KR102062971B1 - 토크 센서 및 전동 파워 스티어링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 자기 센서 중 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도, 토크를 검출할 수 있는 토크 센서 및 토크 센서를 이용한 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 토크 센서는, 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치된 제1 자기 센서와, 제1 집자 기구와 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 제1 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서와, 제1 집자 기구와 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서를 구비한다. 토크 센서는, 제1 자기 센서, 제2 자기 센서 또는 제3 자기 센서의 출력 신호에 기초하여 회전 부재에 생기는 토크를 검출한다.
Description
본 발명은 토크 센서 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
이 종류의 기술로는, 하기의 특허문헌 1에 기재된 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 2개의 자기 센서를 이용한 토크 센서가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1의 기술에서는, 2개의 자기 센서를 이용하고 있기 때문에, 한쪽의 자기 센서에 이상이 발생한 경우, 어느 한쪽의 자기 센서에 이상이 발생한 것은 판단할 수 있지만, 어느 쪽의 자기 센서에 이상이 발생했는지를 판단할 수 없다. 그 때문에, 하나의 자기 센서에 이상이 발생한 경우에도, 토크 센서는 토크를 검출할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명이 목적으로 하는 바는, 복수의 자기 센서 중 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도, 토크를 검출할 수 있는 토크 센서 및 토크 센서를 이용한 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에서는, 토크 센서는, 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치된 제1 자기 센서와, 제1 집자 기구와 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 제1 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서와, 제1 집자 기구와 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서를 구비하는 이 토크 센서는, 제1 자기 센서, 제2 자기 센서 또는 제3 자기 센서의 출력 신호에 기초하여 회전 부재에 생기는 토크를 검출한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 복수의 자기 센서 중 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도 토크를 검출할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 실시예 1의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 4는 실시예 1의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 6은 실시예 1의 집자 유닛을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 7은 실시예 1의 집자 유닛을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 실시예 1의 집자 유닛과 회로 기판의 사시도이다.
도 9는 실시예 1의 자기 센서와 컨트롤러 사이의 회로도이다.
도 10은 실시예 1의 출력 조정부의 제어 블럭도이다.
도 11은 실시예 2의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 12는 실시예 3의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 13은 실시예 4의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 14는 실시예 5의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 15는 다른 실시예의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 4는 실시예 1의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 6은 실시예 1의 집자 유닛을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 7은 실시예 1의 집자 유닛을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 실시예 1의 집자 유닛과 회로 기판의 사시도이다.
도 9는 실시예 1의 자기 센서와 컨트롤러 사이의 회로도이다.
도 10은 실시예 1의 출력 조정부의 제어 블럭도이다.
도 11은 실시예 2의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 12는 실시예 3의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 13은 실시예 4의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
도 14는 실시예 5의 토크 센서의 직경 방향 단면도이다.
도 15는 다른 실시예의 토크 센서의 축방향 단면도이다.
〔실시예 1〕
[전동 파워 스티어링의 구성]
도 1은 전동 파워 스티어링 장치(1)의 전체 구성도이다. 전동 파워 스티어링 장치(1)는, 운전자에 의해 스티어링 휠(2)에 입력된 조타 토크에 대하여, 전동 모터(3)에 의해 어시스트 토크를 부여하여, 조타 토크와 어시스트 토크를 전타륜(4)에 전타력으로서 전달한다.
스티어링 휠(2)에 입력된 조타 토크는, 인풋 샤프트(5), 토션 바(6), 피니언 샤프트(7), 피니언(8), 랙 바(9), 타이 로드(10)를 통해 전타륜(4)에 전달된다. 인풋 샤프트(5), 토션 바(6), 피니언 샤프트(7), 피니언(8), 랙 바(9), 타이 로드(10)는 조타 기구(17)를 구성하고 있다.
전동 모터(3)로부터 출력되는 어시스트 토크는, 웜 샤프트(11), 웜 휠(12), 피니언(8), 랙 바(9), 타이 로드(10)를 통해 전타륜(4)에 전달된다.
인풋 샤프트(5)와 피니언 샤프트(7)에 걸쳐서, 조타 토크를 검출하는 토크 센서(13)가 설치되어 있다. 토크 센서(13)는, 조타 토크에 따른 토크 센서 출력 전압을 컨트롤러(14)에 출력한다. 컨트롤러(14)는, 토크 센서 출력 전압에 따라서 전동 모터(3)의 목표 출력 토크를 연산하고, 목표 출력 토크에 따라서 전동 모터(3)를 구동시키는 전류의 제어를 행한다.
인풋 샤프트(5)와 피니언 샤프트(7)에 의해, 회전 부재(16)를 구성하고 있다.
[토크 센서의 구성]
도 2는 토크 센서(13) 부근의 축방향 단면도이다. 도 3은 토크 센서(13) 부분의 확대도이다. 도 4는 도 3에서의 A-A 단면도이다. 도 5는 도 3에서의 B-B 단면도이다. 도 6은 집자 유닛(27)을 스티어링 휠(2)측으로부터 본 도면이다. 도 7은 집자 유닛(27)을 피니언(8)측으로부터 본 도면이다. 도 8은 집자 유닛(27)과 회로 기판(30)의 사시도이다.
토크 센서(13)는 스티어링 기어 박스(15) 내에 수용되어 있다. 토션 바(6)의 일단은 인풋 샤프트(5)에 고정되어 있다. 토션 바(6)의 타단은 피니언 샤프트(7)에 고정되어 있다. 인풋 샤프트(5)와 피니언 샤프트(7)는 직접 연결되어 있지 않고, 양자는 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 조타 토크가 입력되면 토션 바(6)가 비틀려, 인풋 샤프트(5)와 피니언 샤프트(7)의 회전량에 편차가 생긴다. 토크 센서(13)는 이 편차의 크기로부터 조타 토크를 구하고 있다.
(마그넷)
피니언 샤프트(7)에는, 원환형으로 형성된 마그넷(20)이 설치되어 있다. 마그넷(20)은 둘레 방향으로 N극과 S극과 교대로 배치되어 있다. 실시예 1에서는, 둘레 방향에 있어서 16개의 극을 갖는다. 마그넷(20)은 피니언 샤프트(7)와 일체로 회전한다.
(요크 부재)
인풋 샤프트(5)에는 요크 부재(21)가 설치되어 있다. 요크 부재(21)는 제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)로 구성되어 있다.
제1 요크 부재(211)는 퍼멀로이(연질 자성 합금)에 의해 형성되어 있다. 제1 요크 부재(211)는, 원환형으로 형성된 제1 원환부(211a)를 갖고 있다. 제1 원환부(211a)는, 마그넷(20)의 외경보다 큰 직경으로 형성되어 있다. 제1 요크 부재(211)는, 제1 원환부(211a)로부터 내주측으로 굴곡된 후에 축방향으로 연장되는 제1 클로부(211b)를 갖고 있다. 제1 클로부(211b)는, 둘레 방향으로 등간격으로 8개 설치되어 있다. 인접하는 제1 클로부(211b)의 간격은, 제1 클로부(211b)의 둘레 방향의 폭과 거의 동일하게 또는 약간 넓게 형성되어 있다. 제1 클로부(211b)의 외주면을 둘레 방향으로 연결하여 생기는 원의 직경은, 마그넷(20)의 외경보다 큰 직경으로 형성되어 있다.
