JP2009168727A - トルク検出器、その製造方法および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク検出器の製造歩留まりを向上させる。
【解決手段】連結軸を介して同軸に連結された第１の軸及び第２の軸と、第１の軸または連結軸の一端に固定された永久磁石と、第２の軸または連結軸の他端に固定され、永久磁石と共に磁気回路を形成する一対のセンサヨークと、永久磁石及びセンサヨークと共に磁気回路を形成する一対の集磁ヨークと、センサヨーク及び集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器と、を有し、前記第１の軸及び第２の軸のうちいずれか一方へ加えられたトルクを磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器の製造方法であって、一対のセンサヨークの製造ステップは、平板部材から一対の帯状のセンサヨーク部材をそれぞれ打ち抜くステップと、一対の帯状のセンサヨーク部材を各々環状に湾曲させるステップと、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、トルク検出器、トルク検出器の製造方法および電動パワーステアリング装置にかかり、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置等に用いられるトルク検出器およびその製造方法の改良に関する。

従来のトルク検出器として、特許文献１に開示されたようなトルク検出器が知られている。特許文献１に開示されたトルク検出器は、周方向に多極着磁されたリング状の永久磁石の周側面と対向するように一対のセンサ部材が設けられ、センサ部材間に配置された磁気センサ（磁束検出器）により検出された磁束に基づいて、永久磁石側またはセンサ部材側に生じたトルクを検出するようになっている。
特開平２−１６２２１１号公報

しかしながら、このようなトルク検出器では、一対のセンサ部材が環状であり製造時にセンサ部材をそのまま打ち抜いて製造すると、その内側が残材として残り、歩留まりが悪くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルク検出器の製造歩留まりを向上させることにある。

前記目的を達成するために、本発明は、同軸上に配置された永久磁石、一対のセンサヨーク及び一対の集磁ヨークにより磁気回路を形成し、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器を有するトルク検出器の製造方法であって、前記一対のセンサヨークの製造ステップは、平板部材から一対の帯状のセンサヨーク部材をそれぞれ打ち抜くステップと、前記一対の帯状のセンサヨーク部材を各々環状に湾曲させるステップと、を有するトルク検出器の製造方法を構成したものである。

また、本発明の他の構成によれば、連結軸を介して同軸に連結された第１の軸及び第２の軸と、前記第１の軸または前記連結軸の一端に固定された永久磁石と、前記第２の軸または前記連結軸の他端に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成する一対のセンサヨークと、前記永久磁石及び前記センサヨークと共に磁気回路を形成する一対の集磁ヨークと、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器と、を有し、前記第１の軸及び第２の軸のうちいずれか一方へ加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器の製造方法であって、前記一対のセンサヨークの製造ステップは、平板部材から一対の帯状のセンサヨーク部材をそれぞれ打ち抜くステップと、前記一対の帯状のセンサヨーク部材を各々環状に湾曲させるステップと、を有するトルク検出器の製造方法を構成したものである。

上記構成によれば、一対の帯状センサヨーク部材を環状に湾曲させてセンサヨークが形成されるので、残材を減少させ、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

また、上記構成において、前記帯状のセンサヨーク部材は、複数のセンサヨーク構成部材が連結して構成されており、前記センサヨーク構成部材は、前記帯状のセンサヨーク部材の短手方向に突出する凸部と、前記凸部から前記帯状のセンサヨーク部材の長手方向に湾曲して延在する円弧部と、前記円弧部から前記長手方向に延在し、前記円弧部よりも前記短手方向幅が小さい楔部と、を有し、各々の前記センサヨーク構成部材が、前記楔部にて互いに連結しているようにしてもよい。

この構成によれば、帯状のセンサヨーク部材を環状に湾曲させる際、変形部位すなわち応力が集中する部位を楔部に限定することができる。これにより変形による磁気特性の悪化を最小限に抑えることができる。またセンサヨーク構成部材に円弧部を設けることにより、帯状のセンサヨークを湾曲させてセンサヨークを形成した際、形成されるセンサヨークの外周または内周を円または円状（略円状も含む）とすることができる。

また、上記構成において、前記センサヨークの製造ステップは、前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を互いに径方向に対向させて非磁性体で一体化させるステップをさらに有するようにしてもよい。

この構成によれば、センサヨークが互いに径方向で対向するためトルク検出器の軸方向寸法を小さくことができ、ひいては、トルク検出器を小型化することができる。

また、上記構成において、前記センサヨークの製造ステップは、前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を各々の楔部を除去した後に互いに径方向に対向させて非磁性体で一体化させるステップをさらに有するようにしてもよい。

