KR101552463B1 - 회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치 - Google Patents

회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치 Download PDF

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Abstract

요크에 생기는 왜곡을 억제하고, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23) 사이에 한 쌍의 요크(21, 22)를 끼운 상태에서, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)를 서로 용착 고정시킨다.

Description

회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치{ROTATION DETECTION DEVICE AND POWER STEERING DEVICE}
본 발명은 회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
종래의 회전 검출 장치는, 서로 상대 회전하는 영구 자석 및 한 쌍의 요크와, 영구 자석과 한 쌍의 요크의 상대 회전에 의해 한 쌍의 요크 사이에 생긴 자속을 유도하는 한 쌍의 집자(集磁) 링과, 집자 링 사이의 자속을 검출하는 홀 IC 센서를 갖고 있다. 검출 부재인 한 쌍의 요크 및 한 쌍의 집자 링은, 퍼멀로이(permalloy) 등의 연자성체로 형성되고, 인서트 몰드 성형에 의해 수지제의 홀더와 일체로 설치되며, 홀더를 통해 입출력축 또는 하우징에 고정된다. 상기 설명의 기술에 관계되는 일례는, 특허문헌 1에 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-180518호 공보
그러나, 상기 종래 기술에 있어서는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 검출 부재의 내부에 발생하기 때문에, 검출 부재가 왜곡됨으로써 자기 손실에 의해 퍼멀로이의 자기 이력 현상(hysteresis)가 증대되고, 검출 정밀도의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 검출 부재의 왜곡을 억제할 수 있고, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 회전 검출 장치에서는, 제1 유지 부재와 제2 유지 부재 사이에 검출 부재를 끼운 상태에서 제1 유지 부재와 제2 유지 부재를 서로 용착 고정시킨다.
따라서, 본 발명에서는, 검출 부재의 왜곡을 억제할 수 있고, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성도이다.
도 2는, 실시예 1의 스티어링 기어 박스(16)의 종단면도이다.
도 3은, 실시예 1의 요크 어셈블리의 사시도이다.
도 4는, 실시예 1의 요크 어셈블리의 평면도이다.
도 5는, 실시예 1의 요크 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 6은, 실시예 1의 요크 홀더(23)의 주요부 확대도이다.
도 7은, 실시예 1의 요크 홀더(23)의 용접 가능면을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는, 실시예 1의 용착 플레이트(29)의 사시도이고, (b)는, 실시예 1의 용착 플레이트(29)의 평면도이다.
도 9의 (a)는, 실시예 1의 소직경부(301)의 종단면도이고, (b)는, 실시예 1의 걸어맞춤 돌기부(302a)의 종단면도이다.
도 10은, 실시예 1의 용착 플레이트(29)를 홀더부(233)에 용착했을 때의 용착 부분의 궤적을 도시한 도면이다.
도 11은, 도 4의 A-A 단면의 주요부 확대도이다.
도 12는, 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 사시도이다.
도 13은, 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 저면도이다.
도 14는, 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 15의 (a)는, 실시예 1의 집자 링 홀더(26)의 사시도이고, (b)는, 실시예 1의 집자 링 홀더(26)의 평면도이고, (c)는, (b)의 B-B 단면도이다.
도 16은, 실시예 1의 집자 링 홀더(26)의 용접 가능면을 도시한 도면이다.
도 17은, 실시예 1의 용착 플레이트(29)를 원호형 벽부(266)의 x축 부(負)방향면(266a)에 용착했을 때의 용착 부분의 궤적을 도시한 도면이다.
도 18은, 도 13의 C-C 단면의 주요부 확대도이다.
도 19의 (a)는, 용착 공정 전의 요크 어셈블리의 주요부 확대도이고, (b)는, 용착 공정 후의 요크 어셈블리의 주요부 확대도이다.
이하, 본 발명의 회전 검출 장치 및 파워 스티어링 장치를 실시하기 위한 형태를, 도면에 도시한 실시예에 기초하여 설명한다.
[실시예 1]
우선, 구성을 설명한다.
[전동 파워 스티어링 장치]
도 1은, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성도이다.
운전자에 의한 스티어링 휠(1)에 대한 조타 입력은, 회전 운동으로서 스티어링 샤프트(제2 부재, 입력축)(2), 토션 바(3), 피니언 샤프트(제1 부재, 출력축)(4)를 통해 제1 피니언(5)에 전달되고, 제1 피니언(5)의 피니언 톱니(5a)와 맞물리는 제1 랙 톱니(6a)를 갖는 랙 바(6)에 의해 직선 운동으로 변환된다. 랙 바(6)의 직선 운동은, 타이 로드(7, 7)를 통해 전타륜(8, 8)에 전달된다. 스티어링 샤프트(2), 토션 바(3), 피니언 샤프트(4), 제1 피니언(5), 랙 바(6) 및 타이 로드(7, 7)에 의해, 스티어링 휠(1)의 조타 조작을 전타륜(8)에 전달하는 조타 기구(9)가 구성된다.
한편, 전동 모터(10)의 출력은, 웜 샤프트(11a)와 웜 휠(11b)로 구성되는 감속기(11)를 통해 제2 피니언(12)에 전달되고, 제2 피니언(12)의 피니언 톱니(12a)와 맞물리는 제2 랙 톱니(6b)를 통해 랙 바(6)의 직진 운동으로 변환된다. 제2 피니언(12)은 웜 휠(11b)과 일체로 설치된다. 전동 모터(10)는, 예컨대, 3상 브러시리스 모터이고, 모터 제어 회로(15)로부터의 지령 신호에 따라 조타 기구(9)에 조타 어시스트력을 부여한다.
스티어링 샤프트(2)에는, 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)의 상대 회전을 검출하는 토크 센서(회전 검출 장치)(13)가 설치된다.
모터 제어 회로(15)는, 토크 센서(13)의 출력 신호로부터 구해지는 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4) 사이에 생기는 조타 토크, 및 차속 등의 주행 상태에 기초하여, 전동 모터(10)에 대한 지령 신호를 연산하고, 상기 지령 신호를 전동 모터(10)에 출력한다.
도 2는, 실시예 1의 스티어링 기어 박스(16)의 종단면도이다.
스티어링 기어 박스(16)는, 기어 박스 하우징(하우징)(17)을 구비한다. 스티어링 샤프트(2) 및 피니언 샤프트(4)는, 기어 박스 하우징(17)에 대하여, 동일한 회전축(O)을 중심으로 회전한다. 이하, 회전축(O)의 방향으로 x축을 취하고, 피니언 샤프트(4)에 대하여 스티어링 샤프트(2)측을 정(正)방향으로 한다. 기어 박스 하우징(17)은, 회전축 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 샤프트 수용부(17a)와, 이 샤프트 수용부(17a)로부터 차량 후방측으로 연장된 가이드 수용부(17b)와, 샤프트 수용부(17a)에 대하여 직교하여 설치되며 또한 대략 차량 폭방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 랙 수용부(도시 생략)를 갖는다. 또, 샤프트 수용부(17a), 가이드 수용부(17b) 및 랙 수용부는, 모두 원통 형상이다.
샤프트 수용부(17a)에는, 스티어링 샤프트(2) 및 토션 바(3)의 일부, 피니언 샤프트(4) 및 토크 센서(13)가 수용된다. 토션 바(3)는, 스티어링 샤프트(2)의 x축 부(負)방향 끝에 설치된 중공부(2a)에 상대 회전이 불가능하게 삽입 관통된다. 토션 바(3)의 x축 부방향 끝은, 피니언 샤프트(4)와 스플라인 끼워맞춤된다. 스티어링 샤프트(2)는 베어링(18a)에 의해 기어 박스 하우징(17)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 피니언 샤프트(4)의 x축 방향 양끝은, 베어링(18b, 18c)에 의해 기어 박스 하우징(17)에 대하여 회전 가능하게 지지된다.
랙 수용부에는, 랙 바(6)가 수용된다.
가이드 수용부(17b)에는 대략 원통 형상의 랙 가이드(19a)가 가이드 수용부(17b)를 따라 축방향 이동 가능하게 수용된다. 또한, 가이드 수용부(17b)의 개방측의 단부에는 캡(19b)이 나사 결합된다. 랙 가이드(19a)의 랙 바측에는, 랙 가이드(19a)의 마모 방지 등을 위한 시트(19c)가 부착된다.
[토크 센서]
토크 센서(13)는, 다극 자석(자성 부재)(20)과, 한 쌍의 요크(검출 부재)(21, 22)와, 요크 홀더(제2 유지 부재)(23)와, 한 쌍의 집자 링(검출 부재)(24, 25)과, 집자 링 홀더(26)(제2 유지 부재)와, 홀 IC 센서(자기 센서)(27)를 갖는다. 다극 자석(20), 한 쌍의 요크(21, 22), 요크 홀더(23), 한 쌍의 집자 링(24, 25) 및 집자 링 홀더(26)는, 회전축(O)과 동심원 상에 배치된다.
다극 자석(20)은, 16개의 극(N극, S극 각각 동일한 극수)이 둘레 방향으로 등간격으로 교대로 착자된 원통 형상의 영구 자석이다. 다극 자석(20)은, 자석 홀더(28)를 통해 피니언 샤프트(4)에 고정된다. 자석 홀더(28)는, 대직경부(28a)와 소직경부(28b)를 갖는 원통 형상으로 형성된다. 대직경부(28a)는 피니언 샤프트(4)의 x축 정방향 끝의 외주에 고정된다. 소직경부(28b)는 대직경부(28a)의 x축 정방향측에 위치하고, 다극 자석(20)의 내주가 고정된다.
