JP7322811B2 - Magnetic sensors, torque detectors, steering devices - Google Patents
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Description
本発明は、磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic sensor, a torque detection device, and a steering device.
従来より、多極磁石とヨーク部材との相対的回転によって生ずる磁束の変化を磁気センサで検出し、磁気センサの検出信号に基づいて、トーションバーに加わるトルクを検出するトルク検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、この磁気センサは、樹脂部材で構成されるケーシングと、ケーシングに配置されて磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子とを備えている。また、磁気センサは、ケーシングに固定され、ヨーク部材からの磁束を磁気検出素子へと誘導する磁束誘導部材を備えている。なお、磁束誘導部材は、ヨーク部材と対向する本体部と、本体部から延設されて磁気検出素子と対向する延設部とを有する構成とされている。そして、磁束誘導部材は、インサート成形によってケーシングに固定される。
Conventionally, there has been proposed a torque detection device that detects a change in magnetic flux caused by relative rotation between a multipolar magnet and a yoke member with a magnetic sensor and detects the torque applied to the torsion bar based on the detection signal of the magnetic sensor. (See
しかしながら、磁束誘導部材をインサート成形でケーシングに固定する場合、磁束誘導部材を支持するための支持部等を金型に構成する必要がある。このため、このような磁気センサは、ケーシングを構成するための金型が複雑になり易く、製造工程が複雑になり易い。 However, when the magnetic flux guide member is fixed to the casing by insert molding, it is necessary to form a supporting portion or the like for supporting the magnetic flux guide member in the mold. For this reason, such a magnetic sensor tends to have a complicated mold for forming the casing, and the manufacturing process tends to be complicated.
本発明は上記点に鑑み、製造工程が複雑になることを抑制できる磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic sensor, a torque detection device, and a steering device that can prevent the manufacturing process from becoming complicated.
上記目的を達成するための請求項1、4では、対向して配置された第1ヨーク部(310)と第2ヨーク部(320)との間に発生する磁束に応じた検出信号を出力する磁気センサであって、磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子(70)と、中空部(600a)を有し、中空部内に磁気検出素子が配置されるケーシング(50)と、軟磁性体で形成され、磁束を磁気検出素子へと誘導し、一部が磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材(81、82)と、を備え、ケーシングは、固定孔部(614b)が形成されており、一対の磁束誘導部材は、圧入部(81d、82d)が構成された挿通部(81c、82c)を有し、圧入部が固定孔部に固定されることでケーシングに固定されている。
そして、請求項1では、一対の磁束誘導部材は、第1ヨーク部と第2ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部(81a、82a)と、本体部から延設され、磁気検出素子と対向する部分を有する延設部(81b、82b)とを有し、挿通部は、延設部に備えられている。
請求項4では、一対の磁束誘導部材は、第1ヨーク部と第2ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部(81a、82a)と、本体部から延設され、磁気検出素子と対向する部分を有する延設部(81b、82b)とを有し、一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの挿通部は、本体部の面方向と交差する方向に沿って延設されている。
In
Further, in
In claim 4, the pair of magnetic flux guiding members includes body portions (81a, 82a) disposed between the first yoke portion and the second yoke portion and having surfaces facing each other, and extending from the body portion, extending portions (81b, 82b) having portions facing the magnetic detecting element, and the respective insertion portions of the pair of magnetic flux guiding members extend along a direction intersecting the surface direction of the body portion. there is
これによれば、第1、第2磁束誘導部材は、圧入部がケーシングの固定孔部に固定されることでケーシングに固定されている。つまり、第1、第2磁束誘導部材は、アウトサート成形によってケーシングに固定されている。このため、ケーシングを構成する際に第1、第2磁束誘導部材を支持する金型を用意する必要がない。したがって、ケーシングを構成するための金型が複雑になることを抑制でき、製造工程が複雑になることを抑制できる。 According to this, the first and second magnetic flux guide members are fixed to the casing by fixing the press-fitting portions to the fixing holes of the casing. That is, the first and second magnetic flux guide members are fixed to the casing by outsert molding. Therefore, there is no need to prepare a mold for supporting the first and second magnetic flux guide members when constructing the casing. Therefore, complication of the mold for forming the casing can be suppressed, and complication of the manufacturing process can be suppressed.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、磁気センサを用いてトルク検出装置を構成し、当該トルク検出装置を用いて電動パワーステアリング装置を構成した例について説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載された、いわゆるコラムタイプの電動パワーステアリング装置について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which a magnetic sensor is used to configure a torque detection device and the torque detection device is used to configure an electric power steering device will be described. In this embodiment, a so-called column-type electric power steering device mounted on a vehicle will be described.
