JP2020008515A - 検出装置、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品を精度高く組み付けることができる検出装置等を提供する。【解決手段】ピニオンシャフトに生じた変化を検出する検出ユニット２００と、検出ユニット２００を収納するセンサハウジング１５と、センサハウジング１５に嵌め込まれることによりピニオンシャフトの軸方向の検出ユニット２００の移動を規制する規制部材３００と、規制部材３００にて検出ユニット２００の移動を規制する際に、検出ユニット２００が回転することを抑制する抑制部材３１０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、検出装置、電動パワーステアリング装置に関する。

近年、回転可能に支持される回転軸のトルクを検出する装置として、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式のトルク検出装置が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のトルクセンサは、磁歪膜等の磁歪部を有する回転軸と、磁歪膜の透磁率等の磁気特性の変化を検出する検出コイル等のコイルとを備える。また、特許文献１に記載のトルクセンサは、回転軸が貫通した上下一対の筒状のコイルボビンと、一対のコイルボビンを位置決めするスペーサとを備えている。

特開２０１３−０５３９５４号公報

検出装置を構成する部品であってハウジング内に収納される部品をハウジングに組み付ける際に、当該部品が所望の状態で組み付けられないと、当該部品に他の部品を組み付けることが困難となるおそれがある。また、当該部品が所望の状態で組み付けられないと、当該部品に他の部品が誤った状態で組み付けられ、性能不良が生じてしまうおそれがある。
本発明は、構成部品を精度高く組み付けることができる検出装置等を提供することを目的とする。

かかる目的の完成させた本発明は、回転軸に生じた変化を検出する検出ユニットと、前記検出ユニットを収納するハウジングと、前記ハウジングに嵌め込まれることにより前記回転軸の軸方向の前記検出ユニットの移動を規制する規制部材と、前記規制部材にて前記検出ユニットの移動を規制する際に、前記検出ユニットが回転することを抑制する抑制部材と、を備える検出装置である。

本発明によれば、構成部品を精度高く組み付けることができる検出装置等を提供することができる。

第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１のII−II部の断面図であり、伝達機構部の断面図である。 トルク検出装置の概略構成図である。 検出回路基板の概略構成図である。 第２の実施形態に係る抑制部材とセンサハウジングの斜視図である。 第３の実施形態に係る抑制部材、センサハウジング及びキーの斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成図である。
図２は、図１のII−II部の断面図であり、伝達機構部１０の断面図である。
図３は、トルク検出装置１００の概略構成図である。
図４は、検出回路基板１５０の概略構成図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（以下、「ステアリング装置」と称する場合もある。）１は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置である。第１の実施形態に係るステアリング装置１は、ラックアシスト型のパワーステアリング装置である。

ステアリング装置１は、転動輪としての左右の車輪（不図示）それぞれにナックルアーム（不図示）を介して連結されたタイロッド２と、タイロッド２に連結されたラック軸３とを備えている。また、ステアリング装置１は、車両に設けられたステアリングホイール（不図示）からの操舵力をラック軸３に伝達する伝達機構部１０を備えている。また、ステアリング装置１は、電動モータ２１を有し、電動モータ２１の駆動力を操舵補助力としてラック軸３に伝達してラック軸３の移動をアシストするアシスト部２０を備えている。

また、ステアリング装置１は、ラック軸３の外周面の一部の周囲を覆うとともに、ラック軸３を軸方向に移動可能に支持するハウジング４０を備えている。
ハウジング４０は、伝達機構部１０を支持する伝達機構支持部４１（図２参照）を有している。
また、ハウジング４０は、電動モータ２１を支持するモータ支持部４２を有している。

（伝達機構部１０）
伝達機構部１０は、ラック軸３に形成されたラック３ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１１ａが形成されたピニオンシャフト１１を有している。
また、伝達機構部１０は、ピニオンシャフト１１の捩れ量に基づいてステアリングホイール（不図示）の操舵トルクを検出するトルク検出装置１００を有している。トルク検出装置１００は、操舵トルクの検出結果をＥＣＵ（Electronic Control Unit）（不図示）に出力する。ＥＣＵは、トルク検出装置１００が検出した操舵トルクに基づいて、電動モータ２１を制御する。

また、伝達機構部１０は、トルク検出装置１００の周囲を覆うセンサハウジング１５と、センサハウジング１５の開口部を覆うカバー１６とを有している。
センサハウジング１５は、ハウジング４０の伝達機構支持部４１にボルト（不図示）によって固定され、カバー１６は、センサハウジング１５にボルト（不図示）によって固定されている。

伝達機構支持部４１は、ピニオンシャフト１１を回転可能に支持する、軸受４１ａ、軸受４１ｂと、軸受４１ｂの移動を規制する規制部材４１ｃとを有している。規制部材４１ｃは、略円筒状の部材である。規制部材４１ｃの外周面には、伝達機構支持部４１に形成された雌ねじに締め付けられる雄ねじが形成されている。規制部材４１ｃの内面の形状は、ピニオンシャフト１１の軸方向に見た場合に、六角形に形成されている。

センサハウジング１５は、ピニオンシャフト１１を回転可能に支持する軸受１５ａと、オイルシール１５ｂとを有している。
伝達機構支持部４１に、センサハウジング１５及びカバー１６が固定されることで、内部にピニオンシャフト１１の一方の端部に形成されたピニオン１１ａを収容するとともに、ピニオンシャフト１１の他方の端部を外部に突出させる。

なお、以下の説明において、ピニオンシャフト１１の軸方向を単に「軸方向」と称し、ピニオンシャフト１１の中心軸に対する周方向を単に「周方向」と称する場合がある。また、ピニオン１１ａが形成されているピニオンシャフト１１の端部側を「一方側」と、ピニオン１１ａが形成されていない方のピニオンシャフト１１の端部側を「他方側」と称する場合がある。

