JP5513838B2

JP5513838B2 - パワーステアリング装置

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Publication number: JP5513838B2
Application number: JP2009242166A
Authority: JP
Inventors: 秀雄前原
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2014-06-04
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Description

本発明は、車両の操舵系に設けられ、操舵トルクを検出するトルクセンサを備えるパワーステアリング装置に関するものである。

パワーステアリング装置のトルクセンサとして、回転するステアリングシャフトに対して接触しないでステアリングシャフトに働く操舵トルクを検出する非接触タイプのものが用いられている。

この種のトルクセンサとして、特許文献１に開示されたものは、ハウジング内に回転可能に収容されるトーションバーと、このトーションバーの一端と共に回転する磁気発生部と、トーションバーの他端と共に回転するトルク検出用回転磁気回路部と、ハウジングに固定して設けられるトルク検出用固定磁気回路部と、このトルク検出用固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気センサとを備える。

このトルクセンサは、トーションバーがこれに働くトルクによって捩れ変形すると、磁気発生部とトルク検出用回転磁気回路部との相対位置が変化し、磁気発生部からトルク検出用回転磁気回路部を介してトルク検出用固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化し、磁気センサの出力に基づいてトーションバーに働くトルクを検出するようになっている。

また、パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転位置を検出するポジションセンサを備える。このポジションセンサが例えばステアリングハンドルのまわりに設けられている。

特開２００７−２４０４９６号公報

こうしたパワーステアリング装置にあっては、トルクセンサとポジションセンサを共通のハウジングに収容し、両者の信号を取り出す基板、信号線等を共通化して、構造を簡素化をはかりたいという要求がある。

しかしながら、トルクセンサとポジションセンサがそれぞれ磁気回路を備える非接触タイプのものが用いられると、トルクセンサの磁気回路とポジションセンサの磁気回路とが磁気的に干渉しないように互いに離して設ける必要があり、これらを収容するハウジングが大型化するという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、共通のハウジングにトルクセンサとポジションセンサとを備えるパワーステアリング装置の小型化をはかることを目的とする。

本発明は、車輪の操舵力を補助する車両のパワーステアリング装置であって、ステアリングハンドルに連係して回転する入力側ステアリングシャフトと、車輪の操舵機構に連係して回転する出力側ステアリングシャフトと、入力側ステアリングシャフトと出力側ステアリングシャフトとの間に介装されるトーションバーと、入力側ステアリングシャフトとトーションバーと出力側ステアリングシャフトによって構成されステアリングハンドルに与えられる操舵力を車輪の操舵機構に伝達するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトを回転可能に支持するハウジングと、トーションバーの捩れ変形に伴って変化する磁束密度に応じて捩れ角度を検出するトルクセンサと、ハウジングにトルクセンサとステアリングシャフトの回転軸方向に並んで収容されてハウジングに対するステアリングシャフトの回転に伴って変化する磁束密度に応じてステアリングシャフトの回転位置を検出するポジションセンサとを備え、このポジションセンサは、磁気を発生するポジション検出用永久磁石と、磁束密度を検出するポジション検出磁気センサと、ハウジングに固定して設けられるポジション検出用固定磁気回路部と、ステアリングシャフトと共に回転するポジション検出用回転磁気回路部とを備え、ステアリングシャフトが所定の基準回転位置に来たときにポジション検出用固定磁気回路部とポジション検出用回転磁気回路部とが磁気的につながってポジション検出用永久磁石から発生する磁束がポジション検出磁気センサに導かれる第１の磁気ループを構成し、ポジション検出用永久磁石に沿ってトルクセンサとの間に介在するように配置される磁石側ヨークを備え、ポジション検出用永久磁石をステアリングシャフトに取付け、ポジション検出用永久磁石をポジション検出用回転磁気回路部に介装し、ポジション検出用回転磁気回路部は、磁石側ヨークとポジション検出用永久磁石とから構成され、ステアリングシャフトが基準回転位置以外の非基準回転位置にあるときにポジション検出用永久磁石から発生する磁束がポジション検出磁気センサに導かれずに磁石側ヨークによって導かれる第２の磁気ループを構成するものとした。

