JP2022016115A - トルクセンサ及びステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度の低下を抑制でき且つ回転部材に固定する時にマグネットに応力が生じることを抑制できるトルクセンサを提供すること。【解決手段】トルクセンサ１において、スリーブ（第１スリーブ２１）は、第１回転部材（入力軸８２ａ）に取り付けられる。マグネット２５は、スリーブに取り付けられる。スリーブの小径部（第１小径部２１１）は、円筒状であって、第１回転部材に接する。大径部（第１大径部２１５）は、小径部よりも大きな円筒状であって、小径部に対して軸方向にずれた位置にある。第１フランジ部２１３は、軸方向に対して直交する板状であって、小径部と大径部との間にある。肩部２１４は、円弧を描く外周面を有し、第１フランジ部２１３と大径部とを繋ぐ。マグネット２５は、接着剤２７によって大径部の外周面に取り付けられる。接着剤２７の全ては、肩部２１４よりも大径部側にある。【選択図】図３

Description

本発明は、トルクセンサ及びステアリング装置に関する。

車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサを備えている。トルクセンサは、トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸の相対回転に応じて、出力を変化させる。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）がトルクセンサから得た情報に基づきモータを制御し、モータで生じるトルクが操舵を補助する。例えば特許文献１には、トルクセンサの一例が記載されている。特許文献１のトルクセンサにおいては、マグネットがスリーブを介してステアリングシャフトに取り付けられている。スリーブが、ステアリングシャフトに圧入される小径部と、マグネットが接着剤によって固定される大径部と、を備えている。これにより、スリーブがステアリングシャフトに圧入される時、マグネットを保持する大径部の変形が抑制される。その結果、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなることによって、トルクセンサの検出精度の低下が抑制される。

国際公開第２０１９／０５９２３０号

ところで、スリーブをステアリングシャフトに圧入する時、マグネットに応力が生じることがある。マグネットに応力が生じると、マグネットの磁気特性が変化するため、出荷規格を満たさないマグネットが製造される可能性がある。このため、ステアリング装置の製造において、歩留まりが低下する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、検出精度の低下を抑制でき且つ回転部材に固定する時にマグネットに応力が生じることを抑制できるトルクセンサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のトルクセンサは、第１回転部材に取り付けられる環状のスリーブと、前記スリーブに取り付けられる環状のマグネットと、前記第１回転部材に対して回転する第２回転部材に取り付けられ、且つ前記マグネットに面するヨークと、を備え、前記スリーブは、円筒状であって、前記第１回転部材に接する小径部と、前記小径部の外径よりも大きな外径を有する円筒状であって、前記小径部に対して前記第１回転部材の回転軸と平行な軸方向にずれた位置にある大径部と、前記軸方向に対して直交する板状であって、前記小径部と前記大径部との間にある第１フランジ部と、前記回転軸を含む断面において円弧を描く外周面を有し、前記第１フランジ部と前記大径部とを繋ぐ肩部と、を備え、前記マグネットは、接着剤によって前記大径部の外周面に取り付けられ、前記接着剤の全ては、前記肩部よりも前記大径部側にある。

これにより、第１スリーブが第１回転部材に圧入される時、マグネットを保持する大径部の変形が抑制される。このため、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサは、検出精度の低下を抑制できる。また、スリーブは、第１回転部材に圧入されることによって固定される。マグネットが接着剤によって大径部に固定された後、小径部が第１回転部材の外周面に圧入される。圧入時には、第１フランジ部が径方向外側に移動するように変形する。その結果、マグネットと肩部との間に接着剤が配置されている場合、スリーブに保持されたマグネットに応力が生じることがある。マグネットに大きな力が生じた場合、マグネットの磁気特性が変化し、出荷規格を満たさないマグネットが製造される可能性がある。これに対して、本開示のトルクセンサにおいては、マグネットと肩部との間に接着剤が配置されない。すなわち、マグネットと肩部との間に隙間がある。これにより、小径部が第１回転部材に圧入される時に肩部が径方向外側に移動したとしても、肩部からマグネットに力が伝達されない。その結果、スリーブに保持されたマグネットに生じる応力が低減される。このため、応力によって引き起こされるマグネットの磁気特性の変化が抑制されるため、出荷規格を満たさないマグネットが製造される可能性が減少する。さらに、スリーブが第１回転部材に組み立てられた後（ステアリング装置の使用時）において、スリーブに変形が生じた場合でも、肩部からマグネットに力が伝達されない。このため、トルクセンサは、第１回転部材に組み立てられた後にマグネットに応力が生じることを抑制できる。

トルクセンサの望ましい態様として、前記大径部は、前記軸方向に延びる溝を外周面に備え、前記マグネットは、前記溝に嵌まる凸部を内周面に備える。

これにより、本開示のトルクセンサは、溝と凸部との嵌合によって、マグネットのスリーブに対する回転をより抑制することができる。また、本開示のトルクセンサは、マグネットをスリーブに取り付ける時のマグネットの周方向の位置決めを容易にすることができる。

