(57)【要約】【課題】外部磁界による検出誤差を低減するための磁気遮蔽板の組込作業を向上できるとともに、磁気遮蔽板を正確に組込むすることができるトルク検出装置を提供する。【解決手段】磁気回路形成部材の外周りに配置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部５と、該集磁環部５が集めた磁束の密度に基づいて回転体に加わったトルクを検出する検出部６と、集磁環部５の外周りを被覆する磁気遮蔽板７とを備え、集磁環部５の外周面に、軸線方向に磁気遮蔽板７が移動するのを規制する第１の規制部１３、及び径方向に磁気遮蔽板７が移動するのを規制する第２の規制部を設け、磁気遮蔽板７は第１の規制部１３及び第２の規制部に係合する第１の係合部７１及び第２の係合部を設けてある構成とした。【選択図】図１
2007127483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクが加えられる回転体に設けられた磁気回路形成部材の外周りに配置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部と、該集磁環部が集めた磁束の密度に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出する検出部と、前記集磁環部の外周りを被覆する磁気遮蔽板とを備えるトルク検出装置において、前記集磁環部の外周面は、軸線方向に前記磁気遮蔽板が移動するのを規制する第１の規制部、及び径方向に前記磁気遮蔽板が移動するのを規制する第２の規制部を有し、前記磁気遮蔽板は前記第１及び第２の規制部に係合する第１及び第２の係合部を有することを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記集磁環部は、略半円形外周面と、該略半円形外周面から接線方向へ延出された一対の延出外面と、該延出外面に連なり、静止物に取着される取着部とを有し、前記第１の規制部は、前記略半円形外周面を軸線方向両端から軸線に対して凸又は凹に傾斜させた傾斜面であり、前記第２の規制部は、前記一対の延出外面を前記取着部に向かうに従い両面間の距離が接近するように変位させた変位面である請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記磁気遮蔽板は可撓性を有する略Ｕ字形をなしている請求項１又は２記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記磁気遮蔽板の両端部は被係止部を有し、前記第２の規制部は前記被係止部が係止された係止部を有する請求項３記載のトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転体に加わるトルクを検出するトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１のトルク検出装置は、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸を有する回転体に設けられた磁気回路形成部材の外周りに軸線方向へ離隔して並置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める２つの集磁環、及び各集磁環をモールドすることにより保持した保持環を有する集磁環部と、各集磁環が集めた磁束の密度に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出する検出部とを備えている。
【０００３】
このように構成されたトルク検出装置は車両用の電動パワーステアリング装置に組み込まれている。電動パワーステアリング装置は前記入力軸が操舵部材に繋がる前記回転体と、該回転体を収容支持するハウジングと、前記出力軸に減速機構を介して繋がる電動モータと、該電動モータの駆動回路及び前記検出部に接続され、マイクロプロセッサを用いてなる制御部とを備えており、操舵部材を操作することにより入力軸に加わる回転トルクを前記トーションバーに生じる捩れによって検出部が検出し、検出トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成されている。
【０００４】
