JP6042667B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、トルクセンサに関するものである。

一般に、自動車の操向の安全性を保障するための装置として別途の動力で補助する操向装置が用いられる。従来には、このような補助操向装置として油圧を用いる装置を使用したが、最近は、動力の損失が少なくて正確性に優れた電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ｝が用いられる。

上記のような電動式操向装置（ＥＰＳ）は、車速センサ、アングルセンサ及びトルクセンサなどで感知した運行条件に応じて、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモータを駆動して、旋回安全性を保障し、迅速な復元力を提供することによって、運転手にとって安全な走行を可能にする。

ところが、このような動力装置がステアリングホイールを操作する力に介入するためには、操向軸にかかるトルクや操向角だけでなく、操向角速度を測定する必要性がある。一般に、操向軸の回転角度を測定するためにはアングルセンサを用い、操向トルクを測定するためにはトルクセンサを用いるが、最近は、トルクと回転角度を一つのセンサで感知できるトルクアングルセンサ（ＴＡＳ）が多く用いられる。しかしながら、このような操向角や操向角速度を検出するトルクアングルセンサは、製造工程が複雑で、故障や誤作動の確率が高いため、インデックスセンサ（Ｉｎｄｅｘ Ｓｅｎｓｏｒ）方式のトルクインデックスセンサ（Ｔｏｒｑｕｅ Ｉｎｄｅｘ Ｓｅｎｓｏｒ：ＴＩＳ）が用いられることもある。

韓国公開特許第２０１１−００４１４６８号

トルクセンサの一般的な構成は、２０１１年４月２１日に公開された特許文献１に記載されている。前術した先行技術では、第１軸に作用するトルクを測定するためのトルクセンサを含むセンサ装置として、規定された回転角及び／又は規定された回転角範囲に対して第１軸の角位置を検出及び／又は確認できるように構成される回転角インデックスユニットを備えるセンサ装置の一例が開示されている。

ところが、このようなトルクセンサには、マグネットの磁気フラックス（ｆｌｕｘ）を集中させるための部品としてコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）が設けられる。このコレクタはハウジングに固定されるが、もしコレクタとハウジングとの間の結合が緩むと、コレクタとステータとの間の距離が不均一になり、センサの測定値に誤差が発生できる。特に、電動式操向装置（ＥＰＳ）に適用されるトルクセンサの場合、常温に比べて相対的に高温である８０ないし１２５℃で動作するため、両面テープや、接着剤などを用いてコレクタを固定することが不可能である。よって、高温でも信頼性が保障されるコレクタの固定構造の必要性が提起されている。

本発明は、上記のような点を勘案して案出したものであって、高温でもコレクタが離脱されることなく、堅固に固定できるように構造が改善されたトルクセンサを提供することを目的とする。

本発明によるトルクセンサは、ハウジング、ハウジングの内部空間部に設けられるステータ、ステータの内部に配置され、回転軸と共に回転するマグネット、ハウジングの内部に固設され、マグネットの回転によって磁化信号を出力する第１磁気素子が設けられる印刷回路基板、ハウジングに突出形成される少なくとも一つ以上の固定ボス、及び、固定ボスと対応する位置に貫通形成される複数個の通孔を有し、マグネットの磁気フラックスをガイドして磁場を集中するコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）、を含み、固定ボスは、通孔を通過した後、熱融着され、コレクタをハウジングの内面に密着固定することを特徴とする。

本発明の好ましい一実施例によれば、コレクタは、少なくとも一つ以上の通孔を備えることが好ましい。

また、コレクタは、第１磁気素子を中心に２個が一対となって、ハウジングの内部に上下対称に設けられるのがよい。

また、コレクタは、一側端が第１磁気素子と接触されるように設けられるのがよい。

印刷回路基板は、回転軸に設けられるインデックスマグネットを感知する第２磁気素子、をさらに含むこともできる。

一方、通孔は、コレクタの重心を通る仮想の線を基準に一対が互いに対称になるように形成され、コレクタが結合されるハウジングの面接触部分に形成されるのがよい。

本発明は、ハウジングの内側に突出形成された固定用ボスがコレクタに形成された通孔を通過した後、熱融着されるため、トルクセンサが長期間高温状態で動作しても、コレクタが離脱することなく、堅固に固定することができ、製品の信頼性を向上させることができる。

本発明の好ましい一実施例によるトルクセンサの主要構成部の一例を示す斜視図である。 図１の平面図である。 図２の要部拡大図である。

以下に、本発明によるトルクセンサについて、図面を参考しながら説明する。
図１は、本発明の好ましい一実施例によるトルクセンサの主要構成部の一例を示す斜視図、図２は、図１の平面図、及び、図３は、図２の要部拡大図である。

本発明の好ましい一実施例によるトルクセンサは、ハウジング１、ステータ１０、マグネット２０、印刷回路基板３０を含み、ハウジング１には、少なくとも一つ以上の固定ボス２が突出形成され、ステータ１０には、固定ボス２が貫通結合する通孔１２を有するコレクタ１１が設けられる。

ハウジング１はトルクセンサの外郭を構成するものであって、樹脂材質で形成するのがよいが、これに限定するわけではなく、必要に応じて金属材質のように耐磨耗性の良い材質を用いることもよい。このように構成されたハウジング１は、図示しないステアリングホイールの回転軸上に装着することができるものであって、回転軸の回転に障害を発生しないながらも回転有無にかかわらず固定できるように配置される。