トルクセンサの望ましい態様として、前記スリーブは、前記軸方向に対して直交する板状であって、前記大径部に対して前記小径部とは反対側にある第２フランジ部を備え、前記マグネットは、前記第２フランジ部に接する端面に凹部を備え、前記回転軸を中心とした円周に沿う周方向における前記凸部の位置は、前記周方向における前記凹部の位置に対してずれている。

マグネットをスリーブに取り付ける時、大径部の外周面には予め接着剤が塗布される。このため、マグネットを大径部に嵌める時に、凸部が接着剤を押し出す可能性がある。一方、マグネットの端面には、マグネットの製造工程においてマグネットを成形型から取り出す時に、凹部が形成される。仮に凹部の周方向の位置が凸部の周方向の位置と同じである場合、凸部に押し出された接着剤が、凹部に達しやすい。凹部に多量の接着剤が流入した場合、マグネットの端面と第２フランジ部との間から接着剤が漏れる可能性がある。これに対して、本開示のトルクセンサにおいては、周方向において凸部が凹部対してずれている。これにより、マグネットを大径部に嵌める時に、凸部に押し出された接着剤が、凹部に流入しにくくなる。したがって、本開示のトルクセンサは、マグネットをスリーブに固定するための接着剤の漏洩を抑制できる。

トルクセンサの望ましい態様として、前記大径部は、前記軸方向に延びる凸部を外周面に備え、前記マグネットは、前記凸部に嵌まる溝を内周面に備える。

これにより、本開示のトルクセンサは、凸部と溝の嵌合によって、マグネットのスリーブに対する回転をより抑制することができる。また、本開示のトルクセンサは、マグネットをスリーブに取り付ける時のマグネットの周方向の位置決めを容易にすることができる。

トルクセンサの望ましい態様として、前記スリーブは、前記軸方向に対して直交する板状であって、前記大径部に対して前記小径部とは反対側にある第２フランジ部を備え、前記マグネットは、前記第２フランジ部に接する端面に凹部を備え、前記回転軸を中心とした円周に沿う周方向における前記溝の位置は、前記周方向における前記凹部の位置に対してずれている。

マグネットをスリーブに取り付ける時、大径部の外周面には予め接着剤が塗布される。このため、マグネットを大径部に嵌める時に、大径部の凸部が接着剤を押し出す可能性がある。仮に凹部の周方向の位置が大径部の凸部の周方向の位置と同じである場合、凸部に押し出された接着剤が、凹部に達しやすい。凹部に多量の接着剤が流入した場合、マグネットの端面と第２フランジ部との間から接着剤が漏れる可能性がある。これに対して、本開示のトルクセンサにおいては、周方向において大径部の凸部が凹部対してずれている。これにより、マグネットを大径部に嵌める時に、凸部に押し出された接着剤が、凹部に流入しにくくなる。したがって、本開示のトルクセンサは、マグネットをスリーブに固定するための接着剤の漏洩を抑制できる。

本開示の一態様に係るステアリング装置は、上記のトルクセンサを備える。

これにより、本開示のステアリング装置は、電動モータが生成する補助操舵トルクの精度の低下を抑制できる。本開示のステアリング装置は、適切に操舵を補助することができる。さらに、本開示のステアリング装置は、製造工程における歩留まりを向上させることができる。

本開示のトルクセンサは、検出精度の低下を抑制でき且つ回転部材に固定する時にマグネットに応力が生じることを抑制できる。

図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。 図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。 図３は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。 図４は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。 図５は、図４の一部の拡大図である。 図６は、図４とは異なる平面で本実施形態のステアリング装置を切った断面図である。 図７は、図６の一部の拡大図である。 図８は、本実施形態の第１スリーブの周辺の断面図である。 図９は、本実施形態のマグネット及びヨーク等を示す分解斜視図である。 図１０は、本実施形態の第１スリーブ及びマグネットの分解斜視図である。 図１１は、本実施形態の第１スリーブ及びマグネットの正面図である。 図１２は、本実施形態のマグネットを第１スリーブに固定する工程を示す模式図である。 図１３は、本実施形態のマグネットを第１スリーブに固定する工程を示す模式図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図３は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。図４は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、中間シャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。また、ステアリング装置８０は、図３に示すように、ギアボックス９２０と、中間プレート１０と、コラムハウジング８２０と、を備える。ギアボックス９２０が車両に取り付けられており、コラムハウジング８２０が中間プレート１０を介してギアボックス９２０に固定されている。

図１及び図４に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂと、トーションバー８２ｃと、を備える。入力軸８２ａは、図４に示すコラムハウジング８２０に軸受を介して支持されている。入力軸８２ａは、コラムハウジング８２０に対して回転できる。入力軸８２ａの一端は、ステアリングホイール８１に連結されている。入力軸８２ａの他端は、トーションバー８２ｃに連結されている。トーションバー８２ｃは、入力軸８２ａの中心に設けられた穴に嵌まっており、ピンを介して入力軸８２ａに固定されている。以下の説明において、入力軸８２ａの回転軸Ｚと平行な方向は、軸方向と記載される。回転軸Ｚに対して直交し且つ回転軸Ｚを通る直線と平行な方向は、径方向と記載される。回転軸Ｚを中心とした円周に沿う方向は、周方向と記載される。