ところで、トルク検出装置は磁気回路形成部材の周りに配置されるため、トルク検出装置の近くに永久磁石を備えた車搭スピーカ等が配設されている場合、車搭スピーカ等の永久磁石から発生する磁界の影響により検出誤差が生ずる可能性があるため、特許文献１に記載されたトルク検出装置は、集磁環部の外周りを磁気遮蔽環により被覆し、外部磁界による検出誤差をなくするように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１のように構成されたトルク検出装置にあっては、円筒形をなすハウジングの軸線方向から該ハウジングに組込まれるため、トルク検出装置をハウジングの適正位置に固定する作業が行い難いと言う問題があり、改善策が要望されていた。
【０００６】
図９は改善したトルク検出装置の構成を示す正面図、図１０は改善したトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置の一部を拡大した断面図である。そこで、本発明の出願人は図９、図１０に示すように二つの集磁環１００及び該集磁環１００を保持した保持体１０１を有する集磁環部１０２の径方向一側に取着部１０３を突設して、集磁環部１０２の外周面を取着部１０３に連なるＵ字形とし、該集磁環部１０２の外周面に、その両端部の夫々に一対のカシメ片１０４を有するＵ字形をなす磁気遮蔽板１０５を外嵌し、前記カシメ片１０４を集磁環部１０２の取着部側にかしめることにより磁気遮蔽板１０５を集磁環部１０２に取着したトルク検出装置を開発した。そして、電動パワーステアリング装置のハウジング１０６には、径方向に貫通する貫通孔１０７と、該貫通孔１０７の孔縁に連なる座部１０８とを設け、集磁環部１０２をハウジング１０６の径方向から前記貫通孔１０７に挿入し、前記取着部１０３を前記座部１０８に小ねじにより固定するようにした。
【０００７】
このように構成した場合、トルク検出装置の固定作業性を改善できる。しかし、磁気遮蔽板１０５はカシメ片をかしめることにより取着されるため、この磁気遮蔽板１０５の組込作業性の改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は磁気遮蔽板の組込作業を向上できるとともに、磁気遮蔽板を正確に組込むことができるトルク検出装置を提供することにある。また、他の目的は振動等による磁気遮蔽板のガタつきを防ぐことができるトルク検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係るトルク検出装置は、トルクが加えられる回転体に設けられた磁気回路形成部材の外周りに配置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める集磁環部と、該集磁環部が集めた磁束の密度に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出する検出部と、前記集磁環部の外周りを被覆する磁気遮蔽板とを備えるトルク検出装置において、前記集磁環部の外周面は、軸線方向に前記磁気遮蔽板が移動するのを規制する第１の規制部、及び径方向に前記磁気遮蔽板が移動するのを規制する第２の規制部を有し、前記磁気遮蔽板は前記第１及び第２の規制部に係合する第１及び第２の係合部を有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るトルク検出装置は、第１発明において、前記集磁環部は、略半円形外周面と、該略半円形外周面から接線方向へ延出された一対の延出外面と、該延出外面に連なり、静止物に取着される取着部とを有し、前記第１の規制部は、前記略半円形外周面を軸線方向両端から軸線に対して凸又は凹に傾斜させた傾斜面であり、前記第２の規制部は、前記一対の延出外面を前記取着部に向かうに従い両面間の距離が接近するように変位させた変位面であることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るトルク検出装置は、第１発明又は第２発明において、前記磁気遮蔽板は可撓性を有する略Ｕ字形をなしていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係るトルク検出装置は、第３発明において、前記磁気遮蔽板の両端部は被係止部を有し、前記第２の規制部は前記被係止部が係止された係止部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、磁気遮蔽板を集磁環部の外周面に外嵌することにより第１係合部が第１の規制部と係合し、第２の係合部が第２の規制部と係合するため、集磁環部の軸線方向及び径方向に磁気遮蔽板が移動するのを防ぐことができ、磁気遮蔽板を正確に組込むことができる。従って、磁気遮蔽板の組込作業を向上できる。