ピニオンシャフト１１の外周面には、第１磁歪膜１１１及び第２磁歪膜１１２が形成されている。第１磁歪膜１１１、第２磁歪膜１１２は、歪みの変化に対して透磁率の変化が大きい素材からなる金属膜であり、例えば、ピニオンシャフト１１の外周にメッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。第１磁歪膜１１１は、ピニオンシャフト１１の軸方向に対して約４５度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されており、第２磁歪膜１１２は、第１磁歪膜１１１の磁気異方性の方向に対して約９０度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されている。すなわち、第１磁歪膜１１１、第２磁歪膜１１２の磁気異方性は互いに約９０度位相を異にしている。
なお、本実施形態では、ピニオンシャフト１１の外周面に形成された第１磁歪膜１１１及び第２磁歪膜１１２も、トルク検出装置１００を構成する要素である。

（アシスト部２０）
アシスト部２０は、電動モータ２１と、電動モータ２１の回転駆動力をラック軸３の軸方向の移動に変換する変換ユニット（不図示）とを備えている。変換ユニットは、電動モータ２１の出力軸に装着された駆動プーリ（不図示）と、多数のボール（不図示）と、ラック軸３に形成されたボールねじ（不図示）にボールを介して取り付けられたボールナット（不図示）とを有している。また、変換ユニットは、ボールナットとともに回転する従動プーリ（不図示）と、従動プーリをボールナットの外周に固定するロックナット（不図示）と、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡された無端状のベルト（不図示）とを備えている。

以上のように構成されたステアリング装置１においては、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクが、ピニオンシャフト１１の捩れ量として現れることに鑑み、トルク検出装置１００が、ピニオンシャフト１１の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出する。ＥＣＵは、トルク検出装置１００の検出値に基づいて操舵トルクを把握し、把握した操舵トルクに基づいて電動モータ２１の駆動を制御する。
そして、電動モータ２１で発生したトルクが変換ユニットによりラック軸３の軸方向の移動に変換されることにより、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。つまり、ラック軸３は、ステアリングホイールの回転によって発生する操舵トルクと電動モータ２１から付与される補助トルクとを受けて軸方向に移動する。

（トルク検出装置１００）
第１の実施形態に係るトルク検出装置１００は、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式のセンサである。トルク検出装置１００は、ステアリングホイール（不図示）に加えられた操舵トルクを検出する検出ユニット２００と、検出ユニット２００による検出に基づいて操舵トルクに応じた電圧を出力する検出回路基板１５０とを備える。

また、トルク検出装置１００は、センサハウジング１５に対してねじ込まれることにより、ピニオンシャフト１１の軸方向に検出ユニット２００が移動するのを規制する規制部材３００を備えている。
また、トルク検出装置１００は、検出ユニット２００の移動を規制するために規制部材３００をねじ込む際に、検出ユニット２００が回転することを抑制する抑制部材３１０を備えている。
また、トルク検出装置１００は、規制部材３００と抑制部材３１０との間に配置されて、規制部材３００と抑制部材３１０とに軸方向の力を付与する弾性部材３２０を備えている。

（検出ユニット２００）
検出ユニット２００は、導線が巻き付けられる第１ボビン２１０及び第２ボビン２２０と、第１ボビン２１０と第２ボビン２２０との間に配置されるカラー２３０とを備えている。
第１ボビン２１０及び第２ボビン２２０は、それぞれ、円筒状の部材であり、導線が巻き回される２つの巻芯部と、２つの巻芯部を区画する区画部とを有している。また、第１ボビン２１０及び第２ボビン２２０は、それぞれ、軸方向の両端部にフランジ部を有している。
カラー２３０は、２つの円筒状の部材にて構成される。

また、検出ユニット２００は、第１ボビン２１０及び第２ボビン２２０に巻き付けられた導線により形成される４つのコイルを備えている。４つのコイルは、第１ボビン２１０の２つの巻芯部それぞれに巻き付けられた導線により形成される、第１検出コイル２４１及び第２検出コイル２４２と、第２ボビン２２０の２つの巻芯部それぞれに巻き付けられた導線により形成される、第３検出コイル２４３及び第４検出コイル２４４である。以下の説明において、第１検出コイル２４１、第２検出コイル２４２、第３検出コイル２４３及び第４検出コイル２４４を区別する必要がない場合には、第１検出コイル２４１〜第４検出コイル２４４をまとめて「検出コイル２４０」と称する場合がある。

また、検出ユニット２００は、検出コイル２４０を構成する導線の端部が接続されるターミナルピン２５０を複数有している。ターミナルピン２５０は、Ｌ字状の部材である。ターミナルピン２５０の一方の端部は、軸方向に延びて、検出コイル２４０を構成する導線の端部が接続される導線端子２５０ａとして機能する。ターミナルピン２５０の他方の端部が検出回路基板１５０に向かって延びて、検出回路基板１５０に接続される基板端子２５０ｂとして機能する。以下では、基板端子２５０ｂが延びる方向を、「Ｚ方向」と称する場合がある。また、軸方向及びＺ方向に直交する方向を、「Ｙ方向」と称する場合がある。

