JP2008249598A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの磁気の悪影響を抑制し、部品点数を削減する。
【解決手段】本トルク検出装置１６は、第１のユニット３８と第２のユニット３９とを有する。第１のユニット３８は、それぞれ対応する軟磁性体としての磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと磁気的に結合された一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂを合成樹脂４０によりモールドされてなり、挿入凹部４３を有している。第２のユニット３９は、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを合成樹脂４１によりモールドされてなり、接合部３８ｅに沿わされた金属製の磁気シールド板３７Ｂと、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを保持する状態で挿入凹部４３に挿入された挿入凸部４４とを含む。第１および第２のユニット３８，３９は、磁気シールド板３７Ｂに形成された一対のねじ挿通孔３７ａをそれぞれ挿通する固定ねじ３２によって、共締め状態でセンサハウジング３０にねじ止めされて取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルク検出装置に関する。

トルク検出装置は、例えば、トーションバーにより同軸に連結された入力軸および出力軸と、入力軸に固定された永久磁石と、永久磁石の磁界内に配置されて磁気回路を形成する軟磁性体からなり出力軸に固定された複数の磁気ヨークと、磁気ヨークからの磁束を誘導する一対の集磁リングと、集磁リングに誘導された磁束を検出する磁気センサとを有している。一対の集磁リングは、互いに対向して配置された爪片をそれぞれ有している。一対の爪片の間に磁気センサが配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１０１２７７号公報

ところで、トルク検出装置が、磁気センサが合成樹脂によりモールドされたユニットを有する場合がある。このユニットは、通例、センサハウジングにねじ止め固定され、固定用のねじを受けるための金属製の筒部材を必要とし、部品点数が多くなっていた。
また、外部からの磁気が磁気センサに悪影響を及ぼすことがある。これを防止するために、上述のユニットに磁気シールド板を設けることが考えられているが、この場合、より一層部品点数が多くなる。

そこで、本発明の目的は、外部からの磁気による悪影響を抑制できて部品点数が少ないトルク検出装置を提供することである。

本発明のトルク検出装置（１６）は、それぞれ対応する軟磁性体（２９Ａ，２９Ｂ）と磁気的に結合された一対の集磁リング（３４Ａ，３４Ｂ）を合成樹脂（４０）によりモールドしてなり、取付対象部材（３０）に取り付けられる第１のユニット（３８）と、磁気センサ（３５Ａ，３５Ｂ）を合成樹脂（４１）によりモールドしてなる第２のユニット（３９）とを備え、第１のユニットは、挿入凹部（４３）と、この挿入凹部の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部（３８ｅ）とを含み、第２のユニットは、上記磁気シールド板取付部に沿わされて磁気シールド板取付部に沿う形状を有した金属製の磁気シールド板（３７Ｂ）と、この磁気シールド板の中央部（３７ｂ）から突出し上記磁気センサを保持する状態で上記挿入凹部に挿入された挿入凸部（４４）とを含み、磁気シールド板に形成された一対のねじ挿通孔（３７ａ）をそれぞれ挿通する固定ねじ（３２）が、第１のユニットの磁気シールド板取付部に形成されたねじ挿通孔（３８ｉ）を挿通し、上記取付対象部材に設けられたねじ孔（３０ｇ）にねじ込まれることにより、第２のユニットと第１のユニットとが、取付対象部材に共締め状態で固定されていることを特徴とする。本発明によれば、金属製の磁気シールド板がねじ挿通孔の周縁部で固定ねじを受けることができるので、第２のユニットにおいて固定ねじを受けるための金属製部材を別途設けずに済む。その結果、製造コストを低減できる。また、磁気シールド板と、第１のユニットとを共締め状態で固定するので、製造コストをより一層低減することができる。

