WO2019026534A1 - 磁気検出装置、トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
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- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
Definitions
- the present invention relates to a magnetic detection device, a torque sensor including the magnetic detection device, and an electric power steering device including the torque sensor.
- JP2011-257225A discloses a magnetic detection device including a magnetic sensor for detecting a magnetic flux density and a pair of magnetic flux collecting yokes for guiding the magnetic flux to the magnetic sensor.
- the magnetic sensor is cantilevered on the substrate through the leads.
- the pair of magnet collection yokes is fixed to the sensor holder so as to form a magnetic gap, and the substrate is fixed to the sensor holder such that the magnetic sensor is interposed in the magnetic gap.
- the sensor holder is formed with a through hole for inserting a substrate.
- the magnetic sensor is cantilevered on the substrate via the leads. Therefore, when an impact is applied to the magnetic detection device, the magnetic sensor vibrates in the magnetic gap, and the detection accuracy of the magnetic detection device may be lowered.
- the substrate extends in the axial direction of the through hole of the sensor holder, making it difficult to visually observe the mounting surface of the substrate from the through hole of the sensor holder. As a result, the work of fixing the substrate to the sensor holder may be complicated.
- An object of the present invention is to improve the workability with respect to a substrate and to improve the assemblability of the magnetic detection device.
- the magnetic detection device includes a case, a substrate accommodated in the case, a magnetic detection unit supported by the substrate along the substrate, and a magnetic detection unit in the thickness direction of the substrate.
- a pair of magnetic induction members arranged sandwiching to guide magnetic flux from the magnetic generation portion to the magnetic detection portion, and a holding member assembled to the case and holding the pair of magnetic induction members, the case being in the direction along the substrate
- the holding member has a first closing portion closing the first penetrating portion and a first closing portion along the substrate from the first closing portion. And a second closing portion that extends and closes the second through portion.
- FIG. 1 is a block diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a perspective view of the rotary magnetic circuit unit.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a magnetic detection device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a perspective view of a magnetic detection device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a perspective view of a magnetic detection device according to an embodiment of the present invention, in which the case and the holder are omitted.
- FIG. 7 is an exploded perspective view of the magnetic detection device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a top view of the case and the substrate shown in FIG. 4, showing the substrate removed from the case.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a magnetic detection device according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the inclined surface of the
- the electric power steering apparatus 100 is mounted on a vehicle and assists the steering of the steering wheel 1 by the driver.
- the electric power steering apparatus 100 has a steering shaft 11 which rotates in response to the rotation of the steering wheel 1 and a rack shaft 12 which reverses the wheels 2 in accordance with the rotation of the steering shaft 11.
- the rack shaft 12 is coupled to the wheel 2 via the knuckle arm 3.
- the steering shaft 11 has an input shaft 13 as a first shaft connected to the steering wheel 1 and an output shaft 15 as a second shaft connected to the input shaft 13 via a torsion bar 14.
- a pinion gear 16 that meshes with the rack gear 12a of the rack shaft 12 is formed on the output shaft 15, and the output shaft 15 and the rack shaft 12 are connected by the meshing between the pinion gear 16 and the rack gear 12a.
- the steering torque generated by the steering of the steering wheel 1 is transmitted to the rack shaft 12 through the steering shaft 11.
- the electric power steering apparatus 100 includes an assist mechanism 20 that assists the steering of the driver.
- the assist mechanism 20 includes an electric motor 21, a worm shaft 22 connected to an output shaft of the electric motor 21, a worm wheel 23 meshing with the worm shaft 22, and a pinion shaft 24 connected to the worm wheel 23.
- a pinion gear 25 meshing with the rack gear 12a of the rack shaft 12 is formed on the pinion shaft 24, and the pinion shaft 24 and the rack shaft 12 are connected by the engagement of the pinion gear 25 and the rack gear 12a.
- the assist torque generated by the drive of the electric motor 21 is transmitted to the rack shaft 12 through the worm shaft 22, the worm wheel 23 and the pinion shaft 24.
- the steering torque of the steering wheel 1 and the auxiliary torque of the electric motor 21 are transmitted to the rack shaft 12 independently of each other.
- Such an electric power steering apparatus 100 is also referred to as a "dual pinion type electric power steering apparatus".
- Electric power steering apparatus 100 further includes a torque sensor 30 that detects a steering torque input to input shaft 13, and a controller 40 that controls the operation of electric motor 21.
- the torque sensor 30 and the controller 40 are electrically connected via the signal line 41.
- the torque sensor 30 receives power from the controller 40 and outputs a signal corresponding to the detected steering torque to the controller 40.
- the controller 40 controls the operation of the electric motor 21 based on the signal from the torque sensor 30. That is, the electric motor 21 generates an assist torque based on the steering torque detected by the torque sensor 30.
- the input shaft 13 is rotatably supported by the first housing 51 via the bearing 11a
- the output shaft 15 is rotatably supported by the second housing 52 via the bearings 11b and 11c.
- Ru The output shaft 15 is formed with a hole 15a that opens at the upper end face thereof, and the lower end 13a of the input shaft 13 is inserted into the hole 15a.
- a part of the input shaft 13 is hollow, and the torsion bar 14 is inserted into the input shaft 13.
- the upper end 14 a of the torsion bar 14 is connected to the input shaft 13 via a pin 17.
- the lower end portion 14 b of the torsion bar 14 protrudes from the lower end portion 13 a of the input shaft 13 and is inserted into the hole 15 b opened at the bottom of the hole 15 a of the output shaft 15.
- a serration is formed on the outer periphery of the lower end portion 14b of the torsion bar 14, and the torsion bar 14 and the output shaft 15 are connected via the serration.
- the torsion bar 14 and the output shaft 15 are provided coaxially with the rotation center axis of the input shaft 13.
- the torsion bar 14 transmits a steering torque input from the steering wheel 1 (see FIG. 1) to the input shaft 13 to the output shaft 15, and is torsionally deformed according to the steering torque.
- the direction along the rotation center axis of the input shaft 13 is referred to as “axial direction”
- the radial direction around the rotation center axis of the input shaft 13 is referred to as “radial direction”
- the rotation direction around the rotation center axis of the input shaft 13 Direction is referred to as "circumferential direction”.
- the torque sensor 30 is mounted across the input shaft 13 and the output shaft 15.
- the torque sensor 30 includes a magnetism generating unit 31 supported by the input shaft 13, a rotating magnetic circuit unit 32 supported by the output shaft 15, and a fixed magnetic circuit unit 33 fixed to the first housing 51. And.
- the magnetism generator 31 rotates with the input shaft 13, and the rotary magnetic circuit 32 rotates with the output shaft 15.
- the magnetism generating portion 31 has an annular back yoke 31a fitted to the outer periphery of the input shaft 13, and a ring magnet 31b coupled to the lower end surface of the back yoke 31a.
- the ring magnet 31b is a permanent magnet that generates magnetism in the axial direction, and has 12 magnetic poles formed with equal widths in the circumferential direction. That is, six N poles and six S poles are alternately formed in the circumferential direction on each end face of the ring magnet 31b.
- Such a ring magnet 31 b is also called a “multipolar magnet”, and is formed by applying a magnetic field to the annular hard magnetic body in the axial direction.
- the back yoke 31a is formed of a soft magnetic material and guides a magnetic flux between adjacent magnetic poles of the ring magnet 31b. Therefore, the magnetic force of the ring magnet 31b is concentrated on the opposite side to the back yoke 31a.
- the rotary magnetic circuit unit 32 supports the first and second soft magnetic rings 32a and 32b via the first and second soft magnetic rings 32a and 32b and the mold resin 32d. And a support member 32c.
- the support member 32 c is attached to the output shaft 15. In FIG. 3, the mold resin 32d is not shown.
- the first soft magnetic ring 32 a includes a first magnetic path ring 32 e surrounding the back yoke 31 a of the magnetism generation portion 31 and six first magnetic path pillars projecting axially downward from the first magnetic path ring 32 e. 32f and a first magnetic path front end 32g which is bent radially inward from the lower end of each first magnetic path column 32f.
- the first magnetic path front end 32g faces the lower end surface of the ring magnet 31b.
- the second soft magnetic ring 32b is spaced apart from the first magnetic path ring 32e in the axial direction, and the second magnetic path ring 32h protrudes axially upward from the second magnetic path ring 32h.
- the second magnetic path column portions 32i and second magnetic path front end portions 32j that are respectively bent inward in the radial direction from the upper ends of the second magnetic path column portions 32i.
- the second magnetic path front end 32j faces the lower end surface of the ring magnet 31b.
- the first magnetic path front end portion 32 g and the second magnetic path front end portion 32 j are arranged alternately at equal intervals in the circumferential direction on the same plane orthogonal to the rotation center axis of the torsion bar 14.
- the first magnetic path front end 32g and the second magnetic path front end 32j are in a neutral state in which no torque acts on the torsion bar 14, and the center lines extending in the radial direction are the N pole and the S pole of the ring magnet 31b. It is arranged to point to the boundary.
- the N pole and the S pole of the ring magnet 31b are magnetically shorted by the first magnetic path front end 32g and the second magnetic path front end 32j, and the magnetic flux of the ring magnet 31b is the first magnetic path of the rotary magnetic circuit portion 32. It is hardly guided to the ring portion 32e and the second magnetic path ring portion 32h.
- the first magnetic path front end 32g faces the N pole with a larger area than the S pole and faces the second
- the magnetic path front end 32 j faces the S pole with a larger area than the N pole.
- the first magnetic path front end 32g faces the S pole with a larger area than the N pole and the second magnetic The road tip 32j faces the N pole with a larger area than the S pole.
- the magnetic flux of the ring magnet 31 b is guided in the opposite direction to the first magnetic path ring 32 e and the second magnetic path ring 32 h of the rotary magnetic circuit portion 32.
- the amount of torsional deformation of the torsion bar 14 is larger. Therefore, the area difference between the first magnetic path front end 32g facing the north pole and the south pole of the ring magnet 31b and the area difference between the second magnetic path front end 32j facing the north pole and the south pole of the ring magnet 31b are large. As a result, the magnetic flux guided from the ring magnet 31b to the first magnetic path ring 32e and the second magnetic path ring 32h of the rotary magnetic circuit portion 32 is increased.
- the first magnetic path front end 32g and the second magnetic path front end 32j of the rotary magnetic circuit unit 32 are connected to the first magnetic path from the ring magnet 31b according to the direction and magnitude of the torque acting on the torsion bar 14
- the direction and size of the magnetic flux guided to the ring portion 32e and the second magnetic path ring portion 32h are changed.
- the magnetism generation unit 31 is fixed to the output shaft 15 so as to rotate with the output shaft 15 and rotated.
- the magnetic circuit unit 32 may be fixed to the input shaft 13 so as to rotate with the input shaft 13.
- the fixed magnetic circuit unit 33 has a first magnet collection ring 33 a and a second magnet collection ring 33 b fixed to the inner peripheral surface of the first housing 51 by caulking.