図４に示すように、出力軸８２ｂは、軸受７１を介して中間プレート１０に支持され、且つ軸受７２を介してギアボックス９２０に支持されている。例えば、軸受７１は中間プレート１０に圧入されており、軸受７２はギアボックス９２０に圧入されている。出力軸８２ｂは、中間プレート１０及びギアボックス９２０に対して回転できる。出力軸８２ｂの一端は、トーションバー８２ｃに連結されている。出力軸８２ｂの他端は、ユニバーサルジョイント８４に連結されている。トーションバー８２ｃは、出力軸８２ｂの中心に設けられた穴に圧入されることで出力軸８２ｂに固定されている。

また、入力軸８２ａの前方端部は、出力軸８２ｂの内側に位置する。入力軸８２ａの外周面及び出力軸８２ｂの内周面の一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌まっている。凸部と凹部との間には周方向の隙間が設けられている。これにより、トーションバー８２ｃが連結部材として機能しなくなった場合でも、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間でトルクが伝達される。

図１に示すように、中間シャフト８５は、ユニバーサルジョイント８４とユニバーサルジョイント８６とを連結している。中間シャフト８５の一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７の一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、ピニオンシャフト８７の他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。ユニバーサルジョイント８４及びユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転が中間シャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。すなわち、中間シャフト８５はステアリングシャフト８２に伴って回転する。

図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に連結される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。

図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置であって、図３及び図４に示すようにギアボックス９２０と、ウォームホイール９２１と、ウォーム９２２と、を備える。電動モータ９３で生じたトルクは、ウォーム９２２を介してウォームホイール９２１に伝達され、ウォームホイール９２１を回転させる。ウォーム９２２及びウォームホイール９２１は、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。ウォームホイール９２１は、出力軸８２ｂに固定されている。例えば、ウォームホイール９２１が出力軸８２ｂに圧入されている。このため、減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。ステアリング装置８０はコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置である。

図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ１と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ１及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ１は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。

図５は、図４の一部の拡大図である。図６は、図４とは異なる平面で本実施形態のステアリング装置を切った断面図である。図７は、図６の一部の拡大図である。図８は、本実施形態の第１スリーブの周辺の断面図である。図９は、本実施形態のマグネット及びヨーク等を示す分解斜視図である。図１０は、本実施形態の第１スリーブ及びマグネットの分解斜視図である。図１１は、本実施形態の第１スリーブ及びマグネットの正面図である。

図４に示すように、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０とギアボックス９２０との間に配置されている。より具体的には、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０と中間プレート１０とに挟まれる空間に位置する。図４から図７に示すように、トルクセンサ１は、第１スリーブ２１と、マグネット２５と、第２スリーブ３１と、キャリア３２と、ヨーク３５と、センサハウジング４０と、集磁部材４６と、プリント基板４３と、ホールＩＣ４７と、第１カバー４８と、第２カバー４９と、を備える。

第１スリーブ２１は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。図５に示すように、第１スリーブ２１は、筒状の部材であって入力軸８２ａに取り付けられている。第１スリーブ２１は、例えば深絞り加工によって形成される。第１スリーブ２１は、第１小径部２１１と、第１大径部２１５と、第１フランジ部２１３と、肩部２１４と、第２フランジ部２１７と、複数の溝２１８と、を備える。

図８に示すように、第１小径部２１１は、円筒状の部材であって、入力軸８２ａの外周面に圧入されている。第１小径部２１１の後方端面は、入力軸８２ａの隆起部８２２ａの端面８２３ａに接している。これにより、第１スリーブ２１の位置が決まり、第１スリーブ２１の後方への移動が規制されている。入力軸８２ａのうち第１小径部２１１の後方端部に対応する部分には、環状の溝８２１ａが設けられている。第１大径部２１５は、円筒状の部材である。第１大径部２１５の外径は、第１小径部２１１の外径よりも大きい。第１大径部２１５は、第１小径部２１１に対して軸方向にずれた位置にある。第１大径部２１５は、第１小径部２１１の前方に位置する。

図８に示すように、第１フランジ部２１３は、軸方向に対して直交する板状の部材である。第１フランジ部２１３は、中央に穴の開いた円盤状である。第１フランジ部２１３は、第１小径部２１１と第１大径部２１５との間にある。第１フランジ部２１３は、第１小径部２１１の前方端部から径方向の外側に向かって延びている。肩部２１４は、第１フランジ部２１３と第１大径部２１５とを繋ぐ。肩部２１４は、深絞り加工時に形成される屈曲部である。肩部２１４の外周面は、第１フランジ部２１３の後方側の表面と、第１大径部２１５の外周面とを繋ぐ曲面である。肩部２１４の外周面は、回転軸Ｚを含む断面において円弧を描いている。第２フランジ部２１７は、軸方向に対して直交する板状の部材である。第２フランジ部２１７は、中央に穴の開いた円盤状である。第２フランジ部２１７は、第１大径部２１５に対して第１小径部２１１とは反対側にある。第２フランジ部２１７は、第１大径部２１５の前方端部から径方向の外側に向かって延びている。第２フランジ部２１７は、キャリア３２に面する対向端面２８を備える。