ハウジング１の内側面には、図２に示したように、複数個の固定ボス２が突出形成される。固定ボス２は少なくとも２個以上設けられ、好ましくは、図示したように、中央に１個と、両端に対称に２個が突出形成される。

ステータ１０は櫛歯（ｔｏｏｔｈ）状に設けられ、一端にマグネット２０の磁場を効果的に集めるようにコレクタ１１が設けられる。

コレクタ１１は、図１に示したように、ステータ１０の上側及び下側に対称になるように配置され、マグネット２０の磁気フラックスをガイドして、磁場を集中させる役割を果たす。また、コレクタ１１には、固定ボス２と対応する位置に貫通形成される複数個の通孔１２が形成される。

本発明の好ましい一実施例によれば、通孔１２は２個設けられるが、ハウジング１と面接触する位置に複数個が形成されるのがよく、コレクタ１１の中心を基準に左右対称になるのがよい。

したがって、固定ボス２は、通孔１２を通過した後、図３に示したように、熱融着され、ねじ頭状のヘッド２ａを形成することができる。ヘッド２ａは、コレクタ１１をハウジング１の内面側に加圧して、コレクタ１１をハウジング１に密着固定することができる。つまり、通孔１２を通過した固定ボス２をホットプレスすると、樹脂材質で形成される固定ボス２は平たく押しつぶされヘッド２ａを形成し、コレクタ１１と密着される。ヘッド２ａは、コレクタ１１をハウジング１の内側面に加圧して面接触状態で固定する。

マグネット２０はリング状に設けられ、ステータ１０の内壁面に取り付けられ、ステアリングホイールの回転軸（図示せず）の回転に連動して回転する。

印刷回路基板３０には、マグネット３０の磁気力を感知して、ステアリングホイールの回転に連動して回転する回転軸のトルクシグナルを感知する第１磁気素子３１が設けられる。第１磁気素子３１は、一般に、一対のリニアホール素子（Ｌｉｎｅａｒ Ｈａｌｌ ＩＣ）を使用する。印刷回路基板３０は、図１に示したように、トルクセンサの一番外側部分に配置されるのがよい。

一方、必要な場合、図示しないの回転軸の回転シグナルが入力できるインデックスマグネット４０が、図１に示したように、さらに備えられてもよい。インデックスマグネット４０は、回転軸に設けられるマグネットホルダーに設けられ、回転軸の回転によって位置変更される。

また、印刷回路基板３０には、インデックスマグネット４０の磁場を感知する第２磁気素子３２が設けられてもよい。第２磁気素子３２は、インデックスマグネット４０の回転をパルス信号で感知し、回転軸の操向角の計算のためにインデックスパルスシグナルを出力する。一般に、第２磁気素子３２はホールスイッチとして設けられ、インデックスパルスシグナルを出力する。

このような本発明によると、コレクタ１１をハウジング１に固定結合するために、ハウジング１に一体に設けられた固定ボス２をコレクタ１１に貫通形成された通孔１２を通過させた後に、熱融着するため、高温状態で長期間使用しても、コレクタ１１が常にハウジング１に密着された状態で固定できる。すると、コレクタ１１とマグネット２０と常に一定の距離を維持することができ、センサ測定値の信頼性を向上させることができる。

また、通孔１２を通過した固定ボス２を熱融着して、図３に示したように、平たく押しつぶしてヘッド２ａを形成すると、ヘッド２ａとコレクタ１１との間の接触面積だけの圧力でコレクタ１１をハウジング１側に加圧することができるため、より堅固に結合が維持されることが可能である。

上記で説明し、図面に示した本発明の実施例は、本発明の技術的思想を限定するものと解釈されてはならない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲に記載の事項のみによって制限され、本発明の技術分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的思想を多様な形態に改良変更することが可能である。したがって、このような改良及び変更は通常の知識を有する者にとって自明なものである限り、本発明の保護範囲に属するものと認めるべきである。

１ ハウジング
２ 固定ボス
１０ ステータ
１１ コレクタ
１２ 通孔
２０ マグネット
３０ 印刷回路基板

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの内部空間部に設けられるステータと、
   前記ステータの内部に配置され、回転軸と共に回転するマグネットと、
   前記ハウジングの内部に固設され、前記マグネットの回転によって磁化信号を出力する第１磁気素子が設けられる印刷回路基板と、
   前記ハウジングに突出形成される少なくとも一つ以上の固定ボスと、
   前記固定ボスと対応する位置に貫通形成される少なくとも一つ以上の通孔を有し、前記マグネットの磁気フラックスをガイドして磁場を集中するコレクタと、を含み、
   前記固定ボスは、前記通孔を貫通し、
   前記固定ボスは、前記コレクタを前記ハウジングの内面に密着固定するヘッドを含むことを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記コレクタは、複数個の通孔を有する、請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記コレクタは、前記第１磁気素子を中心に２個が一対となって、前記ハウジングの内部に上下対称に位置する、請求項１に記載のトルクセンサ。
4. 前記コレクタは、一側端が前記第１磁気素子と接触される、請求項１に記載のトルクセンサ。
5. 前記印刷回路基板は、前記回転軸に設けられるインデックスマグネットを感知する第２磁気素子、をさらに含む、請求項１に記載のトルクセンサ。
6. 前記通孔は、前記コレクタの重心を基準に一対が互いに対称になるように形成される、請求項２に記載のトルクセンサ。
7. 前記通孔は、前記コレクタと前記ハウジングの面接触部分に形成される、請求項２に記載のトルクセンサ。

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