また、本発明において、上記磁気シールド板は、第２のユニットの合成樹脂の成形時に第２のユニットに取り付けられてなる場合がある。この場合、磁気シールド板を第２のユニットに固定するための部材を別途設けずに済むので、製造コストを低減できる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、トルク検出装置が自動車の電動パワーステアリング装置に適用された場合に則して説明するが、トルク検出装置は、電動パワーステアリング装置以外の装置や機器に適用することもできる。
図１は、本発明の一実施形態のトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操向輪２を操舵するために操舵部材としてのステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達するための軸継手としての中間軸ユニット６とを有している。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結されている。ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸ユニット６が連結されている。中間軸ユニット６は、中間軸としての動力伝達軸１０と、自在継手１１，１２とを有している。

操舵機構５は、ピニオン軸１３と、自動車の左右方向（直進方向と直交する方向である。）に延びる転舵軸としてのラックバー１４と、ピニオン軸１３およびラックバー１４を支持するラックハウジング１５とを有している。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラックバー１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。ラックバー１４の各端部はそれぞれ、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪２に連結されている。

ステアリングホイール３が操舵されると、操舵トルクがステアリングシャフト４、中間軸ユニット６を介して操舵機構５に伝達される。これにより操向輪２を操舵することができる。
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルク検出装置１６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、歯車装置としての減速機１９とを有している。本実施形態では、トルク検出装置１６、電動モータ１８および減速機１９は、ステアリングコラム７に関連して設けられている。

ステアリングコラム７は、コラムチューブ２０と、ハウジング２１とを有している。ハウジング２１が、トルク検出装置１６の少なくとも一部を収容して支持し、電動モータ１８を支持し、また、減速機１９の一部を構成している。
ステアリングシャフト４は、軸方向下部として、入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有し、軸方向上部としての連結軸２５を有している。入力軸２２および出力軸２３は、トーションバー２４を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸２２は、連結軸２５を介してステアリングホイール３に連なっている。出力軸２３は、中間軸ユニット６に連なっている。入力軸２２に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー２４が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸２２および出力軸２３が相対回転する。

トルク検出装置１６は、ステアリングシャフト４のトーションバー２４に関連して設けられ、トーションバー２４を介する入力軸２２および出力軸２３間の相対回転変位量に基づいてトルクを検出する。トルク検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。
ＥＣＵ１７は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。減速機１９は、電動モータ１８により駆動されるウォーム軸２６と、これに噛み合うウォームホイール２７とを有している。ウォームホイール２７と出力軸２３とが互いに固定されて、一体回転する。

ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルク検出装置１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介して操舵機構５に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きも、操舵機構５に伝わる。その結果、車輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。

図２は、図１のトルク検出装置１６の分解斜視図である。図３は、図２のトルク検出装置１６の要部の分解斜視図である。図４Ａ〜図４Ｃは、図２のトルク検出装置１６の動作を説明するための模式図であり、図４Ｄは、入力軸２２と出力軸２３との間に生じた捩れ角と磁束密度との関係を示すグラフである。図５は、図２のトルク検出装置１６の断面図であり、図６のＳ５−Ｓ５断面を示す。図６は図５のＳ６−Ｓ６断面の断面図である。

図２，図５，図６を参照して、本実施形態のトルク検出装置１６は、上記入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有し、これらの各部材２２，２３，２４に作用したトルクに応じて磁束が変化するような磁気回路を形成する磁気回路形成部材として、永久磁石２８と、軟磁性体としての一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとを有している。
トルク検出装置１６は、固定部材であり且つ取付対象部材としてのセンサハウジング３０と、このセンサハウジング３０に取り付けられた固定側ユニット３１と、この固定側ユニット３１をセンサハウジング３０に固定するための固定部材としての２個の固定ねじ３２と、センサハウジング３０と固定側ユニット３１との間を封止する環状の封止部材３３Ａと、固定側ユニット３１の内部で封止する環状の封止部材３３Ｂとを有している。

入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４と、永久磁石２８と、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとが、トルク検出装置１６の可動部を構成している。センサハウジング３０と固定側ユニット３１とが、トルク検出装置１６の固定部を構成している。
センサハウジング３０は、上述のハウジング２１の一部として筒状をなし、内部に空洞３０ａを有している。センサハウジング３０の側部３０ｄは、外周を形成し、また、内外を連通する連通孔３０ｂを有している。側部３０ｄに、連通孔の取付開口３０ｅと、固定側ユニット３１を取り付けるための取付面３０ｃとが形成されている。

