(57)【要約】【課題】トーションバーで連結される第１軸および第２軸間の捩れを検出するトルクセンアにおいて、磁極間の磁力のばらつきを小さくし、電動パワーステアリング装置に用いるときの組付け工数を低減する。【解決手段】第１軸１１に第１および第２回転ヨーク１５，１６が固定され、第２軸１２に第３および第４回転ヨーク１７，１８が固定され、第１および第２回転ヨーク１５，１６の外周に第１固定磁石１９のＮ極および第２固定磁石２０のＳ極が個別に対峙し、第３および第４回転ヨーク１７，１８に第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２が個別に対峙し、両固定集磁ヨーク２１，２２間に磁気検出素子２３が配置され、第１および第２回転ヨーク１５，１６に交互にかつ周方向等間隔に設けられる同一複数ずつの第１および第２爪部１５ａ，１６ａに、第３および第４回転ヨーク１７，１８に設けられる第３および第４爪部１７ａ，１８ａが対峙する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバー（１３）で連結される第１軸（１１）および第２軸（１２）間の捩れを検出するトルクセンサであって、第１軸（１１）に固定されるリング状の第１および第２回転ヨーク（１５，１６）と、第２軸（１２）に固定されるリング状の第３および第４回転ヨーク（１７，１８）と、第１および第２回転ヨーク（１５，１６）の一方の外周にＮ極を対峙させる第１固定磁石（１９）と、第１および第２回転ヨーク（１５，１６）の他方の外周にＳ極を対峙させる第２固定磁石（２０）と、第３および第４回転ヨーク（１７，１８）に個別に対峙する第１および第２固定集磁ヨーク（２１，２２）と、両固定集磁ヨーク（２１，２２）間に配置される磁気検出素子（２３）とを備え、第１および第２回転ヨーク（１５，１６）に、交互にかつ周方向等間隔に配置される同一複数ずつの第１および第２爪部（１５ａ，１６ａ）がそれぞれ設けられ、第３および第４回転ヨーク（１７，１８）に、第１および第２爪部（１５ａ，１６ａ）と同数である複数ずつの第３および第４爪部（１７ａ，１８ａ）が、第１および第２爪部（１５ａ，１６ａ）に対峙するようにして交互にかつ周方向等間隔に設けられることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションバーで連結される第１軸および第２軸間の捩れを検出するトルクセンアに関し、特に、電動パワーステアリング装置に好適に用いられるトルクセンサの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
トーションバーで第２軸に連結される第１軸に、リング状の多極磁石が固定されるようにしたトルクセンサが特許文献１で知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８０５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１で開示されたものでは、多極磁石を用いることから着磁コストが大であって磁極間のばらつきの影響が大きくなる。また磁力のばらつきを中立位置での出力などのトルクセンサ側の変更で調整する場合、回転する第１軸に磁石が固定されていると、その組付け状態でないと磁力のばらつきを調整することができず、電動パワーステアリング装置に用いるときに組付け工数が大となる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁極間の磁力のばらつきを小さくし、電動パワーステアリング装置に用いるときの組付け工数を低減し得るようにしたトルクセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、トーションバーで連結される第１軸および第２軸間の捩れを検出するトルクセンサであって、第１軸に固定されるリング状の第１および第２回転ヨークと、第２軸に固定されるリング状の第３および第４回転ヨークと、第１および第２回転ヨークの一方の外周にＮ極を対峙させる第１固定磁石と、第１および第２回転ヨークの他方の外周にＳ極を対峙させる第２固定磁石と、第３および第４回転ヨークに個別に対峙する第１および第２固定集磁ヨークと、両固定集磁ヨーク間に配置される磁気検出素子とを備え、第１および第２回転ヨークに、交互にかつ周方向等間隔に配置される同一複数ずつの第１および第２爪部がそれぞれ設けられ、第３および第４回転ヨークに、第１および第２爪部と同数である複数ずつの第３および第４爪部が、第１および第２爪部に対峙するようにして交互にかつ周方向等間隔に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記特徴によれば、第１軸および第２軸間で捩れが生じると、第１軸側の第１および第２爪部に対する第２軸側の第３および第４爪部の相対位置が変化し、第３および第４回転ヨークに個別に対峙する一対の固定集磁ヨーク間での磁束に変化が生じることによって第１および第２軸間の捩れが検出されることになる。