JP2008070249A - トルクセンサ用の一体化部品およびトルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】加工・組立コストの低廉化を図ることができるとともに、センサ全体の良好な組立性を得ることができるトルクセンサを提供する。
【解決手段】トルク検出対象としての軸体２を構成する２つの軸部３，４（入力軸３と出力軸４）を同軸上で連結する弾性体５の捩れ角度を検出することにより、軸体２に作用するトルクを検出するトルクセンサ１用の一体化部品であって、硬磁性体６と、硬磁性体６に隣接した第１軟磁性体７と、軸体２に固定される円筒状部材１７とを備え、硬磁性体６および第１軟磁性体７は、円筒状部材１７の外周面に組付けられ一体化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置等の回転動力を伝達する機構における軸トルクを検出するトルクセンサ及びそのトルクセンサ用の一体化部品に関する。

従来、この種のトルクセンサには、軸体を構成する２つの軸部（入出軸と出力軸）を同軸上で連結する弾性体（トーションバー）と、この弾性体の両端部のうち一端部に取り付けられる硬磁性体（磁石）と、他端部に取り付けられる１対の歯付き軟磁性体（ヨーク）と、これら１対の軟磁性体間に生じる磁束密度を検出する磁気センサとを備えたものが提案されている（例えば特許文献１，２）。

このようなトルクセンサにおける軸体トルクの検出は、弾性体に捩れが生じると、硬磁性体の磁極位置と軟磁性体の歯位置とが周方向に相対的に変化し、これに伴い、軟磁性体に誘導される磁束量が変化するため、この変化量を測定することにより行われる。

一方、この種のトルクセンサにおいて、永久磁石を軸に固定する方法としては、特許文献３に記載の方法が知られている。
図１２は、特許文献３に記載の図５と同一であり、永久磁石を軸に固定する際の圧入部位を指し示す縦断面図である。
特開２００３−１４９０６２号公報（図１） 特表２００４−５１９６７２号公報（図９） 特開２００５−６９９９４号公報（図５）

ところで、トルクセンサにおいては、センサ外形寸法上の制約から、磁石の大きさは制限される。また、弾性体の捩れに対するトルク検出精度を高めるために、磁極数の多い磁石が用いられることから、磁石の磁極幅が小さくなる。

このため、特許文献１，２に示されるトルクセンサによると、磁石と軟磁性体との間の寸法精度には特に厳密性が要求される。これは、磁石と軟磁性体との間の寸法にばらつきがあると、検出誤差が生じ易くなり、品質上の信頼性が低下してしまうからである。このことは、磁石の直径及び磁極幅が小さくなればなる程、顕著である。この結果、磁石や軟磁性体の加工・組立精度が高くなり、加工・組立に多大の時間を費やすばかりか、加工・組立コストが嵩むという問題があった。

また、特許文献１，２に示されるトルクセンサによると、円周方向での磁極変化があるため、磁気ヨークの組立が困難のものとなり、センサ全体の良好な組立性を得ることができないという問題もあった。

さらに、弾性的部材等に磁石および軟磁性材の部材を組付ける場合、軟磁性部材に磁石および軟磁性部材をそれぞれ個別に組付けることとなり、作業性に難点があった。

また、磁石は燒結製造法または鋳造法で作られるので、材質的に脆く、引張強度が大きくないので、円筒状磁石を軸に取りつける場合、磁石をそのまま軸に圧入することは難しく、図１２に示したように、鍔を有する円筒形状のホルダ４３に永久磁石４２を保持させた状態でホルダ４３に入力軸４０を圧入し、さらに、入力軸４０とホルダ４３の円筒部分とをリング状のプレート４１に圧入して永久磁石４２を補強する方法が一般的に行われている。この従来技術において、永久磁石４２は、厚さや穴寸法精度や、平面度等が機械加工やプレス加工品に比べると悪いため、プレート４１への圧入時に永久磁石４２に局部的な力が加わり、永久磁石４２に割れや欠けを生じる場合があり、製造時の生産性を悪くするという問題があった。