제2 요크 부재(212)는 퍼멀로이에 의해 형성되어 있다. 제2 요크 부재(212)는, 원환형으로 형성된 제2 원환부(212a)를 갖고 있다. 제2 원환부(212a)는, 마그넷(20)의 외경보다 작은 직경으로 형성되어 있다. 제2 요크 부재(212)는, 제2 원환부(212a)로부터 외주측으로 굴곡된 후에 축방향으로 연장되는 제2 클로부(212b)를 갖고 있다. 제2 클로부(212b)는, 둘레 방향으로 등간격으로 8개 설치되어 있다. 인접하는 제2 클로부(212b)의 간격은, 제2 클로부(212b)의 둘레 방향의 폭과 거의 동일하게 또는 약간 넓게 형성되어 있다. 제2 클로부(212b)의 외주면을 둘레 방향으로 연결하여 생기는 원의 직경은, 제1 클로부(211b)의 외주면을 둘레 방향으로 연결하여 생기는 원의 직경과 거의 동일한 직경으로 형성되어 있다.
제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)는 요크 홀더(33)에 유지되어 있다. 제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)가 요크 홀더(33)에 유지된 상태로, 제1 원환부(211a)와 제2 원환부(212a)는 동축상에 배치되고, 제1 원환부(211a)는 제2 원환부(212a)의 외주측에 위치한다. 제1 원환부(211a)의 내주면과 제2 원환부(212a)의 외주면은 대향하도록 설치된다. 제1 원환부(211a)의 내주면과 제2 원환부(212a)의 외주면은 이격되어 설치되어 있다. 제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)가 요크 홀더(33)에 유지된 상태로, 인접하는 제1 클로부(211b)의 사이에 제2 클로부(212b)가 위치하도록 되어 있다. 즉, 제1 클로부(211b)와 제2 클로부(212b)가 교대로 배치되어 있다.
제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)는 요크 홀더(33)에 유지된 상태로, 인풋 샤프트(5)에 장착된다. 제1 요크 부재(211)와 제2 요크 부재(212)는, 인풋 샤프트(5)와 일체로 회전한다. 제1 클로부(211b) 및 제2 클로부(212b)는, 마그넷(20)의 외주측에 배치된다. 이때, 제1 클로부(211b) 및 제2 클로부(212b)의 폭방향 중심 위치가, 마그넷(20)의 N극과 S극의 경계 위치와 대향하도록 배치된다.
(집자 기구)
제1 요크 부재(211)의 제1 원환부(211a)와 제2 요크 부재(212)의 제2 원환부(212a) 사이에는 집자 기구(22)가 설치되어 있다. 집자 기구(22)는 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222)로 구성되어 있다.
제1 집자 기구(221)는 퍼멀로이에 의해 형성되어 있다. 제1 집자 기구(221)는, 제1 원환부(211a)에 대향하여 배치되어 있다. 제1 집자 기구(221)는, 제1 원환부(211a)에 대하여 이격되어 배치되어 있다.
제1 집자 기구(221)는 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)로 구성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는 동일 형상으로 형성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)를 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로부터 봤을 때에, 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는 직선형으로 형성된 집자부(221c)와, 집자부(221c)의 양단으로부터 원호형으로 연장되는 원호형부(221d)를 갖는다. 집자부(221c)는, 원호형부(221d)를 연장하여 생기는 가상원의 내주측에 위치하도록 형성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는 전체로서, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향의 폭은 180도보다 약간 작아지도록 형성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)의 둘레 방향 단부와 제2 집자 부재(221b)의 둘레 방향 단부는 접촉하지 않도록 배치되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 폭을 갖는 판형 부재이다. 즉, 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향 및 둘레 방향에 있어서, 제1 원환부(211a)와 오버랩되도록 배치되어 있다.
제2 집자 기구(222)는 퍼멀로이에 의해 형성되어 있다. 제2 집자 기구(222)는 제2 원환부(212a)에 대향하여 배치되어 있다. 제2 집자 기구(222)는 제2 원환부(212a)에 대하여 이격되어 배치되어 있다.
제2 집자 기구(222)는 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)로 구성되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는 동일 형상으로 형성되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)를 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로부터 봤을 때에, 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는 직선형으로 형성된 집자부(222c)와, 집자부(222c)로부터 원호형으로 연장되는 원호형부(222d)를 갖는다. 집자부(221c)는, 원호형부(221d)를 연장하여 생기는 가상원의 외주측에 위치하도록 형성되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는 전체로서, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향의 폭은 180도보다 약간 작아지도록 형성되어 있다. 제3 집자 부재(222a)의 둘레 방향 단부와 제4 집자 부재(222b)의 둘레 방향 단부는 접촉하지 않도록 배치되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 폭을 갖는 판형 부재이다. 즉, 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향 및 둘레 방향에 있어서, 제2 원환부(212a)와 오버랩되도록 배치되어 있다.
제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a), 제4 집자 부재(222b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축에 직교하는 동일 평면상에 설치되어 있다.
도 5에 있어서, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)과 직교하고, 제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c), 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c), 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 및 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c)에 대하여 직교하는 직선을 직선(C)로 한다. 또한, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)과 직교하고, 제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c), 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c), 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 및 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c)에 대하여 평행한 직선을 직선(D)로 한다.
제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a) 및 제4 집자 부재(222b)는 각각 직선(C)에 대하여 대칭인 형상으로 형성되어 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는, 직선(D)에 대하여 대칭인 형상이 되도록 배치된다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는, 직선(D)에 대하여 대칭인 형상이 되도록 배치된다.
제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 형상이 되도록 배치되어 있다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 형상이 되도록 배치되어 있다.
집자 기구(22)는, 절연 부재인 수지 재료로 사출 성형에 의해 형성된 홀더 부재(28)에 유지되어 있다. 집자 기구(22)는, 인서트 성형에 의해 홀더 부재(28)와 일체로 형성된다. 홀더 부재(28)와 집자 기구(22)에 의해 집자 유닛(27)을 구성하고 있다.
홀더 부재(28)는, 외형은 대략 바닥이 있는 컵형상으로 형성되어 있고, 바닥부의 중심에 개구부(282)를 갖는다. 이 개구부(282)를 인풋 샤프트(5)가 관통한다. 홀더 부재(28)의 바닥면에는, 홀더 부재(28)를 사출 성형할 때에 수지 재료가 주입되는 게이트부(281)가 설치되어 있다. 게이트부(281)는 6개[게이트부(281a, 281b, 281c, 281d, 281e, 281f)] 있다. 6개의 게이트부(281)는, 직선(C) 및 직선(D)에 대하여 대칭인 위치에 설치되어 있다. 즉, 게이트부(281)는, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대해서도 대칭인 위치에 설치되어 있다.
홀더 부재(28)의 외주면으로부터 플랜지부(283)가 돌출되고, 플랜지부(283)의 선단에 원기둥형의 원기둥부(284)가 형성되어 있다. 원기둥부(284)에는, 스티어링 기어 박스(15)에 집자 유닛(27)을 고정하는 볼트가 삽입되는 볼트 구멍(284a)이 형성되어 있다.
홀더 부재(28)의 바닥부이자, 집자 유닛(27)을 스티어링 기어 박스(15)에 부착했을 때에 스티어링 휠(2)측이 되는 면으로부터 돌출된 원기둥형의 위치 결정부(285)가 설치되어 있다. 위치 결정부(285)는, 후술하는 회로 기판(30)의 위치 결정 구멍(301)에 삽입되어, 집자 유닛(27)에 대한 회로 기판(30)의 위치 결정을 행한다.