この構成によれば、帯状のセンサヨーク部材を環状に湾曲させた際の変形により楔部に過度の応力が集中したとしても、この楔部を切り離すことによって、センサヨークの磁気特性が悪化してしまうことを防止することができる。また、センサヨークが互いに径方向で対向するためトルク検出器の軸方向寸法を小さくことができ、ひいては、トルク検出器を小型化することができる。

また、上記構成において、前記センサヨークの製造ステップは、前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を互いに径方向に対向させ、前記センサヨーク構成部材の楔部を露出するようにして非磁性体で一体化させるステップと、前記露出したセンサヨーク構成部材の楔部を切り離すステップと、をさらに有するようにしてもよい。

この構成によれば、帯状のセンサヨーク部材を環状に湾曲させた際の変形により楔部に過度の応力が集中したとしても、この楔部を切り離すことによって、センサヨークの磁気特性が悪化してしまうことを防止することができる。そしてこの切り離しの際にセンサヨークが非磁性体により固定され、かつ楔部が露出されているので、前もって切断した場合に比べて加工の手間を格段に少なくすることができる。すなわち、前もって切断した場合は分離したセンサヨーク構成部材を並べて位置合わせする必要があるが、本構成ではその必要がなく組立工程を簡略化することができる。また、センサヨークが互いに径方向で対向するためトルク検出器の軸方向寸法を小さくことができ、ひいては、トルク検出器を小型化することができる。

また、上記構成において、前記非磁性体は樹脂であるようにしてもよい。

この構成によれば、樹脂により容易にセンサヨークを固定することができるとともに、磁気回路に対する影響を低く抑えることができる。

また、上記構成において、前記センサヨークは、軟磁性材料から形成されているようにしてもよい。

軟磁性材料は保磁力が小さく透磁率が大きいのでセンサヨークのヒステリシスを小さくすることができる。ここで、例えばパーマロイといったＦｅ−Ｎｉ系の軟磁性材料は一般に高価であるため、残材が抑制されることにより歩留まりが向上する本発明の構成によるメリットは大きい。

また、上記構成において、前記一対の集磁ヨークが筒状であり互いに径方向に対向するとともに、前記集磁ヨークと前記センサヨークとが互いに径方向に対向するようにしてもよい。

この構成によれば、集磁ヨーク及びセンサヨークの軸方向寸法を小さくすることができ、ひいては、トルク検出器を小型化することができる。

また、本発明の他の態様によれば、連結軸を介して同軸に連結された第１の軸及び第２の軸と、前記第１の軸または前記連結軸の一端に固定された永久磁石と、前記第２の軸または前記連結軸の他端に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成する一対の環状のセンサヨークと、前記永久磁石及び前記センサヨークと共に磁気回路を形成する一対の集磁ヨークと、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器と、を有し、前記第１の軸及び第２の軸のうちいずれか一方へ加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器であって、前記環状のセンサヨークは、複数のセンサヨーク構成部材が連結して構成されており、前記センサヨーク構成部材は、前記センサヨークの径方向に突出する凸部と、前記凸部から前記センサヨークの周方向に湾曲して延在する円弧部と、前記円弧部から前記周方向に延在し、前記円弧部よりも前記径方向幅が小さい楔部と、を有し、各々の前記センサヨーク構成部材が、前記楔部にて互いに連結しているトルク検出器を構成してもよい。

この構成によれば、たとえ加工等によりセンサヨークに変形力か加わったとしても、楔部に応力が集中するので磁気特性の悪化を最小限に抑えることができる。また、センサヨークを形成する際に、楔部を有する帯状部材を環状に湾曲させて形成すれば、残在を減少させ、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

また、上記構成において、前記センサヨークは、軟磁性材料から形成されているようにしてもよい。

軟磁性材料は保磁力が小さく透磁率が大きいのでセンサヨークのヒステリシスを小さくすることができる。ここで、例えばパーマロイといったＦｅ−Ｎｉ系の軟磁性材料は一般に高価であるため、残在が抑制されることにより歩留まりが向上する本発明の構成によるメリットは大きい。

また、上記構成において、前記一対の集磁ヨークが筒状であり互いに径方向に対向するとともに、前記集磁ヨークと前記センサヨークとが互いに径方向に対向するようにしてもよい。