従って、本発明の目的は、加工・組立コストの低廉化を図ることができるとともに、トルクセンサ全体の良好な組立性を得ることができるトルクセンサを提供することにある。

また、本発明の目的は、磁石を割れにくくし、かつ軸等に磁石と軟磁性体を容易に一括して取付け（組付け）ることが可能なトルクセンサ用の一体化部品およびそれを用いたトルクセンサを提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、トルク検出対象としての軸体を構成する２つの軸部を同軸上で連結する弾性体の捩れ角度を検出することにより、前記軸体に作用するトルクを検出するトルクセンサ用の一体化部品であって、硬磁性体と、該硬磁性体とともに磁気回路を形成するための第１の軟磁性部材と、前記軸体又は前記弾性体に固定される円筒状部材とを備え、前記硬磁性体および前記第１の軟磁性部材は、前記円筒状部材の外周面に組付けられ一体化されていることを特徴とするトルクセンサ用の一体化部品を提供する。

（２）本発明は、上記目的を達成するために、上記本発明に係るトルクセンサ用の一体化部品を備えたことを特徴とするトルクセンサを提供する。

本発明によると、加工・組立コストの低廉化を図ることができるとともに、トルクセンサ全体の良好な組立性を得ることができる。

また、本発明によると、磁石を割れにくくし、かつ軸等に磁石と軟磁性体を容易に一括して取付け（組付け）ることが可能なトルクセンサ用の一体化部品およびそれを用いたトルクセンサを得ることができる。

[本発明の第１の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係るトルクセンサを説明するために示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るトルクセンサを説明するために示す分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係るトルクセンサの磁気回路を説明するために示す斜視図である。

〔トルクセンサの全体構成〕
図１及び図２において、符号１で示すトルクセンサは、トルク検出対象としての軸体２を構成する２つの軸部３，４（入力軸３と出力軸４）を同軸上で連結する弾性体５と、磁束を周囲に発生する硬磁性体６と、弾性体５の捩れによって磁気抵抗を変化させる第１磁気回路Ｈ１（図３に示す）を硬磁性体６と共に形成するための１対の第１軟磁性体７，８と、磁気抵抗を一定とする第２磁気回路Ｈ２（図３に示す）を硬磁性体６と共に形成するための１対の第２軟磁性体９，１０と、第１磁気回路Ｈ１及び第２磁気回路Ｈ２における磁力低下を防止するための第３軟磁性体１１と、弾性体５の捩れ角度に応じて変化する第２磁気回路Ｈ２の磁束密度を検出する磁束検出手段１２と、第１軟磁性体７−硬磁性体６−第３軟磁性体１１が組み付けられて一体化される円筒状部材１７と、出力軸４との取り付けに用いられるアダプタ１８とを備えている。そして、弾性体５の捩れ角度を検出することにより、軸体２（入力軸３と出力軸４との間）に作用するトルクを検出するように構成されている。

（弾性体５の構成）
弾性体５は、図１に示すように、入力軸３を挿通するトーションバーからなり、両端部がピン（図示せず）等によってそれぞれ入力軸３と出力軸４に固定されている。そして、前述したように入力軸３と出力軸４とを同軸上で連結するように構成されている。

（硬磁性体６の構成）
硬磁性体６は、図１〜図３に示すように、Ｎ極及びＳ極が軸方向に着磁してなる無底円筒状の磁石からなり、第１軟磁性体７と第３軟磁性体１１との間に配設され、かつ円筒状部材１７の外周面に取り付けられている。なお、硬磁性体６については、同種の磁石を複数個用意し、これらを選択的に用いると、長寿命化を図ることができる。この場合、異種の磁石を選択的に用いると、各磁石の減磁特性を補完してセンサの温度特性を改善することができる。

（第１軟磁性体７，８の構成）
第１軟磁性体７，８は、図１〜図３に示すように、無底円筒状の磁気ヨークからなり、硬磁性体６の外周囲に軸方向に互いに並列して配設され、かつ、第１軟磁性体７は円筒状部材１７に取り付けられ、及び第１軟磁性体８はアダプタ１８を介して出力軸４に固着されている。そして、弾性体５の捩れによってそれぞれが周方向に相対的に変位して磁気抵抗を変化させる第１磁気回路Ｈ１を硬磁性体６及び第３磁性体１１と共に形成するように構成されている。