電動パワーステアリング装置1は、図1に示されるように、乗員が操作するステアリングホイール5と、電動モータ6と、ステアリングギア機構7と、リンク機構8と、トルク検出装置10とを備えている。そして、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール5の操作状態に応じて電動モータ6を駆動し、電動モータ6の駆動力をステアリングギア機構7に伝達する。これにより、電動パワーステアリング装置1は、リンク機構8を介して車輪Tの向きを変更するための操舵力をアシストする。なお、本実施形態では、ステアリングホイール5が操舵部に相当する。
The electric
トルク検出装置10は、ステアリングホイール5の操作状態に応じた検出信号(例えば、電圧)を出力するように、ステアリングホイール5とステアリングギア機構7との間に設けられている。具体的には、トルク検出装置10は、第1シャフト11と第2シャフト12との連結部分に配置されている。第1シャフト11は、ステアリングホイール5と共に回転するように、図示しない連結機構を介してステアリングホイール5と連結されている。第2シャフト12は、図示しない連結機構を介してステアリングギア機構7と連結されている。
The
第1シャフト11と第2シャフト12とは、トーションバー13を介して、回転中心軸C上にて同軸的に連結されている。そして、トルク検出装置10は、回転中心軸Cを中心とした第1シャフト11と第2シャフト12との相対回転に起因してトーションバー13に発生する捩りトルクに対応した検出信号を出力するように構成されている。なお、トーションバー13は、後述する図2に示されているように、第1シャフト11および第2シャフト12に対して固定ピン14で固定されている。
The
次に、本実施形態におけるトルク検出装置10の基本的な構成について、図2を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、以下の各図では、Z軸が回転中心軸Cと平行となる右手系XYZ直交座標系を適宜設定する。なお、回転中心軸Cは、多くの場合、車高方向と平行とはならない。
Next, the basic configuration of the
トルク検出装置10は、多極磁石20を備えている。多極磁石20は、第1シャフト11と第2シャフト12との相対回転に伴って回転中心軸Cを中心として回転するように、トーションバー13と同軸的に配置されている。具体的には、多極磁石20は、円筒状に形成されており、第1シャフト11の下端部に固定されている。この多極磁石20は、回転中心軸Cを囲む周方向に交互に磁極が反転するように構成されている。
The
なお、周方向は、典型的には、回転中心軸CとXY平面との交点を中心としてXY平面内に形成される円の円周方向である。また、多極磁石20は、本実施形態では、N極とS極とが各8極、計16極が22.5°間隔で配置されている。
Note that the circumferential direction is typically the circumferential direction of a circle formed in the XY plane around the intersection of the rotation center axis C and the XY plane. In the present embodiment, the
多極磁石20の径方向外側には、図2および図3に示されるように、多極磁石20と対向するように配置される第1ヨーク部310および第2ヨーク部320を有する略円筒状のヨーク部材30が配置されている。以下、本実施形態のヨーク部材30の構成について、図2、図3、図4A、図4Bを参照しつつ具体的に説明する。なお、図2および図3では、ヨーク部材30における後述する保持部材340等を省略して示している。
On the radially outer side of the
ヨーク部材30は、一対の第1ヨーク部310および第2ヨーク部320と、固定用カラー330と、これらを一体的に保持する保持部材340とを有している。
The
第1ヨーク部310は、軟磁性体材料を用いて構成されており、第1リング板部311と、複数の第1歯部312とを有している。具体的には、第1リング板部311は、一面311aおよび他面311bを有する平板状かつリング状に形成されている。すなわち、第1リング板部311には、中心部に円形の開口部が形成されている。複数の第1歯部312は、第1リング板部311の内縁部側において、当該第1リング板部311の一面311a側に突出すると共に、周方向に等間隔で配列されている。なお、本実施形態では、第1リング板部311は、内径および外径が略真円状とされている。また、以下では、第1歯部312のうちの開口部側の面を第1歯部312の内面312aともいう。そして、本実施形態では、第1歯部312は、根本部側から先端部側に向かって幅が狭くなる先細り形状とされている。
The
同様に、第2ヨーク部320は、軟磁性体材料を用いて構成されており、第2リング板部321と、複数の第2歯部322とを有している。具体的には、第2リング板部321は、一面321aおよび他面321bを有する平板状かつリング状に形成されている。すなわち、第2リング板部321には、中心部に円形の開口部が形成されている。複数の第2歯部322は、第2リング板部321の内縁部側において、当該第2リング板部321の一面321a側に突出すると共に、周方向に等間隔で配列されている。なお、本実施形態では、第2リング板部321は、内径および外径が略真円状とされている。また、以下では、第2歯部322のうちの開口部側の面を第2歯部322の内面322aともいう。そして、本実施形態では、第2歯部322は、根本部側から先端部側に向かって幅が狭くなる先細り形状とされている。
Similarly, the
そして、第1ヨーク部310と第2ヨーク部320とは、互いの一面311a、321aが対向するように配置されている。詳しくは、第1ヨーク部310と第2ヨーク部320とは、第1歯部312と第2歯部322とが周方向に交互に配置されつつ、所定の間隔を有するように対向して配置されている。すなわち、第1ヨーク部310と第2ヨーク部320とは、第1リング板部311と第2リング板部321とがZ軸方向に沿って対向するように配置されている。換言すれば、第1リング板部311と第2リング板部321とは、Z軸方向から視た際に重なるように配置されている。
The
固定用カラー330は、第2シャフト12に固定されるリング状の部材であり、第2ヨーク部320を挟んで第1ヨーク部310と反対側に配置されている。
The fixing
保持部材340は、第1ヨーク部310、第2ヨーク部320、固定用カラー330を一体的に保持する部材であり、熱可塑性樹脂等を用いて構成されている。具体的には、保持部材340は、内周面340aおよび外周面340bを有する略円筒状とされ、内周面340a側から第1歯部312の内面312aおよび第2歯部322の内面322aが露出するように形成されている。また、保持部材340には、外周面340bに、第1リング板部311の一面311aおよび第2リング板部321の一面321aを露出させる溝部341が形成されている。つまり、保持部材340には、外周面340bのうちの第1リング板部311と第2リング板部321との間に位置する部分に溝部341が形成されている。
The holding