この構成によれば、集磁ヨーク及びセンサヨークの軸方向寸法を小さくすることができ、ひいては、トルク検出器を小型化することができる。

また、上記構成のトルク検出器を備えた電動パワーステアリング装置を構成してもよい。

この構成によれば、軸方向寸法の小さな上記トルク検出器を組み込むことで、衝突時の衝撃吸収のためのＥＡストローク量を十分に確保することができる。

本発明によれば、トルク検出器の製造歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて以下の順番で説明する。
１．本発明の実施の形態にかかるトルク検出器の全体構成：
２．同実施の形態にかかるトルク検出器のセンサヨークの製造方法：
３．同実施の形態に掛かるトルク検出器の電動パワーステアリング装置への適用例：
４．同実施の形態にかかるトルク検出器および製造方法の変形例：
なお、各図面において、同一の部品には同一の符号を付している。

１．本発明のトルク検出器の全体構成：
はじめに、図１乃至図３を用いて、本発明の実施の形態にかかるトルク検出器の全体構成について示す。ここで、図１は、本発明の実施の形態にかかるトルク検出器の概略構成を模式的に示す断面図、図２は、同トルク検出器の要部斜視図、図３は、かかる要部の分解斜視図である。

図１において、１は全体として本実施形態によるトルク検出器を示す。このトルク検出器１は、ねじり要素であるトーションバー（連結軸）２で連結された第１の軸１１および第２の軸１２を備える。第１の軸１１および第２の軸１２は円柱状に構成されており、その中心軸およびトーションバー２の中心軸が一直線上に延在している。

第１の軸１１には、その径方向外側に延在して、センサヨーク１４が樹脂１８でモールドされた状態で取り付けられている。第２の軸１２には、周方向に多極着磁されたリング状の永久磁石１６が、バックヨーク１７を介してセンサヨーク１４と当該永久磁石１６の軸方向片面とが面対向（アキシアル対向）するように、固定配置されている。

センサヨーク１４は、複数のセンサヨーク構成部材、例えば複数対の斜極（クローポール）ないしはつめ型極によって構成されている。具体的には、図２に示すように、環状に配置された複数のクローポール（以下、センサヨーク部という）１４Ａ、１４Ｂが設けられている。

第１のセンサヨーク部１４Ａは、径方向内側に向かって突出した矩形上の凸部１４０Ａ、該凸部１４０Ａの両端からそれぞれ周方向に沿って延在した円弧部１４１Ａを有し、空隙部１４２Ａを介して環状に例えば合計８個配置されている。

第２のセンサヨーク部１４Ｂは、径方向外側に向かって突出した矩形上の凸部１４０Ｂ、該凸部１４０Ｂの両端からそれぞれ周方向に沿って延在した円弧部１４１Ｂを有し、空隙部１４２Ｂを介して、環状に例えば合計８個配置されている。第１のセンサヨーク部１４Ａの凸部１４０Ａと第２のセンサヨーク部１４Ｂの凸部１４０Ｂとは周方向に沿って交互に配置されている。これら第１及び第２のセンサヨーク部１４Ａ及び１４Ｂの数は、それぞれ後述する永久磁石１６の極数の半数と同じ数に選定されている。

また、これら第１及び第２のセンサヨーク部１４Ａ、１４Ｂは、同一または略同一平面上に、同一または略同一の厚みで形成配置されている。これにより、軸方向寸法を小さく形成することができる。これにより、センサヨーク１４の軸方向の長さを短くすることができ、その分、装置全体を小型化することができる。また、センサヨークに対して曲げ加工を行う必要があるタイプに対し、軸方向寸法を小さくすることができるため、その分少ない樹脂１８で一体化することができ、コストを低減させることができる。センサヨーク１４の製造方法は、本発明の特徴的な部分であり詳細は後述する。

永久磁石１６は、環状の硬磁性体を周方向に所定角度間隔で交互にＮ極又はＳ極に着磁することにより構成されている。本実施の形態の場合、永久磁石１６は、22.5〔°〕間隔でＮ極およびＳ極に着磁されている。従って、永久磁石１６は、合計１６極の極数を有している。なお、永久磁石１６を構成する磁石材料としては、フェライト磁石や希土類磁石、金属磁石、焼結磁石、プラスチック磁石、ゴム磁石などを使用可能である。

センサヨーク１４と径方向に対向するように、集磁ヨーク２５が配置されている。集磁ヨーク２５は、それぞれ円筒状の第１の集磁ヨーク部２５Ａと、第１の集磁ヨーク部２５Ａよりも小径であって当該第１の集磁ヨーク部２５Ａと同軸に配置された円筒状の第２の集磁ヨーク部２５Ｂとから構成される。