【００１４】
第２発明によれば、第１の係合部の第１の規制部との接触面積、及び第２の係合部の第２の規制部との接触面積を比較的多くすることができるため、磁気遮蔽板を適正位置により一層安定させることができる。
【００１５】
第３発明によれば、磁気遮蔽板の弾性復元力を集磁環部に加えることができるため、振動等による磁気遮蔽板のガタつきをより一層防ぐことができる。
【００１６】
第４発明によれば、略Ｕ字形をなす磁気遮蔽板の両端部を集磁環部に係止することができるため、磁気遮蔽板のガタつきをより一層防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るトルク検出装置の構成を示す縦断側面図、図２は一部を縦断した正面図、図３は側面図、図４は正面図、図５は模式的分解斜視図、図６は回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。
【００１８】
トルク検出装置Ａは、トーションバー１により同軸的に連結された第１の回転体２及び第２の回転体３が有する磁気回路形成部材４の外周りに配置され、該磁気回路形成部材４が発生した磁束を集める集磁環部９と、該集磁環部９が集めた磁束の密度に基づいて第１の回転体２に加わったトルクを検出する検出部６と、集磁環部９の外周りを被覆する磁気遮蔽板７と、検出部６に導線により接続された検出回路基板８とを備えている。尚、磁気回路形成部材４は、第１の回転体２の外周部に取着された複数の永久磁石４１と、該永久磁石４１の外周りに配置され、第２の回転体３に外嵌固定された２つの磁性環４２，４２とからなる。
【００１９】
永久磁石４１は複数の周方向位置にＮ極とＳ極とが交互に着磁された多極着磁のリングになっており、第１の回転体２の外周部に外嵌固定されている。
【００２０】
磁性環４２，４２は第２の回転体３の軸線方向に離隔して向き合う２つの環板部４２ａ，４２ａ及び環板部４２ａ，４２ａの内周部から互いに接近する方向へ延出された複数の櫛歯４２ｂ，４２ｂを有しており、永久磁石４１と相対回転することにより磁性環４２，４２間の磁束密度が変化するように構成されている。また、櫛歯４２ｂ，４２ｂは周方向に交互に噛み合うように等間隔に配置されており、櫛歯４２ｂ，４２ｂが交互に噛み合う状態で磁性環４２，４２が合成樹脂材料によりモールドされ、モールド体になっている。
【００２１】
集磁環部６は、軸線方向へ離隔して配置された二つの集磁環９，９と、各集磁環９，９をモールドすることにより保持した保持環１０とを備える。集磁環９，９は周方向の１個所から径方向外側へ延出され、検出部６の両側に配置された凸片９１，９１を有する円筒形をなしており、凸片９１，９１に磁束が集まるように構成されている。また、集磁環９，９は鉄板等の磁性板を成形してなる。
【００２２】
保持環１０は集磁環９，９の内周面に対応する貫通孔１１ａを有し、集磁環９，９が内嵌固定された環体１１と、該環体１１の外周部一箇所に突設された取着部１２とを有しており、環体１１及び取着部１２が合成樹脂材料により一体成形されている。環体１１は、略半円形外周面１１ｂと、該略半円形外周面１１ｂから接線方向へ延出された二つの延出外面１１ｃ，１１ｃとを有しており、略半円形外周面１１ｂに、磁気遮蔽板７が軸線方向に移動するのを規制する第１の規制部１３を設けてあり、延出外面１１ｃ，１１ｃに、磁気遮蔽板７が径方向に移動するのを規制する第２の規制部１４を設けてある。
【００２３】
第１の規制部１３は略半円形外周面１１ｂを軸線方向両端から軸線に対して凸に傾斜させた傾斜面であり、第２の規制部１４は一対の延出外面１１ｃ，１１ｃを取着部１２に向かうに従い両面間の距離が接近するように変位させた略ハ字形をなす変位面である。変位面の取着部１２側には凸部からなる係止部１５，１５が一体に設けられている。
【００２４】
取着部１２は、環体１１の接線方向に突設されたフランジ１２ａ，１２ａを有し、内部に検出回路基板８が収容されている。フランジ１２ａ，１２ａには小ねじ用の挿通孔１２ｂ，１２ｂが設けられている。
【００２５】
検出部６は集磁環９，９の凸片９１，９１間に発生する磁束密度の変化に応じて電気的特性（抵抗）が変化するホール素子からなり、集磁環９，９の凸片９１，９１間に発生する磁束密度の変化に応じて検出信号が変わるように構成されており、検出信号は検出回路基板８に与えられている。尚、検出部６はホール素子を有する他、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する感磁素子を有しておればよく、ホール素子に制限されない。