- the first magnetism collecting ring 33 a is provided along the outer periphery of the first magnetic path ring portion 32 e (see FIG. 3) of the rotary magnetic circuit portion 32. Therefore, the magnetic flux from the ring magnet 31 b of the magnetic generation unit 31 is guided to the first magnetic flux collecting ring 33 a through the first soft magnetic ring 32 a of the rotary magnetic circuit unit 32.
- the second magnetism collecting ring 33 b is provided along the outer periphery of the second magnetic path ring portion 32 h (see FIG. 3) of the rotary magnetic circuit portion 32. Therefore, the magnetic flux from the ring magnet 31 b of the magnetic generation unit 31 is guided to the second magnetic flux collecting ring 33 b through the second soft magnetic ring 32 b of the rotary magnetic circuit unit 32.
- the torque sensor 30 further includes a magnetic detection device 60 that detects the magnetic flux led from the magnetic generation unit 31 to the fixed magnetic circuit unit 33 through the rotary magnetic circuit unit 32.
- the magnetic detection device 60 outputs a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux to be introduced to the controller 40 via the signal line 41. Since the direction and the magnitude of the magnetic flux guided to the magnetic detection device 60 change according to the direction and the magnitude of the torque acting on the torsion bar 14, the direction and the magnitude of the torque acting on the torsion bar 14 are detected .
- the steering torque does not act on the torsion bar 14.
- the first magnetic path front end 32g of the first soft magnetic ring 32a of the rotary magnetic circuit unit 32 and the second magnetic path front end 32j of the second soft magnetic ring 32b have the N pole of the ring magnet 31b, respectively.
- S pole face in the same area. Therefore, the magnetic flux from the ring magnet 31b is not guided to the first magnetic path ring portion 32e of the first soft magnetic ring 32a and the second magnetic path ring portion 32h of the second soft magnetic ring 32b. Magnetic flux from 31b is hardly led.
- a steering torque acts on the torsion bar 14.
- the magnetic flux from the ring magnet 31 b is guided to the rotary magnetic circuit unit 32, the fixed magnetic circuit unit 33, and the magnetic detection device 60 according to the magnitude and direction of the steering torque.
- the magnetic detection device 60 outputs a signal according to the magnitude and direction of the magnetic flux density.
- a signal from the magnetic detection device 60 is transmitted to the controller 40 through a signal line 41.
- the controller 40 drives the electric motor 21 in response to the signal from the magnetic detection device 60.
- the rack shaft 12 moves and the wheel 2 is reversed.
- the electric power steering apparatus 100 assists the steering according to the steering torque input to the steering wheel 1.
- the magnetic detection device 60 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 4 to 9.
- the magnetic detection device 60 includes a case 65, a substrate 61 housed in the case 65, and a magnetic sensor 62 mounted on the substrate 61.
- the case 65 is attached to the first housing 51.
- the first housing 51 is formed with a mounting through portion 51a penetrating in the radial direction, and the case 65 is mounted to the first housing 51 in a state where a portion thereof is inserted into the mounting through portion 51a.
- An annular grommet 67 as a seal member is provided between the inner peripheral surface of the mounting through portion 51 a of the first housing 51 and the outer peripheral surface of the case 65.
- the grommet 67 is compressed by the inner peripheral surface of the attachment through portion 51 a and the outer peripheral surface of the case 65 in a state where the case 65 is attached to the first housing 51.
- the grommet 67 seals the gap between the inner peripheral surface of the mounting through portion 51 a and the outer peripheral surface of the case 65.
- a flange portion 65a annularly formed along the periphery of the attachment penetrating portion 51a of the first housing 51, and a projecting portion 65b projecting outward from the flange portion 65a. And are formed.
- the flange portion 65a can prevent the grommet 67 from coming out of the attachment through portion 51a radially outward.
- An insertion hole 65c through which a bolt (not shown) is inserted is formed in the projecting portion 65b, and the case 65 is fastened to the first housing 51 by a bolt inserted through the insertion hole 65c.
- connection pins 65 d are provided inside the case 65.
- the connection pin 65 d is electrically connected to the connector pin 65 f of the female connector 65 e formed on the case 65.
- the connection pin 65d is electrically connected to the signal line 41 through the connector pin 65f by inserting the signal line 41 (see FIG. 1) into the female connector 65e and connecting the signal line 41 and the connector pin 65f. Be done.
- FIG. 6 is a perspective view of the magnetic detection device 60, with the case 65 and the holder 66 described later omitted.
- a plurality of holes 61a penetrating in the thickness direction of the substrate 61 are formed in the substrate 61, and the connection pins 65d of the case 65 are inserted through the holes 61a of the substrate 61.
- Wiring (not shown) is formed on the surface 61b of the substrate 61 by patterning, and the connection pins 65d are electrically connected to the wiring by soldering. Further, the substrate 61 is fixed to the connection pin 65d by soldering. Notches 61 d are formed on both sides of the substrate 61 in a semicircular shape.
- the magnetic sensor 62 has a sensor body 62 a as a magnetic detection unit for detecting a magnetic flux density, and a plurality of terminals 62 b for electrically connecting the sensor body 62 a and the wiring of the substrate 61.
- the sensor body 62a includes a Hall element (not shown) that outputs a voltage according to the magnetic flux density, and outputs a signal according to the direction and the magnitude of the magnetic flux density.
- the signal output from the sensor body 62 a is transmitted to the controller 40 through the terminal 62 b, the wiring of the substrate 61, the connection pin 65 d and the signal line 41.
- the sensor body 62 a is formed in a plate shape, and provided on the substrate 61 substantially in parallel with the substrate 61 so that the back surface 62 d of the sensor body 62 a faces the surface 61 b of the substrate 61.
- the plurality of terminals 62 b extend from both side surfaces of the sensor main body 62 a to the surface 61 b of the substrate 61 and are fixed on the wiring of the substrate 61 by solder.
- the sensor body 62a is supported by the substrate 61 along the substrate 61 via the plurality of terminals 62b.
- the magnetic detection device 60 two magnetic sensors 62 are provided on the substrate 61. This is to diagnose a failure of the magnetic detection device 60 by comparing the two signals. In other words, when the failure of the magnetic detection device 60 is not diagnosed using the magnetic sensor 62, the number of the magnetic sensors 62 may be one.
- the magnetism detection device 60 includes first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 as a pair of magnetism induction members disposed on both sides of the sensor body 62a in the thickness direction of the substrate 61, and the first and second magnetism collecting yokes. And a holder 66 as a holding member for holding 63, 64.
- the holder 66 is assembled to the case 65, and the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 are fixed to the case 65 via the holder 66.
- the first magnetism collecting yoke 63 has a yoke main body 63a formed in a substantially arc shape, a pair of leg portions 63b projecting from the yoke main body 63a, and a claw portion 63c as a magnetic guiding portion provided at the tip of each leg 63b. And have.
- the second magnetism collecting yoke 64 is a yoke body 64a formed in a substantially arc shape, a pair of leg portions 64b protruding from the yoke body 64a, and a magnetic guiding portion provided at the tip of each leg portion 64b. It has the nail
- the yoke main bodies 63 a and 64 a are arranged at intervals in the plate thickness direction of the substrate 61. As shown in FIGS. 4 and 5, portions of the yoke bodies 63 a and 64 a are exposed from the holder 66. When the case 65 is attached to the first housing 51, the inner peripheral surfaces of the yoke bodies 63a and 64a respectively contact the outer peripheral surfaces of the first and second magnetic flux collecting rings 33a and 33b of the fixed magnetic circuit unit 33 (see FIG. 2).
- the legs 63b and 64b of the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 extend from the mutually opposing end faces of the yoke bodies 63a and 64a.
- the leg portions 63b and 64b are formed in a shape that is bent along the substrate 61 toward the tip, and the distance between the leg portions 63b and 64b is narrowed toward the tip.
- the claws 63c and 64c of the first and second magnet collection yokes 63 and 64 are formed in a flat plate shape.
- the claws 63 c face the front surface 62 c of the sensor main body 62 a with a space
- the claws 64 c face the rear surface 61 c of the substrate 61 with a space. That is, the claws 63 c and 64 c are arranged in parallel with a space between them so as to sandwich the sensor body 62 a and the substrate 61.
- the distance between the claws 63c and 64c is smaller than the distance between the yoke bodies 63a and 64a, and the claws 63c and 64c are formed from the first and second magnetic flux collecting rings 33a and 33b (see FIG. 2) of the fixed magnetic circuit 33.
- the magnetic flux led to the main bodies 63a and 64a is guided to the sensor main body 62a.
- the first and second magnet collection yokes 63 and 64 transmit the magnetic flux from the fixed magnetic circuit unit 33 (see FIG. 2) through the yoke bodies 63a and 64a, the legs 63b and 64b, and the claws 63c and 64c.
- Guide to the magnetic sensor 62 Thereby, the magnetic detection device 60 detects the magnetic flux led from the ring magnet 31 b of the magnetic generation unit 31 through the rotary magnetic circuit unit 32 to the fixed magnetic circuit unit 33.
- a first penetrating portion 65g penetrating in a direction along the substrate 61 and a second penetrating portion 65h penetrating in the thickness direction of the substrate 61 are formed.
- the substrate 61 is inserted into the case 65 from the first through portion 65g.
- the case 65 also has side walls 65l, 65m, 65n formed along the outer peripheral side surface of the substrate 61, and a bottom portion 65q formed along the back surface 61c of the substrate 61.
- the side walls 65l and 65m are provided to sandwich the substrate 61, and the side wall 65n is provided across the side walls 65l and 65m.
- the side wall 65l, 65m and the bottom portion 65q define a first penetration portion 65g, and the side wall 65l, 65m, 65n define a second penetration portion 65h.
- a stepped portion 65i on which the substrate 61 is mounted is formed on the side walls 65l, 65m and 65n.
- the stepped portion 65i extends from the first through portion 65g along the substrate 61, and the position of the substrate 61 in the thickness direction is determined by placing the substrate 61 on the stepped portion 65i.
- a rib 65j extending in the thickness direction of the substrate 61 from the step portion 65i is provided.
- the outer shape of the rib 65 j is formed in a semicircular shape corresponding to the shape of the notch 61 d of the substrate 61.
- the position of the substrate 61 in the direction along the substrate 61 is determined by inserting the rib 65 j into the notch 61 d.
- connection pin 65d is inserted into the hole 61a of the substrate 61 by inserting the rib 65j into the notch 61d and moving the substrate 61 along the rib 65j.
- the case 65 is formed with the second through portion 65 h penetrating in the thickness direction of the substrate 61. Therefore, in a state where the second through portion 65h is not closed, the operator can visually observe the connection pin 65d and the rib 65j from the second through portion 65h. Therefore, the operation of inserting the rib 65 j into the notch 61 d of the substrate 61 and inserting the connection pin 65 d into the hole 61 a of the substrate 61 becomes easy. Further, the work of electrically connecting the wiring of the substrate 61 and the connection pin 65 d by soldering and fixing the substrate 61 to the connection pin 65 d of the case 65 is facilitated.