한 쌍의 요크(21, 22)는, 퍼멀로이(연질 자성 합금)로 형성되고, 도 5에 도시한 바와 같이, 8개의 클로부(211, 221: claw)와 원환부(212, 222)를 갖는다. 클로부(211, 221)는, 다극 자석(20)의 외주를 둘러싸도록, 동일 원주 상에 정해진 간극을 갖고 교대로 배치되고, 다극 자석(20)과 정해진 직경 방향 간극을 갖고 대향한다. 원환부(212, 222)는, 클로부(211, 221)의 x축 정방향측에 위치하고, 서로 정해진 직경 방향 간극을 갖고 대향한다. 또, 한 쌍의 요크(21, 22)는, 스티어링 샤프트(2) 및 피니언 샤프트(4)에 토크가 가해지고 있지 않은 조타 중립 상태에서, 클로부(211, 221)의 선단이, 다극 자석(20)의 N극 및 S극의 경계를 가리키도록 배치된다.
요크 홀더(23)는, 열가소성 수지로 대략 '凸' 형상으로 형성되고, 한 쌍의 요크(21, 22)를 유지한다. 요크 홀더(23)는, 스티어링 샤프트(2)에 고정된다.
한 쌍의 집자 링(24, 25)은, 퍼멀로이로 C자 형상으로 형성되고, 서로 정해진 직경 방향 에어갭을 갖고, 요크(21, 22)의 원환부(212, 222)의 직경 방향 간극의 중간 위치에, 양 요크(21, 22)와 비접촉 상태로 배치된다.
집자 링 홀더(26)는, 열가소성 수지로 통형으로 형성되고, 한 쌍의 집자 링(24, 25)을 유지한다. 집자 링 홀더(26)는, 기어 박스 하우징(17)에 고정된다.
홀 IC 센서(27)는, 홀 소자(27a)와 회로 기판(27b)을 갖고, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 직경 방향 에어갭에 생기는 자속의 밀도를 검출한다. 홀 소자(27a)는, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 직경 방향 에어갭의 중간 위치에, 양 집자 링(24, 25)과 비접촉 상태로 배치된다. 회로 기판(27b)은, 집자 링 홀더(26)의 x축 정방향측에서 홀 소자(27a)와 접속된다. 차량의 배터리로부터의 전력은, 회로 기판(27b)을 통해 홀 소자(27a)에 공급되고, 홀 소자(27a)의 출력은, 회로 기판(27b)을 통해 모터 제어 회로(15)에 출력된다.
이하, 토크 센서(13)를 구성하는 각 부의 구조를 상세히 설명한다.
[요크 어셈블리]
도 3은 실시예 1의 요크 어셈블리의 사시도, 도 4는 실시예 1의 요크 어셈블리의 평면도, 도 5는 실시예 1의 요크 어셈블리의 분해 사시도이다.
요크 어셈블리는, 한 쌍의 요크(21, 22)와 요크 홀더(23)와 용착 플레이트(제1 유지 부재)(29)를 구비한다. 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)로 유지 부재가 구성된다.
제1 요크(제1 검출 부재, 제1 요크 부재)(21)는, 8개의 클로부(제1 클로부)(211)와 원환부(제1 원환부)(212)와 접속부(제1 접속부)(213)를 갖는다. 클로부(211)는, 다극 자석(20)의 자계 내에서 다극 자석(20)과 대향하도록 배치된 판형 부재이고, 선단부는 끝이 가늘어지는 형상으로 형성된다. 접속부(213)는, 클로부(211)로부터 직경 방향 내측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 클로부(211)와 원환부(212)를 접속한다. 각 클로부(211)는, 회전축(O)의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되고, 접속부(213)가 회전축(O)에 대하여 직각이 되도록 배치된다.
제2 요크(제2 검출 부재, 제2 요크 부재)(22)는, 8개의 클로부(제2 클로부)(221)와 원환부(제2 원환부)(222)와 접속부(제2 접속부)(223)를 갖는다. 클로부(221)는, 다극 자석(20)의 자계 내에서 다극 자석(20)과 대향하도록 배치된 판형 부재이고, 선단부는 끝이 가늘어지는 형상으로 형성된다. 클로부(221)는 클로부(211)와 동일한 x축 방향 길이를 갖는다. 원환부(222)는, 제1 요크(21)의 원환부(212)보다 대직경으로 설정되고 있다. 원환부(222)는 원환부(212)와 동일한 x축 방향 길이를 갖는다. 접속부(223)는, 클로부(221)로부터 직경 방향 외측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 클로부(221)와 원환부(222)를 접속한다. 각 클로부(221)는, 회전축(O)의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되며, 또한, 제1 요크(21)의 클로부(211, 211) 사이에 교대로 늘어서도록 배치됨과 함께, 접속부(223)가 회전축(O)에 대하여 직각이 되도록 배치된다.
도 6은, 실시예 1의 요크 홀더(23)의 주요부 확대도이다.
요크 홀더(23)는, 소직경부(231)와 대직경부(232)와 홀더부(233)를 갖는다. 소직경부(231)의 내경은, 스티어링 샤프트(2)의 외경과 대략 일치하는 직경을 갖고, 스티어링 샤프트(2)의 외주에 고정된다. 대직경부(232)는, 소직경부(231)보다 대직경으로 설정되고, 내부에 제1 요크(21) 및 제2 요크(22)의 클로부(211, 221)가 수용된다. 홀더부(233)는, 회전축(O)과 수직으로 설치되고, 소직경부(231)의 x축 부방향 끝과 대직경부(232)의 x축 정방향 끝을 접속한다. 홀더부(233)에는, 제1 요크(21)가 장착되는 제1 요크 장착부(233a)와, 제2 요크(22)가 장착되는 제2 요크 장착부(233b)가 설치된다. 제1 요크 장착부(233a)에 제1 요크(21)를 장착하고, 제2 요크 장착부(233b)에 제2 요크(22)를 장착했을 때, 제1 요크(21)와 제2 요크(22)는, 클로부(211)와 클로부(221)가 교대로 늘어서도록 배치된다.
제1 요크 장착부(233a)는, 제1 요크(21)의 형상에 대응하여 평면에서 보아 대략 외톱니 기어 형상으로 형성되고, 원환부(212)와 접촉하는 환형 오목부(234)와, 접속부(213)를 수용하는 오목부(235)와, 클로부(211)가 관통하는 관통 구멍(236)을 갖는다. 오목부(235)의 둘레 방향 양끝에는, 접속부(213)의 회전축(O) 둘레의 회전 방향의 이동을 규제하는 단차면(회전 방향 규제부)(235a)이 설정된다. 단차면(235a)의 x축 방향 길이(오목부(235)의 깊이)는, 접속부(213)의 x축 방향 길이보다 짧게 설정된다. 또한, 오목부(235)의 둘레 방향 양끝에는, 오목 홈(235b)이 형성된다. 관통 구멍(236)의 내주면 중, 클로부(211)의 내주면과 대향하는 내주면(직경 방향 위치 규제부)(236a)은, 제1 요크(21)를 제1 요크 장착부(233a)에 장착했을 때, 클로부(211)의 내주면과 접촉하도록 설정된다. 내주면(236a)은, 다극 자석(20)보다 x축 정방향으로 설치된다.
제2 요크 장착부(233b)는, 제2 요크(22)의 형상에 대응하여 평면에서 보아 내톱니 기어 형상으로 형성되고, 원환부(222)와 접촉하는 환형 오목부(237)와, 접속부(223)를 수용하는 오목부(238)와, 클로부(221)가 관통하는 관통 구멍(239)을 갖는다. 환형 오목부(237) 및 오목부(238)는 환형 오목부(234) 및 오목부(235)와 동일한 x축 방향 위치에 설치된다. 오목부(238)의 둘레 방향 양끝에는, 접속부(223)의 회전축(O) 둘레의 회전 방향의 이동을 규제하는 단차면(회전 방향 규제부)(238a)이 설정된다. 단차면(238a)의 x축 방향 길이(오목부(238)의 깊이)는, 접속부(223)의 x축 방향 길이보다 짧게 설정된다. 또한, 오목부(238)의 둘레 방향 양끝에는, 오목 홈(238b)이 형성된다. 관통 구멍(239)의 내주면 중, 클로부(221)의 내주면과 대향하는 내주면(직경 방향 위치 규제부)(239a)은, 제2 요크(22)를 제2 요크 장착부(233b)에 장착했을 때, 클로부(221)의 내주면과 접촉하도록 설정된다. 내주면(239a)은, 다극 자석(20)보다 x축 정방향으로 설치된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 홀더부(233)에 있어서, 제1 요크 장착부(233a) 및 제2 요크 장착부(233b)를 제외한 대략 파형 형상 부분(도 7의 망(grid) 표시 부분)은, 용착 플레이트(29)와 용착 가능한 용착 가능면이다.
도 8의 (a)는 실시예 1의 용착 플레이트(29)의 사시도, 도 8의 (b)는 실시예 1의 용착 플레이트(29)의 평면도이다.
용착 플레이트(29)는, 열가소성 수지로 요크 홀더(23)의 소직경부(231)보다 큰 내주 직경을 갖고, 대직경부(232)보다 작은 외주 직경을 갖는 원환 형상으로 형성된다. 용착 플레이트(29)의 외주연에는 8개의 절취부(29a)가 둘레 방향 등간격으로 형성되고, 내주연에는 8개의 절취부(29b)가 둘레 방향 등간격으로 형성된다. 절취부(29a)와 절취부(29b)는, 둘레 방향에서 상이한 위치에 교대로 배치된다. 용착 플레이트(29)의 일면측으로서, 둘레 방향 대략 3/4의 범위에는, 용착부(30)가 설치된다.