【００２６】
磁気遮蔽板７は可撓性を有し、略半円形外周面１１ｂ及び延出外面１１ｃ，１１ｃに対応して略Ｕ字形をなす帯板状の金属板からなる。湾曲部７ａは第１の規制部１３である傾斜面に対応して幅方向両端から板厚方向外側に凸に傾斜させて第１の係合部７１としてあり、また、磁気遮蔽板７の両端部７ｂ，７ｂは第２の規制部１４，１４である変位面に対応して取着部１２に向かうに従い両面間の距離が接近するように変位させて第２の係合部７２，７２としてある。第２の係合部７２，７２には係止部１５，１５に係合する凹状の被係止部７３，７３が設けられている。また、両端部７ｂ，７ｂ間の間隔は延出外面１１ｃ，１１ｃ間の間隔より短くし、保持環１０に外嵌したとき、両端部７ｂ，７ｂ側が撓み、弾性復元力が延出外面１１ｃ，１１ｃに加わるようになっている。尚、磁気遮蔽板７は珪素鋼板等の非磁性材により形成されているが、その材料は特に制限されない。              
【００２７】
以上のように略Ｕ字形に形成された磁気遮蔽板７は両端部７ｂ，７ｂ間の間隔が広くなるように撓ませて保持環１０の径方向外側から保持環１０に外嵌される。この外嵌により第２の係合部７２，７２が第２の規制部１４，１４と係合し、磁気遮蔽板７の径方向への移動が規制され、また、第１の係合部７１が第１の規制部１３と係合し、磁気遮蔽板７の軸線方向への移動が規制される。従って、磁気遮蔽板７のガタつきを防ぐことができ、しかも、磁気遮蔽板７を外嵌により簡易に組込むことができる。
【００２８】
図７はトルク検出装置を電動パワーステアリング装置に用いた例を示す要部の分解斜視図、図８は電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【００２９】
以上のように構成されたトルク検出装置Ａは例えば車両用の電動パワーステアリング装置に用いられる。この電動パワーステアリング装置は、その上端が操舵部材に繋がり、下端が第１の回転体２に繋がる操舵軸２０及び該操舵軸２０にトーションバー１により同軸的に連結された伝動軸２１（第２の回転体３）と、第１の回転体２及び伝動軸２１を取囲み、三つの軸受２２，２３，２４により第１の回転体２及び伝動軸２１を回転自在に収容支持するハウジング２５と、該ハウジング２５に取着された操舵補助用の電動モータ２６と、該電動モータ２６の駆動軸の回転力を出力軸２１に伝動する減速歯車機構２７と、トルク検出装置Ａと、該トルク検出装置Ａの検出回路基板８及び電動モータ２６の駆動回路に接続されるマイクロプロセッサを用いてなる制御部２８とを備えている。
【００３０】
ハウジング２５は第１の回転体２及び伝動軸２１を取囲む円筒部２５ａと、該円筒部２５ａの外周部一個所に突設され、集磁環部５の取着部１２を取着するための取着座２５ｂと、該取着座２５ｂを径方向に貫通し、環体１１を円筒部２５ａ内に配置するための断面矩形をなす貫通孔２５ｃと、該貫通孔２５ｃに連なり、保持環１０の環体１１及び磁気遮蔽板７に対応して湾曲する嵌合溝２５ｄとを有する。また、ハウジング２５は、略椀形をなし減速歯車機構２７を収容した第１筒体２５Ａと、該第１筒体２５Ａの開放部を閉鎖する鍔部２５ｅを有し環体１１を収容した第２筒体２５Ｂとを備え、第２筒体２５Ｂの鍔部２５ｅ近傍に取着座２５ｂ及び貫通孔２５ｃが設けられている。
【００３１】
取着座２５ｂはフランジ１２ａ，１２ａと対向する位置に配してあり、フランジ１２ａ，１２ａが有する挿通孔に対応する二つのねじ孔が取着座２５ｂに設けられており、フランジ１２ａ，１２ａの挿通孔１２ｂ，１２ｂに挿通される小ねじをねじ孔に螺着することにより集磁環部５がハウジング２５に取着される。
【００３２】
集磁環部５は静止物としてのハウジング２５の円筒部２５ａを径方向に貫通する貫通孔２５ｃから円筒部２５ａ内に環体１１及び磁気遮蔽板７を挿入し、該環体１１及び磁気遮蔽板７を嵌合溝２５ｄに係合させることにより、集磁環９，９の円筒部２５ａ内での位置を決め、フランジ１２ａ，１２ａが取着座２５ｂに取着される。この集磁環部５を取着した後、第１の回転体２及び伝動軸２１がハウジング２５の軸線方向から円筒部２５ａ内に挿入され、永久磁石４１及び磁性環４２が集磁環９，９の内側に配置される。
【００３３】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、トルク検出装置Ａの集磁環部５の外周りを磁気遮蔽板７が被覆しているため、外部磁界による検出誤差をなくすることができる。
