WO2018074549A1 - センサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sensor assembly structure, an electric motor, and an electric power steering apparatus.
- An electric steering device such as an automobile is provided with a motor that assists the steering torque input from the steering wheel.
- the electric steering device controls the motor based on the torque detected by the torque sensor, the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor, and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle sensor.
- Patent Document 1 describes a motor having a resolver recess in which a resolver is inserted on the outer surface of a motor case. Since the motor described in Patent Document 1 has a structure in which the resolver is fixed to the resolver recess, the alignment accuracy of the resolver can be improved, the alignment of the resolver can be simplified, and the productivity of the motor can be improved.
- Patent Document 2 describes a rotation detection device using an MR sensor.
- an electric steering apparatus is required to be able to continuously detect the rotation angle of a motor even when one rotation angle sensor fails. That is, a plurality of rotation angle sensors are assembled in the electric steering device for so-called redundancy.
- a rotation angle sensor an MR sensor is widely applied because redundancy is easy as compared with a resolver and a rotary encoder.
- the detection accuracy of the MR sensor is greatly reduced due to misalignment with the shaft of the motor. From such a background, it is desired that the MR sensor be assembled to the motor with higher accuracy.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sensor assembly structure, an electric motor, and an electric power steering device with high assembly accuracy.
- the sensor assembly structure is a shaft, a first cylindrical portion, and an annular plate, and the outer periphery is the first one.
- a housing that includes a first annular plate that is connected to an end portion of one cylindrical portion and is orthogonal to a rotation axis of the shaft; and is accommodated radially inward of the first cylindrical portion,
- FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an electric power steering apparatus including an electric motor according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing the electric motor according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the electric motor according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the bearing fixing portion of the first embodiment.
- FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a positional relationship between the permanent magnet, the first sensor, and the second sensor according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the sensor chip of the first embodiment.
- FIG. 8 is a perspective view showing the sensor substrate of the first embodiment.
- FIG. 9 is a perspective view showing the holder of the first embodiment.
- FIG. 10 is an exploded perspective view in which the electric motor and the holder according to the first embodiment are disassembled.
- FIG. 11 is an exploded perspective view in which the holder and the holder cover of the first embodiment are disassembled.
- FIG. 12 is a flowchart showing an assembly procedure of the sensor assembly structure according to the first embodiment and an electric motor including the sensor assembly structure.
- FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of a sensor assembly structure according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 14 is a plan view schematically showing a seal member according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of a sensor assembly structure according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the position Q in FIG. 15 in an enlarged manner.
- FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a permanent magnet according to a third modification of the first embodiment.
- FIG. 18 is a perspective view showing an electric motor according to the second embodiment.
- FIG. 19 is a front view of the housing of the second embodiment as viewed from the non-load side.
- FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the second embodiment.
- FIG. 21 is a perspective view showing the holder of the second embodiment.
- FIG. 22 is a flowchart showing an assembly procedure of the sensor assembly structure according to the second embodiment and an electric motor including the sensor assembly structure.
- FIG. 23 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the holder to the housing in the holder attaching step.
- FIG. 24 is an exploded perspective view in which the electric motor and the ECU according to the second embodiment are disassembled.
- FIG. 25 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the sensor substrate to the holder in the substrate attachment step.
- FIG. 26 is a front view of the holder to which the sensor substrate is fixed as viewed from the side opposite to the load.
- FIG. 27 is an exploded perspective view in which the holder and the holder cover of the second embodiment are disassembled.
- FIG. 23 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the holder to the housing in the holder attaching step.
- FIG. 24 is an exploded perspective view in which the electric motor and the ECU according to the second embodiment are disassembled.
- FIG. 28 is a perspective view showing an electric motor according to the third embodiment.
- FIG. 29 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the third embodiment.
- FIG. 30 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship between the holder and the sensor chip when the inside of the holder according to the third embodiment is viewed in the rotation axis direction.
- FIG. 31 is a flowchart showing a sensor assembly structure according to the third embodiment and an assembly procedure of an electric motor including the sensor assembly structure.
- FIG. 32 is an explanatory diagram showing a sensor board attachment procedure according to the third embodiment.
- FIG. 33 is a plan view of the holder to which the sensor substrate of the third embodiment is attached as viewed from the load side.
- FIG. 34 is a perspective view of an ECU assembly in which the ECU and the holder according to the third embodiment are assembled.
- FIG. 35 is an exploded perspective view in which the electric motor and the ECU according to the third embodiment are disassembled.
- FIG. 36 is an explanatory diagram showing a holder mounting procedure according to the third embodiment.
- FIG. 37 is a perspective view of the second magnetic shield member of the fourth embodiment.
- FIG. 38 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the fourth embodiment.
- FIG. 39 is a front view of the holder to which the sensor substrate of the fourth embodiment is fixed as viewed from the side opposite to the load.
- FIG. 40 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the fifth embodiment.
- FIG. 41 is a perspective view of the holder according to the sixth embodiment as viewed from the anti-load side.
- FIG. 42 is a perspective view of the holder of the sixth embodiment as viewed from the load side.
- FIG. 43 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the sixth embodiment.
- FIG. 44 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the seventh embodiment.
- FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an electric power steering apparatus including an electric motor according to the first embodiment. The outline of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG.
- the electric power steering device 1 includes a steering wheel 21, a steering shaft 22, a torque sensor 24, an electric assist device 25, a universal joint 26, and an intermediate in the order in which the force given by the driver (operator) is transmitted.
- a shaft 27, a universal joint 28, a steering gear mechanism 29, and a tie rod 30 are provided.
- the electric power steering device 1 is a column assist system in which at least a part of the electric assist device 25 is supported by a steering column (not shown) and an assist force is applied to the steering shaft 22.
- the steering shaft 22 includes an input shaft 22A, an output shaft 22B, and a torque sensor shaft 23 disposed between the input shaft 22A and the output shaft 22B.
- One end of the input shaft 22 ⁇ / b> A is connected to the steering wheel 21, and the other end is connected to the torque sensor shaft 23.
- the torque sensor shaft 23 is connected to one end of the output shaft 22B via the torque sensor 24.
- the steering shaft 22 is rotated by a steering force applied to the steering wheel 21.
- the torque sensor 24 detects the steering torque T of the steering shaft 22.
- the torque sensor 24 is connected to the ECU 10 and outputs information on the detected steering torque T to the ECU 10.
- the electric assist device 25 includes an electric motor 31 and a speed reducer 32.
- the electric motor 31 is an electric motor that generates auxiliary steering torque for assisting the driver's steering.
- the electric motor 31 may be a brushless motor or a motor having a brush and a commutator.
- the electric motor 31 is connected to the speed reducer 32, and auxiliary steering torque is output to the speed reducer 32.
- the speed reducer 32 is connected to the output shaft 22B.
- the reduction gear 32 is rotated by the auxiliary steering torque input from the electric motor 31, and torque is transmitted to the output shaft 22B.
- the intermediate shaft 27 has an upper shaft 27A and a lower shaft 27B, and transmits the torque of the output shaft 22B.
- the upper shaft 27A is connected to the output shaft 22B via the universal joint 26.
- the lower shaft 27 ⁇ / b> B is connected to the pinion shaft 29 ⁇ / b> A of the steering gear mechanism 29 via the universal joint 28.
- the upper shaft 27A and the lower shaft 27B are spline-coupled.
- the steering gear mechanism 29 includes a rack and pinion mechanism, and includes a pinion shaft (input shaft) 29A, a pinion 29B, and a rack 29C.
- the pinion shaft 29A has one end connected to the intermediate shaft 27 via the universal joint 28, and the other end connected to the pinion 29B.
- the rack 29C meshes with the pinion 29B.
- the rotational motion of the steering shaft 22 is transmitted to the steering gear mechanism 29 via the intermediate shaft 27. This rotational motion is converted into linear motion by the rack 29C.
- the tie rod 30 is connected to the rack 29C.
- a vehicle (not shown) on which the electric power steering device 1 is mounted includes an ECU (Electronic Control Unit) 10, a vehicle speed sensor 12, a power supply device 13, and an ignition switch 14 shown in FIG. 1.
- the electric power steering device 1 is controlled by an ECU 10 provided in the vehicle. That is, the ECU 10 is a control device that controls the electric motor 31.
- the power supply device 13 is an in-vehicle battery device, for example, and is connected to the ECU 10. When the ignition switch 14 is turned on, electric power is supplied from the power supply device 13 to the ECU 10.
- the vehicle speed sensor 12 detects the traveling speed of the vehicle.
- the vehicle speed sensor 12 is connected to the ECU 10.
- a vehicle speed signal SV detected by the vehicle speed sensor 12 is output to the ECU 10.
- the electric motor 31 has a rotation angle sensor unit 16.
- the rotation angle sensor unit 16 detects the rotation phase of the electric motor 31.
- the rotation angle sensor unit 16 is connected to the ECU 10.
- the rotation phase signal SY detected by the rotation angle sensor unit 16 is output to the ECU 10. A detailed configuration of the rotation angle sensor unit 16 will be described later.
- ECU10 acquires the steering torque T from the torque sensor 24, acquires the vehicle speed signal SV of the vehicle from the vehicle speed sensor 12, and acquires the rotation phase signal SY of the electric motor 31 from the rotation angle sensor unit 16.
- the ECU 10 calculates an assist steering command value of the assist command based on the steering torque T, the vehicle speed signal SV, and the rotation phase signal SY.
- the ECU 10 outputs a control signal SX to the electric motor 31 based on the calculated auxiliary steering command value.
- the driver's steering force input to the steering wheel 21 is transmitted to the speed reduction device 32 of the electric assist device 25 via the input shaft 22A.
- the ECU 10 acquires the steering torque T input to the input shaft 22A from the torque sensor 24.
- the ECU 10 acquires the vehicle speed signal SV from the vehicle speed sensor 12.
- the ECU 10 acquires the rotation phase signal SY of the electric motor 31 from the rotation angle sensor unit 16.
- the ECU 10 controls the operation of the electric motor 31 by outputting a control signal SX.
- the auxiliary steering torque created by the electric motor 31 is transmitted to the speed reducer 32.
- the reduction gear 32 gives auxiliary steering torque to the output shaft 22B.
- the output shaft 22 ⁇ / b> B outputs a torque obtained by adding an auxiliary steering torque transmitted from the electric motor 31 to the steering torque of the steering wheel 21.
- the steering of the steering wheel 21 by the driver is assisted by the electric power steering device 1.
- the electric power steering apparatus 1 may be, for example, a rack assist method in which an assist force is applied to the rack 29C and a pinion assist method in which an assist force is applied to the pinion 29B.
- FIG. 2 is a perspective view showing the electric motor according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the electric motor according to the first embodiment.
- the present embodiment may be described while setting an xyz rectangular coordinate system and referring to the xyz rectangular coordinate system.
- the z-axis direction is a direction parallel to the rotation axis Ax of the electric motor 31.
- the x-axis is one direction in a plane orthogonal to the z-axis direction
- the y-axis is a direction orthogonal to the x-axis in the plane orthogonal to the z-axis direction.
- the radial direction refers to a direction away from the rotation axis Ax in the xy plane with the rotation axis Ax as the center.
- the electric motor 31 is connected to the speed reducer 32 (see FIG. 1) on the load side 42 with a shaft 94 described later.
- the rotation angle sensor unit 16 is disposed on the non-load side 44 of the electric motor 31 that is opposite to the load side 42.
- the housing 40 of the electric motor 31 includes a first cylindrical portion 46 and a bottom wall portion 52, and the rotation angle sensor portion 16 is fixed to the bottom wall portion 52. The housing 40 will be described later in detail.
- the rotation angle sensor unit 16 has at least a holder 134 and a sensor chip 114.
- the sensor chip 114 is covered and protected by a holder cover 146 to prevent foreign matter from entering.
- the sensor chip 114 is disposed at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax.
- the ECU 10 includes a heat sink 15 that is a housing of the ECU 10 and also has a function of promoting heat dissipation of the circuit board 11 of the ECU 10.
- the heat sink 15 includes a curved surface along the first cylindrical portion 46.
- the heat sink 15 is fixed to the housing 40 by screws, for example.
- the harness 18 is a cable for transmitting the rotation phase signal SY (see FIG. 1) detected by the rotation angle sensor unit 16 to the ECU 10.
- the harness 18 electrically connects the circuit board 11 of the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16.
- the harness 18 is connected to the circuit board 11 of the ECU 10 together with a bus bar 112 described later.
- the harness 18 may be connected to the circuit board 11 of the ECU 10 through a through hole (not shown) that penetrates the heat sink 15 that is individually opened.
- the harness 18 is longer than the minimum length required to connect the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16. That is, the harness 18 has a surplus length.
- the harness 18 is curved as shown in FIG. 2 when the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16 are electrically connected. Thereby, when the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16 are electrically connected, the harness 18 can prevent an excessive tension from being applied to the connection portions at both ends.
- the electric motor 31 includes a housing 40, a front bracket 82, a load-side bearing 90, an anti-load-side bearing 92, a shaft 94, a rotor 96, a stator 102, and a permanent magnet 108. , Fixed portion 109 and bus bar 112.
- the housing 40 includes a first cylindrical portion 46, a bottom wall portion 52, and a flange portion 58.
- the housing 40 is a case that houses the rotor 96 and the stator 102.
- the housing 40 has a shaft 94 extending therethrough.
- the housing 40 is made of SPCC (Steel Plate Cold Commercial), but is not limited thereto.
- the housing 40 may be made of steel or electromagnetic soft iron.
- the first cylindrical portion 46, the bottom wall portion 52, and the flange portion 58 constituting the housing 40 are integrally formed by pressing.
- the press work is, for example, cylindrical drawing.
- Cylindrical drawing is a metal forming method in which a blank, which is a workpiece, is fixed to a mold, and pressure is applied to the blank with a press machine to form the mold.
- the first cylindrical portion 46 has a cylindrical shape.
- the first cylindrical portion 46 is a side wall of the housing 40.
- the first cylindrical portion 46 has a first cylindrical portion inner peripheral surface 48 and a first cylindrical portion outer peripheral surface 50.
- the first cylindrical portion inner peripheral surface 48 is a radially inner surface of the first cylindrical portion 46.
- the first cylindrical portion outer peripheral surface 50 is a radially outer surface of the first cylindrical portion 46.
- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the first embodiment.
- the bottom wall portion 52 is a member that closes the end portion of the first cylindrical portion 46 on the non-load side 44.
- the bottom wall portion 52 includes a second cylindrical portion 54, a bearing fixing portion 62, a first annular plate 55, and a second annular plate 77 (see FIG. 4).
- the second cylindrical portion 54 is a cylindrical member.
- the second cylindrical portion 54 is located radially inward of the first cylindrical portion 46.
- the first annular plate 55 is an annular plate.
- the outer periphery of the first annular plate 55 is connected to the end portion of the first cylindrical portion 46 on the non-load side 44.
- the inner circumference of the first annular plate 55 is connected to the end surface of the second cylindrical portion 54 on the non-load side 44.
- the first annular plate 55 has a first annular plate inner surface 56, a first annular plate outer surface 57, and a screw hole 80.
- the first annular plate inner surface 56 is a surface on the load side 42 of the first annular plate 55.
- the first annular plate outer surface 57 is a surface on the non-load side 44 of the first annular plate 55.
- a position L1 shown in FIG. 4 indicates the position of the first annular plate outer surface 57 in the z-axis direction.
- the screw hole 80 is a hole formed in the first annular plate 55.
- the bearing fixing portion 62 includes a bearing fixing portion side wall 64, a bearing fixing portion bottom wall 70, and a bearing fixing portion bottom wall opening 76.
- the bearing fixing portion side wall 64 has a bearing fixing portion side wall inner surface 66 and a bearing fixing portion side wall outer surface 68.
- the bearing fixing portion side wall inner surface 66 is a radially inner surface of the bearing fixing portion side wall 64.
- the bearing fixing portion side wall outer surface 68 is a radially outer surface of the bearing fixing portion side wall 64.
- the bearing fixing portion side wall 64 is a cylindrical member.
- the bearing fixing portion side wall 64 is located radially inward of the second cylindrical portion 54.
- the bearing fixing portion side wall 64 has a cylinder length shorter than that of the second cylindrical portion 54.
- the bearing fixing portion 62 is accommodated in the hollow portion of the second cylindrical portion 54.
- the electric motor 31 can shorten the length in the z-axis direction.
- FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the bearing fixing portion of the first embodiment.
- the bearing fixing portion side wall outer surface 68 has a curved surface 68 a having a radius of curvature R ⁇ b> 1 at the end of the load side 42.
- the outer surface 68 of the side wall of the bearing fixing portion has a curved surface 68b having a radius of curvature R2 at the end of the non-load side 44.
- the curved surfaces 68a and 68b are formed along with the press working.
- a position L2 illustrated in FIG. 4 indicates the position of the bearing fixing portion side wall inner surface 66 in the radial direction of the rotation axis Ax.
- a position L3 shown in FIG. 4 indicates the position of the bearing fixing portion side wall outer surface 68 in the radial direction of the rotation axis Ax.
- the bearing fixing portion bottom wall 70 is a member that blocks the non-load side 44 of the bearing fixing portion side wall 64.
- the bearing fixing portion bottom wall 70 has a bearing fixing portion bottom wall inner surface 72 and a bearing fixing portion bottom wall outer surface 74.
- the bearing fixing portion bottom wall inner surface 72 is a surface on the load side 42 of the bearing fixing portion bottom wall 70.
- the bearing fixing portion bottom wall outer surface 74 is a surface on the non-load side 44 of the bearing fixing portion bottom wall 70.
- a position L4 illustrated in FIGS. 4 and 5 indicates the position of the outer surface 74 of the bottom surface of the bearing fixing portion in the z-axis direction.
- the bearing fixing portion bottom wall opening 76 is an opening formed in the bearing fixing portion bottom wall 70.
- a shaft 94 is inserted into the bearing fixing portion bottom wall opening 76.
- the bearing fixing portion bottom wall opening 76 has a circular shape on the xy plane. That is, the bearing fixing portion bottom wall opening 76 has a circular shape when the bearing fixing portion bottom wall 70 is viewed in the z-axis direction from the anti-load side 44 of the rotation axis Ax.
- the center of the opening of the bearing fixing portion bottom wall opening 76 is located on the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the diameter of the bearing fixing portion bottom wall opening 76 is larger than the diameter of the bearing mounting surface 95 of the shaft 94. For this reason, the bearing fixing portion bottom wall opening 76 does not interfere with the shaft 94 when it rotates with the shaft 94 inserted.
- the second annular plate 77 is an annular plate.
- the outer periphery of the second annular plate 77 is connected to the end portion on the load side 42 of the second cylindrical portion 54.
- the inner circumference of the second annular plate 77 is connected to the end portion on the load side 42 of the bearing fixing portion side wall 64.
- the second annular plate 77 has a second annular plate inner surface 78 and a second annular plate outer surface 79.
- the second annular plate inner surface 78 is a surface on the load side 42 of the second annular plate 77.
- the second annular plate outer surface 79 is a surface on the non-load side 44 of the second annular plate 77.
- a position L5 shown in FIGS. 4 and 5 indicates the position of the second annular plate outer surface 79 in the z-axis direction.
- the flange portion 58 is formed at the end of the first cylindrical portion 46 on the load side 42. As shown in FIG. 3, the flange portion 58 has a flange portion bolt hole 60.
- the flange portion bolt hole 60 is a hole into which a bolt is inserted when the front bracket 82 is fixed to the housing 40.
- the front bracket 82 is a lid that closes the load side 42 of the housing 40.
- the front bracket 82 includes a bracket bolt hole 84, a bearing press-fit recess 86, and a bracket opening 88.
- the bracket bolt hole 84 is a hole to which a bolt is fastened when the front bracket 82 is fixed to the housing 40.
- the bracket bolt hole 84 is tapped.
- the front bracket 82 is fixed to the housing 40 by inserting a bolt into the flange bolt hole 60 and fastening the bracket bolt hole 84 and the bolt.
- the method of fixing the front bracket 82 to the housing 40 is not limited to this.
- the bearing press-fit recess 86 is a cylindrical recess formed in the front bracket 82.
- the bearing press-fit recess 86 is a recess into which the load-side bearing 90 is press-fit.
- the bearing press-fit recess 86 has a circular shape when the front bracket 82 is viewed from the load side 42 of the rotary shaft Ax.
- the bearing press-fit recess 86 is formed at a position where the central axis of the cylindrical recess formed by the bearing press-fit recess 86 is coaxial with the rotation axis Ax of the shaft 94 when the front bracket 82 is fixed to the housing 40. ing.
- the bearing press-fit recess 86 is slightly smaller in diameter than the outer diameter of the load-side bearing 90.
- the bracket opening 88 is an opening formed at the center of the front bracket 82.
- the bracket opening 88 is an opening into which the shaft 94 is inserted.
- the bracket opening 88 is circular in shape. That is, the shape of the bracket opening 88 is circular when the front bracket 82 is viewed from the load side 42 of the rotation axis Ax.
- the bracket opening 88 is formed at a position where the center of the opening overlaps the rotation axis Ax of the shaft 94 when the front bracket 82 is fixed to the housing 40.
- the diameter of the bracket opening 88 is larger than the diameter of the shaft 94. That is, the bracket opening 88 does not interfere with the shaft 94 when it rotates with the shaft 94 inserted.
- the load side bearing 90 is a ball bearing that rotatably supports the shaft 94.
- the load-side bearing 90 has a slightly larger outer diameter than the diameter of the bearing press-fit recess 86.
- the load-side bearing 90 is fixed to the bearing press-fitting recess 86 by being press-fitted into the bearing press-fit recess 86.
- the load side bearing 90 has an inner peripheral surface 90a and an outer peripheral surface 90b.
- the inner peripheral surface 90 a is the surface of the inner ring that contacts the shaft 94.
- the outer peripheral surface 90b is the surface of the outer ring that contacts the bearing press-fit recess 86.
- the inner peripheral surface 90a of the load side bearing 90 is parallel to the outer peripheral surface 90b.
- the load side bearing 90 is a ball bearing, it is not limited to this.
- the load-side bearing 90 only needs to be able to rotatably support the shaft 94, and may be a needle bearing, for example.
- the load-side bearing 90 is press-fitted into the bearing press-fit recess 86, but the method for fixing the load-side bearing 90 is not limited to this.
- the anti-load side bearing 92 is a ball bearing that rotatably supports the shaft 94.
- the outer diameter of the non-load side bearing 92 is slightly larger than the inner diameter of the bearing fixing portion 62.
- the anti-load side bearing 92 is fixed to the housing 40 by being press-fitted into the bearing fixing portion 62.
- the anti-load side bearing 92 has an inner peripheral surface 92a and an outer peripheral surface 92b.
- the inner peripheral surface 92 a is the surface of the inner ring that contacts the shaft 94.
- the outer peripheral surface 92 b is the surface of the outer ring that contacts the bearing fixing portion side wall inner surface 66.
- the inner peripheral surface 92a of the anti-load side bearing 92 is parallel to the outer peripheral surface 92b.
- a position L6 illustrated in FIG. 4 indicates the position of the inner peripheral surface 92a of the non-load-side bearing 92 in the radial direction of the rotation axis Ax.
- the anti-load side bearing 92 is a ball bearing, but is not limited to this.
- the anti-load side bearing 92 may be any bearing that can rotatably support the shaft 94, and may be a needle bearing, for example.
- the anti-load side bearing 92 is press-fitted into the bearing fixing portion 62, but the fixing method of the anti-load side bearing 92 is not limited to this.
- the shaft 94 is a rotating shaft of the electric motor 31.
- the shaft 94 is rotatably supported by the load side bearing 90 on the load side 42.
- the shaft 94 is rotatably supported by the anti-load side bearing 92 on the anti-load side 44.
- a screw hole 94 a is formed at the end of the shaft 94 on the non-load side 44.
- the shaft 94 has a bearing mounting surface 95.
- the bearing mounting surface 95 is parallel to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the bearing mounting surface 95 is in contact with the inner peripheral surface 90 a of the load side bearing 90.