- the holder 66 has a first closing portion 66a closing the first through portion 65g and a second closing portion 66b closing the second through portion 65h.
- the first closed portion 66a is formed in a plate shape, and a part of the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 is embedded in the first closed portion 66a.
- the second closed portion 66 b is integrally formed with the first closed portion 66 a and extends along the substrate 61 from the first closed portion 66 a.
- the first through portion 65 g penetrates the case 65 in the direction along the substrate 61. Therefore, when the holder 66 is assembled to the case 65 so that the first closing portion 66a closes the first through portion 65g, the substrate 61 housed in the case 65 is made of the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64. It can be inserted between the claws 63c and 64c. Since the magnetic sensor 62 is supported by the substrate 61 along the substrate 61, the magnetic sensor 62 can be inserted between the claws 63c and 64c by inserting the substrate 61 between the claws 63c and 64c.
- the second closing portion 66 b extends along the substrate 61. Therefore, when assembling the holder 66 to the case 65 so as to close the first through portion 65g, the second closing portion 66b slides relative to the second through portion 65h. Therefore, it is possible to close the first through portion 65g with the first closing portion 66a and at the same time close the second through portion 65h with the second closing portion 66b.
- the magnetic detection device 60 when the magnetic sensor 62 is inserted between the claws 63c and 64c of the first and second magnetic flux collection yokes 63 and 64, the first and second penetrating portions 65g and 65h are It is closed by the first and second closing portions 66a and 66b, respectively. Therefore, an increase in the number of parts of the magnetic detection device 60 can be prevented, and the magnetic detection device 60 can be assembled without increasing the number of steps.
- the case 65 has a partition wall 65k separating the first through portion 65g and the second through portion 65h. Further, as shown in FIGS. 4, 7 and 9, the side wall 65l, 65m, 65n is formed with a stepped portion 65o extending along the substrate 61 from the first through portion 65g.
- the second closing portion 66b is inserted between the step 65o and the partition 65k, and is positioned in the thickness direction of the substrate 61 by the step 65o and the partition 65k. Therefore, when the holder 66 is assembled to the case 65, the movement of the second closing portion 66b in the thickness direction of the substrate 61 is restricted by the partition 65k and the step 65o, and the holder 66 is guided along the substrate 61. Ru. Therefore, the magnetic sensor 62 can be more easily disposed between the first and second magnet collection yokes 63 and 64, and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the partition wall 65k and the step portion 65o function as a positioning portion for positioning the second closing portion 66b of the holder 66 in the thickness direction of the substrate 61.
- the positioning portion is not limited to the form formed by the partition wall 65k and the step portion 65o, and may be formed, for example, by a groove formed in the side walls 65l and 65m of the case 65.
- the second closed portion 66 b is formed in a shape in which the dimension (thickness) in the thickness direction of the substrate 61 becomes thinner toward the tip.
- the second closed portion 66b includes a thick portion 66c continuously provided from the first closed portion 66a and a thin portion 66d continuously provided from the thick portion 66c.
- the thick portion 66c has substantially the same thickness as the distance between the partition wall 65k and the step portion 65o.
- the thin portion 66 d is formed to be thinner than the thick portion 66 c and to be thinner toward the tip of the second closed portion 66 b. Therefore, the thin portion 66d can be easily inserted between the partition wall 65k and the step portion 65o, and the holder 66 can be easily assembled to the case 65. Therefore, the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the partition wall 65k is formed continuously from the side walls 65l and 65m, and a second penetration portion 65h is defined by the side walls 65l, 65m and 65n and the partition wall 65k.
- the partition wall 65k is connected to the side walls 65l and 65m across the outer surface 66f of the thick portion 66c of the second closed portion 66b. That is, the second closing portion 66b closes the second through portion 65h in a state where the first through portion 65g is inserted. Therefore, the first penetration portion 65g is formed large so that the second closing portion 66b is inserted. Therefore, the substrate 61 can be easily inserted into the case 65 from the first through portion 65g, and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the holder 66 is assembled to the case 65 such that the second closing portion 66b faces the inner surface 65p of the partition wall 65k separating the first through portion 65g and the second through portion 65h. Therefore, the holder 66 can be assembled to the case 65 without covering the outer surface of the partition 65k, and the grommet 67 can be assembled along the outer surface of the partition 65k before the holder 66 is assembled to the case 65.
- the central portion 66e of the thin portion 66d is formed to be raised.
- the central portion 66e is spaced apart from the side walls 65l, 65m and 65n of the case 65, and the first groove 68a is formed by the side walls 65l, 65m and 65n and the second closing portion 66b.
- the central portion 66e is spaced from the thick portion 66c, and a second groove 68b is formed between the central portion 66e and the thick portion 66c.
- the second groove 68b is formed by the partition 65k and the second closing part 66b along the boundary between the partition 65k in the second through part 65h and the thick part 66c of the second closing part 66b, and the second groove 68b is formed of the first groove 68a.
- an annular seal groove 68 as a seal portion is formed by the first groove portion 68 a and the second groove portion 68 b, and the central portion 66 e is surrounded by the seal groove 68.
- the seal groove 68 is filled with a sealing agent 69 which seals between the case 65 and the second closed portion 66b.
- the sealing agent 69 is filled in the first groove 68a to seal between the side walls 65l, 65m, 65n and the second closing part 66b, and is filled in the second groove 68b to form the partition 65k and the second closing part 66b. Seal between. Therefore, the flow of the sealing agent 69 can be controlled by the first groove 68a and the second groove 68b. Therefore, the highly fluid sealant 69 can be used, and the space between the case 65 and the second closed portion 66b can be easily sealed.
- the seal groove 68 is formed in an annular shape, the seal agent 69 is made to flow in the seal groove 68 by filling the highly flowable seal agent 69 in the annular seal groove 68 so that the seal agent 68 is entirely sealed. 69 can be distributed. Therefore, the space between the second closing portion 66b of the holder 66 and the case 65 can be sealed over the entire periphery of the second through portion 65h.
- the central portion 66e has an inclined surface 66g which is inclined so as to approach the substrate 61 as it goes from the second groove 68b to the tip of the second closed portion 66b.
- the virtual extension of the inclined surface 66g reaches the partition wall 65k beyond the second groove 68b. That is, when the case 65 and the holder 66 are inclined and the inclined surface 66g is substantially horizontal with the inclined surface 66g facing upward (see FIG. 11), the inclined surface 66g is an inner surface 65p of the partition 65k (a second closed portion 66b of the partition 65k Above the opposing surface of the Therefore, when the highly fluid sealant 69 is filled in the annular seal groove 68, the liquid level of the sealant 69 reaches the partition wall 65k. Therefore, the gap between the second closing portion 66 b and the partition wall 65 k can be easily sealed by the sealing agent 69.
- the holder 66 has a flange portion 66 h as a limiting portion that protrudes outward from the outer peripheral surface of the first closing portion 66 a.
- the flange portion 66 h faces the end face of the grommet 67 and restricts the movement of the grommet 67 with respect to the case 65. Therefore, in the state where the case 65 is not attached to the first housing 51 (see FIG. 2), the grommet 67 is held by the holder 66 on the outer periphery of the case 65. Therefore, when attaching the case 65 to the first housing 51, it is possible to prevent the grommet 67 from falling off the case 65, and the assemblability of the torque sensor 30 is improved.
- solder paste is printed on the surface 61 b of the substrate 61. Thereafter, the magnetic sensor 62 is disposed on the surface 61b of the substrate 61, and the solder paste is heated to melt the solder paste. The magnetic sensor 62 is fixed to the substrate 61 by cooling and solidifying the solder paste.
- the substrate 61 is inserted into the case 65 from the first through portion 65g, and the substrate 61 is placed on the step portion 65i of the case 65.
- the rib 65j of the case 65 is inserted into the notch 61d.
- the substrate 61 is positioned in the direction along the substrate 61, and the connection pin 65d is inserted into the hole 61a of the substrate 61.
- the wiring of the substrate 61 and the connection pins 65 d are electrically connected by soldering, and the substrate 61 is fixed to the case 65.
- the grommet 67 is assembled to the case 65 along the outer surfaces of the partition wall 65k and the side walls 65l and 65m.
- the holder 66 to which the first magnet collection yoke 63 and the second magnet collection yoke 64 are attached in advance is assembled to the case 65. Specifically, the thin portion 66 d of the second closed portion 66 b of the holder 66 is inserted between the partition wall 65 k and the step 65 o, and the holder 66 is inserted into the case 65. Thereby, the first and second through parts 65g, 65h are closed by the first and second closing parts 66a, 66b, respectively.
- the second closing portion 66 b slides between the partition wall 65 k and the step portion 65 o, and the holder 66 is guided along the substrate 61. Therefore, the magnetic sensor 62 can be easily inserted between the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 held by the holder 66.
- the case 65 and the holder 66 are inclined so that the inclined surface 66g of the second closed portion 66b of the holder 66 is horizontal, and the seal groove 68 is filled with the highly fluid sealant 69.
- the sealant 69 flows in the seal groove 68 and spreads throughout the seal groove 68, and the liquid level of the sealant 69 reaches the partition wall 65k.
- the sealing agent 69 seals between the second closing portion 66b and the partition wall 65k, and between the second closing portion 66b and the side walls 65l, 65m and 65n.
- the magnetic detection device 60 is assembled and manufactured.
- the magnetic detection device 60 since the second penetrating portion 65h of the case 65 penetrates in the thickness direction of the substrate 61, the thickness direction of the substrate 61 from the second penetrating portion 65h before assembling the holder 66 to the case 65 The inside of the case 65 can be visually observed. Therefore, the workability with respect to the substrate 61 housed in the case 65 can be improved.
- the holder 66 since the holder 66 has the second closing part 66b extending from the first closing part 66a, the first and second through parts 65g and 65h can be obtained by assembling the holder 66 to the case 65 in the direction along the substrate 61. It is closed by the first and second closing portions 66a and 66b, respectively. Therefore, an increase in the number of parts of the magnetic detection device 60 can be prevented, and the magnetic detection device 60 can be assembled without increasing the number of steps. Thereby, the assemblability of the magnetic detection apparatus 60 can be improved.
- the holder 66 is positioned in the thickness direction of the substrate 61 by the partition wall 65 k of the case 65 and the stepped portion 65 o. Therefore, when the holder 66 is assembled to the case 65, the holder 66 is guided along the substrate 61 by the partition wall 65k. Therefore, the magnetic sensor 62 can be easily inserted between the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 held by the holder 66, and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the second closing portion 66b closes the second through portion 65h in a state where the first through portion 65g is inserted. Therefore, the first penetration portion 65g is formed large so that the second closing portion 66b is inserted. Therefore, the substrate 61 can be easily inserted into the case 65 from the first through portion 65g, and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the sealing agent 69 is filled in the first groove 68a to seal between the side walls 651, 65m, 65n and the second closing part 66b, and is filled in the second groove 68b to form the partition 65k and the second closing part. Seal between 66b. Therefore, the flow of the sealing agent 69 can be controlled by the first groove 68a and the second groove 68b. Therefore, the highly fluid sealant 69 can be used, and the space between the case 65 and the second closed portion 66b can be easily sealed.