以上が本実施形態におけるヨーク部材30の構成である。そして、このようなヨーク部材30は、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320が多極磁石20と径方向において対向するように、第2シャフト12の上端部に形成されている図示しない連結部に固定用カラー330が固定されることで配置される。具体的には、ヨーク部材30は、多極磁石20の中心軸とヨーク部材30の中心軸とが一致するように配置される。また、ヨーク部材30は、第1ヨーク部310が多極磁石20のZ軸方向における一端部(すなわち、上端部)を囲むように配置され、第2ヨーク部320が多極磁石20のZ軸方向における他端部(すなわち、下端部)を囲むように配置される。このため、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320は、回転中心軸Cを中心とする円形の開口部が形成され、回転中心軸Cに沿って第1歯部312または第2歯部322を有する構成とされているともいえる。なお、ヨーク部材30の中心軸とは、第1、第2リング板部311、321の中心を通る軸ともいえる。
The above is the configuration of the
そして、ヨーク部材30は、第2シャフト12と一体的に回転することにより、多極磁石20に対して相対的に回転する。これにより、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320は、多極磁石20が発生する磁界内に磁気回路を形成する。なお、本実施形態では、Z軸方向が第1ヨーク部310と第2ヨーク部320との配列方向に相当している。
The
ここで、トーションバー13に対して捩りトルクが作用していない組み付け状態においては、多極磁石20、第1ヨーク部310、および第2ヨーク部320は、図3および図5Aに示されているように、周方向について中立状態に位相合わせされている。中立状態は、全ての第1歯部312および第2歯部322の周方向における中心位置が、N極とS極との境界と一致する状態である。なお、ここでは、多極磁石20の中心軸と、ヨーク部材30の中心軸とが一致しているとする。
Here, in the assembled state where no torsional torque acts on the
そして、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320は、第1、第2シャフト11、12との相対回転に起因してトーションバー13に捩りトルクが発生すると、図5Bおよび図5Cに示されているように位相が中立状態からずれる。これにより、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320は、位相ずれ量に応じた磁束密度Bを発生させる。
When torsion torque is generated in the
そして、トルク検出装置10は、図2に示されるように、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320と近接するように、磁気検出素子70および第1、第2磁束誘導部材81、82を有する磁気センサ40が配置されることで構成される。磁気センサ40は、第1、第2ヨーク部310、320にて発生する磁束に対応した検出信号、すなわち、トーションバー13に発生する捩りトルクに対応した検出信号を出力するように構成されている。以下、本実施形態の磁気センサ40の構成について、図6~図12を参照しつつ説明する。なお、図6~図12中の右手系XYZ直交座標系は、図2中の右手系XYZ直交座標系に対応している。
2, the
本実施形態の磁気センサ40は、ケーシング50、回路基板60、磁気検出素子70、および第1、第2磁束誘導部材81、82等を有する構成とされている。なお、以下では、磁気センサ40の各部位において、トルク検出装置10を構成する際に第1、第2ヨーク部310、320側となる側を一端部側とも称し、一端部側と反対側を他端部側とも称する。例えば、図7および図8中では、紙面左側が一端部側となり、紙面右側が他端部側となる。
The
ケーシング50は、図6~図8に示されるように、絶縁性の合成樹脂が型成型されることによって構成されたコネクタケース500およびキャップ600を有しており、コネクタケース500とキャップ600とが一体化されることで構成されている。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
コネクタケース500は、Y軸方向に延設された略柱状とされている。そして、コネクタケース500は、図7および図8に示されるように、一端部側に、一対の対向する壁部501がY軸方向に沿って延設されている。壁部501には、後述する回路基板60に形成された凹部62と嵌合されて回路基板60を固定する突起部502が形成されている。
The
また、コネクタケース500は、他端部が外部機器との電気的に接続されるコネクタ部503とされ、コネクタ部503に開口部503aが形成されている。なお、外部機器は、例えば、ECU(Electronic Control Unitの略)等である。
The other end of the
さらに、コネクタケース500には、複数本のターミナル510がインサート成型等によって一体化されている。具体的には、各ターミナル510は、一端部が一対の壁部501の間から露出すると共に他端部が開口部503aから露出するように、コネクタケース500に備えられている。そして、ターミナル510のうちの一対の壁部501の間から露出する一端部は、後述する回路基板60に形成された挿通孔61に挿通され、回路基板60と電気的、機械的に接続される。ターミナル510のうちの開口部503aから露出する他端部は、外部機器と電気的に接続される。
Further, a plurality of
回路基板60は、一面60aおよび他面60bを有する平面矩形状とされ、ターミナル510の一端部が挿入される挿通孔61が形成されている。また、回路基板60は、側面に、各壁部501に形成された突起部502に対応する凹部62が形成されている。さらに、回路基板60は、挿通孔61が形成される側と反対側の端部において、後述する第2磁束誘導部材82の延設部82bが挿入される開口部63が形成されている。なお、開口部63は、回路基板60の外縁部に達するように形成されていてもよいし、回路基板60の外縁部に達しないように、回路基板60の内縁部に形成されていてもよい。
The
磁気検出素子70は、第1ヨーク部310と第2ヨーク部320とによって形成される磁気回路の磁束に対応した検出信号を出力する。本実施形態では、磁気検出素子70は、回路基板60の一面60a側において、X軸方向に沿って2つ配置されている。本実施形態では、このように磁気検出素子70を2つ備えることにより、一方が故障等によって使用不可となったとしても、磁界の検出を継続できるようになっている。なお、図7は図6中のVII-VII線に沿った断面図であり、図8は図6中のVIII-VIII線に沿った断面図である。そして、図7中の磁気検出素子70と、図8中の磁気検出素子70とは、異なる磁気検出素子を示している。
The
各磁気検出素子70は、具体的な構成については省略するが、内部にホール素子等の磁気感応素子等を封止して構成されており、平面略矩形状に形成された本体部と、本体部に備えられた複数の端子部を有する構成とされている。各磁気検出素子70は、回路基板60の面方向に対する法線方向から視た際、本体部が開口部63と重複しつつ、端子部が開口部63の近傍に配置された配線パターン等と接続されるように、回路基板60の一面60aに実装されている。
Each
そして、上記のように磁気検出素子70が実装された回路基板60は、コネクタケース500に固定されている。具体的には、回路基板60は、磁気検出素子70がコネクタケース500の一端部側から突出するように、ターミナル510が挿通孔61に挿通されつつ、凹部62が壁部501に形成された突起部502と嵌合するように配置されている。そして、回路基板60は、ターミナル510と図示しないはんだ等で電気的、機械的に接続されることにより、コネクタケース500に固定されている。なお、突起部502を熱かしめすること等により、回路基板60とコネクタケース500との機械的な接続強度を向上させるようにしてもよい。
The
