(57)【要約】【課題】本発明は、各ステータコアの各磁極の検出データのＳ／Ｎ比を向上させることである。【解決手段】本発明による冗長系歪みセンサは、軸(200)に設けた一対のステータコア(60,61)に設けた冗長系を構成するための合計８個の各磁極(63〜66)の両側に設けた一対の曲折型又は弧状の磁束バイパス用ティース(90)により、隣接するスロット(91a〜91d)からの磁束の影響を排除するようにした構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸(200)の外周に形成された異方性付与部(203)と、前記異方性付与部(203)の外周に軸方向に沿って互いに離間して設けられた第１ステータコア(60)及び第２ステータコア(61)と、前記第１、第２ステータコア(60,61)の内側に突出して形成され、各々、励磁コイル(70,70a,70A,70aA)と検出コイル(71,71a,71A,71aA)を有する第１、第２、第３、第４磁極(63〜66)と、前記第１、第２磁極(63,64)からなる第１系統検出部(80)と前記第３、第４磁極(65,66)からなる第２系統検出部(81)とにより、前記第１、第２ステータコア(60,61)に各々形成された二重冗長系(150)と、からなる冗長系歪みセンサにおいて、
前記各磁極(63〜66)の平面でみて両側に曲折して内方へ突出し前記第１ステータコア(60)又は第２ステータコア(61)と一体に形成された磁束バイパス用ティース(90)を有する構成としたことを特徴とする冗長系歪みセンサ。
【請求項２】
一対の前記磁束バイパス用ティース(90)と何れかの前記磁極(63〜66)の１個とは、前記第１又は第２ステータコア(60,61)と一体に形成され、かつ、前記第１又は第２ステータコア(60,61)の一部(1A)を含め平面でみて数字の３の字型に形成されている構成としたことを特徴とする請求項１記載の冗長系歪みセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冗長系歪みセンサに関し、特に、軸に互いに離間して設けられた一対のステータコアを各々二重冗長系とし、各ステータに形成した複数の磁極の各両側に磁束バイパス用ティースを設け、励磁された磁束をスロット内で完結させるための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の冗長型歪みセンサ（例えば、電子制御型パワーステアリングに使用）としては、例えば、特許文献１の構成を図５に挙げることができる。
すなわち、図５は、一般の自動車に用いられている特許文献１の図１に示されている電動パワーステアリング装置の概要を示す斜視図であり、一対の前輪１０を有するラック軸８の一方側に形成されたラック部８ａには、ホイールギヤ１３のピニオン７が噛合されている。また、前記ホイールギヤ１３は、モータ１１のウォームギヤ１２によって駆動され、前記ホイールギヤ１３を介して前記各前輪１０の操舵を行うことができるように構成されている。
【０００３】
前記ホイールギヤ１３の上流側には、第１磁歪膜３１、第２磁歪膜３２、第１、第２検出コイル３３,３４、第３、第４検出コイル３５,３６とからなる磁歪式トルクセンサ３０及びステアリングシャフト１を介してハンドル２が接続されている。
また、前記電動パワーステアリング１００の種々の制御を行うための制御部（一般にＥＣＵと云う）は、前記磁歪式トルクセンサ３０に信号線４０を介して接続されている。
【０００４】
前述の図５の構成でハンドル２を回転させると、前記磁歪式トルクセンサ３０、モータ１１、ホイールギヤ１３、ピニオン７及びラック軸８を介して各前輪１０が操舵を行うことができる。
また、前記制御部５０では、前記磁歪式トルクセンサ３０及びモータ１１との情報の相互通信によって、ハンドルの回転数、角度、磁歪式トルクセンサの歪の状態、故障の有無、ハンドル２の左右回転の限界状態の検出等を行うことができるように構成されている。
【０００５】
また、図６は図５に示された従来構成とは別の従来構成の磁歪式トルクセンサについて述べる。
図６において符号６０,６１で示されるものは、冗長系歪みセンサ５００を構成するための第１、第２ステータコアであり、前記各ステータコア６０,６１は図示しない軸に対して互いに離間した状態で設けられている。
すなわち、前記第１、第２ステータコア６０,６１には、その内面６０ａ，６１ａから軸中心Ｐに向けて突出する４個の磁極６３,６４,６５,６６が形成されている。