- the inclined surface 66g of the second closed portion 66b is horizontal upward, the inclined surface 66g is positioned above the outer surface 66f of the thick portion 66c of the second closed portion 66b. Therefore, when the highly fluid sealant 69 is filled in the annular seal groove 68, the liquid level of the sealant 69 reaches the partition wall 65k. Therefore, the gap between the second closing portion 66 b and the partition wall 65 k can be easily sealed by the sealing agent 69.
- the torque sensor 30 also includes a magnetic detection device 60. Since the assemblability of the magnetic detection device 60 can be improved, the assemblability of the torque sensor 30 can be improved.
- the holder 66 has a flange portion 66 h which restricts the movement of the grommet 67 with respect to the case 65. Therefore, in a state where the magnetic detection device 60 is not attached to the first housing 51 of the torque sensor 30, the grommet 67 is held on the outer periphery of the case 65 by the flange portion 66h of the holder 66. Therefore, when the magnetic detection device 60 is attached to the first housing 51, the grommet 67 can be prevented from falling off the case 65, and the assemblability of the torque sensor 30 is improved.
- the electric power steering apparatus 100 includes a torque sensor 30. Since the assemblability of the torque sensor 30 can be improved, the assemblability of the electric power steering apparatus 100 can be improved.
- the magnetic detection device 60 is disposed with the case 65, the substrate 61 housed in the case 65, the sensor main body 62a supported by the substrate 61 along the substrate 61, and the sensor main body 62a in the thickness direction of the substrate 61 , And the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 for guiding the magnetic flux from the magnetism generation unit 31 to the sensor main body 62a, and the holder assembled to the case 65 and holding the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 66, the case 65 has a first penetrating portion 65g penetrating in a direction along the substrate 61, and a second penetrating portion 65h penetrating in the thickness direction of the substrate 61, and the holder 66 And a second closing part 66b extending from the first closing part 66a along the substrate 61 and closing the second passing part 65h.
- the second through portion 65 h of the case 65 penetrates in the thickness direction of the substrate 61. Therefore, in a state where the second through portion 65h is not closed, the inside of the case 65 can be visually observed in the thickness direction of the substrate 61 from the second through portion 65h.
- the holder 66 has a second closing portion 66b extending from the first closing portion 66a. Therefore, by assembling the holder 66 to the case 65 in the direction along the substrate 61, the first and second through parts 65h are closed by the first and second closing parts 66b, respectively. Therefore, an increase in the number of parts of the magnetic detection device 60 can be prevented, and the magnetic detection device 60 can be assembled without increasing the number of steps. As a result, the workability with respect to the substrate 61 is improved and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the case 65 has a partition 65k and a step 65o for positioning the holder 66 in the thickness direction of the substrate 61.
- the holder 66 when the holder 66 is assembled to the case 65 to close the first and second through parts 65g and 65h, the holder 66 is guided along the substrate 61 by the partition wall 65k and the step 65o. Therefore, the sensor main body 62a can be easily disposed between the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64 held by the holder 66, and the assemblability of the magnetic detection device 60 is improved.
- the second closing portion 66b closes the second penetrating portion 65h in a state where the first penetrating portion 65g is inserted.
- the first through portion 65g is formed large so that the second closing portion 66b is inserted. Therefore, the substrate 61 can be easily inserted into the case 65 from the first through portion 65g, and the assemblability of the magnetic detection device 60 can be improved.
- the magnetic detection device 60 further includes a sealing groove 68 filled with a sealing agent 69 for sealing between the case 65 and the second closed portion 66b, and the case 65 includes a first through portion 65g and a second through portion
- the seal groove 68 further includes a side wall 65l, 65m, 65n defining 65h, and a partition 65k formed continuously from the side wall 65l, 65m and separating the first through portion 65g and the second through portion 65h.
- the first groove 68a is formed by the side walls 65l, 65m, and 65n and the second closing portion 66b
- the second groove 68b is formed by the partition wall 65k and the second closing portion 66b.
- the sealing agent 69 is filled in the first groove 68a to seal between the side walls 65l, 65m, 65n and the second closing part 66b, and is filled in the second groove 68b to form the partition 65k and the second It seals between the closed part 66b. Therefore, the flow of the sealing agent 69 can be controlled by the first groove 68a and the second groove 68b. Therefore, the highly fluid sealant 69 can be used, and the space between the case 65 and the second closed portion 66b can be easily sealed.
- the second closed portion 66b has an inclined surface 66g located inside the seal groove 68 and inclined toward the substrate 61 as it goes from the second groove 68b toward the tip, and the inclined surface 66g Is oriented upward, the inclined surface 66g is located above the inner surface 66p of the partition wall 65k.
- the liquid surface of the sealing agent 69 reaches the partition wall 65k by filling the sealing groove 68 with the highly fluid sealing agent 69 with the inclined surface 66g horizontal. Therefore, the space between the partition wall 65k and the second closing portion 66b can be easily sealed.
- the torque sensor 30 is connected to the magnetic detection device 60, the magnetic generation unit 31, the input shaft 13 that rotates with the magnetic generation unit 31, and the input shaft 13, and is twisted according to the torque input to the input shaft 13.
- An output shaft 15 which is connected to the torsion bar 14 which deforms and which is connected to the torsion bar 14 and which rotates relative to the input shaft 13 according to the torsional deformation of the torsion bar 14 is supported by the output shaft 15, and the input shaft 13 and the output shaft
- a rotating magnetic circuit unit 32 for changing the magnitude and direction of the magnetic flux led from the magnetism generating unit 31 to the first and second magnet collection yokes 63 and 64 in accordance with relative rotation with respect to 15.
- the torque sensor 30 rotatably supports the input shaft 13 and the output shaft 15 and accommodates the rotary magnetic circuit unit 32, and the first housing 51 and the first housing 51.
- a grommet 67 provided between the inner periphery of the mounting through portion 51a and the outer periphery of the case 65.
- the holder 66 restricts the movement of the grommet 67 relative to the case 65. Flange portion 66h.
- the grommet 67 is held on the outer periphery of the case 65 by the flange portion 66 h of the holder 66 in a state where the case 65 is not attached to the first housing 51. Therefore, when attaching the case 65 to the first housing 51, it is possible to prevent the grommet 67 from falling off the case 65, and the assemblability of the torque sensor 30 is improved.
- the electric power steering apparatus 100 includes a torque sensor 30 and an electric motor 21 that operates based on the torque detected by the torque sensor 30 and reverses the wheel 2.
- the assemblability of the torque sensor 30 can be improved, so the assemblability of the electric power steering apparatus 100 can be improved.
- the magnetic detection device 60 may be used as an angle sensor that detects the absolute rotation angle of the steering shaft 11.
- the torque sensor 30 may be a torque angle sensor that detects an absolute rotation angle of the steering shaft 11, or may be a position sensor.
- the sensor main body 62a and the substrate 61 are disposed between the claws 63c and 64c of the first and second magnetism collecting yokes 63 and 64.
- the substrate 61 may not be disposed between the claws 63 c and 64 c.
- a notch may be formed on the end face of the substrate 61, and the claw portion 64c may be inserted into the notch.
- a soft magnetic material may be disposed in this notch.
- the first through portion 65 g and the second through portion 65 h of the case 65 are separated by the partition wall 65 k.
- the partition 65k may not be provided in the case 65, and the first through portion 65g and the second through portion 65h may not be separated.
- a part of the flange portion 65 a is formed in the second closing portion 66 b of the holder 66.
- the dual pinion electric power steering apparatus 100 in which the steering torque by the driver and the steering assist torque by the electric motor 21 are independently input to the rack shaft 12 has been described.
- the present invention may be a single pinion type electric power steering apparatus in which the steering torque by the driver and the steering assist torque by the electric motor 21 are input to the rack shaft 12 via the common steering shaft.
- the assist mechanism 20 is provided on the output shaft 15.
- the electric motor 21 is connected to the pinion shaft 24 engaged with the rack shaft 12 via the worm shaft 22 and the worm wheel 23, and the torque sensor 30 and the assist mechanism 20 are arranged in the vicinity of the rack shaft 12.
- the electric power steering apparatus 100 has been described.
- the present invention may be a column-type electric power steering apparatus in which the output shaft 15 is coupled to a pinion shaft that meshes with the rack shaft 12 via an intermediate shaft.
- the present invention may be a steer-by-wire electric power steering apparatus in which the steering wheel 1 and the rack shaft 12 are not mechanically connected at normal times and are mechanically connected at fail time.