取付面３０ｃは、取付開口３０ｅを取り囲む環状の平坦面に形成されている。この平坦面の内側および外側の輪郭は、径方向Ｒから見たときに軸方向Ｓに垂直な方向に長く延びた略長方形形状をなしている。取付面３０ｃには、取付開口３０ｅの縁部に沿って封止部材３３Ａを収容する環状の段部３０ｆと、固定ねじ３２用の２つのねじ孔３０ｇとが形成されている。各ねじ孔３０ｇは、センサハウジング３０の空洞３０ａとは独立し、有底の所定長さに形成されている。なお、取付面３０ｃをセンサハウジング３０に固定された別部材（図示せず）に形成してもよい。

固定側ユニット３１は、補助軟磁性体としての一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂと、一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂが誘導した磁束を検出する２つの磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと、電源部および信号処理部としての回路基板３６と、外部からの磁気による当該固定側ユニット３１内部への悪影響を抑制するための金属板からなる磁気シールド板３７Ａ，３７Ｂとを有している。固定側ユニット３１は、互いに連結された第１のユニット３８および第２のユニット３９を有している。

以下の説明では、ステアリングシャフト４の軸方向Ｓ、径方向Ｒおよび周方向Ｔを、それぞれ単に軸方向Ｓ、径方向Ｒおよび周方向Ｔともいう。これらの軸方向Ｓ、径方向Ｒ、および周方向Ｔは、それぞれ、入力軸２２、出力軸２３、永久磁石２８、磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂ、および集磁リング３４Ａ，３４Ｂの対応する軸方向、径方向、および周方向でもある。また、径方向Ｒのうちの一つの方向であり、固定側ユニット３１の第１のユニット３８および第２のユニット３９が互いに連結される方向を、連結方向ＲＰという。

第１のユニット３８は、固定側ユニット３１において磁気回路を形成する部分としての一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂと、磁気シールド板３７Ａとを有し、これら各部３４Ａ，３４Ｂ，３７Ａを絶縁体としての合成樹脂４０で一体にモールドされてなる。
第１のユニット３８は、連結方向ＲＰに関して第２のユニット３９寄りに配置された端部３８ａと、連通孔３０ｂを通してセンサハウジング３０内に配置された部分としての環状部３８ｃとを有している。端部３８ａは、フランジ３８ｂを有している。このフランジ３８ｂは、軸方向Ｓおよび周方向Ｔに環状部３８ｃから延設されていて、両方向Ｓ，Ｔに関して、センサハウジング３０の連通孔３０ｂの取付開口３０ｅの対応する寸法よりも大きくされ、合成樹脂４０により形成されている。

第２のユニット３９は、電気回路を形成する部分として、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと、回路基板３６とを有し、磁気シールド板３７Ｂを有している。これら各部３５Ａ，３５Ｂ，３６，３７Ｂは、絶縁体としての合成樹脂４１で一体にモールドされてなり、この合成樹脂４１の成形時に第２のユニット３９に取り付けられてなる。また、第２のユニット３９は、主体部３９ｃと、フランジ３９ｂとを有し、また、連結方向ＲＰに関して第１のユニット３８寄りに配置された端部３９ａを有している。