図１０に示すように、溝２１８は、第１大径部２１５の外周面に設けられる。溝２１８は、軸方向に延びている。溝２１８は、肩部２１４まで延びている。溝２１８の後方端部は、開口している。複数の溝２１８は、周方向に等間隔に配置される。

マグネット２５は、硬質磁性体を含む。硬質磁性体の具体例としてはネオジウム又はフェライトが挙げられる。マグネット２５は、例えば磁石粉と樹脂と混合した材料を固化することによって形成される。マグネット２５は、ボンド磁石と呼ばれる。マグネット２５は、例えばネオジウム及びポリフェニレンサルファイド、又はフェライト及びポリフェニレンサルファイドで円筒状に形成されている。マグネット２５において、Ｓ極及びＮ極が周方向に交互に配置されている。

図８に示すように、マグネット２５は、第１スリーブ２１に取り付けられている。具体的には、マグネット２５は、第１大径部２１５の径方向外側に配置される。マグネット２５は、接着剤２７によって第１大径部２１５に固定される。マグネット２５の前方端部は、第２フランジ部２１７に接している。マグネット２５は、入力軸８２ａ及び第１スリーブ２１と共に回転する。

図８に示すように、接着剤２７は、マグネット２５の内周面と第１大径部２１５の外周面との間に配置される。マグネット２５の内周面と第１大径部２１５の外周面との間には、隙間が設けられている。接着剤２７は、当該隙間の一部にのみ配置される。接着剤２７の全ては、肩部２１４よりも第１大径部２１５側に配置される。接着剤２７は、肩部２１４とマグネット２５との間には配置されない。接着剤２７は、第１大径部２１５の外周面、マグネット２５の内周面、及び第２フランジ部２１７の後方側の表面にのみ接する。接着剤２７は、肩部２１４の外周面には接していない。マグネット２５と肩部２１４との間の隙間が、接着剤２７で埋められずに開口しているともいえる。例えば、接着剤２７はエポキシ系である。接着剤２７のヤング率は、小さい方が望ましい。接着剤２７のハロゲンの含有量は、少ない方が望ましい。ハロゲンの含有量が少ないことによって、接着剤２７の周辺での錆の発生が抑制される。

図１０に示すように、マグネット２５は、複数の凸部２５８と、複数の凹部２５９と、を備える。凸部２５８は、マグネット２５の外周面に設けられる。凸部２５８は、軸方向に延びている。凸部２５８の数は、第１スリーブ２１の溝２１８の数と同じである。複数の凸部２５８は、周方向に等間隔に配置される。凸部２５８は、溝２１８と一対一で対応しており、溝２１８に嵌まる。

凹部２５９は、マグネット２５の端面に設けられる。マグネット２５の製造工程において、マグネット２５を成形型から取り出すために、マグネット２５の端面がエジェクタピンで押される。凹部２５９は、マグネット２５の端面がエジェクタピンによって押されることによって形成される窪みである。凹部２５９は、マグネット２５の端面において、径方向の全長に亘って形成される場合がある。すなわち、凹部２５９の径方向外側の端部は、マグネット２５の外周面と繋がっている場合がある。凹部２５９の径方向内側の端部は、マグネット２５の内周面と繋がっている場合がある。複数の凹部２５９は、周方向に等間隔に配置される。周方向における凹部２５９の位置は、周方向における凸部２５８の位置に対してずれている。

図１２及び図１３は、本実施形態のマグネットを第１スリーブに固定する工程を示す模式図である。なお、図１２及び図１３においては、第１スリーブ２１及び治具１０９の半分が省略されている。

マグネット２５を第１スリーブ２１に取り付ける前に、接着剤が第１スリーブ２１の第１大径部２１５の外周面に塗布される。接着剤は、第１大径部２１５の外周面に連続して環状に塗布されることが望ましい。また、第２フランジ部２１７から肩部２１４までの軸方向長さをＡ、第２フランジ部２１７から接着剤を塗布する位置までの軸方向長さをＢとした場合、接着剤は、ＢがＡの２６％以上８３％以下の範囲となるように塗布されることが望ましい。

接着剤を第１大径部２１５の外周面に環状に塗布した後、図１２に示すように、第１スリーブ２１が治具１０９に取り付けられる。治具１０９は、例えば樹脂で形成される。樹脂の具体例としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が挙げられる。治具１０９は、治具外周面１０９１と、底面１０９７と、を備える。底面１０９７は、水平な表面であって、治具外周面１０９１から径方向に延びる。第１スリーブ２１を治具１０９に取り付ける時、第１スリーブ２１の第１小径部２１１が、治具外周面１０９１に挿入される。