キャップ600は、内部に中空部600aを有し、一端部側に底部を有すると共に他端部側が開口部とされた有底筒状とされている。具体的には、キャップ600は、図6~図8に示されるように、一端部側が直方筒状の先端部610とされ、他端部側が円筒状のボディ部620とされている。そして、先端部610は、先端部610とボディ部620との配列方向に沿った(すなわち、Y軸方向に沿った)辺を短辺とし、当該配列方向と直交する方向に沿った(すなわち、X軸方向に沿った)辺を長辺とする一対の主面611を有している。また、先端部610は、主面611よりも面積が小さくされ、一対の主面611を繋ぐ一対の側面612、一対の主面611および一対の側面612を繋ぐ先端面613を有する構成とされている。ボディ部620は、他端部側にフランジ部621が形成されている。フランジ部621には、Y軸方向に沿って貫通する固定孔621aが形成されている。
The
そして、キャップ600は、回路基板60や磁気検出素子70等が中空部600a内に収容されるように、圧入やスナップフィット接続等によってコネクタケース500と一体化されている。具体的には、コネクタケース500およびキャップ600は、磁気検出素子70が先端部610内に位置するように、一体化されている。また、コネクタケース500およびキャップ600は、回路基板60の一面60aおよび他面60bが先端部610の各主面611と対向するように一体化されている。
The
そして、キャップ600は、各主面611のうちの磁気検出素子70と対向する部分を含む部分に、それぞれ凹部614が形成されている。凹部614は、第1磁束誘導部材81および第2磁束誘導部材82を配置するためのものであり、第1磁束誘導部材81および第2磁束誘導部材82と対応する形状とされている。
The
そして、凹部614のうちの、後述する第1、第2磁束誘導部材81、82の延設部81b、82bが配置される部分には、中空部600aと連通する貫通孔部614aが形成されている。また、凹部614には、後述する第1、第2磁束誘導部材81、82の挿通部81c、82cが配置される部分に、固定孔部614bが形成されている。
A through-
第1、第2磁束誘導部材81、82は、軟磁性体材料を用いて構成されている。本実施形態では、第1、第2磁束誘導部材81、82は、図10および図11に示されるように、X軸方向を長手方向とする長方形帯状の本体部81a、82aと、長手方向と交差するY軸方向に延設されつつ折り曲げられた延設部81b、82bとを有する構成とされている。また、第1、第2磁束誘導部材81、82は、キャップ600に固定される挿通部81c、82cを有する構成とされている。本実施形態では、挿通部81c、82cは、第1、第2磁束誘導部材81、82における本体部81a、82aのうちの長手方向の両端部に備えられている。そして、挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの面方向と直交する方向に折り曲げられ、本体部81a、82a側と反対側の先端部に楔型の圧入部81d、82dが備えられている。
The first and second magnetic
なお、本実施形態の第1、第2磁束誘導部材81、82は、本体部81a、82aの中心を通り、本体部81a、82aの長手方向と直交する方向に延びる仮想線(以下では、単に仮想線ともいう)Kに対して対称形状とされ、互いに同じ形状とされている。また、第1、第2磁束誘導部材81、82における延設部81b、82bは、磁気検出素子70に対応する数だけ備えられている。つまり、本実施形態では、磁気検出素子70が2つ備えられるため、第1、第2磁束誘導部材81、82には、それぞれ2つの延設部81b、82bが備えられている。
Note that the first and second magnetic
そして、第1、第2磁束誘導部材81、82は、各主面611に形成された凹部614にそれぞれ配置されて固定される。本実施形態では、第1磁束誘導部材81は、回路基板60の一面60aと対向する主面611側に配置され、第2磁束誘導部材82は、回路基板60の他面60bと対向する主面611側に配置される。
The first and second magnetic
具体的には、第1、第2磁束誘導部材81、82は、各凹部614に形成された固定孔部614bに挿通部81c、82cの圧入部81d、82dが圧入されて固定されることにより、キャップ600に固定されている。つまり、第1、第2磁束誘導部材81、82は、キャップ600(すなわち、ケーシング50)にアウトサート成形されることによって固定されている。
Specifically, the first and second magnetic
この場合、本実施形態では、第1、第2磁束誘導部材81、82が同じ形状とされている。このため、第1、第2磁束誘導部材81、82は、図12に示されるように、本体部81a、82aおよび挿通部81c、82cがそれぞれZ軸方向において対向するように配置される。つまり、第1、第2磁束誘導部材81、82の圧入部81d、82dは、Z軸方向において対向して配置されることにより、近接して配置される。なお、本実施形態では、第1、第2磁束誘導部材81、82をアウトサーと成形する際、第1、第2磁束誘導部材81、82は、主面611に対する法線方向(すなわち、Z軸方向)から圧入される。
In this case, in this embodiment, the first and second magnetic
また、第1、第2磁束誘導部材81、82は、図7に示されるように、延設部82bが貫通孔部614aを介して本体部82a側と反対側の端部(以下では、先端部とも称する)が磁気検出素子70と対向しつつ、近接するように折り曲げられて配置されている。言い換えると、第1、第2磁束誘導部材81、82の延設部81b、82bは、各凹部614に配置された際、当該延設部82bの先端部が磁気検出素子70と対向しつつ、近接するように折り曲げられている。この場合、第2磁束誘導部材82は、延設部82bの先端部が開口部63内に挿入されるように配置されている。
7, the extending
これにより、磁気センサ40は、第1磁束誘導部材81と第2磁束誘導部材82との間に磁気検出素子70が配置された構成とされる。なお、第1磁束誘導部材81の延設部81bにおける先端部、および第2磁束誘導部材82の延設部82bにおける先端部は、磁気検出素子70と離れて配置されてもよいし、磁気検出素子70と当接していてもよい。
As a result, the
以上が本実施形態における磁気センサ40の構成である。そして、磁気センサ40は、トルク検出装置10を構成する場合には、上記のように、第1ヨーク部310および第2ヨーク部320側にケーシング50の一端部側が向けられて配置される。
The above is the configuration of the
具体的には、図13に示されるように、多極磁石20およびヨーク部材30は、収容壁W内に収容されている。なお、図13では、理解をし易くするため、ヨーク部材30を簡略化して示し、N極、トーションバー13、および第1歯部312にハッチングを施している。さらに、図13では、理解をし易くするため、キャップ600における先端部610を省略して示し、第1ヨーク部310、磁気検出素子70、第1磁束誘導部材81との位置関係が明確になるようにしている。また、収容壁Wは、本実施形態では、図1に示された電動パワーステアリング装置1におけるケーシングを構成する壁材であって、第1シャフト11または第2シャフト12を回転可能に支持しつつ覆うように形成されたものである。そして、収容壁Wには、貫通孔である取付孔W1が形成されている。なお、図6および図13では特に図示していないが、実際には、キャップ600にOリング等のシール部材が配置されており、シール部材によって磁気センサ40と収容壁Wとの隙間が封止されている。
Specifically, as shown in FIG. 13, the