磁気シールド板３７Ｂは、硬質の金属板からなり、磁性材としての鉄鋼板を用いることができる。また、パーマロイ、アモルファス、ケイ素鋼板、純鉄などの高透磁率を有する材料が用いられてもよい。磁気シールド板３７Ｂは、連結方向ＲＰから見たときに、第１のユニット３８の端部３８ａと同じ形状で同じ大きさに形成され、第１のユニット３８の端部３８ａを覆っている。磁気シールド板３７Ｂは、磁気シールド板取付部としての接合部３８ｅに沿う形状を有している。この形状は、例えば、接合部３８ｅを覆いつつ接合部３８ｅに面当たりする平坦面を形成する板形状である。磁気シールド板３７Ｂは、連結方向ＲＰに貫通するねじ挿通孔３７ａと、当該磁気シールド板３７Ｂの中央部３７ｂを貫通する貫通孔３７ｃとを有している。この貫通孔３７ｃに、合成樹脂４１が貫通して形成されている。合成樹脂４１は、連結方向ＲＰの両側において貫通孔３７ｃの外側に配置されてこの貫通孔３７ｃに隣接し貫通孔３７ｃよりも拡径されている。また、磁気シールド板３７Ｂは、固定ねじ３２がねじ嵌合されるときの軸力を受けたときに、この軸力により変形しないような厚さｔ、例えば２〜４ｍｍの厚さで形成されている。

主体部３９ｃは、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと、回路基板３６と、磁気シールド板３７Ｂの一部としての中央部３７ｂが合成樹脂４１により一体にモールドされてなる。
フランジ３９ｂは、主体部３９ｃから周方向Ｔに延設されている。フランジ３９ｂの全体が、磁気シールド板３７Ｂにより形成されている。また、フランジ３９ｂは、２つの上述のねじ挿通孔３７ａを有している。２つのねじ挿通孔３７ａは、周方向Ｔに関して主体部３９ｃを挟んで両側に配置されている。

センサハウジング３０内に、永久磁石２８と一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂとが収容されている。また、第１のユニット３８と第２のユニット３９とが、ステアリングシャフト４の径方向Ｒに沿って並んで互いに連結されている。第１のユニット３８は、センサハウジング３０の連通孔３０ｂの取付開口３０ｅを通じて、相対的にステアリングシャフト４の径方向内方に配置されている。第１のユニット３８の一部としての環状部３８ｃの集磁リング３４Ａ，３４Ｂがセンサハウジング３０の内部に突出している。第２のユニット３９は、相対的にステアリングシャフト４の径方向外方に、また、センサハウジング３０の外部に配置されている。

本実施形態では、第１のユニット３８の端部３８ａのフランジ３８ｂが、センサハウジング３０の取付面３０ｃに取り付けられるとともに、第２のユニット３９のフランジ３９ｂが、第１のユニット３８のフランジ３８ｂを介して、センサハウジング３０の取付面３０ｃに２つの固定ねじ３２によってねじ止めされて取り付けられている。固定ねじ３２は、第１のユニット３８のフランジ３８ｂと第２のユニット３９のフランジ３９ｂとを共締めしている。

図２と図５を参照して、永久磁石２８は、円筒形状をなし、入力軸２２に同心に且つ一体回転するように固定されている。永久磁石２８の外周には、複数の磁極、例えば２４極（Ｎ，Ｓ極各１２極）が周方向Ｔに等間隔で着磁されている。
各磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、円筒形状をなし、径方向外方から永久磁石２８を非接触で取り囲んで、永久磁石２８が形成する磁界内に配置されることにより、永久磁石２８に磁気的に結合されている。一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、互いに非接触で相対移動不能に固定されるとともに、出力軸２３に同心に且つ一体回転するように固定されている。周方向Ｔに関する磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと永久磁石２８との相対位置が変化すると、磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと永久磁石２８とによって形成された磁気回路に発生する磁束密度が変化するように、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは構成されている。

図２，図３，図５を参照して、各磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、円板形状のリング２９ａと、このリング２９ａの板面の内周部から等配で立ち上がる複数、例えば１２個の爪２９ｂとを有している。２つの磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂのリング２９ａ同士が軸方向Ｓに所定間隔を隔てて互いに対向し且つ互いに同心に配置されている。２つの磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの爪２９ｂ同士は互いに近づく向きに突出し、周方向Ｔに互いにずれて交互に均等に配置されている。この状態で、２つの磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂは、合成樹脂４２により一体にモールドされている。モールドされた成形品は、円筒形状をなしている。

図３，図５，図６を参照して、２つの集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、対応する磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ磁気的に結合され、対応する磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂからの磁束をそれぞれ磁気センサ３５Ａ，３５Ｂに誘導する。２つの集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、環状をなしており、対応する磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの外周を同心に且つ非接触で径方向外方から取り囲んでいる。