次に、マグネット２５が第１大径部２１５に挿入される。これにより、第１大径部２１５の外周面に塗布された接着剤が、マグネット２５と第１大径部２１５に挟まれる。マグネット２５が挿入されるにしたがって、接着剤が軸方向に拡がる。その後、接着剤が加熱されることによって硬化する。その結果、図８に示す接着剤２７が形成される。

第２スリーブ３１は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。図５に示すように、第２スリーブ３１は、筒状の部材であって出力軸８２ｂに取り付けられている。具体的には、第２スリーブ３１は、出力軸８２ｂの外周面に圧入されている。第２スリーブ３１の前方端面は、出力軸８２ｂに接していない。すなわち、第２スリーブ３１の前方端面と出力軸８２ｂとの間には軸方向の隙間が設けられている。第２スリーブ３１の後方端面の軸方向の位置は、出力軸８２ｂの後方端面の軸方向の位置に等しい。第２スリーブ３１の後方端面を出力軸８２ｂの後方端面に合わせることで、第２スリーブ３１の位置が決まる。

キャリア３２は非磁性体である。例えば、キャリア３２は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が挙げられる。キャリア３２は、筒状の部材であって第２スリーブ３１を介して出力軸８２ｂに取り付けられている。図５に示すように、キャリア３２は、第２小径部３２１と、第２大径部３２２と、突起３２７と、を備える。図５に示すように、キャリア３２は、射出成形で第２スリーブ３１と一体に形成されている。第２小径部３２１は、円筒状の部材であって、第２スリーブ３１の外周面に接している。第２小径部３２１の後方端面は、第１スリーブ２１の第２フランジ部２１７に面している。第２大径部３２２は、円筒状の部材である。第２大径部３２２の外径は、第２小径部３２１の外径よりも大きい。第２大径部３２２は、第２小径部３２１の後方に位置する。第２大径部３２２の前方端部は、第２小径部３２１の後方端部と連結されている。突起３２７は、第２小径部３２１の後方端面から後方に突出しており、第２フランジ部２１７の対向端面２８に面している。突起３２７と対向端面２８との間には隙間Ｃ１がある。

図９に示すように、ヨーク３５は、第１ヨーク３５１と、第２ヨーク３５２と、を含む。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、軟質磁性体である。軟質磁性体の具体例としては、ニッケル－鉄合金が挙げられる。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、キャリア３２に固定されている。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、出力軸８２ｂ、第２スリーブ３１及びキャリア３２と共に回転する。第１ヨーク３５１は、第１リング部３５１ａと、複数の第１ティース部３５１ｂと、を備える。第１リング部３５１ａは、軸方向に対して直交する板である。第１ティース部３５１ｂは、第１リング部３５１ａから前方に突出している。複数の第１ティース部３５１ｂは、周方向に等間隔に配置されている。第２ヨーク３５２は、第２リング部３５２ａと、複数の第２ティース部３５２ｂと、を備える。第２リング部３５２ａは、第１リング部３５１ａと平行な板であって、第１リング部３５１ａの前方に位置する。第２ティース部３５２ｂは、第２リング部３５２ａから後方に突出している。複数の第２ティース部３５２ｂは、周方向に等間隔に配置されている。１つの第２ティース部３５２ｂは、２つの第１ティース部３５１ｂの間に位置する。すなわち、第１ティース部３５１ｂと第２ティース部３５２ｂとが周方向に交互に配置されている。第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂは、マグネット２５に面している。

センサハウジング４０は、非磁性体である。例えば、センサハウジング４０は樹脂である。樹脂の具体例としてはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６である。図５に示すように、センサハウジング４０の孔４０１には、ブッシュ４０３が配置されている。例えば、ブッシュ４０３は、例えばアルミニウム合金であって、センサハウジング４０と一体に形成されている。ブッシュ４０３を貫通するボルトによって、センサハウジング４０が中間プレート１０に固定されている。

図７に示すように、集磁部材４６は、第１集磁部材４６１と、第２集磁部材４６２と、を含む。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、軟質磁性体であって、例えばニッケル－鉄合金である。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、センサハウジング４０に固定されている。図７に示すように、第１集磁部材４６１は、第１リング部３５１ａに面している。第１集磁部材４６１と第１リング部３５１ａとの間には隙間Ｃ２がある。第１ヨーク３５１の磁化に応じて、第１集磁部材４６１が磁化する。第２集磁部材４６２は、第２リング部３５２ａに面している。第２集磁部材４６２と第２リング部３５２ａとの間には隙間Ｃ３がある。第２ヨーク３５２の磁化に応じて、第２集磁部材４６２が磁化する。例えば、隙間Ｃ３の軸方向の長さは、隙間Ｃ２の軸方向の長さとほぼ等しい。また、上述した隙間Ｃ１の軸方向の長さは、隙間Ｃ２及び隙間Ｃ３の軸方向の長さよりも小さい。