홀더 부재(28)의 바닥부에는, 제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 사이에 연통하는 자기 센서 삽입 구멍(286a), 및 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c)와 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c) 사이에 연통하는 자기 센서 삽입 구멍(286b)이 형성되어 있다. 후술하는 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)는 자기 센서 삽입 구멍(286a)으로부터 제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 사이에 삽입된다. 후술하는 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는 자기 센서 삽입 구멍(286b)으로부터 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c)와 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c) 사이에 삽입된다.
제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222) 중, 제1 요크 부재(211)의 제1 원환부(211a)와 제2 요크 부재(212)의 제2 원환부(212a) 사이에 삽입되는 부분은, 홀더 부재(28)를 형성하는 수지 부재에 덮이지 않고 노출되어 있다. 인접하여 나열된 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)를 걸치도록 용착 플레이트(29)가 설치되어 있다. 용착 플레이트(29)는, 열가소성 수지를 이용하여 원환형으로 형성되어 있다. 용착 플레이트(29)는, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)와 접촉한 상태로 초음파 용착되어 있다.
(자기 센서)
제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 사이에는, 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)가 설치되어 있다. 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c)와 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c) 사이에는, 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 설치되어 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 홀 소자에 의해 형성되어 있다.
제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)는, 직선(C)에 대하여 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)는, 직선(C)에 대하여 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 제1 자기 센서(23)와 제4 자기 센서(26)는, 직선(D)에 대하여 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 제2 자기 센서(24)와 제3 자기 센서(25)는 직선(D)에 대하여 대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 위치에 설치되어 있다. 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 위치에 설치되어 있다.
즉, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 배치되는 위치는, 자기적 환경[마그넷(20)과 요크 부재(21)의 클로부(211b, 212b)의 위치, 집자 기구(22)에 대한 위치 등]이 같아지도록 배치되어 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 각각이 검출하는 자속선은 상이하지만, 특성이 동일한 자속선을 검출할 수 있다. 그 때문에, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 검출치는 같아진다.
제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 각각 신호를 출력하기 위한 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)를 갖고 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향과 동일 방향을 향해서 연장되는 상태로 배치되어 있다. 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)는 동일한 회로 기판(30)에 접속되어 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 회로 기판(30)에 부착된 상태로, 홀더 부재(28)의 자기 센서 삽입 구멍(286a, 286b)에 삽입된다.
회로 기판(30) 상에는 후술하는 외부의 컨트롤러(14)에 접속하는 하네스(31)가 부착되는 커넥터부(32)가 설치되어 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 출력 신호는, 커넥터부(32)로부터 컨트롤러(14)에 출력된다.
[회로 구성]
도 9는 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)와 컨트롤러(14) 사이의 회로도이다.
제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 각각 제1 출력 회로(41), 제2 출력 회로(42), 제3 출력 회로(43) 및 제4 출력 회로(44)에 의해 컨트롤러(14)와 접속하고 있다. 제1 출력 회로(41), 제2 출력 회로(42), 제3 출력 회로(43) 및 제4 출력 회로(44)는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 출력 신호를 컨트롤러(14)에 보낸다.
제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)는, 공통의 제1 전원 회로(45)에 의해 컨트롤러(14)와 접속하고 있다. 또한 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 공통의 제2 전원 회로(47)에 의해 컨트롤러(14)와 접속하고 있다. 제1 전원 회로(45) 및 제2 전원 회로(47)는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)에 전력을 공급한다.
제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)는, 공통의 제1 그라운드 회로(46)에 의해 컨트롤러(14)와 접속하고 있다. 또한 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 공통의 제2 그라운드 회로(48)에 의해 컨트롤러(14)와 접속하고 있다. 제1 그라운드 회로(46) 및 제2 그라운드 회로(48)는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)와 그라운드를 접속하고 있다.
컨트롤러(14)는, 제1 전원 회로(45), 제1 그라운드 회로(46), 제2 전원 회로(47), 제2 그라운드 회로(48)의 이상을 검출하는 이상 검출부(14a)를 갖고 있다.
[출력 조정 제어]
컨트롤러(14)는 출력 조정부(14b)를 갖고 있다. 출력 조정부(14b)는 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 제품마다의 오차나 부착 위치의 오차에 의해 생기는 출력 신호의 차를 작게 한다.
도 10은 출력 조정부(14b)의 제어 블럭도이다.
A/D 변환부(50)에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)로부터 출력된 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환한다.
로우패스 필터(51)에서는, A/D 변환부(50)로부터 출력된 신호로부터 고주파 노이즈를 제거한다.
게인 조정부(52)에서는 게인을 곱한다. 오프셋 조정부(53)에서는 오프셋 값을 더한다. 게인 및 오프셋 값은, 토크 센서(13)를 출하하기 전의 캘리브레이션시에 조정되는 수치이다. 게인 및 오프셋 값은, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 제품마다의 오차나 부착 위치의 오차에 상관없이, 거의 같은 출력 신호를 출력하도록 조정된다.
리미터(54)에서는 과대한 신호를 제한한다.
프로토콜 제네레이션부(55)에서는, 신호를 통신 방식에 따른 신호로 변환하여 출력한다.
[토크 검출 방법]
조타 토크의 입력이 없는 상태에서는, 제1 요크 부재(211)의 제1 클로부(211b) 및 제2 요크 부재(212)의 제2 클로부(212b)의 폭방향 중심 위치가, 마그넷(20)의 N극과 S극의 경계 위치와 대향한다. 이때 클로부(211b, 212b)로부터 본 마그넷(20)의 N극과 S극에 대한 퍼미언스는 같다. 마그넷(20)의 N극으로부터 발생한 자속은, 클로부(211b, 212b)에 들어가, 그대로 S극으로 들어간다. 그 때문에, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)와의 사이에 자속은 흐르지 않는다. 이때, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)는, 중간 전압을 출력한다.
조타 토크가 입력되면, 토션 바(6)가 비틀려, 인풋 샤프트(5)와 피니언 샤프트(7) 사이에 상대 각도 변위가 생긴다. 이 상대 각도 변위는, 클로부(211b, 212b)와 마그넷(20)의 상대 각도 변위로서 표시된다. 클로부(211b, 212b)와 마그넷(20) 사이에 상대 각도 변위가 생기면, 클로부(211b, 212b)로부터 본 마그넷(20)의 N극과 S극에 대한 퍼미언스의 밸런스가 붕괴된다. 마그넷(20)의 N극으로부터 발생한 자속은, 클로부(211b, 212b) 중 N극과 대향하는 면적이 넓은 방향으로 많이 흐른다. 그 때문에, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)와의 사이에 자속이 흐른다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)는 흐르는 자속의 양을 검출하고, 검출한 자속의 양에 따른 신호를 출력한다. 이에 따라, 토션 바(6)의 비틀림량을 검출할 수 있고, 토션 바(6)의 강성으로부터 조타 토크를 구할 수 있다.
[자기 센서 이상 검출]
여기서, 제1 자기 센서(23)에 이상이 발생했다고 가정한다. 제1 자기 센서(23)의 출력 신호는, 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 출력 신호와는 상이하다. 한편, 정상적인 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 출력 신호는 모두 동일한 신호를 출력한다. 그 때문에, 다른 3개의 자기 센서의 출력 신호와 상이한 출력 신호를 출력하는 제1 자기 센서(23)에 이상이 발생했다고 판단할 수 있다.
이상이 발생한 자기 센서를 제1 자기 센서(23)라고 특정할 수 있기 때문에, 토크 센서(13)는 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 출력 신호를 이용하여 조타 토크를 검출할 수 있다.