集磁ヨーク２５は、円筒状の第１の集磁ヨーク部２５Ａの一部例えば端面が第１のセンサヨーク部１４Ａの外周部と周方向に面対向（ラジアル対向）し、同様に第２の集磁ヨーク部２５Ｂの一部例えば端面が第２のセンサヨーク部１４Ｂの内周部と周方向に面対向（ラジアル対向）するように、図示しない静止部材（例えばハウジング（図１１の符号１０６参照））に固定されている。このように、第１及び第２のセンサヨーク部１４Ａ，１４Ｂの全周に渡って集磁ヨーク２５を配置することにより、センサヨーク１４及び集磁ヨーク２５間の相対角度変動に起因する測定誤差の発生を防止することができる。

集磁ヨーク２５には、磁束集中部２６が設けられている。より詳細には、第１の集磁ヨーク部２５Ａの一部から径方向外側に向けて磁束集中部２６の構成要素である第１の磁束集中部構成部２６Ａが形成されると共に、これと空隙を介して対向するように、第２の集磁ヨーク部２５Ｂから径方向外側に向けて磁束集中部２６のもう一方の構成要素である第２の磁束集中部構成部２６Ｂが形成されている。そして第１の磁束集中部構成部２６Ａと第２の磁束集中部構成部２６Ｂとの間には、磁束検出器２７が２つ配置されている。

このように集磁ヨーク２５に磁束集中部２６を設けることによって、集磁ヨーク２５を通る磁束を磁束集中部２６に集中させることができ、さらに後述のような磁束検出器２７による磁束の検出を行い易くすることができる。また、かかる第１および第２の磁束集中部構成部２６Ａ，２６Ｂを設けることにより、磁束検出器２７を設置し易くすることができる。

磁束検出器２７としては、ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子など、磁束を検出できるものが用いられる。なかでもホール素子は、出力信号を補正する回路を内蔵したホールＩＣを使用すると、磁石の熱減磁やオフセット、ゲイン補正などができるので好ましい。本実施形態の場合、２つの磁束検出器２７を用いている。これは、２つの磁束検出器２７を用いることにより、出力の差をとることで感度を２倍にすることができ、ゼロ点のドリフトをキャンセルすることができるからである。また磁束検出器２７を２つ用いることにより、センサ信号を２重化することができ、信頼性を向上させることができる。

さらに磁束検出器２７を３つ以上用いるようにすれば、磁束検出器２７が１つ故障した場合においても、残りの正常な２つ以上の磁束検出器２７によって信頼性の高いデータを得ることができる。

以上のようにトルク検出器１を構成することで、第１の軸１１および第２の軸１２間にねじりトルクが作用した場合、そのねじりトルクの大きさ（ねじりトルク量）および向きが、センサヨーク１４および永久磁石１６間の相対角度（向きも含む）として表れることとなり、このとき磁束検出器２７により検出される磁束数およびその向きに基づいて、第１の軸１１および第２の軸１２間に作用したねじりトルクの大きさおよび向きを検出することができる。

２．本発明の実施の形態にかかるトルク検出器のセンサヨークの製造方法：
次に、上述したトルク検出器の製造方法について、センサヨーク１４の製造ステップを中心に図４乃至図１１を用いて説明する。

ここで、図４及び図５は、本発明の実施の形態にかかる第１のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図である。図６及び図７は、同実施の形態にかかる第２のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図である。図８及び図９は、同実施の形態に係るセンサヨークの製造ステップを説明する図である。

（１）第１のセンサヨーク部の打ち抜き、湾曲ステップ
はじめに、図４の（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように、板状部材１５Ａから、第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａを打ち抜く（打ち抜きステップ）。第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａは、複数のセンサヨーク構成部材が連結して長手方向に延びて構成されている。このセンサヨーク構成部材は、第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａの短手方向に突出する凸部１４０Ａと、この凸部から長手方向に湾曲して延在する円弧部１４１Ａと、この円弧部１４１Ａからさらに長手方向に延在する楔部１５１Ａとを有している。楔部１５１Ａは、短手方向の幅が凸部１４０Ａ及び円弧部１４１Ａに比べて十分小さくなっており、センサヨーク構成部材同士を連結している。