- the bearing mounting surface 95 is in contact with the inner peripheral surface 92 a of the anti-load side bearing 92.
- the shaft 94 is press-fitted into the load side bearing 90 and the anti-load side bearing 92.
- the shaft 94 is connected to the rotor 96 as shown in FIG.
- the shaft 94 rotates integrally with the rotor 96.
- the rotor 96 includes a yoke 98 and a magnet 100.
- the yoke 98 is manufactured by laminating thin plates such as electromagnetic steel plates and cold rolled steel plates by means of adhesion, boss, caulking or the like.
- the yoke 98 has a hollow cylindrical shape.
- the yoke 98 is fixed to the shaft 94 by press-fitting the shaft 94 into a hollow portion, for example.
- the shaft 94 and the yoke 98 may be integrally formed.
- the magnet 100 is fixed to the surface along the circumferential direction of the yoke 98, and a plurality of magnets 100 are provided.
- the magnet 100 is a permanent magnet, and S poles and N poles are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction of the yoke 98.
- N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction of the yoke 98 on the outer peripheral side of the yoke 98.
- the number of poles of the rotor 96 is, for example, 8 poles, but is not limited to this.
- the stator 102 is provided in a cylindrical shape so as to surround the rotor 96 inside the housing 40.
- the stator 102 is fitted and attached to the inner peripheral surface 48 of the first cylindrical portion of the housing 40, for example.
- the center axis of the stator 102 coincides with the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the stator 102 includes a cylindrical stator core 104 and a coil 106.
- Stator core 104 is an iron core.
- the coil 106 is wound around the stator core 104.
- the bus bar 112 is an elongated bar-shaped metal.
- the bus bar 112 is electrically connected to a power conditioner (not shown) of the ECU 10.
- the bus bar 112 is electrically connected to the coil 106. That is, the bus bar 112 is a terminal that electrically connects the circuit board 11 (see FIG. 2) of the ECU 10 and the coil 106.
- the rotation angle sensor unit 16 includes a sensor chip 114, a sensor substrate 126 on which the sensor chip 114 is mounted, a holder 134 for fixing the sensor substrate 126, and a holder cover 146.
- the harness 18 includes a cable cover 19 and a harness-side connector 20.
- the cable cover 19 is a member that guides the harness 18 to the board-side connector 128.
- the harness side connector 20 is connected to the board side connector 128.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing a positional relationship between the permanent magnet of the first embodiment, the first sensor, and the second sensor.
- configurations other than the permanent magnet 108 and the sensor chip 114 are omitted.
- FIG. 6 when the sensor chip 114 is viewed from the anti-load side 44 in the z-axis direction, the relative positional relationship among the rotation axis Ax, the sensor chip 114, and the permanent magnet 108 is shown.
- the permanent magnet 108 is a disk-shaped magnet. As shown in FIGS. 4 and 6, the permanent magnet 108 has a surface 110. Here, the surface 110 is a surface on the non-load side 44 of the permanent magnet 108. As shown in FIG. 4, the permanent magnet 108 is fixed to the end portion of the shaft 94 on the non-load side 44 via a fixing portion 109. For example, the permanent magnet 108 is fixed so that the surface 110 is orthogonal to the rotation axis Ax of the shaft 94. The disk outer shape center of the permanent magnet 108 is fixed so as to be positioned on the rotation axis Ax. In the permanent magnet 108 shown in FIG.
- the S pole and the N pole are magnetized in a direction orthogonal to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the S pole and the N pole are magnetized in the direction orthogonal to the rotation axis Ax, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to select the magnetization pattern of the permanent magnet 108 suitably according to the kind of sensor.
- the fixing portion 109 includes a magnet holding portion 109a and a cylindrical portion 109b.
- the fixed portion 109 is made of a nonmagnetic material.
- the magnet holding part 109a is a disk-shaped member.
- a first recess 109c, a second recess 109d, and a through hole 109e are formed in the magnet holding portion 109a.
- the first recess 109c is recessed toward the load side 42 with respect to the surface on the non-load side 44 of the magnet holding portion 109a.
- a permanent magnet 108 is disposed in the first recess 109c.
- the permanent magnet 108 is fixed to the first recess 109c with an adhesive, for example.
- the second recess 109d is recessed toward the load side 42 with respect to the bottom surface of the first recess 109c.
- the through hole 109e passes through the bottom surface of the second recess 109d in parallel with the rotation axis Ax.
- the cylindrical portion 109b is a cylindrical member into which the end portion of the shaft 94 on the non-load side 44 is inserted.
- the cylindrical portion 109b is connected to the magnet holding portion 109a at the end on the anti-load side 44.
- the magnet holding part 109a and the cylinder part 109b are integrally formed.
- the fixing portion 109 is fixed to the shaft 94 by being fastened to the screw hole 94a with the fixing screw 113 passing through the through hole 109e.
- the sensor chip 114 includes a first sensor 116 and a second sensor 124.
- the sensor chip 114 is a magnetic sensor in which a first sensor 116 and a second sensor 124 are integrated.
- the sensor chip 114 is mounted on the load side 42 of the sensor substrate 126.
- the sensor chip 114 is mounted on the center of the sensor substrate 126.
- the center of the sensor board 126 is a position where the rotation axis Ax of the shaft 94 and the sensor board 126 intersect when the rotation angle sensor unit 16 is attached to the electric motor 31.
- FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the sensor chip of the first embodiment.
- the first sensor 116 includes a first direction detection circuit 118 and a second direction detection circuit 122.
- the first sensor 116 outputs the detection voltage detected by the first direction detection circuit 118 and the second direction detection circuit 122 to the ECU 10.
- the first direction detection circuit 118 includes MR elements R x1 , R x2 , R x3 , R x4 , connection terminals T 12 , T 23 , T 34 , T 41, and an amplifier 120.
- the MR elements R x1 , R x2 , R x3 and R x4 are TMR (Tunnel Magneto Resistance) elements.
- the MR elements R x1 , R x2 , R x3 , and R x4 may be any of a GMR (Giant Magneto Resistance) element, an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) element, and a Hall element, for example.
- the TMR element is composed of a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, a magnetization fixed layer, and a nonmagnetic layer disposed between the free layers.
- the resistance value of the TMR element changes according to the angle formed by the magnetization direction of the free layer with respect to the magnetization direction of the magnetization fixed layer. For example, the resistance value is minimum when the angle is 0 °, and the resistance value is maximum when the angle is 180 °.
- the arrows described in the MR elements R x1 , R x2 , R x3 , and R x4 shown in FIG. 7 indicate the magnetization directions of the respective magnetization fixed layers.
- the MR elements R x1 , R x2 , R x3 , R x4 form a bridge circuit as shown in FIG.
- Connection terminals T 12 and the connection terminal T 34 is connected to the amplifier 120.
- Connecting terminal T 41 is connected to the driving voltage Vcc.
- the drive voltage Vcc is described independently of the ECU 10 for convenience in FIG. 7, it is a voltage supplied from the ECU 10.
- the ECU 10 applies a voltage between the connection terminal T 41 and the connection terminal T 23 via the harness 18.
- the amplifier 120 is an amplifier circuit that amplifies an input electric signal.
- Amplifier 120 has an input side connected to the connection terminals T 12 and the connection terminal T 34.
- the output side of the amplifier 120 is connected to the ECU 10.
- the amplifier 120 amplifies the detection signal input from the connection terminals T 12 and T 34 and outputs the amplified detection signal to the ECU 10.
- the second direction detection circuit 122 includes MR elements R y1 , R y2 , R y3 , R y4 , connection terminals T 12 , T 23 , T 34 , T 41, and an amplifier 120.
- the second direction detection circuit 122 includes MR elements R y1 , R y2 , R y3 , R y4 instead of the MR elements R x1 , R x2 , R x3 , R x4 .
- the same configuration as the configuration of the first direction detection circuit 118 is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.
- the MR elements R y1 , R y2 , R y3 , and R y4 have the same configuration as the MR elements R x1 , R x2 , R x3 , and R x4 except for the magnetization direction of the magnetization fixed layer.
- the arrows described in each MR element R y1 , R y2 , R y3 , R y4 indicate the magnetization directions of the respective magnetization fixed layers.
- the second sensor 124 has the same configuration as the first sensor 116, the same reference numeral is given to the same configuration, and the description thereof is omitted.
- the first sensor 116 can output a predetermined detection signal when it has a predetermined relationship with the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the first sensor 116 needs to be at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the second sensor 124 needs to be at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the first sensor 116 and the second sensor 124 are fixed at predetermined positions with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108 when the rotation angle sensor unit 16 is attached to the electric motor 31.
- the predetermined position with respect to the rotation axis Ax is a position where the first sensor 116 and the second sensor 124 are separated by a certain distance with the rotation axis Ax interposed therebetween. The certain distance is equal to or less than the radius of the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the predetermined position with respect to the surface 110 of the permanent magnet 108 is the position L10 of the sensor chip 114 having the first sensor 116 and the second sensor 124 and the position L9 of the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the distance d6 is a position at a predetermined distance.
- the permanent magnet 108 is accommodated inside the second cylindrical portion 54 in the radial direction.
- FIG. 8 is a perspective view showing the sensor substrate of the first embodiment.
- the sensor substrate 126 is a substrate on which the sensor chip 114 is mounted.
- the sensor board 126 includes a board-side connector 128, positioning holes 130 and 130A, and through holes 132, 132, and 132.
- the board-side connector 128 is a connector to which the harness-side connector 20 is connected. As shown in FIG. 4, the board-side connector 128 is mounted on the surface on the non-load side 44 of the sensor board 126.
- the board-side connector 128 electrically connects the harness 18 and circuit wiring (not shown).
- the circuit wiring (not shown) is a circuit pattern that electrically connects the board-side connector 128 to the first sensor 116 and the second sensor 124.
- the positioning holes 130 and 130A are holes formed in the sensor substrate 126.
- the positioning columns 136 and 136 formed in the holder 134 are inserted into the positioning holes 130 and 130A.
- the positioning hole 130A is a long hole that is long in one direction and short in the other direction. Thereby, the positioning columns 136 and 136 are easily inserted into the positioning holes 130 and 130A.
- the positioning columns 136 and 136 will be described later.
- the through holes 132, 132, 132 are openings formed in the sensor substrate 126.
- the through holes 132, 132, 132 are formed at three places as shown in FIG.
- the through holes 132, 132, 132 pass through in a direction parallel to the rotation axis Ax.
- FIG. 9 is a perspective view showing the holder of the first embodiment.
- the holder 134 is a resin member such as PBT (Poly Butylene Terephthalate) which is a member for fixing the electric motor 31 and the sensor substrate 126 at predetermined positions.
- the holder 134 is formed by resin molding, for example.
- the holder 134 includes a substrate fixing part 135 and a holder guide 142.
- the board fixing part 135 includes positioning pillars 136 and 136, board screw holes 138, 138 and 138, through holes 140, 140 and 140, legs 141 (see FIG. 4), and fixing hooks 144, 144 and 144. 144.
- the substrate fixing part 135 is a plate-shaped member.
- the substrate fixing part 135 has an opening 137 shown in FIG. 9 at the center.
- the opening 137 has a circular shape.
- the substrate fixing unit 135 fixes the sensor substrate 126 to the surface on the anti-load side 44.
- the position L7 shown in FIG. 4 indicates the position of the surface on the load side 42 of the substrate fixing portion 135 in the z-axis direction when the holder 134 is fixed to the electric motor 31.
- the positioning pillars 136 and 136 are cylindrical projections formed radially outward from the opening 137 of the substrate fixing part 135.
- the positioning columns 136 and 136 have a diameter equal to or smaller than the diameter of the positioning holes 130 and 130A.
- the positioning columns 136 and 136 are inserted into the positioning holes 130 and 130 ⁇ / b> A of the sensor substrate 126 when the sensor substrate 126 is fixed to the holder 134.
- the positioning columns 136 and 136 guide the position of the sensor substrate 126 with respect to the holder 134.
- the positioning columns 136 and 136 are cylindrical, and the positioning holes 130 and 130A are circular. However, the present invention is not limited to this.
- the positioning columns 136 and 136 may have any shape that can be inserted into the positioning holes 130 and 130A.
- the positioning holes 130 and 130A have a polygonal shape
- the positioning columns 136 and 136 have a shape that has the positioning holes 130 and 130A.
- the projection may be a polygonal columnar shape corresponding to the shape.
- the board screw holes 138, 138, and 138 are screw holes formed in the board fixing portion 135.
- the board screw holes 138, 138, 138 are formed at positions where the center of the hole coincides with the through holes 132, 132, 132 formed in the sensor board 126 when the holder 134 and the sensor board 126 are overlapped. Yes.
- the holder fixing screws 154s fastened to the screw holes 80 shown in FIG. 4 pass through the through holes 140, 140, 140, respectively.
- the position of the holder 134 in the z-axis direction with respect to the housing 40 is determined by a holder fixing screw 154s fastened to the screw hole 80.
- the diameter of the through hole 140 is larger than the diameter of the male screw of the holder fixing screw 154s.
- the through holes 140, 140, 140 are formed on the outer peripheral side with respect to the substrate fixing part 135.
- the leg 141 shown in FIG. 4 contacts the first annular plate outer surface 57 when the screw hole 80 and the holder fixing screw 154s are fastened.
- a plurality of leg portions 141 are formed in a direction orthogonal to the substrate fixing portion 135.
- the leg portion 141 protrudes from the substrate fixing portion 135 in the direction of the load side 42 by a distance d4.
- the distance d4 shown in FIG. 4 is the distance between the position L7 of the surface on the load side 42 of the substrate fixing part 135 and the position L1 of the first annular plate outer surface 57.
- the holder guide 142 is a cylindrical member.
- the holder guide 142 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the bearing fixing portion side wall 64. Substantially the same dimensions refer to dimensions that allow manufacturing tolerances.
- the bearing fixing portion 62 is inserted into the holder guide 142.
- the holder guide 142 has a cylindrical central axis that coincides with the central axis of the opening 137.
- the holder guide 142 is connected to the substrate fixing portion 135 so that the center axis of the cylinder is orthogonal to both surfaces of the substrate fixing portion 135.
- a position L8 illustrated in FIG. 4 indicates the position of the end portion on the load side 42 of the holder guide 142 in the z-axis direction.
- the holder guide 142 has a cylindrical length equal to the distance d5.
- the distance d5 shown in FIG. 4 is a distance between the position L7 of the surface on the load side 42 of the substrate fixing part 135 and the position L8 of the end surface of the load side 42 of the holder guide 142.
- the holder guide 142 has a cylindrical length longer than the length of the leg 141.
- the distance d1 shown in FIG. 4 is a distance between the position L1 of the first annular plate outer surface 57 and the position L4 of the bearing fixing portion bottom wall outer surface 74.
- the distance d2 shown in FIG. 4 is the distance between the position L4 of the bearing fixing portion bottom wall outer surface 74 and the position L5 of the second annular plate outer surface 79.
- a distance d3 shown in FIG. 4 is a distance between the position L8 of the end surface on the load side 42 of the holder guide 142 and the position L5 of the second annular plate outer surface 79.
- the distance d3 is smaller than the value obtained by subtracting the radius of curvature R2 shown in FIG. 5 from the distance d2.
- the distance d3 is larger than the radius of curvature R1 shown in FIG.
- the portion of the bearing fixing portion side wall outer surface 68 that is parallel to the rotation axis Ax is located on the antiload side 44 at a radius of curvature R1 or more from the position L5 in the bearing fixing portion side wall outer surface 68, and the position L4. It is a part located more on the load side 42 than the curvature radius R2.
- FIG. 10 is an exploded perspective view in which the electric motor and the holder according to the first embodiment are disassembled.
- FIG. 11 is an exploded perspective view in which the holder and the holder cover of the first embodiment are disassembled.
- FIG. 12 is a flowchart showing an assembly procedure of the sensor assembly structure according to the first embodiment and an electric motor including the sensor assembly structure.
- a method of assembling the rotation angle sensor unit 16 to the electric motor 31 will be described with reference to FIGS. 4, 9, 10, 11, and 12.
- the assembly method of the electric motor 31 and the rotation angle sensor unit 16 includes a sensor board attachment step ST1, a holder attachment step ST2, and a holder cover attachment step ST3.
- the operator first inserts the harness side connector 20 into the board side connector 128. Next, the operator inserts the positioning columns 136 and 136 into the positioning holes 130 and 130 ⁇ / b> A formed in the sensor substrate 126. Next, the operator fastens the board fixing screws 152 s, 152 s, and 152 s to the board screw holes 138, 138, and 138. Thereby, the relative position of the sensor substrate 126 and the substrate fixing portion 135 is positioned with high accuracy.
- the operator inserts the holder guide 142 into the bearing fixing portion 62 formed in the housing 40.
- the operator inserts until the leg portion 141 comes into contact with the first annular plate outer surface 57.
- the holder guide 142 is in contact with a portion of the bearing fixing portion side wall outer surface 68 that is parallel to the rotation axis Ax.
- the radial position of the holder 134 is positioned by the outer surface 68 of the bearing fixing portion side wall.
- the screw holes 80, 80, 80 are formed at different angles by 120 degrees with respect to the rotation axis Ax.
- the operator attaches the holder fixing screws 154s, 154s, 154s to the screw holes 80, 80, 80 through the through holes 140, 140, 140.
- the operator inserts the fixing openings 148, 148, 148, 148 into the fixing hooks 144, 144, 144, 144, and fixes the holder cover 146 to the holder 134. To do.
- the fixed hooks 144, 144, 144, 144 are hooks formed on the end surface of the holder 134 on the side opposite to the load 44.
- the fixed hooks 144, 144, 144, 144 protrude to the non-load side 44.
- the holder cover 146 is a cover that covers the sensor substrate 126 fixed to the holder 134. As shown in FIG. 11, the holder cover 146 includes fixing openings 148, 148, 148, 148 and a cable guide opening 150. The fixing hooks 144, 144, 144, 144 formed on the holder 134 are inserted into the fixing openings 148, 148, 148, 148 and fixed.
- the sensor assembly structure 200 includes a shaft 94, a permanent magnet 108, an anti-load side bearing 92, a bearing fixing portion 62, a sensor chip 114, and a holder 134. Including.
- the housing 40 is integrally formed by press working.
- the shape of the housing 40 is formed along the shape of the mold.
- the shape of the mold is created with very little error.
- the 1st cylindrical part 46 and the bottom wall part 52 are formed with high precision.
- the first annular plate outer surface 57, the bearing fixing portion side wall inner surface 66, and the bearing fixing portion side wall outer surface 68 are formed flat by pressing.
- the bearing fixing portion side wall inner surface 66 and the bearing fixing portion side wall outer surface 68 are orthogonally crossed with the first annular plate outer surface 57 with high accuracy by press working.
- the anti-load side bearing 92 is press-fitted into the bearing fixing portion 62. That is, the outer peripheral surface 92 b of the anti-load side bearing 92 is pressure-bonded to the bearing fixing portion side wall inner surface 66. As a result, the outer peripheral surface 92 b of the anti-load side bearing 92 is parallel to the bearing fixing portion side wall inner surface 66.
- the shaft 94 is press-fitted into the inner peripheral surface 92 a of the anti-load side bearing 92. That is, the shaft 94 is pressure-bonded to the inner peripheral surface 92 a of the anti-load side bearing 92. As a result, the bearing mounting surface 95 of the shaft 94 is parallel to the inner peripheral surface 92 a of the anti-load side bearing 92.
- the inner peripheral surface 92a of the anti-load side bearing 92 is parallel to the outer peripheral surface 92b.
- the bearing mounting surface 95 is parallel to the rotation axis Ax of the shaft 94. Therefore, the cylindrical central axis of the bearing fixing portion 62, the anti-load side bearing 92, and the rotation axis Ax of the shaft 94 are arranged on a concentric axis.
- the inner diameter of the holder guide 142 is the same as the diameter of the outer surface 68 of the bearing fixing portion side wall. Then, the bearing fixing portion 62 is inserted into the holder guide 142. Thereby, the inner peripheral surface of the holder guide 142 is in contact with the outer surface 68 of the side wall of the bearing fixing portion, and the radial position of the holder guide 142 with respect to the bearing fixing portion 62 is positioned.
- the holder guide 142 is a portion of the outer surface 68 of the side wall of the bearing fixing portion formed with high accuracy by pressing, and the assembly position of the holder 134 is positioned.
- the position of the substrate fixing portion 135 is determined. Since the sensor substrate 126 is fixed to the substrate fixing portion 135, the positions of the first sensor 116 and the second sensor 124 are determined. As a result, the first sensor 116 is in a predetermined position with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108. Similarly, the second sensor 124 is also at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108.
- the cylindrical central axis of the holder guide 142 and the shaft 94 are positioned.
- the rotation axis Ax is arranged on a concentric axis. Further, when the position of the holder guide 142 in the radial direction is accurately determined, the sensor chip 114 is disposed at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax as shown in FIG. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the sensor chip 114 is suppressed.
- the holder guide 142 is connected to the substrate fixing portion 135 so that the central axis of the cylinder is orthogonal to both surfaces of the substrate fixing portion 135.
- Positioning columns 136 and 136 are inserted into the positioning holes 130 and 130 ⁇ / b> A of the plate-shaped sensor substrate 126. Thereby, the position with respect to the board
- the sensor substrate 126 is fixed to a plate-shaped substrate fixing part 135.
- the sensor chip 114 is mounted on the sensor substrate 126. Thereby, the board
- the sensor chip 114 is disposed at a predetermined position on a surface orthogonal to the rotation axis Ax of the shaft 94. According to this, the tilt error with respect to the surface 110 of the permanent magnet 108 is suppressed in the sensor chip 114. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the sensor chip 114 is suppressed.
- the first sensor 116 or the second sensor 124 is disposed at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax and the surface 110 of the permanent magnet 108. According to this, the assembly accuracy of the rotation angle sensor unit 16 and the electric motor 31 can be improved. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the first sensor 116 or the second sensor 124 is suppressed.
- the first sensor 116 and the second sensor 124 are composed of TMR elements.
- the resolver is made redundant, it is necessary to mount a plurality of resolvers in a direction parallel to the rotation axis Ax, which increases the cost.
- the sensor assembly structure 200 according to this embodiment can mount the sensor chip 114 at a position close to the anti-load side bearing 92, and the size of the rotation angle sensor unit 16 can be reduced. As a result, in the sensor assembly structure 200 according to the present embodiment, the cost is suppressed, and the mountability of the sensor to the electric motor 31 is improved.
- the electric motor 31 using the sensor assembly structure 200 according to the first embodiment can accurately position the assembly position of the holder 134 on the outer peripheral surface of the bearing fixing portion 62. Further, the bearing fixing portion 62 can rotatably support the shaft 94 of the electric motor 31 via the anti-load side bearing 92 on the inner peripheral surface. Thereby, at least one of the first sensor 116 and the second sensor 124 and the permanent magnet 108 are aligned with respect to the rotation axis Ax of the shaft 94 of the electric motor 31. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by at least one of the first sensor 116 and the second sensor 124 is suppressed. Moreover, the electric power steering apparatus 1 using this can suppress a sense of incongruity for the driver.
- the detection accuracy may be greatly reduced due to misalignment with the shaft of the motor.
- the sensor assembly structure 200 includes a shaft 94 and a housing 40 including a first cylindrical portion 46 and a first annular plate 55.
- the first annular plate 55 is an annular plate, and the outer periphery is connected to the end of the first cylindrical portion 46 and is orthogonal to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the sensor assembly structure 200 is housed inside the first cylindrical portion 46 in the radial direction, is fixed to the end of the shaft 94, the first sensor 116 that detects the rotation of the permanent magnet 108, and the first sensor 116. 2 sensors 124.
- the sensor assembly structure 200 is fixed to the first annular plate 55, and the first sensor 116 and the second sensor 116 are arranged so that the first sensor 116 and the second sensor 124 are in a predetermined position with respect to the permanent magnet 108. And a holder 134 that holds the sensor 124.