[작용]
자기 센서에 이상이 발생한 것을 검출하기 위해서는, 적어도 2개의 자기 센서를 설치할 필요가 있다. 2개의 자기 센서의 신호를 비교하여, 비교한 신호의 내용이 상이할 때에는 어느 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다고 판단할 수 있다.
그러나, 2개의 자기 센서의 신호를 비교하더라도, 어느 쪽의 자기 센서에 이상이 발생했는지를 판단할 수는 없다. 그 때문에, 토크 센서(13)를 이용한 제어를 계속할 수 없다는 문제가 있었다. 이상이 발생한 자기 센서를 특정하기 위해서는, 적어도 3개의 자기 센서가 필요하다.
따라서 실시예 1에서는, 4개의 자기 센서[제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)]를 설치하는 것으로 했다. 이에 따라, 이상이 발생한 자기 센서를 특정할 수 있다. 이상이 발생하지 않은 다른 자기 센서를 이용하여 조타 토크를 검출할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도, 토크 센서(13)를 이용한 제어를 계속할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 배치되는 위치는, 각각 자기적 환경이 같아지도록 했다. 이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)를 통과하는 각각의 자속선의 특성이 거의 같아지고, 각 센서의 출력 신호 특성의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 조타 토크의 검출 정밀도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 집자 기구(221)를 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성했다. 제2 집자 기구(222)를 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성했다. 제2 집자 기구(222)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 방향 및 둘레 방향에 있어서, 제1 집자 기구(221)와 오버랩되도록 설치했다. 제2 집자 기구(222)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 직경 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 이격되도록 설치했다.
이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향을 따라서, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 삽입할 수 있다. 그 때문에, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다. 또한, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대한 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 위치가, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 어긋났다 하더라도, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)에 있어서 검출하는 자속의 변화를 억제할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 각 센서의 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 동일 방향을 향해 연장되는 상태로 배치하도록 했다. 이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222)의 사이에 동일 방향으로부터 삽입할 수 있어, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 동일한 컨트롤러(14)에 접속하도록 했다. 이에 따라, 토크 센서(13)의 구성을 간소화할 수 있어, 조립이 용이해진다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 출력 신호를 커넥터부(32)로부터 컨트롤러(14)에 출력하도록 했다. 이에 따라, 토크 센서(13)의 구성을 간소화할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)를 절연 재료로 형성된 홀더 부재(28)에 의해 고정하도록 했다. 이에 따라, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)의 위치 어긋남이 억제되기 때문에, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 안정적으로 유지할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 홀더 부재(28)를 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)와 함께 수지 재료로 사출 성형하도록 했다. 이에 따라, 토크 센서(13)에 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)를 따로따로 조립하는 작업이 불필요해져, 토크 센서(13)의 조립 작업을 간략화할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 홀더 부재(28)를 사출 성형할 때의 게이트부(281)를, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대하여 대칭인 위치에 설치했다. 사출 성형시에 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 내부 응력이 작용한다. 내부 응력이 작용함으로써, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)의 자기적 환경은 변화한다. 게이트부(281)를 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대하여 대칭으로 설치함으로써, 내부 응력이 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대하여 대칭으로 생긴다. 그 때문에, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)의 자기적 환경이 내부 응력에 의해 변화했다 하더라도, 그 변화를 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대하여 대칭으로 할 수 있다. 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 배치되는 위치에서의 자기적 환경은 같아지고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)의 출력 신호 특성의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 조타 토크의 검출 정밀도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 위치에 설치했다. 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)에 대하여 대칭인 위치에 설치했다. 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축(O) 둘레에 원호형으로 형성되어 있다. 각 자기 센서를, 동일한 인풋 샤프트(5)의 회전축(O)을 기준으로 하여 대칭인 위치에 배치함으로써, 각 자기 센서의 위치를 자기적 환경이 거의 같은 위치로 할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 집자 기구(221)를 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)로 구성했다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는 동일 형상을 갖는다. 제2 집자 기구(222)를 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)로 구성했다. 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는 동일 형상을 갖는다. 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)를 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a) 사이에 배치했다. 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)를 제2 집자 부재(221b)와 제4 집자 부재(222b) 사이에 배치했다.
이에 따라, 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a)의 조와, 제2 집자 부재(221b)와 제4 집자 부재(222b)의 조의 2조의 집자 부재를 설치할 수 있다. 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)는 동일 형상이며, 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)는 동일 형상을 갖기 때문에, 2조의 집자 부재는 자기 환경이 거의 같다. 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)를 한쪽의 조의 집자 부재 내에 배치하고, 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를 다른 한쪽의 조의 집자 부재 내에 배치했기 때문에, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a) 및 제4 집자 부재(222b)를, 회전 부재(16)의 회전축에 직교하는 동일 평면상에 설치했다. 이에 따라, 토크 센서(13)의 회전 부재(16)의 회전축 방향의 치수의 소형화를 도모할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a) 및 제4 집자 부재(222b)의 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향폭의 각도를 180도 미만으로 했다. 이에 따라, 동일 평면상에 2조의 집자 부재를 배치할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)는 공통의 제1 전원 회로(45) 및 제1 그라운드 회로(46)에 접속하도록 했다. 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)는 공통의 제2 전원 회로(47) 및 제2 그라운드 회로(48)에 접속하도록 했다. 이에 따라, 회로의 간소화를 도모할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 컨트롤러(14)에 제1 전원 회로(45), 제1 그라운드 회로(46), 제2 전원 회로(47), 제2 그라운드 회로(48)의 이상을 검출하는 이상 검출부(14a)를 설치했다. 예컨대 제1 전원 회로(45)에 이상이 발생하더라도, 제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)의 출력 신호는 같아지기 때문에, 출력 신호의 차이에 의한 이상 검출은 할 수 없다. 또는 이상치를 정상치로서 판단할 우려가 있다. 컨트롤러(14)에 이상 검출부(14a)를 설치하는 것에 의해, 각 센서의 출력 신호에서는 이상 검출을 행할 수 없는 제1 전원 회로(45), 제1 그라운드 회로(46), 제2 전원 회로(47), 제2 그라운드 회로(48)의 이상을 검출할 수 있다. 또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 제품마다의 오차나 부착 위치의 오차에 의해 생기는 출력 신호의 차를 작게 하는 출력 조정부(14b)를 설치했다. 이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25), 제4 자기 센서(26)의 제품마다의 오차나 부착 위치의 오차에 상관없이, 거의 같은 출력 신호를 출력하도록 조정된다.