本発明によると、ステアリングシャフトが所定の回転位置に来たときにポジション検出用永久磁石から発生する磁束の大部分がポジション検出用固定磁気回路部とポジション検出用回転磁気回路部とがつながった磁気ループによって導かれ、ポジション検出磁気センサが磁束密度の変化を検出し、ポジション検出用永久磁石からトルクセンサ側に洩れる磁束が抑えられる。

磁石側ヨークはポジション検出用永久磁石に沿ってトルクセンサとの間に介在するため、トルクセンサとポジションセンサを近接して設けても、ポジション検出用永久磁石からの洩れ磁束がトルクセンサ側に導かれることが抑えられ、トルクセンサ及びポジションセンサの検出精度を確保することと、パワーステアリング装置の小型化をはかることを両立できる。

本発明の実施の形態を示すパワーステアリング装置の断面図。同じく図１の一部を拡大した断面図。同じくパワーステアリング装置の制御系を示す構成図。他の実施の形態を示すパワーステアリング装置の断面図。

図１〜３に基づいて本発明が適用される車両のパワーステアリング装置の一例を示す。

図１は、パワーステアリング装置１におけるステアリングシャフト１０まわりの断面図である。ステアリングシャフト１０は、ステアリングハンドル（図示せず）に連係して回転する入力側ステアリングシャフト１１と、車輪の操舵機構に連係して回転する出力側ステアリングシャフト１２とを備え、ステアリングハンドルの回転を車輪の操舵機構に伝達する。車輪の操舵機構は、出力側ステアリングシャフト１２の下端に形成されるピニオン（図示せず）に噛み合うラック軸が軸方向に移動することにより車輪が操舵される。

パワーステアリング装置１は、車輪の操舵力を補助するアシスト機構として、出力側ステアリングシャフト１２にウォームホイール９が連結され、このウォームホイール９に噛み合うウォーム（図示せず）を回転駆動する電動モータ６（図３参照）を備え、この電動モータ６によって出力側ステアリングシャフト１２に操舵補助トルクが付与される。

図３は、パワーステアリング装置１の制御系を示す構成図である。コントローラ３は、操舵トルクを検出するトルクセンサ２、電動モータ６の回転位置（回転角度）を検出するモータ回転位置センサ４、ステアリングシャフト１０の回転位置を検出するポジションセンサ５の各検出信号と車両走行速度（車速）の検出信号等を入力し、車両の運転状態に応じて電動モータ６の出力を制御する。

ポジションセンサ５は、ステアリングシャフト１０の回転位置を検出する手段として設けられる。ポジションセンサ５は、ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジション（舵角が０度の回転位置）にあることを検出する。

コントローラ３は、モータ回転位置センサ４とポジションセンサ５の検出信号を基にステアリングシャフト１０の回転位置を計算する。

以下、トルクセンサ２の具体的な構造について説明する。

入力側ステアリングシャフト１１はハウジング３０に転がり軸受３７を介して回転可能に支持される。出力側ステアリングシャフト１２は図示しないハウジングに転がり軸受３８を介して回転可能に支持される。入力側ステアリングシャフト１１の下端部と出力側ステアリングシャフト１２との間には滑り軸受３９が介装される。これにより、入力側ステアリングシャフト１１と出力側ステアリングシャフト１２とは互いに同一軸上で相対回転できるように支持される。

ハウジング３０と入力側ステアリングシャフト１１との間にはダストシール３６が介装され、このダストシール３６によってハウジング３０内が密封される。入力側ステアリングシャフト１１は円筒状に形成され、その内側にトーションバー２１が収められる。

トーションバー２１は、その上端部がピン２８を介して入力側ステアリングシャフト１１に連結され、その下端部がセレーション２９を介して出力側ステアリングシャフト１２に連結される。これにより、トーションバー２１は入力側ステアリングシャフト１１に入力される操舵トルクを出力側ステアリングシャフト１２に伝えるとともに、この操舵トルクに応じて捩れ変形する。

非接触タイプのトルクセンサ２は、入力側ステアリングシャフト１１と出力側ステアリングシャフト１２の間に介装されるトーションバー２１と、入力側ステアリングシャフト１１と共に回転する磁気発生部２２と、出力側ステアリングシャフト１２と共に回転するトルク検出用回転磁気回路部２５と、ハウジング３０に固定して設けられるトルク検出用固定磁気回路部３１と、トルク検出用固定磁気回路部３１に導かれる磁束密度を検出するトルク検出磁気センサ４８とによって構成され、ステアリングシャフト１０に接触することなく、トーションバー２１の捩れ変形に伴って変化する磁束密度に応じてトーションバー２１の捩れ角度を検出する。