上述した第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０、４つの検出コイル２４０及び複数のターミナルピン２５０等の部品を有する検出ユニット２００は、金型内に挿入されたこれらの部品の周りに絶縁性の合成樹脂を注入する（インサート成形する）ことで一体化されている。そして、検出ユニット２００は、第１ボビン２１０に巻き付けられた導線により形成された第２検出コイル２４２よりも検出回路基板１５０側に、複数のターミナルピン２５０の周りに注入された合成樹脂により形成された略直方体状の第１端子部２６１を有している。また、検出ユニット２００は、第２ボビン２２０に巻き付けられた導線により形成された第３検出コイル２４３よりも検出回路基板１５０側に、複数のターミナルピン２５０の周りに注入された合成樹脂により形成された略直方体状の第２端子部２６２を有している。これらにより、検出ユニット２００は、内部に、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０及び４つの検出コイル２４０を収容する円筒状の部位のユニット本体２０１から、第１端子部２６１及び第２端子部２６２が検出回路基板１５０側に突出した形状である。

（検出回路基板１５０）
第１の実施形態では、図４に示すように、第２検出コイル２４２を形成する導線の一端と第４検出コイル２４４を形成する導線の一端とが、複数のターミナルピン２５０の内の一のターミナルピン２５０である第１ピン２５１の導線端子２５１ａに接続されている。また、第１検出コイル２４１を形成する導線の一端と第４検出コイル２４４を形成する導線の他端とが、複数のターミナルピン２５０の内の一のターミナルピン２５０である第２ピン２５２の導線端子２５２ａに接続されている。また、第１検出コイル２４１を形成する導線の他端と第３検出コイル２４３を形成する導線の一端とが、複数のターミナルピン２５０の内の一のターミナルピン２５０である第３ピン２５３の導線端子２５３ａに接続されている。また、第２検出コイル２４２を形成する導線の他端と第３検出コイル２４３を形成する導線の他端とが、複数のターミナルピン２５０の内の一のターミナルピン２５０である第４ピン２５４の導線端子２５４ａに接続されている。
なお、ターミナルピン２５０の導線端子２５０ａにおいては、導線が絡げられる部分がはんだ付けされている。

検出回路基板１５０には、ターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂが挿入される貫通孔１５０ａが複数形成されている。そして、検出回路基板１５０に形成された複数の貫通孔１５０ａに、複数のターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂが挿入され、はんだ付けにより、電気的に接続される。
検出回路基板１５０は、図４に示すように、第３ピン２５３の基板端子２５３ｂと電気的に接続された第１検出回路１５１と、第１ピン２５１の基板端子２５１ｂと電気的に接続された第２検出回路１５２と、を備えている。また、検出回路基板１５０は、第２ピン２５２の基板端子２５２ｂと電気的に接続された抵抗１５３と、第４ピン２５４の基板端子２５４ｂと電気的に接続されて、交流電流を流して磁束を発生させる励磁部１５４と、を備えている。第２ピン２５２には、抵抗１５３を介して定電圧（例えば５Ｖ）が印加されている。そして、かかる構成により、第１検出回路１５１は、第１検出コイル２４１の他端と第３検出コイル２４３の一端との接続部の電圧を検出し、第２検出回路１５２は、第２検出コイル２４２の一端と第４検出コイル２４４の一端との接続部の電圧を検出する。

また、検出回路基板１５０は、第１検出回路１５１から出力された値を増幅した第１電圧Ｖ１と第２検出回路１５２から出力された値を増幅した第２電圧Ｖ２の差分を増幅する差動増幅回路１６１を備えている。差動増幅回路１６１は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との差を予め定められた増幅度で増幅し、バイアス電圧を加えた電圧をトルク検出電圧ＶＴ１として出力する。そして、トルク検出電圧は、検出回路基板１５０とＥＣＵとを接続する電線１６５を介して、ＥＣＵに入力される。電線１６５は、センサハウジング１５に形成された後述するＹ方向連通孔６４を介して、センサハウジング１５の内部からＥＣＵへ導かれている。

（規制部材３００）
規制部材３００は、略円筒状の部材である。規制部材３００の外周面には、センサハウジング１５に形成された雌ねじ５３ａに締め付けられる雄ねじ３０１が形成されている。規制部材３００の内面の形状は、軸方向に見た場合に、六角形に形成されている。

（抑制部材３１０）
抑制部材３１０は、外径が同じで、内径がそれぞれ異なる２つの円筒状の部位を有する部材であり、規制部材３００側にある第１円筒状部３１１と、第２円筒状部３１２とを有している。
第１円筒状部３１１の内径は、検出ユニット２００のユニット本体２０１の外径よりも小さい。第２円筒状部３１２の内径は、第１円筒状部３１１の内径及び検出ユニット２００のユニット本体２０１の外径よりも大きい。

抑制部材３１０は、第１円筒状部３１１の外周面から外側に突出した凸部３１３を有している。凸部３１３における周方向の大きさは、センサハウジング１５に形成された後述する凹部５２ａにおける周方向の大きさと略同じである。また、凸部３１３における軸方向の大きさは、センサハウジング１５に形成された凹部５２ａにおける軸方向の大きさよりも短い。
第２円筒状部３１２における、第１円筒状部３１１とは反対側の端部（他方側の端部）には、切り欠き３１４が形成されている。

抑制部材３１０は、第２円筒状部３１２が検出ユニット２００の周囲を覆い、第１円筒状部３１１における上端部が検出ユニット２００の下端部と接触するようにセンサハウジング１５内に配置される。第２円筒状部３１２に形成された切り欠き３１４は、検出ユニット２００の第２端子部２６２と第２円筒状部３１２とが干渉することを抑制するように形成されている。第１円筒状部３１１に設けられた凸部３１３は、センサハウジング１５に形成された後述する凹部５２ａに嵌め込まれる。

（弾性部材３２０）
弾性部材３２０は、円環状の部材で有り、例えば、ウェーブワッシャ等の金属のばね部材であることを例示することができる。ただし、弾性部材３２０は、ゴム等であっても良い。

