JP2004170134A

JP2004170134A - トルク検出装置及び回転角検出装置

Info

Publication number: JP2004170134A
Application number: JP2002333894A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Tokumoto; 欣智徳本
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】トルク検出装置又は回転角検出装置におけるセンサの検知部の基準平面と、センサケースの取付部との平行出しが容易な構造を提供する。
【解決手段】センサケース本体部１４１と一体に鍔状に設けられるセンサケース取付部１４２から突設されたスリーブ１４３の端面を、センサケース本体部１４１の基準平面１４１ｓと平行であるようにする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出装置及び回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置には、運転手がステアリングホイールに付与する操舵トルクを検出するためのトルク検出装置（回転角検出装置の一種）が設けられている。この装置は、ステアリングホイールに連結されるトーションバーの入力側及び出力側にそれぞれターゲット付きの回転体を設け、ターゲットに対向して配置されたセンサ（ＭＲ素子を用いたもの）によりトーションバーの捻れ量すなわち、トーションバーの入力側と出力側との相対回転量を検出し、これに基づいて操舵トルクを検出するように構成されている。
【０００３】
図６の（ａ）は、従来より使用されてきた上記センサの断面図（一部側面図を含む。）である。当該センサ１００は、ＭＲ素子からなる検知部１０１Ａ，１０１Ｂ等を内蔵したセンサケース本体部１０２と、センサケース本体部１０２と一体に形成された鍔状のセンサケース取付部１０３とを備えている。センサケース取付部１０３には、一対の孔１０３ａが設けられている。
【０００４】
図６の（ｂ）は、このセンサ１００を電動パワーステアリング装置のハウジング１０４に取り付けた状態を示す断面図である。図において、センサ１００は、孔１０３ａに通したボルト１０５を、ハウジング１０４に形成されたねじ孔１０４ａに螺着することにより取り付けられる。センサ１００の検知部１０１Ａ，１０１Ｂは、回転体１０６のターゲット１０７に対向して配置されるとともに、回転体１０６の回転方向に互いに所定の電気角を隔てた位置に配置されている。検知部１０１Ａ，１０１Ｂはさらに、紙面に垂直な方向にも複数段配置される。トーションバーの入力側及び出力側にそれぞれ取り付けられた回転体１０６及びターゲット１０７も紙面に垂直な方向に複数段配置され、これらに各段の検知部１０１Ａ，１０１Ｂが対向する。そして、センサ１００の出力に基づいてトーションバーの入力側と出力側との相対回転量が検出され、これに基づいて操舵トルクが検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のトルク検出装置におけるセンサ１００は、本来、検知部１０１Ａ，１０１Ｂを並べた基準平面１０２ｓと、センサケース取付部１０３の取付面１０３ｓとが互いに平行でなければならないが、その平行度を高精度に維持することは難しい。図６の（ａ）は、平面１０２ｓと取付面１０３ｓとが平行でない場合の一例を誇張して示しており、平面１０２ｓが水平であるとすると、取付面１０３ｓは右上がりに傾斜している。このようなセンサ１００をハウジング１０４に取り付けると、（ｂ）に示すように、ハウジング１０４に対して基準平面１０２ｓが右下がり状態となる。従って、ターゲット１０７と各検知部１０１Ａ，１０１ＢとのエアギャップＧａ，Ｇｂが、Ｇａ＜Ｇｂとなり、各検知部１０１Ａ，１０１Ｂの出力レベルや波形が相異なるものとなるので、使用できない。しかしながら、上記平行度を高いレベルで維持するためには高精度な表面仕上げ加工が必要であり、製造コストが高くなる。すなわち、製造コストを削減するには、いかにして容易に平行を確保するか、が課題である。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、トルク検出装置又は回転角検出装置におけるセンサの検知部の基準平面と、センサケースの取付部との平行確保が容易な構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トーションバーの入力側及び出力側にそれぞれ取り付けられた回転体の各々に、回転により周期的な磁性変化をもたらすターゲットを設け、当該ターゲットに対向して配置された磁気センサの出力に基づいてトーションバーに付与されているトルクを検出するトルク検出装置において、前記回転体の回転方向に互いに所定の電気角を隔てて配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、前記第１磁気センサ及び第２磁気センサを、前記ターゲットに対向する基準平面上に保持するセンサケース本体部と、前記センサケース本体部と一体的に鍔状に設けられ、取付対象物に面すべき鍔面から突設された突出部の端面が前記基準平面に平行な平面を形成するセンサケース取付部とを備えたものである（請求項１）。
上記のように構成されたトルク検出装置では、突出部の端面と基準平面との平行が維持されていれば、センサを取付対象物に取り付けたときターゲットと第１磁気センサ及び第２磁気センサとのエアギャップが相等しくなる。ここで、突出部の端面の面積はセンサケース取付部の鍔面全体と比較して小さいので、その部分だけを基準平面と平行に仕上げることは比較的容易である。
【０００８】
また、本発明は、回転体の回転により周期的な磁性変化をもたらすターゲットを当該回転体に設け、当該ターゲットに対向して配置された磁気センサの出力に基づいて当該回転体の回転角を検出する回転角検出装置において、前記回転体の回転方向に互いに所定の電気角を隔てて配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、前記第１磁気センサ及び第２磁気センサを、前記ターゲットに対向する基準平面上に保持するセンサケース本体部と、前記センサケース本体部と一体的に鍔状に設けられ、取付対象物に面すべき鍔面から突設された突出部の端面が前記基準平面に平行な平面を形成するセンサケース取付部とを備えたものである（請求項２）。
上記のように構成された回転角検出装置では、突出部の端面と基準平面との平行が維持されていれば、センサを取付対象物に取り付けたときターゲットと第１磁気センサ及び第２磁気センサとのエアギャップが相等しくなる。ここで、突出部の端面の面積はセンサケース取付部の鍔面全体と比較して小さいので、その部分だけを基準平面と平行に仕上げることは比較的容易である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、トルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。図において、ステアリングホイール１には入力軸２が接続されている。入力軸２は、トーションバー３を介して、出力軸４と接続されている。入力軸２はニードル軸受５により、出力軸４は玉軸受６及び７により、それぞれ回転可能に支持されている。出力軸４にはウオームホイール８が嵌合され、このウオームホイール８と噛み合うウオーム９は、操舵補助用のモータ１０によって回転駆動される。なお、出力軸４は、図示しない舵取機構に接続されている。
【００１０】
また、上記入力軸２及び出力軸４にはそれぞれ筒状の回転体１１及び１２が取り付けられている。回転体１１の下端外周にはターゲット１１ａが、また、回転体１２の上端外周にはターゲット１２ａ及び１２ｂ（一方は相対角検出用、他方は絶対角検出用）が形成されている。ターゲット１１ａ、１２ａ及び１２ｂは例えば、磁性体製の凹凸を周方向に一定ピッチで歯車状に形成し、回転によりその周辺に周期的な磁性変化をもたらすものである。