磁気発生部２２は、入力側ステアリングシャフト１１に固定されるバックヨーク２４と、このバックヨーク２４に固定される環状のトルク検出用永久磁石２３とを備える。

トルク検出用永久磁石２３は、磁気を入力側ステアリングシャフト１１、トーションバー２１の回転軸Ｏ方向に発生するものであり、硬磁性体を入力側ステアリングシャフト１１の回転軸Ｏ方向へ向けて着磁することにより形成される。

円筒状のトルク検出用永久磁石２３の上端面と下端面には、それぞれ１２個の磁極が周方向について等間隔に形成され、６個のＮ極と６個のＳ極とが交互に並ぶ。

円筒状のバックヨーク２４は、軟磁性体によって形成され、トルク検出用永久磁石２３の上端面（磁極面）に当接する。バックヨーク２４は、トルク検出用永久磁石２３を入力側ステアリングシャフト１１に連結する支持部材の働きと、トルク検出用永久磁石２３の隣合う磁極を結んで磁束を導く継鉄の働きをし、トルク検出用永久磁石２３の下端面（磁極面）に磁界を集中させる。

なお、トルク検出用永久磁石２３を入力側ステアリングシャフト１１に連結する支持部材をバックヨークと分離して設け、バックヨークをこの支持部材とトルク検出用永久磁石２３の間に介装してもよい。

トルク検出用回転磁気回路部２５は、トルク検出用永久磁石２３から出される磁束を導く第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７を備える。

第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７は、トルク検出用永久磁石２３の下端面（磁極面）に対峙する６個の磁路先端部と、この磁路先端部から曲折して互いに遠ざかる方向に延びる６個の磁路柱部と、この磁路柱部を結んで環状に延びる１個の磁路環部とをそれぞれ有し、これらがプレス加工によって一体形成される。

上記の第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の構造については、本出願人により特願２００８−９３６３６号として提案されている
図２に示すように、トルク検出用固定磁気回路部３１は、ハウジング３０に固定される第一集磁リング３２と第二集磁リング３３と、センサホルダ４０に固定される第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５を備える。

リング状の第一集磁リング３２と第二集磁リング３３は、ハウジング３０に内壁にカシメ固定される。第一集磁リング３２と第二集磁リング３３は、その内周面が第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路環部に対峙するように配置される。

第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５とトルク検出磁気センサ４８と基板４７とはセンサホルダ４０に樹脂モールド４５を介して固定される。樹脂製センサホルダ４０は金属製ハウジング３０に図示しないボルトを介して締結される。

ブロック状の第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５は、第一集磁リング３２と第二集磁リング３３の外周面に対峙する。第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５の間に一対の磁気ギャップ（空隙）が形成され、この磁気ギャップにトルク検出磁気センサ４８が介装される。

トルク検出手段として設けられるトルク検出磁気センサ４８はホール素子が用いられ、第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５の間の磁場の大きさと方向に応じた出力が基板４７と端子４１、４２、４３を介して取り出される。ホール素子はこれを通過する磁束密度に応じた電圧を信号として出力するものである。なお、トルク検出磁気センサ４８はホール素子の信号を増幅する回路や温度補償を行う回路、ノイズフィルタの回路等を備えるものを用いてもよい。