（センサハウジング１５）
センサハウジング１５は、検出ユニット２００等を収容するユニット収容部５０と、検出回路基板１５０を収容する基板収容部６０と、軸受１５ａ及びオイルシール１５ｂを収容する軸受収容部７０とを備えている。また、センサハウジング１５は、ユニット収容部５０と軸受収容部７０との間に配置された中間部８０を有している。

ユニット収容部５０は、外径がそれぞれ異なる３つの円柱状の空間にて形成されている。ユニット収容部５０は、検出ユニット２００の一部を収容する第１収容部５１と、主に抑制部材３１０を収容する第２収容部５２と、規制部材３００を収容する第３収容部５３とを有している。
第１収容部５１の内周面の径は、検出ユニット２００のユニット本体２０１の外径と略同じである。
第２収容部５２の内周面の径は、抑制部材３１０の外径と略同じである。そして、第２収容部５２には、内周面から凹んだ凹部５２ａが形成されている。凹部５２ａは、Ｚ方向に凹むように形成されている。
第３収容部５３には、規制部材３００の雄ねじ３０１が締め付けられる雌ねじ５３ａが形成されている。

基板収容部６０には、ユニット収容部５０の内部とセンサハウジング１５の外部とを、Ｚ方向（軸方向に直交する方向）に連通するＺ方向連通孔６１が形成されている。Ｚ方向に見た場合に、Ｚ方向連通孔６１は、矩形状であり、軸方向の大きさが検出ユニット２００のユニット本体２０１の軸方向の大きさよりも大きく設定され、Ｙ方向の大きさがユニット本体２０１の外径と略同じに設定されている。つまり、Ｚ方向連通孔６１は、Ｚ方向連通孔６１を介して検出ユニット２００をユニット収容部５０に挿入することが可能な大きさである。

基板収容部６０は、検出回路基板１５０を固定するのに用いるボルトが締め付けられる雌ねじが形成されたボス６２を内部に４つ有している。また、基板収容部６０は、開口部側の端部に、カバー１６を固定するのに用いるボルトが締め付けられる雌ねじ６３が４つ形成されている。ボス６２に形成された雌ねじ及び雌ねじ６３は、中心線方向がＺ方向となるように形成されている。
基板収容部６０には、検出回路基板１５０を収容する部位と基板収容部６０の外部とを連通するようにＹ方向に形成されたＹ方向連通孔６４が形成されている。

軸受収容部７０は、外径がそれぞれ異なる２つの円柱状の空間にて形成されている。軸受収容部７０は、軸受１５ａを収容する第１収容部７１と、オイルシール１５ｂを収容する第２収容部７２とを有している。第１収容部７１の内周面の径は、軸受１５ａの外径よりも小さく設定されている。第２収容部７２の内周面の径は、オイルシール１５ｂの外径よりも小さく設定されている。そして、第１収容部７１には軸受１５ａが圧入され、第２収容部７２にはオイルシール１５ｂが圧入されている。

中間部８０は、円筒状の部位であり、内周面の径が、ピニオンシャフト１１の外周面の径よりも大きく、ユニット収容部５０の第１収容部５１の内周面の径及び軸受収容部７０の第１収容部７１の内周面の径よりも小さく設定されている。

（センサハウジングユニット４００の組み立て方法）
以上のように構成されたトルク検出装置１００の検出ユニット２００、規制部材３００、抑制部材３１０、弾性部材３２０、センサハウジング１５、軸受１５ａ、オイルシール１５ｂ、カバー１６及び電線１６５等から構成されるセンサハウジングユニット４００は、以下のように組み立てられる。

検出ユニット２００を、センサハウジング１５に形成されたＺ方向連通孔６１を介してユニット収容部５０に挿入する。そして、検出ユニット２００（ユニット本体２０１）の外周面がユニット収容部５０の第１収容部５１の内周面に接触するように、検出ユニット２００を配置する。言い換えれば、検出ユニット２００の外周面がユニット収容部５０の第１収容部５１の内周面に接触するまで、検出ユニット２００をユニット収容部５０に挿入する。

次に、抑制部材３１０を、センサハウジング１５の第３収容部５３側からユニット収容部５０内に挿入する。そして、抑制部材３１０を、第１円筒状部３１１における他方側の端部が検出ユニット２００の一方側の端部と接触するまで、軸方向に移動させる。このとき、抑制部材３１０の第１円筒状部３１１に設けられた凸部３１３を、センサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａに嵌め込む。

その後、弾性部材３２０を、センサハウジング１５の第３収容部５３側からユニット収容部５０内に挿入する。
その後、規制部材３００を、他方側の端面が第２収容部５２の一方側の端面に突き当たるか、検出ユニット２００の他方側の端面がセンサハウジング１５の中間部８０に突き当たるまで、第３収容部５３に形成された雌ねじ５３ａにねじ込む。
これにより、ユニット収容部５０内において、検出ユニット２００の軸方向の位置が定まる。

その後、センサハウジング１５に形成されたＺ方向連通孔６１を介して、検出回路基板１５０を基板収容部６０内に挿入し、検出ユニット２００の複数のターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂに、検出回路基板１５０に形成された複数の貫通孔１５０ａを挿入する。そして、ボルトをボス６２に形成された雌ねじに締め付けることで、検出回路基板１５０を基板収容部６０内において、センサハウジング１５に固定する。その後、ターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂの周囲をはんだ付けすることにより、基板端子２５０ｂと検出回路基板１５０とを電気的に接続する。その後、センサハウジング１５のＹ方向連通孔６４から挿入した電線１６５と検出回路基板１５０とを電気的に接続する。
そして、ボルトを雌ねじ６３に締め付けることで、カバー１６をセンサハウジング１５に固定する。