しかも第１および第２回転ヨークは、両回転ヨークの一方の外周にＮ極を対峙させる第１固定磁石ならびに両回転ヨークの他方の外周にＳ極を対峙させる第２固定磁石によって個別に磁化されるものであるので、着磁コストを低くすることができ、磁極間のばらつきの影響を小さく抑えることができる。また磁力のばらつきを中立位置での出力などのトルクセンサ側の変更で調整する場合、一対の固定磁石、一対の固定集磁ヨークおよび磁気検出素子を含むトルクセンサ単体で調整可能であり、電動パワーステアリング装置に用いるときに組付け工数を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】トルクセンサの縦断面図である。
【図２】ホルダを省略した状態でのトルクセンサの斜視図である。
【図３】中立状態での図２の３矢視図である。
【図４】中立状態での第１〜第４回転ヨーク、固定磁石、固定集磁ヨークおよび磁気検出素子を示す斜視図である。
【図５】第１軸が第２軸に対して中立状態から一方向に回転した状態での図４に対応した斜視図である。
【図６】第１軸が第２軸に対して中立状態から他方向に回転した状態での図４に対応した斜視図である。
【図７】磁気検出素子の出力変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１について図１〜図７を参照しながら説明すると、先ず図１において、電動パワーステアリング装置においてステアリングシャフトの中間部に、トーションバー１３で連結される第１軸１１および第２軸１２間の捩れを検出するようにして本発明に従って構成されるトルクセンサ１４が介設され、該トルクセンサ１４は、第１軸１１に固定されるリング状の第１および第２回転ヨーク１５，１６と、第１軸１１と同軸である第２軸１２に固定されるリング状の第３および第４回転ヨーク１７，１８と、第１および第２回転ヨーク１５，１６に個別に対峙する第１および第２固定磁石１９，２０と、第３および第４回転ヨーク１７，１８に個別に対峙する第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２と、第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２間に配置される磁気検出素子２３とを備える。
【００１１】
第１軸１１の第２軸１２側端部には合成樹脂によって円筒状に形成される第１回転ホルダ２４が固設され、第２軸１２の第１軸１１側端部には合成樹脂によって円筒状に形成される第２回転ホルダ２５が第１回転ホルダ２４に同軸に対向するようにして固設され、第１および第２回転ホルダ２４，２５は、合成樹脂によって円筒状に形成されて固定位置に配置される固定ホルダ２６で囲繞される。
【００１２】
図２を併せて参照して、同径のリング状に形成される第１および第２回転ヨーク１５，１６は、第１軸１１の軸方向に間隔をあけた位置で第１回転ホルダ２４にモールド結合されることで第１軸１１に固定され、第１および第２回転ヨーク１５，１６の外周は第１回転ホルダ２４の外周に面一に連なるように配置される。第１および第２回転ヨーク１５，１６と同径のリング状に形成される第３および第４回転ヨーク１７，１８は、第２軸１２の軸方向に間隔をあけた位置で第２回転ホルダ２５にモールド結合されることで第２軸１２に固定され、第３および第４回転ヨーク１７，１８の外周は第２回転ホルダ２５の外周に面一に連なるように配置される。
【００１３】
第１固定磁石１９は、Ｎ極を内周側、Ｓ極を外周側としてリング状に形成され、第１および第２回転ヨーク１５，１６の一方、この実施例１では第１回転ヨーク１５の外周にＮ極を対峙せしめるようにして固定ホルダ２６にモールド結合される。また第２固定磁石２０は、Ｓ極を内周側、Ｎ極を外周側としてリング状に形成され、第１および第２回転ヨーク１５，１６の他方、この実施例１では第２回転ヨーク１６の外周にＳ極を対峙せしめるようにして固定ホルダ２６にモールド結合される。
【００１４】