トルクセンサ１は基本的には十分な安全率に基づいて設計されているが、トルクセンサ１に加わる振動又は衝撃等によって、マグネット２５が第１スリーブ２１と共に入力軸８２ａに対して軸方向にずれる可能性がある。又は、ヨーク３５が第２スリーブ３１及びキャリア３２と共に出力軸８２ｂに対して軸方向にずれる可能性がある。本実施形態のトルクセンサ１においては、第１スリーブ２１が入力軸８２ａに対して移動した場合でも、対向端面２８がキャリア３２に当たることで、マグネット２５のずれが許容値以下になりやすい。また、第２スリーブ３１及びキャリア３２が出力軸８２ｂに対して移動した場合でも、キャリア３２が対向端面２８に当たることで、ヨーク３５のずれが許容値以下になりやすい。さらに、ヨーク３５が集磁部材４６に当たる前にキャリア３２が対向端面２８に当たることになる。このため、検出精度に及ぼす影響が大きいヨーク３５及び集磁部材４６の変形が抑制される。このように、トルクセンサ１はロバスト性を有する。したがって、トルクセンサ１は、検出精度の低下を抑制できる。

プリント基板４３は、センサハウジング４０に固定されている。ホールＩＣ４７は、プリント基板４３に取り付けられている。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間に配置されている。ホールＩＣ４７と第１集磁部材４６１との間、及びホールＩＣ４７と第２集磁部材４６２との間には隙間がある。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間の磁束密度の変化に応じて出力する信号を変化させる。ホールＩＣ４７は、信号をＥＣＵ９０に出力する。

ステアリングホイール８１が操作されると、入力軸８２ａにトルクが伝達される。出力軸８２ｂがトーションバー８２ｃを介して入力軸８２ａに連結されているので、入力軸８２ａが出力軸８２ｂに対して相対的に回転する。このため、マグネット２５が、第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂに対して相対的に回転する。これにより、第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２それぞれの磁化の強さが変化する。このため、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２の間の磁束密度が変化する。ホールＩＣ４７は、この磁束密度の変化を検出する。ＥＣＵ９０は、ホールＩＣ４７の出力信号に基づき算出した操舵トルクを用いて電動モータ９３を制御する。

第１カバー４８は、非磁性体である。例えば、第１カバー４８は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図６に示すように、第１カバー４８は、センサハウジング４０の後方端部に取り付けられている。第１カバー４８は、プリント基板４３を覆っている。

第２カバー４９は、非磁性体である。例えば、第２カバー４９は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図６に示すように、第２カバー４９は、センサハウジング４０の前方端部に取り付けられている。図７に示すように、第２カバー４９は、環状の本体部４９１と、複数の爪部４９２と、を備える。複数の爪部４９２は、周方向に等間隔に配置されている。爪部４９２は、本体部４９１から前方に突出している。複数の爪部４９２は、軽圧入により中間プレート１０に挿入されており、中間プレート１０の内周面に接している。これにより、軸方向から見た場合のセンサハウジング４０の中心が、中間プレート１０の中心と一致しやすくなる。

なお、第１スリーブ２１は、必ずしも入力軸８２ａに取り付けられなくてもよい。例えば、第１スリーブ２１及びマグネット２５が出力軸８２ｂに取り付けられ、第２スリーブ３１及びヨーク３５が入力軸８２ａに取り付けられてもよい。第１スリーブ２１は、出力軸８２ｂに取り付けられる場合でも、出力軸８２ｂの外周面に圧入される。

接着剤２７は、必ずしも図８に示すように配置されなくてもよい。接着剤２７は、肩部２１４の外周面に接しなければよい。例えば、接着剤２７は、第１大径部２１５の軸方向の全長に亘って配置されていてもよい。すなわち、接着剤２７が、第１大径部２１５と肩部２１４の境界まで配置されていてもよい。また、接着剤２７は、マグネット２５及び第１大径部２１５に接し、且つ第２フランジ部２１７には接していなくてもよい。

第１大径部２１５は、溝２１８に代えて、凸部を外周面に備えていてもよい。マグネット２５は、凸部２５８に代えて、第１大径部２１５の凸部に嵌まる溝を内周面に備えていてもよい。この場合、周方向における凹部２５９の位置は、周方向におけるマグネット２５の当該溝の位置に対してずれていることが望ましい。

以上で説明したように、トルクセンサ１は、スリーブ（第１スリーブ２１）と、マグネット２５と、ヨーク３５と、を備える。スリーブは、第１回転部材（入力軸８２ａ）に取り付けられる環状の部材である。マグネット２５は、スリーブに取り付けられる環状の部材である。ヨーク３５は、第１回転部材に対して回転する第２回転部材（出力軸８２ｂ）に取り付けられ、且つマグネット２５に面する。スリーブは、小径部（第１小径部２１１）と、大径部（第１大径部２１５）と、第１フランジ部２１３と、肩部２１４と、を備える。小径部は、円筒状であって、第１回転部材に接する。大径部は、小径部の外径よりも大きな外径を有する円筒状であって、小径部に対して第１回転部材の回転軸Ｚと平行な軸方向にずれた位置にある。第１フランジ部２１３は、軸方向に対して直交する板状であって、小径部と大径部との間にある。肩部２１４は、回転軸Ｚを含む断面において円弧を描く外周面を有し、第１フランジ部２１３と大径部とを繋ぐ。マグネット２５は、接着剤２７によって大径部の外周面に取り付けられる。接着剤２７の全ては、肩部２１４よりも大径部側にある。