第１軟磁性体７は、図２に示すように、下方に突出する複数の突子１３Ａからなる突子群１３を有し、磁気ヨーク形成用の孔付き円筒体（図示せず）の下端部を周方向に間欠的に切り欠くことにより形成されている。複数の突子１３Ａは、正面矩形状の凸片からなり、第１軟磁性体７の周方向に等間隔をもって並列する位置に配置されている。突子１３Ａの先端面（自由端面）は、内外２つの曲線及び左右２つの直線によって囲まれた平面形状を有し、軸体２（第１軟磁性体７の軸線）に直角な扁平面で形成されている。

第１軟磁性体８は、図２に示すように、上方に突出する複数の突子１４Ａからなる突子群１４を有し、磁気ヨーク形成用の孔付き円筒体（図示せず）の上端部を周方向に間欠的に切り欠くことにより形成されている。複数の突子１４Ａは、正面矩形状の凸片からなり、第１軟磁性体８の周方向に等間隔をもって並列する位置に配置されている。突子１４Ａの先端面（自由端面）は、突子１３Ａの先端面形状と同一の平面形状を有し、突子１３Ａの先端面と空隙を介して対向し、かつ軸体２（第１軟磁性体８の軸線）に直角な扁平面で形成されている。

（第２軟磁性体９，１０の構成）
第２軟磁性体９，１０は、図１〜図３に示すように、無底円筒状の磁気ヨークからなり、第１軟磁性体７，８の外周囲に軸方向に互いに並列して配設され、かつ図示しない固定系に配設されている。そして、磁気抵抗を一定とする第２磁気回路Ｈ２を硬磁性体６及び第３軟磁性体１１と共に形成するように構成されている。

第２軟磁性体９は、図２に示すように、第１軟磁性体７の外周囲に空隙を介して配置されている。第２の軟磁性体９の外周面には、その軸方向（下方）に突出する垂直部１５Ａ及びこの垂直部１５Ａと直角な方向（第２軟磁性体９の径方向）に突出する水平部１５Ｂからなる鉤形状の延在片１５が一体に設けられている。

第２軟磁性体１０は、図２に示すように、第１軟磁性体８の外周囲に空隙を介して配置されている。第２軟磁性体１０の外周面には、第２軟磁性体９の延在片１５と空隙をもって対向し、かつその軸方向（上方）に突出する垂直部１６Ｂ及びこの垂直部１６Ｂと直角な方向（第２軟磁性体１０の径方向）に突出する水平部１６Ａからなる鉤形状の延在片１６が一体に設けられている。

（第３軟磁性体１１の構成）
第３軟磁性体１１は、図１，図２に示すように、無底円筒状の磁気ヨークからなり、或いは、図３に示すように、両端部にそれぞれフランジ１１Ａ，１１Ｂを有する無底円筒状の磁気ヨークからなり、第１軟磁性体７，８の内周囲に配設され、かつ硬磁性体６の下端面に固着されている。変形例である図３に示す第３軟磁性体１１のフランジ１１Ｂと第１軟磁性体８の内面との間には空隙が形成されている。本実施の形態では、第３軟磁性体１１を硬磁性体６と第１軟磁性体８との間に配設したが、硬磁性体６と第１軟磁性体７との間に配設してもよい。なお、第３軟磁性体１１は、硬磁性体６と第１軟磁性体８との間に形成される空隙が磁気抵抗を大きく（長期的に見て磁力低下）しないような寸法であれば不要である。

（磁束検出手段１２の構成）
磁束検出手段１２は、図１及び図３に示すように、非接触型の磁束検出器からなり、第２軟磁性体９，１０の延在片１５，１６間に配設され、弾性体５の捩れ角度に応じて変化する第２磁気回路Ｈ２の磁束密度を検出するように構成されている。