[효과]
(1) 토션 바(6)를 통해 접속된 피니언 샤프트(7)(제1 축) 및 인풋 샤프트(5)(제2 축)를 갖는 회전 부재(16)와, 피니언 샤프트(7)의 회전에 따라 회전하도록 피니언 샤프트(7)에 설치되고, 원환형으로 형성되며, 둘레 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 마그넷(20)과, 인풋 샤프트(5)의 회전에 따라 회전하도록 인풋 샤프트(5)에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 마그넷(20)과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 제1 클로부(211b)(제1 클로부)와, 원환형으로 형성되어 제1 클로부(211b)끼리를 접속하는 제1 원환부(211a)(제1 원환부)를 갖는 제1 요크 부재(211)와, 인풋 샤프트(5)의 회전에 따라 회전하도록 인풋 샤프트(5)에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 마그넷(20)과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 제2 클로부(212b)(제2 클로부)와, 원환형으로 형성되어 제2 클로부(212b)끼리를 접속하는 제2 원환부(212a)(제2 원환부)를 가지며, 제2 클로부(212b)의 각각이 제1 클로부(211b)의 각 클로부의 사이에 교대로 나열되도록 배치된 제2 요크 부재(212)와, 제1 원환부(211a)와 대향하고 또한 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제1 집자 기구(221)(제1 집자 기구)와, 제2 원환부(212a)와 대향하고 또한 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제2 집자 기구(222)(제2 집자 기구)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 제1 자기 센서(23)(제1 자기 센서)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 있어서의 제1 자기 센서(23)의 자기적 환경과 동일하거나 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서(24)(제2 자기 센서)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 있어서의 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)의 자기적 환경과 동일하거나 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서(25)(제3 자기 센서)를 구비하고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 또는 제3 자기 센서(25)의 출력 신호에 기초하여 회전 부재(16)에 생기는 토크를 검출하도록 했다.
따라서, 어느 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도, 토크 센서(13)를 이용한 제어를 계속할 수 있다. 또한, 조타 토크의 검출 정밀도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
(2) 제1 집자 기구(221)는, 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 제2 집자 기구(222)는, 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 회전 부재(16)의 회전축의 방향 및 둘레 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 오버랩되고, 또한 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향으로 제1 집자 기구(221)와 이격되도록 설치되고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)는, 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 배치되도록 했다.
따라서, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다. 또한 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대한 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 위치가, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 틀어졌다 하더라도, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)에 있어서 검출하는 자속의 변화를 억제할 수 있다.
(3) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)는, 출력 신호를 출력하기 위한 출력 단자(23a, 24a, 25a)를 구비하고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 출력 단자(23a, 24a, 25a)를, 회전 부재(16)의 회전축의 방향에 있어서 동일 방향을 향해서 연장되도록 설치했다.
따라서, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다.
(4) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 출력 단자(23a, 24a, 25a)가 접속되는 단일한 회로 기판(30)을 갖는 것으로 했다.
따라서, 토크 센서(13)의 구성을 간소화할 수 있어, 조립이 용이해진다.
(5) 회로 기판(30)과 외부의 컨트롤러(14)를 전기적으로 접속하는 하네스(31)를 접속하기 위한 커넥터부(32)를 가지며, 커넥터부(32)는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)로부터의 출력 신호를 컨트롤러(14)에 출력하도록 했다.
따라서, 토크 센서(13)의 구성을 간소화할 수 있다.
(6) 절연 재료로 형성되며, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)가 고정되는 홀더 부재(28)(유지 부재)를 갖는 것으로 했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 안정적으로 유지할 수 있다.
(7) 수지 재료로 사출 성형에 의해 형성되며, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)를 인서트 성형에 의해 고정하는 홀더 부재(28)(유지 부재)를 갖는 것으로 했다.
따라서, 토크 센서(13)의 조립 작업을 간략화할 수 있다.
(8) 홀더 부재(28)를 사출 성형하기 위한 게이트부(281)를, 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)의 각각에 대하여 대칭인 위치에 설치했다.
따라서, 조타 토크의 검출 정밀도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
(9) 제1 집자 기구(221)는, 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 제2 집자 기구(222)는, 회전 부재(16)의 회전축에 대한 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되며, 회전 부재(16)의 회전축의 방향 및 둘레 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 오버랩되고, 또한 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향으로 제1 집자 기구(221)와 이격되도록 설치되며, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)는, 회전 부재(16)의 회전축에 대하여 서로 대칭인 위치에 설치되도록 했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
(10) 제1 집자 기구(221)는, 제1 집자 부재(221a)(제1 집자 부재)와, 제1 집자 부재(221a)와 동일 형상을 갖는 제2 집자 부재(221b)(제2 집자 부재)를 가지며, 제2 집자 기구(222)는, 제1 집자 부재(221a)와 대향하고 또한 이격되도록 설치된 제3 집자 부재(222a)(제3 집자 부재)와, 제2 집자 부재(221b)와 대향하고 또한 이격되도록 설치되고, 제3 집자 부재(222a)와 동일 형상을 갖는 제4 집자 부재(222b)(제4 집자 부재)를 가지며, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25) 중의 하나를, 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a) 사이에 배치하고, 나머지 2개 중의 적어도 하나를 제2 집자 부재(221b)와 제4 집자 부재(222b) 사이에 배치하도록 했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
(11) 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a) 및 제4 집자 부재(222b)를, 회전 부재(16)의 회전축에 직교하는 동일 평면상에 설치했다.
따라서, 토크 센서(13)의 회전 부재(16)의 회전축 방향의 치수의 소형화를 도모할 수 있다.
(12) 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제3 집자 부재(222a) 및 제4 집자 부재(222b)의 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향폭의 각도를 180도 미만으로 했다.
따라서, 복수조(2조)의 집자 부재를 배치할 때의 레이아웃성을 향상시킬 수 있다.
(13) 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)를, 회전 부재(16)의 회전축에 대하여 대칭 형태로 형성하고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)를, 회전 부재(16)의 회전축에 대하여 서로 대칭인 위치에 배치하도록 했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
(14) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)에 접속되는 전원 회로(45, 47), 그라운드 회로(46, 48) 및 컨트롤러(14)(마이크로 프로세서)를 구비하고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25) 중 적어도 2개는, 공통의 제1 전원 회로(45) 및 공통의 제1 그라운드 회로(46)에 접속되며, 컨트롤러(14)는, 전원 회로(45, 47) 및 그라운드 회로(46, 48)의 이상을 검출하는 이상 검출부(14a)를 갖도록 했다.
따라서, 회로의 간소화를 도모할 수 있다. 또한 각 센서의 출력 신호에서는 이상 검출을 행할 수 없는 전원 회로(45, 47), 그라운드 회로(46, 48)의 이상을 검출할 수 있다.
(15) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 출력 신호에 게인을 곱하는 것에 의해 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 출력 신호의 차를 작게 하는 출력 조정부(14b)를 갖는다.
제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)의 출력 신호의 오차를 작게 하여, 토크 센서(13)의 조타 토크 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(16) 토션 바(6)를 통해 접속된 피니언 샤프트(7)(제1 축) 및 인풋 샤프트(5)(제2 축)를 가지며 스티어링 휠(2)의 조타 조작에 따라서 회전하는 인풋 샤프트(5)(조타축), 인풋 샤프트(5)의 회전을 전타륜(4)에 전달하는 랙 바(9)를 구비한 조타 기구(17)와, 조타 기구(17)에 생기는 조타 토크를 검출하는 토크 센서(13)와, 조타 토크에 기초하여 구동 제어되며, 조타 기구(17)에 조타력을 부여하는 전동 모터(3)와, 전동 모터(3)를 구동 제어하는 컨트롤러(14)(제어 장치)를 구비한 전동 파워 스티어링 장치(1)에 있어서, 토크 센서(13)는, 피니언 샤프트(7)의 회전에 따라 회전하도록 피니언 샤프트(7)에 설치되고, 원환형으로 형성되며, 둘레 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 마그넷(20)과, 인풋 샤프트(5)의 회전에 따라 회전하도록 인풋 샤프트(5)에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 마그넷(20)과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 제1 클로부(211b)(제1 클로부)와, 원환형으로 형성되어 제1 클로부(211b)끼리를 접속하는 제1 원환부(211a)(제1 원환부)를 갖는 제1 요크 부재(211)와, 인풋 샤프트(5)의 회전에 따라 회전하도록 인풋 샤프트(5)에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 마그넷(20)과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 제2 클로부(212b)(제2 클로부)와, 원환형으로 형성되어 제2 클로부(212b)끼리를 접속하는 제2 원환부(212a)(제2 원환부)를 가지며, 제2 클로부(212b)의 각각이 제1 클로부(211b)의 각 클로의 사이에 교대로 나열되도록 배치된 제2 요크 부재(212)와, 제1 원환부(211a)와 대향하고 또한 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제1 집자 기구(221)(제1 집자 기구)와, 제2 원환부(212a)와 대향하고 또한 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제2 집자 기구(222)(제2 집자 기구)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 제1 자기 센서(23)(제1 자기 센서)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222)의 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 있어서의 제1 자기 센서(23)의 자기적 환경과 동일하거나 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서(24)(제2 자기 센서)와, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 설치되고, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 있어서의 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)의 자기적 환경과 동일하거나 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서(25)를 갖도록 했다.