용착부(30)는, 접속부(223)의 내측을 통과하는 소직경부(301)와, 접속부(213)의 직경 방향 외측을 통과하는 대직경부(302)와, 소직경부(301)와 대직경부(302)를 접속하는 방사 방향 접속부(303)를 갖는 대략 파형 형상으로 형성된다. 소직경부(301)는, 홀더부(233)의 관통 구멍(239)보다 직경 방향 내측의 용착 가능면과 용착된다. 방사 방향 접속부(303)는, 홀더부(233)의 관통 구멍(236)과 관통 구멍(239) 사이의 용착 가능면과 용착된다. 도 9의 (a)는 소직경부(301)의 종단면도이고, 소직경부(301)는, 삼각 형상으로 형성된다. 방사 방향 접속부(303)도 동일하다. 대직경부(302)는, 클로부(211)보다 직경 방향 외측에서 홀더부(233)의 관통 구멍(236) 상을 통과하고, 걸어맞춤 돌기부(위치 결정 걸어맞춤부)(302a)와 비걸어맞춤부(302b)와 절취부(302c)를 갖는다. 도 9의 (b)는 걸어맞춤 돌기부(302a)의 종단면도이고, 걸어맞춤 돌기부(302a)는, 소직경부(301) 및 방사 방향 접속부(303)보다 x축 방향으로 길게 형성되고, 관통 구멍(위치 결정 걸어맞춤부)(236)와 끼워맞춰진다. 비걸어맞춤부(302b)는, 도 9의 (a)에 도시한 소직경부(301)와 동일한 단면 형상을 갖는다. 절취부(302c)는, 걸어맞춤 돌기부(302a) 및 비걸어맞춤부(302b)의 둘레 방향 양끝에 설치되고, 소직경부(301) 및 방사 방향 접속부(303)를 x축 정방향측으로 절취한 형상을 갖는다. 도 10에, 실시예 1의 용착 플레이트(29)를 홀더부(233)에 용착했을 때의 용착 부분의 궤적을 도시한다.
도 11은, 도 4의 A-A 단면의 주요부 확대도이다.
용착 플레이트(29)는, 홀더부(233)와 용착 고정된 소직경부(301)의 직경 방향 외측의 부분(유지부)에서 제2 요크(22)의 접속부(223)와 접촉함으로써, 제2 요크(22)를 요크 홀더(23)와 용착 플레이트(29) 사이에 유지한다. 또한, 대직경부(302)의 직경 방향 내측의 부분(유지부)에서 제1 요크(21)의 접속부(213)와 접촉함으로써, 제1 요크(21)를 요크 홀더(23)와 용착 플레이트(29) 사이에 유지한다. 여기서, 한 쌍의 요크(21, 22)의 접속부(213, 223)와 용착 플레이트(29)의 접촉면은, 홀더부(233)의 용착 가능면보다 x축 정방향측에 위치하고, 용착 플레이트(29)는, 소직경부(301) 및 방사 방향 접속부(303)의 x축 방향의 두께에 대하여 충분히 얇게 형성되기 때문에, 용착 플레이트(29)는, 탄성 변형한 상태에서 홀더부(233)와 용착 고정된다.
요크 어셈블리는, 요크 홀더(23)에 한 쌍의 요크(21, 22)를 장착 후, 용착 플레이트(29)를 씌우고, 요크 홀더(23)와 용착 플레이트(29)를 초음파 용착함으로써 얻어진다. 요크 홀더(23)에 대한 한 쌍의 요크(21, 22) 및 용착 플레이트(29)의 조립은, 전부 한방향으로부터 행할 수 있기 때문에, 조립 작업성의 면에서 유리하다.
[집자 링 어셈블리]
도 12는 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 사시도, 도 13은 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 저면도, 도 14는 실시예 1의 집자 링 어셈블리의 분해 사시도이다.
집자 링 어셈블리는, 한 쌍의 집자 링(24, 25)과 집자 링 홀더(26)와 용착 플레이트(제1 유지 부재)(29)를 구비한다. 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)로 유지 부재가 구성된다.
제1 집자 링(제1 검출 부재)(24)은, 회전축(O)을 포위하도록 형성되고, 둘레 방향의 일정 부분이 절취된 절취부(241)와, 회전축(O)을 중심으로 한 가상 원을 따르도록 형성되고 서로 대향하는 한 쌍의 원호형부(242, 242)와, 절취부(241)와 대향 배치되고 한 쌍의 원호형부(242, 242)를 접속하는 집자부(제1 피검출부)(243)를 갖는다. 한 쌍의 원호형부(242, 242)의 가상 원은, 제1 요크(21)의 원환부(212)보다 대직경, 또한, 제2 요크(22)의 원환부(222)보다 소직경으로 설정된다. 집자부(243)는, 회전축(O)에 대하여 직각으로 형성된다.
제2 집자 링(제2 검출 부재)(25)은, 회전축(O)을 포위하도록 형성되고, 둘레 방향의 일정 부분이 절취된 절취부(251)와, 회전축(O)을 중심으로 한 가상 원을 따르도록 형성되고 서로 대향하는 한 쌍의 원호형부(252, 252)와, 절취부(251)와 대향 배치되고 한 쌍의 원호형부(252, 252)를 접속하는 집자부(제1 피검출부, 제2 검출 부재측 걸어맞춤부)(253)를 갖는다. 한 쌍의 원호형부(252, 252)의 가상 원은, 제1 집자 링(24)의 가상 원보다 소직경, 또한, 제1 요크(21)의 원환부(212)보다 대직경으로 설정된다. 집자부(253)는, 직경 방향 외측을 향하여 볼록형, 또한, 회전축(O)에 대하여 직각으로 형성된다.
도 15의 (a)는 실시예 1의 집자 링 홀더(26)의 사시도, 도 15의 (b)는 실시예 1의 집자 링 홀더(26)의 평면도, 도 15의 (c)는 (b)의 B-B 단면도이다.
집자 링 홀더(26)는, 중심에 개구부(261c)를 갖는 원환부(261)와, 원환부(261)의 외주연으로부터 x축 부방향측으로 연장되는 외주부(262)와, 원환부(261)로부터 x축 정방향으로 연장되는 2개의 원기둥부(263)를 갖는다.
원환부(261)의 개구부(261c)는, 요크 홀더(23)의 외경보다 대직경으로 설정된다. 원환부(261)의 x축 부방향측면(261a)에는, 제1 집자 링(24)의 x축 정방향 단부를 수용하는 제1 걸어맞춤 홈(검출 부재 걸어맞춤부)(264)이 형성되고, 제2 집자 링(25)의 x축 정방향 단부를 수용하는 제2 걸어맞춤 홈(검출 부재 걸어맞춤부)(265)이 형성된다. 제1 걸어맞춤 홈(264)과 제2 걸어맞춤 홈(265) 사이에는, 제1 집자 링(24)의 집자부(243) 및 제2 집자 링(25)의 집자부(253)와 대응하는 부분이 절취된 평면에서 보아 C자 형상의 원호형 벽부(제2 검출 부재용 걸어맞춤 돌기)(266)가 설치된다. 제1 걸어맞춤 홈(264) 및 제2 걸어맞춤 홈(265)에 제1 집자 링(24) 및 제2 집자 링(25)을 장착했을 때, 제1 집자 링(24)의 원호형부(242, 242)는 원호형 벽부(266)의 외주면과 접촉하고, 제2 집자 링(25)의 원호형부(252, 252)는 원호형 벽부(266)의 내주면과 접촉한다. 또한, 제2 집자 링(25)의 집자부(253)는 원호형 벽부(266)의 절취 부분의 단부면(266b, 266b)과 접촉한다. 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 집자부(243, 253)는, 원호형 벽부(266)의 절취 부분에서 대면한다. 원호형 벽부(266)의 x축 부방향면(266a)은, 회전축(O)에 대하여 직각으로 설치되고, 용착 플레이트(29)를 용착했을 때, 용착부(30)에서의 걸어맞춤 돌기부(302a)와 걸어맞춰지는 걸어맞춤 구멍(267)이 형성된다. 제1 걸어맞춤 홈(264) 및 제2 걸어맞춤 홈(265)으로부터 원호형 벽부(266)의 x축 부방향면(266a)까지의 x축 방향 길이는, 제1 집자 링(24) 및 제2 집자 링(25)의 x축 방향 길이보다 짧게 설정된다.
도 16에 도시한 바와 같이, 원호형 벽부(266)의 x축 부방향면(266a)에서, 걸어맞춤 구멍(267)을 제외한 부분(도 16의 망 표시 부분)은, 용착 플레이트(29)가 용착 가능한 용착 가능면이다.
원환부(261)의 x축 정방향면(261b)에는, 홀 IC 센서(27)의 회로 기판(27b)을 지지하는 원기둥부(268)가 설치된다. 원기둥부(268)에는, 회로 기판(27b)을 볼트 고정하기 위한 나사 구멍(268a)이 형성된다. 또한, x축 정방향면(261b) 중, 원호형 벽부(266)와 대응하는 위치에는, x축 정방향측으로 개구되는 오목형의 두께 제외부(261d)가 둘레 방향으로 복수 형성된다.
원환부(261)에 있어서, 한 쌍의 집자부(243, 253) 사이의 직경 방향 에어갭과 대응하는 축방향 위치에는, 홀 IC 센서(27)가 관통하는 개구부(261e)가 형성된다. 홀 IC 센서(27)의 센서부는, 직경 방향 에어갭의 중간 위치에 배치된다.
외주부(262)의 x축 부방향측 단부는, 기어 박스 하우징(17)의 샤프트 수용부(17a)(도 2 참조)의 측벽에 끼워 넣을 수 있는 외경을 갖는다.
원기둥부(263)는, 집자 링 홀더(26)를 기어 박스 하우징(17)에 볼트 고정하기 위한 나사 구멍(263a)이 형성된다.
용착 플레이트(29)는, 요크 어셈블리의 것과 동일하지만, 용착 플레이트(29)를 홀더부(233)와 용착하는 경우와 달리, 비걸어맞춤부(302b)도 용착 부분이 된다. 도 17에, 실시예 1의 용착 플레이트(29)를 원호형 벽부(266)의 x축 부방향면(266a)에 용착했을 때의 용착 부분의 궤적을 도시한다.