第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２は、第２軸１２の軸線を中心とした円弧状に形成されており、第１固定集磁ヨーク２１は第３回転ヨーク１７の外周の半周に内周を対峙させるようにして固定ホルダ２６にモールド結合され、第２固定集磁ヨーク２２は第４回転ヨーク１８の外周の半周に内周を対峙させるようにして固定ホルダ２６にモールド結合される。しかも第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２の周方向中央部には、相互に対応して半径方向外方に突出する集磁部２１ａ，２２ａがそれぞれ一体に設けられており、それらの集磁部２１ａ，２２ａ間に配置される磁気検出素子２３が前記固定ホルダ２６に内蔵される。
【００１５】
図３を併せて参照して、第１回転ヨーク１５の周方向等間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所には半径方向内方側に突出する第１爪部１５ａ，１５ａ…が突設され、第２回転ヨーク１６の周方向に間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所には、第１爪部１５ａ，１５ａ…相互間に位置するようにして半径方向内方側に突出する第２爪部１６ａ，１６ａ…が突設され、第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…は、第１軸１１の軸方向に沿う位置を同一として配置される。すなわち第１および第２回転ヨーク１５，１６に、交互にかつ周方向等間隔に配置される同一複数（６個）ずつの第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…がそれぞれ設けられる。
【００１６】
また第３回転ヨーク１７の周方向等間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所には半径方向内方側に突出する第３爪部１７ａ，１７ａ…が突設され、第４回転ヨーク１８の周方向に間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所には、第３爪部１７ａ，１７ａ…相互間に位置するようにして半径方向内方側に突出する第４爪部１８ａ，１８ａ…が突設され、第３および第４爪部１７ａ，１７ａ…；１８ａ，１８ａ…は、第２軸１２の軸方向に沿う位置を同一として配置される。すなわち第３および第４回転ヨーク１７，１８に、第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…と同数である複数（６個）ずつの第３および第４爪部１７ａ，１７ａ…；１８ａ，１８ａ…が交互にかつ周方向等間隔に設けられ、第３および第４爪部１７ａ，１７ａ…；１８ａ，１８ａ…は、第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…に軸方向で対峙する。
【００１７】
第１軸１１および第２軸１２間に捩れが生じていない中立状態では、第１および第２軸１１，１２の軸線方向で見たときに、第１爪部１５ａ，１５ａ…、第２爪部１６ａ，１６ａ…、第３爪部１７ａ，１７ａ…および第４爪部１８ａ，１８ａ…は、図３および図４で示すように、軸方向で相互に重なることがないようにして周方向等間隔の位置に配置されている。
【００１８】
而して上記中立状態から第１軸１１が一方向（図３の反時計方向）に回動したときには、図５で示すように、第１回転ヨーク１５の第１爪部１５ａ，１５ａ…が第３回転ヨーク１７の第３爪部１７ａ，１７ａ…に軸方向で重なり、第２回転ヨーク１６の第２爪部１６ａ，１６ａ…が第４回転ヨーク１８の第４爪部１８ａ，１８ａ…に軸方向で重なることになる。この状態では、第１回転ヨーク１５の外周にＮ極を対峙させた第１固定磁石１９から第１回転ヨーク１５、第３回転ヨーク１７、第１固定集磁ヨーク２１の集磁部２１ａ、磁気検出素子２３、第２固定集磁ヨーク２２の集磁部２２ａ、第４回転ヨーク１８および第２回転ヨーク１６を経て、第２回転ヨーク１６の外周にＳ極を対峙させた第２固定磁石２０へと磁束が流れ、第１爪部１５ａ，１５ａ…および第３爪部１７ａ，１７ａ…の軸方向重なり量ならびに第２爪部１６ａ，１６ａ…および第４爪部１８ａ，１８ａ…の軸方向重なり量、すなわち第２軸１２に対する第１軸１１の前記一方向へのねじり量が大きくなるにつれて磁束密度が大きくなる。
【００１９】