その後、軸受収容部７０の第１収容部７１に軸受１５ａを圧入するとともに、第２収容部７２にオイルシール１５ｂを圧入する。
このようにして、センサハウジングユニット４００が組み立てられる。

以上のように構成されたセンサハウジングユニット４００においては、規制部材３００をセンサハウジング１５の第３収容部５３に形成された雌ねじ５３ａにねじ込むと、抑制部材３１０が弾性部材３２０を介して力を受け、軸方向に移動する。そして、抑制部材３１０は、検出ユニット２００がセンサハウジング１５の中間部８０に突き当たるまで、規制部材３００により他方側に移動する。抑制部材３１０は、規制部材３００から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材３１０の第１円筒状部３１１に設けられた凸部３１３がセンサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａに嵌め込まれるので、周方向には回転しない。それゆえ、検出ユニット２００は、抑制部材３１０から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材３１０は周方向に回転しないので、周方向には回転しない。その結果、検出ユニット２００の軸方向の位置を定めることに起因して検出ユニット２００の周方向の位置が所望の位置からずれるのを抑制することができる。その結果、検出回路基板１５０に形成された複数の貫通孔１５０ａに、検出ユニット２００の複数のターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂを挿入し、ボルトをボス６２に形成された雌ねじに締め付けて検出回路基板１５０をセンサハウジング１５に固定することが可能になる。なお、検出回路基板１５０をセンサハウジング１５に固定する前の、検出ユニット２００の周方向の所望の位置は、検出回路基板１５０に形成された複数の貫通孔１５０ａに、検出ユニット２００の複数のターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂを挿入可能な位置であることを例示することができる。検出回路基板１５０の貫通孔１５０ａにターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂを挿入可能であれば、基板端子２５０ｂが延びる方向と貫通孔１５０ａの孔方向とが必ずしも平行である必要はない。ただし、基板端子２５０ｂが延びる方向と貫通孔１５０ａの孔方向とのなす角が所定角度以上である場合には、基板端子２５０ｂの周囲をはんだ付けして基板端子２５０ｂと検出回路基板１５０とを電気的に接続したとしても、長期間使用した場合に性能不良が生じてしまうおそれがある。例えば、基板端子２５０ｂが折れる等して、基板端子２５０ｂと検出回路基板１５０との電気的な接続が維持されずに、精度高く操舵トルクを検出できなくなるおそれがある。それゆえ、検出回路基板１５０をセンサハウジング１５に固定する前の、検出ユニット２００の周方向の所望の位置は、ターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂの方向と、センサハウジング１５のボス６２に形成された雌ねじの中心線方向とのなす角が所定角度未満であることが望ましい。これにより、検出ユニット２００が周方向に傾いた状態で組み付けられたことに起因して性能不良が生じてしまうことを抑制することができる。

なお、規制部材３００を、センサハウジング１５の第３収容部５３に形成された雌ねじ５３ａにねじ込んで検出ユニット２００の軸方向の位置を定めた後に、規制部材３００を緩み難くするべく、規制部材３００をセンサハウジング１５にかしめても良い。これにより、ユニット収容部５０内において、検出ユニット２００の軸方向の位置が長期間に亘って維持される。

（伝達機構部１０の組み立て方法）
先ず、ピニオンシャフト１１をハウジング４０の伝達機構支持部４１に取り付ける。その際、ピニオンシャフト１１及びラック軸３の少なくともいずれかを回転させながら、ピニオンシャフト１１に形成されたピニオン１１ａと、ラック軸３に形成されたラック３ａとを噛み合わせる。
その後、軸受４１ｂを、ハウジング４０の伝達機構支持部４１に取り付けられたピニオンシャフト１１の他方側の端部から軸方向に移動させて伝達機構支持部４１に嵌め込む。
その後、規制部材４１ｃを、ピニオンシャフト１１の他方側の端部から、伝達機構支持部４１に形成された雌ねじにねじ込み、軸受４１ｂが軸方向に移動しないように規制する。そして、軸受４１ｂが軸方向に移動しないことにより、ピニオンシャフト１１の軸方向の移動が規制される。

その後、センサハウジングユニット４００を、ピニオンシャフト１１の他方側の端部から軸方向に移動させて、センサハウジング１５と、伝達機構支持部４１とを連結する。
このようにして、伝達機構部１０が組み立てられる。
そして、これにより、ピニオンシャフト１１の第１磁歪膜１１１の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に、第１検出コイル２４１及び第２検出コイル２４２が配置される。また、第２磁歪膜１１２の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に、第３検出コイル２４３及び第４検出コイル２４４が配置される。

第１磁歪膜１１１及び第２磁歪膜１１２の磁気異方性を上述のように設定したことにより、ピニオンシャフト１１にトルクが作用しない状態でも、第１磁歪膜１１１、第２磁歪膜１１２の主応力方向の一方に圧縮力が作用し、他方に引張り力が作用するようになるが、第１磁歪膜１１１、第２磁歪膜１１２の透磁率は概ね等しく設定されている。そして、ピニオンシャフト１１にトルクが作用した状態では、第１磁歪膜１１１の透磁率が増加し、第２磁歪膜１１２の透磁率が減少する。そして、これに応じて、第１検出コイル２４１及び第２検出コイル２４２と、第３検出コイル２４３及び第４検出コイル２４４との内、一方のインダクタンスが増加し、他方のインダクタンスが減少する。これらのインダクタンスの変化に基づいて、検出回路基板１５０が操舵トルクに応じた電圧を出力する。