（円筒状部材１７の構成）
円筒状部材１７は、図１及び図２に示すように、上部に鍔部（フランジ部）１７Ａを有する無底円筒形状の部材であり、第１軟磁性体７と第３軟磁性体１１が円筒状部材１７に組付けられて硬磁性体６とともに一体的部品を構成して、入力軸３に固定されている。鍔部１７Ａは、第１軟磁性体７に接しており、硬磁性体６および第１軟磁性体７の軸方向への移動を拘束する。

円筒状部材１７と硬磁性体６、第１軟磁性体７および第３軟磁性体１１の組み付けは、円筒状部材１７と第３軟磁性体１１の嵌合部において、塑性変形用の冶具（図示していない）を用い、この冶具を円筒状部材１７に押しつけるように力を加えることで、円筒状部材１７の嵌合入口付近のごく一部を加圧することで円筒状部材１７を変形させて塑性流動せしめることで（いわゆる、コイニング）、円筒状部材１７の一部が第３軟磁性体１１に接触することとなり、円筒状部材１７と第３軟磁性体１１の間に摩擦力を生じせしめて円筒状部材１７と第３軟磁性体１１の締結が行われることで製造される。

（アダプタ１８の構成）
アダプタ１８は、図１及び図２に示すように、一端面に円筒状の突出部を有する円柱形状の部材であり、非磁性体（黄銅、ＳＵＳ３０４等）からなる。第１軟磁性体８の取り付けに用いられるとともに、出力軸４との取り付けに用いられる。

次に、本発明の実施の形態に係るトルクセンサの動作につき、図１、図３及び図４を用いて説明する。

〔トルクセンサ１の動作〕
図４は、本発明の実施の形態に係るトルクセンサの動作を説明するために示す斜視図である。図４（ａ）は、弾性体の捩れ変形前のトルクセンサを示す斜視図である。図４（ｂ）は、弾性体の捩れ変形後のトルクセンサを示す斜視図である。

本実施の形態に示すトルクセンサ１においては、図１及び図３に示すように、硬磁性体６（Ｎ極）−第１軟磁性体７−空隙−第１軟磁性体８−空隙−第３軟磁性体１１−硬磁性体６（Ｓ極）からなる第１磁気回路Ｈ１が、また硬磁性体６（Ｎ極）−第１軟磁性体７−空隙−第２軟磁性体９−空隙Ｇ４−第２軟磁性体１０−空隙−第１軟磁性体８−空隙−第３軟磁性体１１−硬磁性体６（Ｓ極）からなる第２磁気回路Ｈ２がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態では、硬磁性体６のＮ極から出る磁束のうち磁気回路Ｈ１，Ｈ２を経由せずにＳ極に戻る磁束は無視できる程小さい。

ここで、軸体２（入力軸３）にトルクが作用して弾性体５に捩れが生じると、この捩れ角度に応じて第１軟磁性体７が図４（ａ）に示す位置から周方向に変位して図４（ｂ）に示す位置に配置される。

この場合、第１軟磁性体７が変位すると、突子１３Ａと突子１４Ａとが周方向に相対的にずれ、その各先端面の対向面積が互いに減少する。このため、第１軟磁性体７，８間（第１磁気回路Ｈ１内）の磁気抵抗が大きくなり、第１磁気回路Ｈ１を流れる磁束が少なくなる。これに対し、第２軟磁性体９，１０間（第２磁気回路Ｈ２内）の磁気抵抗が軸体２に作用するトルクの有無に関係なく一定であるため、第２磁気回路Ｈ２を流れる磁束が多くなる。

一方、突子１３Ａと突子１４Ａとが周方向に相対的にずれ、その各先端面の対向面積が互いに増加すると、第１軟磁性体７，８間（第１磁気回路Ｈ１内）の磁気抵抗が小さくなり、第１磁気回路Ｈ１を流れる磁束が多くなる。また、第２磁気回路Ｈ２を流れる磁束が少なくなる。