尚、この打ち抜きステップにおいて、図５に示すように２つの第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａを、それぞれの凸部１４０Ａが互い違いになるようにして打ち抜いてもよい。このようにすれば、同じ面積の板状部材１５Ａから取り出せる第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａを増加させることができ、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

次に、図４の（Ｃ１）に示すように、楔部１５１Ａを曲げることで第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａを環状に湾曲させる（湾曲ステップ）。このとき変形力（応力）は、楔部１５１Ａに集中する。湾曲ステップにより、センサヨーク構成部材の凸部１４０Ａの突出方向が径方向内側となり、円弧部１４１Ａが周方向に沿って延びるようになる。尚、第１の帯状センサヨーク部材１５０Ａの両端部は、互いに接合してもよいし、空隙を介して近接させるようにしてもよい。

（２）第２のセンサヨーク部の打ち抜き、湾曲ステップ
第２のセンサヨーク部の製造ステップも第１のセンサヨークの製造ステップと同様である。以下、具体的に説明する。

はじめに、図６の（Ａ２）及び（Ｂ２）に示すように、板状部材１５Ｂから、第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂを打ち抜く（打ち抜きステップ）。第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂは、複数のセンサヨーク構成部材が連結して長手方向に延びて構成されている。このセンサヨーク構成部材は、第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂの短手方向に突出する凸部１４０Ｂと、この凸部から長手方向に湾曲して延在する円弧部１４１Ｂと、この円弧部１４１Ｂからさらに長手方向に延在する楔部１５１Ｂとを有している。楔部１５１Ｂは、短手方向の幅が凸部１４０Ｂ及び円弧部１４１Ｂに比べて十分小さくなっており、センサヨーク構成部材同士を連結している。

尚、この打ち抜きステップにおいて、図７に示すように２つの第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂを、それぞれの凸部１４０Ｂが互い違いになるようにして打ち抜いてもよい。このようにすれば、同じ面積の板状部材１５Ｂから取り出せる第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂを増加させることができ、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

次に、図６の（Ｃ２）に示すように、楔部１５１Ｂを曲げることで第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂを環状に湾曲させる（湾曲ステップ）。このとき変形力（応力）は、楔部１５１Ｂに集中する。湾曲ステップにより、センサヨーク構成部材の凸部１４０Ｂの突出方向が径方向外側となり、円弧部１４１Ａが周方向に沿って延びるようになる。尚、第２の帯状センサヨーク部材１５０Ｂの両端部は、互いに接合してもよいし、空隙を介して近接させるようにしてもよい。

（３）第１、第２のセンサヨーク部の固定ステップ
続いて、図８のステップ（Ｄ）に示すように、上記（１）（２）において形成された第１、第２のセンサヨーク部１４Ａ、１４Ｂを、同一または略同一平面状に互いに対向して固定する。より具体的には、第１のセンサヨーク部１４Ａの凸部１４０Ａと第２のセンサヨーク部１４Ｂの凸部１４０Ｂとを周方向に沿って交互に配置し、樹脂１８によって固定する。このとき、楔部１５１Ａ，１５１Ｂは、いずれも樹脂１８により覆わず露出させる。

（４）楔部の切り離しステップ
続いて、図９のステップ（Ｅ）に示すように、露出された楔部１５１Ａ，１５１Ｂを除去することにより、空隙１４２Ａ、１４２Ｂを形成する。これらの工程により、センサヨーク１４が形成される。

以上説明したように、第１、第２の帯状センサヨーク部材１５０Ａ、１５０Ｂを環状に湾曲させてセンサヨーク１４が形成されるので、最初から環状のセンサヨークを板上部材から取り出した場合に比べて、残在が減少し、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

また、折り曲げステップにおいて、楔部１５１Ａ、１５１Ｂを変形させることで第１、第２の帯状センサヨーク部材１５０Ａ、１５０Ｂを環状に湾曲させているので、応力が楔部１５１Ａ，１５１Ｂに集中し、その余の部分すなわち凸部１４０Ａ、１４０Ｂ、円弧部１４１Ａ，１４１Ｂの磁気特性の悪化を防止することができる。このとき、楔部１５０Ａ、１５０Ｂに過度の応力が集中したとしても、この楔部１５１Ａ、１５１Ｂを除去しているので、センサヨークの磁気特性が悪化してしまうことを防止することができる。そしてこの切り離しの際に第１、第２のセンサヨーク部１４Ａ、１４Ｂが樹脂１８により固定され、かつ楔部１５１Ａ、１５１Ｂが露出されているので、加工の手間を格段に少なくすることができる。すなわち、前もって楔部１５１Ａ、１５１Ｂを切断した場合は分離したセンサヨーク構成部材を並べて位置合わせする必要があるが、本構成ではその必要がなく組立工程を簡略化することができる。