- the holder 134 that holds the first sensor 116 and the second sensor 124 at a predetermined position with respect to the permanent magnet 108 is fixed to the first annular plate 55. That is, the positions of the first sensor 116 and the second sensor 124 and the permanent magnet 108 are fixed with respect to the housing 40. According to this, even when vibration or the like is applied to the sensor assembly structure 200, the positional relationship between the first sensor 116 and the second sensor 124 and the permanent magnet 108 is unlikely to change. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the first sensor 116 and the second sensor 124 is suppressed.
- the sensor assembly structure 200 includes an outer ring and a non-load-side bearing 92 including an inner ring fixed to the shaft 94.
- the housing 40 has a cylindrical shape, and further includes a bearing fixing portion 62 whose inner peripheral surface fixes the outer ring of the anti-load side bearing 92.
- the holder 134 is positioned on the outer peripheral surface of the bearing fixing portion 62 so that the first sensor 116 and the second sensor 124 are in a predetermined position with respect to the permanent magnet 108.
- the sensor assembly structure 200 includes a sensor substrate 126 on which the first sensor 116 and the second sensor 124 are mounted.
- the holder 134 has a substrate fixing part 135 and a holder guide 142.
- the substrate fixing part 135 is a plate-like member to which the sensor substrate 126 is fixed.
- the holder guide 142 has a cylindrical shape, and the inner peripheral surface of the cylinder is in contact with the outer peripheral surface of the bearing fixing portion 62 (bearing fixing portion side wall outer surface 68), and the substrate fixing portion 135 is orthogonal to the rotation axis Ax.
- the fixing part 135 is fixed.
- the sensor substrate 126 has positioning holes 130 and 130A.
- the substrate fixing part 135 has positioning columns 136 and 136 (protrusions) on the surface to which the sensor substrate 126 is fixed.
- the positioning columns 136 and 136 are inserted into the positioning holes 130 and 130A of the sensor substrate 126, respectively. Thereby, the position of the sensor substrate 126 with respect to the substrate fixing part 135 is guided.
- the sensor chip 114 is any of a tunnel magnetoresistive effect (TMR) sensor, an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) sensor, and a giant magnetoresistive effect (GMR) sensor. It is. According to this, the rotation of the permanent magnet 108 that rotates integrally with the shaft 94 can be detected.
- TMR tunnel magnetoresistive effect
- AMR anisotropic magnetoresistive effect
- GMR giant magnetoresistive effect
- the sensor chip 114 includes a plurality of sensors (the first sensor 116 and the second sensor 124), and the holder 134 holds the plurality of sensors.
- the sensor since the sensor is made redundant, the sensor which detects the rotation phase of the electric motor 31 can be made into 2 systems. Even when one of the first sensor 116 and the second sensor 124 fails, the rotational phase signal SY can be transmitted to the ECU 10. For example, even if there is a failure of one first sensor 116, the second sensor 124 can continue to detect the rotation angle of the shaft 94. As a result, the reliability of the electric power steering device 1 can be improved.
- the rotation angle sensor unit 16 outputs the rotation phase signal SY to the ECU 10, but the present invention is not limited thereto.
- the rotation angle sensor unit 16 includes, for example, an arithmetic circuit therein, and the arithmetic circuit converts the analog rotational phase signal SY output from the first sensor 116 and the second sensor 124 into a rotational phase value ⁇ , and the rotational phase is obtained.
- the value ⁇ may be output to the ECU 10.
- the inner diameter of the holder guide 142 is the same as the outer diameter of the bearing fixing portion 62.
- the holder guide 142 may have, for example, a plurality of slits formed in a direction parallel to the rotation axis Ax and having an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the bearing fixing portion 62. Accordingly, when the holder guide 142 is inserted into the bearing fixing portion 62, the slit formed in the holder guide 142 is slightly widened, and the holder guide 142 can be inserted into the bearing fixing portion 62.
- the bearing fixing portion side wall outer surface 68 can be inserted more closely, the holder guide 142 can hold the bearing fixing portion side wall outer surface 68 more securely, and the holder guide 142 is prevented from being displaced from a predetermined fixing position. be able to.
- FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of a sensor assembly structure according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 14 is a plan view schematically showing a seal member according to a first modification of the first embodiment. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the seal member 160 shows a plan view of the seal member 160 in a natural state.
- the natural state of the seal member 160 is a state where a force for compressing and extending the seal member 160 is not applied to the seal member 160.
- the seal member 160 is an annular elastic member disposed in the gap between the holder guide 142 and the second cylindrical portion 54.
- the seal member 160 is, for example, an O-ring.
- a distance d ⁇ b> 7 illustrated in FIG. 13 is a distance from the holder guide 142 to the second cylindrical portion 54.
- the thickness t shown in FIG. 14 is the diameter of the seal member 160 in the natural state. The thickness t is larger than the distance d7.
- the EUC 10 and the electric motor 31 are used in an environment exposed to rainwater and dust.
- precision devices such as the sensor chip 114 are arranged inside the ECU 10. If the sensor chip 114 breaks down due to mixing of moisture, dust, etc., the ECU 10 may not be able to drive the electric motor 31. It was.
- the resin holder 134 and the metal housing 40 have different coefficients of thermal expansion. As a result, a gap may be generated between the holder guide 142 and the bearing fixing portion side wall 64 due to heat generated by the electric motor 31, and moisture, dust, or the like may enter the holder guide 142.
- the second cylindrical portion 54 has a cylindrical shape, and between the first cylindrical portion 46 and the bearing fixing portion 62.
- the cylindrical end portion is connected to the inner periphery of the first annular plate 55.
- the seal member 160 contacts the outer peripheral surface of the holder guide 142 and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 54 along the circumferential direction.
- the seal member 160 can suppress the intrusion of moisture, dust and the like from the gap between the first annular plate outer surface 57 and the holder 134 into the holder guide 142.
- the seal member 160 can suppress the sensor chip 114 from being damaged by moisture and dust.
- the sensor assembly structure 200a includes an annular elastic member in which the seal member 160 has a larger thickness in the natural state than the distance between the holder guide 142 and the second cylindrical portion 54. It is. That is, the thickness t of the seal member 160 shown in FIG. 14 is larger than the distance d7 shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 13, the seal member 160 is disposed between the holder guide 142 and the second cylindrical portion 54 in a state of being elastically deformed. Therefore, the seal member 160 can be in close contact with the outer peripheral surface of the holder guide 142 and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 54 along the circumferential direction.
- the seal member 160 can further suppress the intrusion of moisture, dust, and the like from the gap between the first annular plate outer surface 57 and the holder 134 into the holder guide 142. As a result, the seal member 160 can further suppress the sensor chip 114 from being damaged by moisture and dust.
- the seal member 160 has an annular shape, the present invention is not limited to this.
- the seal member 160 may be an annular member having a radial thickness larger than the distance d7.
- the seal member 160 may have a rectangular cross section.
- the seal member 160 is disposed in the gap between the holder guide 142 and the second cylindrical portion 54, but is not limited thereto.
- the seal member 160 may contact the substrate fixing portion 135 and the first circle so as to come into contact with both the substrate fixing portion 135 and the first annular shape plate outer surface 57 along the circumferential direction of the first annular plate outer surface 57. You may arrange
- FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of a sensor assembly structure according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the position Q in FIG. 15 in an enlarged manner. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the flange portion 147 is a member protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the holder guide 142.
- the flange portion 147 is formed integrally with the holder guide 142.
- the flange portion 147 includes a load side surface 147a, an anti-load side surface 147b, and a through hole 149 through which the shaft 94 passes.
- the load side surface 147 a is a surface on the load side 42 of the flange portion 147. There is a gap between the outer surface 74 of the bearing fixing portion bottom wall and the load side surface 147a. Thereby, interference with the flange part 147 and the bearing fixing
- the anti-load side surface 147 b is a surface on the anti-load side 44 of the flange portion 147.
- the inner peripheral surface of the load side 42 with respect to the flange portion 147 of the inner peripheral surface of the holder guide 142 is referred to as a load side inner peripheral surface 142a.
- the inner peripheral surface on the side opposite to the load 44 from the flange portion 147 is referred to as an anti-load side inner peripheral surface 142b.
- the first magnetic shield member 180 is provided so as to cover the anti-load side surface 147b from the permanent magnet 108 side (the anti-load side 44). Further, the first magnetic shield member 180 is provided so as to cover the entire anti-load side inner peripheral surface 142b. Therefore, as shown in FIG. 15, the first magnetic shield member 180 covers at least a part of the sensor chip 114 from the outside in the radial direction.
- the first magnetic shield member 180 is, for example, an iron sheet, but is not limited thereto.
- the first magnetic shield member 180 only needs to be formed of a soft magnetic material having a magnetic permeability sufficient to shield magnetism. Examples of the soft magnetic material include copper and an iron-based nickel alloy.
- a distance d9 illustrated in FIG. 15 is a distance from the permanent magnet 108 to the first magnetic shield member 180 in the radial direction of the rotation axis Ax.
- the distance d9 is larger than the distance d8.
- the first magnetic shield member 180 may not be able to completely shield magnetism. Even if a part of the magnetism that reaches the first magnetic shield member 180 from the radial outside of the rotation axis Ax passes through the first magnetic shield member 180, the sensor chip 114 is separated from the first magnetic shield member 180 by a distance. It is hard to be affected by magnetism.
- the distance between the first magnetic shield member 180 and the permanent magnet 108 in the radial direction of the shaft 94 is parallel to the rotation axis Ax. It is larger than the distance between the surface 110 of the permanent magnet 108 and the sensor chip 114 in the direction of the rotation axis Ax. That is, since the distance d9 is larger than the distance d8, the sensor chip 114 can secure a distance from the first magnetic shield member 180. Thereby, it can suppress that the 1st sensor 116 and the 2nd sensor 124 of sensor chip 114 malfunction by a disturbance magnetic field.
- the elastic adhesive layer 182 is an adhesive that adheres the first magnetic shield member 180 to the anti-load side inner peripheral surface 142b and the anti-load side surface 147b.
- the elastic adhesive layer 182 can expand and contract even when the holder 134 is thermally expanded due to heat generated by the electric motor 31 or the like.
- the elastic adhesive layer 182 is, for example, a modified silicone-based or urethane-based adhesive.
- resin has a thermal expansion coefficient several times larger than that of metal. Therefore, when a metal magnetic shield member is provided on the surface of the resin member to shield the magnetism from the sensor, the magnetic shield member may be damaged due to the difference in thermal deformation between the magnetic shield member and the resin member. . And a sensor may cause malfunctioning by the magnetism which leaked from the broken part of a magnetic shield member.
- the sensor assembly structure 200b includes an elastic adhesive layer 182 that adheres the first magnetic shield member 180 to the holder guide 142 and the flange portion 147. That is, the elastic adhesive layer 182 having stretchability bonds the first magnetic shield member 180 made of metal to the resin holder 134.
- the elastic adhesive layer 182 can expand and contract following the deformation. Therefore, the stress generated in the first magnetic shield member 180 and the holder 134 due to the temperature change can be relaxed. As a result, damage to the first magnetic shield member 180 can be suppressed, and malfunction of the sensor chip 114 can be suppressed.
- the housing 40 of the electric motor 31 is made of a nonmagnetic material such as aluminum. Therefore, most of the magnetism generated from the magnet 100 and the coil 106 of the electric motor 31 passes through the housing 40 and leaks outside the electric motor 31. Therefore, in the conventional assembly structure of the magnetic sensor, the magnetic sensor may be erroneously detected by the magnetism generated from the magnet 100, the coil 106, and the like.
- the sensor assembly structure 200 b according to the second modification of the first embodiment is disposed between the anti-load side bearing 92 and the permanent magnet 108, and the shaft 94 passes therethrough.
- the shaft 94 includes a flange portion 147 connected to the holder guide 142 on the radially outer side.
- the sensor assembly structure 200b covers the anti-load-side inner peripheral surface 142b of the holder guide 142 over the entire circumference, and is provided so as to cover the flange portion 147 from the permanent magnet 108 side.
- a shield member 180 is provided. Thereby, at least a part of the sensor chip 114 is covered with the first magnetic shield member 180 from the outside in the radial direction.
- the anti-load side surface 147 b of the flange portion 147 is covered with the first magnetic shield member 180.
- the first magnetic shield member 180 can cover most of the load side 42 of the sensor chip 114. Therefore, the sensor assembly structure 200b can shield most of the magnetism generated from the magnet 100, the coil 106, and the like and reaching the sensor chip 114. As a result, the sensor assembly structure 200b can suppress erroneous detection of the first sensor 116 and the second sensor 124 due to magnetism generated from the magnet 100, the coil 106, and the like.
- the first magnetic shield member 180 covers at least a part of the sensor chip 114 from the outside in the radial direction, but is not limited thereto.
- the sensor assembly structure 200b is configured to cover the entire sensor chip 114 from the outside in the radial direction, for example, so that the first magnetic shield member 180 is provided up to the opening 137 (see FIG. 15) of the substrate fixing portion 135. Also good. According to such a configuration, the disturbance magnetic field that reaches the sensor chip 114 from the outside in the radial direction of the holder guide 142 can be further shielded. Therefore, malfunction of the sensor chip 114 can be further suppressed.
- FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a permanent magnet according to a third modification of the first embodiment.
- the permanent magnet 156 according to the third modified example of the first embodiment is configured such that the N pole and the S pole are alternately arranged along the circumference of the permanent magnet 156, and has a surface 158 instead of the surface 110.
- These are the structures similar to the permanent magnet 108 which concerns on 1st Embodiment.
- the sensor assembly structure including the permanent magnet 156 and the electric motor using the same have the same effects as the sensor assembly structure 200 and the electric motor 31 using the sensor assembly according to the first embodiment.
- FIG. 18 is a perspective view showing an electric motor according to the second embodiment.
- FIG. 19 is a front view of the housing of the second embodiment as viewed from the non-load side.
- FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the second embodiment.
- FIG. 21 is a perspective view showing the holder of the second embodiment. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the harness 18c is a cable for transmitting the rotational phase signal SY (see FIG. 1) detected by the rotational angle sensor unit 16 to the ECU 10.
- the harness 18 c is a so-called flat cable in which a plurality of electric wires are bundled in a planar shape, and has a minimum length necessary for connecting the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16.
- the cables are arranged in the x-axis direction.
- each cable is arranged in parallel to the y-axis direction.
- the harness 18 c electrically connects the circuit board 11 of the ECU 10 and the rotation angle sensor unit 16.
- the harness 18 c is connected to the circuit board 11 of the ECU 10 together with the bus bar 112.
- the harness 18c may be connected to the circuit board 11 of the ECU 10 through a through hole (not shown) that penetrates the heat sink 15 that is vacated individually.
- the first annular plate 55c is an annular plate.
- the outer periphery of the first annular plate 55 c is connected to the end of the first cylindrical portion 46 on the non-load side 44.
- the inner circumference of the first annular plate 55 c is connected to the end surface of the second cylindrical portion 54 on the non-load side 44.
- the radial distance between the outer periphery and the inner periphery of the ring is 22 mm or more.
- the radial distance between the outer periphery and the inner periphery of the first annular plate 55c may be a distance at which a resin crimping tool HT described later can be inserted.
- the first annular plate 55 c has a first annular plate inner surface 56 c, a first annular plate outer surface 57 c, and a through hole 81.
- the first annular plate inner surface 56c is a surface of the load side 42 of the first annular plate 55c.
- the first annular plate outer surface 57c is a surface on the non-load side 44 of the first annular plate 55c.
- the through hole 81 is a hole formed in the first annular plate 55c.
- Four through holes 81 are formed in the first annular plate 55c. The through hole 81 penetrates in a direction parallel to the rotation axis Ax.
- the holder 134c is a member that fixes the electric motor 31 and the sensor substrate 126 at predetermined positions.
- the holder 134c includes a substrate fixing part 135c and a holder guide 142.
- the board fixing part 135 c includes positioning columns 136 and 136, a second boss part 139, a first boss part 153, and a fixing hook 144.
- the substrate fixing portion 135c is a plate-shaped member.
- the substrate fixing portion 135c includes a substrate fixing portion inner surface 135a, a substrate fixing portion outer surface 135b, and an opening 137.
- the board fixing part inner surface 135a is a surface on the load side 42 of the board fixing part 135c.
- the board fixing portion outer surface 135b is a surface on the non-load side 44 of the board fixing portion 135c.
- the opening 137 is an opening formed in the substrate fixing part 135c.
- the opening 137 has a circular shape.
- the second boss portion 139 is a substantially columnar protrusion formed integrally with the substrate fixing portion inner surface 135a.
- Four second boss portions 139 are formed on the inner surface 135a of the substrate fixing portion.
- the diameter of the second boss portion 139 is smaller than the diameter of the through hole 81 formed in the first annular plate 55c (see FIG. 19).
- the second boss portion 139 is formed at a position where the center of the through hole 81 formed in the first annular plate 55c coincides with the center of the protrusion. As shown in FIG.
- the second boss portion 139 is caulked by the resin caulking tool HT, and the second boss head 139T and the second boss column portion 139M are Deform.
- the second boss portion 139 is disposed radially outside the sensor chip 114. According to this, the 2nd boss
- the holder 134c and the housing 40 are positioned simultaneously with the caulking of the second boss portion 139. Further, when the second boss portion 139 is caulked from the inside of the housing 40 by the resin caulking tool HT, the resin caulking tool HT can be easily inserted. As a result, workability for assembling the holder 134c to the housing 40 can be improved. Further, heat from the resin caulking tool HT is not easily transmitted to the sensor chip 114.
- the first boss portion 153 is a substantially columnar protrusion formed integrally with the outer surface 135b of the substrate fixing portion.
- Three first boss portions 153 are formed on the outer surface 135b of the substrate fixing portion.
- the diameter of the first boss portion 153 is smaller than the diameter of the through hole 132.
- the first boss portion 153 is formed on the outer peripheral side of the positioning columns 136 and 136.
- the first boss portion 153 is formed at a position where the center of the through hole 132 formed in the sensor substrate 126 coincides with the center of the protrusion when the sensor substrate 126 is assembled to the holder 134c.
- the first boss portion 153 is caulked by the resin caulking tool HT when the sensor substrate 126 is assembled to the substrate fixing portion 135c, and the first boss head 153T and the first boss column portion Deforms to 153M.
- the substrate fixing portion inner surface 135a contacts the first annular plate outer surface 57c.
- the position of the substrate fixing portion inner surface 135a becomes equal to the position L1 (see FIG. 20).
- the position L8 of the end surface on the load side 42 of the holder guide 142 is determined.
- FIG. 22 is a flowchart showing an assembly procedure of the sensor assembly structure according to the second embodiment and an electric motor including the sensor assembly structure.
- FIG. 23 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the holder to the housing in the holder attaching step.
- FIG. 24 is an exploded perspective view in which the electric motor and the ECU according to the second embodiment are disassembled.
- FIG. 25 is an explanatory diagram showing a procedure for assembling the sensor substrate to the holder in the substrate attachment step.
- FIG. 26 is a front view of the holder to which the substrate is fixed viewed from the side opposite to the load.
- FIG. 27 is an exploded perspective view in which the holder and the holder cover of the second embodiment are disassembled.
- the assembly method of the electric motor 31 and the rotation angle sensor unit 16 according to the second embodiment includes a holder attachment step ST21, a cable attachment step ST22, an ECU attachment step ST23, a board attachment step ST24, and Holder cover attachment step ST25 is included.
- the operator inserts the holder guide 142 into the bearing fixing portion 62 formed in the housing 40. As shown in FIG. 20, the operator inserts until the substrate fixing portion inner surface 135a contacts the first annular plate outer surface 57c. As a result, the holder guide 142 is in contact with a portion of the bearing fixing portion side wall outer surface 68 that is parallel to the rotation axis Ax. As a result, the radial position of the holder 134c is positioned by the bearing fixing portion side wall outer surface 68. As shown in FIG. 23, the operator inserts the second boss portion 139 into the through hole 81 formed in the first annular plate 55c (step ST211).
- the operator heats and pressurizes the second boss portion 139 with the resin caulking tool HT (step ST212).
- the second boss portion 139 is plastically deformed into a second boss head portion 139T having a substantially hemispherical shape and a second boss column portion 139M having a column shape.
- the second boss post 139M and the second boss head 139T are integral.
- the diameter of the second boss head 139T is larger than the diameter of the through hole 81.
- the second boss head 139T sandwiches the substrate fixing portion inner surface 135a and the first annular plate 55c.
- the holder 134c can be fixed to the first annular plate 55c by resin caulking, and the position relative to the first annular plate 55c can be fixed. According to this, the assembly work of the housing 40 and the holder 134c becomes easy.
- the operator connects the harness side connector 20 of the harness 18c extending from the ECU 10 to the board side connector 128 mounted on the sensor board 126.
- the harness 18c is disposed along the board fixing portion outer surface 135b.
- ECU mounting step ST23 the operator fixes the heat sink 15 to which the ECU 10 is fixed to the housing 40.
- Bus bar 112 is electrically connected to ECU 10.
- the operator inserts the first boss portion 153 into the through hole 132 formed in the sensor board 126 (step ST241).
- the position of the sensor substrate 126 with respect to the substrate fixing portion 135c is determined by inserting the positioning columns 136 and 136 into the positioning holes 130 and 130A formed in the sensor substrate 126.
- an operator heats and pressurizes the 1st boss
- the first boss portion 153 is plastically deformed into a first boss head portion 153T having a substantially hemispherical shape and a first boss column portion 153M having a column shape.
- the first boss post 153M and the first boss head 153T are integral.
- the diameter of the first boss head 153T is larger than the diameter of the through hole 132.
- the first boss head 153T sandwiches the substrate fixing portion outer surface 135b and the sensor substrate 126. Thereby, the sensor substrate 126 is fixed to the substrate fixing portion 135c by resin caulking, and the position relative to the substrate fixing portion 135c can be fixed. According to this, the assembly work of the sensor substrate 126 and the holder 134c becomes easy.
- the operator inserts the fixing hooks 144, 144, 144, 144 into the fixing openings 148, 148, 148, 148, and fixes the holder cover 146c to the holder 134c. To do.
- the fixed hooks 144, 144, 144, 144 are hooks formed on the end surface of the holder 134c on the non-load side 44.
- the fixed hooks 144, 144, 144, 144 protrude to the non-load side 44.
- the holder cover 146c is a cover that covers the sensor substrate 126 fixed to the holder 134c.
- the holder cover 146c protects the anti-load side 44 of the harness 18c extending from the ECU 10 to the sensor board 126.
- the holder cover 146 c includes fixing openings 148, 148, 148, 148.
- the fixing hooks 144, 144, 144, 144 formed on the holder 134c are inserted into the fixing openings 148, 148, 148, 148 and fixed.
- the assembly method of the electric motor 31 and the rotation angle sensor unit 16 using the holder 134c according to the second embodiment is to heat the second boss portion 139 and the first boss portion 153 with the resin caulking tool HT.
- the present invention is not limited to this.
- the second boss portion 139 and the first boss portion 153 may be deformed by ultrasonic welding in which heat and pressure are applied to deform the resin.
- a sensor assembly structure 200c includes a shaft 94, a permanent magnet 108, a first cylindrical portion 46, a first annular plate 55c, and a sensor chip 114. And a holder 134c.
- the first annular plate 55c has a plurality of through holes 81 penetrating in the direction of the rotation axis Ax parallel to the rotation axis Ax.
- the holder 134c has a plurality of second boss portions 139 fixed to the first annular plate 55c having the plurality of through holes 81 by resin caulking.
- the second boss portion 139 is disposed radially outside the sensor chip 114.
- the housing 40 can suppress that a foreign material mixes in the housing 40, and can suppress the failure of the electric motor 31 due to the contamination. As a result, the reliability of the electric motor 31 can be improved. Moreover, compared with the method of fixing using screws, the number of parts can be reduced, and the management work of parts can be reduced.
- the sensor assembly structure 200c has a plurality of through holes 132 through which the sensor substrate 126 penetrates in the direction of the rotation axis Ax parallel to the rotation axis Ax.