検出ユニット２００は、軸方向、周方向、軸方向に直交する方向に動かないように組み立てられている。つまり、検出ユニット２００は、規制部材３００により軸方向に移動しないように規制されている。また、検出ユニット２００は、センサハウジング１５に固定された検出回路基板１５０の貫通孔１５０ａに検出ユニット２００のターミナルピン２５０が挿入されてはんだ付けされていることにより、周方向及び軸方向に直交する方向に移動しないように規制されている。それゆえ、第１磁歪膜１１１と、第１検出コイル２４１及び第２検出コイル２４２との隙間が変化すること、及び、第２磁歪膜１１２と、第３検出コイル２４３及び第４検出コイル２４４との隙間が変化することが抑制される。

また、上述した第１の実施形態に係るトルク検出装置１００は、ピニオンシャフト１１に生じた変化の一例としての捩れ量を検出する検出ユニット２００と、検出ユニット２００を収納するハウジングの一例としてのセンサハウジング１５とを備えている検出装置の一例である。また、トルク検出装置１００は、センサハウジング１５に対してねじ込まれることによりピニオンシャフト１１の軸方向の検出ユニット２００の移動を規制する規制部材３００と、規制部材３００にて検出ユニット２００の移動を規制する際に、検出ユニット２００が回転することを抑制する抑制部材３１０とを備えている。
このトルク検出装置１００によれば、規制部材３００がセンサハウジング１５にねじ込まれても、検出ユニット２００が回転することを抑制部材３１０が抑制するので、検出ユニット２００を精度高く組み付けることができる。

ここで、抑制部材３１０は、検出ユニット２００と規制部材３００との間に配置されて、規制部材３００から軸方向への力を受けて軸方向に移動するが、規制部材３００から力を受けても周方向には回転しない。これにより、規制部材３００がセンサハウジング１５にねじ込まれることで、抑制部材３１０は、規制部材３００から軸方向への力を受けて検出ユニット２００を軸方向へ移動させるが、検出ユニット２００を周方向には回転させないようにすることが可能となる。

抑制部材３１０は、規制部材３００から力を受けたとしてもセンサハウジング１５から力を受けて周方向に回転しないと良い。これにより、抑制部材３１０は、確度高く回転しない。
第１の実施形態に係るトルク検出装置１００においては、抑制部材３１０に設けられた凸部３１３と、センサハウジング１５に形成された凹部５２ａが嵌っていることで、抑制部材３１０は、センサハウジング１５に対して回転しない。これにより、簡易な構造で抑制部材３１０が回転しないようにすることができる。また、抑制部材３１０をセンサハウジング１５に組み付けるときに、抑制部材３１０の凸部３１３を、センサハウジング１５の凹部５２ａに嵌め込むように組み付けることで、センサハウジング１５に対する抑制部材３１０の周方向の位置を間違えないようにすることができる。
なお、凹凸が逆であっても良い。つまり、抑制部材３１０に凹部を形成するとともに、センサハウジング１５に凸部を形成し、センサハウジング１５に形成した凸部に対して、抑制部材３１０に形成した凹部を嵌め込んでも良い。かかる構成であっても、センサハウジング１５に対して抑制部材３１０が回転しないようにすることができる。

検出ユニット２００は、導線が巻き回されて形成されるコイルの一例としての検出コイル２４０と、導線の端部が接続されるピンの一例としてのターミナルピン２５０とを有する。そして、トルク検出装置１００は、検出コイル２４０がピニオンシャフト１１に生じた変化に応じた値を検出する検出回路の一例としての第１検出回路１５１及び第２検出回路１５２を有するとともに、ターミナルピン２５０が挿入される貫通孔１５０ａが形成された検出回路基板１５０をさらに備えると良い。これにより、簡易な構造で、検出コイル２４０と検出回路基板１５０とを電気的に接続することができる。

また、センサハウジング１５は、軸方向に直交する直交方向の一例としてのＺ方向に開口する開口部の一例としてのＺ方向連通孔６１を有し、Ｚ方向連通孔６１から挿入された検出回路基板１５０を固定するためのボルトが締め付けられる雌ねじがＺ方向に形成されていると良い。これにより、検出ユニット２００が周方向や軸方向に直交する方向（Ｙ方向及びＺ方向）に移動することを抑制することができる。