各集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、環状の主体部３４ａと、この主体部３４ａから径方向外方に延びる２つの爪片３４ｂとを有している。２つの爪片３４ｂは、互いに同じ形状に形成され、周方向Ｔに互いに離隔して配置されている。２つの集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、互いに非接触で以下の状態で固定されている。一方の集磁リング３４Ａの一方の爪片３４ｂと、他方の集磁リング３４Ｂの一方の爪片３４ｂとは、互いに対をなし、互いに近接する向きに延びていて、軸方向Ｓに沿って対向している。これと同様に、一方の集磁リング３４Ａの他方の爪片３４ｂと、他方の集磁リング３４Ｂの他方の爪片３４ｂとも、互いに対をなしている。対をなす爪片３４ｂ同士の間には、軸方向Ｓに所定量の隙間が挿入凹部４３として開けられている。この状態で、一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、合成樹脂４０によりモールドされ一体化されている。集磁リング３４Ａ，３４Ｂは、爪片３４ｂを介して互いに磁気的に結合されている。

一対の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、周方向Ｔに並んでいる。各磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、ホール素子としてのホールＩＣからなり、対応する一対の爪片３４ｂ間に挿入されていて、回路基板３６に電気的に接続されている。 図１，図６を参照して、回路基板３６は、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂへ給電し、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂから入力された信号に所定の信号処理を施し、処理後の信号をＥＣＵ１７に出力する。回路基板３６は、例えば、回路部品と、プリント配線板とを有し、これらが組み立てられてなる。

図４Ｂと図５を参照し、入力軸２２および出力軸２３の間にトルクが作用していない中立状態では、磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂの先端が、永久磁石２８のＮ極及びＳ極の境界を指すようにされている。このとき、磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積とが等しくなるので、Ｎ極から入る磁束とＳ極へ出る磁束とが等しくなる結果、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂ間には磁束は生じない。従って、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは磁束を検出しない。

図４Ａ，図５を参照して、入力軸２２および出力軸２３の間に一方向のトルクが作用したとき、トーションバー２４に捩れが生じて、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂ及び永久磁石２８の相対位置が変化する。
このとき、一方の磁気ヨーク２９Ａの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積が、永久磁石２８のＳ極に対向する面積よりも大きくなり、一方の磁気ヨーク２９ＡにおいてＮ極から入る磁束がＳ極へ出る磁束よりも大きくなる。他方の磁気ヨーク２９Ｂの各爪２９ｂにおいて、永久磁石２８のＮ極に対向する面積が、永久磁石２８のＳ極に対向する面積よりも小さくなり、他方の磁気ヨーク２９ＢにおいてＮ極から入る磁束がＳ極へ出る磁束よりも小さくなる。

各磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂに生じた磁束は、対応する集磁リング３４Ａ，３４Ｂによりそれぞれ誘導される。その結果、一方の磁気ヨーク２９Ａに対応する集磁リング３４Ａの爪片３４ｂから他方の磁気ヨーク２９Ｂに対応する集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂへの磁束が生じる。この磁束が磁気センサ３５Ａ，３５Ｂにより検出される。
図４Ｃと図５を参照して、一方、入力軸２２および出力軸２３の間に他方向のトルクが作用するときには、上述の一方向のトルクが作用する場合とは逆に、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂ及び永久磁石２８の相対位置が逆向きに変化し、各磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂにおいて、磁束が逆向きに生じる。その結果、他方の磁気ヨーク２９Ｂに対応する集磁リング３４Ｂの爪片３４ｂから一方の磁気ヨーク２９Ａに対応する集磁リング３４Ａの爪片３４ｂへの磁束が生じ、この磁束が検出される。