도 18은, 도 13의 C-C 단면의 주요부 확대도이다.
용착 플레이트(29)는, 용착부(30)의 직경 방향 외측의 부분(유지부)에서 제1 집자 링(24)과 접촉함으로써, 제1 집자 링(24)을 집자 링 홀더(26)와 용착 플레이트(29) 사이에 유지한다. 또한, 용착부(30)의 직경 방향 내측의 부분(유지부)에서 제2 집자 링(25)과 접촉함으로써, 제2 집자 링(25)을 집자 링 홀더(26)와 용착 플레이트(29) 사이에 유지한다. 여기서, 한 쌍의 집자 링(24, 25)과 용착 플레이트(29)의 접촉면은, 원호형 벽부(266)의 용착 가능면보다 x축 부방향측에 위치하고, 용착 플레이트(29)는, 소직경부(301) 및 방사 방향 접속부(303)의 x축 방향의 두께에 대하여 충분히 얇게 형성되기 때문에, 용착 플레이트(29)는, 탄성 변형한 상태에서 원호형 벽부(266)와 용착 고정된다.
집자 링 어셈블리는, 집자 링 홀더(26)에 한 쌍의 집자 링(24, 25)을 장착 후, 용착 플레이트(29)를 씌우고, 집자 링 홀더(26)와 용착 플레이트(29)를 초음파 용착함으로써 얻어진다. 집자 링 홀더(26)에 대한 한 쌍의 집자 링(24, 25) 및 용착 플레이트(29)의 조립은, 전부 한방향으로부터 행할 수 있기 때문에, 조립 작업성의 면에서 유리하다. 또한, 용착 플레이트(29)는 요크 어셈블리와 동일한 것을 이용하기 때문에, 부품 개수의 증가를 억제할 수 있고, 비용 저감에 기여할 수 있다.
다음으로, 실시예 1의 토크 센서(13)의 동작을 설명한다.
토크의 입력이 없는 상태에서는, 클로부(211, 221)의 원주 방향 중심이 다극 자석(20)의 극의 경계 상에 위치하고, 클로부(211, 221)로부터 본 다극 자석(20)의 N극, S극에 대한 퍼미언스가 동일하기 때문에, 다극 자석(20)의 N극으로부터 발생한 자속은, 클로부(211, 221)로 들어가고, 그대로 다극 자석(20)의 S극으로 들어간다. 따라서, 한 쌍의 집자 링(24, 25) 사이에는 자속이 흐르지 않기 때문에, 홀 IC 센서(27)는 중간 전압을 출력한다.
운전자가 스티어링 휠(1)을 회전시키면, 토션 바(3)에 비틀림이 생기고, 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)에 상대 각도 변위가 발생한다. 이 상대 각도 변위는, 클로부(211, 221)와 다극 자석(20) 사이의 상대 각도 변위로서 나타난다. 클로부(211, 221)와 다극 자석(20) 사이에 상대 각도 변위가 생기면, 퍼미언스의 밸런스가 무너지고, 홀 IC 센서(27)를 포함하는 자기 회로, 즉, 다극 자석(20)의 N극으로부터 발생한 자속이 클로부(211, 221) 중 N극과 대향하는 면적이 넓은 쪽의 클로부로 흐르고, 한 쌍의 집자 링(24, 25)을 경유하여 S극과 대향하는 면적이 넓은 쪽의 클로부로부터 다극 자석(20)의 S극으로 되돌아가는 자기 회로에 자속이 흐른다. 이 때, 한 쌍의 집자 링(24, 25) 사이에 흐르는 자속을 홀 IC 센서(27)로 검출함으로써, 상대 각도 변위를 측정할 수 있고, 토션 바(3)에 작용하는 토크를 검출할 수 있다.
다음으로, 실시예 1의 작용 효과를 설명한다.
회전 검출 장치에 있어서, 검출 부재를 인서트 성형에 의해 유지 부재에 유지시키는 경우, 유지 부재의 냉각 수축에 의해 검출 부재 내에 내부 응력이 발생하여, 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다.
이에 대하여, 실시예 1의 요크 어셈블리에서는, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23) 사이에 한 쌍의 요크(21, 22)를 x축 방향으로 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)를 서로 용착 고정시킨다. 따라서, 한 쌍의 요크(21, 22)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않는다. 이에 따라, 한 쌍의 요크(21, 22)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2개의 요크(21, 22)를 한 쌍의 유지 부재(용착 플레이트(29), 요크 홀더(23))로 유지할 수 있기 때문에, 요크마다 용착 플레이트를 필요로 하지 않아, 부품 개수를 삭감할 수 있다. 또한, 토크 검출 정밀도를 높인 것에 의해, 전동 파워 스티어링 장치에 의한 조타 어시스트력의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
실시예 1의 집자 링 어셈블리에서는, 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26) 사이에 한 쌍의 집자 링(24, 25)을 x축 방향으로 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)를 서로 용착 고정시킨다. 따라서, 한 쌍의 집자 링(24, 25)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않는다. 이에 따라, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2개의 집자 링(24, 25)을 한 쌍의 유지 부재(용착 플레이트(29), 집자 링 홀더(26))로 유지할 수 있기 때문에, 집자 링마다 용착 플레이트를 필요로 하지 않아, 부품 개수를 삭감할 수 있다. 또한, 토크 검출 정밀도를 높인 것에 의해, 전동 파워 스티어링 장치에 의한 조타 어시스트력의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한 쌍의 요크(21, 22)는, 클로부(211, 221)와 원환부(212, 222)를 접속하는 접속부(213, 223)가 회전축(O)에 대하여 직각으로 배치된다. 이에 따라, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)로 한 쌍의 요크(21, 22)의 양쪽을 한번에 용착 고정시킬 수 있다. 또한, 접속부(213, 223)는 평면 상(회전축(O)에 대하여 직각)에 늘어서 있기 때문에, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)를 근접시킨 상태에서 용착 고정시킬 수 있다. 이 결과, 용착 부분도 그 높이 방향(x축 방향)의 치수를 작게 할 수 있고, 용착 부분의 강성을 높일 수 있다.
용착 플레이트(29)의 용착부(30)에 있어서, 소직경부(301)는 요크 홀더(23)의 홀더부(233)의 관통 구멍(239)보다 직경 방향 내측의 용착 가능면과 용착되고, 방사 방향 접속부(303)는 홀더부(233)의 관통 구멍(236)과 관통 구멍(239) 사이의 용착 가능면과 용착된다. 즉, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정되는 부분을, 둘레 방향으로 연장되는 부분과 직경 방향으로 연장되는 부분으로 구성했기 때문에, 용융 길이를 길게 취할 수 있고, 용착 강도의 향상을 도모할 수 있다.
용착 플레이트(29)의 용착부(30)에, 요크 홀더(23)의 관통 구멍(236)과 걸어맞춰지는 걸어맞춤 돌기부(302a)를 설치했다. 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)의 용착 고정에 있어서는, 회전 방향의 위치 결정이 중요해지기 때문에, 걸어맞춤 돌기부(302a)와 관통 구멍(236)으로 이루어지는 위치 결정 걸어맞춤부를 설치함으로써, 회전 방향 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 용착 플레이트(29)의 용착부(30)를 원하는 위치에 배치할 수 있다.
용착부(30)의 대직경부(302)에 있어서, 걸어맞춤 돌기부(302a) 및 비걸어맞춤부(302b)의 둘레 방향 양끝에 절취부(302c)를 설치했다. 도 19의 (a)는 용착 공정 전의 요크 어셈블리의 주요부 확대도, 도 19의 (b)는 용착 공정 후의 요크 어셈블리의 주요부 확대도이고, 용착부(30) 중, 소직경부(301) 및 방사 방향 접속부(303)는 요크 홀더(23)의 홀더부(233)와 용착되는 용착 부분인 반면, 걸어맞춤 돌기부(302a) 및 비걸어맞춤부(302b)는 홀더부(233)와 용착되지 않는 비용착 부분이다. 여기서, 만일 걸어맞춤 돌기부(302a)가 용착 부분과 인접하는 경우, 용융열이 큰 매스인 걸어맞춤 돌기부(302a)측에 빼앗겨, 용융 부분의 걸어맞춤 돌기측 단부가 용착 불량이 될 우려가 있다. 이 용착 불량은, 요크 홀더(23)에 대한 용착 플레이트(29)의 부유의 원인이 된다. 그래서, 용착 부분과 걸어맞춤 돌기부(302a) 사이에 절취부(302c)를 형성함으로써, 용융열이 걸어맞춤 돌기측으로 이동하는 것을 억제할 수 있고, 부유를 억제할 수 있다. 비걸어맞춤부(302b)에 관해서도 동일하다.
요크 홀더(23)의 홀더부(233)에, 한 쌍의 요크(21, 22)의 접속부(213, 223)를 수용하는 오목부(235, 238)를 형성했다. 이에 따라, 홀더부(233)에 한 쌍의 요크(21, 22)를 장착했을 때, 오목부(235, 238)가 접속부(213, 223)의 판두께를 흡수할 수 있기 때문에, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)를 x축 방향으로 근접시킬 수 있다. 이 결과, 용착 부분의 x축 방향 길이를 짧게 할 수 있기 때문에, 용착 공정 전의 상태에서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있다.
오목부(235, 238)의 양끝에, 접속부(213, 223)의 회전축(O) 둘레의 회전 방향의 이동을 규제하는 단차면(235a, 238a)을 설치했다. 이에 따라, 용착 플레이트(29) 및 요크 홀더(23)에 대한 한 쌍의 요크(21, 22)의 회전 방향 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
오목부(235, 238)의 둘레 방향 양끝에, 오목 홈(235b, 238b)을 형성했다. 오목부(235, 238)의 둘레 방향 양단부는, 접속부(213, 223)의 단부와 대응하는 부분이고, 한 쌍의 요크(21, 22)를 프레스 성형하는 경우에는 소위 버가 발생하는 개소가 된다. 그래서, 오목부(235, 238)의 둘레 방향 양단부를 다른 부분보다 깊게 함으로써, 상기 부분으로 버를 릴리프시킬 수 있다. 따라서, 접속부(213, 223)와 오목부(235, 238)의 평면부들을 서로 부딪치게 한 상태에서 한 쌍의 요크(21, 22)의 x축 방향 위치 결정을 할 수 있기 때문에, 용착 플레이트(29) 및 요크 홀더(23)에 대한 접속부(213, 223)의 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다.