トルク検出磁気センサ４８の端子４１、４２、４３はセンサホルダ４０に接続される図示しない配線を介してコントローラ３に接続される。

次に、トルクセンサ２がトーションバー２１に働く操舵トルクを検出する作用について説明する。

トーションバー２１にトルクが働かない中立状態において、第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路先端部が、それぞれトルク検出用永久磁石２３のＮ極及びＳ極に同一面積を持って対峙して両者を磁気短絡し、磁束がトルク検出用回転磁気回路部２５とトルク検出用固定磁気回路部３１に導かれない。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー２１に一方向のトルクが働く場合、トーションバー２１がこのトルクの方向に応じて捩れ変形し、第一軟磁性リング２６の第一磁路先端部がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二軟磁性リング２７の第二磁路先端部がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙し、トルク検出用永久磁石２３からの磁束がトルク検出用回転磁気回路部２５とトルク検出用固定磁気回路部３１に導かれ、トルク検出磁気センサ４８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。この磁束が導かれるトルク検出用回転磁気回路部２５とトルク検出用固定磁気回路部３１における磁気経路は、Ｎ極→第一軟磁性リング２６→第一集磁リング３２→第一集磁ヨーク３４→トルク検出磁気センサ４８→第二集磁ヨーク３５→第二集磁リング３３→第二軟磁性リング２７→Ｓ極となる。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー２１に逆方向のトルクが働く場合、トーションバー２１が逆方向に捩れ変形し、第一軟磁性リング２６の第一磁路先端部がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二軟磁性リング２７の第二磁路先端部がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙し、磁束が上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれ、トルク検出磁気センサ４８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。この磁束が導かれるトルク検出用回転磁気回路部２５とトルク検出用固定磁気回路部３１における磁気経路は、Ｎ極→第二軟磁性リング２７→第二集磁リング３３→第二集磁ヨーク３５→トルク検出磁気センサ４８→第一集磁ヨーク３４→第一集磁リング３２→第一軟磁性リング２６→Ｓ極となる。

このようにトーションバー２１がこれに働くトルクに応じてトーションバー２１の捩れ変形し、第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路先端部がトルク検出用永久磁石２３のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きくなると、トルク検出磁気センサ４８に導かれる磁束密度が大きくなり、トルク検出磁気センサ４８からこのトルクに応じた信号が出力される。

なお、トルク検出用永久磁石２３の一端面に形成される磁極数は、２個以上の範囲で任意に設定される。トルク検出用永久磁石２３に対峙する第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の面積が同じ条件において、磁極数を増やすことにより、トルク検出磁気センサ４８に導かれる磁束密度を高められる。

以下、ポジションセンサ５の具体的な構造について説明する。

ポジションセンサ５は、トルクセンサ２とステアリングシャフト１０の回転軸Ｏ方向に並んでハウジング３０内に収容される。

非接触タイプのポジションセンサ５は、ポジション検出用永久磁石５２と、ステアリングシャフト１０の回転位置に応じてこのポジション検出用永久磁石５２から導かれる磁束密度を検出するポジション検出磁気センサ５６とを備え、ステアリングシャフト１０に接触することなく、ポジション検出磁気センサ５６の出力に応じてステアリングシャフト１０の回転位置を検出する。

ポジション検出用永久磁石５２は、樹脂製の磁石保持部材７１を介して入力側ステアリングシャフト１１に保持される。

ポジション検出用永久磁石５２は、強磁性体によって棒状に形成される。ポジション検出用永久磁石５２は、ステアリングシャフト１０の回転径方向に延びるように配置され、Ｎ極となるその端面が外径方向に向き、Ｓ極となるその端面が内径方向に向く。

ポジション検出磁気センサ５６は、基板４７に固定され、基板４７及びセンサホルダ４０を介してハウジング３０に支持される。

ポジション検出磁気センサ５６はホールスイッチが用いられ、このホールスイッチを通過する磁束密度が所定値に対して増減するのに応じてＯＮ・ＯＦＦする信号を出力するものである。ポジション検出磁気センサ５６の出力は、基板４７と端子４４を介して取り出され、図示しない配線を介してコントローラ３に送られる。

なお、これに限らず、ポジション検出磁気センサ５６は、磁束密度に応じた電圧を信号として出力するホール素子、ＭＲ素子等を用いてもよい。

ポジションセンサ５は、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２に洩れる磁気を遮断する磁気遮断手段として、ステアリングシャフト１０が所定の回転位置にあるときにポジション検出用永久磁石５２が発生する磁気をポジション検出磁気センサ５６に導く磁気ループＭを備える。

磁気ループＭは、入力側ステアリングシャフト１１に樹脂製の磁石保持部材７１を介して保持されるポジション検出用永久磁石５２及び磁石側ヨーク７２と、センサホルダ４０に樹脂モールド４５を介して保持される第一検出側ヨーク７４及び第二検出用ヨーク７３とを備える。

ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２は、図１、２に示すように、舵角が０度となるステアリングセンターポジションにて、ポジション検出磁気センサ５６と第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３とに対してステアリングシャフト１０の回転半径方向に並ぶように配置される。

磁石側ヨーク７２とポジション検出用永久磁石５２は、入力側ステアリングシャフト１１（ステアリングシャフト１０）と共に回転するポジション検出用回転磁気回路部６１を構成する。

磁石側ヨーク７２は、ポジション検出用永久磁石５２とトルクセンサ２の間に介在するように配置される。

磁石側ヨーク７２は、軟磁性体によってＬ字形に曲折する帯板状に形成される。磁石側ヨーク７２は、その基端部７２ａがポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）に当接し、その先端部７２ｂが磁石保持部材７１から外径方向に突出する。磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂは、ステアリングセンターポジションにて、第二検出用ヨーク７３の端部に所定の距離をもって対峙し、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２と第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３とによって磁気ループＭを構成する。

磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂは、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）からステアリングシャフト１０の軸方向に所定距離を持つように配置され、ステアリングセンターポジション以外の回転位置にて、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）から発生する磁気が磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂに短絡して、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２とによって磁気ループＮを構成する。

磁石側ヨーク７２は、樹脂製の磁石保持部材７１を介して入力側ステアリングシャフト１１に保持される。

なお、これに限らず、ポジション検出用永久磁石５２を保持する磁石保持部材を軟磁性体によって形成し、これらによってポジション検出用回転磁気回路部６１を構成してもよい。

第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３は、ハウジング３０に固定して設けられるポジション検出用固定磁気回路部６５を構成する。

第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３は、軟磁性体によって棒状に形成され、センサホルダ４０に樹脂モールド４５を介して固定される。

第一検出側ヨーク７４は、ステアリングシャフト１０の回転径方向に延びるように配置され、その一端が樹脂モールド４５から内径方向に突出し、その他端が、ポジション検出磁気センサ５６に対峙するように配置される。

第二検出用ヨーク７３は、Ｊ字形に湾曲し、その一端が、樹脂モールド４５から内径方向に突出し、その他端が、ポジション検出磁気センサ５６に対峙するように配置される。

前述したようにステアリングセンターポジションにて、第一検出側ヨーク７４の突出端がポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）に対峙し、第二検出用ヨーク７３の突出端が磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂの端面（磁極）に対峙し、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２と第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３とによって磁気ループＭを構成する。

次に、ポジションセンサ５がステアリングシャフト１０の回転位置を検出する作用について説明する。

ステアリングシャフト１０は、ステアリングハンドルの操作によって回転し、ポジションセンサ５は、ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジションにあるときに検出信号を出力する。

これについて詳述すると、ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジションにあるときに、図１、２に示すように、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）が第一検出側ヨーク７４の突出端に対峙するとともに、磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂが第二検出用ヨーク７３の突出端に対峙し、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２と第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３とによって磁気ループＭを構成する。この磁気ループＭによってポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束はポジション検出磁気センサ５６に導かれ、ポジション検出磁気センサ５６がＯＮとなり、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が抑えられる。

このとき、ポジション検出用永久磁石５２に沿って延びる磁石側ヨーク７２がポジション検出用永久磁石５２とトルクセンサ２の間に介在するため、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が磁石側ヨーク７２によって遮られ、トルクセンサ２がポジション検出用永久磁石５２の磁気影響を受けることが抑えられる。

ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジション以外の回転位置にあるときに、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）が第一検出側ヨーク７４の突出端から離れるとともに、磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂが第二検出用ヨーク７３の突出端から離れる。これによってポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束はポジション検出磁気センサ５６に導かれず、ポジション検出磁気センサ５６がＯＦＦとなる。

このときも、ポジション検出用永久磁石５２に沿って延びる磁石側ヨーク７２がポジション検出用永久磁石５２とトルクセンサ２の間に介在するため、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が磁石側ヨーク７２によって遮られ、トルクセンサ２がポジション検出用永久磁石５２の磁気影響を受けることが抑えられる。

さらに、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）から発生する磁束が磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂに短絡して、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２とによって磁気ループＮを構成するため、この磁気ループＮによってポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束はポジション検出磁気センサ５６に導かれず、ポジション検出磁気センサ５６がＯＦＦとなり、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が抑えられる。

