JP6886067B2 - トルク検出装置、及び、磁気センサモジュール - Google Patents
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Description
以下の第1〜第14実施形態のうち、第2実施形態、及び、第2実施形態との組み合わせが可能な形態が「特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態」に相当し、それ以外は参考形態に相当する。
本実施形態のトルク検出装置は、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。
図3(a)、図3(b)、図4を参照し、第1実施形態について説明する。第1実施形態の磁気センサモジュール501では、平面視にて、磁束誘導部材511、521の本体は、基準線Xに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材511、521の中心軸O側の辺は、ヨーク31、32の内部で基準線Xに直交する直線である。
P=μ(A/L) ・・・(1)
第2実施形態の磁気センサモジュール502について、側面図及び軸方向断面図は第1実施形態の図3(b)及び図4を援用する。図7の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「512,522」と記す。
第3実施形態の磁気センサモジュール503について、軸方向断面図は第1実施形態の図4を援用する。図8(a)、図8(b)に示すように、第3実施形態の磁気センサモジュール503では、平面視にて、磁束誘導部材513の本体は、中心軸Oを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。磁束誘導部材513、523は、軸方向の内側においてヨーク31、32と対向し、その対向面積はヨーク31、32の周方向について一定である。
図9(a)、図9(b)、図10に示すように、第4実施形態の磁気センサモジュール504では、磁束誘導部材514、524の本体は、平面視にてヨーク31、32の外形より径方向外側に位置し、且つ、基準線Xに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材514、524の中心軸O側の辺は、基準線Xに直交する直線である。したがって、第4実施形態は、第1実施形態と同様に小型化、歩留まり向上の効果を奏する。
図11、図12に、第5、第6実施形態の磁気センサモジュール505、506の軸方向断面図を示す。第5、第6実施形態は、磁束誘導部材とヨークとの対向構成に係る他のバリエーションである。第5、第6実施形態の磁束誘導部材515、525、516、526の本体の平面視形状は、第1、第4実施形態のような長方形帯状、又は、第2実施形態のような円弧を対辺とする帯状のいずれでもよい。
図13(a)、図13(b)、図14に示すように、第7実施形態の磁気センサモジュール507では、磁束誘導部材517、527の本体は、平面視にて、ヨーク31、32の外形より径方向外側に位置し、且つ、中心軸Oを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。
第8実施形態の磁気センサモジュール508について、軸方向断面図を省略する。図15(a)、図15(b)に示すように、第8実施形態の磁気センサモジュール506では、磁束誘導部材518、528は長方形帯状の本体のみで構成され、延設部61、62を有していない。磁束誘導部材518、528において、軸方向に互いに近接するように折り曲げられたセンサ保持部66、67の間に磁気センサ71、72が配置される。この形態では、本体60における磁気センサ71、72の設置部位が実質的に「磁気センサ71、72の近傍」に相当する。第8実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する他、磁気センサモジュール506をより小型にすることができる。
第9実施形態の磁気センサモジュール509について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図16の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「519、529」と記す。図16に示すように、第9実施形態の磁気センサモジュール509では、磁束誘導部材519、529は、それぞれ、基準線Xの一方側と他方側とに分割して形成される。それ以外の点では、第9実施形態は第1実施形態と同様である。第9実施形態では、第1実施形態の効果に加え、中間部65を省くことで磁束誘導部材の製造歩留まりをより向上させることができる。なお、第9実施形態では、二つの磁気センサ71、72、又は四つ以上の偶数個の磁気センサが基準線Xに対して対称に配置される構成が前提となる。
第10実施形態の磁気センサモジュール510について、軸方向断面図は第1実施形態の図4を援用する。図17(a)、図17(b)に示すように、第10実施形態の磁気センサモジュール550では、磁束誘導部材560、570は、第1実施形態の磁束誘導部材511、521に対し、延設部61、62が周端部63、64近くに設けられている点が異なる。つまり、第10実施形態では、延接部61、62への分岐部位であるS部での磁束誘導部材560、570とヨーク31、32との対向面積が中間部65に比べて小さくなっている。なお、第8実施形態のように延接部が設けられず、磁気センサ71、72が本体60に直接設置されてもよい。
磁気センサ71、72を二つ備える上記第1〜第10実施形態に対し、磁気センサモジュールは、一つの磁気センサが基準線X上に配置される構成としてもよい。ここでは、第1及び第8実施形態に対し磁気センサを一つに変更した実施形態を第11及び第12実施形態として説明する。