これにより、スリーブ（第１スリーブ２１）が第１回転部材（入力軸８２ａ）に圧入される時、マグネット２５を保持する大径部（第１大径部２１５）の変形が抑制される。このため、マグネット２５とヨーク３５（第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂ）との間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサ１は、検出精度の低下を抑制できる。また、スリーブは、第１回転部材に圧入されることによって固定される。マグネット２５が接着剤２７によって大径部に固定された後、小径部（第１小径部２１１）が第１回転部材の外周面に圧入される。圧入時には、第１フランジ部２１３が径方向外側に移動するように変形する。その結果、スリーブに保持されたマグネット２５に応力が生じることがある。これに対して、本実施形態のトルクセンサ１においては、マグネット２５と肩部２１４との間に接着剤２７が配置されない。すなわち、マグネット２５と肩部２１４との間に隙間がある。これにより、小径部が第１回転部材に圧入される時に肩部２１４が径方向外側に移動したとしても、肩部２１４からマグネット２５に力が伝達されない。その結果、スリーブに保持されたマグネット２５に生じる応力が低減される。したがって、本実施形態のトルクセンサ１は、検出精度の低下を抑制でき且つ回転部材（入力軸８２ａ）に固定する時にマグネット２５に応力が生じることを抑制できる。さらに、スリーブが第１回転部材に組み立てられた後（ステアリング装置８０の使用時）において、スリーブに変形が生じた場合でも、肩部２１４からマグネット２５に力が伝達されない。このため、トルクセンサ１は、第１回転部材に組み立てられた後にマグネット２５に応力が生じることを抑制できる。

トルクセンサ１において、大径部（第１大径部２１５）は、軸方向に延びる溝２１８を外周面に備える。マグネット２５は、溝２１８に嵌まる凸部２５８を内周面に備える。

これにより、トルクセンサ１は、溝２１８と凸部２５８との嵌合によって、マグネット２５のスリーブ（第１スリーブ２１）に対する回転をより抑制することができる。また、トルクセンサ１は、マグネット２５をスリーブに取り付ける時のマグネット２５の周方向の位置決めを容易にすることができる。

トルクセンサ１において、スリーブ（第１スリーブ２１）は、軸方向に対して直交する板状であって、大径部（第１大径部２１５）に対して小径部（第１小径部２１１）とは反対側にある第２フランジ部２１７を備える。マグネット２５は、第２フランジ部２１７に接する端面に凹部２５９を備える。回転軸Ｚを中心とした円周に沿う周方向における凸部２５８の位置は、周方向における凹部２５９の位置に対してずれている。

マグネット２５をスリーブ（第１スリーブ２１）に取り付ける時、大径部（第１大径部２１５）の外周面には予め接着剤が塗布される。このため、マグネット２５を大径部に嵌める時に、凸部２５８が接着剤を押し出す可能性がある。一方、マグネット２５の端面には、マグネット２５の製造工程においてマグネット２５を成形型から取り出す時に、凹部２５９が形成される。仮に凹部２５９の周方向の位置が凸部２５８の周方向の位置と同じである場合、凸部２５８に押し出された接着剤が、凹部２５９に達しやすい。凹部２５９に多量の接着剤が流入した場合、マグネット２５の端面と第２フランジ部２１７との間から接着剤が漏れる可能性がある。これに対して、本実施形態のトルクセンサ１においては、周方向において凸部２５８が凹部２５９対してずれている。これにより、マグネット２５を大径部に嵌める時に、凸部２５８に押し出された接着剤が、凹部２５９に流入しにくくなる。したがって、トルクセンサ１は、マグネット２５をスリーブに固定するための接着剤の漏洩を抑制できる。

トルクセンサ１において、大径部（第１大径部２１５）は、軸方向に延びる凸部を外周面に備えていてもよい。マグネット２５は、当該凸部に嵌まる溝を内周面に備えていてもよい。

これにより、トルクセンサ１は、凸部と溝の嵌合によって、マグネット２５のスリーブ（第１スリーブ２１）に対する回転をより抑制することができる。また、トルクセンサ１は、マグネット２５をスリーブに取り付ける時のマグネット２５の周方向の位置決めを容易にすることができる。

トルクセンサ１において、大径部（第１大径部２１５）が上述した凸部を備え且つマグネット２５が上述した溝を備える場合、回転軸Ｚを中心とした円周に沿う周方向における当該凸部の位置は、周方向における凹部２５９の位置に対してずれていることが望ましい。