このようにして、弾性体５に生じた捩れ量（捩れ角度）は第２磁気回路Ｈ２を流れる磁束の変化量として検出することができ、この検出量をトルク検出量として磁束検出手段１２によって求めることができる。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）弾性体５の捩れによって硬磁性体６と第２軟磁性体磁石９，１０との間に相対的な位置変化がないため、硬磁性体６と第２軟磁性体９，１０との間の寸法精度には厳密性が要求されることはない。これにより、硬磁性体６や第２軟磁性体９，１０を含む構成部品の加工・組立精度を緩和することができ、加工・組立時間を短縮することができるとともに、加工・組立コストの低廉化を図ることができる。

（２）円周方向での磁極変化がないため、磁気ヨークの組立作業を簡単に行うことができ、トルクセンサ全体の良好な組立性を得ることができる。

（３）磁石（硬磁性体６）部分に長さ方向の圧力および内径を大きくする方向の力は加わらないため、磁石（硬磁性体６）を破損することはない。

（４）円筒状部材１７を用いることにより、弾性体５に圧入するような磁石（硬磁性体６）の寸法精度も不用となる。これらの部材間に磁石（硬磁性体６）を設け、面的に押さえて固定することで、磁石（硬磁性体６）に高い寸法精度が必要でなくなり、また、引張力が加わることもない。

（５）円筒状部材１７と軟磁性体１１の結合は、硬磁性体６、軟磁性体７、軟磁性体１１を円筒状部材１７に嵌合せ、その嵌合部において、塑性変形用の冶具（図示していない）を用い、この冶具を円筒状部材１７に押しつけるように力を加えることで、円筒状部材１７の嵌合入口付近のごく一部を加圧することで円筒状部材１７を変形させて塑性流動せしめることで（いわゆる、コイニング）、円筒状部材１７の一部が軟磁性体１１に接触することとなり、円筒状部材１７と軟磁性体１１の間に摩擦力を生じせしめて円筒状部材１７と軟磁性体１１とを締結する方法により、長さ方向の圧力および内径を大きくする方向の力は加わらず、安全で安価で精度のよい組立てができる。

（６）加工や組立てが容易であり、弾性部材等に経済的で精度のよい組立てが可能な磁石（硬磁性体６）の取付方法を提供することができる。

（７）円筒状部材１７と軟磁性材７、軟磁性体１１、および、磁石（硬磁性体６）も含めて１部品化したため、一体的部品にした円筒状部材１７の内面と入力軸３等の外面が接するように固定することで磁石（硬磁性体６）および軟磁性材７、軟磁性体１１を容易に一括して組付けることが可能となる。

（８）自動車の使用環境である温度変化や振動が加わった場合でも、円筒状部材１７と硬磁性体６、軟磁性体７、軟磁性体１１が外れることのない十分な強度が得られる。

[本発明の第２の実施の形態]
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。以下に説明する事項以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品は、円筒状部材２１に軟磁性部材２２、磁石２３、軟磁性部材２４を組付け、結合して、これらを一体化したものである。円筒状部材２１は、磁石（硬磁性体）２３および軟磁性部材２２，２４を組付け可能な形状、寸法および構造に予め設定されている。また、円筒状部材２１は、非磁性、または、飽和磁束密度の低い（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼）材料からなり、その伸びは２．５％以上あることが望ましく、円筒状に切削またはプレスで加工されたものである。

軟磁性部材２２，２４は、磁石２３の両側を挟むように組付けられる。円筒状部材２１に磁石２３とその両側の軟磁性部材２２，２４を組付け後、円筒状部材２１と軟磁性部材２２，２４の結合を行う。

円筒状部材２１と軟磁性部材２２の結合は、円筒状部材２１と軟磁性部材２２の嵌合部において、塑性変形用の冶具（図示していない）を用い、この冶具を円筒状部材２１に押しつけるように力を加えることで、円筒状部材２１の嵌合入口付近のごく一部を加圧することで円筒状部材２１を変形させて塑性流動せしめることで（いわゆる、コイニング）、円筒状部材２１の一部が軟磁性部材２２に接触することとなり、円筒状部材２１と軟磁性部材２２の間に摩擦力を生じせしめて円筒状部材２１と軟磁性部材２２の締結が行われる。