前記各磁極６３〜６５には、励磁コイル７０と検出コイル７１の組で構成され、前記第１、第２磁極６３,６４によって第１系統検出部８０が構成され、前記第３、第４磁極６４によって第２系統検出部８１が構成され。前記各系統検出部８０,８１によって二重冗長系が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電動パワーステアリングに設けられている冗長系歪みセンサは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、一般には、上下の異方性部位に各１個用いて最小２個となるが、検出感度及び精度の問題から上下各２個の計４個が必要となる。
【０００８】
さらに、故障等の保障のため、二重冗長性を持たせる必要があるが、そのためには、倍の８個の検出コイルを同軸上に配置することになるが、８個の各検出コイルが発生させる磁束方向と軸方向が同方向になるため、軸（いわゆるトーションバー）を貫通する方向の磁気ノイズにより歪み検出精度が悪化することになっていた。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、軸に互いに離間して設けられた一対のステータコアを各々二重冗長系とし、各ステータに形成した複数の磁極の各両側に磁束バイパス用ティースを設け、励磁された磁束をスロット内で完結されるようにした冗長系歪み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】
【００１０】
本発明による冗長系歪みセンサは、軸の外周に形成された異方性付与部と、前記異方性付与部の外周に軸方向に沿って互いに離間して設けられた第１ステータコア及び第２ステータコアと、前記第１、第２ステータコアの内側に突出して形成され、各々、励磁コイルと検出コイルを有する第１、第２、第３、第４磁極と、前記第１、第２磁極からなる第１系統検出部と前記第３、第４磁極からなる第２系統検出部とにより、前記第１、第２ステータコアに各々形成された二重冗長系と、からなる冗長系歪みセンサにおいて、前記各磁極の平面でみて両側に曲折して内方へ突出し前記第１ステータコア又は第２ステータコアと一体に形成された磁束バイパス用ティースを有する構成であり、また、一対の前記磁束バイパス用ティースと何れかの前記磁極の１個とは、前記第１又は第２ステータコアと一体に形成され、かつ、前記第１又は第２ステータコアの一部を含め平面でみて数字の３の字型に形成されている構成である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による冗長系歪みセンサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、軸の外周に形成された異方性付与部と、前記異方性付与部の外周に軸方向に沿って互いに離間して設けられた第１ステータコア及び第２ステータコアと、前記第１、第２ステータコアの内側に突出して形成され、各々、励磁コイルと検出コイルを有する第１、第２、第３、第４磁極と、前記第１、第２磁極からなる第１系統検出部と前記第３、第４磁極からなる第２系統検出部とにより、前記第１、第２ステータコアに各々形成された二重冗長系と、からなる冗長系歪みセンサにおいて、前記各磁極の平面でみて両側に曲折して内方へ突出し前記第１ステータコア又は第２ステータコアと一体に形成された磁束バイパス用ティースを有する構成としたことにより、それぞれ励磁コイル、検出コイルとし、軸の逆磁歪特性により変化する励磁コイルからの磁束により誘起された出力コイルからの電圧よりトルクを算出する。
この際、巻線を施したティースの両側に磁束バイパス用のティースを配置することにより、励磁された磁束をスロット内で完結させることができ、隣合うスロットからの影響を排除することができる。このことにより励磁干渉の影響を勘案せずに冗長用の２系統の構成を１つのコア内に配することができる。
また、一対の前記磁束バイパス用ティースと何れかの前記磁極の１個とは、前記第１又は第２ステータコアと一体に形成され、かつ、前記第１又は第２ステータコアの一部を含め平面でみて数字の３の字型に形成されている構成としたことにより、一対の磁束バイパス用ティースによって各磁極が覆われたような状態となり、励磁時の励磁干渉の影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による冗長系歪みセンサを示す断面図である。
【図２】図１の第１ステータコアの平面図である。
【図３】図１の第２ステータコアの平面図である。
【図４】本発明による冗長系歪みセンサの入力トルク時における各検出コイルからのインピーダンス（すなわち、出力電圧）の出力特性をＣＷ方向とＣＣＷ方向に分けて出力させた場合の出力特性図である。
【図５】従来の歪みセンサを用いた電動パワーステアリング装置を示す断面構成図である。