なお、以上のように構成されたセンサハウジングユニット４００においては、規制部材３００の外周面に雄ねじ３０１が形成され、規制部材３００がセンサハウジング１５に形成された雌ねじ５３ａにねじ込まれることにより検出ユニット２００の軸方向の移動を規制するが、特にかかる態様に限定されない。規制部材３００は、外周面に雄ねじ３０１が形成されておらず、センサハウジング１５の第３収容部５３に圧入される態様であっても良い。つまり、規制部材３００の外周面とセンサハウジング１５の第３収容部５３の内周面とがしまりばめで嵌め込まれる態様であっても良い。かかる態様であっても、抑制部材３１０は、規制部材３００から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材３１０の第１円筒状部３１１に設けられた凸部３１３がセンサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａに嵌め込まれるので、周方向には回転しない。また、規制部材３００の外周面とセンサハウジング１５の第３収容部５３の内周面とがすきまばめで嵌め込まれ、規制部材３００の軸方向への移動がサークリップ等にて規制される態様であっても良い。かかる態様であっても、抑制部材３１０は、規制部材３００から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材３１０の第１円筒状部３１１に設けられた凸部３１３がセンサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａに嵌め込まれるので、周方向には回転しない。その結果、検出ユニット２００の軸方向の位置を定めることに起因して検出ユニット２００の周方向の位置が所望の位置からずれるのを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係るステアリング装置５００は、検出ユニット２００の移動を規制するべく規制部材３００をねじ込む際に、検出ユニット２００が回転することを抑制するための手段が、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる。つまり、第２の実施形態に係るステアリング装置５００は、第１の実施形態に係るステアリング装置１の抑制部材３１０に相当する部材と、センサハウジング１５のユニット収容部５０の第２収容部５２に相当する部位とが、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる点について説明する。第１の実施形態に係るステアリング装置１と第２の実施形態に係るステアリング装置５００とで、同じ形状、機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５は、第２の実施形態に係る抑制部材５１０とセンサハウジング１５の斜視図である。
第２の実施形態に係るステアリング装置５００は、検出ユニット２００の移動を規制するために規制部材３００をねじ込む際に、検出ユニット２００が回転することを抑制する抑制部材５１０を備えている。抑制部材５１０は、第１の実施形態に係る抑制部材３１０に対して、第１円筒状部３１１の外周面から外側に突出した凸部を複数有している点が異なる。図５に示した例では、抑制部材５１０は、３つの凸部である、第１凸部５１１、第２凸部５１２、第３凸部５１３を有している。第１凸部５１１、第２凸部５１２、第３凸部５１３は、軸方向の位置は同じで、周方向の位置が異なる。また、第１凸部５１１、第２凸部５１２、第３凸部５１３は、周方向に、等間隔に配置されていない。例えば、第１凸部５１１と第２凸部５１２とは、軸中心周りに９０度の間隔で設けられ、第２凸部５１２と第３凸部５１３とは、軸中心周りに９０度の間隔で設けられ、第３凸部５１３と第１凸部５１１とは、軸中心周りに１８０度の間隔で設けられていることを例示することができる。

また、ステアリング装置５００においては、センサハウジング１５のユニット収容部５０は、主に抑制部材５１０を収容する第２収容部５２０を有している。第２収容部５２０は、第１の実施形態に係る第２収容部５２に対して、内周面から凹んだ凹部が複数形成されている点が異なる。図５に示した例では、抑制部材５１０は、３つの凹部である、第１凹部５２１、第２凹部５２２、第３凹部５２３が形成されている。第１凹部５２１、第２凹部５２２及び第３凹部５２３は、軸方向の位置は同じで、周方向の位置が異なり、それぞれ、抑制部材５１０に設けられた、第１凸部５１１、第２凸部５１２及び第３凸部５１３に対向する位置に形成されていることを例示することができる。

すなわち、第２の実施形態に係るステアリング装置５００においては、抑制部材５１０に設けられた凸部とセンサハウジング１５の第２収容部５２０に形成された凹部との組が複数である。凸部と凹部との組が複数であることにより、規制部材３００から軸方向の力を受けたときに、抑制部材５１０の凸部（第１凸部５１１、第２凸部５１２、第３凸部５１３）がセンサハウジング１５の凹部（第１凹部５２１、第２凹部５２２、第３凹部５２３）から力を受けても凸部が破断し難くなる。
また、複数の凸部及び凹部が、周方向に等間隔に配置されていないことにより、抑制部材５１０をセンサハウジング１５に組み付けるときに、センサハウジング１５に対する抑制部材５１０の周方向の位置を間違えないようにすることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係るステアリング装置６００は、検出ユニット２００の移動を規制するべく規制部材３００をねじ込む際に、検出ユニット２００が回転することを抑制するための手段が、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる。つまり、第３の実施形態に係るステアリング装置６００は、第１の実施形態に係るステアリング装置１の抑制部材３１０に相当する部材が、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１と異なる点について説明する。第１の実施形態に係るステアリング装置１と第３の実施形態に係るステアリング装置６００とで、同じ形状、機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６は、第３の実施形態に係る抑制部材６１０、センサハウジング１５及びキー６３０の斜視図である。
第３の実施形態に係るステアリング装置６００は、検出ユニット２００の移動を規制するために規制部材３００をねじ込む際に、検出ユニット２００が回転することを抑制する抑制部材６１０を備えている。抑制部材６１０は、第１円筒状部３１１の外周面から外側に突出した凸部の代わりに、外周面から凹んだ抑制部材側凹部６１１が１つ形成されている点が、第１の実施形態に係る抑制部材３１０に対して異なる。抑制部材側凹部６１１は、センサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａに対向する位置に形成されている。

そして、第３の実施形態に係るステアリング装置６００は、抑制部材６１０に形成された抑制部材側凹部６１１と、センサハウジング１５の第２収容部５２の内周面に形成された凹部５２ａとで形成された空間に配置されるキー６３０を有している。キー６３０は、直方体状の部材であり、周方向の大きさは、抑制部材６１０の抑制部材側凹部６１１及びセンサハウジング１５の凹部５２ａにおける周方向の大きさと略同じである。また、キー６３０の軸方向の大きさは、抑制部材側凹部６１１及び凹部５２ａにおける軸方向の大きさよりも短い。また、キー６３０のＺ方向の大きさは、抑制部材側凹部６１１のＺ方向の大きさ又は凹部５２ａのＺ方向の大きさよりも大きく、抑制部材側凹部６１１の大きさと凹部５２ａの大きさとを合計した大きさよりも小さい。キー６３０は、センサハウジング１５に対して抑制部材６１０が挿入された後に、抑制部材側凹部６１１と凹部５２ａとで形成された空間に嵌め込まれる。