図４Ｄ，図５を参照する。図４Ｄには、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃの各状態に対応したトーションバー２４の捩れ角と磁束密度の関係を示す点を４Ａ，４Ｂ，４Ｃの符号を付して図示している。実際に使用されるトーションバー２４の捩れ角の範囲内においては、一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂの対をなす爪片３４ｂ間に生じる磁束密度は、各磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの各爪２９ｂにおいてＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積との差に比例し、この差は、トーションバー２４の捩れ角に比例し、ひいては、入力軸２２と出力軸２３との間に作用するトルクの大きさに比例する。つまり、検出した磁束密度に基づき、トルクを知ることができる。また、集磁リング３４Ａ，３４Ｂにより、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂは、磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂの全周で発生する磁束密度の平均を検出することが出来る。

図２，図５，図６を参照して、本実施形態では、固定側ユニット３１は、第１のユニット３８および第２のユニット３９に分割されている。第１のユニット３８と第２のユニット３９とは、互いに別部品として構成されており、上述の連結方向ＲＰに互いに機械的に連結されているとともに、必要に応じて互いに分離することができる。
第１のユニット３８の端部３８ａは、磁気シールド板取付部としての接合部３８ｅと、接合部３８ｅに取り囲まれた窪み状の嵌合凹部３８ｆと、嵌合凹部３８ｆの底から突出した一対の凹部形成部３８ｇと、センサハウジング３０の取付面３０ｃに取り付けられる被取付面３８ｈと、２つの固定ねじ３２がそれぞれ挿通される２つのねじ挿通孔３８ｉとを有している。

被取付面３８ｈは、第１のユニット３８の環状部３８ｃを取り囲む矩形の環状をなす平坦面からなり、フランジ３８ｂの一方の面であって接合部３８ｅの背面側にある面に形成されており、センサハウジング３０の取付面３０ｃに対向して接している。
接合部３８ｅは、フランジ３８ｂの端面に平坦に環状に形成され、磁気シールド板３７Ｂの一方の面としての被取付面３９ｈに面当たり状態で接触している。

ねじ挿通孔３８ｉは、被取付面３８ｈと接合部３８ｅとを貫通し、嵌合凹部３８ｆを挟んだ両側に互いに離隔して配置されている。
嵌合凹部３８ｆは、連結方向ＲＰから見たときに円形をなす内周面を有している。また、嵌合凹部３８ｆの底の中央部に一対の凹部形成部３８ｇが配置されている。
各凹部形成部３８ｇは、対応する集磁リング３４Ａ，３４Ｂの２つの爪片３４ｂと、合成樹脂４０とを含んでいる。

挿入凹部４３は、一対の凹部形成部３８ｇの間であって集磁リング３４Ａ，３４Ｂの爪片３４ｂ間に、所定の隙間量で形成されるとともに、挿入方向としての連結方向ＲＰに沿って径方向外方に向けて開放されている。
第２のユニット３９の端部３９ａは、端部３９ａの端面であって磁気シールド板３７Ｂの一方の面に平坦で環状に形成された被取付面３９ｈと、端面から突出した嵌合凸部３９ｆと、この嵌合凸部３９ｆの頂面から突出した磁束検出用の挿入凸部４４と、挿入凸部４４と同側に突出する２つの案内用凸部３９ｇとを有している。挿入凸部４４は、一対の磁気センサ３５Ａ，３５Ｂと合成樹脂４１とを含んでいる。

嵌合凸部３９ｆは、被取付面３９ｈに取り囲まれて配置されていて、被取付面３９ｈから所定高さで突出して形成され、連結方向ＲＰからみたときに円形をなしていている。嵌合凸部３９ｆは、円筒形状をなす外周面と、頂面とを有している。頂面から挿入凸部４４および２つの案内用凸部３９ｇが連結方向ＲＰに突出している。
２つの案内用凸部３９ｇは、嵌合凸部３９ｆの頂面の外周寄り部分に配置され、軸方向Ｓに関して挿入凸部４４を挟んだ互いに反対側に配置されていて、連結方向ＲＰに沿って直線状に延びている。案内用凸部３９ｇが嵌合凹部３８ｆの内周面に接触することにより、第１のユニット３８および第２のユニット３９の相対移動が案内される。