マグネット２５をスリーブ（第１スリーブ２１）に取り付ける時、大径部（第１大径部２１５）の外周面には予め接着剤が塗布される。このため、マグネット２５を大径部に嵌める時に、大径部の凸部が接着剤を押し出す可能性がある。仮に凹部２５９の周方向の位置が大径部の凸部の周方向の位置と同じである場合、凸部に押し出された接着剤が、凹部２５９に達しやすい。凹部２５９に多量の接着剤が流入した場合、マグネット２５の端面と第２フランジ部２１７との間から接着剤が漏れる可能性がある。これに対して、本実施形態のトルクセンサ１においては、周方向において大径部の凸部が凹部２５９対してずれている。これにより、マグネット２５を大径部に嵌める時に、凸部に押し出された接着剤が、凹部２５９に流入しにくくなる。したがって、トルクセンサ１は、マグネット２５をスリーブに固定するための接着剤の漏洩を抑制できる。

ステアリング装置８０は、トルクセンサ１を備える。

これにより、ステアリング装置８０は、電動モータ９３が生成する補助操舵トルクの精度の低下を抑制できる。ステアリング装置８０は、適切に操舵を補助することができる。さらに、ステアリング装置８０は、製造工程における歩留まりを向上させることができる。

１ トルクセンサ
１０ 中間プレート
２１ 第１スリーブ
２１１ 第１小径部
２１３ 第１フランジ部
２１４ 肩部
２１５ 第１大径部
２１７ 第２フランジ部
２１８ 溝
２５ マグネット
２５８ 凸部
２５９ 凹部
２７ 接着剤
２８ 対向端面
３１ 第２スリーブ
３２ キャリア
３２１ 第２小径部
３２２ 第２大径部
３２７ 突起
３５ ヨーク
３５１ 第１ヨーク
３５１ａ 第１リング部
３５１ｂ 第１ティース部
３５２ 第２ヨーク
３５２ａ 第２リング部
３５２ｂ 第２ティース部
４０ センサハウジング
４０１ 孔
４０３ ブッシュ
４３ プリント基板
４６ 集磁部材
４６１ 第１集磁部材
４６２ 第２集磁部材
４７ ホールＩＣ
４８ 第１カバー
４９ 第２カバー
４９１ 本体部
４９２ 爪部
７１、７２ 軸受
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２０ コラムハウジング
８２ａ 入力軸
８２１ａ 溝
８２２ａ 隆起部
８２３ａ 端面
８２ｂ 出力軸
８２ｃ トーションバー
８３ 操舵力アシスト機構
８４ ユニバーサルジョイント
８５ 中間シャフト
８６ ユニバーサルジョイント
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９２０ ギアボックス
９２１ ウォームホイール
９２２ ウォーム
９３ 電動モータ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
１０９ 治具
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 隙間

Claims (6)

1. 第１回転部材に取り付けられる環状のスリーブと、
   前記スリーブに取り付けられる環状のマグネットと、
   前記第１回転部材に対して回転する第２回転部材に取り付けられ、且つ前記マグネットに面するヨークと、
   を備え、
   前記スリーブは、
   円筒状であって、前記第１回転部材に接する小径部と、
   前記小径部の外径よりも大きな外径を有する円筒状であって、前記小径部に対して前記第１回転部材の回転軸と平行な軸方向にずれた位置にある大径部と、
   前記軸方向に対して直交する板状であって、前記小径部と前記大径部との間にある第１フランジ部と、
   前記回転軸を含む断面において円弧を描く外周面を有し、前記第１フランジ部と前記大径部とを繋ぐ肩部と、
   を備え、
   前記マグネットは、接着剤によって前記大径部の外周面に取り付けられ、
   前記接着剤の全ては、前記肩部よりも前記大径部側にある
   トルクセンサ。
2. 前記大径部は、前記軸方向に延びる溝を外周面に備え、
   前記マグネットは、前記溝に嵌まる凸部を内周面に備える
   請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記スリーブは、前記軸方向に対して直交する板状であって、前記大径部に対して前記小径部とは反対側にある第２フランジ部を備え、
   前記マグネットは、前記第２フランジ部に接する端面に凹部を備え、
   前記回転軸を中心とした円周に沿う周方向における前記凸部の位置は、前記周方向における前記凹部の位置に対してずれている
   請求項２に記載のトルクセンサ。
4. 前記大径部は、前記軸方向に延びる凸部を外周面に備え、
   前記マグネットは、前記凸部に嵌まる溝を内周面に備える
   請求項１に記載のトルクセンサ。
5. 前記スリーブは、前記軸方向に対して直交する板状であって、前記大径部に対して前記小径部とは反対側にある第２フランジ部を備え、
   前記マグネットは、前記第２フランジ部に接する端面に凹部を備え、
   前記回転軸を中心とした円周に沿う周方向における前記溝の位置は、前記周方向における前記凹部の位置に対してずれている
   請求項４に記載のトルクセンサ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のトルクセンサを備える
   ステアリング装置。

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