以上のように構成された第３の実施形態に係るステアリング装置６００は、抑制部材６１０及びセンサハウジング１５に凹部が形成され、抑制部材６１０に形成された抑制部材側凹部６１１とセンサハウジング１５に形成された凹部５２ａとで形成された空間に嵌め込まれる嵌合部材の一例としてのキー６３０をさらに備える。このステアリング装置６００においては、規制部材３００をセンサハウジング１５の第３収容部５３に形成された雌ねじ５３ａにねじ込むと、抑制部材６１０及びキー６３０が弾性部材３２０を介して力を受け、軸方向に移動する。そして、抑制部材６１０及びキー６３０は、検出ユニット２００が中間部８０に突き当たるまで、規制部材３００により他方側に移動する。抑制部材６１０は、規制部材３００から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材６１０の抑制部材側凹部６１１及びセンサハウジング１５の凹部５２ａにキー６３０が嵌め込まれているので、周方向には回転しない。それゆえ、検出ユニット２００は、抑制部材６１０から軸方向への力を受けて他方側に移動するが、抑制部材６１０は周方向に回転しないので、周方向には回転しない。その結果、検出ユニット２００の軸方向の位置を定めることに起因して検出ユニット２００の周方向の位置が所望の位置からずれるのを抑制することができる。その結果、検出回路基板１５０に形成された複数の貫通孔１５０ａに、検出ユニット２００の複数のターミナルピン２５０の基板端子２５０ｂを挿入し、ボルトをボス６２に形成された雌ねじに締め付けて検出回路基板１５０をセンサハウジング１５に固定することが可能になる。また、検出ユニット２００が周方向に傾いた状態で組み付けられたことに起因して性能不良が生じてしまうことを抑制することができる。

なお、上述した検出ユニット２００は、金型内に挿入された、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０、４つの検出コイル２４０及び複数のターミナルピン２５０等の周りに絶縁性の合成樹脂を注入する（インサート成形する）ことで一体化されているが、特に限定されない。例えば、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０、４つの検出コイル２４０が他の手段を用いて連結されていても良いし、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０及びカラー２３０を例えば射出成形にて一部品として成形した後に４つの検出コイル２４０を巻き回しても良い。かかる場合においても、第１端子部２６１及び第２端子部２６２は、それぞれ、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、複数のターミナルピン２５０等の周りに絶縁性の合成樹脂を注入する（インサート成形する）ことで一体化されていると良い。カラー２３０の周りに絶縁性の合成樹脂が存在しない場合には、一体化された、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０、４つの検出コイル２４０及び複数のターミナルピン２５０を、センサハウジング１５に形成されたＺ方向連通孔６１を介してユニット収容部５０に挿入した後、カラー２３０の外周面がセンサハウジング１５の第１収容部５１の内周面に接触するように配置すると良い。たとえ、検出ユニット２００が、第１ボビン２１０、第２ボビン２２０、カラー２３０等の周りに絶縁性の合成樹脂を注入する（インサート成形する）ことで一体化されていなくても、例えば抑制部材３１０に設けた凸部３１３とセンサハウジング１５に形成された凹部５２ａとを用いて、検出ユニット２００が周方向に回転しないようにすることができる。

１…ステアリング装置、１０…伝達機構部、１１…ピニオンシャフト、１５…センサハウジング、１６…カバー、２００…検出ユニット、４０…ハウジング、１００…トルク検出装置、３００…規制部材、３１０…抑制部材、３２０…弾性部材

Claims (9)

1. 回転軸に生じた変化を検出する検出ユニットと、
   前記検出ユニットを収納するハウジングと、
   前記ハウジングに嵌め込まれることにより前記回転軸の軸方向の前記検出ユニットの移動を規制する規制部材と、
   前記規制部材にて前記検出ユニットの移動を規制する際に、前記検出ユニットが回転することを抑制する抑制部材と、
   を備える検出装置。
2. 前記抑制部材は、前記検出ユニットと前記規制部材との間に配置されて、前記規制部材から前記軸方向への力を受けて前記軸方向に移動するが、前記規制部材から力を受けても周方向には回転しない
   請求項１に記載の検出装置。
3. 前記抑制部材は、前記規制部材から力を受けたとしても前記ハウジングから力を受けて周方向に回転しない
   請求項２に記載の検出装置。
4. 前記抑制部材及び前記ハウジングのいずれか一方の部材に設けられた凸部と、他方の部材に形成された凹部とが嵌っていることで、前記抑制部材は、前記ハウジングに対して回転しない
   請求項３に記載の検出装置。
5. 前記抑制部材及び前記ハウジングに凹部が形成され、前記抑制部材に形成された凹部と前記ハウジングに形成された凹部とで形成された空間に嵌め込まれる嵌合部材をさらに備える
   請求項３に記載の検出装置。
6. 前記検出ユニットは、導線が巻き回されて形成されるコイルと、前記導線の端部が接続されるピンとを有し、
   前記コイルが前記回転軸に生じた変化に応じた値を検出する検出回路を有するとともに、前記ピンが挿入される貫通孔が形成された基板をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出装置。
7. 前記ハウジングは、前記軸方向に直交する直交方向に開口する開口部を有し、前記開口部から挿入された前記基板を固定するためのボルトが締め付けられる雌ねじが前記直交方向に形成されている
   請求項６に記載の検出装置。
8. 前記規制部材は、前記ハウジングに対してねじ込まれることにより前記軸方向の前記検出ユニットの移動を規制する
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の検出装置。
9. 転動輪を転動させるラック軸に形成されたラックと噛み合うピニオンが形成された回転軸と、
   前記回転軸に生じた変化を検出する検出ユニットと、
   前記検出ユニットを収納するハウジングと、
   前記ハウジングに嵌め込まれることにより前記回転軸の軸方向の前記検出ユニットの移動を規制する規制部材と、
   前記規制部材にて前記検出ユニットの移動を規制する際に、前記検出ユニットが回転することを抑制する抑制部材と、
   を備える電動パワーステアリング装置。