【００３４】
また、電動パワーステアリング装置は、操舵部材を操舵することにより操舵軸２０に加わる回転トルクをトーションバー１に生じる捩れによって検出部６が検出し、検出トルクを電圧信号に変換して制御部２８に加えられ、該制御部２８から出力される指示信号により電動モータ２６が駆動制御され、減速歯車機構２７を介して伝動軸２１が回転する。
【００３５】
尚、以上説明した実施の形態の集磁環部５は、集磁環９及び保持環１０を備え、該保持環１０が第１及び第２の規制部１３，１４を有する構成としたが、その他、集磁環部５は集磁環９を備え、該集磁環９が第１及び第２の規制部１３，１４を有する構成としてもよい。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態の第１の規制部１３は、保持環１０の両端から軸線に対して凸に傾斜する傾斜面である構成としたが、その他、第１の規制部１３は例えば両端から軸線に対して凹に傾斜する傾斜面である構成としてもよいし、また、両端から傾斜する傾斜面である構成とする他、軸線方向の途中を径方向の凸部又は凹部とした構成としてもよいのであり、第１の規制部１３の構成は特に制限されない。尚、第１の係合部７１は第１の規制部１３に対応した形状にする。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態の第２の規制部１４は、集磁環部５の一対の延出外面１１ｃ，１１ｃを取着部１２に向かうに従い両面間の距離が接近するように変位させた変位面である構成としたが、その他、延出外面１１ｃ，１１ｃに凸部又は凹部を設けた構成としてもよい。また、磁気遮蔽板７は可撓性を有する構成としたが、その他、可撓性は必ずしも必要でない。
【００３８】
また、本発明に係るトルク検出装置Ａは、電動パワーステアリング装置に使用する他、電動パワーステアリング装置以外の装置に使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す縦断側面図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置の一部を縦断した正面図である。
【図３】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す側面図である。
【図４】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す正面図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す模式的分解斜視図である。
【図６】回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。
【図７】本発明に係るトルク検出装置を電動パワーステアリング装置に用いた例を示す要部の分解斜視図である。
【図８】電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【図９】改善したトルク検出装置の構成を示す正面図である。
【図１０】改善したトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置の一部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ    トルク検出装置
２    第１の回転体（回転体）
３    第２の回転体（回転体）
４    磁気回路形成部材
５    集磁環部
６    検出部
７    磁気遮蔽板
７１  第１の係合部
７２  第２の係合部
７３  被係止部
１１ｂ  略半円形外周面
１１ｃ  延出外面
１２  取着部
１３  第１の規制部
１４  第２の規制部
１５  係止部
【図１】
2007127483.tif 000003
【図２】
2007127483.tif 000004
【図３】
2007127483.tif 000005
【図４】
2007127483.tif 000006
【図５】
2007127483.tif 000007
【図６】
2007127483.tif 000008
【図７】
2007127483.tif 000009
【図８】
2007127483.tif 000010
【図９】
2007127483.tif 000011
【図１０】
2007127483.tif 000012