요크 홀더(23)의 홀더부(233)에 한 쌍의 요크(21, 22)의 클로부(211, 221)를 관통하는 관통 구멍(236, 239)을 형성했다. 클로부(211, 221)를 홀더부(233)의 관통 구멍(236, 239)에 찔러 넣는 구조로 함으로써, 클로부(211, 221)의 빠짐 및 회전축(O) 둘레의 회전 방향의 이동을 규제할 수 있기 때문에, 요크 홀더(23)에 한 쌍의 요크(21, 22)를 조립한 상태에서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있다.
관통 구멍(236, 239)의 내주면(236a, 239a)은, 한 쌍의 요크(21, 22)를 요크 홀더(23)에 장착했을 때, 클로부(211, 221)의 내주면과 접촉한다. 한 쌍의 요크(21, 22)는, 다극 자석(20)에 대한 동축성이 중요해지기 때문에, 클로부(211, 221)의 내주면과 접촉하는 내주면(236a, 239a)을 요크 홀더(23)에 설치한 것에 의해, 한 쌍의 요크(21, 22)의 다극 자석(20)에 대한 동축성을 향상시킬 수 있다.
관통 구멍(236, 239)의 내주면(236a, 239a)은, 다극 자석(20)과 x축 방향에 있어서 서로 이격되는 위치에 설치된다. 즉, 내주면(236a, 239a)과 다극 자석(20)이 x축 방향으로 오버랩되지 않기 때문에, 양자를 서로 직경 방향으로 오버랩시킬 수 있어, 직경 방향 치수의 소형화를 도모할 수 있다.
집자 링 홀더(26)의 원환부(261)에, 제2 집자 링(25)의 집자부(253)와 걸어맞춤으로써 제2 집자 링(25)의 둘레 방향의 위치 결정을 함과 함께 제1 집자 링(24)과의 직경 방향 상대 위치 결정을 행하는, 원호형 벽부(266)를 설치했다. 이에 따라, 제2 집자 링(25)의 둘레 방향 위치 결정 및 제1 집자 링(24)과의 상대 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
용착 플레이트(29)의 용착부(30)는, 원호형 벽부(266)의 x축 부방향면(266a)의 직경 방향 내측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 소직경부(301)와, x축 부방향면(266a)의 직경 방향 외측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 대직경부(302)(의 비걸어맞춤부(302b))와, 소직경부(301)와 대직경부(302)를 접속하도록 형성된 방사 방향 접속부(303)가 둘레 방향으로 교대로 배치되도록 형성된다. 이에 따라, 용융부가 소위 파형으로 형성되기 때문에, 용융 길이를 길게 취할 수 있음과 함께, 용융부의 대직경부(302)는 제1 집자 링(24)의 유지력 향상, 소직경부(301)는 제2 집자 링(25)의 유지력 향상에 각각 기여시킬 수 있다.
원호형 벽부(266)의 x축 정방향면(261b)측에 복수의 두께 제외부(261d)를 형성했다. 이에 따라, 원호형 벽부(266)의 매스를 두께 제외부(261d)에 의해 감소시킬 수 있고, 용융열의 발산을 억제할 수 있다. 또한, 원호형 벽부(266)의 성형성도 향상시킬 수 있다.
원환부(261)의 x축 부방향측면(261a)에, 제1 집자 링(24)의 x축 정방향 단부를 수용하는 제1 걸어맞춤 홈(264)과 제2 집자 링(25)의 x축 정방향 단부를 수용하는 제2 걸어맞춤 홈(265)을 형성했다. 이에 따라, 용착 고정 전후에서의 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
용착 플레이트(29)의 용착부(30)를 제외한 부분은, 용착부(30)에 대하여 x축 방향의 부재 두께가 작아지도록 형성됨으로써 용착 고정 후에 있어서 휨 변형이 가능하게 형성된다. 그리고, 용착 플레이트(29)는, 탄성 변형한 상태에서 홀더부(233)와 용착 고정된다. 이에 따라, 용착 플레이트(29)의 휨 변형, 즉 탄성 변형이 한 쌍의 요크(21, 22)에 대한 압박력이 되어, 한 쌍의 요크(21, 22)의 유지력을 향상시킬 수 있다.
한 쌍의 요크(21, 22)의 접속부(213, 223)와 용착 플레이트(29)의 접촉면은, 홀더부(233)의 용착 가능면보다 x축 정방향측에 위치한다. 따라서, 용착 플레이트(29)를 홀더부(233)에 용착 고정시킬 때, 용융부는 접촉면보다 x축 부방향측이 되고, 이 결과, 용착 플레이트(29)가 휘기 때문에, 한 쌍의 요크(21, 22)의 유지력을 향상시킬 수 있다.
용착 플레이트(29)의 용착부(30)를 제외한 부분은, 용착부(30)에 대하여 x축 방향의 부재 두께가 작아지도록 형성됨으로써 용착 고정 후에 있어서 휨 변형이 가능하게 형성된다. 그리고, 용착 플레이트(29)는, 탄성 변형한 상태에서 원호형 벽부(266)와 용착 고정된다. 이에 따라, 용착 플레이트(29)의 휨 변형, 즉 탄성 변형이 한 쌍의 집자 링(24, 25)에 대한 압박력이 되어, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 유지력을 향상시킬 수 있다.
한 쌍의 집자 링(24, 25)과 용착 플레이트(29)의 접촉면은, 원호형 벽부(266)의 용착 가능면보다 x축 부방향측에 위치한다. 따라서, 용착 플레이트(29)를 원호형 벽부(266)에 용착 고정시킬 때, 용융부는 접촉면보다 x축 정방향측이 되고, 이 결과, 용착 플레이트(29)가 휘기 때문에, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 유지력을 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예 1의 구성과 이것에 대응하는 효과를 열거한다.
(1) 회전축(O)을 중심으로 서로 상대 회전이 가능하게 설치된 피니언 샤프트(4) 및 스티어링 샤프트(2)와, 피니언 샤프트(4)에 설치되고, 회전축(O) 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 다극 자석(20)과, 다극 자석(20)과 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 검출 부재(한 쌍의 요크(21, 22))와, 스티어링 샤프트(2)에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)로 구성되고, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23) 사이에 검출 부재를 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정됨으로써 검출 부재와 스티어링 샤프트(2)가 접촉하지 않도록 검출 부재를 유지하는 유지 부재와, 피니언 샤프트(4)와 스티어링 샤프트(2)의 상대 회전에 따른 다극 자석(20)과 검출 부재의 상대 회전에 의해 변화되는 검출 부재 내의 자계의 변화를 검출함으로써 피니언 샤프트(4)와 스티어링 샤프트(2)의 상대 회전을 검출하는 홀 IC 센서(27)를 갖는다.
따라서, 한 쌍의 요크(21, 22)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않기 때문에, 한 쌍의 요크(21, 22)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(2) 회전축(O)을 중심으로 서로 상대 회전이 가능하게 설치된 피니언 샤프트(4) 및 스티어링 샤프트(2)와, 피니언 샤프트(4)에 설치되고, 회전축(O) 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 다극 자석(20)과, 다극 자석(20)과 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 검출 부재(한 쌍의 집자 링(24, 25))와, 스티어링 샤프트(2)에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)로 구성되고, 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26) 사이에 검출 부재를 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)가 서로 용착 고정됨으로써 검출 부재와 스티어링 샤프트(2)가 접촉하지 않도록 검출 부재를 유지하는 유지 부재와, 피니언 샤프트(4)와 스티어링 샤프트(2)의 상대 회전에 따른 다극 자석(20)과 검출 부재의 상대 회전에 의해 변화되는 검출 부재 내의 자계의 변화를 검출함으로써 피니언 샤프트(4)와 스티어링 샤프트(2)의 상대 회전을 검출하는 홀 IC 센서(27)를 갖는다.
따라서, 한 쌍의 집자 링(24, 25)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않기 때문에, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(3) 검출 부재는, 제1 요크(21)와, 제1 요크(21)와는 별개로 형성되는 제2 요크(22)로 구성되고, 유지 부재는, 제1 요크(21)와 제2 요크(22)가 서로 접촉하지 않도록 제1 요크(21)와 제2 요크(22)를 끼움으로써 제1 요크(21) 및 제2 요크(22)를 유지한다.
따라서, 2개의 요크(21, 22)를 한 쌍의 유지 부재(용착 플레이트(29), 요크 홀더(23))로 유지할 수 있기 때문에, 요크마다 용착 플레이트를 필요로 하지 않아, 부품 개수를 삭감할 수 있다.
(4) 검출 부재는, 제1 집자 링(24)과, 제1 집자 링(24)과는 별개로 형성되는 제2 집자 링(25)으로 구성되고, 유지 부재는, 제1 집자 링(24)과 제2 집자 링(25)이 서로 접촉하지 않도록 제1 집자 링(24)과 제2 집자 링(25)을 끼움으로써 제1 집자 링(24) 및 제2 집자 링(25)을 유지한다.
따라서, 2개의 집자 링(24, 25)을 한 쌍의 유지 부재(용착 플레이트(29), 집자 링 홀더(26))로 유지할 수 있기 때문에, 집자 링마다 용착 플레이트를 필요로 하지 않아, 부품 개수를 삭감할 수 있다.