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Abstract
磁気検出装置(60)は、ケース(65)に収容される基板(61)と、基板(61)に支持されるセンサ本体(62a)と、センサ本体(62a)を挟んで配置される第1及び第2集磁ヨーク(63,64)と、ケース(65)に組み付けられるホルダ(66)と、を備え、ケース(65)は、基板(61)に沿う方向に貫通する第1貫通部(65g)と、基板(61)の板厚方向に貫通する第2貫通部(65h)と、を有し、ホルダ(66)は、第1貫通部(65g)を閉塞する第1閉塞部(66a)と、第1閉塞部(66a)から基板(61)に沿って延在し第2貫通部(65h)を閉塞する第2閉塞部(66b)と、を有する。
Description
本発明は、磁気検出装置、磁気検出装置を備えるトルクセンサ、及びトルクセンサを備える電動パワーステアリング装置に関する。
JP2011-257225Aには、磁束密度を検出する磁気センサと、磁気センサに磁束を導く一対の集磁ヨークと、を備える磁気検出装置が開示される。磁気センサは、リードを介して基板に片持ち支持される。一対の集磁ヨークは、磁気ギャップを形成するようにセンサホルダに固定され、基板は、磁気センサがこの磁気ギャップに介装されるようにセンサホルダに固定される。センサホルダには、基板を挿入するための貫通孔が形成される。
JP2011-257225Aに開示される磁気検出装置では、磁気センサがリードを介して基板に片持ち支持される。そのため、磁気検出装置に衝撃が加えられると、磁気センサが磁気ギャップ内で振動し、磁気検出装置の検出精度が低下することがある。この対策として、磁気センサを基板の実装面と平行に実装し、磁気センサと基板を一対の集磁ヨークの間に配置することが考えられる。しかしながら、この場合、基板は、センサホルダの貫通孔の軸方向に延在することになり、センサホルダの貫通孔から基板の実装面を目視し難くなる。その結果、基板をセンサホルダに固定する作業が煩雑になることがある。
センサホルダに収容された基板に対する作業性を向上させるために、センサホルダに複数の貫通部を形成することも考えられる。しかし、センサホルダに複数の貫通部を形成するだけでは、貫通部を閉塞する部材が複数必要となり、磁気検出装置の部品数が増える。その結果、磁気検出装置の組立工数が増え、組立性が低下する。
本発明は、基板に対する作業性を向上させると共に磁気検出装置の組立性を向上させることを目的とする。
本発明のある実施形態によれば、磁気検出装置は、ケースと、ケースに収容される基板と、基板に沿って基板に支持される磁気検出部と、基板の板厚方向に磁気検出部を挟んで配置され磁気発生部からの磁束を磁気検出部に誘導する一対の磁気誘導部材と、ケースに組み付けられ一対の磁気誘導部材を保持する保持部材と、を備え、ケースは、基板に沿う方向に貫通する第1貫通部と、板厚方向に貫通する第2貫通部と、を有し、保持部材は、第1貫通部を閉塞する第1閉塞部と、第1閉塞部から基板に沿って延在し第2貫通部を閉塞する第2閉塞部と、を有する。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る磁気検出装置60、トルクセンサ30及び電動パワーステアリング装置100について説明する。
まず、図1を参照して、電動パワーステアリング装置100について説明する。電動パワーステアリング装置100は、車両に搭載され、ドライバによるステアリングホイール1の操舵を補助する。
電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール1の回転に応じて回転するステアリングシャフト11と、ステアリングシャフト11の回転に応じて車輪2を転蛇するラックシャフト12と、を有する。ラックシャフト12は、ナックルアーム3を介して車輪2に連結される。
ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール1に連結される第1シャフトとしての入力シャフト13と、入力シャフト13にトーションバー14を介して連結される第2シャフトとしての出力シャフト15と、を有する。出力シャフト15には、ラックシャフト12のラックギア12aと噛合うピニオンギア16が形成され、ピニオンギア16とラックギア12aとの噛合いにより出力シャフト15とラックシャフト12とが連結される。ステアリングホイール1の操舵により生じる操舵トルクは、ステアリングシャフト11を通じてラックシャフト12に伝達される。
また、電動パワーステアリング装置100は、ドライバの操舵を補助するアシスト機構20を備える。アシスト機構20は、電動モータ21と、電動モータ21の出力シャフトに連結されるウォームシャフト22と、ウォームシャフト22と噛合うウォームホイール23と、ウォームホイール23に連結されるピニオンシャフト24と、を備える。ピニオンシャフト24には、ラックシャフト12のラックギア12aと噛み合うピニオンギア25が形成され、ピニオンギア25とラックギア12aとの噛合いによりピニオンシャフト24とラックシャフト12とが連結される。電動モータ21の駆動により生じる補助トルクは、ウォームシャフト22、ウォームホイール23及びピニオンシャフト24を通じてラックシャフト12に伝達される。
このように、電動パワーステアリング装置100では、ステアリングホイール1の操舵トルクと電動モータ21の補助トルクとは、それぞれ独立してラックシャフト12に伝達される。このような電動パワーステアリング装置100は、「デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置」とも呼ばれる。
電動パワーステアリング装置100は、入力シャフト13に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ30と、電動モータ21の動作を制御するコントローラ40と、を更に備える。トルクセンサ30とコントローラ40とは信号線41を介して電気的に接続される。トルクセンサ30は、コントローラ40から電力を受けると共に、検出した操舵トルクに対応した信号をコントローラ40へ出力する。コントローラ40は、トルクセンサ30からの信号に基づいて電動モータ21の動作を制御する。つまり、電動モータ21は、トルクセンサ30により検出される操舵トルクに基づいて、補助トルクを発生する。
図2に示すように、入力シャフト13は、軸受11aを介して第1ハウジング51に回転自在に支持され、出力シャフト15は、軸受11b及び11cを介して第2ハウジング52に回転自在に支持される。出力シャフト15にはその上端面に開口する穴15aが形成され、穴15aに入力シャフト13の下端部13aが挿入される。
入力シャフト13の一部は中空に形成され、入力シャフト13の内部にトーションバー14が挿入される。トーションバー14の上端部14aは、ピン17を介して入力シャフト13に連結される。トーションバー14の下端部14bは入力シャフト13の下端部13aから突出し、出力シャフト15の穴15aの底面に開口する穴15bに挿入される。トーションバー14の下端部14bの外周にはセレーションが形成され、このセレーションを介してトーションバー14と出力シャフト15とが連結される。
トーションバー14及び出力シャフト15は、入力シャフト13の回転中心軸と同軸に設けられる。トーションバー14は、ステアリングホイール1(図1参照)から入力シャフト13に入力される操舵トルクを出力シャフト15に伝達すると共に、その操舵トルクに応じて捩れ変形する。
以下において、入力シャフト13の回転中心軸に沿う方向を「軸方向」と称し、入力シャフト13の回転中心軸を中心とする放射方向を「径方向」と称し、入力シャフト13の回転中心軸周りの方向を「周方向」と称する。
トルクセンサ30は、入力シャフト13と出力シャフト15とに渡って取り付けられる。具体的には、トルクセンサ30は、入力シャフト13に支持される磁気発生部31と、出力シャフト15に支持される回転磁気回路部32と、第1ハウジング51に固定される固定磁気回路部33と、を有する。磁気発生部31は入力シャフト13と共に回転し、回転磁気回路部32は出力シャフト15と共に回転する。
磁気発生部31は、入力シャフト13の外周に嵌合する環状のバックヨーク31aと、バックヨーク31aの下端面に結合されるリング磁石31bと、を有する。リング磁石31bは軸方向に沿って磁気を発生する永久磁石であり、周方向に等しい幅で形成される12個の磁極を有する。つまり、リング磁石31bの各端面には、6個のN極と6個のS極が周方向に交互に形成される。このようなリング磁石31bは、「多極磁石」とも呼ばれ、環状の硬磁性体にその軸方向に磁場を印加することによって形成される。
バックヨーク31aは軟磁性材料によって形成され、リング磁石31bの隣り合う磁極間で磁束を導く。そのため、リング磁石31bの磁力は、バックヨーク31aとは反対側に集中する。
図2及び図3に示すように、回転磁気回路部32は、第1及び第2軟磁性リング32a,32bと、モールド樹脂32dを介して第1及び第2軟磁性リング32a,32bを支持する支持部材32cと、を備える。支持部材32cは、出力シャフト15に取り付けられる。なお、図3では、モールド樹脂32dの図示が省略されている。
第1軟磁性リング32aは、磁気発生部31のバックヨーク31aを取り囲む第1磁路環部32eと、第1磁路環部32eから軸方向下向きに突出する6個の第1磁路柱部32fと、各第1磁路柱部32fの下端からそれぞれ径方向内向きに屈折する第1磁路先端部32gと、を有する。第1磁路先端部32gは、リング磁石31bの下端面と対向する。
第2軟磁性リング32bは、第1磁路環部32eと軸方向に間隔を空けて配置される第2磁路環部32hと、第2磁路環部32hから軸方向上向きに突出する6個の第2磁路柱部32iと、各第2磁路柱部32iの上端からそれぞれ径方向内向きに屈折する第2磁路先端部32jと、を有する。第2磁路先端部32jは、リング磁石31bの下端面と対向する。
第1磁路先端部32gと第2磁路先端部32jは、トーションバー14の回転中心軸と直交する同一平面上に、周方向に交互に等間隔を空けて配置される。また、第1磁路先端部32gと第2磁路先端部32jは、トーションバー14にトルクが作用しない中立状態で、径方向に延びるそれぞれの中心線がリング磁石31bのN極とS極の境界を指すように配置される。そのため、リング磁石31bのN極及びS極は第1磁路先端部32gと第2磁路先端部32jにより磁気的に短絡され、リング磁石31bの磁束は回転磁気回路部32の第1磁路環部32e及び第2磁路環部32hにほとんど導かれない。
トーションバー14にトルクが所定の方向に作用して入力シャフト13と出力シャフト15とが相対回転すると、第1磁路先端部32gがS極よりN極に大きな面積を持って対向すると共に第2磁路先端部32jがN極よりS極に大きな面積を持って対向する。その結果、第1磁路先端部32gと第2磁路先端部32jによる磁気的な短絡が解除され、リング磁石31bの磁束は回転磁気回路部32の第1磁路環部32e及び第2磁路環部32hに導かれる。
トーションバー14にトルクが逆方向に作用して入力シャフト13と出力シャフト15とが相対回転すると、第1磁路先端部32gがN極よりS極に大きな面積を持って対向すると共に第2磁路先端部32jがS極よりN極に大きな面積を持って対向する。その結果、リング磁石31bの磁束は回転磁気回路部32の第1磁路環部32e及び第2磁路環部32hに逆向きに導かれる。
トーションバー14に作用するトルクが大きい程、トーションバー14の捩れ変形量が大きくなる。そのため、第1磁路先端部32gがリング磁石31bのN極とS極に対峙する面積差、及び第2磁路先端部32jがリング磁石31bのN極とS極に対峙する面積差が大きくなり、リング磁石31bから回転磁気回路部32の第1磁路環部32e及び第2磁路環部32hに導かれる磁束が大きくなる。
このように、回転磁気回路部32の第1磁路先端部32g及び第2磁路先端部32jは、トーションバー14に作用するトルクの向き及び大きさに応じてリング磁石31bから第1磁路環部32e及び第2磁路環部32hに導かれる磁束の向き及び大きさを変化させる。
