
FIG. 18 is a diagram illustrating a schematic configuration of the electric
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The electric
すなわち、第2の実施形態に係る電動モータ201は、ハウジング(不図示)に組み付けられたステータ(不図示)と、ラック軸105の軸心を回転中心としてハウジングに対して回転可能かつラック軸105の軸方向には移動不能に組み付けられたロータ(不図示)とを有している。ロータは、ボールスクリューナットに弾性体を介して係合されており、ロータは弾性体を介してボールスクリューナットを回転させてラック軸105を軸方向に移動させるアシスト力を発生させる。また、その出力は、制御装置200によって制御されるようになっている。これにより、制御装置200の制御の下、電動モータ201の発生トルクが、ラック軸105に伝達され、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力がアシストされる。
That is, the
図19は、第2の実施形態に係るステアリング装置100のステアリングギアボックス107内を示す断面図である。
第2の実施形態に係るステアリング装置100は、ピニオンシャフト106および下部連結シャフト108を回転可能に支持するハウジング440を備えている。ハウジング440は、例えば自動車などの乗り物の車体に固定される部材であり、第1ハウジング450および第2ハウジング460から構成される。ピニオンシャフト106は、軸受け452を介して第1ハウジング450に回転可能に支持され、下部連結シャフト108は、軸受け461を介して第2ハウジング460に回転可能に支持されている。第2の実施形態に係るハウジング440は、第1の実施形態に係るハウジング140と異なり、ウォームホイール120やウォームギヤ111を収納していない。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the inside of the
The
第1ハウジング450は、ピニオンシャフト106を回転可能に支持する軸受け452を、軸方向の一方の端部側(図19においては下側)に有し、軸方向の他方の端部側(図19においては上側)が開口した部材である。第1ハウジング450の側面には、内外を連通する連通孔451が形成されている。連通孔451は、第1の実施形態に係る連通孔161と同じであり、ハーネスコンプ300のグロメット320が嵌合される孔である。その詳細な説明は省略する。
第1ハウジング450には、トルク検出システム10のブラケット490を締結部材(例えば、ボルト、ビスなど)96で取り付けるためのボス455が複数(本実施の形態においては3つ)設けられている。
The
The
第2ハウジング460は、第1の実施形態に係る第3ハウジング170と同じであり、その詳細な説明は省略するが、下部連結シャフト108を回転可能に支持する軸受け461を、軸方向の他方の端部側(図19においては上側)に有し、軸方向の一方の端部側(図19においては下側)が開口した部材である。そして、軸方向の一方の端部側の開口部が第1ハウジング450における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置されるとともに、例えばボルトなどにより第1ハウジング450に固定される。
The
第2の実施形態に係るステアリング装置100のトルク検出システム10は、第1の実施形態に係るステアリング装置100のトルク検出システム10に対して、検出装置ユニット20のブラケット490が異なるのみである。
図20は、第2の実施形態に係るブラケット490の概略構成図である。(a)は平面図であり、(b)は(a)のXXB−XXB部の断面図である。
第2の実施形態に係るブラケット490は、第1の実施形態に係るブラケット90に対して、取付部492の形状が異なるのみである。つまり、覆い部491および軸用孔493は、それぞれ第1の実施形態に係るブラケット90の覆い部91および軸用孔93と同じ形状である。
The
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a
The
そして、第2の実施形態に係るブラケット490の取付部492は、第1の実施形態に係るブラケット90の取付部92に対して、垂直部92aがない点が異なる。つまり、取付部492は、覆い部491と同じ高さの面上に設けられた水平部492bを有している。この水平部492bには、ブラケット490を、ハウジング440の第1ハウジング450のボス455に締結するための締結部材96を通す孔であるハウジング用孔492cが形成されている。
このように構成されたブラケット490により、第2の実施形態に係るステアリング装置100においても、検出装置25は、ハウジング440に取り付けられる。
And the
With the
以下に、上述した第1の実施形態に係るステアリング装置100と第2の実施形態に係るステアリング装置100との共通点および差異点について詳しく説明する。
検出装置25は、第1の実施形態および第2の実施形態に係るステアリング装置100に共通の装置であり、ステアリングギアボックス107内に配置される。そして、検出装置25は、第1の実施形態に係るステアリング装置100においては、ブラケット90を介してハウジング140に装着され、第2の実施形態に係るステアリング装置100においては、ブラケット490を介してハウジング440に装着される。
Hereinafter, common points and differences between the
The
第1の実施形態に係るステアリング装置100においては、ステアリングギアボックス107内の検出装置25よりも軸方向の一方の端部側(図19においては下側)にウォームホイール120が配置されている。そして、第1の実施形態に係るハウジング140のボス165の、検出装置25に対する軸方向の位置は、第2の実施形態に係るハウジング440のボス455よりも軸方向の他方の端部側(図2においては上側)に位置する。これは、ステアリングギアボックス107内の軸方向の大きさのコンパクト化を図りつつ、つまり、ウォームホイール120と検出装置25との隙間を小さくしつつ、第1の実施形態に係るハウジング140のボス165とウォームホイール120との干渉を回避するためである。そして、このハウジング140のボス165を用いて検出装置25をハウジング140に固定するべく、ブラケット90に、覆い部91の面に対して略垂直に軸方向の他方の端部側(図2においては上側)に延びる垂直部92aを設け、ハウジング用孔92cが形成された水平部92bの軸方向の位置をボス165の位置に合わせるようにしている。
In the
他方、第2の実施形態に係るステアリング装置100においては、ステアリングギアボックス107内にウォームホイール120が配置されていない。それゆえ、第2の実施形態に係るブラケット490の覆い部491と、ハウジング用孔492cが形成された水平部492bとを同一面上に設け、ブラケット490の成形容易化を図っている。そして、このブラケット490の水平部492bの位置に合うように、ハウジング440のボス455の軸方向の位置を定めている。