- the holder 134c has a plurality of first boss portions 153 fixed to the sensor substrate 126 having a plurality of through holes 132 by resin caulking.
- FIG. 28 is a perspective view showing an electric motor according to the third embodiment.
- FIG. 29 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the third embodiment.
- FIG. 30 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship between the holder and the sensor chip when the inside of the holder according to the third embodiment is viewed in the rotation axis direction. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the rotation angle sensor unit 16 has at least a holder 134d and a sensor chip 114.
- the sensor chip 114 is covered and protected by a holder cover 146d of the holder 134d in order to prevent foreign matter from entering.
- the sensor chip 114 is disposed at a predetermined position with respect to the rotation axis Ax.
- the holder 134d has a fixing part 170 for fixing to the bottom wall part 52, a holder cover 146d, a cable extension cover 143, and a holder side wall part 172.
- a fixing portion 170, a holder cover 146d, a cable extension cover 143, and a holder side wall portion 172 are integrally formed of resin.
- the position of the holder 134d is guided by a positioning convex portion 59 provided on the surface of the bottom wall portion 52.
- the holder 134d is fixed by a bottom wall portion 52 and a rivet head 155 described later.
- the ECU 10 is provided with a heat sink 15d that is a housing of the ECU 10 and also has a function of promoting heat dissipation of the circuit board 11 of the ECU 10.
- the heat sink 15 d includes an installation portion 17 that is a curved surface along the first cylindrical portion 46.
- the heat sink 15d is fixed to the housing 40 by screws, for example.
- the harness 18c is guided by a cable extending cover 143.
- FIG. 30 is a plan view of the sensor substrate 126 passing through the space surrounded by the holder side wall 172 in the z-axis direction from the anti-load side 44 shown in FIGS. 28 and 29 on the load side 42 from the holder cover 146d.
- the holder 134d has a holder cover 146d at a position different from the fixed portion 170 in the z-axis direction.
- the holder cover 146d covers at least the sensor substrate 126.
- the holder 134d has an outer periphery of the holder cover 146d and a holder side wall portion 172 that connects the fixing portion 170. As shown in FIG. 30, the holder side wall 172 is around the sensor substrate 126 when viewed in the direction of the rotation axis Ax.
- the holder cover 146d includes a positioning column 136 and a support column 151 that are erected in the z-axis direction toward the load side 42.
- the holder cover 146d, the positioning column 136, and the support column 151 are integrally formed of resin.
- the holder side wall portion 172 includes a curved portion 145 that swells outward in the radial direction in the vicinity of the support column 151.
- the curved portion 145 secures a distance from the support column 151.
- the positioning holes 174 and 174A are openings formed in the fixed portion 170.
- the positioning protrusions 59 and 59 formed in the first annular plate 55d are inserted into the positioning holes 174 and 174A.
- the positioning hole 174A is a long hole that is long in one direction and short in the other direction. Accordingly, the positioning convex portions 59 and 59 are easily inserted into the positioning holes 174 and 174A.
- FIG. 31 is a flowchart showing a sensor assembly structure according to the third embodiment and an assembly procedure of an electric motor including the sensor assembly structure.
- FIG. 32 is an explanatory diagram showing a sensor board attachment procedure according to the third embodiment.
- FIG. 33 is a plan view of the holder to which the sensor substrate of the third embodiment is attached as viewed from the load side.
- the holder 134d shown in FIG. 33 is a plan view of the sensor substrate 126 viewed from the load side 42 shown in FIGS. 28 and 29 in the z-axis direction.
- the assembly method of the electric motor 31d and the rotation angle sensor unit 16 according to the third embodiment includes a sensor board attachment step ST31, a cable attachment step ST32, a cable cover attachment step ST33, and an ECU attachment step ST34.
- Holder attachment step ST35 is included.
- the positioning columns 136 and 136 shown in FIGS. 28, 30 and 33 are provided in the positioning holes 130 and 130A of the sensor board 126 shown in FIG. 28). Further, the support pillar 151 shown in FIGS. 28, 30 and 33 is fixed to the through hole 132 of the sensor substrate 126 shown in FIG. 29 by resin caulking.
- the sensor board attachment step ST31 will be described in detail with reference to FIG.
- the support column 151 includes a protruding portion 151s having a smaller diameter than the base end portion 151k at the base end portion 151k in the z-axis direction opposite to the holder cover 146d.
- the outer diameter of the projecting portion 151 s is approximately the same as the inner diameter of the through hole 132.
- the protruding portion 151s is inserted into the through hole 132 of the sensor substrate 126.
- the sensor substrate 126 is positioned in the z-axis direction at the base end portion 151k.
- the protruding portion 151 s protruding from the sensor substrate 126 is heated and pressurized by the resin caulking tool HT. Since the holder side wall part 172 has the curved part 145, the resin caulking tool HT is unlikely to contact the holder side wall part 172.
- the projecting portion 151s is plastically deformed to form the head portion 152.
- a diameter ⁇ D2 of the head 152 is larger than an inner diameter ⁇ D1 of the through hole 132.
- the head 152 and the base end 151k sandwich the sensor board 126, and the relative position between the sensor board 126 and the holder cover 146d is fixed. Thereby, as shown in FIG. 33, the relative position of the sensor substrate 126 and the holder 134d is positioned with high accuracy. According to this, the assembly work of the sensor substrate 126 and the holder 134d becomes easy.
- FIG. 34 is a perspective view of an ECU assembly in which the ECU and the holder according to the third embodiment are assembled.
- a harness 18 c is connected in advance to the circuit board side connector 111 shown in FIG. 28, and is pulled out of the ECU 10 from the cable outlet 17 ⁇ / b> C of the casing of the ECU 10.
- the worker connects the harness-side connector 20 to the board-side connector 128 shown in FIG. 29 in the cable attachment step ST32.
- the cable extension cover 143 is fitted and fixed to the cable outlet portion 17C. Thereby, the stress applied to the harness 18c is reduced by positioning the cable extending cover 143 with the cable outlet portion 17C.
- the cable extension cover 143 is disposed at a position across the gap between the ECU 10 and the electric motor 31d. For this reason, it is necessary to protect the load side 42 of the harness 18c.
- the operator fits and fixes the cable cover 19d shown in FIG. 34 with the holder side wall 172 of the cable extension cover 143.
- the cable cover 19d and the holder side wall portion 172 of the cable extension cover 143 are restrained from detaching the cable cover 19d by, for example, coupling of fitting claws.
- the harness 18c is sandwiched and protected between the cable cover 19d and the cable extension cover 143 formed integrally with the fixing portion 170.
- FIG. 35 is an exploded perspective view in which the electric motor and the ECU according to the third embodiment are disassembled.
- ECU attachment step ST34 shown in FIG. 31 the operator attaches ECU 10 shown in FIG. 35 to electric motor 31d.
- Bus bar 112 is connected to circuit board 11 of ECU 10.
- the rotation angle sensor unit 16 is disposed on the bottom wall 52 side of the housing 40.
- the through holes 140, 140, 140 are openings formed in the fixing portion 170. As shown in FIG. 33, three through holes 140, 140, 140 are formed.
- the positioning protrusions 59 and 59 are inserted into the positioning holes 174 and 174A when the holder 134d is fixed to the housing 40.
- the positioning convex portions 59 and 59 guide the position of the holder 134 d with respect to the housing 40.
- the rivet 154 shown in FIG. 29 is inserted into the through hole 81 of the first annular plate 55d and the through hole 140 of the fixing portion 170 from the load side 42, and the rivet 154 is fixed by resin caulking. Is done.
- the holder attachment step ST35 will be described in detail with reference to FIG.
- FIG. 36 is an explanatory diagram showing a holder mounting procedure according to the third embodiment.
- the rivet 154 is a resin rivet including a rivet shaft portion 154MM and a rivet head 154T.
- the rivet shaft portion 154MM is inserted into the through hole 81 of the first annular plate 55d and the through hole 140 of the fixing portion 170.
- the outer diameter of the rivet shaft portion 154MM is substantially the same as the inner diameter of the through holes 81 and 140.
- the rivet shaft portion 154MM protruding from the fixed portion 170 is heated and pressurized by the resin caulking tool HT.
- the rivet shaft portion 154MM is plastically deformed to form a rivet head 155.
- the rivet head 154T and the rivet head 155 are connected by a rivet shaft portion 154M.
- the rivet head 154T and the rivet head 155 sandwich the first annular plate 55d and the fixing portion 170, and as shown in FIGS. 29 and 30, the first annular plate 55d and the fixing portion 170
- the relative position is fixed. Thereby, as shown in FIG. 28, the relative position of the housing 40 and the holder 134d is positioned with high accuracy. Since the rivet head 155 is on the anti-load side 44, the operator can easily operate the resin caulking tool HT, and the workability of fixing the first annular plate 55d and the holder 134d is improved.
- the fixing portion 170 is pressed against the first annular plate 55d with a rivet 154, is parallel to the first annular plate outer surface 57, and is orthogonal to the shaft 94.
- the holder cover 146d and the fixing portion 170 are parallel to each other.
- the sensor substrate 126 is supported by the support pillar 151 so that the sensor substrate 126 and the fixing portion 170 are parallel to each other.
- the sensor chip 114 is mounted on the sensor substrate 126. Thereby, the fixing
- the sensor chip 114 is disposed at a predetermined position on a surface orthogonal to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- an error in inclination with respect to the surface 110 of the permanent magnet 108 is suppressed.
- an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the sensor chip 114 is suppressed.
- the sensor assembly structure 200d shown in FIG. 29 includes the shaft 94, the housing 40, the permanent magnet 108, the sensor chip 114, and the holder 134d.
- the housing 40 has a first cylindrical portion 46 (see FIG. 28), a second cylindrical portion 54 located radially inward of the first cylindrical portion 46, an outer periphery connected to the first cylindrical portion 46, and an inner periphery.
- An annular plate connected to the second cylindrical portion 54, and includes a first annular plate 55 d having a plurality of through holes 81 that penetrate in a direction parallel to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the holder 134d includes a plate-shaped fixing portion 170 that holds the sensor chip 114 and includes a through hole 140 that extends in a direction parallel to the rotation axis Ax of the shaft 94.
- the through hole 81 and the through hole 140 are made of resin. It is connected with.
- the sensor assembly structure 200d includes the second cylindrical portion 54 in which the housing 40 is located radially inward of the first cylindrical portion 46.
- the first annular plate 55d is connected to the second cylindrical portion 54 at the inner periphery.
- the holder 134d has a fixing portion 170 including a plurality of through holes 140 penetrating in the direction of the rotation axis Ax parallel to the rotation axis Ax.
- a plurality of through holes 81 and a plurality of through holes 140 that penetrate the first annular plate 55d in the direction of the rotation axis Ax are connected by a resin (rivet 154). .
- the assembly position of the sensor chip 114 can be accurately positioned with respect to the first annular plate 55d. Thereby, the sensor chip 114 and the permanent magnet 108 are aligned. As a result, an error in the rotation angle of the shaft 94 detected by the first sensor 116 and the second sensor 124 of the sensor chip 114 is suppressed.
- the sensor assembly structure 200d includes a rivet shaft portion 154M through which the rivet 154 passes through the through hole 81 and the through hole 140, a rivet head portion 154T in contact with the first annular plate 55d, and a fixed portion.
- a rivet 154 having a rivet head 155 in contact with the portion 170 is provided.
- the rivet head 154T sandwiches the first annular plate 55d and the fixing portion 170 with the rivet head 155. This improves the workability of fixing the first annular plate 55d and the holder 134d with the rivet 154.
- the sensor chip 114 is mounted on the sensor substrate 126.
- the holder 134d includes a plurality of support columns 151 that support the sensor substrate 126 and extend in the direction of the rotation axis Ax. According to this, the assembly work of the sensor chip 114 and the holder 134d becomes easy.
- the sensor assembly structure 200d includes a holder cover 146d that is at a position different from the fixed portion 170 in the direction of the rotation axis Ax and covers at least the sensor substrate 126.
- the holder 134d includes a holder side wall part 172 that connects the outer periphery of the holder cover 146d and the fixing part 170.
- the support column 151 is erected on the holder cover 146d. Thereby, the relative position of the sensor substrate 126 and the holder 134d is positioned with high accuracy.
- the plurality of support columns 151 are made of resin.
- the sensor substrate 126 has a plurality of through holes 132 at a position different from the position where the sensor chip 114 is mounted.
- the support pillar 151 and the sensor substrate 126 are connected by a resin (support pillar 151 and head 152) that penetrates the through hole 132. According to this, the assembly work of the sensor chip 114 and the holder 134d becomes easy.
- the sensor assembly structure 200d includes a positioning convex portion 59 from which the first annular plate 55d projects in the direction of the rotation axis Ax.
- the fixed portion 170 includes positioning holes 174 and 174A through which the positioning convex portion 59 is inserted and penetrates in the direction of the rotation axis Ax. Thereby, the assembly position of the sensor chip 114 can be accurately positioned with respect to the first annular plate 55d.
- the electric motor 31d includes a rotor 96 and a stator 102 accommodated in the first cylindrical portion 46.
- the electric motor 31d includes a control device (ECU 10) that controls the electric motor 31d.
- a casing (installation unit 17) of the ECU 10 (control device) is installed in the vicinity of the first cylindrical unit 46.
- the holder 134d includes a cable extension cover 143 that protects a cable (harness 18c) that connects the ECU 10 and the sensor chip 114. Thereby, the harness 18c between the ECU 10 and the electric motor 31d is protected.
- the electric motor 31d is disposed at a position where the cable extending cover 143 straddles the gap between the ECU 10 and the first cylindrical portion 46.
- the sensor chip 114 is arranged on the electric motor 31d side by the cable extending cover 143.
- the electric motor 31d is a flat cable in which the harness 18c bundles a plurality of electric wires in a planar shape.
- a cable cover 19d is provided between the cable extension cover 143 and the harness 18c. Thereby, the harness 18c between the ECU 10 and the electric motor 31d is protected.
- FIG. 37 is a perspective view of the second magnetic shield member of the fourth embodiment.
- FIG. 38 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the fourth embodiment.
- FIG. 39 is a front view of the holder to which the sensor substrate of the fourth embodiment is fixed as viewed from the side opposite to the load.
- symbol is attached
- the second magnetic shield member 180e includes a cover 184, four side wall portions 186, and four fixing portions 188.
- the second magnetic shield member 180e is, for example, an iron member, but is not limited thereto.
- the second magnetic shield member 180e only needs to be formed of a soft magnetic material having a magnetic permeability sufficient to shield magnetism. Examples of the soft magnetic material include copper and an iron-based nickel alloy.
- the shape of the second magnetic shield member 180e may be a foam metal and a mesh having innumerable cavities inside.
- the second magnetic shield member 180e may be formed, for example, by plating a soft magnetic material on the surface of a metal member. Further, the second magnetic shield member 180e may be formed, for example, by applying an ink of a soft magnetic material.
- the cover 184 is a plate-shaped member.
- the cover 184 is rectangular in plan view.
- the side wall part 186 is a plate-shaped member.
- the side wall portion 186 is connected to the end portion of the cover 184 so as to be orthogonal to the cover 184.
- the fixing part 188 is a plate-shaped member.
- the fixing portion 188 is connected to the end portion of the side wall portion 186 so as to be parallel to the cover 184.
- the second magnetic shield member 180e is disposed on the surface of the sensor substrate 126 on the side opposite to the load 44. As shown in FIGS. 38 and 39, the second magnetic shield member 180e is fixed to the sensor substrate 126 via the adhesive layer 190 so that the cover 184 covers the sensor chip 114 from the anti-load side 44.
- an MR sensor (AMR sensor, GMR sensor, TMR sensor, or the like) is used for detecting rotation of a motor
- wiring such as a harness may be arranged on the anti-load side of the MR sensor.
- the MR sensor may erroneously detect the rotation of the motor due to the magnetic field generated from the current flowing through the wiring such as the harness.
- the rotation of the motor may be erroneously detected even by a magnetic field generated from an adjacent electronic device.
- the position where the second magnetic shield member 180e sandwiches the sensor chip 114 with the permanent magnet 108 in the rotation axis Ax direction. Is arranged. Further, the second magnetic shield member 180e is fixed to the sensor substrate 126 so as to cover the sensor chip 114 in the rotation axis Ax direction. Thereby, most of the disturbance magnetic field that reaches the sensor chip 114 from the anti-load side 44 of the sensor chip 114 can be shielded. That is, it is possible to prevent the sensor chip 114 from malfunctioning due to the disturbance magnetic field. As a result, the sensor assembly structure 200 e can suppress the sensor chip 114 from erroneously detecting the rotation of the electric motor 31.
- FIG. 40 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the fifth embodiment.
- symbol is attached
- the second magnetic shield member 180f is arranged so as to cover the inner surface of the holder cover 146.
- the second magnetic shield member 180f is formed by applying ink of a soft magnetic material having a magnetic permeability sufficient to shield magnetism to the inner surface of the holder cover 146.
- the soft magnetic material include iron, copper, and iron-based nickel alloy.
- the second magnetic shield member 180f may be formed by, for example, fixing a sheet-shaped soft magnetic material to the inner surface of the holder cover 146 with an adhesive.
- the holder cover 146 is located at a position different from the substrate fixing part 135 in the rotation axis Ax direction, and covers at least the sensor substrate 126.
- the second magnetic shield member 180f is disposed at a position sandwiching the sensor chip 114 with the permanent magnet 108 in the rotation axis Ax direction, and is fixed to the holder cover 146 so as to cover the sensor chip 114 in the rotation axis Ax direction. According to this, the sensor assembly structure 200f has the same effect as the sensor assembly structure 200e according to the fourth embodiment.
- FIG. 41 is a perspective view of the holder according to the sixth embodiment as viewed from the anti-load side.
- FIG. 42 is a perspective view of the holder of the sixth embodiment as viewed from the load side.
- FIG. 43 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the sixth embodiment.
- symbol is attached
- the holder 134g is the same as the holder 134 according to the first embodiment except that the holder 134g is provided with a holder guide 142g instead of the holder guide 142.
- the holder guide 142g is a substantially cylindrical member. As shown in FIG. 43, the bearing fixing portion 62 is inserted into the holder guide 142g so that the inner peripheral surface 193 contacts the bearing fixing portion 62.
- the holder guide 142g has a cylindrical central axis that coincides with the center of the opening 137.
- the holder guide 142g is connected to the substrate fixing portion 135 so that the central axis of the cylinder is orthogonal to both surfaces of the substrate fixing portion 135.
- the outer peripheral surface 192 of the holder guide 142g is parallel to the rotation axis Ax direction.
- the inner peripheral surface 193 of the holder guide 142g is inclined so that its diameter increases as it approaches the load side.
- the holder guide 142g has a notch 194 formed at different positions by 120 degrees in the circumferential direction of the cylinder. That is, three notches 194 are formed in the holder guide 142g.
- the notch 194 is a slit formed in the direction of the rotation axis Ax. According to this, the holder guide 142g can contact the bearing fixing portion 62 at at least three points. Further, the holder guide 142g is easily elastically deformed in the radial direction at the end of the load side. Therefore, the holder guide 142g can contact the bearing fixing portion 62 at least at three points while being deformed along the shape of the bearing fixing portion 62.
- the holder guide 142g can position the holder 134g with respect to the bearing fixing portion 62 with higher accuracy.
- the position and number of the cutout portions 194 are not limited to this.
- the notch 194 may be formed at a position that is different by 60 degrees in the circumferential direction of the holder guide 142g, for example.
- the position L11 shown in FIG. A distance d10 illustrated in FIG. 43 is a distance from the position L8 to the position L11 in the direction of the rotation axis Ax. That is, the distance d10 indicates the depth of the slit of the notch 194.
- the distance d10 is larger than the value obtained by subtracting the distance d3 and the radius of curvature R2 from the distance d2. According to this, the holder guide 142g is always formed with the notch 194 in the circumferential direction of the portion in contact with the bearing fixing portion 62.
- the holder guide 142g can easily elastically deform at least a portion in contact with the bearing fixing portion 62 in the radial direction. Further, even when the outer diameter of the bearing fixing portion 62 is larger than the inner diameter of the holder guide 142g, the holder guide 142g is elastically deformed radially outward so that the holder 134g and the bearing fixing portion 62 can contact each other.
- the diameter of the inner peripheral surface 193 increases as the holder guide 142g moves away from the substrate fixing portion 135. According to this, the bearing fixing portion 62 can be easily inserted into the holder guide 142g. Further, even when the bearing fixing portion side wall outer surface 68 is inclined with respect to the rotation axis Ax due to the press-fitting of the anti-load side bearing 92, the holder guide 142g can be assembled along the inclination of the bearing fixing portion side wall outer surface 68.
- the detection accuracy may be greatly reduced due to misalignment with the shaft of the motor.
- the holder guide 142g has a notch 194 parallel to the direction of the rotation axis Ax. According to this, the holder guide 142g is easily elastically deformed outward in the radial direction when the bearing fixing portion 62 is inserted into the holder guide 142g. Therefore, the inner peripheral surface 193 of the holder guide 142g is easily brought into surface contact with the bearing fixing portion 62. Thereby, the holder guide 142g can position the position of the holder 134g with respect to the bearing fixing portion 62 with higher accuracy. Accordingly, the holder 134g can position the first sensor 116 and the second sensor 124 with respect to the rotation axis Ax with higher accuracy. As a result, it is possible to suppress the first sensor 116 and the second sensor 124 from being placed at predetermined positions and the detection accuracy of the first sensor 116 and the second sensor 124 from being lowered.
- FIG. 44 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged cross section of the sensor assembly structure according to the seventh embodiment. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the holder guide 142h is the same as the holder guide 142 according to the first embodiment except that the notch 194h is formed.
- the notch 194h is the same as the notch 194 according to the sixth embodiment except for the depth of the slit (distance d11).
- a position L12 shown in FIG. 44 is the position of the end portion of the notch portion 194h on the most anti-load side 44.
- a distance d11 illustrated in FIG. 44 is a distance from the position L8 to the position L12. The distance d11 is smaller than the value obtained by subtracting the distance d3 and the radius of curvature R2 from the distance d2.
- the notch 194h may be formed such that the position L12 overlaps the bearing fixing portion 62 in the direction of the rotation axis Ax.
- the column parts 196 and 198 are cylindrical members.
- the column portions 196 and 198 are connected to the holder cover 146 at the end on the anti-load side 44.
- the column portions 196 and 198 are integrally formed with the holder cover 146 by resin molding, for example.
- the edge part of the load side 42 contacts the cover 184 of the 2nd magnetic shielding member 180e.
- Four column portions 198 are formed on the holder cover 146.
- the four pillar portions 198 are in contact with the four fixing portions 188 (see FIG. 37) at the ends of the load side 42. That is, the four column portions 198 press the second magnetic shield member 180e against the sensor substrate 126.
- the sensor assembly structure 200h can fix the second magnetic shield member 180e to the sensor substrate 126 without using an adhesive. As a result, the sensor assembly structure 200h does not warp the sensor substrate 126 due to the shrinkage of the adhesive, as compared to the case where the second magnetic shield member 180e is fixed using an adhesive.
- column parts 196 and 198 are assumed to have a cylindrical shape, the present invention is not limited to this.
- the pillar portions 196 and 198 may be prisms having a polygonal cross section, for example.
- a seal member 160, a first magnetic shield member 180, and a second magnetic shield member 180f may be combined.
- the sensor chip 114 may include a third sensor in addition to the first sensor 116 and the second sensor 124, and the sensor chip 114 may have one sensor.