磁気センサ40は、キャップ600側である一端部側が取付孔W1から収容壁Wの内部に挿入されるように、収容壁Wに固定されている。具体的には、磁気センサ40は、フランジ部621の下端面が取付孔W1の周囲における収容壁Wの外壁面(すなわち、図13における上側の表面)に当接するように配置される。なお、フランジ部621における下端面とは、フランジ部621のうちの先端部610側の面のことである。そして、磁気センサ40は、図示しないボルト等が固定孔621aを通じて収容壁Wに固定されることにより、収容壁Wに固定される。
The
また、磁気センサ40は、第1磁束誘導部材81が第1ヨーク部310と磁気結合されると共に、第2磁束誘導部材82が第2ヨーク部320と磁気結合されるように配置される。本実施形態では、磁気センサ40は、Z軸方向において、第1磁束誘導部材81が第1ヨーク部310の第1リング板部311と対向すると共に、第2磁束誘導部材82が第2ヨーク部320の第2リング板部321と対向するように配置される。つまり、磁気センサ40は、第1磁束誘導部材81および第2磁束誘導部材82がヨーク部材30に形成された溝部341内に位置するように配置される。すなわち、本実施形態では、ヨーク部材30には、このように第1磁束誘導部材81および第2磁束誘導部材82を配置するために、外周面340bに溝部341が形成されている。そして、トルク検出装置10は、第1ヨーク部310の第1リング板部311と第2ヨーク部320の第2リング板部321との間の部分のうちの一部に、第1磁束誘導部材81および第2磁束誘導部材82が配置された状態となっている。
Further, the
これにより、上記のようにトーションバー13に捩りトルクが発生すると、当該捩りに応じた磁束が第1、第2ヨーク部310、320の間に発生し、当該磁束が第1、第2磁束誘導部材81、82を通じて磁気検出素子70に誘導される。このため、磁気検出素子70から磁束に応じた検出信号が出力される。本実施形態では、このようにしてトルク検出装置10が構成されている。
As a result, when a torsion torque is generated in the
以上説明した本実施形態では、第1、第2磁束誘導部材81、82は、圧入部81d、82dがケーシング50の固定孔部614bに圧入されることで固定されている。つまり、第1、第2磁束誘導部材81、82は、アウトサート成形によってケーシング50に固定されている。このため、ケーシング50を構成する際に第1、第2磁束誘導部材81、82を支持する金型を用意する必要がない。したがって、ケーシング50を構成するための金型が複雑になることを抑制でき、製造工程が複雑になることを抑制できる。
In this embodiment described above, the first and second magnetic
また、挿通部81c、82cは、第1、第2磁束誘導部材81、82の本体部81a、82aにおける両端部に形成されている。このため、磁気センサ40における収容壁Wに対する挿入方向の長さが長くなることを抑制できる。つまり、磁気センサ40における収容壁W内に挿入される長さは、第1、第2磁束誘導部材81、82をインサート成形で構成する場合と同様の長さとなる。このため、従来のトルク検出装置における収容壁Wと第1、第2ヨーク部310、320との位置関係をそのまま利用することができ、汎用性の向上を図ることができる。
The
(第1実施形態の変形例)
上記第1実施形態の変形例について説明する。例えば、上記第1実施形態において、図14に示されるように、挿通部81c、82cは、本体部81a、82aのうちの両端部よりも内側の内縁部に形成されていてもよい。この場合、挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの内縁部のうちの延設部81b、82bが配置される側に備えられることにより、磁気センサ40における挿入方向の長さが長くなることを抑制でき、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、これらのような構成は、後述する第2、第3、第5実施形態においても適宜適用可能である。
(Modified example of the first embodiment)
A modification of the first embodiment will be described. For example, in the first embodiment, as shown in FIG. 14, the
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1、第2磁束誘導部材81、82の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, the configurations of the first and second magnetic
本実施形態では、図15に示されるように、第1、第2磁束誘導部材81、82は、仮想線Kに対して非対称形状とされており、互いに同じ形状とされている。具体的には、第1、第2磁束誘導部材81、82は、一方の延設部81b、82bから本体部81a、82aにおける一方の端部までの距離と、他方の延設部81b、82bから本体部81a、82aにおける他方の端部までの距離とが異なる構成とされている。
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the first and second magnetic
このため、第1、第2磁束誘導部材81、82は、上記のように延設部81b、82bが磁気検出素子70と対向するように配置されると、図15および図16に示されるように、圧入部81d、82dがX軸方向においてずれて配置される。なお、図16は、図7中のXII方向から視た、第1、第2磁束誘導部材と磁気検出素子との位置関係を示す平面図に相当している。
Therefore, when the first and second magnetic
以上説明した本実施形態によれば、第1、第2磁束誘導部材81、82の圧入部81d、82dがずれて配置される。このため、検出精度が低下することを抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the present embodiment described above, the press-fitting
すなわち、上記第1実施形態の磁気センサ40では、図17に示されるように、第1、第2磁束誘導部材81、82の圧入部81d、82dが対向して配置されることで近接するため、対向する圧入部81d、82dの間にも磁束が流れ易くなる。このため、上記第1実施形態の磁気センサ40では、例えば、第1磁束誘導部材81の延設部81bから磁気検出素子70を通過して第2磁束誘導部材82の延設部82bへと磁束が流れる際、磁気検出素子70を通過する磁束が低減する可能性がある。
That is, in the
これに対し、本実施形態では、第1、第2磁束誘導部材81、82の圧入部81d、82dがずれて配置されており、圧入部81d、82dの間の距離を長くすることができる。つまり、第1磁束誘導部材81における圧入部81dと、第2磁束誘導部材82における圧入部82dとの間の磁気抵抗を大きくできる。したがって、例えば、第1磁束誘導部材81から第2磁束誘導部材82へと磁束が流れる際、圧入部81d、82dの間で磁束が流れることを抑制できる。これにより、例えば、第1磁束誘導部材81の延設部81bから磁気検出素子70を通過して第2磁束誘導部材82の延設部82bへと磁束が流れる際、磁気検出素子70を通過する磁束が低減することを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できる。
On the other hand, in the present embodiment, the press-
(第2実施形態の変形例)