따라서, 어느 하나의 자기 센서에 이상이 발생했다 하더라도, 토크 센서(13)를 이용한 제어를 계속할 수 있다. 또한, 조타 토크의 검출 정밀도의 안정성을 향상시킬 수 있다.
(17) 제1 집자 기구(221)는, 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 제2 집자 기구(222)는, 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되며, 회전 부재(16)의 회전축의 방향 및 둘레 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 오버랩되고, 또한 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향으로 제1 집자 기구(221)와 이격되도록 설치되며, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)는, 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향에 있어서 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 배치되도록 했다.
따라서, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다. 또한 제1 집자 기구(221) 및 제2 집자 기구(222)에 대한 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 위치가, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 틀어졌다 하더라도, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)에 있어서 검출하는 자속의 변화를 억제할 수 있다.
〔실시예 2〕
실시예 1에서는, 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a) 사이에 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)를 설치하고, 제2 집자 부재(221b)와 제4 집자 부재(222b) 사이에 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를 설치했다.
한편, 실시예 2에서는, 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)를 폐지하고, 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a) 사이에 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를 설치한 점에서 상이하다.
이하, 실시예 2의 전동 파워 스티어링 장치(1)에 관해 설명하지만, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치(1)와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 11은 토크 센서(13)의 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26) 주변의 단면도이다. 제1 집자 부재(221a) 및 제3 집자 부재(222a)는, 실시예 1의 제1 집자 부재(221a) 및 제3 집자 부재(222a)와 동일한 형상이다.
제1 집자 부재(221a)[제1 집자 기구(221)]의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)[제2 집자 기구(222)]의 집자부(222c) 사이에는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 설치되어 있다.
제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)는, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 형성되는 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치되어 있다. 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)는, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 형성되는 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치되어 있다.
[작용]
실시예 2에서는, 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)를 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치했다. 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)를 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치했다. 자계의 방향에서의 동일 직선상은, 자기적 환경이 같다. 이에 따라 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)가 배치되는 위치, 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)가 배치되는 위치, 각각에 있어서 자기적 환경을 같게 할 수 있다.
[효과]
(18) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25) 중 적어도 2개를, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에 형성되는 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
〔실시예 3〕
실시예 1에서는, 제1 집자 부재(221a)와 제3 집자 부재(222a) 사이에 제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)를 설치하고, 제2 집자 부재(221b)와 제4 집자 부재(222b) 사이에 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를 설치했다.
한편, 실시예 3에서는, 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)를 폐지하고, 하나의 칩에 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)와, 다른 하나의 칩에 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)를 설치한 점에서 상이하다.
이하, 실시예 3의 전동 파워 스티어링 장치(1)에 관해 설명하지만, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치(1)와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 12는 토크 센서(13)의 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26) 주변의 단면도이다. 제1 집자 부재(221a) 및 제3 집자 부재(222a)는, 실시예 1의 제1 집자 부재(221a) 및 제3 집자 부재(222a)와 동일한 형상이다.
제1 집자 부재(221a)[제1 집자 기구(221)]의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)[제2 집자 기구(222)]의 집자부(222c) 사이에는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 설치되어 있다.
제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)는 동일한 칩에 탑재되어 있다. 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)는 동일한 칩에 탑재되어 있다.
[작용]
실시예 3에서는, 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)를 동일한 칩에, 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)를 동일한 칩에 탑재하도록 했다. 동일한 칩에 탑재된 자기 센서끼리는, 매우 접근한 위치에 설치된다. 이에 따라, 각 자기 센서의 자기적 환경을 같게 할 수 있다.
[효과]
(19) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25) 중 적어도 2개를, 동일한 칩 내에 설치하도록 했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
〔실시예 4〕
실시예 1에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향과 동일 방향을 향해서 연장되는 상태로 배치했다.
한편, 실시예 4에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 인풋 샤프트(5)의 회전축의 직경 방향으로 동일 방향을 향해서 연장되는 상태로 배치한 점에서 상이하다.
이하, 실시예 4의 전동 파워 스티어링 장치(1)에 관해 설명하지만, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치(1)와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 13은 토크 센서(13) 부근의 단면도이다. 제1 요크 부재(211)의 제1 원환부(211a)는 직경 방향 외측으로 절곡되어 있다. 제2 요크 부재(212)의 제2 원환부(212a)는 직경 방향 외측으로 절곡되어 있다. 제1 원환부(211a)의 단부에는 제1 집자 기구(221)가 직경 방향 외측으로 연장되어 설치되어 있다. 제2 원환부(212a)의 단부에는 제2 집자 기구(222)가 직경 방향 외측으로 연장되어 설치되어 있다.
제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에는, 제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)가 인접하는 상태로 삽입되어 있다. 제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축에 대하여 직경 방향으로부터 삽입된다. 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222) 사이에는, 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)가 인접하는 상태로 삽입되어 있다. 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축에 대하여 직경 방향으로부터 삽입된다.
제1 자기 센서(23) 및 제2 자기 센서(24)가 설치되는 위치와, 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)가 설치되는 위치는, 인풋 샤프트(5)의 회전축에 대하여 대칭인 위치에 설정되어 있다.
[작용]
실시예 4에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 각 센서의 출력 단자(23a, 24a, 25a, 26a)가 인풋 샤프트(5)의 회전축의 직경 방향으로 동일 방향을 향해 연장되는 상태로 배치하도록 했다. 이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25) 및 제4 자기 센서(26)를, 제1 집자 기구(221)와 제2 집자 기구(222)의 사이에 동일 방향으로부터 삽입할 수 있어, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다.
[효과]
(20) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)는, 출력 신호를 출력하기 위한 출력 단자(23a, 24a, 25a)를 구비하고, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)의 출력 단자(23a, 24a, 25a)를, 회전 부재(16)의 회전축의 직경 방향에 있어서 동일 방향을 향해서 연장되도록 설치했다.
따라서, 토크 센서(13)의 조립이 용이해진다.
〔실시예 5〕
실시예 1에서는, 제1 집자 기구(221)를 제1 집자 부재(221a)와 제2 집자 부재(221b)로 구성하고, 제2 집자 기구(222)를 제3 집자 부재(222a)와 제4 집자 부재(222b)로 구성했다.
한편, 실시예 5에서는 제1 집자 기구(221)를 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b) 및 제5 집자 부재(221e)로 구성하고, 제2 집자 기구(222)를 제3 집자 부재(222a), 제4 집자 부재(222b) 및 제6 집자 부재(222e)로 구성한 점에서 상이하다.