なお、磁気発生部31を入力シャフト13に固定し回転磁気回路部32を出力シャフト15に固定する構成に代えて、磁気発生部31を出力シャフト15と共に回転するように出力シャフト15に固定し回転磁気回路部32を入力シャフト13と共に回転するように入力シャフト13に固定する構成としてもよい。
図2に示すように、固定磁気回路部33は、第1ハウジング51の内周面にかしめにより固定される第1集磁リング33a及び第2集磁リング33bを有する。第1集磁リング33aは、回転磁気回路部32の第1磁路環部32e(図3参照)の外周に沿って設けられる。そのため、第1集磁リング33aには、磁気発生部31のリング磁石31bからの磁束が回転磁気回路部32の第1軟磁性リング32aを通じて導かれる。同様に、第2集磁リング33bは、回転磁気回路部32の第2磁路環部32h(図3参照)の外周に沿って設けられる。そのため、第2集磁リング33bには、磁気発生部31のリング磁石31bからの磁束が回転磁気回路部32の第2軟磁性リング32bを通じて導かれる。
また、トルクセンサ30は、磁気発生部31から回転磁気回路部32を通じて固定磁気回路部33に導かれた磁束を検出する磁気検出装置60を備える。磁気検出装置60は、導かれる磁束の向き及び大きさに応じた信号を、信号線41を介してコントローラ40に出力する。磁気検出装置60に導かれる磁束の向き及び大きさが、トーションバー14に作用するトルクの向き及び大きさに応じて変化するので、トーションバー14に作用するトルクの向き及び大きさが検出される。
次に、トルクセンサ30による操舵トルクの検出、及び電動パワーステアリング装置100による操舵の補助について、図1から図3を参照して説明する。
ステアリングホイール1が操作されていない状態では、トーションバー14には操舵トルクが作用しない。この中立状態では、回転磁気回路部32の第1軟磁性リング32aの第1磁路先端部32gと第2軟磁性リング32bの第2磁路先端部32jとは、それぞれリング磁石31bのN極及びS極に同一の面積で対向する。そのため、リング磁石31bからの磁束は第1軟磁性リング32aの第1磁路環部32e及び第2軟磁性リング32bの第2磁路環部32hに導かれず、磁気検出装置60にはリング磁石31bからの磁束がほとんど導かれない。
ドライバがステアリングホイール1を操舵すると、トーションバー14に操舵トルクが作用する。操舵トルクの大きさ及び方向に応じて、リング磁石31bからの磁束は回転磁気回路部32、固定磁気回路部33、及び磁気検出装置60に導かれる。磁気検出装置60は、磁束密度の大きさ及び方向に応じた信号を出力する。
磁気検出装置60からの信号は、信号線41を通じてコントローラ40に伝達される。コントローラ40は、磁気検出装置60からの信号に応じて電動モータ21を駆動する。これにより、ラックシャフト12が移動して車輪2が転蛇される。このように、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール1に入力される操舵トルクに応じて操舵を補助する。
以下では、図2、図4から図9を参照して、磁気検出装置60について詳しく説明する。
図2及び図4に示すように、磁気検出装置60は、ケース65と、ケース65に収容される基板61と、基板61に実装される磁気センサ62と、を備える。ケース65は、第1ハウジング51に取り付けられる。具体的には、第1ハウジング51には径方向に貫通する取付貫通部51aが形成され、ケース65は、その一部が取付貫通部51aに挿入された状態で第1ハウジング51に取り付けられる。
第1ハウジング51の取付貫通部51aの内周面とケース65の外周面との間にはシール部材としての環状のグロメット67が設けられる。グロメット67は、ケース65が第1ハウジング51に取り付けられた状態では、取付貫通部51aの内周面とケース65の外周面とにより圧縮される。グロメット67によって、取付貫通部51aの内周面とケース65の外周面との隙間がシールされる。
図2及び図5に示すように、ケース65には、第1ハウジング51の取付貫通部51aの周縁に沿って環状に形成されるフランジ部65aと、フランジ部65aから外側に突出する突出部65bと、が形成される。フランジ部65aによって、グロメット67が取付貫通部51aから径方向外側に抜け出るのを防止することができる。突出部65bにはボルト(図示省略)が挿通する挿通孔65cが形成され、ケース65は、挿通孔65cを挿通するボルトによって第1ハウジング51に締結される。
図2及び図4に示すように、ケース65の内部には、複数の接続ピン65dが設けられる。接続ピン65dは、ケース65に形成されるメス型コネクタ65eのコネクタピン65fと電気的に接続される。信号線41(図1参照)をメス型コネクタ65eに挿入して信号線41とコネクタピン65fとを接続することによって、接続ピン65dは、コネクタピン65fを介して信号線41と電気的に接続される。
図6は、磁気検出装置60の斜視図であり、ケース65と後述のホルダ66との図示を省略して示す。図4及び図6に示すように、基板61には、基板61の板厚方向に貫通する複数の孔61aが形成され、基板61の孔61aをケース65の接続ピン65dが挿通する。基板61の表面61bには配線(図示省略)がパターニングによって形成され、接続ピン65dは、はんだ付けによりこの配線と電気的に接続される。また、はんだ付けにより、接続ピン65dに基板61が固定される。基板61の両側面には、切欠61dが半円状に形成される。
磁気センサ62は、磁束密度を検出する磁気検出部としてのセンサ本体62aと、センサ本体62aと基板61の配線とを電気的に接続する複数の端子62bと、を有する。センサ本体62aは、磁束密度に応じて電圧を出力するホール素子(図示省略)を含み、磁束密度の方向及び大きさに応じて信号を出力する。センサ本体62aから出力された信号は、端子62b、基板61の配線、接続ピン65d及び信号線41を通じてコントローラ40に伝達される。
センサ本体62aは板状に形成され、センサ本体62aの裏面62dが基板61の表面61bと対向するように基板61と略平行に基板61に設けられる。複数の端子62bは、センサ本体62aの両側面から基板61の表面61bに延び、はんだにより基板61の配線上に固定される。このように、センサ本体62aは、複数の端子62bを介して基板61に沿って基板61に支持される。
磁気検出装置60では、2つの磁気センサ62が基板61に設けられている。これは、両者の信号を比較することによって磁気検出装置60の故障を診断するためである。換言すれば、磁気センサ62を用いて磁気検出装置60の故障を診断しない場合には、磁気センサ62は1つであってもよい。
磁気検出装置60は、基板61の板厚方向にセンサ本体62aを挟んで配置される一対の磁気誘導部材としての第1及び第2集磁ヨーク63,64と、第1及び第2集磁ヨーク63,64を保持する保持部材としてのホルダ66と、を備える。ホルダ66はケース65に組み付けられ、第1及び第2集磁ヨーク63,64は、ホルダ66を介してケース65に固定される。
第1集磁ヨーク63は、略円弧状に形成されるヨーク本体63aと、ヨーク本体63aから突出する一対の脚部63bと、各脚部63bの先端に設けられる磁気誘導部としての爪部63cと、有する。同様に、第2集磁ヨーク64は、略円弧状に形成されるヨーク本体64aと、ヨーク本体64aから突出する一対の脚部64bと、各脚部64bの先端に設けられる磁気誘導部としての爪部64cと、有する。
ヨーク本体63a,64aは、基板61の板厚方向に互いに間隔を空けて配置される。図4及び図5に示すように、ヨーク本体63a,64aの一部は、ホルダ66から露出する。ケース65が第1ハウジング51に取り付けられた状態では、ヨーク本体63a,64aの内周面がそれぞれ固定磁気回路部33の第1及び第2集磁リング33a,33bの外周面に接触する(図2参照)。
図4及び図6に示すように、第1及び第2集磁ヨーク63,64の脚部63b,64bは、ヨーク本体63a,64aの互いに対向する端面から延びる。そして、脚部63b,64bは、先端に向うにつれ基板61に沿うように曲げられた形状に形成され、脚部63b,64bの間隔は、先端にむかうほど狭くなっている。
第1及び第2集磁ヨーク63,64の爪部63c,64cは平板状に形成される。爪部63cがセンサ本体62aの表面62cと間隔を空けて対向し、爪部64cが基板61の裏面61cと間隔を空けて対向する。つまり、爪部63c,64cはセンサ本体62a及び基板61を挟むように互いに間隔を空けて平行に配置される。
爪部63c,64cの間隔はヨーク本体63a,64aの間隔よりも狭く、爪部63c,64cは、固定磁気回路部33の第1及び第2集磁リング33a,33b(図2参照)からヨーク本体63a,64aに導かれた磁束をセンサ本体62aへ誘導する。このように、第1及び第2集磁ヨーク63,64は、固定磁気回路部33(図2参照)からの磁束を、ヨーク本体63a,64a、脚部63b,64b及び爪部63c,64cを通じて磁気センサ62へ誘導する。これにより、磁気検出装置60は、磁気発生部31のリング磁石31bから回転磁気回路部32を通じて固定磁気回路部33に導かれる磁束を検出する。
図7及び図8に示すように、ケース65には、基板61に沿う方向に貫通する第1貫通部65gと、基板61の板厚方向に貫通する第2貫通部65hと、が形成される。磁気検出装置60を組み立てる際には、基板61は、第1貫通部65gからケース65内に挿入される。
また、ケース65は、基板61の外周側面に沿うように形成される側壁65l,65m,65nと、基板61の裏面61cに沿うように形成される底部65qと、を有する。側壁65l,65mは、基板61を挟むように設けられ、側壁65nは、側壁65l,65mの間に渡って設けられる。側壁65l,65mと底部65qとによって第1貫通部65gが画定され、側壁65l,65m,65nによって第2貫通部65hが画定される。
側壁65l,65m,65nには、基板61が載置される段部65iが形成される。段部65iは、第1貫通部65gから基板61に沿って延び、段部65iに基板61を載置することによって、基板61の板厚方向の位置が決まる。
側壁65l,65mには、段部65iから基板61の板厚方向に沿って延びるリブ65jが設けられる。リブ65jの外形は、基板61の切欠61dの形状に対応して半円状に形成される。リブ65jを切欠61dに挿入することによって、基板61に沿う方向の基板61の位置が決まる。
また、リブ65jは、接続ピン65dと略同じ方向に延びる。そのため、リブ65jを切欠61dに挿入し基板61をリブ65jに沿って移動させることによって、基板61の孔61aに接続ピン65dが挿入される。
前述のように、ケース65には基板61の板厚方向に貫通する第2貫通部65hが形成される。そのため、第2貫通部65hが塞がれていない状態では、作業者は、第2貫通部65hから接続ピン65d及びリブ65jを目視することができる。したがって、リブ65jを基板61の切欠61dに挿入すると共に基板61の孔61aに接続ピン65dを挿入する作業が容易になる。また、はんだ付けにより基板61の配線と接続ピン65dとを電気的に接続すると共に基板61をケース65の接続ピン65dに固定する作業が容易になる。
図4及び図7に示すように、ホルダ66は、第1貫通部65gを閉塞する第1閉塞部66aと、第2貫通部65hを閉塞する第2閉塞部66bと、を有する。第1閉塞部66aは板状に形成され、第1閉塞部66aに第1及び第2集磁ヨーク63,64の一部が埋め込まれている。第2閉塞部66bは、第1閉塞部66aと一体的に形成され、第1閉塞部66aから基板61に沿って延在する。
前述のように、第1貫通部65gは、基板61に沿う方向にケース65を貫通する。そのため、第1閉塞部66aが第1貫通部65gを閉塞するようにホルダ66をケース65に組み付ける際に、ケース65内に収容された基板61を第1及び第2集磁ヨーク63,64の爪部63c,64cの間に挿入することができる。磁気センサ62が基板61に沿って基板61に支持されるので、基板61を爪部63c,64cの間に挿入することによって爪部63c,64cの間に磁気センサ62を挿入することができる。
