JPH03118435A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動式パワーステアリング装置におけるトルク
センサに係り、特に磁気抵抗効果素子と磁気ドラムの磁
気遮蔽に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特開昭６３−９０７３３号公報に記載のよ
うに、電磁クラッチおよび電動機からの漏洩磁気の影響
を除去する方法については配慮されていない構造だった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、磁気抵抗効果素子に外部磁界が印加さ
れると、磁気抵抗効果素子の抵抗が変化し、２個の磁気
ドラム間の相対ずれを検出できないという問題点があっ
た。特に電動式パワーステアリング装置の場合は、外部
磁界を与える大きな要因として電磁クラッチおよび電動
機の漏洩磁界がある。

本発明は磁気抵抗効果素子に電磁クラッチおよび電動機
からの漏洩磁界が印加されるのを防止することを目的と
しており、さらに外部漏洩磁界の影響を受けないトルク
センサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、磁気ドラムおよび磁気抵抗
効果素子と電磁クラッチの間に磁性体による磁気遮蔽板
を設ける構造としたものである。

〔作用〕

磁気ドラムおよび磁気抵抗効果素子と電動クラッチの間
に設けられた磁性体による磁性遮蔽板は電磁クラッチか
らの漏洩磁束の磁路となる。したがって、電磁クラッチ
からの漏洩磁束は磁気遮蔽板を磁路とする閉回路を構成
する為、磁気抵抗効果素子側の空中への漏洩しなくなる
。これにより、電磁クラッチの漏洩磁束は磁気抵抗効果
素子に影響を与えないので、漏洩磁束によってトルクを
誤検出することが無い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明する。第１図は本発明
の磁気ドラムｌａ、ｌｂと磁気抵抗効果素子２より構成
されるトルクセンサおよびピニオン３．ギヤ４より構成
される減速機、電磁クラッチ５．永久磁石界磁電動機６
から成る全体構造を示すものである。図示しない操舵用
ハンドルを結合される駆動側軸７と図示しないタイヤと
連結される負荷側軸８はトーションバー９を介して接続
されており、駆動側軸７と負荷側軸９の間にはベアリン
グ１０が挿入されている。駆動側軸７に磁気ドラムｌａ
、負荷側軸８には磁気ドラム１ｂがそれぞれ固定されて
いる。駆動側軸７と負荷側軸８はハウジング１１．１２
にベアリング１３゜１４．１５を介して回転可能な様に
固定されている。また磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲセ
ンサと呼ぶ。）２はセンサホルダ１６に固定され、セン
サホルダ１６はＭＲセンサ２が磁気ドラムｌａ。

１ｂに対向して配置されるようにハウジング１１に固定
されている。

第１図において図示しないハンドルが操舵されると、駆
動側軸７にトルクが印加され、負荷側軸８には負荷がつ
ながっている為トーションバー９は印加されたトルクに
応じてねじれる。その結果磁気ドラムｌａ、ｌｂには回
転角度差が生じる。

この印加トルクに応じた角度差をＭＲセンサ２の抵抗値
変化によって求める。

第２図は磁気ドラムｌａ、ｌｂの磁気記録部１７ａ、１
７ｂとＭＲセンサ２の配置を示す拡大展開図を示したも
のである。第２図において、ＭＲセンサ２の上にはＭＲ
素子Ｒ１〜Ｒ８が配置されている。ＭＲ素子Ｒｌ”　Ｒ
４は磁気記録部１７ａに、ＭＲ素子Ｒ５〜Ｒ６は磁気記
録部１７ｂに対向している。ＭＲ素子Ｒｌ”　Ｒａは蒸
着エツチング等の薄膜作成技術によりガラス板等の上に
数μｍの寸法精度で所定の位置に配置されるものである
。

ＭＲ素子Ｒｚ、Ｒ２およびＲａ、Ｒａは各々磁気記録波
長（Ｎ極とＳ極の間隔）λに対してλ／２ずつ離してい
る。ＭＲ素子Ｒ６，ＲｅおよびＲ７，Ｒ８はＲ１，Ｒ２
およびＲ１１，Ｒ４に対して磁気記録波長λ／４ずらし
て配置させ、出力信号として磁気記録部１７ｂ、１７ａ
からそれぞれ出方信号でλ／４の位相差を持った２相信
号を得る。この動作波形を磁気記録部１７ａ、ＭＲ素子
Ｒ１，Ｒｚ、　Ｒｓ。

Ｒｅを用いて説明する。第３図にその動作波形を示す。

磁気ドラム１ａの回転によって磁気記録部１７ａは図示
矢印の方向に移動するものとする。

一方、ＭＲ素子は磁気信号のＮ極、Ｓ極の磁界変化のい
ずれかの信号が加わると抵抗値が変化する特性を有して
いるので、磁気記録部１７ａが矢印の方向に移動すると
、ＭＲ素子Ｒ＊、Ｒ４およびＲ５，Ｒｅの抵抗変化は磁
気記録波長λに応じた抵抗変化が得られる。（イ）、（
ロ）に示すようにＲ１，Ｒｙ、はλ／　２　ｐ　Ｒａ　
、　Ｒｓはλ／２ずれた抵抗変化となる。またＲ１とＲ
５はλ／４ずれた抵抗変化となる。これらＲ１，Ｒｚ、
Ｒｓ、Ｒｅを（ハ）。