また上記中立状態から第１軸１１が他方向（図３の時計方向）に回動したときには、図６で示すように、第１回転ヨーク１５の第１爪部１５ａ，１５ａ…が第４回転ヨーク１８の第４爪部１８ａ，１８ａ…に軸方向で重なり、第２回転ヨーク１６の第２爪部１６ａ，１６ａ…が第３回転ヨーク１７の第３爪部１７ａ，１７ａ…に軸方向で重なることになる。この状態では、第１回転ヨーク１５の外周にＮ極を対峙させた第１固定磁石１９から第１回転ヨーク１５、第４回転ヨーク１８、第２固定集磁ヨーク２２の集磁部２２ａ、磁気検出素子２３、第１固定集磁ヨーク２１の集磁部２１ａ、第３回転ヨーク１７および第２回転ヨーク１６を経て、第２回転ヨーク１６の外周にＳ極を対峙させた第２固定磁石２０へと磁束が流れ、第１爪部１５ａ，１５ａ…および第４爪部１８ａ，１８ａ…の軸方向重なり量ならびに第２爪部１６ａ，１６ａ…および第３爪部１７ａ，１７ａ…の軸方向重なり量、すなわち第２軸１２に対する第１軸１１の前記他方向へのねじり量が大きくなるにつれて磁束密度が大きくなる。
【００２０】
このような第１および第２回転ヨーク１５，１６に対する第３および第４回転ヨーク１７，１８の周方向相対位置変化によって、磁気検出素子２３からの出力は、たとえば図７で示すように変化することになり、この磁気検出素子２３からの出力変化に基づいて第１および第２軸１１，１２間の捩れが検出されることになる。
【００２１】
次にこの実施例の作用について説明すると、トルクセンサ１４は、第１軸１１に固定されるリング状の第１および第２回転ヨーク１５，１６と、第２軸１２に固定されるリング状の第３および第４回転ヨーク１７，１８と、第１および第２回転ヨーク１５，１６の一方（この実施例１では第１回転ヨーク１５）の外周にＮ極を対峙させた第１固定磁石１９と、第１および第２回転ヨーク１５，１６の他方（この実施例１では第２回転ヨーク１６）の外周にＳ極を対峙させた第２固定磁石２０と、第３および第４回転ヨーク１７，１８に個別に対峙する第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２と、両固定集磁ヨーク２１，２２間に配置される磁気検出素子２３とを備えており、第１および第２回転ヨーク１５，１６に、交互にかつ周方向等間隔に配置される同一複数ずつの第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…がそれぞれ設けられ、第３および第４回転ヨーク１７，１８に、第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…と同数である複数ずつの第３および第４爪部１７ａ，１７ａ…；１８ａ，１８ａ…が、第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…に対峙するようにして交互にかつ周方向等間隔に設けられる。
【００２２】
このようなトルクセンサ１４によれば、第１軸１１および第２軸１２間で捩れが生じると、第１軸１１側の第１および第２爪部１５ａ，１５ａ…；１６ａ，１６ａ…に対する第２軸１２側の第３および第４爪部１７ａ，１７ａ…；１８ａ，１８ａ…の周方向相対位置が変化し、第３および第４回転ヨーク１７，１８に個別に対峙する第１および第２固定集磁ヨーク２１，２２間での磁束に変化が生じることによって第１および第２軸１１，１２間の捩れが検出されることになる。
【００２３】
しかも第１および第２回転ヨーク１５，１６は、第１固定磁石１９および第２固定磁石２０によって個別に磁化されるものであるので、着磁コストを低くすることができ、磁極間のばらつきの影響を小さく抑えることができる。また磁力のばらつきを中立位置での出力などのトルクセンサ１４側の変更で調整する場合、第１固定磁石１９、第２固定磁石２０、一対の固定集磁ヨーク２１，２２および磁気検出素子２３を含むトルクセンサ１４単体で調整可能であり、電動パワーステアリング装置に用いるときに組付け工数を少なく抑えることができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１１・・・第１軸
１２・・・第２軸
１３・・・トーションバー
１４・・・トルクセンサ
１５・・・第１回転ヨーク
１５ａ・・・第１爪部
１６・・・第２回転ヨーク
１６ａ・・・第２爪部
１７・・・第３回転ヨーク
１７ａ・・・第３爪部
１８・・・第４回転ヨーク
１８ａ・・・第４爪部
１９・・・第１固定磁石
２０・・・第２固定磁石
２１・・・第１固定集磁ヨーク
２２・・・第２固定集磁ヨーク
２３・・・磁気検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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