固定ねじ３２は、頭部と、頭部よりも小径で頭部から延びる軸部と、軸部の先端に形成された雄ねじとを有している。固定ねじ３２は、第２のユニット３９のねじ挿通孔３７ａに挿通されるとともに、第１のユニット３８のねじ挿通孔３８ｉに挿通され、挿通された固定ねじ３２の先端の雄ねじが、センサハウジング３０のねじ孔３０ｇの雌ねじにねじ嵌合されている。

センサハウジング３０の取付面３０ｃに、第１のユニット３８の端部３８ａのフランジ３８ｂが取り付けられている。第１のユニット３８の接合部３８ｅに第２のユニット３９の被取付面３９ｈが沿わされて、第２のユニット３９の磁気シールド板３７Ｂがねじ止めされている。第１のユニット３８は、センサハウジング３０の取付面３０ｃと、第２のユニット３９の磁気シールド板３７Ｂとの間に挟持されている。この状態で、挿入凸部４４は、磁気シールド板３７Ｂの中央部３７ｂから連結方向ＲＰに突出し、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを保持する状態で挿入凹部４３に挿入されている。一方の磁気センサ３５Ａが一方の対をなす爪片３４ｂの間に配置され、他方の磁気センサ３５Ｂが他方の対をなす爪片３４ｂの間に配置されている。第２のユニット３９の端部３９ａの嵌合凸部３９ｆが、第１のユニット３８の端部３８ａの嵌合凹部３８ｆに、嵌合されている。嵌合凹部３８ｆと嵌合凸部３９ｆとが互いに嵌合されていることにより、周方向Ｔおよび軸方向Ｓに関しての第１のユニット３８と第２のユニット３９との相対移動が規制されている。

本実施形態のトルク検出装置１６は、それぞれ対応する軟磁性体としての磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂと磁気的に結合された一対の集磁リング３４Ａ，３４Ｂを合成樹脂４０によりモールドしてなり、取付対象部材としてのセンサハウジング３０に取り付けられる第１のユニット３８と、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを合成樹脂４１によりモールドしてなる第２のユニット３９とを備えている。第１のユニット３８は、挿入凹部４３と、この挿入凹部４３の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部としての接合部３８ｅとを含んでいる。第２のユニット３９は、接合部３８ｅに沿う形状を有した金属製の磁気シールド板３７Ｂと、この磁気シールド板３７Ｂの中央部３７ｂから突出し磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを保持する状態で挿入凹部４３に挿入された挿入凸部４４とを含んでいる。磁気シールド板３７Ｂに形成された一対のねじ挿通孔３７ａをそれぞれ挿通する固定ねじ３２が、第１のユニット３８の接合部３８ｅに形成されたねじ挿通孔３８ｉを挿通し、センサハウジング３０に設けられたねじ孔３０ｇにねじ込まれることにより、第２のユニット３９と第１のユニット３８とが、センサハウジング３０に共締め状態で固定されている。

本実施形態によれば、金属製の磁気シールド板３７Ｂがねじ挿通孔３７ａの周縁部で固定ねじ３２を受けることができるので、第２のユニット３９において固定ねじ３２を受けるための従来必要とされた金属製部材（図示せず）を別途設けずに済む。その結果、製造コストを低減できる。また、磁気シールド板３７Ｂと第１のユニット３８とを共締め状態で固定するので、製造コストをより一層低減できる。

また、磁気シールド板３７Ｂは、第２のユニット１９の合成樹脂４１の成形時に第２のユニット３９に取り付けられてなる。この場合、磁気シールド板３７Ｂを第２のユニット３９に固定するための部材を別途設けずに済むので、製造コストを低減できる。
また、集磁リング３４Ａ，３４Ｂを含む第１のユニット３８と、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを含む第２のユニット３９とを、互いに別々のユニットとして構成しているので、例えば磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを交換する必要があるときには、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを含む第２のユニット３９のみを交換し、第１のユニット３８を交換せずに済ますことが可能となる。というのは、第１のユニット３８には、ステアリングシャフト４が挿通されているので、第１のユニット３８の交換のためには、ステアリングコラム７を分解して、ステアリングシャフト４を引き抜く必要があり、第１のユニット３８の交換は手間がかかるからである。従って、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを経済的に且つ短時間に交換できる。また、第１のユニット３８のみを交換するときも、同様に経済的である。