３．本発明の実施の形態にかかるトルク検出器の適用例：
次に、本発明の実施の形態にかかるトルク検出器を、車両に用いられる電動パワーステアリング装置に適用した例を示す。

はじめに、図１０を用いて、この電動パワーステアリング装置の構成概要を示す。図１０に示すように、電動パワーステアリング装置３０は、ハンドル３１に接続されたステアリング軸（図示せず）、このステアリング軸を回動自在に支持するステアリングコラム３２、ステアリング軸に補助操舵トルクを付与する電動モータ３３、電動モータ３３を制御するコントロールユニット（以下、ＥＣＵともいう）４２等を備えている。

ステアリングコラム３２の内部に配置されるステアリング軸は、ユニバーサルジョイント３５ａ・３５ｂ及びピニオンラック機構３６等を介して、走行車両のタイロッド３７に連結されている。ステアリング軸には、ハンドル３１の操舵トルクを検出するトルク検出器１００が設けられている。また、電動モータ３３は、減速ギア３８を介してステアリング軸に接続されている。

電動モータ３３を制御するＥＣＵ４２には、イグニションキー３９がＯＮとされることによりバッテリ４０からリレー４１を経て電力が供給される。ＥＣＵ４２は、ＰＣＢ（Printed circuit board;図示せず）を収容している。かかるＰＣＢは、ＣＰＵ、入出力等の周辺回路およびＲＡＭやＲＯＭ等のメモリを備えものであり、トルク検出器１００で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ３４で検出された車速Ｖに基づいて、アシスト指令の操舵補助指令値の演算を行ない、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ３３に供給する電流を制御する。

次に、上記トルク検出器１００について図１１乃至図１４を用いて説明する。ここで、図１１は、本発明の実施の形態に係るトルク検出器周辺を示す断面図、図１２は、同センサヨークアッセンブリの斜視図、図１３は、同集磁ヨークアッセンブリの斜視図、図１４は、磁石アッセンブリの斜視図である。尚、センサヨーク等の構成部材及びその製造方法の詳細については上記トルク検出器１と同様でありここでは説明は省略する。

図１１に示すように、トルク検出器１００は、第２の軸１０１、センサヨークアッセンブリ１０２、第１の軸１０３、磁石アッセンブリ１０４、シャフトアッセンブリ１０５、ハウジング１０６、集磁ヨークアッセンブリ１０７等を備える。そして、センサヨークアッセンブリ１０２がステアリングホイール側の第２の軸１０１に圧入等により固定され、磁石アッセンブリ１０４がインターミッション側の第１の軸１０３に圧入等で固定されている。また、第２の軸１０１と第１の軸１０３からなるシャフトアッセンブリ１０５がハウジング１０６に固定された集磁ヨークアッセンブリ１０７の内側へ挿入されている。

図１２に示すように、センサヨークアッセンブリ１０２は、一対のセンサヨークを覆う合成樹脂１０９と、一対のセンサヨークを第２の軸１０１へ圧入固定するためのカラー１０８とを有する。センサヨークは集磁ヨークアッセンブリ１０７に対してラジアル対向し、かつ磁石アッセンブリ１０４に対してアキシアル対向するように、それぞれ対向面は合成樹脂１０９から露出している。

図１３に示すように、集磁ヨークアッセンブリ１０７は一対の集磁ヨークを合成樹脂１１０でモールドしている。但し、磁束検出器２７の磁気検出素子が磁束集中部へ挿入できるように、磁気検出素子を挿入するための孔１１１が開いている。

図１４に示すように、磁石アッセンブリ１０４はセンサヨークに対応した極数を持ったリング磁石１１２と、それを固定する磁石ハウジング１１３からなる。リング磁石１１２は通常の焼結磁石でも良いが、ボンド磁石やプラマグを用いて磁石ハウジング１１３と一体成形してもよい。また、磁石ハウジング１１３を磁性体とすることで磁石のバックヨークとすることもできる。

このように、電動パワーステアリング装置３０にトルク検出器１００を適用することにより、電動パワーステアリング装置３０を小型化できる。すなわち衝突時の衝撃吸収のためのＥＡストローク量を十分に取ることができる等の利点が得られ、電動パワーステアリング装置の性能を向上させることができる。