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Abstract
シャフトと、第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が第1円筒部の端部と接続し、シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、シャフトの端部に固定される磁石と、磁石の回転を検出するセンサと、第1円環形状板に固定され、センサが磁石に対して所定の位置になるようにセンサを保持するホルダと、を備える。
Description
本発明は、センサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置に関する。
自動車等の電動ステアリング装置は、ステアリングホイールから入力された操舵トルクを補助するモータを備えている。電動ステアリング装置は、トルクセンサが検出したトルク、車速センサが測定した車速、及び回転角度センサが検出したモータの回転角度に基づいてモータを制御する。
モータの回転角度の検出には、レゾルバ、ロータリーエンコーダ、及びMRセンサ等が用いられている。特許文献1には、モータケースの外面にレゾルバが挿入されるレゾルバ凹部を有するモータが記載されている。特許文献1に記載のモータは、レゾルバ凹部にレゾルバを固定する構造とすることで、レゾルバの位置合わせ精度を向上でき、レゾルバの位置合わせを簡略化でき、モータの生産性を向上させることができる。特許文献2には、MRセンサを用いた回転検出装置が記載されている。
近年、電動ステアリング装置は、1つの回転角度センサが故障した場合でも、モータの回転角度を継続して検出できることが要求されている。すなわち、電動ステアリング装置には、いわゆる冗長化のため、複数の回転角度センサが組付けられる。回転角度センサとしては、レゾルバ及びロータリーエンコーダと比較して冗長化が容易であることからMRセンサが広く適用されている。その一方で、MRセンサは、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。このような背景から、MRセンサは、より精度良くモータへ組付けることが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組付け精度が高いセンサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第1態様として、センサの組付け構造体は、シャフトと、第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が前記第1円筒部の端部と接続し、前記シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、前記第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、前記シャフトの端部に固定される磁石と、前記磁石の回転を検出するセンサと、前記第1円環形状板に固定され、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように前記センサを保持するホルダと、を備える。
本発明によれば、組付け精度が高いセンサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置を提供できる。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電動モータを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。図1を参照して電動パワーステアリング装置の概要を説明する。
図1は、第1実施形態に係る電動モータを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。図1を参照して電動パワーステアリング装置の概要を説明する。
(電動パワーステアリング装置)
電動パワーステアリング装置1は、運転者(操作者)から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール21と、ステアリングシャフト22と、トルクセンサ24と、電動アシスト装置25と、ユニバーサルジョイント26と、インターミディエイトシャフト27と、ユニバーサルジョイント28と、ステアリングギア機構29と、タイロッド30とを備える。電動パワーステアリング装置1は、電動アシスト装置25の少なくとも一部が、図示しないステアリングコラムに支持され、ステアリングシャフト22にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式である。
電動パワーステアリング装置1は、運転者(操作者)から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール21と、ステアリングシャフト22と、トルクセンサ24と、電動アシスト装置25と、ユニバーサルジョイント26と、インターミディエイトシャフト27と、ユニバーサルジョイント28と、ステアリングギア機構29と、タイロッド30とを備える。電動パワーステアリング装置1は、電動アシスト装置25の少なくとも一部が、図示しないステアリングコラムに支持され、ステアリングシャフト22にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式である。
図1に示すように、ステアリングシャフト22は、入力シャフト22Aと、出力シャフト22Bと、入力シャフト22Aと出力シャフト22Bとの間に配置されるトルクセンサシャフト23とを含む。入力シャフト22Aの一方の端部がステアリングホイール21に接続され、他方の端部がトルクセンサシャフト23に接続される。トルクセンサシャフト23は、トルクセンサ24を介して出力シャフト22Bの一方の端部に接続される。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21に付与された操舵力により回転する。
トルクセンサ24は、ステアリングシャフト22の操舵トルクTを検出する。トルクセンサ24は、ECU10に接続され、検出された操舵トルクTの情報をECU10に出力する。
電動アシスト装置25は、電動モータ31と、減速装置32とを有する。電動モータ31は、運転者の操舵をアシストするための補助操舵トルクを発生させる電動モータである。電動モータ31は、ブラシレスモータでもよいし、ブラシ及びコンミテータを有するモータでもよい。電動モータ31は減速装置32に接続され、補助操舵トルクが減速装置32に出力される。減速装置32は出力シャフト22Bに接続される。電動モータ31から入力される補助操舵トルクにより減速装置32が回転して、出力シャフト22Bにトルクが伝達される。
インターミディエイトシャフト27は、アッパーシャフト27Aと、ロアシャフト27Bとを有し、出力シャフト22Bのトルクを伝達する。アッパーシャフト27Aは、ユニバーサルジョイント26を介して出力シャフト22Bに接続される。一方、ロアシャフト27Bは、ユニバーサルジョイント28を介してステアリングギア機構29のピニオンシャフト29Aに接続される。アッパーシャフト27Aとロアシャフト27Bとは、スプライン結合されている。
ステアリングギア機構29は、ラックアンドピニオン機構を含み、ピニオンシャフト(インプットシャフト)29Aと、ピニオン29Bと、ラック29Cとを有する。ピニオンシャフト29Aは、一方の端部がユニバーサルジョイント28を介してインターミディエイトシャフト27に接続され、他方の端部がピニオン29Bに接続される。ラック29Cは、ピニオン29Bと噛み合う。ステアリングシャフト22の回転運動は、インターミディエイトシャフト27を介してステアリングギア機構29に伝達される。この回転運動は、ラック29Cにより直線運動に変換される。タイロッド30は、ラック29Cに接続される。
電動パワーステアリング装置1が搭載される車両(図示しない)は、図1に示すECU(Electronic Control Unit)10と、車速センサ12と、電源装置13と、イグニションスイッチ14とを備える。電動パワーステアリング装置1は、車両に備えられたECU10により制御される。つまり、ECU10は、電動モータ31を制御する制御装置である。電源装置13は、例えば車載のバッテリ装置であり、ECU10に接続される。イグニションスイッチ14がオンの状態になると、電源装置13からECU10に電力が供給される。
車速センサ12は、車両の走行速度を検出する。車速センサ12は、ECU10に接続される。車速センサ12により検出された車速信号SVは、ECU10に出力される。
電動モータ31は、回転角度センサ部16を有している。回転角度センサ部16は、電動モータ31の回転位相を検出する。回転角度センサ部16は、ECU10に接続される。回転角度センサ部16により検出された回転位相信号SYは、ECU10に出力される。回転角度センサ部16の詳細な構成については後述する。
ECU10は、トルクセンサ24から操舵トルクTを取得し、車速センサ12から車両の車速信号SVを取得し、回転角度センサ部16から電動モータ31の回転位相信号SYを取得する。ECU10は、操舵トルクTと車速信号SVと回転位相信号SYとに基づいて、アシスト指令の補助操舵指令値を算出する。ECU10は、算出された補助操舵指令値に基づいて、電動モータ31に制御信号SXを出力する。
ステアリングホイール21に入力された運転者の操舵力は、入力シャフト22Aを介して電動アシスト装置25の減速装置32に伝達される。この際、ECU10は、入力シャフト22Aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ24から取得する。ECU10は、車速信号SVを車速センサ12から取得する。ECU10は、電動モータ31の回転位相信号SYを回転角度センサ部16から取得する。そして、ECU10は、制御信号SXを出力して電動モータ31の動作を制御する。電動モータ31が作り出した補助操舵トルクは、減速装置32に伝達される。そして減速装置32は、補助操舵トルクを出力シャフト22Bに与える。出力シャフト22Bは、ステアリングホイール21の操舵トルクに、電動モータ31から伝達される補助操舵トルクを付与したトルクを出力する。このようにして、運転者のステアリングホイール21の操舵が電動パワーステアリング装置1によりアシストされる。
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置1は、例えば、ラック29Cにアシスト力が付与されるラックアシスト方式、及びピニオン29Bにアシスト力が付与されるピニオンアシスト方式でもよい。
(電動モータ)
次に図2から図11を参照して第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31について説明する。図2は、第1実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図3は、第1実施形態に係る電動モータの断面を模式的に示す断面図である。以下の説明においては、xyz直交座標系を設定し、xyz直交座標系を参照しつつ、本実施形態を説明することがある。ここで、z軸方向とは、電動モータ31の回転軸Axと平行な方向である。x軸は、z軸方向と直交する面内の一方向であり、y軸はz軸方向と直交する面内のx軸と直交する方向である。また、ラジアル方向とは、回転軸Axを中心として、xy面内で回転軸Axから離れる方向をいう。
次に図2から図11を参照して第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31について説明する。図2は、第1実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図3は、第1実施形態に係る電動モータの断面を模式的に示す断面図である。以下の説明においては、xyz直交座標系を設定し、xyz直交座標系を参照しつつ、本実施形態を説明することがある。ここで、z軸方向とは、電動モータ31の回転軸Axと平行な方向である。x軸は、z軸方向と直交する面内の一方向であり、y軸はz軸方向と直交する面内のx軸と直交する方向である。また、ラジアル方向とは、回転軸Axを中心として、xy面内で回転軸Axから離れる方向をいう。
図3に示すように、電動モータ31は、負荷側42において、後述するシャフト94が上述した減速装置32(図1参照)と接続される。図2に示すように、回転角度センサ部16は、負荷側42と反対側である電動モータ31の反負荷側44に配置される。図3に示すように、電動モータ31のハウジング40は、第1円筒部46と、底壁部52とを含み、回転角度センサ部16が底壁部52に固定されている。ハウジング40については、詳細に後述する。
図2に示すように、回転角度センサ部16は、少なくともホルダ134と、センサチップ114とを有している。異物混入防止のため、センサチップ114は、ホルダカバー146で覆われ、保護されている。センサチップ114は、回転軸Axに対して、所定の位置に配置されている。
図2に示すように、ECU10は、ECU10の筐体であるとともに、ECU10の回路基板11の放熱を促進する機能も備えるヒートシンク15を備えている。ヒートシンク15は、第1円筒部46に沿う曲面を備える。ヒートシンク15は、例えば、ねじによって、ハウジング40に固定される。
ハーネス18は、回転角度センサ部16が検出した回転位相信号SY(図1参照)をECU10に伝達するためのケーブルである。ハーネス18は、ECU10の回路基板11と回転角度センサ部16とを電気的に接続する。ハーネス18は、後述するバスバー112とともに、ECU10の回路基板11に接続される。または、ハーネス18は、個別に空けられたヒートシンク15を貫通する貫通孔(不図示)を介して、ECU10の回路基板11に接続されてもよい。
ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを接続するために最低限必要な長さよりも長い。つまり、ハーネス18は、余長を有している。例えば、ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを電気的に接続した場合に、図2に示すように、湾曲している。これにより、ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを電気的に接続した場合に、両端の接続部に過剰な張力がかかることを防ぐことができる。
図3に示すように、電動モータ31は、ハウジング40と、フロントブラケット82と、負荷側軸受90と、反負荷側軸受92と、シャフト94と、ロータ96と、ステータ102と、永久磁石108と、固定部109と、バスバー112とを備える。
ハウジング40は、第1円筒部46と、底壁部52と、フランジ部58と、を備える。ハウジング40は、ロータ96及びステータ102を収容するケースである。ハウジング40は、シャフト94が内部を貫通している。ハウジング40は、材料がSPCC(Steel Plate Cold Commercial)であるがこれに限定されない。ハウジング40は、例えば、材料が鋼材、電磁軟鉄でもよい。
ハウジング40を構成する第1円筒部46、底壁部52、及びフランジ部58は、プレス加工によって一体に形成される。ここで、プレス加工とは、例えば、円筒絞り加工である。円筒絞り加工は、被加工材であるブランクを金型に固定し、プレス機でブランクに圧力を加えて金型の形状に加工する金属成形法である。
第1円筒部46は、円筒形状である。第1円筒部46は、ハウジング40の側壁である。第1円筒部46は、第1円筒部内周面48と、第1円筒部外周面50とを有する。第1円筒部内周面48は、第1円筒部46のラジアル方向内側の面である。第1円筒部外周面50は、第1円筒部46のラジアル方向外側の面である。
図4は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図3に示すように、底壁部52は、第1円筒部46の反負荷側44の端部を塞ぐ部材である。底壁部52は、第2円筒部54と、軸受固定部62と、第1円環形状板55と、第2円環形状板77(図4参照)と、を有する。
図3に示すように、第2円筒部54は、円筒形状の部材である。第2円筒部54は、第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する。
図3に示すように、第1円環形状板55は、円環形状の板である。第1円環形状板55は、外周が第1円筒部46の反負荷側44の端部と接続されている。第1円環形状板55は、内周が第2円筒部54の反負荷側44の端面と接続されている。
図4に示すように、第1円環形状板55は、第1円環形状板内面56と、第1円環形状板外面57と、ねじ孔80とを有する。図3及び図4に示すように、第1円環形状板内面56は、第1円環形状板55の負荷側42の面である。第1円環形状板外面57は、第1円環形状板55の反負荷側44の面である。図4に示す位置L1は、z軸方向における第1円環形状板外面57の位置を示している。ねじ孔80は、第1円環形状板55に形成された孔である。
図4に示すように、軸受固定部62は、軸受固定部側壁64と、軸受固定部底壁70と、軸受固定部底壁開口76とを備える。軸受固定部側壁64は、軸受固定部側壁内面66と、軸受固定部側壁外面68とを有する。軸受固定部側壁内面66は、軸受固定部側壁64のラジアル方向内側の面である。軸受固定部側壁外面68は、軸受固定部側壁64のラジアル方向外側の面である。
軸受固定部側壁64は、円筒形状の部材である。軸受固定部側壁64は、第2円筒部54よりもラジアル方向内側に位置する。軸受固定部側壁64は、筒の長さが第2円筒部54の筒の長さよりも短い。これにより、軸受固定部62は、第2円筒部54の中空部分に収容される。その結果、電動モータ31は、z軸方向の長さを短くすることができる。
図5は、第1実施形態の軸受固定部の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図5に示すように、軸受固定部側壁外面68は、負荷側42の端部に曲率半径R1の曲面68aを有する。軸受固定部側壁外面68は、反負荷側44の端部に曲率半径R2の曲面68bを有する。曲面68a、68bは、プレス加工に伴い形成される。図4に示す位置L2は、回転軸Axのラジアル方向における軸受固定部側壁内面66の位置を示している。図4に示す位置L3は、回転軸Axのラジアル方向における軸受固定部側壁外面68の位置を示している。
図4に示すように、軸受固定部底壁70は、軸受固定部側壁64の反負荷側44を塞ぐ部材である。軸受固定部底壁70は、軸受固定部底壁内面72と、軸受固定部底壁外面74とを有する。軸受固定部底壁内面72は、軸受固定部底壁70の負荷側42の面である。軸受固定部底壁外面74は、軸受固定部底壁70の反負荷側44の面である。図4及び図5に示す位置L4は、z軸方向における軸受固定部底壁外面74の位置を示している。
図4に示すように、軸受固定部底壁開口76は、軸受固定部底壁70に形成された開口である。軸受固定部底壁開口76には、シャフト94が挿入される。軸受固定部底壁開口76は、xy平面の形状が円形である。つまり、軸受固定部底壁開口76は、回転軸Axの反負荷側44からz軸方向に軸受固定部底壁70を見た場合に、形状が円形である。軸受固定部底壁開口76は、開口の中心がシャフト94の回転軸Ax上に位置している。軸受固定部底壁開口76の直径は、シャフト94の軸受取付面95の直径よりも大きい。このため、軸受固定部底壁開口76は、シャフト94が挿入された状態で回転した場合に、シャフト94と干渉しない。
図4に示すように、第2円環形状板77は、円環形状の板である。第2円環形状板77は、外周が第2円筒部54の負荷側42の端部と接続されている。第2円環形状板77は、内周が軸受固定部側壁64の負荷側42の端部と接続されている。第2円環形状板77は、第2円環形状板内面78と、第2円環形状板外面79とを有する。第2円環形状板内面78は、第2円環形状板77の負荷側42の面である。第2円環形状板外面79は、第2円環形状板77の反負荷側44の面である。図4及び図5に示す位置L5は、z軸方向における第2円環形状板外面79の位置を示している。
図3に示すように、フランジ部58は、第1円筒部46の負荷側42の端部に形成される。フランジ部58は、図3に示すように、フランジ部ボルト孔60を有する。フランジ部ボルト孔60は、フロントブラケット82をハウジング40に固定する場合に、ボルトが挿入される孔である。
図3に示すように、フロントブラケット82は、ハウジング40の負荷側42を塞ぐ蓋である。フロントブラケット82は、ブラケットボルト孔84と、軸受圧入用凹部86と、ブラケット開口88と、を備える。
ブラケットボルト孔84は、フロントブラケット82をハウジング40に固定する場合に、ボルトが締結される孔である。ブラケットボルト孔84には、タップが切られている。フロントブラケット82は、フランジ部ボルト孔60にボルトを挿入し、ブラケットボルト孔84とボルトとを締結することで、ハウジング40に固定される。なお、フロントブラケット82をハウジング40へ固定する方法は、これに限定されない。
軸受圧入用凹部86は、フロントブラケット82に形成された円柱形状の凹部である。軸受圧入用凹部86は、負荷側軸受90が圧入される凹部である。軸受圧入用凹部86は、回転軸Axの負荷側42からフロントブラケット82を見た場合に、形状が円形である。軸受圧入用凹部86は、フロントブラケット82がハウジング40に固定された場合に、軸受圧入用凹部86が形成する円柱形状の凹部の中心軸がシャフト94の回転軸Axと同軸になる位置に形成されている。軸受圧入用凹部86は、凹部の直径が負荷側軸受90の外径よりもわずかに小さい。
ブラケット開口88は、フロントブラケット82の中央に形成された開口である。ブラケット開口88は、シャフト94が挿入される開口である。ブラケット開口88は、形状が円形である。つまり、ブラケット開口88は、回転軸Axの負荷側42からフロントブラケット82を見た場合に、形状が円形である。ブラケット開口88は、フロントブラケット82がハウジング40に固定された場合に、開口の中心がシャフト94の回転軸Axと重なる位置に形成されている。ブラケット開口88は、直径がシャフト94の直径よりも大きい。つまり、ブラケット開口88は、シャフト94が挿入された状態で回転した場合に、シャフト94と干渉しない。
負荷側軸受90は、シャフト94を回転可能に支持するボールベアリングである。負荷側軸受90は、外径が軸受圧入用凹部86の直径よりもわずかに大きい。負荷側軸受90は、軸受圧入用凹部86に圧入されることで、軸受圧入用凹部86に固定される。負荷側軸受90は、内周面90aと外周面90bとを有する。内周面90aは、シャフト94と接する内輪の表面である。外周面90bは、軸受圧入用凹部86と接する外輪の表面である。負荷側軸受90の内周面90aは、外周面90bに対して平行である。なお、負荷側軸受90は、ボールベアリングであるとしたが、これに限定されない。負荷側軸受90は、シャフト94を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、ニードルベアリングでもよい。なお、負荷側軸受90は、軸受圧入用凹部86に圧入されるとしたが、負荷側軸受90の固定方法はこれに限定されない。
図3及び図4に示すように、反負荷側軸受92は、シャフト94を回転可能に支持するボールベアリングである。反負荷側軸受92は、外径が軸受固定部62の内径よりもわずかに大きい。反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入されることで、ハウジング40に固定される。反負荷側軸受92は、内周面92aと外周面92bとを有する。内周面92aは、シャフト94と接する内輪の表面である。外周面92bは、軸受固定部側壁内面66と接する外輪の表面である。反負荷側軸受92の内周面92aは、外周面92bに対して平行である。図4に示した位置L6は、回転軸Axのラジアル方向における反負荷側軸受92の内周面92aの位置を示している。なお、反負荷側軸受92は、ボールベアリングであるとしたが、これに限定されない。反負荷側軸受92は、シャフト94を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、ニードルベアリングでもよい。なお、反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入されるとしたが、反負荷側軸受92の固定方法はこれに限定されない。
図3に示すように、シャフト94は、電動モータ31の回転軸である。シャフト94は、負荷側42が負荷側軸受90に回転可能に支持されている。シャフト94は、反負荷側44が反負荷側軸受92に回転可能に支持されている。シャフト94の反負荷側44の端部には、ねじ穴94aが形成されている。
図4に示すように、シャフト94は、軸受取付面95を有する。軸受取付面95は、シャフト94の回転軸Axと平行である。軸受取付面95は、負荷側軸受90の内周面90aに接する。軸受取付面95は、反負荷側軸受92の内周面92aに接する。シャフト94は、負荷側軸受90及び反負荷側軸受92に圧入されている。シャフト94は、図3に示すように、ロータ96と接続されている。シャフト94は、ロータ96と一体に回転する。
図3に示すように、ロータ96は、ヨーク98と、マグネット100とを備える。ヨーク98は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。ヨーク98は、中空の円柱形状である。ヨーク98は、例えば、中空部分にシャフト94が圧入されてシャフト94に固定される。なお、シャフト94とヨーク98とは、一体で成型されてもよい。
図3に示すように、マグネット100は、ヨーク98の周方向に沿って表面に固定され、複数設けられている。マグネット100は、永久磁石であり、S極及びN極がヨーク98の周方向に交互に等間隔で配置される。ロータ96は、ヨーク98の外周側にN極と、S極とがヨーク98の周方向に交互に配置されている。ロータ96の極数が、例えば8極であるが、これに限定されない。
図3に示すように、ステータ102は、ハウジング40の内部にロータ96を包囲するように筒状に設けられる。ステータ102は、例えば、ハウジング40の第1円筒部内周面48に嵌合されて取り付けられる。ステータ102の中心軸は、シャフト94の回転軸Axと一致する。ステータ102は、筒状のステータコア104と、コイル106とを有する。ステータコア104は、鉄心である。コイル106は、ステータコア104に巻きつけられている。
図3に示すように、バスバー112は、細長い棒状の金属である。バスバー112は、ECU10の図示しないパワーコンディショナに電気的に接続されている。バスバー112は、コイル106と電気的に接続されている。つまり、バスバー112は、ECU10の回路基板11(図2参照)とコイル106とを電気的に接続する端子である。
図4に示すように、回転角度センサ部16は、センサチップ114と、センサチップ114を実装するセンサ基板126と、センサ基板126を固定するホルダ134と、ホルダカバー146と、を備える。
図4に示すように、ハーネス18は、ケーブルカバー19と、ハーネス側コネクタ20とを備える。ケーブルカバー19は、ハーネス18を基板側コネクタ128にガイドする部材である。ハーネス側コネクタ20は、基板側コネクタ128と接続する。
図6は、第1実施形態の永久磁石と第1センサ及び第2センサとの位置関係を示す説明図である。図6において、永久磁石108及びセンサチップ114以外の構成が省略されている。図6においては、反負荷側44からz軸方向にセンサチップ114を見た場合に、回転軸Axと、センサチップ114と、永久磁石108との相対的な位置関係が示されている。
図6に示すように、永久磁石108は、円盤形状の磁石である。図4及び図6に示すように、永久磁石108は、面110を有する。ここで、面110とは、永久磁石108の反負荷側44の面である。図4に示すように、永久磁石108は、シャフト94の反負荷側44の端部に固定部109を介して固定される。永久磁石108は、例えば、面110がシャフト94の回転軸Axと直交するように固定される。永久磁石108の円盤外形中心が回転軸Ax上に位置するように固定される。図6に示す永久磁石108において、例えば、S極及びN極がシャフト94の回転軸Axと直交する向きに着磁されている。なお、S極及びN極は、回転軸Axと直交する向きに着磁されているとしたが、これに限定されない。永久磁石108の着磁パターンは、センサの種類に応じて適宜選択すればよい。
図4に示すように、固定部109は、磁石保持部109aと、筒部109bとを備える。固定部109は、非磁性材料から形成される。磁石保持部109aは、円盤形状の部材である。磁石保持部109aには、第1凹部109cと、第2凹部109dと、貫通孔109eとが形成されている。第1凹部109cは、磁石保持部109aの反負荷側44の面に対して負荷側42に向かって凹んでいる。第1凹部109cには、永久磁石108が配置される。永久磁石108は、例えば、接着剤によって第1凹部109cに固定される。第2凹部109dは、第1凹部109cの底面に対して負荷側42に向かって凹んでいる。貫通孔109eは、回転軸Axと平行に第2凹部109dの底面を貫通する。
筒部109bは、シャフト94の反負荷側44の端部が挿入される筒形状の部材である。筒部109bは、反負荷側44の端部が磁石保持部109aと接続されている。磁石保持部109aと筒部109bとは、一体に形成される。固定部109は、固定ねじ113が貫通孔109eを貫通した状態でねじ穴94aに締結されることで、シャフト94に固定される。
図6に示すように、センサチップ114は、第1センサ116と、第2センサ124とを備える。センサチップ114は、第1センサ116及び第2センサ124が集積された磁気センサである。図4に示すように、センサチップ114は、センサ基板126の負荷側42の面に実装されている。センサチップ114は、センサ基板126の中央に実装される。センサ基板126の中央とは、回転角度センサ部16が電動モータ31に取り付けられた場合に、シャフト94の回転軸Axとセンサ基板126とが交差する位置である。
図7は、第1実施形態のセンサチップの回路構成を示す回路図である。図7に示すように、第1センサ116は、第1方向検出回路118と、第2方向検出回路122と、を備える。第1センサ116は、第1方向検出回路118及び第2方向検出回路122が検出した検出電圧をECU10へ出力する。
第1方向検出回路118は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4と、接続端子T12、T23、T34、T41と、アンプ120と、を備える。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子である。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、例えば、GMR(Giant Magneto Resistance)素子、AMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子、ホール素子のいずれかであってもよい。