【図６】従来の冗長系歪みセンサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による冗長系歪みセンサは、軸に設けた一対のステータコアに形成された各磁極の両側に磁束バイパス用ティースを設け、各磁束バイパス用ティースにより、励磁されて発生した磁束を各スロット内で完結させることができるため、互いに隣り合うスロットからの磁束の影響を排除することができることである。
【実施例】
【００１４】
以下、図面と共に本発明による冗長系歪みセンサの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において、符号２００で示されるものは、通称、トーションバーと呼称される軸であり、前述の電動のパワーステアリング装置の磁歪式トルクセンサに多く用いられている。
この種の磁歪式トルクセンサの前記軸２００の外周には、磁気異方性を異にする例えば、メッキ、溝加工等からなる一対の第１、第２磁歪膜２０１，２０２が異方性付与部２０３として形成されていると共に、前記軸２００は、点線が付与してあるが、第１、第２検出軸部２０４，２０５として一体に形成されている。
すなわち、前記軸２００を用いる時は、点線部分を境としてＣＷ及びＣＣＷの逆方向となるようにねじりが入力する。
【００１５】
前記第１磁歪膜２０１の外周には、図２で示される第１ステータコア６０が設けられ、前記軸２００の軸方向の中央部の上側２００ａには、前記第１ステータコア６０の第２、第４磁極６４,６６が断面でみて位置している。
前記軸２００の軸方向の中央部の下側２００ｂには、前記第２磁歪膜２０２が形成され、前記第２磁歪膜２０２の外周には、図２で示される第２ステータコア６１が設けられている。
【００１６】
前記第１、第２ステータコア６０,６１は全く同一形状を示し、前記第１、第２ステータコア６０,６１を重ねた状態で平面図として示した場合には、図２の平面図状態となり、前記各ステータコア６０,６１の外周部６０ａ，６１ａは、ハウジング３００の内壁の凹部６０ｂ，６１ｂに各々嵌合して固定されている。
【００１７】
前記各ステータコア６０,６１の４個の第１、第２、第３及び第４磁極６３,６４,６５及び６６は、図１のように、前記軸２００の第１、第２磁歪膜２０１，２０２に各々当接して設けられている。
前記第１ステータコア６０の第１磁極６３には、第１系統励磁コイル７０が設けられていると共に、前記第１系統励磁コイル７０には第１系統検出コイル７１が隣接して設けられている。
前記第１ステータコア６０の第２磁極６４には、第１系統励磁コイル７０が設けられていると共に、前記第１系統励磁コイル７０の内側には第１系統検出コイル７１が設けられている。
【００１８】
前記第１、第２磁極６３,６４によって第１系統検出部８０が構成されており、前記第１、第２磁極６３,６４の両側には、前記第１ステータコア６０と一体で内側に突出する曲線又は弧状の磁束バイパス用ティース９０が形成されている。このことにより、励磁されて発生した磁束は、当該スロット９１ａ〜９１ｂ内で完結し、隣接された磁極６３〜６６に影響を及ぼすことのない（いわゆるクロストークの防止）ように各々構成されている。
【００１９】
前記第１ステータコア６０の第３磁極６５には、第２系統励磁コイル７０ａが設けられていると共に、前記第２系統励磁コイル７０ａの内側には第２系統検出コイル７１ａが隣接して設けられている。
前記第１ステータコア６０の第４磁極６６には、第２系統励磁コイル７０ａが設けられていると共に、前記第２系統励磁コイル７０ａには第２系統検出コイル７１ａが隣接して内側に設けられている。
【００２０】
前記第３、第４磁極６５,６６によって第２系統検出部８１が構成されており、前記第３、第４磁極６５,６６の両側には、前記第２ステータコア６１と一体で内側に突出する曲線又は弧状の磁束バイパス用ティース９０が形成されていることにより、励磁されて発生した磁束は各スロット９１ａ〜９１ｄ内で完結し、隣接されたスロット９１ａ〜９１ｄの影響を排することができるように構成されている。
また、前記各磁束バイパス用ティース９０は、前記各磁極６３,６４,６５,６６と前記第１、第２ステータコア６０又は６１の一部１Ａを用いて平面としてみると、数字の３の字型に形成され、励磁された磁束をスロット９１ａ〜９１ｄ及び９２ａ〜９２ｄ内で完結させることができ、隣りスロット９１ａ〜９１ｄ及び９２ａ〜９２ｄにおける影響を防止することができるように構成されている。
【００２１】
また、前述の第１ステータコア６０に対して図３の第２ステータコア６１は、前記第１ステータコア６０の形状及び構成と全く同一に構成されているため、図２と同一部分には同一符号を付し、図２と同一部分でも符号を変更した方が説明が分かりやすい部分には符号のみ図２とは変更して説明している。
すなわち、第３、第４系統励磁コイル７０Ａ，７０ａＡ、第３、第４系統検出コイル７１Ａ，７１ａＡ、第１〜第４スロット９１ａ〜９４ａを図２と同一部分でありながら、符号のみ変更している。