４．本発明の実施の形態にかかるトルク検出器および製造方法の変形例：
以上、本発明の実施の形態を示したが、本発明はこ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内において様々な態様での実施が可能である。たとえば、以下のような変形例が可能である。

上述の実施の形態において、第１、第２のセンサヨーク部１４Ａ、１４Ｂを位置あわせして樹脂１８により固定した後に、センサヨーク１４の楔部を切り離すようにしているが、図１５、図１６に示すように、折り曲げステップ（図４（Ｃ１）、図６（Ｃ２））の次に、楔部１５１Ａ、１５１Ｂを除去して、その後に樹脂１８により固定してもよい。この場合は、楔部１５１Ａ，１５１Ｂを露出させて固定する必要がないので、樹脂１８による固定が容易になる。

また、上述の実施の形態において、楔部１５１Ａ、１５１Ｂを除去したが、湾曲ステップにおける応力集中による磁気特性の悪化が顕著でなければ、楔部１５１Ａ、１５１Ｂは除去せずともよい。

また、上述の実施の形態においては、第１および第２のセンサヨーク部１４Ａ、１４Ｂの凸部１４０Ａ，１４０Ｂを矩形状に形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、三角形状や台形状に形成するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、永久磁石１６の極数を１６とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１６極以外の極数の永久磁石を適用するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、磁束を有効に利用するためにバックヨーク１７を取り付けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、永久磁石１６を第２の軸１２に直接取り付けるようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、磁束検出器２７として２つ以上の磁束検出器を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、磁束検出器２７を１つのみ使用するようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、センサヨーク１４や集磁ヨーク２５を樹脂でモールドしているが、プラスチックやアルミ等の非磁性体を組み込んで、一体構造としてもよい。

本発明の実施の形態にかかるトルク検出器の概略構成を模式的に示す断面図。 同トルク検出器の要部斜視図。 同トルク検出器の要部の分解斜視図。 同第１のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図。 同第１のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図。 同第２のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図。 同第２のセンサヨーク部の製造ステップを説明する図。 同センサヨークの製造ステップを説明する図。 同センサヨークの製造ステップを説明する図。 同電動パワーステアリング装置の構成概要を示す図。 同トルク検出器周辺を示す断面図 同センサヨークアッセンブリの斜視図 同集磁ヨークアッセンブリの斜視図 同磁石アッセンブリの斜視図 同実施の形態の変形例に係るセンサヨークの製造ステップを説明する図 同実施の形態の変形例に係るセンサヨークの製造ステップを説明する図

符号の説明

１ ……トルク検出器
２ ……連結軸
１１ ……第１の軸
１２ ……第２の軸
１４ ……センサヨーク
１４Ａ ……第１のセンサヨーク部
１４０Ａ……凸部
１４１Ａ……円弧部
１４２Ａ……空隙部
１４Ｂ ……第２のセンサヨーク部
１４０Ｂ……凸部
１４１Ｂ……円弧部
１４２Ｂ……空隙部
１５Ａ ……板状部材
１５０Ａ……第１の帯状センサヨーク部材
１５１Ａ……楔部
１５Ｂ ……板状部材
１５０Ｂ……第２の帯状センサヨーク部材
１５１Ｂ……楔部
１６ ……永久磁石
１７ ……バックヨーク
１８ ……樹脂
１９ ……樹脂
２５ ……集磁ヨーク
２５Ａ ……第１の集磁ヨーク部
２５Ｂ ……第２の集磁ヨーク部
２６ ……磁束集中部
２６Ａ ……第１の磁束集中部構成部
２６Ｂ ……第２の磁束集中部構成部
２７ ……磁束検出器
３０ ……電動パワーステアリング装置
３１ ……ハンドル
３２ ……ステアリングコラム
３３ ……電動モータ
３４ ……車速センサ
３５ａ ……ユニバーサルジョイント
３５ｂ ……ユニバーサルジョイント
３６ ……ピニオンラック機構
３７ ……タイロッド
３８ ……減速ギア
３９ ……イグニションキー
４０ ……バッテリ
４１ ……リレー
４２ ……コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００ ……トルク検出器
１０１ ……第２の軸
１０２ ……センサヨークアッセンブリ
１０３ ……第１の軸
１０４ ……磁石アッセンブリ
１０５ ……シャフトアッセンブリ
１０６ ……ハウジング
１０７ ……集磁ヨークアッセンブリ

Claims (13)