TMR素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と、自由層の間に配置された非磁性層とから構成される。TMR素子は、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対して成す角度に応じて抵抗値が変化する。例えば、該角度が0°のときに抵抗値は最小となり、該角度が180°のときに抵抗値は最大となる。図7に示す各MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4に記載された矢印は、それぞれの磁化固定層の磁化方向を示す。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、図7に示すように、ブリッジ回路を形成する。
接続端子T12及び接続端子T34は、アンプ120に接続される。接続端子T41は、駆動電圧Vccに接続される。ここで、駆動電圧Vccは、図7において便宜上ECU10から独立して記載されているが、ECU10から供給される電圧である。接続端子T23は、図7に示すように、アースGNDに接続される。ECU10は、ハーネス18を介して、接続端子T41と接続端子T23との間に電圧を印加する。
アンプ120は、入力された電気信号を増幅する増幅回路である。アンプ120は、入力側が接続端子T12及び接続端子T34に接続される。アンプ120は、出力側がECU10に接続されている。アンプ120は、接続端子T12、T34から入力された検出信号を増幅して、ECU10へ出力する。
第2方向検出回路122は、MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4と、接続端子T12、T23、T34、T41と、アンプ120と、を備える。第2方向検出回路122は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4に代えて、MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4を備えている。第2方向検出回路122の構成のうち、第1方向検出回路118の構成と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4は、磁化固定層の磁化方向以外は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4と同様の構成を有する。各MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4に記載された矢印は、それぞれの磁化固定層の磁化方向を示す。
なお、第2センサ124は、第1センサ116と同様の構成を有するので、同様の構成に同様の符号を付し、その説明を省略する。
第1方向検出回路118及び第2方向検出回路122は、図6に示す回転軸Axに対し、所定の距離で配置されている場合、精度の高い検出信号を出力できる。第1センサ116は、永久磁石108の面110に対し、所定の関係にあるときに、所定の検出信号を出力できる。このように、第1センサ116は、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置である必要がある。同様に、第2センサ124も回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置である必要がある。
第1センサ116及び第2センサ124は、回転角度センサ部16が電動モータ31に取り付けられた場合、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置に固定される。図6に示すように、回転軸Axに対する所定の位置とは、第1センサ116及び第2センサ124が、回転軸Axを間に挟んで一定距離だけ離れた位置である。一定距離とは、永久磁石108の面110の半径以下である。図4に示すように、永久磁石108の面110に対する所定の位置とは、第1センサ116及び第2センサ124を有するセンサチップ114の位置L10と、永久磁石108の面110の位置L9との距離d6が所定の距離にある位置である。
図3及び図4に示すように、永久磁石108は、第2円筒部54のラジアル方向内側に収容されている。
図8は、第1実施形態のセンサ基板を示す斜視図である。図8に示すように、センサ基板126は、センサチップ114が実装される基板である。センサ基板126は、基板側コネクタ128と、位置決め孔130、130Aと、貫通孔132、132、132と、を備える。
基板側コネクタ128は、ハーネス側コネクタ20が接続されるコネクタである。基板側コネクタ128は、図4に示すように、センサ基板126の反負荷側44の面に実装される。基板側コネクタ128は、ハーネス18と図示しない回路配線とを電気的に接続する。ここで、図示しない回路配線とは、基板側コネクタ128と、第1センサ116及び第2センサ124とを電気的に接続する回路パターンである。
位置決め孔130、130Aは、センサ基板126に形成された孔である。位置決め孔130、130Aは、センサ基板126をホルダ134に固定する場合に、ホルダ134に形成された位置決め柱136、136が挿入される。位置決め孔130Aは、一方向に長く、他方向に短い長孔である。これにより、位置決め柱136、136が位置決め孔130、130Aに挿入され易くなる。位置決め柱136、136については、後述する。
貫通孔132、132、132は、センサ基板126に形成された開口部である。貫通孔132、132、132は、図8に示すように、3か所形成されている。貫通孔132、132、132は、回転軸Axに対して平行な方向に貫通している。
図9は、第1実施形態のホルダを示す斜視図である。図9に示すように、ホルダ134は、電動モータ31とセンサ基板126とを所定の位置に固定する部材であるPBT(Poly Butylene Terephthalate)等の樹脂製の部材である。ホルダ134は、例えば、樹脂成型によって形成される。ホルダ134は、基板固定部135と、ホルダガイド142とを備える。基板固定部135は、位置決め柱136、136と、基板用ねじ孔138、138、138と、貫通孔140、140、140と、脚部141(図4参照)と、固定フック144、144、144、144と、を備える。
基板固定部135は、板形状の部材である。基板固定部135は、中央に、図9に示す開口部137が形成されている。開口部137は、形状が円形である。基板固定部135は、図4に示すように、回転角度センサ部16が電動モータ31に組付けられた場合に、反負荷側44の面にセンサ基板126が固定される。ここで、図4に示した位置L7は、ホルダ134を電動モータ31に固定した場合に、z軸方向における基板固定部135の負荷側42の面の位置を示している。
位置決め柱136、136は、基板固定部135の開口部137よりラジアル方向外側に形成された円柱形状の突起部である。位置決め柱136、136は、直径が位置決め孔130、130Aの直径以下である。位置決め柱136、136は、センサ基板126をホルダ134に固定する場合に、センサ基板126の位置決め孔130、130Aに挿入される。位置決め柱136、136は、ホルダ134に対するセンサ基板126の位置をガイドする。
位置決め柱136、136は、円柱形状であり、位置決め孔130、130Aは、円形であるとしたが、これに限定されない。位置決め柱136、136は、位置決め孔130、130Aに挿入可能な形状であればよく、例えば、位置決め孔130、130Aの形状が多角形であり、位置決め柱136、136の形状が位置決め孔130、130Aの形状に対応した多角形柱形状の突起部であってもよい。
基板用ねじ孔138、138、138は、基板固定部135に形成されたねじ孔である。基板用ねじ孔138、138、138は、ホルダ134とセンサ基板126とを重ねた場合に、センサ基板126に形成された貫通孔132、132、132と孔の中心が一致する位置に形成されている。
貫通孔140、140、140には、図4に示すねじ孔80に締結するホルダ固定用ねじ154sがそれぞれ貫通する。ハウジング40に対するz軸方向のホルダ134の位置は、ねじ孔80に締結されるホルダ固定用ねじ154sで決まる。貫通孔140の直径は、ホルダ固定用ねじ154sの雄ねじの直径よりも大きい。貫通孔140、140、140は、基板固定部135よりも外周側に形成されている。
図4に示す脚部141は、ねじ孔80とホルダ固定用ねじ154sとが締結すると、第1円環形状板外面57と接する。脚部141は、図4に示すように、基板固定部135に対して直交する向きに複数形成される。脚部141は、図4に示すように、基板固定部135から距離d4だけ、負荷側42方向に突出している。ここで、図4に示す距離d4は、基板固定部135の負荷側42の面の位置L7と第1円環形状板外面57の位置L1との間の距離である。
ホルダガイド142は、円筒形状の部材である。ホルダガイド142は、内径が軸受固定部側壁64の外径と略同一の寸法である。略同一の寸法とは、製造公差を許容した寸法をいう。ホルダガイド142には、図4に示すように、軸受固定部62が挿入される。ホルダガイド142は、円筒形状の中心軸が開口部137の中心軸と一致する。ホルダガイド142は、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135と接続されている。図4に示した位置L8は、z軸方向におけるホルダガイド142の負荷側42の端部の位置を示している。ホルダガイド142は、円筒の長さが距離d5と等しい。ここで、図4に示す距離d5は、基板固定部135の負荷側42の面の位置L7とホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8との間の距離である。
図4に示すように、距離d5が距離d4よりも大きいので、ホルダガイド142は、円筒の長さが脚部141の長さよりも長い。ここで、図4に示す距離d1は、第1円環形状板外面57の位置L1と、軸受固定部底壁外面74の位置L4との距離である。図4に示す距離d2は、軸受固定部底壁外面74の位置L4と、第2円環形状板外面79の位置L5との距離である。図4に示す距離d3は、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8と第2円環形状板外面79の位置L5との距離である。
距離d3は、距離d2から図5に示す曲率半径R2を引いた値よりも小さい。距離d3は、図5に示す曲率半径R1よりも大きい。脚部141が基板固定部135の負荷側42の面の位置L7を位置決めすると、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が決まる。このため、図5に示すように、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が曲面68aと接することを防ぐことができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接することができる。ここで、軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分とは、軸受固定部側壁外面68の内、位置L5から曲率半径R1以上反負荷側44に位置し、かつ、位置L4よりも曲率半径R2以上負荷側42に位置する部分である。
図10は、第1実施形態に係る電動モータとホルダとを分解した分解斜視図である。図11は、第1実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。図12は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。以下、回転角度センサ部16を電動モータ31に組付ける方法について、図4、図9、図10、図11、及び図12を参照して説明する。
本実施形態に係る電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、図12に示すように、センサ基板取付ステップST1、ホルダ取付ステップST2、及びホルダカバー取付ステップST3を含む。
センサ基板取付ステップST1では、まず、図9に示すように、作業者がハーネス側コネクタ20を基板側コネクタ128に挿入する。次に、作業者は、位置決め柱136、136をセンサ基板126に形成された位置決め孔130、130Aに挿入する。次に、作業者は、基板固定用ねじ152s、152s、152sを基板用ねじ孔138、138、138に締結させる。これにより、センサ基板126と、基板固定部135との相対位置は、精度良く、位置決めされる。
ホルダ取付ステップST2では、まず、図10に示すように、作業者がハウジング40に形成された軸受固定部62にホルダガイド142を挿入する。ここで、作業者は、図4に示すように、脚部141が第1円環形状板外面57に接するまで挿入する。これにより、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接する。その結果、ホルダ134のラジアル方向の位置は、軸受固定部側壁外面68で位置決めされる。
図10に示すように、ねじ孔80、80、80は、回転軸Axに対して120度ずつ角度を異にして形成される。ホルダ取付ステップST2では、次に、作業者は、図4及び図10に示すように、貫通孔140、140、140を介してねじ孔80、80、80にホルダ固定用ねじ154s、154s、154sを締結する。貫通孔140、140、140の直径は、ホルダ固定用ねじ154s、154s、154sの雄ねじの直径より大きいので、ホルダ固定用ねじ154s、154s、154sの締結作業により、ホルダ134の位置ずれが生じる可能性を低減できる。
ホルダカバー取付ステップST3では、図11に示すように、作業者が固定フック144、144、144、144に固定用開口部148、148、148、148を挿入し、ホルダカバー146をホルダ134に固定する。
固定フック144、144、144、144は、ホルダ134の反負荷側44の端面に形成されたフックである。固定フック144、144、144、144は、反負荷側44に突出している。
ホルダカバー146は、ホルダ134に固定されたセンサ基板126を覆うカバーである。ホルダカバー146は、図11に示すように、固定用開口部148、148、148、148と、ケーブルガイド用開口部150と、を備える。固定用開口部148、148、148、148には、ホルダ134に形成された固定フック144、144、144、144が挿入され、固定される。
図4に示すように、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、シャフト94と、永久磁石108と、反負荷側軸受92と、軸受固定部62と、センサチップ114と、ホルダ134とを含む。
上述したように、ハウジング40は、プレス加工で一体形成される。ここで、プレス加工において、ハウジング40の形状は、金型の形状に沿って形成される。金型の形状は、非常に小さい誤差で作成される。これによれば、第1円筒部46と底壁部52とが、高い精度で形成される。第1円環形状板外面57と軸受固定部側壁内面66と軸受固定部側壁外面68とは、プレス加工により平坦に形成される。また、軸受固定部側壁内面66及び軸受固定部側壁外面68は、プレス加工により、第1円環形状板外面57に対して高い精度で直交する。
反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入される。つまり、反負荷側軸受92の外周面92bは、軸受固定部側壁内面66に圧着される。その結果、反負荷側軸受92の外周面92bは、軸受固定部側壁内面66に対して平行になる。シャフト94は、反負荷側軸受92の内周面92aに圧入される。つまり、シャフト94は反負荷側軸受92の内周面92aに圧着される。その結果、シャフト94の軸受取付面95は、反負荷側軸受92の内周面92aに対して平行になる。反負荷側軸受92の内周面92aは、外周面92bに対して平行である。軸受取付面95は、シャフト94の回転軸Axと平行である。よって、軸受固定部62の円筒の中心軸、反負荷側軸受92、及びシャフト94の回転軸Axは、同心軸上に配置される。
ホルダガイド142の内径は、軸受固定部側壁外面68の直径と同じである。そして、軸受固定部62がホルダガイド142に挿入される。これにより、ホルダガイド142の内周面が軸受固定部側壁外面68に接し、軸受固定部62に対するホルダガイド142のラジアル方向の位置が位置決めされる。
ホルダガイド142は、プレス加工により高い精度で形成された軸受固定部側壁外面68の部分で、ホルダ134の組付け位置が位置決めされる。ホルダ134の組付け位置が高い精度で決まると、基板固定部135の位置が定まる。基板固定部135には、センサ基板126が固定されているので、第1センサ116及び第2センサ124の位置が定まる。その結果、第1センサ116は、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置となる。同様に、第2センサ124も回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置となる。
このように、ホルダ134と軸受固定部62との組付け位置が軸受固定部62の外周面である軸受固定部側壁外面68で、位置決めされると、ホルダガイド142の円筒の中心軸とシャフト94の回転軸Axとが同心軸上に配置される。さらに、ホルダガイド142のラジアル方向の位置が精度よく定まると、図6に示すように、センサチップ114が、回転軸Axに対して、所定の位置に配置される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
ホルダガイド142は、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135に接続される。板形状のセンサ基板126の位置決め孔130、130Aには、位置決め柱136、136が挿入される。これにより、基板固定部135に対する位置がガイドされる。センサ基板126は、板形状の基板固定部135に固定される。センサチップ114は、センサ基板126に実装される。これにより、基板固定部135と、センサ基板126とは、回転軸Axに対して直交する位置に配置される。そして、シャフト94の回転軸Axに対して直交する面上の所定の位置にセンサチップ114が配置される。これによれば、センサチップ114には、永久磁石108の面110に対して傾きの誤差が抑制される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
以上より、センサの組付け構造体200は、第1センサ116又は第2センサ124が回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置に配置される。これによれば、回転角度センサ部16と電動モータ31との組付け精度を向上させることができる。その結果、第1センサ116又は第2センサ124が検出するシャフト94の回転角度の誤差が抑制される。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、第1センサ116及び第2センサ124がTMR素子から構成されている。例えば、レゾルバが冗長化されていると、回転軸Axと平行な方向に、複数搭載する必要があることから大きくなり、コストが増える。これに対して、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、反負荷側軸受92に近い位置でセンサチップ114を搭載でき、回転角度センサ部16のサイズを小型化することができる。その結果、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、コストが抑制され、電動モータ31へのセンサの搭載性が向上する。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200を用いた電動モータ31は、軸受固定部62の外周面でホルダ134の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。また、軸受固定部62は、内周面で反負荷側軸受92を介して電動モータ31のシャフト94を回転自在に支持することができる。これにより、第1センサ116及び第2センサ124の少なくとも1つと、永久磁石108とが電動モータ31のシャフト94の回転軸Axを基準として位置合わせされる。その結果、第1センサ116及び第2センサ124の少なくとも1つが検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。また、これを用いた電動パワーステアリング装置1は、運転者に対する違和感を抑制することができる。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。
それに対し、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、シャフト94と、第1円筒部46及び第1円環形状板55を含むハウジング40と、を備える。第1円環形状板55は、円環形状の板であり、外周が第1円筒部46の端部と接続し、シャフト94の回転軸Axと直交する。センサの組付け構造体200は、第1円筒部46のラジアル方向内側に収容され、シャフト94の端部に固定される永久磁石108と、永久磁石108の回転を検出する第1センサ116及び第2センサ124と、を備える。センサの組付け構造体200は、第1円環形状板55に固定され、第1センサ116及び第2センサ124が永久磁石108に対して所定の位置になるように第1センサ116及び第2センサ124を保持するホルダ134と、を備える。
これによれば、第1センサ116及び第2センサ124を永久磁石108に対して所定の位置で保持するホルダ134が第1円環形状板55に対して固定される。すなわち、第1センサ116及び第2センサ124と永久磁石108との位置がハウジング40に対して固定される。これによれば、振動等がセンサの組付け構造体200に加わった場合でも、第1センサ116及び第2センサ124と永久磁石108との位置関係が変化し難い。その結果、第1センサ116及び第2センサ124が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、外輪と、シャフト94に固定された内輪とを備える反負荷側軸受92と、を備える。ハウジング40は、円筒形状であり、内周面が反負荷側軸受92の外輪を固定する軸受固定部62をさらに備える。ホルダ134は、第1センサ116及び第2センサ124が永久磁石108に対して所定の位置になるように、軸受固定部62との組付け位置が軸受固定部62の外周面で位置決めされる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、第1センサ116及び第2センサ124が実装されるセンサ基板126を備える。ホルダ134は、基板固定部135と、ホルダガイド142と、を有する。基板固定部135は、センサ基板126が固定される板状の部材である。ホルダガイド142は、円筒形状であり、円筒の内周面が軸受固定部62の外周面(軸受固定部側壁外面68)に接し、基板固定部135が回転軸Axに対して直交するように基板固定部135を固定する。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサ基板126が位置決め孔130、130Aを有する。基板固定部135は、センサ基板126が固定される面に位置決め柱136、136(突起部)を有する。位置決め柱136、136は、センサ基板126の位置決め孔130、130Aにそれぞれ挿入される。これにより、基板固定部135に対するセンサ基板126の位置がガイドされる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサチップ114がトンネル磁気抵抗効果(TMR)センサ、異方性磁気抵抗効果(AMR)センサ、及び巨大磁気抵抗効果(GMR)センサのいずれかである。これによれば、シャフト94と一体に回転する永久磁石108の回転を検出できる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサチップ114が複数のセンサ(第1センサ116及び第2センサ124)を備え、ホルダ134は、複数の該センサを保持する。このように、センサが冗長化されているので、電動モータ31の回転位相を検出するセンサを2系統にすることができる。第1センサ116及び第2センサ124のどちらかが故障した場合でも、ECU10に回転位相信号SYを送信することができる。例えば、1つの第1センサ116の故障があっても、第2センサ124がシャフト94の回転角を検知し続けることができる。その結果、電動パワーステアリング装置1の信頼性を向上させることができる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31は、回転角度センサ部16が回転位相信号SYをECU10へ出力するとしたが、これに限定されない。回転角度センサ部16は、例えば、内部に演算回路を有し、演算回路が第1センサ116及び第2センサ124から出力されるアナログの回転位相信号SYを回転位相値θに変換し、回転位相値θをECU10に出力する構成としてもよい。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31は、ホルダガイド142の内径が軸受固定部62の外径と同じであるとしたが、これに限定されない。ホルダガイド142は、例えば、内径が軸受固定部62の外径よりもわずかに小さく、かつ、回転軸Axに対して平行な方向に複数のスリットが形成されていてもよい。これにより、ホルダガイド142を軸受固定部62に挿入する場合に、ホルダガイド142に形成されたスリットがわずかに広がりつつ、ホルダガイド142を軸受固定部62に挿入することができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68により密着して挿入することができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68をより確実にホールドすることができ、ホルダガイド142が所定の固定位置からずれることを抑制することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
図13は、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図14は、第1実施形態の第1変形例に係るシール部材を模式的に示す平面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図13は、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図14は、第1実施形態の第1変形例に係るシール部材を模式的に示す平面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図14に示すシール部材160は、シール部材160の自然状態における平面図を示す。シール部材160の自然状態とは、シール部材160を圧縮及び伸長させる力がシール部材160に加わっていない状態である。図13及び図14に示すように、シール部材160は、ホルダガイド142と第2円筒部54との隙間に配置される円環形状の弾性部材である。シール部材160は、例えば、Oリングである。図13に示す距離d7は、ホルダガイド142から第2円筒部54までの距離である。図14に示す厚さtは、自然状態におけるシール部材160の直径である。厚さtは、距離d7よりも大きい。
一般に、EUC10及び電動モータ31は、雨水及び塵に曝される環境下で使用される。一方、ECU10の内部にはセンサチップ114等の精密機器が配置されており、水分及び塵等の混入によってセンサチップ114が故障した場合には、ECU10が電動モータ31を駆動できなくなる可能性があった。また、樹脂製のホルダ134と金属製のハウジング40とは、熱膨張係数が異なる。これにより、電動モータ31で発生する熱によってホルダガイド142と軸受固定部側壁64との間に隙間が発生して、ホルダガイド142の内部に水分及び塵等が侵入する可能性がある。
それに対し、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体200aは、第2円筒部54が円筒形状であり、且つ、第1円筒部46と軸受固定部62との間に配置され、且つ、円筒の端部が第1円環形状板55の内周と接続する。シール部材160は、ホルダガイド142の外周面及び第2円筒部54の内周面と周方向に沿って接する。これにより、シール部材160は、第1円環形状板外面57とホルダ134との隙間から侵入する水分及び塵等がホルダガイド142の内部に侵入することを抑制できる。その結果、シール部材160は、センサチップ114が水分及び塵によって故障することを抑制できる。
第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体200aは、シール部材160がホルダガイド142と第2円筒部54との距離よりも自然状態における厚さが大きい環形状の弾性部材である。すなわち、図13に示す距離d7よりも図14に示すシール部材160の厚さtが大きい。これにより、図13に示すように、シール部材160は、弾性変形した状態でホルダガイド142と第2円筒部54との間に配置される。したがって、シール部材160は、ホルダガイド142の外周面及び第2円筒部54の内周面と周方向に沿って密着して接することができる。これにより、シール部材160は、第1円環形状板外面57とホルダ134との隙間から侵入する水分及び塵等がホルダガイド142の内部に侵入することをより抑制できる。その結果、シール部材160は、センサチップ114が水分及び塵によって故障することをより抑制できる。
なお、シール部材160は、円環形状であるとしたが、これに限定されない。シール部材160は、ラジアル方向の厚さが距離d7よりも大きい環形状の部材であればよい。シール部材160は、例えば、断面が矩形でもよい。また、シール部材160は、ホルダガイド142と第2円筒部54との隙間に配置されるとしたが、これに限定されない。シール部材160は、例えば、第1円環形状板外面57の周方向に沿って基板固定部135及び第1円環形状板外面57の双方と接触するように、基板固定部135と第1円環形状板外面57との間に配置されてもよい。
(第1実施形態の第2変形例)
図15は、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図16は、図15の位置Qを拡大して示す断面模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図15は、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図16は、図15の位置Qを拡大して示す断面模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図15に示すように、フランジ部147は、ホルダガイド142の内周面からラジアル方向内側に突出した部材である。フランジ部147は、ホルダガイド142と一体に形成される。フランジ部147は、負荷側面147aと、反負荷側面147bと、シャフト94が貫通する貫通孔149と、を備える。負荷側面147aは、フランジ部147の負荷側42の面である。軸受固定部底壁外面74と、負荷側面147aとの間には、隙間がある。これにより、フランジ部147と、軸受固定部底壁70との干渉が抑制される。反負荷側面147bは、フランジ部147の反負荷側44の面である。図15及び図16に示すように、以下の説明においては、ホルダガイド142の内周面の内、フランジ部147よりも負荷側42の内周面を負荷側内周面142aと称する。また、ホルダガイド142の内周面の内、フランジ部147よりも反負荷側44の内周面を反負荷側内周面142bと称する。