（ニ）に示すように三端子接続すると（ハ）、（ニ）に
示すような電圧波形ＦＡＩ、ＥＡ２が得られる。

ＥＡＩとＥＡ２はλ／４位相のずれた正弦波電圧波形で
下記の計算で角度が求まる。

θａ　＝ｊａｎ”（（Ｅ　Ａ　１−Ｖ／　２）／　（Ｅ
　Ａ　２−Ｖ／　２））磁気ドラム１ｂについても同様
に０５を求めることができる。駆動側軸７と負荷側軸８
との間のトルク、すなわちハンドル操舵トルクＴはＴ＝
ＫＸ　（θ８−θｂ） として求めることができる。ここでＫはトーションバー
９の調性によって定まる定数である。

次にこの様にして求めた操舵トルクに応じて図示しない
制御装置が永久磁石界磁電動機６を制御する。電磁クラ
ッチ５は常時ＯＮしており、システム異常時に０ＦＦｔ
、て永久磁石界磁電動機６を切放し安全性を確保する為
のものである。永久磁石界磁電動機６は操舵トルクに応
じたトルクを出力し、電動機出力トルクは電磁クラッチ
５を介してピニオン３．ギヤ４にて増幅されハンドル操
舵力をアシストする。ここで、本構造ではＭＲセンサ２
が微弱な磁界に反応するのに対して、磁界発生源である
電磁クラッチ５および永久磁石界磁電動機６が一体構造
となっている。特にＭＲセンサ２は電磁クラッチ５の影
響を強く受け、電磁クラッチのＯＮ、ＯＦＦによってＭ
Ｒセンサ２の出力が変化する。

第４図に電磁クラッチの半断面構造を示す。ステータ１
８にはコイル１９が巻回してあり、コイルに通電するこ
とにより磁界が発生する。磁路は第３図の点線に示す様
になり、ロータ２０を経てロータ２０を磁気飽和させ、
ロータ２０とアーマチャ２１との間のエアギャップを通
り、アーマチャ２１をロータ２０に吸引する。吸引後の
様子を第５図に示す。したがって、吸引後の磁気回路は
磁気飽和しており、電磁クラッチ５の周囲には一点鎖線
で示す様な漏洩磁界が発生する。この漏洩磁界がＭＲセ
ンサ２に影響を与えているものである。

第６図は本発明なる磁気遮蔽構造を示すものである。磁
気遮蔽板２２は強磁性体であり、この場合ベアリングお
さえの役割も共用している。電磁クラッチ５からの一点
鎖線で示す漏洩磁界は磁気遮蔽板２２が無い場合は空中
とほぼ同じ透磁率のアルミ製のハウジング１１へ放射さ
れる。しかし、強磁性体の磁気遮蔽板２２を設けること
により。

漏洩磁気に対して磁気遮蔽板２２が磁気回路として構成
される。したがって、ステータ１８およびアーマチャ２
１から放射された漏洩磁界は一点鎖線で示す様に空中お
よびアルミよりも透磁率の高い磁気遮蔽板２２を磁路と
する開回路を構成する為、ＭＲセンサ２へは放射しなく
なる。

また、磁気遮蔽板２２の形状としては電磁クラッチとト
ルクセンサの間の配置されていて、電磁クラッチの漏洩
磁界を磁気遮蔽すれば良いから、第６図の形状に限定さ
れる訳ではない。したがって、例えば第７図、第８図に
示すような磁気遮蔽板２３．２４のように種々可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によればＭＲセンサが一体構造される電磁クラッ
チおよび電動機の漏洩磁界の影響を受けない為、正確な
トルク測定ができる効果がある。

また、一体構造が可能となることからコスト低減の効果
も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図はセン
サ部の拡大展開図、第３図はセンサ動作波形の説明図、
第４図および第５図は磁気クラッチの構造図、第６図は
磁気遮蔽板の動作説明図、第７図、第８図は磁気遮蔽板
の形状例を示す図である。 ｌａ、ｌｂ・・・磁気ドラム、２・・・磁気抵抗効果素
子（ＭＲセンサ）、７・・・駆動側軸、８・・・負荷側
軸、９・・・トーションバー　１８・・・ステータ、１
９・・・コイル、２０・・・ロータ、２１・・・アーマ
チャ、２２・・・磁気遮蔽板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ハンドルを操作しハンドル軸を動かすことにより生
   じるハンドル軸とタイヤを動かす駆動軸との偏差を、ハ
   ンドル軸と駆動軸に取り付けた表面に磁気信号を記録し
   た信号トラック部を有する複数個の磁気ドラムと、該磁
   気ドラムの各々に対抗した固定部に配置する磁気抵抗効
   果素子で構成し、該磁気ドラム間のねじれによる相対ず
   れを該磁気抵抗効果素子の抵抗変化として取り出すトル
   クセンサと、該トルクセンサを収納する非磁性体のハウ
   ジングと、該トルクセンサの信号に応じてハンドル操舵
   力をアシストする永久磁石界磁電動機および減速機と、
   該永久磁石界磁電動機と該減速機の間のトルク伝達を開
   閉する電磁クラッチとこれらを制御する制御装置から成
   る電動式パワーステアリング装置において、該トルクセ
   ンサと該電磁クラッチの間に磁性体を配置したことを特
   徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. ２．トルクセンサと電磁クラッチの間に配置した磁性体
   をベアリングリテーナと共用したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電動式パワーステアリング装置
   。