1. 同軸上に配置された永久磁石、一対のセンサヨーク及び一対の集磁ヨークにより磁気回路を形成し、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器を有するトルク検出器の製造方法であって、
   前記一対のセンサヨークの製造ステップは、
   平板部材から一対の帯状のセンサヨーク部材をそれぞれ打ち抜くステップと、
   前記一対の帯状のセンサヨーク部材を各々環状に湾曲させるステップと、を有するトルク検出器の製造方法。
2. 連結軸を介して同軸に連結された第１の軸及び第２の軸と、
   前記第１の軸または前記連結軸の一端に固定された永久磁石と、
   前記第２の軸または前記連結軸の他端に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成する一対のセンサヨークと、
   前記永久磁石及び前記センサヨークと共に磁気回路を形成する一対の集磁ヨークと、
   前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器と、を有し、
   前記第１の軸及び第２の軸のうちいずれか一方へ加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器の製造方法であって、
   前記一対のセンサヨークの製造ステップは、
   平板部材から一対の帯状のセンサヨーク部材をそれぞれ打ち抜くステップと、
   前記一対の帯状のセンサヨーク部材を各々環状に湾曲させるステップと、を有するトルク検出器の製造方法。
3. 前記帯状のセンサヨーク部材は、複数のセンサヨーク構成部材が連結して構成されており、
   前記センサヨーク構成部材は、
   前記帯状のセンサヨーク部材の短手方向に突出する凸部と、
   前記凸部から前記帯状のセンサヨーク部材の長手方向に湾曲して延在する円弧部と、
   前記円弧部から前記長手方向に延在し、前記円弧部よりも前記短手方向幅が小さい楔部と、を有し、
   各々の前記センサヨーク構成部材が、前記楔部にて互いに連結している請求項１または請求項２に記載のトルク検出器の製造方法。
4. 前記センサヨークの製造ステップは、前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を互いに径方向に対向させて非磁性体で一体化させるステップをさらに有する請求項１から請求項３いずれかに記載のトルク検出器の製造方法。
5. 前記センサヨークの製造ステップは、
   前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を各々の楔部を除去した後に互いに径方向に対向させ非磁性体で一体化させるステップをさらに有する請求項３に記載のトルク検出器の製造方法。
6. 前記センサヨークの製造ステップは、
   前記湾曲された一対のセンサヨーク部材を互いに径方向に対向させ、前記センサヨーク構成部材の楔部を露出するようにして非磁性体で一体化させるステップと、
   前記露出したセンサヨーク構成部材の楔部を切り離すステップと、
   をさらに有する請求項３に記載のトルク検出器の製造方法。
7. 前記非磁性体は樹脂である請求項４から請求項６に記載のトルク検出器の製造方法。
8. 前記センサヨークは、軟磁性材料から形成されている請求項１から請求項７に記載のトルク検出器の製造方法。
9. 前記一対の集磁ヨークが筒状であり互いに径方向に対向するとともに、
   前記集磁ヨークと前記センサヨークとが互いに径方向に対向する請求項１から請求項８に記載のトルク検出器の製造方法。
10. 連結軸を介して同軸に連結された第１の軸及び第２の軸と、
    前記第１の軸または前記連結軸の一端に固定された永久磁石と、
    前記第２の軸または前記連結軸の他端に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成する一対の環状のセンサヨークと、
    前記永久磁石及び前記センサヨークと共に磁気回路を形成する一対の集磁ヨークと、
    前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器と、を有し、
    前記第１の軸及び第２の軸のうちいずれか一方へ加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器であって、
    前記環状のセンサヨークは、複数のセンサヨーク構成部材が連結して構成されており、
    前記センサヨーク構成部材は、
    前記センサヨークの径方向に突出する凸部と、
    前記凸部から前記センサヨークの周方向に湾曲して延在する円弧部と、
    前記円弧部から前記周方向に延在し、前記円弧部よりも前記径方向幅が小さい楔部と、を有し、
    各々の前記センサヨーク構成部材が、前記楔部にて互いに連結しているトルク検出器。
11. 前記センサヨークは、軟磁性材料から形成されている請求項１０に記載のトルク検出器。
12. 前記一対の集磁ヨークが筒状であり互いに径方向に対向するとともに、
    前記集磁ヨークと前記センサヨークとが互いに径方向に対向する請求項１０または請求項１１に記載のトルク検出器。
13. 請求項１２に記載のトルク検出器を備える電動パワーステアリング装置。

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