図15及び図16に示すように、第1磁気シールド部材180は、反負荷側面147bを永久磁石108側(反負荷側44)から覆うように設けられる。また、第1磁気シールド部材180は、反負荷側内周面142bを全周に渡って覆うように設けられる。したがって、図15に示すように、第1磁気シールド部材180は、センサチップ114の少なくとも一部をラジアル方向外側から覆う。第1磁気シールド部材180は、例えば、鉄製のシートであるがこれに限定されない。第1磁気シールド部材180は、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料から形成されていればよい。軟磁性材料とは、例えば、銅及び鉄系ニッケル合金等である。
図15に示す距離d8は、回転軸Ax方向におけるセンサチップ114から永久磁石108の面110までの距離である。図15に示す距離d9は、回転軸Axのラジアル方向における永久磁石108から第1磁気シールド部材180までの距離である。距離d9は、距離d8よりも大きい。
ここで、第1磁気シールド部材180は、完全に磁気を遮蔽することはできないことがある。回転軸Axのラジアル方向外側から第1磁気シールド部材180に到達する磁気の一部が第1磁気シールド部材180を透過したとしても、センサチップ114は、第1磁気シールド部材180から距離が離れている方が磁気の影響を受け難い。
それに対し、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、シャフト94のラジアル方向における第1磁気シールド部材180と永久磁石108との距離は、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向における永久磁石108の面110とセンサチップ114との距離よりも大きい。すなわち、センサチップ114は、距離d9が距離d8よりも大きいことから、第1磁気シールド部材180との距離を確保できる。これにより、センサチップ114の第1センサ116及び第2センサ124が外乱磁場によって誤作動することを抑制できる。
図15及び図16に示すように、弾性接着層182は、第1磁気シールド部材180を反負荷側内周面142b及び反負荷側面147bに接着する接着剤である。弾性接着層182は、ホルダ134が電動モータ31の発熱等で熱膨張した場合でも追従して伸縮可能である。弾性接着層182は、例えば、変性シリコーン系及びウレタン系の接着剤である。
一般に、樹脂は、熱膨張率が金属の数倍大きい。そのため、樹脂部材の表面に金属製の磁気シールド部材を設けてセンサへの磁気を遮蔽する場合には、磁気シールド部材及び樹脂部材の熱変形量の差によって磁気シールド部材が破損する可能性がある。そして、センサは、磁気シールド部材の破損個所から漏れた磁気によって誤作動を起こす可能性がある。
それに対し、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、第1磁気シールド部材180をホルダガイド142及びフランジ部147に接着する弾性接着層182を備える。すなわち、伸縮性を有する弾性接着層182が金属製の第1磁気シールド部材180を樹脂製のホルダ134に接着している。これにより、第1磁気シールド部材180及びホルダ134が温度変化によって変形した場合でも、弾性接着層182が該変形に追従して伸縮することができる。したがって、温度変化によって第1磁気シールド部材180及びホルダ134に生じる応力を緩和することができる。その結果、第1磁気シールド部材180の破損を抑制して、センサチップ114が誤作動することを抑制できる。
一般に、電動モータ31のハウジング40は、アルミニウム等の非磁性材料で形成されている。そのため、電動モータ31のマグネット100及びコイル106等から発生した磁気の大部分がハウジング40を透過して電動モータ31の外部に漏れる。したがって、従来の磁気センサの組付け構造では、マグネット100及びコイル106等から発生する磁気によって磁気センサが誤検出をする可能性があった。
それに対し、図15に示すように、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、反負荷側軸受92と永久磁石108との間に配置され、シャフト94が貫通し、シャフト94のラジアル方向外側がホルダガイド142と接続されたフランジ部147を備える。また、センサの組付け構造体200bは、ホルダガイド142の反負荷側内周面142bを全周に渡って覆い、且つ、永久磁石108側からフランジ部147を覆うように設けられた第1磁気シールド部材180を備える。これにより、センサチップ114の少なくとも一部は、ラジアル方向外側から第1磁気シールド部材180に覆われる。さらに、センサの組付け構造体200bは、フランジ部147の反負荷側面147bが第1磁気シールド部材180に覆われている。これにより、第1磁気シールド部材180は、センサチップ114の負荷側42の大部分を覆うことができる。したがって、センサの組付け構造体200bは、マグネット100及びコイル106等から発生してセンサチップ114に到達する磁気の大部分を遮蔽することができる。その結果、センサの組付け構造体200bは、マグネット100及びコイル106等から発生する磁気によって第1センサ116及び第2センサ124が誤検出することを抑制することができる。
なお、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、第1磁気シールド部材180がラジアル方向外側からセンサチップ114の少なくとも一部を覆うとしたがこれに限定されない。センサの組付け構造体200bは、例えば、第1磁気シールド部材180が基板固定部135の開口部137(図15参照)まで設けられるようにして、ラジアル方向外側からセンサチップ114全体を覆う構成としてもよい。このような構成によれば、ホルダガイド142のラジアル方向外側からセンサチップ114に到達する外乱磁場をより遮蔽することができる。したがって、センサチップ114が誤作動することをより抑制することができる。
(第1実施形態の第3変形例)
図17は、第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石を示す説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石156は、N極及びS極が永久磁石156の円周に沿って交互に配置されること、及び面110に代えて面158を有すること以外は、第1実施形態に係る永久磁石108と同様の構成である。永久磁石156を備えるセンサの組付け構造体及びこれを用いた電動モータは、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31と同様の効果を奏する。
図17は、第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石を示す説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石156は、N極及びS極が永久磁石156の円周に沿って交互に配置されること、及び面110に代えて面158を有すること以外は、第1実施形態に係る永久磁石108と同様の構成である。永久磁石156を備えるセンサの組付け構造体及びこれを用いた電動モータは、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31と同様の効果を奏する。
(第2実施形態)
図18は、第2実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図19は、第2実施形態のハウジングを反負荷側から見た正面図である。図20は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図21は、第2実施形態のホルダを示す斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図18は、第2実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図19は、第2実施形態のハウジングを反負荷側から見た正面図である。図20は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図21は、第2実施形態のホルダを示す斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図18に示すように、ハーネス18cは、回転角度センサ部16が検出した回転位相信号SY(図1参照)をECU10に伝達するためのケーブルである。ハーネス18cは、複数の電線を平面状に束ねた、いわゆるフラットケーブルであり、ECU10と回転角度センサ部16とを接続するために最低限必要な長さを有している。ハーネス18cは、各ケーブルがx軸方向に並んでいる。ハーネス18cは、各ケーブルがy軸方向に対して平行に配置されている。ハーネス18cは、ECU10の回路基板11と回転角度センサ部16とを電気的に接続する。ハーネス18cは、バスバー112とともに、ECU10の回路基板11に接続される。または、ハーネス18cは、個別に空けられたヒートシンク15を貫通する貫通孔(不図示)を介して、ECU10の回路基板11に接続されてもよい。
図19に示すように、第1円環形状板55cは、円環形状の板である。第1円環形状板55cは、外周が第1円筒部46の反負荷側44の端部と繋がっている。第1円環形状板55cは、内周が第2円筒部54の反負荷側44の端面と繋がっている。第1円環形状板55cは、例えば、円環の外周と内周との径方向の距離が22mm以上である。なお、第1円環形状板55cの外周と内周との径方向の距離は、後述する樹脂かしめ工具HTが挿入できる距離であればよい。
図20に示すように、第1円環形状板55cは、第1円環形状板内面56cと、第1円環形状板外面57cと、貫通孔81とを有する。図20に示すように、第1円環形状板内面56cは、第1円環形状板55cの負荷側42の面である。第1円環形状板外面57cは、第1円環形状板55cの反負荷側44の面である。図19に示すように貫通孔81は、第1円環形状板55cに形成された孔である。貫通孔81は、第1円環形状板55cに4つ形成されている。貫通孔81は、回転軸Axに対して平行な方向に貫通している。
図21に示したホルダ134cは、ハウジング40及びセンサ基板126に樹脂かしめで固定される前の状態を示している。図21に示すように、ホルダ134cは、電動モータ31とセンサ基板126とを所定の位置に固定する部材である。ホルダ134cは、基板固定部135cと、ホルダガイド142とを備える。基板固定部135cは、位置決め柱136、136と、第2ボス部139と、第1ボス部153と、固定フック144と、を備える。
図20及び図21に示すように、基板固定部135cは、板形状の部材である。基板固定部135cは、基板固定部内面135aと、基板固定部外面135bと、開口部137と、を備える。図20に示すように、基板固定部内面135aは、基板固定部135cの負荷側42の面である。基板固定部外面135bは、基板固定部135cの反負荷側44の面である。開口部137は、基板固定部135cに形成された開口である。開口部137は、形状が円形である。
図20及び図21に示すように、第2ボス部139は、基板固定部内面135aに一体に形成された略円柱形状の突起部である。第2ボス部139は、基板固定部内面135aに4つ形成されている。第2ボス部139の直径は、第1円環形状板55c(図19参照)に形成された貫通孔81の直径よりも小さい。第2ボス部139は、ホルダ134cをハウジング40に組付けた場合に、第1円環形状板55cに形成された貫通孔81の中心と突起の中心が一致する位置に形成されている。図20に示すように、第2ボス部139は、ホルダ134cをハウジング40に組付けた場合に、樹脂かしめ工具HTによってかしめられ、第2ボス頭部139Tと、第2ボス柱部139Mとに変形する。第2ボス部139は、センサチップ114よりもラジアル方向外側に配置されている。これによれば、第1円環形状板55cのラジアル方向外側に第2ボス部139を固定することができる。そして、ホルダ134cとハウジング40とは、第2ボス部139のかしめと同時に位置決めされる。また、樹脂かしめ工具HTによって第2ボス部139をハウジング40の内部からかしめる場合に、樹脂かしめ工具HTを挿入し易くすることができる。その結果、ホルダ134cをハウジング40に組付ける作業性を向上させることができる。また、樹脂かしめ工具HTによる熱等がセンサチップ114に伝わりにくい。
図20及び図21に示すように、第1ボス部153は、基板固定部外面135bに一体に形成された略円柱形状の突起部である。第1ボス部153は、基板固定部外面135bに3つ形成されている。第1ボス部153の直径は、貫通孔132の直径よりも小さい。第1ボス部153は、位置決め柱136、136よりも外周側に形成されている。第1ボス部153は、センサ基板126をホルダ134cに組付けた場合に、センサ基板126に形成された貫通孔132の中心と突起の中心が一致する位置に形成されている。図20に示すように、第1ボス部153は、センサ基板126を基板固定部135cに組付けた場合に、樹脂かしめ工具HTによってかしめられ、第1ボス頭部153Tと、第1ボス柱部153Mとに変形する。
ホルダガイド142がハウジング40に組付けられると、基板固定部内面135aは、第1円環形状板外面57cと接する。基板固定部内面135aが第1円環形状板外面57cと接すると、基板固定部内面135aの位置は位置L1(図20参照)と等しくなる。基板固定部内面135aの位置が決まると、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が決まる。
図22は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。図23は、ホルダ取付ステップにおいてホルダをハウジングに組付ける手順を示す説明図である。図24は、第2実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。図25は、基板取付ステップにおいてセンサ基板をホルダに組付ける手順を示す説明図である。図26は、基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。図27は、第2実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。以下、実施形態2に係るホルダ134cを用いて回転角度センサ部16を電動モータ31に組付ける方法について、図20、及び図22から図27を参照して説明する。
第2実施形態に係る電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、図22に示すように、ホルダ取付ステップST21、ケーブル取付ステップST22、ECU取付ステップST23、基板取付ステップST24、及びホルダカバー取付ステップST25を含む。
ホルダ取付ステップST21では、まず、作業者がハウジング40に形成された軸受固定部62にホルダガイド142を挿入する。図20に示すように、作業者は、基板固定部内面135aが第1円環形状板外面57cに接するまで挿入する。これにより、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接する。その結果、ホルダ134cのラジアル方向の位置は、軸受固定部側壁外面68で位置決めされる。図23に示すように、作業者は、第2ボス部139を第1円環形状板55cに形成された貫通孔81に挿入する(ステップST211)。作業者は、樹脂かしめ工具HTで第2ボス部139を加熱及び加圧する(ステップST212)。その結果、第2ボス部139は、略半球形状である第2ボス頭部139Tと、柱形状である第2ボス柱部139Mとに塑性変形される。第2ボス柱部139Mと第2ボス頭部139Tとは、一体である。第2ボス頭部139Tの径は、貫通孔81の径よりも大きい。第2ボス頭部139Tは、基板固定部内面135aと第1円環形状板55cを挟む。これにより、ホルダ134cは、第1円環形状板55cに樹脂かしめで固定され、第1円環形状板55cに対する位置を固定することができる。これによれば、ハウジング40とホルダ134cとの組付け作業が容易となる。
図24に示すように、ケーブル取付ステップST22では、作業者が、ECU10から延びるハーネス18cのハーネス側コネクタ20をセンサ基板126に実装された基板側コネクタ128と接続する。ハーネス18cは、基板固定部外面135bに沿って配置される。
ECU取付ステップST23では、作業者がECU10が固定されたヒートシンク15をハウジング40に固定する。バスバー112は、ECU10と電気的に接続される。
図25に示すように、基板取付ステップST24では、作業者が第1ボス部153をセンサ基板126に形成された貫通孔132に挿入する(ステップST241)。このとき、基板固定部135cに対するセンサ基板126の位置は、位置決め柱136、136がセンサ基板126に形成された位置決め孔130、130Aに挿入されることで決定する。次に作業者は、樹脂かしめ工具HTで第1ボス部153を加熱及び加圧する(ステップST242)。その結果、図25及び図26に示すように、第1ボス部153は、略半球形状である第1ボス頭部153Tと、柱形状である第1ボス柱部153Mとに塑性変形される。第1ボス柱部153Mと第1ボス頭部153Tとは、一体である。第1ボス頭部153Tの径は、貫通孔132の径よりも大きい。第1ボス頭部153Tは、基板固定部外面135bとセンサ基板126を挟む。これにより、センサ基板126は、基板固定部135cに樹脂かしめで固定され、基板固定部135cに対する位置を固定することができる。これによれば、センサ基板126とホルダ134cとの組付け作業が容易となる。
図27に示すように、ホルダカバー取付ステップST25では、作業者が固定用開口部148、148、148、148に固定フック144、144、144、144を挿入し、ホルダカバー146cをホルダ134cに固定する。
固定フック144、144、144、144は、ホルダ134cの反負荷側44の端面に形成されたフックである。固定フック144、144、144、144は、反負荷側44に突出している。
ホルダカバー146cは、ホルダ134cに固定されたセンサ基板126を覆うカバーである。ホルダカバー146cは、ECU10からセンサ基板126へ延びるハーネス18cの反負荷側44を保護する。ホルダカバー146cは、図27に示すように、固定用開口部148、148、148、148を備える。固定用開口部148、148、148、148には、ホルダ134cに形成された固定フック144、144、144、144が挿入され、固定される。
なお、第2実施形態に係るホルダ134cを用いた電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、樹脂かしめ工具HTで第2ボス部139及び第1ボス部153を加熱するとしたが、これに限定されない。例えば、熱と圧力を加えて樹脂を変形させる超音波溶着で、第2ボス部139及び第1ボス部153を変形させてもよい。
図20に示すように、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、シャフト94と、永久磁石108と、第1円筒部46と、第1円環形状板55cと、センサチップ114と、ホルダ134cとを含む。
一般に、電動モータのハウジングにホルダ等を固定する場合には、ハウジングに形成されたねじ穴にねじを螺合して固定する。そのため、ハウジングの内部にねじ屑が混入する可能性があった。
それに対し、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、第1円環形状板55cは、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔81を有する。ホルダ134cは、複数の貫通孔81を有する第1円環形状板55cに樹脂かしめで固定された複数の第2ボス部139を有する。第2ボス部139は、センサチップ114よりもラジアル方向外側に配置される。これにより、ホルダ134cとハウジング40とを固定する場合に、ねじを用いずに固定することができ、固定に伴うねじ屑の発生を無くすことができる。さらに、ハウジング40内に異物が混入することを抑制することができ、異物混入に因る電動モータ31の故障を抑制することができる。その結果、電動モータ31の信頼性を向上させることができる。また、ねじを用いて固定する方法と比較して、部品点数を減らすことができ、部品の管理作業を減らすことができる。
さらに、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、センサ基板126が回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔132を有する。ホルダ134cは、複数の貫通孔132を有するセンサ基板126に樹脂かしめで固定された複数の第1ボス部153を有する。これにより、ホルダ134cとセンサ基板126とを固定する場合に、ねじを用いずに固定することができ、固定に伴うねじ屑の発生を無くすことができ、センサ基板126周辺に異物が混入することを抑制することができる。その結果、異物混入に因る回転角度センサ部16の故障を抑制することができ、回転角度センサ部16の回転角度の検出値の信頼性を向上させることができる。
(第3実施形態)
図28は、第3実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図29は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図30は、第3実施形態のホルダ内部を回転軸方向にみて、ホルダと、センサチップとの位置関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図28は、第3実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図29は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図30は、第3実施形態のホルダ内部を回転軸方向にみて、ホルダと、センサチップとの位置関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図28に示すように、回転角度センサ部16は、少なくともホルダ134dと、センサチップ114とを有している。異物混入防止のため、センサチップ114は、ホルダ134dのホルダカバー146dで覆われ、保護されている。センサチップ114は、回転軸Axに対して、所定の位置に配置されている。ホルダ134dは、底壁部52に固定するための固定部170と、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172と、を有している。ホルダ134dは、固定部170と、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172とが樹脂で一体成形されている。
ホルダ134dは、底壁部52の表面に設けられた位置決め凸部59で位置がガイドされる。また、ホルダ134dは、底壁部52と、後述するリベット頭部155で固定されている。
ECU10は、ECU10の筐体であるとともに、ECU10の回路基板11の放熱を促進する機能も備えるヒートシンク15dを備えている。ヒートシンク15dは、第1円筒部46に沿う曲面である設置部17を備える。ヒートシンク15dは、例えば、ねじによって、ハウジング40に固定される。
図29に示すように、ハーネス18cは、ケーブル延出用カバー143でガイドされている。
図30は、ホルダカバー146dよりも負荷側42で、かつ図28及び図29に示す反負荷側44からz軸方向にホルダ側壁部172で囲まれる空間を通過して、センサ基板126をみた平面図である。図28及び図30に示すように、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172とは、負荷側42側が開放された凹部を形成する。
図28に示すように、ホルダ134dは、z軸方向に固定部170と異なる位置にあるホルダカバー146dを有している。ホルダカバー146dは、少なくともセンサ基板126を覆う。
図28に示すように、ホルダ134dは、ホルダカバー146dの外周と、固定部170を接続するホルダ側壁部172を有している。図30に示すように、ホルダ側壁部172は、回転軸Ax方向にみて、センサ基板126の周りにある。
ホルダカバー146dは、負荷側42側へz軸方向に立設された位置決め柱136及び支持柱151を備えている。ホルダカバー146dと、位置決め柱136及び支持柱151とが樹脂で一体成形されている。
ホルダ側壁部172は、支持柱151の近傍において、ラジアル方向外側に膨らむ湾曲部145を備える。湾曲部145は、支持柱151との距離を確保する。
位置決め孔174、174Aは、固定部170に形成された開口部である。位置決め孔174、174Aは、ホルダ134dをハウジング40に固定する場合に、第1円環形状板55d(図28参照)に形成された位置決め凸部59、59が挿入される。位置決め孔174Aは、一方向に長く、他方向に短い長孔である。これにより、位置決め凸部59、59が位置決め孔174、174Aに挿入され易くなる。
図31は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。図32は、第3実施形態に係るセンサ基板取付手順を示す説明図である。図33は、第3実施形態のセンサ基板が取り付けられたホルダを負荷側から見た平面図である。図33に示すホルダ134dは、図28及び図29に示す負荷側42からz軸方向にセンサ基板126をみた平面図である。
第3実施形態に係る電動モータ31dと回転角度センサ部16との組付け方法は、図31に示すように、センサ基板取付ステップST31、ケーブル取付ステップST32、ケーブルカバー取付ステップST33、ECU取付ステップST34、ホルダ取付ステップST35を含む。
センサ基板取付ステップST31において、まず、図30に示すセンサ基板126の位置決め孔130、130Aには、図28、図30及び図33に示す位置決め柱136、136がセンサ基板126の反負荷側44(図28参照)から挿入される。また、図29に示すセンサ基板126の貫通孔132には、図28、図30及び図33に示す支持柱151が樹脂かしめで固定される。図32を用いて、センサ基板取付ステップST31を詳細に説明する。
図32に示すように、準備ステップST311において、支持柱151は、ホルダカバー146dとは反対側のz軸方向の基端部151kに基端部151kよりも小径の突出部151sを備えている。突出部151sの外径は、貫通孔132の内径と略同一の寸法である。
樹脂かしめステップST312において、センサ基板126の貫通孔132に、突出部151sが挿入される。センサ基板126は、基端部151kでz軸方向の位置決めがされる。センサ基板126から突出する突出部151sは、樹脂かしめ工具HTにより、加熱及び加圧される。ホルダ側壁部172は、湾曲部145を有しているので、樹脂かしめ工具HTがホルダ側壁部172に接触しにくい。
センサ基板固定ステップST313において、突出部151sが塑性変形し、頭部152ができる。頭部152の直径ΔD2は、貫通孔132の内径ΔD1よりも大きい。頭部152と、基端部151kとは、センサ基板126を挟み、センサ基板126と、ホルダカバー146dとの相対位置が固定される。これにより、図33に示すように、センサ基板126とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。これによれば、センサ基板126とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
図34は、第3実施形態に係るECUとホルダとを組み立てたECU組立体の斜視図である。ECU10には、予めハーネス18cが、図28に示す回路基板側コネクタ111に接続されており、ECU10の筐体のケーブル出口部17CからECU10の外部に引き出されている。図31に示すように、作業者は、ケーブル取付ステップST32において、図29に示す基板側コネクタ128にハーネス側コネクタ20を接続する。
図34に示すように、ケーブル延出用カバー143は、ケーブル出口部17Cと嵌め合い、固定されている。これにより、ケーブル延出用カバー143は、ケーブル出口部17Cとの位置が位置決めされることで、ハーネス18cへ加わる応力が低減する。
ケーブル延出用カバー143は、ECU10と、電動モータ31dとの隙間を跨がる位置に配置される。このため、ハーネス18cの負荷側42を保護する必要がある。次に、図31に示すように、ケーブルカバー取付ステップST33において、作業者が図34に示すケーブルカバー19dをケーブル延出用カバー143のホルダ側壁部172と嵌め合わせ、固定する。ケーブルカバー19dとケーブル延出用カバー143のホルダ側壁部172とは、例えば、嵌合ツメの結合により、ケーブルカバー19dの離脱が抑制されている。このように、ハーネス18cは、ケーブルカバー19dと固定部170と一体成形されているケーブル延出用カバー143との間で、挟まれ保護されている。
図34に示す設置部17は、図28に示す第1円筒部46に沿う曲面部17Rを有している。図35は、第3実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。図31に示すECU取付ステップST34では、作業者が図35に示すECU10を電動モータ31dに取り付ける。バスバー112は、ECU10の回路基板11と接続される。回転角度センサ部16は、ハウジング40の底壁部52側に配置される。
図33及び図35に示すように、貫通孔140、140、140は、固定部170に形成された開口部である。貫通孔140、140、140は、図33に示すように、3か所形成されている。
図35及び図30に示すように位置決め凸部59、59は、ホルダ134dをハウジング40に固定する場合に、位置決め孔174、174Aに挿入される。位置決め凸部59、59は、ハウジング40に対するホルダ134dの位置をガイドする。
これにより、図35に示す第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140との位置が合い、2つの貫通孔が連通する。
ホルダ取付ステップST35において、図29に示すリベット154が第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140とに、負荷側42から挿入され、リベット154が樹脂かしめで固定される。図36を用いて、ホルダ取付ステップST35を詳細に説明する。
図36は、第3実施形態に係るホルダ取付手順を示す説明図である。図36に示すように、リベット準備ステップST351において、リベット154は、リベット軸部154MMと、リベット頭部154Tを備える樹脂製リベットである。リベット軸部154MMが第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140とに挿入される。リベット軸部154MMの外径は、貫通孔81、140の内径と略同一の寸法である。
固定部170から突出するリベット軸部154MMは、樹脂かしめ工具HTにより、加熱及び加圧される。