その後、同様に、円筒状部材２１と他の軟磁性部材２４の結合は、円筒状部材２１と軟磁性部材２４の嵌合部において、塑性変形用の冶具を用い、この冶具を円筒状部材２１に押しつけるように力を加えることで、円筒状部材２１の嵌合入口付近のごく一部を加圧することで円筒状部材２１を変形させて塑性流動せしめることで（いわゆる、コイニング）、円筒状部材２１の一部が軟磁性部材２４に接触することとなり、円筒状部材２１と軟磁性部材２４の間に摩擦力を生じせしめて円筒状部材２１と軟磁性部材２４の締結が行われる。符号２５，２６は、コイニングの跡である。なお、これらの構成部品の組付け順序は任意に設定し得るものである。

以上により、円筒状部材２１と軟磁性部材２２，２４、および、磁石２３も含めて１部品化することが可能となる。

このように円筒状部材２１に軟磁性部材２２，２４を結合して、円筒状部材２１、軟磁性部材２２、磁石２３、軟磁性部材２４で一体的部品を構成して、この円筒状部材２１の内面と軸（図示していない）等の外面が接するように固定することで、磁石および軟磁性部材を一括して軸等に組付けることが可能となる。

[本発明の第３の実施の形態]
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。以下に説明する事項以外は、第２の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品と同様である。

本実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品は、円筒の一端に鍔部２７Ａのある円筒状部材２７に軟磁性部材２２、磁石２３を組付け、結合して、これらを一体化したものである。円筒状部材２７は、磁石（硬磁性体）２３および軟磁性部材２２を組付け可能な形状、寸法および構造に予め設定されている。また、鍔部２７Ａは、磁石２３に接しており、磁石２３の軸方向への移動を拘束する。

円筒状部材２７に磁石２３と軟磁性部材２２を組付け後、円筒状部材２７と軟磁性部材２２の結合を行う。

円筒状部材２７と磁石２３および軟磁性部材２２の結合は、円筒状部材２７と軟磁性体２２の嵌合部において、塑性変形用の冶具（図示していない）を用い、この冶具を円筒部材２７に押しつけるように力を加えることで、円筒状部材２７の嵌合入口付近のごく一部を加圧することで円筒状部材２７を変形させて塑性流動せしめることで（いわゆる、コイニング）、円筒状部材２７の一部が軟磁性部材２２に接触することとなり、円筒状部材２７と軟磁性部材２２の間に摩擦力を生じせしめて円筒状部材２７と軟磁性部材２２の締結が行われる。符号２８は、コイニングの跡である。

以上により、円筒状部材２７と軟磁性部材２２、および、磁石２３も含めて１部品化することが可能となる。

このように鍔部２７Ａのある円筒状部材２７に軟磁性部材２２を結合して、円筒状部材２７、軟磁性部材２２、磁石２３で一体的部品を構成して、この円筒状部材２７の内面と軸（図示していない）等の外面が接するように固定することで、磁石および軟磁性部材を一括して軸等に組付けることが可能となる。

（第３の実施の形態の変形例）
鍔部の形状は、図７、図８に示した円筒状部材２９，３０のような形状でもよい。
すなわち、図７に示される円筒状部材２９は、鍔部２９Ａが円筒の端部以外の部分に設けられており、図８に示される円筒状部材３０は、直径の異なる部分を有するように段部が形成された円筒状部材の当該段部に鍔部３０Ａが設けられている。

[本発明の第４の実施の形態]
図９は、本発明の第４の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。以下に説明する事項以外は、第２の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品と同様である。

本実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品は、円筒の一端に鍔部３１Ａのある円筒状部材３１に軟磁性部材２２、磁石２３、軟磁性部材２４を組付け、結合して、これらを一体化したものである。円筒状部材３１は、磁石（硬磁性体）２３および軟磁性部材２２，２４を組付け可能な形状、寸法および構造に予め設定されている。また、鍔部３１Ａは、軟磁性部材２４に接しており、軟磁性部材２４の軸方向への移動を拘束する。