以上のように本実施の形態では、パワーステアリング装置１は、共通のハウジング３０にトルクセンサ２とポジションセンサ５とを備え、トルクセンサ２とポジションセンサ５の信号を取り出す基板４７、信号線等を共通化して、パワーステアリング装置１の構造を簡素化することができる。

本実施の形態では、ステアリングシャフト１０が所定の回転位置（ステアリングセンターポジション）に来たときにポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束の大部分がポジション検出用固定磁気回路部６５とポジション検出用回転磁気回路部６１とが非接触で磁気的につながった磁気ループＭによって導かれる構成し、この磁気ループＭはポジション検出用永久磁石５２に沿ってトルクセンサ２との間に介在するように配置される磁石側ヨーク７２を備えたため、トルクセンサ２とポジションセンサ５とを近接して設けても、ポジション検出用永久磁石５２からの洩れ磁束がトルクセンサ２側に導かれることが抑えられ、トルクセンサ２及びポジションセンサ５の検出精度を確保することと、パワーステアリング装置１の小型化をはかることを両立できる。

本実施の形態では、ポジション検出用永久磁石５２をステアリングシャフト１０に取付け、ポジション検出用永久磁石５２をポジション検出用回転磁気回路部６１に介装したため、ポジション検出用永久磁石５２はステアリングシャフト１０と共に回転し、ステアリングシャフト１０の回転位置によってポジション検出用永久磁石５２がトルクセンサ２の磁気発生部２２に与える磁気的影響が変化することが抑えられ、トルクセンサ２の検出精度が確保される。

なお、これに限らず、ポジション検出用永久磁石５２をハウジング３０に取付け、ポジション検出用永久磁石５２をポジション検出用固定磁気回路部６５に介装してもよい。この場合、ステアリングシャフト１０の回転位置によってポジション検出用永久磁石５２がトルクセンサ２のトルク検出磁気センサ４８に与える磁気的影響が変化することを抑えられる。

本実施の形態では、入力側ステアリングシャフト１１にポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２とを保持する樹脂製の磁石保持部材７１を備えたため、磁石側ヨーク７２を軟磁性体によって帯板状に形成することが可能となり、パワーステアリング装置１の軽量化がはかれる。

なお、前述したように、ポジション検出用永久磁石５２を保持する磁石保持部材を磁石側ヨークとして軟磁性体によって形成してもよいが、その場合、重量の増加を招く。

他の実施の形態として、図４に示すように、磁石側ヨーク７２は、軟磁性体によってＵ字形に曲折する帯板状に形成してもよい。この磁石側ヨーク７２は、その中央部７２ｃがポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）に当接し、この中央部７２ｃから湾曲してポジション検出用永久磁石５２に沿ってステアリングシャフト１０の回転半径方向に延びる上辺部７２ｄ、下辺部７２ｅを有する。

この場合、ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジションにあるときに、図４に示すように、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）が第二検出用ヨーク７３の突出端に対峙するとともに、磁石側ヨーク７２の上辺部７２ｄの先端部が第一検出側ヨーク７４の突出端に対峙し、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２と第一検出側ヨーク７４と第二検出用ヨーク７３とによって磁気ループＭを構成する。この磁気ループＭによってポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束はポジション検出磁気センサ５６に導かれ、ポジション検出磁気センサ５６がＯＮとなるとともに、ポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が抑えられる。

ステアリングシャフト１０がステアリングセンターポジション以外の回転位置にあるときに、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）が第二検出用ヨーク７３の突出端から離れるとともに、磁石側ヨーク７２の先端部７２ｂが第一検出側ヨーク７４の突出端から離れる。これによってポジション検出用永久磁石５２から発生する磁束はポジション検出磁気センサ５６に導かれず、ポジション検出磁気センサ５６がＯＦＦとなる。

このときも、ポジション検出用永久磁石５２に沿って延びる磁石側ヨーク７２の下辺部７２ｅがポジション検出用永久磁石５２とトルクセンサ２の間に介在し、ポジション検出用永久磁石５２の端面（磁極）から発生する磁束が磁石側ヨーク７２の下辺部７２ｅに短絡して、ポジション検出用永久磁石５２と磁石側ヨーク７２の下辺部７２ｅとによって磁気ループＮを構成するため、この磁気ループＮによってポジション検出用永久磁石５２からトルクセンサ２側に洩れる磁束が抑えられる。