また、固定側ユニット３１が、集磁リング３４Ａ，３４Ｂを含む第１のユニット３８と、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂを含む第２のユニット３９とに分割されることにより、トルク検出装置１６の全体的な設計自由度が向上するので、多種の機器や装置に対して、当該トルク検出装置１６を、容易に適用することが可能となる。
また、磁気シールド板３７Ａ，３７Ｂが設けられているので、磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの出力信号が外部の磁気の悪影響を受け難くでき、その結果、この悪影響を抑制するためのフィルタにより出力信号の応答性が低下することを抑制できる。従って、電動パワーステアリング装置１の操舵感を高めることができる。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、固定ねじ３２はセンサハウジング３０を貫通しナットにねじ嵌合されてもよい。また、永久磁石２８が出力軸２３に固定され、一対の磁気ヨーク２９Ａ，２９Ｂが入力軸２２に固定される場合、各集磁リング３４Ａ，３４Ｂの爪片３４ｂおよび磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの少なくとも一方が１または３箇所以上に設けられる場合、各集磁リング３４Ａ，３４Ｂの爪片３４ｂの数と磁気センサ３５Ａ，３５Ｂの数とが一致しない場合も考えられる。トルク検出装置１６および駆動源としての電動モータ１８は、ステアリングコラム７に設けられていたが、操舵機構５に設けられる場合も考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態のトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１に示すトルク検出装置の分解斜視図である。 図２のトルク検出装置の要部の分解斜視図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、図２のトルク検出装置の動作を説明するための模式図であり、図４Ｄは、入力軸と出力軸との間に生じた捩れ角と磁束密度との関係を示すグラフである。 図２のトルク検出装置の断面図であり、図６のＳ５−Ｓ５断面を示す。 図５のＳ６−Ｓ６断面の断面図である。

符号の説明

１６…トルク検出装置、２９Ａ，２９Ｂ…磁気ヨーク（軟磁性体）、３０…センサハウジング（取付対象部材）、３０ｇ…ねじ孔、３２…固定ねじ、３４Ａ，３４Ｂ…集磁リング、３５Ａ，３５Ｂ…磁気センサ、３７Ｂ…磁気シールド板、３７ａ，３８ｉ…ねじ挿通孔、３７ｂ…中央部、３８…第１のユニット、３８ｅ…接合部（磁気シールド板取付部）、３９…第２のユニット、４０…（第１のユニットの）合成樹脂、４１…（第２のユニットの）合成樹脂、４３…挿入凹部、４４…挿入凸部

Claims (2)

1. それぞれ対応する軟磁性体と磁気的に結合された一対の集磁リングを合成樹脂によりモールドしてなり、取付対象部材に取り付けられる第１のユニットと、
   磁気センサを合成樹脂によりモールドしてなる第２のユニットとを備え、
   第１のユニットは、挿入凹部と、この挿入凹部の周囲を取り囲む磁気シールド板取付部とを含み、
   第２のユニットは、上記磁気シールド板取付部に沿う形状を有した金属製の磁気シールド板と、この磁気シールド板の中央部から突出し上記磁気センサを保持する状態で上記挿入凹部に挿入された挿入凸部とを含み、
   磁気シールド板に形成された一対のねじ挿通孔をそれぞれ挿通する固定ねじが、第１のユニットの磁気シールド板取付部に形成されたねじ挿通孔を挿通し、上記取付対象部材に設けられたねじ孔にねじ込まれることにより、第２のユニットと第１のユニットとが、取付対象部材に共締め状態で固定されていることを特徴とするトルク検出装置。
2. 請求項１において、上記磁気シールド板は、第２のユニットの合成樹脂の成形時に第２のユニットに取り付けられてなることを特徴とするトルク検出装置。

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