이하, 실시예 5의 전동 파워 스티어링 장치(1)에 관해 설명하지만, 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치(1)와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 14는 토크 센서(13)의 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25) 주변의 단면도이다. 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b), 제5 집자 부재(221e)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향의 폭이 120도보다 약간 작아지도록 형성되어 있는 점 외에는, 실시예 1의 제1 집자 부재(221a), 제2 집자 부재(221b)와 동일한 형상이다. 제3 집자 부재(222a), 제4 집자 부재(222b), 제6 집자 부재(222e)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향의 폭이 120도보다 약간 작아지도록 형성되어 있는 점 외에는, 실시예 1의 제3 집자 부재(222a), 제4 집자 부재(222b)와 동일한 형상이다.
제1 집자 부재(221a)의 집자부(221c)와 제3 집자 부재(222a)의 집자부(222c) 사이에, 제1 자기 센서(23)를 설치했다. 제2 집자 부재(221b)의 집자부(221c)와 제4 집자 부재(222b)의 집자부(222c) 사이에, 제2 자기 센서(24)를 설치했다. 제5 집자 부재(221e)의 집자부(221c)와 제6 집자 부재(222e)의 집자부(222c) 사이에, 제3 자기 센서(25)를 설치했다.
제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)는, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향에 있어서 등간격으로 배치되어 있다.
[작용]
실시예 5에서는, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)를, 인풋 샤프트(5)의 회전축의 둘레 방향에 있어서 등간격으로 배치했다. 이에 따라, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24), 제3 자기 센서(25)가 배치되는 위치에 있어서, 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
[효과]
(21) 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)를 회전 부재(16)의 회전축의 둘레 방향에 있어서 등간격으로 배치했다.
따라서, 제1 자기 센서(23), 제2 자기 센서(24) 및 제3 자기 센서(25)가 배치된 위치에서의 자기적 환경을 거의 같게 할 수 있다.
〔다른 실시예〕
이상, 본 발명을 실시예 1 내지 실시예 5에 기초하여 설명했지만, 각 발명의 구체적인 구성은 실시예 1 내지 실시예 5에 한정되는 것이 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있더라도 본 발명에 포함된다. 또한, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 특허청구범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
실시예 1 내지 실시예 4에서는, 4개의 자기 센서를 이용했지만, 적어도 3개의 자기 센서를 이용하면 되며, 특별히 한정하지 않는다.
실시예 4에서는, 제1 자기 센서(23)와 제2 자기 센서(24)를 인접하는 상태로 삽입하고, 상이한 위치에 있어서 제3 자기 센서(25)와 제4 자기 센서(26)를 인접하는 상태로 삽입하도록 했다. 이것을 도 15에 도시한 바와 같이, 인풋 샤프트(5)의 회전축 방향으로 제1 자기 센서(23)와 제3 자기 센서(25)를 중첩하고, 동일하게 제2 자기 센서(24)와 제4 자기 센서(26)를 중접하며, 중첩된 2조의 자기 센서가 인접하도록 배치해도 좋다.
본원은, 2015년 6월 2일 출원의 일본 특허 출원 번호 2015-112271호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2015년 6월 2일 출원의 일본 특허 출원 번호 2015-112271호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 삽입된다.
1: 전동 파워 스티어링 장치 3: 전동 모터
5: 인풋 샤프트(제2 축) 6: 토션 바
7: 피니언 샤프트(제1 축) 14: 컨트롤러(마이크로 프로세서)
14a: 이상 검출부 14b: 출력 조정부
16: 회전 부재 20: 마그넷
23: 제1 자기 센서(제1의 자기 센서) 23a: 출력 단자
24: 제2 자기 센서(제2의 자기 센서) 24a: 출력 단자
25: 제3 자기 센서(제3의 자기 센서) 25a: 출력 단자
28: 홀더 부재(유지 부재) 30: 회로 기판
45: 제1 전원 회로 46: 제1 그라운드 회로
47: 제2 전원 회로 48: 제2 그라운드 회로
211: 제1 요크 부재 211a: 제1 원환부(제1의 원환부)
211b: 제1 클로부(제1의 클로부) 212: 제2 요크 부재
212a: 제2 원환부(제2의 원환부) 212b: 제2 클로부(제2의 클로부)
221: 제1 집자 기구(제1의 집자 기구)
221a: 제1 집자 부재(제1의 집자 부재)
221b: 제2 집자 부재(제2의 집자 부재)
222: 제2 집자 기구(제2의 집자 기구)
222a: 제3 집자 부재(제3의 집자 부재)
222b: 제4 집자 부재(제4의 집자 부재)
281: 게이트부
5: 인풋 샤프트(제2 축) 6: 토션 바
7: 피니언 샤프트(제1 축) 14: 컨트롤러(마이크로 프로세서)
14a: 이상 검출부 14b: 출력 조정부
16: 회전 부재 20: 마그넷
23: 제1 자기 센서(제1의 자기 센서) 23a: 출력 단자
24: 제2 자기 센서(제2의 자기 센서) 24a: 출력 단자
25: 제3 자기 센서(제3의 자기 센서) 25a: 출력 단자
28: 홀더 부재(유지 부재) 30: 회로 기판
45: 제1 전원 회로 46: 제1 그라운드 회로
47: 제2 전원 회로 48: 제2 그라운드 회로
211: 제1 요크 부재 211a: 제1 원환부(제1의 원환부)
211b: 제1 클로부(제1의 클로부) 212: 제2 요크 부재
212a: 제2 원환부(제2의 원환부) 212b: 제2 클로부(제2의 클로부)
221: 제1 집자 기구(제1의 집자 기구)
221a: 제1 집자 부재(제1의 집자 부재)
221b: 제2 집자 부재(제2의 집자 부재)
222: 제2 집자 기구(제2의 집자 기구)
222a: 제3 집자 부재(제3의 집자 부재)
222b: 제4 집자 부재(제4의 집자 부재)
281: 게이트부
Claims (20)
- 토크 센서에 있어서,
토션 바를 통해 접속된 제1 축 및 제2 축을 갖는 회전 부재와,
상기 제1 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제1 축에 설치되고, 원환형으로 형성되며, 둘레 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 마그넷과,
상기 제2 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제2 축에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 상기 마그넷과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 복수의 제1 클로부와, 원환형으로 형성되어 상기 복수의 제1 클로부끼리를 접속하는 제1 원환부를 갖는 제1 요크 부재와,
상기 제2 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제2 축에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 상기 마그넷과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 복수의 제2 클로부와, 원환형으로 형성되어 상기 복수의 제2 클로부끼리를 접속하는 제2 원환부를 가지며, 상기 복수의 제2 클로부의 각각이 상기 복수의 제1 클로부의 각각의 사이에 교대로 나열되도록 배치된 제2 요크 부재와,
상기 제1 원환부와 대향하면서 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제1 집자 기구와,
상기 제2 원환부와 대향하면서 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제2 집자 기구와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 제1 자기 센서와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 있어서의 상기 제1 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 있어서의 상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서
를 구비하고,
상기 제1 집자 기구는, 제1 집자 부재와, 제2 집자 부재를 갖고,
상기 제2 집자 기구는, 상기 제1 집자 부재와 대향하면서 이격되도록 설치된 제3 집자 부재와, 상기 제2 집자 부재와 대향하면서 이격되도록 설치되는 제4 집자 부재를 가지며,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서 중의 하나는, 상기 제1 집자 부재와 상기 제3 집자 부재 사이에 배치되고, 나머지 2개 중의 적어도 하나는, 상기 제2 집자 부재와 상기 제4 집자 부재 사이에 배치되고,
상기 토크 센서는, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 또는 상기 제3 자기 센서의 출력 신호에 기초하여 상기 회전 부재에 생기는 토크를 검출하는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 제1 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되며,
상기 제2 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축에 대한 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 상기 회전 부재의 회전축의 방향 및 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 집자 기구와 오버랩되면서, 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향으로 상기 제1 집자 기구와 이격되도록 설치되고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향에 있어서 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구의 사이에 배치되는 것인 토크 센서. - 제2항에 있어서, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 출력 신호를 출력하기 위한 출력 단자를 구비하고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서의 상기 출력 단자는, 상기 회전 부재의 회전축의 방향에 있어서 동일 방향을 향해서 연장되도록 설치되는 것인 토크 센서. - 제3항에 있어서, 상기 토크 센서는, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서의 상기 출력 단자가 접속되는 단일한 회로 기판을 구비하는 것인 토크 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 토크 센서는, 상기 회로 기판과 외부의 연산 회로를 전기적으로 접속하는 하네스를 접속하기 위한 커넥터부를 구비하고,
상기 커넥터부는, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서로부터의 출력 신호를 상기 연산 회로에 출력하는 것인 토크 센서. - 제2항에 있어서, 상기 토크 센서는, 절연 재료로 형성되며, 상기 제1 집자 기구 및 상기 제2 집자 기구가 고정되는 유지 부재를 구비하는 것인 토크 센서.