上記第2実施形態の変形例について説明する。上記第2実施形態において、第1、第2磁束誘導部材82は、互いに異なる形状とされることにより、圧入部81d、82dがX軸方向においてずれて配置されるようにしてもよい。例えば、図18に示されるように、第1、第2磁束誘導部材81、82は、それぞれ仮想線Kに対して対称形状であるが、本体部81a、82aのX軸方向の長さが互いに異なるようにしてもよい。このような構成としても、第1、第2磁束誘導部材81、82がケーシング50に固定された際には、圧入部81d、82dがX軸方向にずれて配置されるため、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Modification of Second Embodiment)
A modification of the second embodiment will be described. In the above-described second embodiment, the first and second magnetic
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1、第2磁束誘導部材81、82の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. In this embodiment, the configurations of the first and second magnetic
本実施形態では、図19に示されるように、第1磁束誘導部材81は、挿通部81cが本体部81aの長手方向の端部における延設部81b側と反対側に形成されている。一方、第2磁束誘導部材82は、挿通部82cが本体部82aの長手方向の端部における延設部82b側に形成されている。このため、第1、第2磁束誘導部材81、82は、上記のように延設部81b、82bが磁気検出素子70と対向するように配置されると、圧入部81d、82dがY軸方向にずれて配置される。なお、図19は、図10のXI方向から視た平面図に相当している。
In this embodiment, as shown in FIG. 19, the first magnetic
以上説明した本実施形態のように、圧入部81d、82dがY軸方向にずれて配置されるようにしても、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even if the press-fitting
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1、第2磁束誘導部材81、82の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In this embodiment, the configurations of the first and second magnetic
本実施形態では、図20に示されるように、第1、第2磁束誘導部材81、82は、挿通部81c、82cが延設部81b、82bに形成されている。また、特に図示しないが、コネクタケース500に形成される凹部614は、第1、第2磁束誘導部材81、82の形状に対応する形状とされており、延設部81b、82bが配置される貫通孔部614aの近傍に固定孔部614bが形成されている。そして、第1、第2磁束誘導部材81、82は、挿通部81c、82cの圧入部81d、82dが固定孔部614bに固定されて凹部614に配置されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 20, the first and second magnetic
以上説明した本実施形態では、挿通部81c、82cが延設部81b、82bに形成されている。このため、第1、第2磁束誘導部材81、82がケーシング50に固定される際、第1、第2磁束誘導部材81、82は、磁気検出素子70の近傍でケーシング50に固定される。したがって、第1、第2磁束誘導部材81、82と磁気検出素子70との位置関係がずれることを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
In this embodiment described above, the
(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1、第2磁束誘導部材81、82の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described. In this embodiment, the configurations of the first and second magnetic
本実施形態では、図21示されるように、第1、第2磁束誘導部材82には、本体部81a、82aの内縁部のうちの延設部81b、82b側の部分に、本体部81a、82aの面方向に沿った挿通部81c、82cが形成されている。また、特に図示しないが、コネクタケース500に形成される凹部614は、第1、第2磁束誘導部材81、82の形状に対応する形状とされており、主面611の面方向に沿って固定孔部614bが形成されている。そして、第1、第2磁束誘導部材81、82は、挿通部81c、82cの圧入部81d、82dが固定孔部614bに固定されて凹部614に配置されている。なお、第1、第2磁束誘導部材81、82は、主面611の面方向に沿った方向(すなわち、Y軸方向)から圧入部81d、82dが固定孔部614bに圧入されて固定される。
In this embodiment, as shown in FIG. 21, the first and second magnetic
以上説明した本実施形態のように、第1、第2磁束誘導部材81、82は、主面611の面方向に沿った方向から圧入されて固定されるようにしても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even if the first and second magnetic
なお、図21では、挿通部81c、82cが本体部81a、82aの内縁部に形成されている図を示しているが、挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの両端部に形成されていてもよい。
Although FIG. 21 shows that the
(第5実施形態の変形例)
上記第5実施形態の変形例について説明する。上記第5実施形態において、図22に示されるように、圧入部81d、82dは、延設部81b、82bの先端部に形成されていてもよい。この場合、延設部81b、82bの先端部が挿通部81c、82cとしても機能する。これによれば、従来の延設部81b、82bに圧入部81d、82dを形成すればよく、設計変更を容易にできる。なお、このような第1、第2磁束誘導部材81、82を用いる場合には、延設部81b、82の先端部に形成された圧入部81d、82dを圧入できるように、ケーシング50の内部の形状が適宜調整される。
(Modified example of the fifth embodiment)
A modification of the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 22, the press-fitting
(他の実施形態)
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
(Other embodiments)
Although the present disclosure has been described with reference to embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to such embodiments or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.