上記各部を収容するハウジング１３には、磁気抵抗素子等の、磁気的変化を電気信号に変えて出力するセンサ１４が取り付けられている。センサ１４は、上記ターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂに対向して配置されている。センサ１４の出力信号は制御部１５に送られ、制御部１５から駆動信号が駆動部１６に出力される。この駆動部１６は、モータ１０を駆動する。
【００１１】
図２は、センサ１４の外観概略を示す斜視図である。センサ１４は、ターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂにそれぞれ対向するＭＲ素子からなる検知部Ａ１、Ａ２、Ａ３（第１磁気センサ）を有している。また、回転体１１，１２の回転方向に電気角で９０度離れた位置に、同様の検知部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３（第２磁気センサ）を有している。ターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂが上記検知部Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の前で回転することにより、各ターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂの外周の凹凸形状に応じた周期的な信号が、センサ１４から制御部１５（図１）に出力される。
【００１２】
図１において、ステアリングホイール１に操舵トルクを付与すると、トーションバー３が捻れ、入力軸２と出力軸４との間に相対回転角度差が生じる。従って、回転体１１と１２との間にも同一の相対回転角度差が生じ、センサ１４の検知部Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号を比較処理することにより制御部１５は操舵トルクを検出することができる。すなわち、回転するターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂ、センサ１４及び制御部１５は、トルク検出装置を構成している。制御部１５は、検出した操舵トルクに応じて駆動部１６に駆動信号を出力し、駆動部１６はモータ１０を駆動して操舵補助力を発生させる。
【００１３】
次に、上記センサ１４の構造についてさらに詳細に説明する。図３の（ａ）は、上記センサの断面図（一部側面図を含む。）である。図２及び図３の（ａ）を参照して、センサ１４は、検知部Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、磁石Ｍ等を内蔵したセンサケース本体部１４１と、このセンサケース本体部１４１と一体に形成された鍔状のセンサケース取付部１４２とを備えている。検知部Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３は、センサケース本体部１４１の端面である基準平面１４１ｓ上（の内側）に保持されている。センサケース取付部１４２には、一対の孔１４２ａが設けられており、ここにスリーブ１４３が嵌合され、固定されている。スリーブ１４３はセンサケース取付部１４２の厚さよりやや長い軸長を有し、センサケース取付部１４２の両面から少し突出している。一対のスリーブ１４３の下面すなわち、取付対象物であるハウジング１３（図１）に面すべき鍔面側にある環状の平面１４３ｓは、センサケース本体部１４１の基準平面１４１ｓと平行になるように仕上げられている。
【００１４】
図３の（ｂ）は、上記センサ１４を電動パワーステアリング装置のハウジング１３に取り付けた状態を示す断面図である。図において、センサ１４は、スリーブ１４３に通したボルト１４４を、ハウジング１３に形成されたねじ孔１３ａ
ａに螺着することにより取り付けられる。センサ１４の検知部Ａ１〜Ａ３及びＢ１〜Ｂ３は、回転体１１，１２のターゲット１１ａ，１２ａ，１２ｂに対向して配置される。ここで、スリーブ１４３の下端面である平面１４３ｓと、基準平面１４１ｓとは互いに平行であるので、エアギャップＧ１及びＧ２は、相等しい。
【００１５】
上記のような構成では、スリーブ１４３の平面１４３ｓと基準平面１４１ｓとの平行が維持されていれば、エアギャップＧ１及びＧ２は、相等しくなる。すなわち、センサケース取付部１４２の鍔面を基準平面１４１ｓと平行にする必要がない。ここで、平面１４３ｓの面積はセンサケース取付部１４２の鍔面全体と比較して極めて小さいので、その部分だけを基準平面１４１ｓと平行に仕上げることは容易である。すなわち、平行を確保すべき管理面積が狭く、そのため、基準平面１４１ｓとの平行確保が容易である。従って、製造コストも安価になる。
また、エアギャップＧ１及びＧ２が相等しいことにより、検知部Ａ１〜Ａ３及びＢ１〜Ｂ３の信号波形歪が均等となり、信号処理が容易である。
【００１６】
なお、上記のようにスリーブ１４３の端面を基準平面１４１ｓと平行な平面１４３ｓとする構成以外にも、同様の効果を奏する種々の他の例があり得る。図４はその一例を示す断面図である。図３の（ａ）との違いは、センサケース取付部１４２に、別部材のスリーブを取り付けるのではなく、センサケース取付部１４２自体の孔１４２ａの周りを、下方に突出させ、環状の突出部１４２ｂを設けた点である。突出部１４２ｂの表面である平面１４２ｓは、基準平面１４１ｓと平行に仕上げられている。
また、さらに他の例として、孔１４２ａの周りに限らず、例えば図５に示すようにセンサケース取付部１４２の四隅に円柱状の突出部１４２ｃを設け、その表面である平面１４２ｓを基準平面１４１ｓと平行に仕上げてもよい。
要するに、ハウジング１３に面すべきセンサケース取付部１４２の鍔面から突設された突出部の端面が、基準平面１４１ｓと平行であるようにすればよい。この端面の面積はなるべく小さい方が、基準平面１４１ｓとの平行を維持する仕上げ加工が簡単である。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のトルク検出装置によれば、突出部の端面の面積はセンサケース取付部の鍔面全体と比較して小さいので、その部分だけを基準平面と平行に仕上げることは比較的容易である。すなわち、基準平面との平行確保が容易な構造となる。
【００１８】
同様に、請求項２の回転角検出装置によれば、突出部の端面の面積はセンサケース取付部の鍔面全体と比較して小さいので、その部分だけを基準平面と平行に仕上げることは比較的容易である。すなわち、基準平面との平行確保が容易な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるセンサの外観概略を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、上記センサの断面図（一部側面図を含む。）、（ｂ）は、センサを電動パワーステアリング装置のハウジングに取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】他の構造のセンサの断面図（一部側面図を含む。）である。
【図５】さらに他の構造のセンサの斜視図である。
【図６】従来のトルク検出装置におけるセンサの断面図（一部側面図を含む。）及び、これをハウジングに取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３トーションバー
１１，１２回転体
１１ａ，１２ａ，１２ｂターゲット
１４センサ
１４１センサケース本体部
１４１ｓ基準平面
１４２センサケース取付部
１４２ｓ平面（突出部の端面）
１４３ｓ平面（突出部の端面）
Ａ１〜Ａ３検知部（第１磁気センサ）
Ｂ１〜Ｂ３検知部（第２磁気センサ）