他の実施の形態として、複数のポジション検出用永久磁石５２をステアリングシャフト１０に取付け、ポジションセンサ５がステアリングシャフト１０の複数の回転位置にてＯＮ信号を出力する構成としてもよい。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１パワーステアリング装置
２トルクセンサ
５ポジションセンサ
１０ステアリングシャフト
１１入力側ステアリングシャフト
１２出力側ステアリングシャフト
２１トーションバー
２２磁気発生部
２３トルク検出用永久磁石
２５トルク検出用回転磁気回路部
３０ハウジング
３１トルク検出用固定磁気回路部
４０センサホルダ
４８トルク検出磁気センサ
５２ポジション検出用永久磁石
５６ポジション検出磁気センサ
６１ポジション検出用回転磁気回路部
６５ポジション検出用固定磁気回路部
７１磁石保持部材
７２磁石側ヨーク
７３第二検出用ヨーク
７４第一検出側ヨーク
Ｍ磁気ループ

Claims

車輪の操舵力を補助する車両のパワーステアリング装置であって、
ステアリングハンドルに連係して回転する入力側ステアリングシャフトと、
車輪の操舵機構に連係して回転する出力側ステアリングシャフトと、
入力側ステアリングシャフトと出力側ステアリングシャフトとの間に介装されるトーションバーと、
前記入力側ステアリングシャフトと前記トーションバーと前記出力側ステアリングシャフトによって構成され前記ステアリングハンドルに与えられる操舵力を車輪の操舵機構に伝達するステアリングシャフトと、
このステアリングシャフトを回転可能に支持するハウジングと、
前記トーションバーの捩れ変形に伴って変化する磁束密度に応じて捩れ角度を検出するトルクセンサと、
前記ハウジングにトルクセンサと前記ステアリングシャフトの回転軸方向に並んで収容されて前記ハウジングに対する前記ステアリングシャフトの回転に伴って変化する磁束密度に応じて前記ステアリングシャフトの回転位置を検出するポジションセンサとを備え、
このポジションセンサは、
磁気を発生するポジション検出用永久磁石と、
磁束密度を検出するポジション検出磁気センサと、
前記ハウジングに固定して設けられるポジション検出用固定磁気回路部と、
前記ステアリングシャフトと共に回転するポジション検出用回転磁気回路部とを備え、
前記ステアリングシャフトが所定の基準回転位置に来たときに前記ポジション検出用固定磁気回路部と前記ポジション検出用回転磁気回路部とが磁気的につながって前記ポジション検出用永久磁石から発生する磁束が前記ポジション検出磁気センサに導かれる第１の磁気ループを構成し、
前記ポジション検出用永久磁石に沿って前記トルクセンサとの間に介在するように配置される磁石側ヨークを備え、
前記ポジション検出用永久磁石を前記ステアリングシャフトに取付け、
前記ポジション検出用永久磁石を前記ポジション検出用回転磁気回路部に介装し、
前記ポジション検出用回転磁気回路部は、前記磁石側ヨークと前記ポジション検出用永久磁石とから構成され、
前記ステアリングシャフトが前記基準回転位置以外の非基準回転位置にあるときに前記ポジション検出用永久磁石から発生する磁束が前記ポジション検出磁気センサに導かれずに前記磁石側ヨークによって導かれる第２の磁気ループを構成することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記入力側ステアリングシャフトに前記ポジション検出用永久磁石と前記磁石側ヨークとを保持する樹脂製の磁石保持部材を備え、
前記磁石側ヨークは、
その基端部が前記ポジション検出用永久磁石の一方の磁極に当接し、
その先端部が前記磁石保持部材から径方向に突出し、前記ポジション検出用永久磁石の他方の磁極に所定距離を持つように配置され、
前記ステアリングセンターポジションにてその先端部が前記第１の磁気ループを構成するヨークの端部に対峙して前記ポジション検出用永久磁石から発生する磁束を導く前記第１の磁気ループを構成し、
前記ステアリングセンターポジション以外の回転位置にて前記ポジション検出用永久磁石から発生する磁束をその前記先端部に短絡して前記第２の磁気ループを構成することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。