例えば、上記各実施形態では、コラムタイプの電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明した。しかしながら、上記各実施形態は、ラックタイプの電動パワーステアリング装置にも適用できる。 For example, in each of the above-described embodiments, a column-type electric power steering apparatus has been described as an example. However, each of the above embodiments can also be applied to a rack-type electric power steering device.
また、上記各実施形態において、各方向は、実施形態の説明の便宜上設定したものである。このため、回転中心軸Cは、多くの場合、車高方向と交差する方向となる。 Moreover, in each of the above embodiments, each direction is set for convenience of explanation of the embodiments. Therefore, in many cases, the rotation center axis C is in a direction that intersects the vehicle height direction.
さらに、上記第1実施形態において、図23に示されるように、第1、第2磁束誘導部材81、82における挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの面方向と直交する方向ではなく、当該直交する方向に対して傾いていてもよい。同様に、特に図示しないが、第2~第4実施形態において、第1、第2磁束誘導部材81、82における挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの面方向と直交する方向ではなく、当該直交する方向に対して傾いていてもよいまた、上記第5実施形態において、第1、第2磁束誘導部材82における挿通部81c、82cは、本体部81a、82aの面方向と平行な方向ではなく、当該面方向に対して傾いていてもよい。
Furthermore, in the above-described first embodiment, as shown in FIG. 23, the
また、上記各実施形態において、挿通部81c、82cの個数は適宜変更可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the number of
そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第5実施形態を上記第4実施形態に組み合わせ、挿通部81c、82cは、延設部81b、82bに形成されていてもよい。また、上記各実施形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせてもよい。
Further, each of the above embodiments can be combined. For example, the above-described fifth embodiment may be combined with the above-described fourth embodiment, and the
40 磁気センサ
50 ケーシング
71、72 磁束誘導部材
81c、82c 挿通部
81d、82d 圧入部
310 第1ヨーク部
320 第2ヨーク部
40
Claims (9)
前記磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子(70)と、
中空部(600a)を有し、前記中空部内に前記磁気検出素子が配置されるケーシング(50)と、
軟磁性体で形成され、前記磁束を前記磁気検出素子へと誘導し、一部が前記磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材(81、82)と、を備え、
前記ケーシングは、固定孔部(614b)が形成されており、
前記一対の磁束誘導部材は、圧入部(81d、82d)が構成された挿通部(81c、82c)を有し、前記圧入部が前記固定孔部に固定されることで前記ケーシングに固定されており、
前記一対の磁束誘導部材は、前記第1ヨーク部と前記第2ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部(81a、82a)と、前記本体部から延設され、前記磁気検出素子と対向する部分を有する延設部(81b、82b)とを有し、
前記挿通部は、前記延設部に備えられている磁気センサ。 A magnetic sensor that outputs a detection signal corresponding to the magnetic flux generated between a first yoke portion (310) and a second yoke portion (320) that are arranged to face each other,
a magnetic detection element (70) that outputs a detection signal corresponding to the magnetic flux;
a casing (50) having a hollow portion (600a) in which the magnetic detection element is arranged;
a pair of magnetic flux guide members (81, 82) made of a soft magnetic material, guiding the magnetic flux to the magnetic detection element, and partially arranged in a state of facing each other with the magnetic detection element interposed therebetween; ,
The casing is formed with a fixing hole (614b),
The pair of magnetic flux guiding members has insertion portions (81c, 82c) formed with press-fitting portions (81d, 82d), and is fixed to the casing by fixing the press-fitting portions to the fixing holes. cage,
The pair of magnetic flux guiding members includes body portions (81a, 82a) disposed between the first yoke portion and the second yoke portion and having surfaces facing each other, and extending from the body portion, an extension portion (81b, 82b) having a portion facing the magnetic detection element,
The insertion portion is a magnetic sensor provided in the extension portion .