(5) 회전축(O)을 중심으로 제1 요크(21) 및 제2 요크(22)를 회전 가능하게 유지하는 기어 박스 하우징(17)을 구비하고,
피니언 샤프트(4) 및 스티어링 샤프트(2)는, 토션 바(3)를 통해 서로 접속되며,
검출 부재는, 다극 자석(20)과 대향하도록 회전축(O)과 동심원 상에 배치된 복수의 판형 부재인 클로부(211)와, 회전축(O)과 동심원형으로 형성된 원환부(212)와, 클로부(211)의 각각으로부터 직경 방향 내측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 클로부(211)와 원환부(212)를 접속하는 접속부(213)와, 원환부(212)와 접속된 제2 집자 링(25)의 집자부(253)로 구성되고, 판형으로 형성된 클로부(211)의 각각이 회전축(O)의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되며, 판형으로 형성된 접속부(213)의 각각이 회전축(O)에 대하여 직각이 되도록 배치되는, 제1 요크(21)와, 다극 자석(20)과 대향하도록 회전축(O)과 동심원 상에 배치된 복수의 판형 부재인 클로부(221)와, 회전축(O)과 동심원형으로 형성된 원환부(222)와, 클로부(221)의 각각으로부터 직경 방향 외측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 클로부(221)와 원환부(222)를 접속하는 접속부(223)와, 원환부(222)와 접속된 제1 집자 링(24)의 집자부(243)로 구성되고, 판형으로 형성된 클로부(221)의 각각이 회전축(O)의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되며 또한 클로부(211)의 각 클로부 사이에 교대로 늘어서도록 배치됨과 함께, 클로부(211)와 클로부(221)가 회전축(O)을 중심으로 한 동일 원 상에 배치되고, 원환부(222)가 원환부(212)와 이격되도록 배치되며, 판형으로 형성된 접속부(223)의 각각이 회전축(O)에 대하여 직각이 되도록 배치되며 또한 접속부(213)의 각각과 교대로 늘어서도록 배치되는, 제2 요크(22)로 구성되고,
홀 IC 센서(27)는, 기어 박스 하우징(17)에 설치되고, 토션 바(3)의 비틀림에 의해 생기는 다극 자석(20)과 클로부(211) 및 클로부(221)의 상대 각도의 변화에 따른 집자부(243)와 집자부(253) 사이의 자계의 변화를 검출함으로써 피니언 샤프트(4)와 스티어링 샤프트(2) 사이에 생기는 토크를 검출하기 위한 홀 소자(27a)를 구비하며,
유지 부재는, 용착 플레이트(29) 및 요크 홀더(23) 사이에 접속부(213) 및 접속부(223)를 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정됨으로써 제1 요크(21) 및 제2 요크(22)를 유지한다.
따라서, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)로 한 쌍의 요크(21, 22)의 양쪽을 한번에 용착 고정시킬 수 있다. 또한, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)를 근접시킨 상태에서 용착 고정시킬 수 있기 때문에, 용착 부분의 x축 방향의 치수를 작게 하고, 용착 부분의 강성을 높일 수 있다.
(6) 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정되는 부분은, 접속부(213)의 직경 방향 내측을 통과하는 소직경부와, 소직경부로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 방사 방향 접속부로 구성된다.
즉, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정되는 부분을, 둘레 방향으로 연장되는 부분과 직경 방향으로 연장되는 부분으로 구성함으로써, 둘레 방향으로 연장되는 부분만으로 구성한 경우와 비교하여, 용융 길이를 길게 취할 수 있고, 용착 강도의 향상을 도모할 수 있다.
(7) 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 회전하는 스티어링 샤프트(2)와, 스티어링 샤프트(2)와 토션 바(3)를 통해 접속되는 피니언 샤프트(4)를 구비하고, 스티어링 휠(1)의 조타 조작을 전타륜(8, 8)에 전달하는 조타 기구(9)와, 스티어링 샤프트(2) 및 피니언 샤프트(4)를 회전 가능하게 유지하는 기어 박스 하우징(17)과, 피니언 샤프트(4)에 설치되고, 회전축(O) 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 다극 자석(20)과, 다극 자석(20)과 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 한 쌍의 요크(21, 22)와, 스티어링 샤프트(2)에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)로 구성되고, 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23) 사이에 상기 검출 부재를 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정됨으로써 한 쌍의 요크(21, 22)와 스티어링 샤프트(2)가 접촉하지 않도록 한 쌍의 요크(21, 22)를 유지하는 유지 부재와, 기어 박스 하우징(17)에 설치되고, 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)의 상대 회전에 따른 다극 자석(20)과 한 쌍의 요크(21, 22)의 상대 회전에 의해 변화되는 한 쌍의 요크(21, 22) 내의 자계의 변화를 검출함으로써 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)의 상대 회전을 검출하는 홀 IC 센서(27)와, 조타 기구(9)에 조타 어시스트력을 부여하는 전동 모터(10)와, 홀 IC 센서(27)의 출력 신호로부터 구해지는 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4) 사이에 생기는 토크에 기초하여 전동 모터(10)에 대한 지령 신호를 연산함과 함께, 전동 모터(10)에 지령 신호를 출력하는 모터 제어 회로(15)를 갖는다.
따라서, 한 쌍의 요크(21, 22)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않기 때문에, 한 쌍의 요크(21, 22)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 조타 어시스트력의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(8) 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 회전하는 스티어링 샤프트(2)와, 스티어링 샤프트(2)와 토션 바(3)를 통해 접속되는 피니언 샤프트(4)를 구비하고, 스티어링 휠(1)의 조타 조작을 전타륜(8, 8)에 전달하는 조타 기구(9)와, 스티어링 샤프트(2) 및 피니언 샤프트(4)를 회전 가능하게 유지하는 기어 박스 하우징(17)과, 피니언 샤프트(4)에 설치되고, 회전축(O) 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 다극 자석(20)과, 다극 자석(20)과 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 한 쌍의 집자 링(24, 25)과, 스티어링 샤프트(2)에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)로 구성되며, 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26) 사이에 상기 검출 부재를 끼운 상태에서 용착 플레이트(29)와 집자 링 홀더(26)가 서로 용착 고정됨으로써 한 쌍의 집자 링(24, 25)과 스티어링 샤프트(2)가 접촉하지 않도록 한 쌍의 집자 링(24, 25)을 유지하는 유지 부재와, 기어 박스 하우징(17)에 설치되고, 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)의 상대 회전에 따른 다극 자석(20)과 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 상대 회전에 의해 변화되는 한 쌍의 집자 링(24, 25) 내의 자계의 변화를 검출함으로써 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4)의 상대 회전을 검출하는 홀 IC 센서(27)와, 조타 기구(9)에 조타 어시스트력을 부여하는 전동 모터(10)와, 홀 IC 센서(27)의 출력 신호로부터 구해지는 스티어링 샤프트(2)와 피니언 샤프트(4) 사이에 생기는 토크에 기초하여 전동 모터(10)에 대한 지령 신호를 연산함과 함께, 전동 모터(10)에 지령 신호를 출력하는 모터 제어 회로(15)를 갖는다.
따라서, 한 쌍의 집자 링(24, 25)에는, 인서트 성형에 따른 냉각 수축에 의한 내부 응력이 발생하지 않기 때문에, 한 쌍의 집자 링(24, 25)의 왜곡을 억제할 수 있고, 토크 센서(13)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 조타 어시스트력의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[다른 실시예]
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 설명했지만, 본 발명의 구체적인 구성은 실시예에 나타낸 구성에 한정되지 않고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있더라도 본 발명에 포함된다.
예컨대, 실시예에서는, 토크 센서에 적용한 예를 나타냈지만, 회전 센서에도 적용할 수 있다. 이 경우, 제2 부재는 하우징에 설치된다.
또한, 자성 부재의 극수는, N극과 S극이 1극씩 이상이면 된다.
용착 플레이트(29)와 요크 홀더(23)가 서로 용착 고정되는 부분을, 접속부(213)의 직경 방향 내측을 통과하는 소직경부와, 접속부(223)의 직경 방향 외측을 통과하는 대직경부와, 소직경부와 대직경부를 접속하는 방사 방향 접속부로 구성해도 좋다. 이에 따라, 용착 고정되는 부분이 대략 파형 형상이 되기 때문에, 용융 길이를 보다 길게 취할 수 있다.
이하에, 실시예로부터 파악되는 특허 청구의 범위에 기재한 발명 이외의 기술적 사상에 관해 설명한다.
(a) 청구항 3에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재는, 서로 상기 회전축 둘레의 회전 방향 위치 결정을 행하는 위치 결정 걸어맞춤부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
용착 고정에 있어서는, 회전 방향의 위치 결정이 중요해지기 때문에, 위치 결정 걸어맞춤부를 설치함으로써, 회전 방향 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(b) (a)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 위치 결정 걸어맞춤부는, 상기 제1 유지 부재에 설치되고 상기 회전축 방향으로 연장되도록 형성된 걸어맞춤 돌기부와, 상기 제2 유지 부재에 설치되고 상기 걸어맞춤 돌기부와 대향하는 측으로 개구되고 오목형으로 형성되어 상기 걸어맞춤 돌기부를 수용하는 걸어맞춤 오목부로 구성되고,
상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 제1 유지 부재는, 상기 걸어맞춤 돌기부의 상기 둘레 방향 양측으로서 상기 제2 유지 부재와 대향하는 측으로 돌출되고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부와 상기 걸어맞춤 돌기부의 경계부에 설치되고 상기 제1 유지 부재와 제2 유지 부재가 용착 고정 후에 있어서도 서로 이격된 상태가 되도록 상기 제2 유지 부재측을 향하여 개구되는 오목형으로 형성된 절취부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
용융 부분이 걸어맞춤 돌기부와 인접하는 경우, 용융열이 걸어맞춤 돌기부측에 빼앗겨 용융 부분의 걸어맞춤 돌기부측 단부가 용융 불량이 될 우려가 있다. 이 용융 불량은, 제2 유지 부재에 대한 제1 유지 부재의 부유의 원인이 되기 때문에, 절취부를 형성함으로써, 용융열이 걸어맞춤 돌기부측으로 이동하는 것을 억제하고, 부유를 억제할 수 있다.