On the other hand, in the
このように第1の実施形態および第2の実施形態に係るステアリング装置100においては、検出装置25とブラケット90(490)とで検出装置ユニット20を構成し、ブラケット90(490)の取付部92(492)の形状で、検出装置25の軸方向の位置を調整している。これにより、ステアリング装置100のタイプに応じて、ブラケット90(490)の形状を変えるだけで、異なる機種においても検出装置25を共通化することが可能となる。また、検出装置25とブラケット90(490)とで検出装置ユニット20を構成し、このユニットの状態でハウジング140(440)に組み付けることで、検出装置25の組み付け容易化を実現している。
Thus, in the
なお、図4を用いて説明した第1の実施形態に係るステアリング装置100のブラケット90の取付部92と、図20を用いて説明した第2の実施形態に係るステアリング装置100のブラケット490の取付部492とは、軸方向(図4(a)および図20(a)において紙面に垂直な方向)の位置が異なるだけであるが、特にかかる態様に限定されない。例えば、ブラケット90の取付部92とブラケット490の取付部492とは、軸方向以外の位置、例えば、図4(a)および図20(a)における横方向、縦方向の位置が異なってもよい。これらにより、ステアリング装置100のタイプに応じて、ブラケット90(490)の形状を変えるだけで異なる機種においても検出装置25を共通化することがより一層可能となる。
The mounting
また、同じタイプのステアリング装置100でも、検出装置25に隣接して配置される部品の形状が異なる機種であっても、ブラケット90の形状を変えるだけで、検出装置25を共通化することが可能となる。例えば、第1の実施形態に係るステアリング装置100と同タイプのステアリング装置100であって、ウォームホイール120の形状が異なる機種である場合は、垂直部92aの軸方向の長さを変えるだけで、ウォームホイール120に対する検出装置25の相対位置を変えることができる。
Even if the
<第3の実施形態>
図21は、第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
以下では、第1の実施形態との差異点について述べ、同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
第3の実施形態に係るステアリング装置100は、いわゆるダブルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置であり、電動モータ301の発生トルクを、第2のピニオンシャフト302のピニオン302aを介してラック軸105に付与するタイプの装置である。第2のピニオンシャフト302は、図21に示すように、トーションバーを介してステアリングホイール101と連結されたピニオンシャフト106とは別に設けられた部材である。
<Third Embodiment>
FIG. 21 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The
このように、第3の実施形態に係るステアリング装置100は、第2のピニオンシャフト302を有しており、第2のピニオンシャフト302に取り付けられたウォームホイール303と、電動モータ301の出力軸に取り付けられたウォームギヤ(不図示)とが連結されている。そして、電動モータ301の出力は、制御装置200によって制御されるようになっている。これにより、制御装置200の制御の下、電動モータ301の発生トルクが、ラック軸105に伝達され、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力がアシストされる。
As described above, the
この第3の実施形態に係るステアリング装置100のステアリングギアボックス107内の構造は、第2の実施形態に係るステアリング装置100と同じである。つまり、第2の実施形態に係る検出装置ユニット20を、この第3の実施形態に係るステアリング装置100においても用いることが可能となる。それゆえ、第1の実施形態に係るステアリング装置100で用いる検出装置ユニット20のブラケット90の形状を変えるだけで、検出装置25を共通化することが可能となる。
The structure in the
なお、上述した実施形態に係る検出装置ユニット20においては、検出装置25のフラットケーブルカバー60と、ブラケット90(490)とを締結部材95を用いて締結しているが、特にかかる態様に限定されない。例えば、樹脂製のフラットケーブルカバー60のボス63の先端側に円柱状の突起をさらに設け、この突起をブラケット90(490)のカバー用孔91a(491a)に通した後に、この突起の先端を加熱することで、フラットケーブルカバー60とブラケット90(490)とを熱かしめで固定してもよい。
In addition, in the
また、上述した実施形態に係る検出装置ユニット20においては、検出装置25のベース50をピニオンシャフト106に直接嵌合することで、ベース50がピニオンシャフト106と共に回転する構成であるが、特にかかる態様に限定されない。ベース50がピニオンシャフト106と共に回転する構成であれば、例えば、ベース50とピニオンシャフト106との間に他の部材を介在させることでベース50とピニオンシャフト106とを間接的に連結してもよい。
Moreover, in the
10…トルク検出システム、20…検出装置ユニット、21…回転部材、22…磁石、23…接着剤、25…検出装置、30…相対角度センサ、40…プリント基板、50…ベース、60…フラットケーブルカバー、70…フラットケーブル、90、490…ブラケット、100…電動パワーステアリング装置、106…ピニオンシャフト、108…下部連結シャフト、109…トーションバー、110…電動モータ、120…ウォームホイール、140、440…ハウジング、200…電子制御ユニット(ECU)、210…相対角度演算部、300…ハーネスコンプ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記相対角度検出装置の前記カバー部材を支持するとともに当該相対角度検出装置の周囲を覆うハウジングに取り付けるための取付部が設けられた支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記相対角度検出装置の前記カバー部材における前記他方の回転軸の軸方向の一方の端部に取り付けられるとともに当該他方の回転軸を通すための軸用貫通孔が形成されている