前記磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子(70)と、
中空部(600a)を有し、前記中空部内に前記磁気検出素子が配置されるケーシング(50)と、
軟磁性体で形成され、前記磁束を前記磁気検出素子へと誘導し、一部が前記磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材(81、82)と、を備え、
前記ケーシングは、固定孔部(614b)が形成されており、
前記一対の磁束誘導部材は、圧入部(81d、82d)が構成された挿通部(81c、82c)を有し、前記圧入部が前記固定孔部に固定されることで前記ケーシングに固定されており、
前記一対の磁束誘導部材は、前記第1ヨーク部と前記第2ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部(81a、82a)と、前記本体部から延設され、前記磁気検出素子と対向する部分を有する延設部(81b、82b)とを有し、
前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部の面方向と交差する方向に沿って延設されている磁気センサ。 A magnetic sensor that outputs a detection signal corresponding to the magnetic flux generated between a first yoke portion (310) and a second yoke portion (320) that are arranged to face each other,
a magnetic detection element (70) that outputs a detection signal corresponding to the magnetic flux;
a casing (50) having a hollow portion (600a) in which the magnetic detection element is arranged;
a pair of magnetic flux guide members (81, 82) made of a soft magnetic material, guiding the magnetic flux to the magnetic detection element, and partially arranged in a state of facing each other with the magnetic detection element interposed therebetween; ,
The casing is formed with a fixing hole (614b),
The pair of magnetic flux guiding members has insertion portions (81c, 82c) formed with press-fitting portions (81d, 82d), and is fixed to the casing by fixing the press-fitting portions to the fixing holes. cage,
The pair of magnetic flux guiding members includes body portions (81a, 82a) disposed between the first yoke portion and the second yoke portion and having surfaces facing each other, and extending from the body portion, an extension portion (81b, 82b) having a portion facing the magnetic detection element,
The magnetic sensor , wherein each of the insertion portions of the pair of magnetic flux guide members extends along a direction intersecting the plane direction of the main body.
前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部における長手方向の両端部に備えられている請求項5に記載の磁気センサ。 each of the main body portions of the pair of magnetic flux guide members has the surface whose longitudinal direction is a direction intersecting with the extending direction of the extending portion;
6. The magnetic sensor according to claim 5 , wherein the insertion portions of the pair of magnetic flux guide members are provided at both ends in the longitudinal direction of the main body.
前記回転中心軸を囲む周方向に交互に磁極が反転するように構成されていて前記相対回転に伴って前記回転中心軸を中心として回転するように前記トーションバーと同軸的に配置された多極磁石(20)と、
前記多極磁石のうちの、前記回転中心軸と平行な軸方向における一方側に配置された第1ヨーク部(310)と、
前記多極磁石のうちの前記軸方向における他方側に配置された第2ヨーク部(320)と、
請求項1ないし7のいずれか1つに記載の磁気センサと、を備えているトルク検出装置。 A torsion bar (13) that coaxially connects a first shaft (11) and a second shaft (12) on a central axis of rotation (C) is provided with the first shaft and the A torque detection device configured to output a detection signal corresponding to torsional torque generated due to relative rotation with a second shaft,
Multipoles arranged coaxially with the torsion bar so that the magnetic poles are alternately reversed in a circumferential direction surrounding the rotation center axis and rotated about the rotation center axis with the relative rotation. a magnet (20);
a first yoke portion (310) disposed on one side of the multipolar magnet in an axial direction parallel to the central axis of rotation;
a second yoke portion (320) arranged on the other side of the multipolar magnet in the axial direction;
A torque detection device comprising the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 7 .
請求項8に記載のトルク検出装置と、
前記トルク検出装置で検出された前記検出信号に基づき、乗員が操作する操舵部(5)の操作を補助する駆動力を出力するモータ(6)と、を備えるステアリング装置。 A steering device provided in a vehicle,
A torque detection device according to claim 8 ;
and a motor (6) for outputting a driving force for assisting the operation of a steering section (5) operated by a passenger based on the detection signal detected by the torque detection device.
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