(c) 청구항 3에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 접속부 및 상기 제2 접속부를 수용하는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
오목부가 제1, 제2 접속부의 판두께를 흡수함으로써, 제1 유지 부재와 제2 유지 부재를 접근시킬 수 있다. 그 결과, 용착 부분의 축방향 길이를 짧게 할 수 있고, 제1, 제2 유지 부재에 제1, 제2 요크 부재를 배치 후, 용착 고정 전의 상태에서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있다.
(d) (c)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 오목부는, 상기 제1 접속부 및 상기 제2 접속부의 상기 회전축 둘레의 회전 방향의 이동을 규제하는 회전 방향 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
유지 부재에 대한 제1, 제2 요크 부재의 회전 방향 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(e) (c)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 오목부는, 상기 회전축 방향 깊이가 상기 둘레 방향의 양단부에서 그 밖의 부분보다 깊어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
오목부의 둘레 방향 양단부는, 제1, 제2 접속부의 단부와 대응하는 부분이고, 제1, 제2 요크 부재를 프레스 성형하는 경우에는 소위 버가 발생하는 개소가 된다. 오목부의 둘레 방향 양단부를 다른 부분보다 깊게 함으로써, 이 버를 릴리프시킬 수 있기 때문에, 유지 부재에 대한 제1, 제2 접속부의 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(f) 청구항 3에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 클로부 및 상기 제2 클로부가 상기 회전축 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
제1, 제2 클로부가 유지 부재의 관통 구멍에 찔러 넣어지는 구조이기 때문에, 유지 부재에 제1, 제2 요크 부재를 조립한 상태에서의 조립 안정성을 향상시킬 수 있다.
(g) 청구항 3에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 클로부의 내주면 및 상기 제2 클로부의 내주면과 접촉함으로써, 상기 제1 요크 부재 및 상기 제2 요크 부재의 상기 회전축에 대한 직경 방향 위치를 규정하는 직경 방향 위치 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
제1, 제2 요크 부재는, 자성 부재에 대한 동축성이 중요해지기 때문에, 제1, 제2 요크 부재의 축심 위치 정밀도를 향상시키기 위해, 제1, 제2 클로부의 내주면과 접촉하는 직경 방향 위치 규제부를 유지 부재에 설치함으로써, 제1, 제2 요크 부재의 자성 부재에 대한 동축성을 향상시킬 수 있다.
(h) (g)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 유지 부재의 상기 직경 방향 위치 규제부는, 상기 자성 부재와 상기 회전축 방향에 있어서 서로 이격되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
직경 방향 위치 규제부와 자성 부재가 축방향으로 오버랩되지 않기 때문에, 양 부재를 직경 방향으로 서로 오버랩시킬 수 있어, 직경 방향 치수의 소형화를 도모할 수 있다.
(i) 청구항 2에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 제1 검출 부재 및 상기 제2 검출 부재는, 상기 회전축을 포위하도록 형성되며, 상기 둘레 방향의 일정 부분이 절취된 절취부와, 상기 회전축을 중심으로 한 가상 원을 따르도록 형성된 한 쌍의 원호형 부분을 구비하고,
상기 제1 검출 부재는, 이 제1 검출 부재의 상기 원호형 부분을 따르는 가상 원의 직경이, 상기 제2 검출 부재의 상기 원호형 부분을 따르는 가상 원의 직경보다 커지도록 형성되고,
상기 제2 검출 부재는, 상기 한 쌍의 원호형 부분의 사이로서 상기 회전축에 대하여 상기 절취부의 반대측에 설치되고 직경 방향 외측을 향하여 볼록형으로 형성된 제2 검출 부재측 걸어맞춤부를 구비하고,
상기 유지 부재는, 상기 제2 검출 부재측 걸어맞춤부와 걸어맞춤으로써 상기 제2 검출 부재의 상기 둘레 방향의 위치 결정을 함과 함께 상기 제1 검출 부재와의 직경 방향 상대 위치 결정을 행하는 제2 검출 부재용 걸어맞춤 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
제2 검출 부재의 둘레 방향 위치 결정 및 제1 검출 부재와의 상대 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(j) (i)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재 사이에 설치되고, 상기 제1 검출 부재측으로 돌출되도록 형성된 벽부를 구비하고,
상기 제1 유지 부재는, 상기 제2 유지 부재의 상기 벽부의 상기 제1 유지 부재측에 대향하는 면과 접촉하고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부의 직경 방향 양측에 설치되고 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재의 각각과 접촉함으로써 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재를 유지하는 유지부를 구비하고,
상기 제1 유지 부재의 상기 용융부는, 상기 벽부의 직경 방향 내측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 소직경부와 상기 벽부의 직경 방향 외측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 대직경부와 상기 소직경부와 상기 대직경부를 접속하도록 형성된 접속부가 상기 둘레 방향으로 교대로 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
용융부가 소위 파형으로 형성되기 때문에, 용융 길이를 길게 취할 수 있음과 함께, 용융부의 대직경부는 제1 검출 부재의 유지력 향상, 소직경부는 제2 검출 부재의 유지력 향상에 각각 기여시킬 수 있다.
(k) (j)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제2 유지 부재는, 상기 벽부의 상기 제1 검출 부재와는 반대측에 설치되고, 상기 회전축 방향으로 개구되는 오목형의 두께 제외부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
벽부의 매스를 두께 제외부에 의해 감소시킬 수 있고, 용융열의 발산을 억제할 수 있다.
(l) (i)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 유지 부재는, 상기 회전축 방향으로 개구되도록 오목형으로 형성되고, 상기 제1 검출 부재 및 상기 제2 검출 부재의 상기 회전축 방향 단부를 수용하는 검출 부재 걸어맞춤부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
용착 고정 전후에서의 제1, 제2 검출 부재의 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(m) 청구항 1에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재는, 상기 제2 유지 부재와 접촉하고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부의 직경 방향 내측 또는 외측에 설치되고 상기 검출 부재의 상기 회전축 방향 단부와 접촉하는 유지부를 구비하고,
상기 제1 유지 부재의 상기 유지부는, 상기 용융부에 대하여 상기 회전축 방향의 부재 두께가 작아지도록 형성됨으로써 용착 고정 후에 있어서 휨 변형이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
유지부의 휨 변형, 즉 탄성 변형이 검출 부재에 대한 압박력이 되어, 검출 부재의 유지력을 향상시킬 수 있다.
(n) (m)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 유지 부재의 상기 용융부와 접촉하는 제2 유지 부재측 접촉부와, 상기 검출 부재를 수용하는 검출 부재 수용부를 구비하고,
상기 검출 부재는, 상기 제2 유지 부재측 접촉부보다 상기 제1 부재측을 향하여 돌출되도록 상기 제2 유지 부재에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
제2 유지 부재측 접촉부는, 검출 부재보다 제1 유지 부재에 대하여 움푹 패인 상태가 된다. 따라서, 제1 유지 부재를 용착 고정시킬 때, 용융부에서의 제1 유지 부재는 제2 유지 부재의 패임부에 들어가게 되고, 그 결과, 유지부가 휘어, 검출 부재의 유지력을 향상시킬 수 있다.
(o) (m)에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
상기 제1 유지 부재는, 상기 용융부가 상기 유지부보다 상기 제2 유지 부재측으로 돌출되도록 탄성 변형한 상태에서 용착 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
상기한 바와 같이 제1 유지 부재가 탄성 변형함으로써, 검출 부재의 유지력을 향상시킬 수 있다.