- 제2항에 있어서, 상기 토크 센서는, 수지 재료로 사출 성형에 의해 형성되며, 상기 제1 집자 기구 및 상기 제2 집자 기구를 인서트 성형에 의해 고정하는 유지 부재를 구비하는 것인 토크 센서.
- 제7항에 있어서, 상기 유지 부재는, 그 유지 부재를 사출 성형하기 위한 게이트부를 구비하고,
상기 게이트부는, 상기 제1 집자 기구 및 상기 제2 집자 기구의 각각에 대하여 대칭인 위치에 설치되는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 제1 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되며,
상기 제2 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축에 대한 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고, 상기 회전 부재의 회전축의 방향 및 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 집자 기구와 오버랩되면서 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향으로 상기 제1 집자 기구와 이격되도록 설치되고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 회전 부재의 회전축에 대하여 서로 대칭인 위치에 설치되는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서 중 적어도 2개는, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 형성되는 자계의 방향에 있어서 동일 직선상에 배치되는 것인 토크 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서 중 적어도 2개는, 동일한 칩 내에 설치되는 것인 토크 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 집자 부재는 상기 제1 집자 부재와 동일 형상을 갖고,
상기 제4 집자 부재는 상기 제3 집자 부재와 동일 형상을 갖는 것인 토크 센서. - 제12항에 있어서, 상기 제1 집자 부재, 상기 제2 집자 부재, 상기 제3 집자 부재 및 상기 제4 집자 부재는, 상기 회전 부재의 회전축에 직교하는 동일 평면상에 설치되는 것인 토크 센서.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 집자 부재, 상기 제2 집자 부재, 상기 제3 집자 부재 및 상기 제4 집자 부재에 대응하는, 상기 회전 부재의 회전축의 각각의 둘레 방향폭의 각도는 180도 미만인 것인 토크 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 집자 기구 및 상기 제2 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축에 대하여 대칭 형태로 형성되며,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 회전 부재의 회전축에 대하여 서로 대칭인 위치에 배치되는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 토크 센서는, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서에 접속되는 전원 회로, 그라운드 회로 및 마이크로 프로세서를 구비하고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서 중 적어도 2개는, 공통의 상기 전원 회로 및 공통의 상기 그라운드 회로에 접속되며,
상기 마이크로 프로세서는, 상기 전원 회로 및 상기 그라운드 회로의 이상을 검출하는 이상 검출부를 갖는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 출력 신호를 출력하기 위한 출력 단자를 구비하고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서의 상기 출력 단자는, 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향에 있어서 동일 방향을 향해서 연장되도록 설치되는 것인 토크 센서. - 제1항에 있어서, 상기 토크 센서는, 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서의 출력 신호에 게인을 곱하는 것에 의해 상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서의 출력 신호의 차를 작게 하는 출력 조정부를 구비하는 것인 토크 센서.
- 파워 스티어링 장치에 있어서,
토션 바를 통해 접속된 제1 축 및 제2 축을 갖는 회전 부재를 가지며 스티어링 휠의 조타 조작에 따라서 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전을 전타륜에 전달하는 랙 바를 구비한 조타 기구와,
상기 조타 기구에 생기는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
상기 조타 토크에 기초하여 구동 제어되며, 상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 전동 모터를 구동 제어하는 제어 장치
를 구비하고,
상기 토크 센서는,
상기 제1 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제1 축에 설치되고, 원환형으로 형성되며, 둘레 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 마그넷과,
상기 제2 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제2 축에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 상기 마그넷과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 복수의 제1 클로부와, 원환형으로 형성되어 상기 복수의 제1 클로부끼리를 접속하는 제1 원환부를 갖는 제1 요크 부재와,
상기 제2 축의 회전에 따라 회전하도록 상기 제2 축에 설치되고, 자성 재료에 의해 형성되며, 상기 마그넷과 대향하도록 배치된 복수의 판형 부재인 복수의 제2 클로부와, 원환형으로 형성되어 상기 복수의 제2 클로부끼리를 접속하는 제2 원환부를 가지며, 상기 복수의 제2 클로부의 각각이 상기 복수의 제1 클로부의 각각의 사이에 교대로 나열되도록 배치된 제2 요크 부재와,
상기 제1 원환부와 대향하면서 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제1 집자 기구와,
상기 제2 원환부와 대향하면서 이격되도록 설치되고, 자성 재료로 형성된 제2 집자 기구와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 제1 자기 센서와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 있어서의 상기 제1 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제2 자기 센서와,
상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 설치되고, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 가지며, 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 있어서의 상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서의 자기적 환경과 동일 위치 또는 대칭 위치에 배치된 제3 자기 센서
를 구비하고,
상기 제1 집자 기구는, 제1 집자 부재와, 제2 집자 부재를 갖고,
상기 제2 집자 기구는, 상기 제1 집자 부재와 대향하면서 이격되도록 설치된 제3 집자 부재와, 상기 제2 집자 부재와 대향하면서 이격되도록 설치되는 제4 집자 부재를 가지며,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서 중의 하나는, 상기 제1 집자 부재와 상기 제3 집자 부재 사이에 배치되고, 나머지 2개 중의 적어도 하나는, 상기 제2 집자 부재와 상기 제4 집자 부재 사이에 배치되는 것인 파워 스티어링 장치. - 제19항에 있어서, 상기 제1 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축의 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되고,
상기 제2 집자 기구는, 상기 회전 부재의 회전축에 대한 둘레 방향을 따르는 원호형으로 형성되며, 상기 회전 부재의 회전축의 방향 및 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 집자 기구와 오버랩되면서 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향으로 상기 제1 집자 기구와 이격되도록 설치되고,
상기 제1 자기 센서, 상기 제2 자기 센서 및 상기 제3 자기 센서는, 상기 회전 부재의 회전축의 직경 방향에 있어서 상기 제1 집자 기구와 상기 제2 집자 기구 사이에 배치되는 것인 파워 스티어링 장치.
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