円筒状部材３１に軟磁性部材２２、磁石２３、軟磁性部材２４を組付け、結合する方法・手順は、上述の第２の実施の形態と同様である。

以上により、円筒状部材３１と軟磁性部材２２，２４、および、磁石２３も含めて１部品化することが可能となる。

このように円筒状部材３１に軟磁性部材２２，２４を結合して、円筒状部材３１、軟磁性部材２２、磁石２３、軟磁性部材２４で一体的部品を構成して、この円筒状部材３１の内面と軸（図示していない）等の外面が接するように固定することで、磁石および軟磁性部材を一括して軸等に組付けることが可能となる。

（第４の実施の形態の変形例）
鍔部の形状は、図１０、図１１に示した円筒状部材３２，３３のような形状でもよい。
すなわち、図１０に示される円筒状部材３２は、鍔部３２Ａが円筒の端部以外の部分に設けられており、図１１に示される円筒状部材３３は、直径の異なる部分を有するように段部が形成された円筒状部材の当該段部に鍔部３３Ａが設けられている。

以上、本発明のトルクセンサを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）本実施の形態では、突子１３Ａ，１４Ａの正面形状が矩形である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、略鋸歯形であってもよい。この場合、正面略鋸歯形状の突子１３Ａ，１４Ａは、正面矩形状の突子にその自由端縁の周方向端部を切り欠いて傾斜面を設けることにより形成することが可能である。これにより、両傾斜面間に形成される空隙寸法が大きくなり、それだけ磁気抵抗が大きくなる。このため、磁束検出手段１２による検出磁束が両傾斜面間で弾性体５の捩れ変位に対して大きく変化して感度の高いトルクセンサを得ることができる。

（２）本実施の形態では、突子１３Ａ，１４Ａの断面形状が矩形である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、略楔形であってもよい。この場合、断面略楔形状の突子１３Ａ，１４Ａは、断面矩形状の突子にその自由端縁の径方向端部を切り欠いて傾斜面を設けることにより形成することが可能である。これにより、突子１３Ａ，１４Ａの対向面積を大きい面積とすることができ、同一の対向面積を確保する場合には第１軟磁性体７，８の径方向寸法を短縮することができ、センサ全体の小型化を図ることができる。

（３）本実施の形態では、突子１３Ａ，１４Ａの先端面形状が左右対称な形状ある場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、左右非対象な先端面形状をもつ突子１３Ａ，１４Ａであってもよい。すなわち、本発明における突子１３Ａ，１４Ａの先端面形状は、弾性体５の捩れ角度に応じて先端面の対向面積変化量を変化させるような形状であってもよい。これにより、突子１３Ａ，１４Ａ（先端面）の面積変化が弾性体５の捩れ変位に対して大きく変化して感度の高いトルクセンサを得ることができる。

（４）本実施の形態では、突子１３Ａ，１４Ａの先端面が互いに対向する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、突子１３Ａの内面又は外面が突子１４Ａの外面又は内面に対向するものであってもよい。この場合、突子１３Ａの内面および突子１４Ａの外面に段部がそれぞれ設けられているものでもよい。これにより、突子１３Ａ，１４Ａの対向面積を大きい面積とすることができ、同一の対向面積を確保する場合には第１軟磁性体７，８の径方向寸法を短縮することができ、センサ全体の小型化を図ることができる。

（５）本実施の形態では、突子１３Ａ，１４Ａがそれぞれ第１軟磁性体７，８の周方向に等間隔をもって並列する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、突子群１３，１４の突子１３Ａ，１４Ａのうち互いに隣り合う２つの突子間寸法を周方向に沿って異なる寸法に設定してもよい。これにより、弾性体５の捩れ角度に応じて感度の異なるトルクセンサを得ることができる。

（６）本実施の形態では、磁束検出器が非接触型である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、接触型であってもよい。

（７）本実施の形態では、磁束検出手段１２が単一の磁束検出器からなる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、各温度特性を互いに異にする複数の磁束検出器からなるものでもよい。この場合、複数の磁束検出器は第２磁気回路Ｈ２内に選択的に配置される。