尚、図３の各構成は、図２の構成と同一で符号のみ変更されているため、その説明は、図２の説明を援用する。すなわち、本発明の特徴とする構成は、磁束バイパス用ティース９０を設けて隣り合うスロットからの影響を防止することである。
【００２２】
また、本発明による冗長系歪みセンサについてさらに説明する。
前記第１ステータコア６０は、軸２００の上側２００ａに設けられ、前記第２ステータコア６１は、軸２００の下側２００ｂに設けられ、第１ステータコア６０には、各々独立した第１系統検出部８０及び第２系統検出部８１が構成されて二重冗長系が構成されている。
また、前記第２ステータコア６１は、軸２００の下側２００ｂに設けられ、第２ステータコア６１には各々独立した第１系統検出部８０、及び第２系統検出部８１が構成されている。
従って、図１の構成の冗長系歪みセンサ５００を、図５の電動パワーステアリング装置に装着すると、図４で示されるように、前記上側２００ａが反時計方向ＣＣＷにねじりを受けると、前記下側２００ｂが逆に時計方向ＣＷのねじりを受けることになり、その時の上側２００ａと下側２００ｂの歪み状態は、図２と図３に示した第１、第２ステータコア６０,６１の冗長系の歪みセンサにより、上側２００ａ及び２００ｂ共に、二重系の冗長系デジタル歪みの測定をインピーダンス、すなわち、電圧の変化に換算して電圧変化として行うことができる。
【００２３】
次に、本発明による冗長系歪みセンサの要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、軸２００の外周に形成された異方性付与部２０３と、前記異方性付与部２０３の外周に軸方向に沿って互いに離間して設けられた第１ステータコア６０及び第２ステータコア６１と、前記第１、第２ステータコア６０，６１の内側に突出して形成され、各々、励磁コイル７０，７０ａ，７０Ａ，７０ａＡと検出コイル７１，７１ａ，７１Ａ，７１ａＡを有する第１、第２、第３、第４磁極６３〜６６と、前記第１、第２磁極６３，６４からなる第１系統検出部８０と前記第３、第４磁極６５，６６からなる第２系統検出部８１とにより、前記第１、第２ステータコア６０，６１に各々形成された二重冗長系１５０と、からなる冗長系歪みセンサにおいて、前記各磁極６３〜６６の平面でみて両側に曲折して内方へ突出し前記第１ステータコア６０又は第２ステータコア６１と一体に形成された磁束バイパス用ティース９０を有する構成であり、また、一対の前記磁束バイパス用ティース９０と何れかの前記磁極６３〜６６の１個とは、前記第１又は第２ステータコア６０，６１と一体に形成され、かつ、前記第１又は第２ステータコア６０，６１の一部(1A)を含め平面でみて数字の３の字型に形成されている構成である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明による冗長系歪みセンサは、軸の異方性付与部に２段状に一対のステータコアを設け、各ステータコアの磁極の両側に曲折又は弧状の一対の磁束バイパス用ティースを設けているため、隣りのスロットからの影響を排除することができ、１個のコア内に冗長系の２系統の構成を得ることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ    一部
６０    第１ステータコア
６０ａ    外周部
６０ｂ，６１ｂ    凹部
６１    第２ステータコア
６１ａ    外周部
６３    第１磁極
６４    第２磁極
６５    第３磁極
６６    第４磁極
７０    第１系統励磁コイル
７０ａ    第２系統励磁コイル
７０Ａ    第３系統励磁コイル
７０ａＡ    第４系統励磁コイル
７１    第２系統検出コイル
７１ａ    第２系統検出コイル
７１Ａ    第３系統検出コイル
７１ａＡ    第４系統検出コイル
８０    第１系統検出部
８１    第２系統検出部
９０    磁束バイパス用ティース
９１ａ    第１スロット
９１ｂ    第２スロット
９１ｃ    第３スロット
９１ｄ    第４スロット
１５０    二重冗長系
２００    軸
２００ａ    上側
２００ｂ    下側
２０１    第１磁歪膜
２０２    第２磁歪膜
２０３    異方性付与部
２０５    第２検出軸部
２０４    第１検出軸部
３００    ハウジング
５００    冗長系歪みセンサ
【図１】
2018115982.tif 000003
【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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