Claims

トーションバーの入力側及び出力側にそれぞれ取り付けられた回転体の各々に、回転により周期的な磁性変化をもたらすターゲットを設け、当該ターゲットに対向して配置された磁気センサの出力に基づいてトーションバーに付与されているトルクを検出するトルク検出装置において、
前記回転体の回転方向に互いに所定の電気角を隔てて配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、
前記第１磁気センサ及び第２磁気センサを、前記ターゲットに対向する基準平面上に保持するセンサケース本体部と、
前記センサケース本体部と一体的に鍔状に設けられ、取付対象物に面すべき鍔面から突設された突出部の端面が前記基準平面に平行な平面を形成するセンサケース取付部と
を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
回転体の回転により周期的な磁性変化をもたらすターゲットを当該回転体に設け、当該ターゲットに対向して配置された磁気センサの出力に基づいて当該回転体の回転角を検出する回転角検出装置において、
前記回転体の回転方向に互いに所定の電気角を隔てて配置された第１磁気センサ及び第２磁気センサと、
前記第１磁気センサ及び第２磁気センサを、前記ターゲットに対向する基準平面上に保持するセンサケース本体部と、
前記センサケース本体部と一体的に鍔状に設けられ、取付対象物に面すべき鍔面から突設された突出部の端面が前記基準平面に平行な平面を形成するセンサケース取付部と
を備えたことを特徴とする回転角検出装置。