本発明の第１の実施の形態に係るトルクセンサを説明するために示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るトルクセンサを説明するために示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るトルクセンサの磁気回路を説明するために示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るトルクセンサの動作を説明するために示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品の変形例を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品の変形例を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品の変形例を説明するために示す縦断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るトルクセンサ用の一体化部品の変形例を説明するために示す縦断面図である。 特許文献３に記載の図５と同一であり、永久磁石を軸に固定する際の圧入部位を指し示す縦断面図である。

符号の説明

１：トルクセンサ
２：軸体
３：入力軸
４：出力軸
５：弾性体
６：硬磁性体
７，８：第１軟磁性体
９，１０：第２軟磁性体
１１：第３軟磁性体
１２：磁束検出手段
１３，１４：突子群
１３Ａ，１４Ａ：突子
１５，１６：延在片
１５Ａ，１６Ｂ：垂直部
１５Ｂ，１６Ａ：水平部
１７：円筒状部材
１７Ａ：鍔部
１８：アダプタ
２１、２７、２９、３０、３１、３２、３３：円筒状部材
２１Ａ、２７Ａ、２９Ａ、３０Ａ、３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ：鍔部
２２：軟磁性部材
２３：磁石
２４：軟磁性部材
２５，２６，２８：コイニング跡
４０：入力軸
４１：プレート
４２：永久磁石
４３：ホルダ
Ｈ１：第１磁気回路
Ｈ２：第２磁気回路

Claims (10)

1. トルク検出対象としての軸体を構成する２つの軸部を同軸上で連結する弾性体の捩れ角度を検出することにより、前記軸体に作用するトルクを検出するトルクセンサ用の一体化部品であって、
   硬磁性体と、該硬磁性体とともに磁気回路を形成するための第１の軟磁性部材と、前記軸体又は前記弾性体に固定される円筒状部材とを備え、前記硬磁性体および前記第１の軟磁性部材は、前記円筒状部材の外周面に組付けられ一体化されていることを特徴とするトルクセンサ用の一体化部品。
2. 前記第１の軟磁性部材は、その外周囲に第２の軟磁性部材が配設されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
3. 前記一体化部品は、前記第１の軟磁性部材の内周囲に前記硬磁性体と隣接して第３の軟磁性部材を備え、該第３の軟磁性部材も前記円筒状部材の外周面に組付けられ一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
4. 前記円筒状部材は、前記硬磁性体、前記第１の軟磁性部材、または前記第３の軟磁性部材と接する鍔部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
5. 前記鍔部は、前記円筒状部材の外周面の軸方向端部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
6. 前記鍔部は、前記円筒状部材の外周面（軸方向端部以外の部位）に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
7. 前記鍔部は、直径の異なる部分を有するように段部が形成された前記円筒状部材の当該段部の外周面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
8. 前記円筒状部材と前記第１の軟磁性部材または前記第３の軟磁性部材との嵌合部において、該嵌合部の嵌合入口付近を加圧して塑性変形させることにより前記円筒状部材の一部を前記第１の軟磁性部材または前記第３の軟磁性部材に接触させて摩擦力を生じせしめ、前記円筒状部材と前記第１の軟磁性部材または前記第３の軟磁性部材を結合することで一体化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のトルクセンサ用の一体化部品。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のトルクセンサ用の一体化部品を備えたことを特徴とするトルクセンサ。
10. 前記硬磁性体は、前記２つの軸部のうちいずれか一方の軸部に固着され、Ｎ極及びＳ極が軸方向に着磁してなる円筒体であり、前記第１の軟磁性部材は、前記硬磁性体の周囲に軸方向に並列して配設され、かつ、前記弾性体の捩れによってそれぞれが周方向に相対的に変位して磁気抵抗を変化させる第１磁気回路を前記硬磁性体と共に形成するための１対の円筒体であり、
    さらに、前記１対の第１の軟磁性部材の周囲に軸方向に並列して配設され、磁気抵抗を一定とする第２磁気回路を前記硬磁性体と共に形成するための円筒体である１対の第２の軟磁性部材と、前記１対の第２の軟磁性部材間に配設され、前記弾性体の捩れ角度に応じて変化する前記第２磁気回路の磁束密度を検出する磁束検出手段とを備えたことを特徴とする請求項９に記載のトルクセンサ。

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