上記実施形態ではいずれも、磁気センサ71、72は、略直方体のICパッケージの広い面が軸に直交するように(いわゆる横向きに)配置されている。これに対し図21(a)、図21(b)に示す第13実施形態の磁気センサモジュール553は、略直方体のICパッケージの広い面が軸に平行となるように(いわゆる縦向きに)配置される。なお、図21(a)では、周端部63、64の符号及びハッチングの記載を省略する。
上記実施形態ではいずれも、一組のヨークのそれぞれと対向する一組の磁束誘導部材が設けられる。これに対し図22(a)、図22(b)に示す第14実施形態の磁気センサモジュール554では、磁束誘導部材は、一方のヨーク側にのみ設けられ、他方のヨーク側には設けられない。例えば磁束誘導部材564は、一組のヨーク31、32の軸方向の間に配置され、上端部が上側のヨーク31と対向する。磁気センサ71は、磁束誘導部材564の下端部と下側のヨーク32との間に配置される。すなわち、磁気センサ71の下面は、磁束誘導部材を介することなく、下側のヨーク32から直接磁束が伝達される。このように、磁束誘導部材は、必ずしも一組のヨークのそれぞれと対向するように一組設けられなくてもよい。なお、第14実施形態は、磁気センサが一つの構成にも適用可能である。
(a)上記実施形態の図1等では、一組のヨーク31、32は一定幅の環状であり、爪33、34は、ヨーク31、32の内周から軸方向に折れ曲がるように形成されている。これに対し、図23(a)、図23(b)に示す一組のヨーク36、37は、隣接する爪38、39同士の間の部分で環の内側が切り欠かれ環の幅が狭くなっている。言い換えれば、爪38、39は、環から径内方向へ突出してから軸方向に折れ曲がるように形成されている。これにより、爪38、39部分の磁気回路の面積を拡大し、ヨーク36、37に集められる磁束を増大させることができる。
11 ・・・入力軸(第1軸)、 12 ・・・出力軸(第2軸)、
13 ・・・トーションバー、 14 ・・・多極磁石、
31、32・・・一組のヨーク、
50(502)・・・磁気センサモジュール、
51(512)、52(522)・・・磁束誘導部材、
60 ・・・本体、 61、62・・・延設部、 63、64・・・周端部、
71、72・・・磁気センサ、 X・・・基準線。
Claims (7)
- 第1軸(11)と第2軸(12)とを同軸上に連結し、前記第1軸と前記第2軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー(13)と、
前記第1軸または前記トーションバーの一端側に固定され、N極とS極とが周方向に交互に配置されている多極磁石(14)と、
軟磁性体で形成され、前記多極磁石の径外側で前記第2軸または前記トーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、前記多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク(31、32)と、
軟磁性体で形成され、少なくとも一方の前記ヨークと本体(60)が対向し、前記磁気回路の磁束を誘導する一つ以上の磁束誘導部材(512、522)と、
前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部(61、62)に設置され、前記磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する一つ以上の磁気センサ(71、72)と、
を備え、
前記ヨークの軸方向の投影において、
前記磁気センサが一つの場合、前記磁気センサと前記ヨークの中心軸とを結び、前記磁気センサが複数の場合、複数の前記磁気センサの中間位置と前記ヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線(X)とし、
前記基準線を挟み、前記磁束誘導部材の本体と前記ヨークとの対向範囲における前記ヨークの周方向両端に対応する部位を前記磁束誘導部材の本体の周端部(63、64)と定義すると、
前記磁束誘導部材は、本体における前記磁気センサの設置部位又は前記延接部への分岐部位で、前記周端部に比べ、前記磁束誘導部材と前記ヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなるように構成されており、
前記磁束誘導部材の本体は、前記基準線に対して対称であり、且つ、前記基準線上で前記ヨークの中心軸に対し前記磁気センサとは反対側に位置する点を中心とし、前記ヨークの中心軸を中心とする円弧よりも曲率が小さい同心円弧を対辺とする帯状に形成されているトルク検出装置。 - 前記基準線に対して対称に配置される二つの前記磁気センサを備える請求項1に記載のトルク検出装置。
- 前記磁束誘導部材は、少なくとも前記ヨークの軸方向において、前記ヨークと対向する請求項1または2に記載のトルク検出装置。
- 前記一組のヨークのそれぞれと対向する一組の前記磁束誘導部材を備える請求項1〜3のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
- 各前記磁束誘導部材は、本体から前記ヨークの径方向外側に延びる前記延接部を有し、
前記磁気センサは、一組の前記磁束誘導部材の前記延接部の間に配置される請求項4に記載のトルク検出装置。 - 一組の前記磁束誘導部材の前記延接部は、前記磁気センサが間に配置される部分においてギャップが最小となるように、前記ヨークの軸方向に段差を有している請求項5に記載のトルク検出装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のトルク検出装置に用いられ、
前記磁束誘導部材及び前記磁気センサが一体に構成されている磁気センサモジュール。
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