また、第2閉塞部66bは、基板61に沿って延在する。そのため、第1貫通部65gを閉塞するようにケース65にホルダ66を組み付ける際には、第2貫通部65hに対して第2閉塞部66bがスライドする。したがって、第1貫通部65gを第1閉塞部66aで閉塞すると同時に第2貫通部65hを第2閉塞部66bで閉塞することができる。
このように、磁気検出装置60では、第1及び第2集磁ヨーク63,64の爪部63c,64cの間に磁気センサ62を挿入する際に、第1及び第2貫通部65g,65hがそれぞれ第1及び第2閉塞部66a,66bによって閉塞される。したがって、磁気検出装置60の部品数の増加を防止することができ、工数を増やすことなく磁気検出装置60を組み立てることができる。
ケース65は、第1貫通部65gと第2貫通部65hとを隔てる隔壁65kを有する。また、図4、図7及び図9に示すように、側壁65l,65m,65nには、第1貫通部65gから基板61に沿って延びる段部65oが形成される。第2閉塞部66bは、段部65oと隔壁65kとの間に挿入され、段部65oと隔壁65kとによって基板61の板厚方向に位置決される。そのため、ホルダ66をケース65に組み付ける際には、隔壁65kと段部65oとによって基板61の板厚方向への第2閉塞部66bの移動が制限され、ホルダ66が基板61に沿って案内される。したがって、第1及び第2集磁ヨーク63,64の間に磁気センサ62をより容易に配置することができ、磁気検出装置60の組立性が向上する。
このように、隔壁65kと段部65oとは、基板61の板厚方向にホルダ66の第2閉塞部66bを位置決めする位置決め部として機能する。位置決め部は、隔壁65kと段部65oとによって形成される形態に限られず、例えば、ケース65の側壁65l,65mに形成される溝によって形成されていてもよい。
第2閉塞部66bは、基板61の板厚方向における寸法(厚さ)が先端に向うほど薄くなる形状に形成される。具体的には、第2閉塞部66bは、第1閉塞部66aから連続して設けられる肉厚部66cと、肉厚部66cから連続して設けられる肉薄部66dと、を含む。肉厚部66cは、隔壁65kと段部65oの間隔と略同じ厚さを有する。肉薄部66dは、肉厚部66cよりも薄く、かつ第2閉塞部66bの先端に向うほど薄くなるように形成される。そのため、肉薄部66dを隔壁65kと段部65oとの間に容易に挿入することができ、ホルダ66をケース65に容易に組み付けることができる。したがって、磁気検出装置60の組立性が向上する。
隔壁65kは、側壁65l,65mから連続して形成され、側壁65l,65m,65nと隔壁65kとによって、第2貫通部65hが画定される。隔壁65kは、第2閉塞部66bの肉厚部66cの外面66fを跨いで側壁65l,65mに接続される。つまり、第2閉塞部66bは、第1貫通部65gを挿通した状態で第2貫通部65hを閉塞する。そのため、第1貫通部65gは、第2閉塞部66bが挿通するように大きく形成される。したがって、基板61を第1貫通部65gからケース65内に容易に挿入することができ、磁気検出装置60の組立性が向上する。
また、ホルダ66は、第2閉塞部66bが第1貫通部65gと第2貫通部65hとを隔てる隔壁65kの内面65pと対向するようにケース65に組み付けられる。したがって、隔壁65kの外面を覆うことなくホルダ66をケース65に組み付けることができ、ホルダ66をケース65に組み付ける前に、グロメット67を隔壁65kの外面に沿って組み付けることができる。
図4及び図7に示すように、肉薄部66dの中央部66eは***するように形成される。中央部66eは、ケース65の側壁65l,65m,65nと間隔を空けて設けられ、側壁65l,65m,65nと第2閉塞部66bとによって第1溝部68aが形成される。
また、中央部66eは、肉厚部66cと間隔を空けて設けられ、中央部66eと肉厚部66cとの間に第2溝部68bが形成される。第2溝部68bは、隔壁65kと第2閉塞部66bとによって、第2貫通部65hにおける隔壁65kと第2閉塞部66bの肉厚部66cとの境界に沿って形成され、第1溝部68aの両端を接続する。つまり、第1溝部68aと第2溝部68bとによって、シール部としての環状のシール溝68が形成され、中央部66eはシール溝68によって囲まれる。シール溝68には、ケース65と第2閉塞部66bとの間をシールするシール剤69が充填される。
シール剤69は、第1溝部68aに充填されて側壁65l,65m,65nと第2閉塞部66bとの間をシールすると共に、第2溝部68bに充填されて隔壁65kと第2閉塞部66bとの間をシールする。そのため、シール剤69の流動を第1溝部68aと第2溝部68bとにより制御することができる。したがって、流動性の高いシール剤69を用いることができ、ケース65と第2閉塞部66bとの間を容易にシールすることができる。
シール溝68が環状に形成されるので、流動性の高いシール剤69を環状のシール溝68に充填することによって、シール剤69をシール溝68内で流動させてシール溝68の全体にシール剤69を行き渡らせることができる。したがって、ホルダ66の第2閉塞部66bとケース65との間を第2貫通部65hの周縁全体に渡ってシールすることができる。
中央部66eは、第2溝部68bから第2閉塞部66bの先端に向かうにつれ基板61に近づくように傾斜する傾斜面66gを有する。傾斜面66gの仮想延長線は、第2溝部68bを超えて隔壁65kに到達する。つまり、ケース65及びホルダ66を傾け傾斜面66gを上に向けて略水平にしたとき(図11参照)には、傾斜面66gは、隔壁65kの内面65p(隔壁65kにおける第2閉塞部66bとの対向面)よりも上方に位置する。そのため、流動性の高いシール剤69を環状のシール溝68に充填したときには、シール剤69の液面は隔壁65kに達する。したがって、シール剤69により第2閉塞部66bと隔壁65kとの隙間を容易にシールすることができる。
また、図4に示すように、ホルダ66は、第1閉塞部66aの外周面から外側に突出する制限部としてのフランジ部66hを有する。フランジ部66hは、グロメット67の端面と対向し、ケース65に対するグロメット67の移動を制限する。そのため、ケース65が第1ハウジング51(図2参照)に取り付けられていない状態では、グロメット67は、ホルダ66によってケース65の外周に保持される。したがって、ケース65を第1ハウジング51に取り付ける際にグロメット67がケース65から脱落するのを防止することができ、トルクセンサ30の組立性が向上する。
次に、磁気検出装置60の製造方法について、図4から図9を参照して説明する。
まず、基板61の表面61bにはんだペーストを印刷する。その後、基板61の表面61bに磁気センサ62を配置し、はんだペーストを加熱してはんだペーストを溶かす。はんだペーストを冷却して固めることにより、磁気センサ62が基板61に固定される。
次に、基板61を第1貫通部65gからケース65内に挿入し、ケース65の段部65iに基板61を載置する。このとき、ケース65のリブ65jを切欠61dに挿入する。これにより、基板61に沿う方向に基板61が位置決めされ、基板61の孔61aに接続ピン65dが挿入される。その後、はんだ付けにより基板61の配線と接続ピン65dとを電気的に接続すると共に、基板61をケース65に固定する。
次に、グロメット67を、隔壁65kと側壁65l,65mの外面に沿ってケース65に組み付ける。
次に、第1集磁ヨーク63及び第2集磁ヨーク64が予め取り付けられたホルダ66をケース65に組み付ける。具体的には、ホルダ66の第2閉塞部66bの肉薄部66dを隔壁65kと段部65oとの間に挿入し、ホルダ66をケース65内に挿入する。これにより、第1及び第2貫通部65g,65hがそれぞれ第1及び第2閉塞部66a,66bによって閉塞される。
このとき、第2閉塞部66bが隔壁65kと段部65oとの間でスライドし、ホルダ66が基板61に沿って案内される。したがって、ホルダ66により保持された第1及び第2集磁ヨーク63,64の間に磁気センサ62を容易に挿入することができる。
次に、ホルダ66の第2閉塞部66bの傾斜面66gが水平になるようにケース65及びホルダ66を傾け、シール溝68に流動性の高いシール剤69を充填する。シール剤69は、シール溝68内で流動してシール溝68の全体に行き渡ると共に、シール剤69の液面が隔壁65kに達する。シール剤69を固めることによって、第2閉塞部66bと隔壁65kとの間、及び第2閉塞部66bと側壁65l,65m,65nとの間がシール剤69によりシールされる。
以上のようにして、磁気検出装置60は組み立てられて製造される。
磁気検出装置60によれば、ケース65の第2貫通部65hが基板61の板厚方向に貫通するので、ホルダ66をケース65に組み付ける前では、第2貫通部65hから基板61の板厚方向にケース65の内部を目視することができる。したがって、ケース65に収容された基板61に対する作業性を向上させることができる。
また、ホルダ66が第1閉塞部66aから延在する第2閉塞部66bを有するので、基板61に沿う方向にホルダ66をケース65に組み付けることによって、第1及び第2貫通部65g,65hがそれぞれ第1及び第2閉塞部66a,66bによって閉塞される。したがって、磁気検出装置60の部品数の増加を防止することができ、工数を増やすことなく磁気検出装置60を組み立てることができる。これにより、磁気検出装置60の組立性を向上させることができる。
また、ケース65の隔壁65kと段部65oとによって、ホルダ66が基板61の板厚方向に位置決めされる。そのため、ホルダ66をケース65に組み付ける際には、ホルダ66が隔壁65kによって基板61に沿って案内される。したがって、ホルダ66により保持された第1及び第2集磁ヨーク63,64の間に磁気センサ62を容易に挿入することができ、磁気検出装置60の組立性が向上する。
また、第2閉塞部66bは、第1貫通部65gを挿通した状態で第2貫通部65hを閉塞する。そのため、第1貫通部65gは、第2閉塞部66bが挿通するように大きく形成される。したがって、基板61を第1貫通部65gからケース65内に容易に挿入することができ、磁気検出装置60の組立性が向上する。
また、シール剤69は、第1溝部68aに充填されて側壁65l,65m,65nと第2閉塞部66bとの間をシールすると共に、第2溝部68bに充填されて隔壁65kと第2閉塞部66bとの間をシールする。そのため、シール剤69の流動を第1溝部68aと第2溝部68bとにより制御することができる。したがって、流動性の高いシール剤69を用いることができ、ケース65と第2閉塞部66bとの間を容易にシールすることができる。
また、第2閉塞部66bの傾斜面66gを上方に向けて水平にしたときに、傾斜面66gは、第2閉塞部66bの肉厚部66cの外面66fよりも上方に位置する。そのため、流動性の高いシール剤69を環状のシール溝68に充填したときには、シール剤69の液面は隔壁65kに達する。したがって、シール剤69により第2閉塞部66bと隔壁65kとの隙間を容易にシールすることができる。
また、トルクセンサ30は、磁気検出装置60を備える。磁気検出装置60の組立性を向上させることができるので、トルクセンサ30の組立性を向上させることができる。
また、ホルダ66がケース65に対するグロメット67の移動を制限するフランジ部66hを有する。そのため、磁気検出装置60がトルクセンサ30の第1ハウジング51に取り付けられていない状態では、グロメット67は、ホルダ66のフランジ部66hによってケース65の外周に保持される。したがって、磁気検出装置60を第1ハウジング51に取り付ける際にグロメット67がケース65から脱落するのを防止することができ、トルクセンサ30の組立性が向上する。
また、電動パワーステアリング装置100は、トルクセンサ30を備える。トルクセンサ30の組立性を向上させることができるので、電動パワーステアリング装置100の組立性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