1 : 스티어링 휠, 2 : 스티어링 샤프트(제2 부재, 입력축), 3 : 토션 바, 4 : 피니언 샤프트(제1 부재, 출력축), 8 : 전타륜, 9 : 조타 기구, 10 : 전동 모터, 13 : 토크 센서(회전 검출 장치), 15 : 모터 제어 회로, 17 : 기어 박스 하우징(하우징), 20 : 다극 자석(자성 부재), 21 : 제1 요크(검출 부재), 22 : 제2 요크(검출 부재), 23 : 요크 홀더(유지 부재, 제2 유지 부재), 24 : 제1 집자 링(검출 부재), 25 : 제2 집자 링(검출 부재), 26 : 집자 링 홀더(유지 부재, 제2 유지 부재), 27 : 홀 IC 센서(자기 센서), 29 : 용착 플레이트(유지 부재, 제1 유지 부재)

Claims (20)

  1. 회전축을 중심으로 서로 상대 회전이 가능하게 설치된 제1 부재 및 제2 부재와,
    상기 제1 부재에 설치되고, 상기 회전축 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 자성 부재와,
    상기 자성 부재와 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 검출 부재와,
    상기 제2 부재에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 제1 유지 부재와 제2 유지 부재로 구성되고, 상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재 사이에 상기 검출 부재를 끼운 상태에서 상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재가 서로 용착 고정됨으로써 상기 검출 부재와 상기 제2 부재가 접촉하지 않도록 상기 검출 부재를 유지하는 유지 부재와,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전에 따른 상기 자성 부재와 상기 검출 부재의 상대 회전에 의해 변화되는 상기 검출 부재 내의 자계의 변화를 검출함으로써 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전을 검출하는 자기 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출 부재는, 제1 검출 부재와, 상기 제1 검출 부재와는 별개로 형성되는 제2 검출 부재로 구성되고,
    상기 유지 부재는, 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재가 서로 접촉하지 않도록 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재를 끼움으로써 상기 제1 검출 부재 및 상기 제2 검출 부재를 유지하는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전축을 중심으로 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재를 회전 가능하게 유지하는 하우징을 구비하고,
    상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는, 토션 바를 통해 서로 접속되며,
    상기 검출 부재는, 상기 자성 부재와 대향하도록 상기 회전축과 동심원 상에 배치된 복수의 판형 부재인 제1 클로부와, 상기 회전축과 동심원형으로 형성된 제1 원환부와, 상기 제1 클로부의 각각으로부터 직경 방향 내측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 상기 제1 클로부와 상기 제1 원환부를 접속하는 제1 접속부와, 상기 제1 원환부와 접속된 제1 피검출부로 구성되고, 판형으로 형성된 상기 제1 클로부의 각각이 상기 회전축의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되고, 판형으로 형성된 상기 제1 접속부의 각각이 상기 회전축에 대하여 직각이 되도록 배치된 제1 요크 부재와,
    상기 자성 부재와 대향하도록 상기 회전축과 동심원 상에 배치된 복수의 판형 부재인 제2 클로부와, 상기 회전축과 동심원형으로 형성된 제2 원환부와, 상기 제2 클로부의 각각으로부터 직경 방향 외측으로 연장되도록 판형으로 형성되고 상기 제2 클로부와 상기 제2 원환부를 접속하는 제2 접속부와, 상기 제2 원환부와 접속된 제2 피검출부로 구성되고, 판형으로 형성된 상기 제2 클로부의 각각이 상기 회전축의 방사 방향에 대하여 직각이 되도록 배치되며 또한 상기 제1 클로부의 각 클로부 사이에 교대로 늘어서도록 배치됨과 함께, 상기 제1 클로부와 상기 제2 클로부가 상기 회전축을 중심으로 한 동일 원 상에 배치되고, 상기 제2 원환부가 상기 제1 원환부와 이격되도록 배치되며, 판형으로 형성된 상기 제2 접속부의 각각이 상기 회전축에 대하여 직각이 되도록 배치되며 또한 상기 제1 접속부의 각각과 교대로 늘어서도록 배치된 제2 요크 부재로 구성되고,
    상기 자기 센서는, 상기 하우징에 설치되고, 상기 토션 바의 비틀림에 의해 생기는 상기 자성 부재와 상기 제1 클로부 및 상기 제2 클로부의 상대 각도의 변화에 따른 상기 제1 피검출부와 상기 제2 피검출부 사이의 자계의 변화를 검출함으로써 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 생기는 토크를 검출하기 위한 홀 소자를 구비하며,
    상기 유지 부재는, 상기 제1 유지 부재 및 상기 제2 유지 부재 사이에 상기 제1 접속부 및 상기 제2 접속부를 끼운 상태에서 상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재가 서로 용착 고정됨으로써 상기 검출 부재를 유지하는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재가 서로 용착 고정되는 부분은, 상기 제1 접속부의 직경 방향 내측을 통과하는 소직경부와, 상기 제2 접속부의 직경 방향 외측을 통과하는 대직경부와, 상기 소직경부와 상기 대직경부를 접속하는 방사 방향 접속부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재는, 서로 상기 회전축 둘레의 회전 방향 위치 결정을 행하는 위치 결정 걸어맞춤부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 위치 결정 걸어맞춤부는, 상기 제1 유지 부재에 설치되고 상기 회전축 방향으로 연장되도록 형성된 걸어맞춤 돌기부와, 상기 제2 유지 부재에 설치되고 상기 걸어맞춤 돌기부와 대향하는 측으로 개구되고 오목형으로 형성되어 상기 걸어맞춤 돌기부를 수용하는 걸어맞춤 오목부로 구성되고,
    상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 제1 유지 부재는, 상기 걸어맞춤 돌기부의 상기 둘레 방향 양측으로서 상기 제2 유지 부재와 대향하는 측으로 돌출되고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부와 상기 걸어맞춤 돌기부의 경계부에 설치되고 상기 제1 유지 부재와 제2 유지 부재가 용착 고정 후에 있어서도 서로 이격된 상태가 되도록 상기 제2 유지 부재측을 향하여 개구되는 오목형으로 형성된 절취부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 접속부 및 상기 제2 접속부를 수용하는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 제1 접속부 및 상기 제2 접속부의 상기 회전축 둘레의 회전 방향의 이동을 규제하는 회전 방향 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 오목부는, 상기 회전축 방향 깊이가 상기 둘레 방향의 양단부에서 그 밖의 부분보다 깊어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 클로부 및 상기 제2 클로부가 상기 회전축 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재 또는 상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 클로부의 내주면 및 상기 제2 클로부의 내주면과 접촉함으로써, 상기 제1 요크 부재 및 상기 제2 요크 부재의 상기 회전축에 대한 직경 방향 위치를 규정하는 직경 방향 위치 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유지 부재의 상기 직경 방향 위치 규제부는, 상기 자성 부재와 상기 회전축 방향에 있어서 서로 이격되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  13. 제 2항에 기재된 회전 검출 장치에 있어서,
    상기 회전축 둘레의 방향을 둘레 방향으로 했을 때, 상기 제1 검출 부재 및 상기 제2 검출 부재는, 상기 회전축을 포위하도록 형성되고, 상기 둘레 방향의 일정 부분이 절취된 절취부와, 상기 회전축을 중심으로 한 가상 원을 따르도록 형성된 한 쌍의 원호형 부분을 구비하고,
    상기 제1 검출 부재는, 이 제1 검출 부재의 상기 원호형 부분을 따르는 가상 원의 직경이, 상기 제2 검출 부재의 상기 원호형 부분을 따르는 가상 원의 직경보다 커지도록 형성되고,
    상기 제2 검출 부재는, 상기 한 쌍의 원호형 부분의 사이로서 상기 회전축에 대하여 상기 절취부의 반대측에 설치되고 직경 방향 외측을 향하여 볼록형으로 형성된 제2 검출 부재측 걸어맞춤부를 구비하고,
    상기 유지 부재는, 상기 제2 검출 부재측 걸어맞춤부와 걸어맞춤으로써 상기 제2 검출 부재의 상기 둘레 방향의 위치 결정을 함과 함께 상기 제1 검출 부재와의 직경 방향 상대 위치 결정을 행하는 제2 검출 부재용 걸어맞춤 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재 사이에 설치되고, 상기 제1 검출 부재측으로 돌출되도록 형성된 벽부를 구비하고,
    상기 제1 유지 부재는, 상기 제2 유지 부재의 상기 벽부의 상기 제1 유지 부재측에 대향하는 면과 접촉하고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부의 직경 방향 양측에 설치되고 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재의 각각과 접촉함으로써 상기 제1 검출 부재와 상기 제2 검출 부재를 유지하는 유지부를 구비하고,
    상기 제1 유지 부재의 상기 용융부는, 상기 벽부의 직경 방향 내측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 소직경부와 상기 벽부의 직경 방향 외측 근처 부분과 접촉하고 용융되는 대직경부와 상기 소직경부와 상기 대직경부를 접속하도록 형성된 접속부가 상기 둘레 방향으로 교대로 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 유지 부재는, 상기 벽부의 상기 제1 검출 부재와는 반대측에 설치되고, 상기 회전축 방향으로 개구되는 오목형의 두께 제외부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 유지 부재는, 상기 회전축 방향으로 개구되도록 오목형으로 형성되고, 상기 제1 검출 부재 및 상기 제2 검출 부재의 상기 회전축 방향 단부를 수용하는 검출 부재 걸어맞춤부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재는, 상기 제2 유지 부재와 접촉하고 용착 고정 공정에서 용융되는 용융부와, 상기 용융부의 직경 방향 내측 또는 외측에 설치되고 상기 검출 부재의 상기 회전축 방향 단부와 접촉하는 유지부를 구비하고,
    상기 제1 유지 부재의 상기 유지부는, 상기 용융부에 대하여 상기 회전축 방향의 부재 두께가 작아지도록 형성됨으로써 용착 고정 후에 있어서 휨 변형이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제2 유지 부재는, 상기 제1 유지 부재의 상기 용융부와 접촉하는 제2 유지 부재측 접촉부와, 상기 검출 부재를 수용하는 검출 부재 수용부를 구비하고,
    상기 검출 부재는, 상기 제2 유지 부재측 접촉부보다 상기 제1 부재측을 향하여 돌출되도록 상기 제2 유지 부재에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 유지 부재는, 상기 용융부가 상기 유지부보다 상기 제2 유지 부재측으로 돌출되도록 탄성 변형한 상태에서 용착 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 검출 장치.
  20. 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 입력축과, 상기 입력축과 토션 바를 통해 접속되는 출력축을 구비하고, 스티어링 휠의 조타 조작을 전타륜에 전달하는 조타 기구와,
    상기 입력축 및 상기 출력축을 회전 가능하게 유지하는 하우징과,
    상기 출력축에 설치되고, 상기 출력축 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치된 자성 부재와,
    상기 자성 부재와 대향하도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 검출 부재와,
    상기 입력축에 고정되고, 열가소성 수지 재료로 형성된 제1 유지 부재와 제2 유지 부재로 구성되며, 상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재 사이에 상기 검출 부재를 끼운 상태에서 상기 제1 유지 부재와 상기 제2 유지 부재가 서로 용착 고정됨으로써 상기 검출 부재와 상기 입력축이 접촉하지 않도록 상기 검출 부재를 유지하는 유지 부재와,
    상기 하우징에 설치되고, 상기 입력축과 상기 출력축의 상대 회전에 따른 상기 자성 부재와 상기 검출 부재의 상대 회전에 의해 변화되는 상기 검출 부재 내의 자계의 변화를 검출함으로써 상기 입력축과 상기 출력축의 상대 회전을 검출하는 자기 센서와,
    상기 조타 기구에 조타 어시스트력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 자기 센서의 출력 신호로부터 구해지는 상기 입력축과 상기 출력축 사이에 생기는 토크에 기초하여 상기 전동 모터에 대한 지령 신호를 연산함과 함께, 상기 전동 모터에 상기 지령 신호를 출력하는 모터 제어 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
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