ことを特徴とする相対角度検出装置ユニット。 A sensor that outputs a value corresponding to a magnetic field generated by a magnet fixed to one of the two rotating shafts that rotates coaxially and is fixed to the other rotating shaft, and a substrate on which the sensor is mounted A transmission member that has one end fixed to the substrate and is electrically connected to the sensor and transmits an electrical signal, and the other end of the transmission member is fixed and around the transmission member. A relative angle detection device having a cover member for covering;
A support member provided with an attachment portion for supporting the cover member of the relative angle detection device and attaching the cover member to a housing covering the periphery of the relative angle detection device;
Equipped with a,
The support member is attached to one end portion in the axial direction of the other rotation shaft of the cover member of the relative angle detection device, and has a shaft through-hole for passing the other rotation shaft. <br/> Relative angle detector unit characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の相対角度検出装置ユニット。 2. The relative according to claim 1, wherein the attachment portion of the support member is located outside the cover member of the relative angle detection device in a direction intersecting an axial direction of the other rotation shaft. Angle detector unit.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の相対角度検出装置ユニット。 Wherein the attachment portion of the support member, the relative angle detection apparatus according to the support member to claim 1 or 2, characterized in that it is formed fastening holes for passing fastening members for fastening to said housing unit.
前記2つの回転軸の他方の回転軸に固定されて、前記一方の回転軸に固定された磁石が発生した磁界に応じた値を出力するセンサと、当該センサが実装される基板と、一方の端部が当該基板に固定されるとともに当該センサと電気的に接続され電気信号を伝送する伝送部材と、当該伝送部材の他方の端部が固定されるとともに当該伝送部材の周囲をカバーするカバー部材と、を有する相対角度検出装置と、
前記相対角度検出装置の周囲を覆うハウジングと、
前記相対角度検出装置の前記カバー部材を支持するとともに前記ハウジングに取り付けるための取付部が設けられた支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記相対角度検出装置の前記カバー部材における前記他方の回転軸の軸方向の一方の端部に取り付けられるとともに当該他方の回転軸を通すための軸用貫通孔が形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A magnet fixed to one of the two rotating shafts rotating coaxially and relative to each other;
A sensor that is fixed to the other rotary shaft of the two rotary shafts and outputs a value corresponding to a magnetic field generated by a magnet fixed to the one rotary shaft; a substrate on which the sensor is mounted; A transmission member that is fixed to the substrate and electrically connected to the sensor and transmits an electrical signal, and a cover member that fixes the other end of the transmission member and covers the periphery of the transmission member And a relative angle detection device,
A housing covering the periphery of the relative angle detection device;
A support member provided with an attachment portion for supporting the cover member of the relative angle detection device and attaching the cover member to the housing;
Equipped with a,
The support member is attached to one end portion in the axial direction of the other rotation shaft of the cover member of the relative angle detection device, and has a shaft through-hole for passing the other rotation shaft. An electric power steering apparatus characterized by the above.
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