磁気検出装置60は、ケース65と、ケース65に収容される基板61と、基板61に沿って基板61に支持されるセンサ本体62aと、基板61の板厚方向にセンサ本体62aを挟んで配置され、磁気発生部31からの磁束をセンサ本体62aに誘導する第1及び第2集磁ヨーク63,64と、ケース65に組み付けられ、第1及び第2集磁ヨーク63,64を保持するホルダ66と、を備え、ケース65は、基板61に沿う方向に貫通する第1貫通部65gと、基板61の板厚方向に貫通する第2貫通部65hと、を有し、ホルダ66は、第1貫通部65gを閉塞する第1閉塞部66aと、第1閉塞部66aから基板61に沿って延在し第2貫通部65hを閉塞する第2閉塞部66bと、を有する。
この構成では、ケース65の第2貫通部65hが基板61の板厚方向に貫通する。そのため、第2貫通部65hが塞がれていない状態では、第2貫通部65hから基板61の板厚方向にケース65の内部を目視することができる。また、ホルダ66は、第1閉塞部66aから延在する第2閉塞部66bを有する。そのため、基板61に沿う方向にホルダ66をケース65に組み付けることによって、第1及び第2貫通部65hがそれぞれ第1及び第2閉塞部66bによって閉塞される。したがって、磁気検出装置60の部品数の増加を防止することができ、工数を増やすことなく磁気検出装置60を組み立てることができる。これにより、基板61に対する作業性が向上すると共に磁気検出装置60の組立性が向上する。
また、磁気検出装置60では、ケース65は、基板61の板厚方向にホルダ66を位置決めする隔壁65k及び段部65oを有する。
この構成では、ホルダ66をケース65に組み付けて第1及び第2貫通部65g,65hを閉塞する際には、ホルダ66が隔壁65k及び段部65oによって基板61に沿って案内される。したがって、ホルダ66により保持された第1及び第2集磁ヨーク63,64の間にセンサ本体62aを容易に配置することができ、磁気検出装置60の組立性が向上する。
また、磁気検出装置60では、第2閉塞部66bは、第1貫通部65gを挿通した状態で第2貫通部65hを閉塞する。
この構成では、第1貫通部65gは、第2閉塞部66bが挿通するように大きく形成される。したがって、基板61を第1貫通部65gからケース65に容易に挿入することができ、磁気検出装置60の組立性を向上させることができる。
また、磁気検出装置60は、ケース65と第2閉塞部66bとの間をシールするシール剤69が充填されるシール溝68を更に備え、ケース65は、第1貫通部65gと第2貫通部65hとを画定する側壁65l,65m,65nと、側壁65l,65mから連続して形成され第1貫通部65gと第2貫通部65hとを隔てる隔壁65kと、を更に有し、シール溝68は、側壁65l,65m,65nと第2閉塞部66bとによって形成される第1溝部68aと、隔壁65kと第2閉塞部66bによって形成される第2溝部68bと、を有する。
この構成では、シール剤69は、第1溝部68aに充填されて側壁65l,65m,65nと第2閉塞部66bとの間をシールすると共に、第2溝部68bに充填されて隔壁65kと第2閉塞部66bとの間をシールする。そのため、シール剤69の流動を第1溝部68aと第2溝部68bとにより制御することができる。したがって、流動性の高いシール剤69を用いることができ、ケース65と第2閉塞部66bとの間を容易にシールすることができる。
また、磁気検出装置60では、第2閉塞部66bは、シール溝68の内側に位置し第2溝部68bから先端に向かうにつれ基板61に近づくように傾斜する傾斜面66gを有し、傾斜面66gを上方に向けて水平にしたときに、傾斜面66gは、隔壁65kの内面66pよりも上方に位置する。
この構成では、傾斜面66gを水平にしてシール溝68に流動性の高いシール剤69を充填することにより、シール剤69の液面が隔壁65kに達する。したがって、隔壁65kと第2閉塞部66bとの間を容易にシールすることができる。
また、トルクセンサ30は、磁気検出装置60と、磁気発生部31と、磁気発生部31と共に回転する入力シャフト13と、入力シャフト13に連結され、入力シャフト13に入力されるトルクに応じて捩れ変形するトーションバー14と、トーションバー14に連結され、トーションバー14の捩れ変形に応じて入力シャフト13に対して相対回転する出力シャフト15と、出力シャフト15に支持され、入力シャフト13と出力シャフト15との相対回転に応じて磁気発生部31から第1及び第2集磁ヨーク63,64に導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる回転磁気回路部32と、を備える。
この構成では、磁気検出装置60の組立性を向上させることができるので、トルクセンサ30の組立性を向上させることができる。
また、トルクセンサ30は、入力シャフト13及び出力シャフト15を回転自在に支持し回転磁気回路部32を収容する第1及び第2ハウジング51,52と、第1ハウジング51を貫通しケース65の一部が挿入される取付貫通部51aと、取付貫通部51aの内周とケース65の外周との間に設けられるグロメット67と、を更に備え、ホルダ66は、ケース65に対するグロメット67の移動を制限するフランジ部66hを有する。
この構成では、ケース65が第1ハウジング51に取り付けられていない状態では、グロメット67は、ホルダ66のフランジ部66hによってケース65の外周に保持される。したがって、ケース65を第1ハウジング51に取り付ける際にグロメット67がケース65から脱落するのを防止することができ、トルクセンサ30の組立性が向上する。
また、電動パワーステアリング装置100は、トルクセンサ30と、トルクセンサ30により検出されるトルクに基づいて動作し車輪2を転蛇する電動モータ21と、を備える。
この構成では、トルクセンサ30の組立性を向上させることができるので、電動パワーステアリング装置100の組立性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
(1)磁気検出装置60は、ステアリングシャフト11の絶対回転角度を検出するアングルセンサに用いられてもよい。トルクセンサ30は、ステアリングシャフト11の絶対回転角度を検出するトルクアングルセンサであってもよいし、ポジションセンサであってもよい。
(2)上記実施形態では、センサ本体62aと基板61とが第1及び第2集磁ヨーク63,64の爪部63c,64cの間に配置される。しかし、基板61は、爪部63c,64cの間に配置されていなくてもよい。例えば、基板61の端面に切り欠きが形成されこの切り欠きに爪部64cが挿入されていてもよい。また、この切り欠きに軟磁性材が配置されていてもよい。
(3)上記実施形態では、ケース65の第1貫通部65gと第2貫通部65hとは、隔壁65kによって隔てられる。しかし、ケース65に隔壁65kが設けられておらず第1貫通部65gと第2貫通部65hとが隔てられていなくてもよい。この場合、フランジ部65aの一部は、ホルダ66の第2閉塞部66bに形成される。
(4)上記実施形態では、ドライバによる操舵トルクと電動モータ21による操舵補助トルクとがそれぞれ独立してラックシャフト12に入力されるデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置100について説明した。しかし、本発明は、ドライバによる操舵トルクと電動モータ21による操舵補助トルクとが共通のステアリングシャフトを介してラックシャフト12に入力されるシングルピニオン式の電動パワーステアリング装置であってもよい。その場合には、アシスト機構20は、出力シャフト15に設けられる。
(5)上記実施形態では、ラックシャフト12と噛み合うピニオンシャフト24にウォームシャフト22及びウォームホイール23を介して電動モータ21が連結されトルクセンサ30及びアシスト機構20がラックシャフト12の近傍に配置される電動パワーステアリング装置100について説明した。しかし、本発明は、出力シャフト15がラックシャフト12に噛み合うピニオンシャフトにインターミディエートシャフトを介して連結されるコラム式の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、本発明は、ステアリングホイール1とラックシャフト12とが通常時は機械的に連結されずフェール時に機械的に連結されるステアバイワイヤ式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
本願は2017年8月3日に日本国特許庁に出願された特願2017-150959に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (8)
- 磁気検出装置であって、
ケースと、
前記ケースに収容される基板と、
前記基板に沿って前記基板に支持される磁気検出部と、
前記基板の板厚方向に前記磁気検出部を挟んで配置され、磁気発生部からの磁束を前記磁気検出部に誘導する一対の磁気誘導部材と、
前記ケースに組み付けられ、前記一対の磁気誘導部材を保持する保持部材と、を備え、
前記ケースは、
前記基板に沿う方向に貫通する第1貫通部と、
前記板厚方向に貫通する第2貫通部と、を有し、
前記保持部材は、
前記第1貫通部を閉塞する第1閉塞部と、
前記第1閉塞部から前記基板に沿って延在し前記第2貫通部を閉塞する第2閉塞部と、を有する
磁気検出装置。 - 請求項1に記載の磁気検出装置であって、
前記ケースは、前記板厚方向に前記保持部材を位置決めする位置決め部を有する
磁気検出装置。 - 請求項1に記載の磁気検出装置であって、
前記第2閉塞部は、前記第1貫通部を挿通した状態で前記第2貫通部を閉塞する
磁気検出装置。 - 請求項1に記載の磁気検出装置であって、
前記ケースと前記第2閉塞部との間をシールするシール剤が充填されるシール部を更に備え、
前記ケースは、
前記第1貫通部と前記第2貫通部とを画定する側壁と、
前記側壁から連続して形成され前記第1貫通部と前記第2貫通部とを隔てる隔壁と、を更に有し、
前記シール部は、
前記側壁と前記第2閉塞部とによって形成される第1溝部と、
前記隔壁と前記第2閉塞部とによって形成される第2溝部と、を有する
磁気検出装置。 - 請求項4に記載の磁気検出装置であって、
前記第2閉塞部は、前記シール部の内側に位置し前記第2溝部から先端に向かうにつれ前記基板に近づくように傾斜する傾斜面を有し、
前記傾斜面を上方に向けて水平にしたときに、前記傾斜面は、前記隔壁における前記第2閉塞部との対向面よりも上方に位置する
磁気検出装置。 - トルクセンサであって、
請求項1に記載の磁気検出装置と、
前記磁気発生部と、
前記磁気発生部と共に回転する第1シャフトと、
前記第1シャフトに連結され、前記第1シャフトに入力されるトルクに応じて捩れ変形するトーションバーと、
前記トーションバーに連結され、前記トーションバーの捩れ変形に応じて前記第1シャフトに対して相対回転する第2シャフトと、
前記第2シャフトに支持され、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの相対回転に応じて前記磁気発生部から前記一対の磁気誘導部材に導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる回転磁気回路部と、を備える
トルクセンサ。 - 請求項6に記載のトルクセンサであって、
前記第1シャフト及び前記第2シャフトを回転自在に支持し前記回転磁気回路部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し前記ケースの一部が挿入される取付貫通部と、
前記取付貫通部の内周と前記ケースの外周との間に設けられる環状のシール部材と、を更に備え、
前記保持部材は、前記ケースに対する前記シール部材の移動を制限する制限部を有する
トルクセンサ。 - 電動パワーステアリング装置であって、
請求項6に記載のトルクセンサと、
前記トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて動作し車輪を転蛇する電動モータと、を備える
電動パワーステアリング装置。
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