ホルダ固定ステップST352において、リベット軸部154MMが塑性変形し、リベット頭部155ができる。そして、図29及び図36に示すように、リベット頭部154Tと、リベット頭部155とは、リベット軸部154Mで接続されている。リベット頭部154Tと、リベット頭部155とは、第1円環形状板55d及び固定部170を挟み、図29及び図30に示すように、第1円環形状板55dと固定部170との相対位置が固定される。これにより、図28に示すように、ハウジング40とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。リベット頭部155は、反負荷側44にあるので、作業者は樹脂かしめ工具HTの操作がしやすく、第1円環形状板55dとホルダ134dとを固定する作業性が向上する。
固定部170は、第1円環形状板55dにリベット154で押し付けられ、第1円環形状板外面57と平行となり、シャフト94と直交するようになる。ホルダカバー146dと固定部170とが平行となる。センサ基板126と、固定部170とが平行となるように、センサ基板126が支持柱151に支持される。また、センサチップ114は、センサ基板126に実装される。これにより、固定部170と、センサ基板126と、センサチップ114とは、回転軸Axに対して直交する位置に配置される。そして、シャフト94の回転軸Axに対して直交する面上の所定の位置にセンサチップ114が配置される。センサチップ114には、永久磁石108の面110に対して傾きの誤差が抑制される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
以上のように、図29に示すセンサの組付け構造体200dは、シャフト94と、ハウジング40と、永久磁石108と、センサチップ114と、ホルダ134dと、を備える。ハウジング40は、第1円筒部46(図28参照)と、第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部54と、外周が第1円筒部46と接続し、内周が第2円筒部54と接続した円環状板であって、シャフト94の回転軸Axと平行な方向に貫通する複数の貫通孔81を備える第1円環形状板55dとを含む。ホルダ134dは、センサチップ114を保持するとともに、シャフト94の回転軸Axと平行な方向に貫通する貫通孔140を備えた板状の固定部170を備え、貫通孔81と貫通孔140とが樹脂で連結されている。
一般に、電動モータのハウジングにホルダ等を固定する場合には、ハウジングに形成されたねじ穴にねじを螺合して固定する。そのため、ハウジングの内部にねじ屑が混入する可能性があった。
それに対し、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、ハウジング40が第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部54を含む。第1円環形状板55dは、内周が第2円筒部54と接続する。ホルダ134dは、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔140を備える固定部170を有する。第1円環形状板55dとホルダ134dとは、第1円環形状板55dを回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔81と複数の貫通孔140とが樹脂(リベット154)で連結される。
これによれば、第2実施形態のセンサの組付け構造体200c同様に、ハウジング40内に異物が混入することを抑制して異物混入に因る電動モータ31の故障を抑制することができる。さらに、第1円環形状板55dの第1円環形状板外面57が基準となり、第1円環形状板55dに対してセンサチップ114の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。これにより、センサチップ114と、永久磁石108とが位置合わせされる。その結果、センサチップ114の第1センサ116及び第2センサ124が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、リベット154が貫通孔81と貫通孔140とを貫通するリベット軸部154M、第1円環形状板55dに接するリベット頭部154T、及び固定部170に接するリベット頭部155を有するリベット154を備える。リベット頭部154Tが第1円環形状板55d及び固定部170をリベット頭部155と挟む。これによれば、リベット154で第1円環形状板55dとホルダ134dとを固定する作業性が向上する。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、センサチップ114がセンサ基板126に実装されている。ホルダ134dは、センサ基板126を支持し、回転軸Ax方向に延びる複数の支持柱151を備える。これによれば、センサチップ114とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、回転軸Ax方向において固定部170と異なる位置にあり、少なくともセンサ基板126を覆うホルダカバー146dを備える。ホルダ134dは、ホルダカバー146dの外周と、固定部170とを接続するホルダ側壁部172を備える。支持柱151は、ホルダカバー146dに立設している。これにより、センサ基板126とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、複数の支持柱151が樹脂製である。センサ基板126は、センサチップ114が実装される位置と異なる位置に、複数の貫通孔132を有する。支持柱151とセンサ基板126とは、貫通孔132を貫通する樹脂(支持柱151及び頭部152)で連結されている。これによれば、センサチップ114とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、第1円環形状板55dが回転軸Ax方向に突出する位置決め凸部59を備える。固定部170は、位置決め凸部59が挿入され、回転軸Ax方向に貫通する位置決め孔174、174Aを備える。これにより、第1円環形状板55dに対してセンサチップ114の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、第1円筒部46に収容される、ロータ96及びステータ102を備える。電動モータ31dは、電動モータ31dを制御する制御装置(ECU10)を備える。ECU10(制御装置)の筐体(設置部17)が第1円筒部46の近傍に設置される。ホルダ134dは、ECU10とセンサチップ114とを接続するケーブル(ハーネス18c)を保護するケーブル延出用カバー143を備える。これにより、ECU10と電動モータ31dとの間にあるハーネス18cが保護される。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、ケーブル延出用カバー143がECU10と第1円筒部46との隙間を跨がる位置に配置される。これにより、電動モータ31dに対して、ECU10が設置されると、ケーブル延出用カバー143により、センサチップ114が電動モータ31d側に配置される。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、ハーネス18cが複数の電線を平面状に束ねたフラットケーブルである。ケーブル延出用カバー143との間で、ハーネス18cを挟むケーブルカバー19dを備える。これにより、ECU10と電動モータ31dとの間にあるハーネス18cが保護される。
(第4実施形態)
図37は、第4実施形態の第2磁気シールド部材の斜視図である。図38は、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図39は、第4実施形態のセンサ基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図37は、第4実施形態の第2磁気シールド部材の斜視図である。図38は、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図39は、第4実施形態のセンサ基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図37に示すように、第2磁気シールド部材180eは、カバー184と、4つの側壁部186と、4つの固定部188と、を備える。第2磁気シールド部材180eは、例えば、鉄製の部材であるがこれに限定されない。第2磁気シールド部材180eは、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料から形成されていればよい。軟磁性材料とは、例えば、銅及び鉄系ニッケル合金等である。また、第2磁気シールド部材180eの形状は、内部に無数の空洞を有する発泡金属及びメッシュでもよい。また、第2磁気シールド部材180eは、例えば、金属製の部材の表面に軟磁性材料をめっき処理することによって形成されてもよい。また、第2磁気シールド部材180eは、例えば、軟磁性材料のインクを塗布することによって形成されてもよい。
カバー184は、板形状の部材である。カバー184は、平面視で矩形である。側壁部186は、板形状の部材である。側壁部186は、カバー184と直交するように、カバー184の端部と接続される。固定部188は、板形状の部材である。固定部188は、カバー184と平行になるように、側壁部186の端部と接続される。
図38に示すように、第2磁気シールド部材180eは、センサ基板126の反負荷側44の面に配置される。図38及び図39に示すように、第2磁気シールド部材180eは、カバー184が反負荷側44からセンサチップ114を覆うように、固定部188が接着層190を介してセンサ基板126に固定される。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、MRセンサの反負荷側にハーネス等の配線が配置されることがある。このため、MRセンサは、ハーネス等の配線を流れる電流から生じる磁場によって、モータの回転を誤検出する可能性があった。特に、MRセンサを車室内等の限られたスペースに配置する場合には、隣接する電子機器から生じる磁場によっても、モータの回転を誤検出する可能性があった。
それに対し、図38及び図39に示すように、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体200eは、第2磁気シールド部材180eが回転軸Ax方向においてセンサチップ114を永久磁石108と挟む位置に配置されている。さらに、第2磁気シールド部材180eは、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を覆うように、センサ基板126に固定される。これにより、センサチップ114の反負荷側44からセンサチップ114に到達する外乱磁場の大部分を遮蔽することができる。すなわち、センサチップ114が外乱磁場によって誤作動することを抑制できる。その結果、センサの組付け構造体200eは、センサチップ114が電動モータ31の回転を誤検出することを抑制できる。
(第5実施形態)
図40は、第5実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図40は、第5実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図40に示すように、第2磁気シールド部材180fは、ホルダカバー146の内面を覆うように配置されている。第2磁気シールド部材180fは、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料のインクをホルダカバー146の内面に塗布することで形成される。軟磁性材料とは、例えば、鉄、銅及び鉄系ニッケル合金等である。また、第2磁気シールド部材180fは、例えば、シート形状の軟磁性材料をホルダカバー146の内面に接着剤を介して固定することで形成されてもよい。
第5実施形態に係るセンサの組付け構造体200fは、ホルダカバー146が回転軸Ax方向において基板固定部135と異なる位置にあり、且つ、少なくともセンサ基板126を覆う。また、第2磁気シールド部材180fは、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を永久磁石108と挟む位置に配置され、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を覆うようにホルダカバー146に固定される。これによれば、センサの組付け構造体200fは、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体200eと同様の効果を奏する。
(第6実施形態)
図41は、第6実施形態のホルダを反負荷側から見た斜視図である。図42は、第6実施形態のホルダを負荷側から見た斜視図である。図43は、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図41は、第6実施形態のホルダを反負荷側から見た斜視図である。図42は、第6実施形態のホルダを負荷側から見た斜視図である。図43は、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図41から図43に示すように、ホルダ134gは、ホルダガイド142に代えてホルダガイド142gを備えること以外は、第1実施形態に係るホルダ134と同様である。
図41から図43に示すように、ホルダガイド142gは、略円筒形状の部材である。図43に示すように、ホルダガイド142gには、内周面193が軸受固定部62と接触するように、軸受固定部62が挿入される。ホルダガイド142gは、円筒形状の中心軸が開口部137の中心と一致する。ホルダガイド142gは、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135と接続されている。
ホルダガイド142gの外周面192は、回転軸Ax方向と平行である。ホルダガイド142gの内周面193は、負荷側42に近づくにつれて径が大きくなるように傾斜している。
ホルダガイド142gは、円筒の周方向に120度ずつ異なる位置に切欠き部194が形成されている。すなわち、切欠き部194は、ホルダガイド142gに3か所形成されている。切欠き部194は、回転軸Ax方向に形成されたスリットである。これによれば、ホルダガイド142gは、少なくとも3点で軸受固定部62と接触することができる。また、ホルダガイド142gは、負荷側42の端部がラジアル方向に弾性変形し易くなる。したがって、ホルダガイド142gは、軸受固定部62の形状に沿って変形しつつ、少なくとも3点で軸受固定部62と接触することができる。これにより、ホルダガイド142gは、軸受固定部62に対してホルダ134gをより精度よく位置決めできる。なお、切欠き部194が形成される位置及び数は、これに限定されない。切欠き部194は、例えば、ホルダガイド142gの周方向に60度ずつ異なる位置に形成されてもよい。
図43に示す位置L11は、切欠き部194の最も反負荷側44の端部の位置である。図43に示す距離d10は、回転軸Ax方向における位置L8から位置L11までの距離である。すなわち、距離d10は、切欠き部194のスリットの深さを示す。距離d10は、距離d2から距離d3及び曲率半径R2を引いた値よりも大きい。これによれば、ホルダガイド142gは、軸受固定部62と接触する部分の周方向に必ず切欠き部194が形成される。これにより、ホルダガイド142gは、少なくとも軸受固定部62と接触する部分をラジアル方向に弾性変形し易くすることができる。また、軸受固定部62の外径がホルダガイド142gの内径よりも大きい場合でも、ホルダガイド142gがラジアル方向外側に弾性変形してホルダ134gと軸受固定部62とが接触できる。
第6実施形態に係るセンサの組付け構造体200gは、ホルダガイド142gが基板固定部135から離れるにつれて内周面193の径が大きくなる。これによれば、軸受固定部62をホルダガイド142gに挿入し易くすることができる。また、反負荷側軸受92の圧入により軸受固定部側壁外面68が回転軸Axに対して傾いた場合でも、軸受固定部側壁外面68の傾斜に沿ってホルダガイド142gを組付けることができる。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。
それに対し、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体200gは、ホルダガイド142gが回転軸Ax方向と平行な切欠き部194を有する。これによれば、ホルダガイド142gは、軸受固定部62をホルダガイド142gに挿入する場合に、ラジアル方向外側に弾性変形しやすくなる。したがって、ホルダガイド142gの内周面193は、軸受固定部62と面接触し易くなる。これにより、ホルダガイド142gは、軸受固定部62に対するホルダ134gの位置をより高い精度で位置決めできる。これによれば、ホルダ134gは、回転軸Axに対する第1センサ116及び第2センサ124の位置をより高い精度で位置決めできる。その結果、第1センサ116及び第2センサ124が所定の位置に配置されて、第1センサ116及び第2センサ124の検出精度が低下することを抑制できる。
(第7実施形態)
図44は、第7実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図44は、第7実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
ホルダガイド142hは、切欠き部194hが形成されていること以外は、第1実施形態に係るホルダガイド142と同様である。図44に示すように、切欠き部194hは、スリットの深さ(距離d11)以外は第6実施形態に係る切欠き部194と同様である。図44に示す位置L12は、切欠き部194hの最も反負荷側44の端部の位置である。図44に示す距離d11は、位置L8から位置L12までの距離である。距離d11は、距離d2から距離d3及び曲率半径R2を引いた値よりも小さい。このように、切欠き部194hは、回転軸Ax方向において、位置L12が軸受固定部62と重なるように形成されてもよい。
柱部196、198は、円柱形状の部材である。柱部196、198は、反負荷側44の端部がホルダカバー146と接続される。柱部196、198は、例えば、樹脂成型によってホルダカバー146と一体に形成される。柱部196は、負荷側42の端部が第2磁気シールド部材180eのカバー184と接触する。柱部198は、ホルダカバー146に4本形成される。4本の柱部198は、負荷側42の端部が4つの固定部188(図37参照)のそれぞれと接触する。すなわち、4本の柱部198は、第2磁気シールド部材180eをセンサ基板126に押圧する。これによれば、センサの組付け構造体200hは、接着剤を使用せずに第2磁気シールド部材180eをセンサ基板126に対して固定できる。その結果、センサの組付け構造体200hは、接着剤を用いて第2磁気シールド部材180eを固定した場合と比較して、接着剤の収縮によるセンサ基板126の反りが発生しない。
なお、柱部196、198は、円柱形状であるとしたがこれに限定されない。柱部196、198は、例えば、断面が多角形の角柱でもよい。
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、複数の上記実施形態を組み合わせてもよい。
例えば、図44に示すように、シール部材160と、第1磁気シールド部材180と、第2磁気シールド部材180fと、を組み合わせてもよい。また、例えば、センサチップ114は第1センサ116及び第2センサ124に加えて第3のセンサを備えてもよいし、センサチップ114が有するセンサの数は1つでもよい。
1 電動パワーステアリング装置
10 ECU
16 回転角度センサ部
19、19d ケーブルカバー
31 電動モータ
40 ハウジング
46 第1円筒部
52 底壁部
54 第2円筒部
55 第1円環形状板
62 軸受固定部
77 第2円環形状板
81 貫通孔(第2貫通孔)
90a、92a 内周面
90b、92b 外周面
92 反負荷側軸受(軸受)
94 シャフト
108、156 永久磁石(磁石)
110、158 面
114 センサチップ(センサ)
116 第1センサ
124 第2センサ
126 センサ基板
130、130A 位置決め孔(孔)
132 貫通孔(第1貫通孔)
134、134c、134d、134g ホルダ
135、135c 基板固定部
136 位置決め柱(突起部)
139 第2ボス部
140 貫通孔(第3貫通孔)
142、142g、142h ホルダガイド
146、146c、146d ホルダカバー
147 フランジ部
151 支持柱
153 第1ボス部
154 リベット
154M リベット軸部
154T リベット頭部(第1リベット頭部)
155 リベット頭部(第2リベット頭部)
160 シール部材
170 固定部
174、174A 位置決め孔(第4貫通孔)
180 第1磁気シールド部材
180e、180f 第2磁気シールド部材
182 弾性接着層
193 内周面
194、194h 切欠き部
200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h センサの組付け構造体
Ax 回転軸
T 操舵トルク
d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9 距離
t 厚さ
10 ECU
16 回転角度センサ部
19、19d ケーブルカバー
31 電動モータ
40 ハウジング
46 第1円筒部
52 底壁部
54 第2円筒部
55 第1円環形状板
62 軸受固定部
77 第2円環形状板
81 貫通孔(第2貫通孔)
90a、92a 内周面
90b、92b 外周面
92 反負荷側軸受(軸受)
94 シャフト
108、156 永久磁石(磁石)
110、158 面
114 センサチップ(センサ)
116 第1センサ
124 第2センサ
126 センサ基板
130、130A 位置決め孔(孔)
132 貫通孔(第1貫通孔)
134、134c、134d、134g ホルダ
135、135c 基板固定部
136 位置決め柱(突起部)
139 第2ボス部
140 貫通孔(第3貫通孔)
142、142g、142h ホルダガイド
146、146c、146d ホルダカバー
147 フランジ部
151 支持柱
153 第1ボス部
154 リベット
154M リベット軸部
154T リベット頭部(第1リベット頭部)
155 リベット頭部(第2リベット頭部)
160 シール部材
170 固定部
174、174A 位置決め孔(第4貫通孔)
180 第1磁気シールド部材
180e、180f 第2磁気シールド部材
182 弾性接着層
193 内周面
194、194h 切欠き部
200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h センサの組付け構造体
Ax 回転軸
T 操舵トルク
d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9 距離
t 厚さ
Claims (20)
- シャフトと、
第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が前記第1円筒部の端部と接続し、前記シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、
前記第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、前記シャフトの端部に固定される磁石と、
前記磁石の回転を検出するセンサと、
前記第1円環形状板に固定され、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように前記センサを保持するホルダと、を備えるセンサの組付け構造体。 - 外輪と、前記シャフトに固定された内輪とを備える軸受と、をさらに備え、
前記ハウジングは、円筒形状であり、内周面が前記外輪を固定する軸受固定部をさらに備え、
前記ホルダは、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように、前記軸受固定部との組付け位置が前記軸受固定部の外周面で位置決めされる請求項1に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記センサが実装されるセンサ基板を備え、
前記ホルダは、基板固定部と、ホルダガイドと、を有し、
前記基板固定部は、前記センサ基板が固定される板状の部材であり、
前記ホルダガイドは、円筒形状であり、円筒の内周面が前記軸受固定部の外周面に接し、前記基板固定部が前記回転軸に対して直交するように前記基板固定部を固定する請求項2に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記センサ基板は、複数の孔を有する部材であり、
前記基板固定部は、前記センサ基板が固定される面に複数の突起部を有し、
複数の前記突起部は、前記センサ基板の複数の前記孔にそれぞれ挿入され、前記基板固定部に対する前記センサ基板の固定位置をガイドする請求項3に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第1貫通孔を有する前記センサ基板に樹脂かしめで固定された複数の第1ボス部を有する請求項3又は4に記載のセンサの組付け構造体。
- 円筒形状であり、前記第1円筒部と前記軸受固定部との間に配置され、円筒の端部が前記第1円環形状板の内周と接続する第2円筒部と、
前記ホルダガイドの外周面及び前記第2円筒部の内周面と周方向に沿って接するシール部材と、を備える請求項3から5のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記軸受と前記磁石との間に配置され、前記シャフトが貫通し、前記シャフトのラジアル方向外側が前記ホルダガイドと接続されたフランジ部と、
前記ホルダガイドの前記内周面を全周に渡って覆い、且つ、前記磁石側から前記フランジ部を覆うように設けられた第1磁気シールド部材と、を備える請求項3から6のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記第1磁気シールド部材を前記ホルダガイド及び前記フランジ部に接着する弾性接着層をさらに備える請求項7に記載のセンサの組付け構造体。
- 前記回転軸方向において前記センサを前記磁石と挟む位置に配置され、前記回転軸方向において前記センサを覆うように前記センサ基板に固定された第2磁気シールド部材を備える請求項3から8のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
- 前記回転軸方向において前記基板固定部と異なる位置にあり、少なくとも前記センサ基板を覆うホルダカバーと、
前記回転軸方向において前記センサを前記磁石と挟む位置に配置され、前記回転軸方向において前記センサを覆うように前記ホルダカバーに固定された第2磁気シールド部材を備える請求項3から8のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記ホルダガイドは、前記基板固定部から離れるにつれて内周面の径が大きくなる請求項3から10のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
- 前記ホルダガイドは、前記回転軸方向と平行な切欠き部を有する請求項3から11のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
- 前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第2貫通孔を有する前記第1円環形状板に樹脂かしめで固定された複数の第2ボス部を有し、
前記第2ボス部は、前記センサよりもラジアル方向外側に配置される請求項1から12のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記ハウジングは、前記第1円筒部よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部をさらに含み、
前記第1円環形状板は、内周が前記第2円筒部と接続し、
前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第3貫通孔を備える固定部を有し、
前記第1円環形状板と前記ホルダとは、前記第1円環形状板を前記回転軸方向に貫通する複数の第2貫通孔と複数の前記第3貫通孔とが樹脂で連結される請求項1に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記樹脂を含み、前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とを貫通するリベット軸部と、
前記第1円環形状板に接する第1リベット頭部と、
前記固定部に接する第2リベット頭部と、を有するリベットを備え、
前記第1リベット頭部が前記第1円環形状板及び前記固定部を、前記第2リベット頭部と挟む請求項14に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記センサは、センサ基板に実装されており、
前記ホルダは、前記センサ基板を支持し、前記回転軸方向に延びる複数の支持柱と、
前記回転軸方向に前記固定部と異なる位置にあり、少なくとも前記センサ基板を覆うホルダカバーと、
前記ホルダカバーの外周と、前記固定部を接続するホルダ側壁部と、
をさらに備え、
前記支持柱は、前記ホルダカバーに立設している請求項14又は15に記載のセンサの組付け構造体。 - 前記第1円環形状板は、前記回転軸方向に突出する位置決め凸部を備え、
前記固定部は、前記位置決め凸部が挿入され、前記回転軸方向に貫通する第4貫通孔を備える請求項14から16のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。 - 請求項1から17のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体を備える電動モータであって、
前記シャフトは、前記電動モータのシャフトであり、
前記第1円筒部に収容される、ロータ及びステータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置の筐体が前記第1円筒部の近傍に設置され、
前記ホルダは、前記制御装置と前記センサとを接続するケーブルを保護するケーブル延出用カバーを備える電動モータ。 - 前記ケーブル延出用カバーは、前記制御装置と前記第1円筒部との隙間を跨がる位置に配置され、
前記ケーブルは、複数の電線を平面状に束ねたフラットケーブルであり、
前記ケーブル延出用カバーとの間で、前記ケーブルを挟むケーブルカバーを備える請求項18に記載の電動モータ。 - 請求項18又は19に記載の電動モータを有し、前記電動モータが補助操舵トルクを生じさせる電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17863174.3A EP3514480A4 (en) | 2016-10-19 | 2017-10-19 | SENSOR MOUNTING STRUCTURE, ELECTRIC MOTOR AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE |
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