JP2022055062A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気シールドと付勢部材との間で発生する摩耗を抑制することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置は、主動歯車と、第１従動歯車５３と、付勢部材５９と、支持部材と、センサと、第１磁気シールド５７とを備えている。第１従動歯車５３は、主動歯車の歯と噛み合う第１歯車部５３ｂと、第１歯車部５３ｂの側面から突出している第１軸部５３ａとを有している。第１軸部５３ａには、第１永久磁石５３ｃが設けられている。付勢部材５９は、第１磁気シールド５７を付勢することを通じて、第１従動歯車５３を主動歯車へ向けて付勢している。センサは、第１従動歯車５３の回転に基づき電気信号を生成する。第１磁気シールド５７は、第１軸部５３ａを取り囲んでいる。第１磁気シールド５７には、付勢部材５９と係合して第１磁気シールド５７の回転を規制する係合部としての孔５７ａが形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、センサ装置に関する。

特許文献１には、回転軸の回転角を検出するセンサ装置が開示されている。特許文献１に記載のセンサ装置は、回転軸と一体的に回転可能に設けられている主動歯車と、主動歯車に噛み合う２つの従動歯車とを備えている。センサ装置は、２つの従動歯車にそれぞれ対応して設けられたセンサにより２つの従動歯車の回転角度を検出し、これら検出される回転角度に基づいて回転軸の回転角度を演算している。特許文献１に記載のセンサ装置では、主動歯車と従動歯車との間のバックラッシュを低減するように、付勢部材によって主動歯車と従動歯車とを互いに押し付けるようにしている。

特開２０１４－１４４７５３号公報 特開２０１９－７４３６４号公報

上記センサ装置では、例えば特許文献２に示すように、従動歯車の軸部を取り囲むように筒状の磁気シールドが設けられることがある。この場合、例えば、付勢部材は、磁気シールドを主動歯車に向けて付勢することを通じて、従動歯車を主動歯車に向けて付勢する。付勢部材は、磁気シールドの外周面に接触する。

磁気シールドは、付勢部材に対して回転することがある。この場合、磁気シールドと付勢部材との間が接触した状態で磁気シールドが付勢部材に対して回転することにより、磁気シールドと付勢部材との間で摩耗が発生するおそれがある。

本発明の目的は、センサ装置において、磁気シールドと付勢部材との間で発生する摩耗を抑制することにある。

上記課題を解決するセンサ装置は、検出対象である回転軸に対して一体回転可能に設けられている主動歯車と、前記主動歯車の歯と噛み合う歯車部と、前記歯車部の側面から突出している軸部とを有するとともに、前記軸部に永久磁石が設けられている従動歯車と、前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する付勢部材と、前記従動歯車及び前記付勢部材を支持する支持部材と、前記従動歯車の回転に基づき電気信号を生成するセンサと、前記軸部を回転可能に取り囲んでいる筒状の磁気シールドとを備え、前記付勢部材は、前記磁気シールドを付勢することを通じて、前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢しており、前記磁気シールドには、前記付勢部材と係合して前記磁気シールドの回転を規制する係合部が形成されている。

上記構成によれば、磁気シールドに形成された係合部に付勢部材が係合することによって、磁気シールドが付勢部材に対して回転することが規制されている。このため、磁気シールドが付勢部材に対して回転することに起因した、磁気シールドと付勢部材との間で発生する摩耗を抑えることができる。

上記センサ装置において、前記係合部は、前記磁気シールドの内側と外側とを連通する孔であり、前記付勢部材は、前記孔の外側の開口縁に対して少なくとも二箇所で接触することが好ましい。

係合部を孔として構成することで、付勢部材を孔の外側の開口縁に対して少なくとも二箇所で接触させるという簡単な構成をもって磁気シールドの回転を規制することができる。

上記センサ装置において、前記軸部は、前記歯車部に接続されている基端部と、前記永久磁石を収容している先端部とを有し、前記孔は、前記基端部と径方向に対向する位置に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、磁気シールドに形成された孔を軸部の基端部と径方向に対向するように位置させることで、先端部に収容された永久磁石からの磁束が磁気シールドに形成された孔から漏れることを抑えることができる。

上記センサ装置において、前記基端部の径方向における長さは、前記先端部の径方向における長さよりも短くなるように構成されていることが好ましい。
上記構成によれば、基端部における径方向の長さを先端部に対して短く設定することによって、磁気シールドに形成された孔に係合する付勢部材が軸部に接触しにくくされている。このため、付勢部材が軸部に接触する場合と比べて、付勢部材と軸部とが接触することに起因した、付勢部材と従動歯車との間の摩擦を抑制することができる。

上記センサ装置において、前記従動歯車は、２つ設けられていて、前記磁気シールドは、２つの前記従動歯車にそれぞれ設けられていて、前記付勢部材は、前記支持部材に支持されているコイル部と、２つの前記従動歯車のうちいずれか一方の前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する第１腕部と、２つの前記従動歯車のうちいずれか他方の前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する第２腕部とを有していることが好ましい。

上記構成によれば、２つの従動歯車は、磁気シールドが付勢されることを通じて、付勢部材の第１腕部及び第２腕部によって主動歯車側へ向けて付勢されている。付勢部材として、単一の部材を設けるだけでよいため、センサ装置の部品点数の増大を抑えることができる。

本発明のセンサ装置によれば、磁気シールドと付勢部材との間で発生する摩耗を抑制することができる。

一実施形態のセンサ装置を分解した斜視図。 一実施形態の部分組立品を分解した斜視図。 一実施形態の部分組立品の斜視図。 一実施形態の従動歯車、磁気シールド、及び付勢部材の斜視図。 一実施形態の従動歯車の側面図。 一実施形態の磁気シールドの側面図。 一実施形態の磁気シールドの上面図。 一実施形態の磁気シールド及び付勢部材の係合関係を示す側面図。 一実施形態の磁気シールド及び付勢部材の係合関係を示す断面図。

センサ装置の一実施形態について図面に従って説明する。
図１に示すように、センサ装置１０は回転軸１１に設けられる。回転軸１１は、入力軸１２と、トーションバー１３と、出力軸１４とを有している。入力軸１２と出力軸１４とは、トーションバー１３を介して互いに連結される。入力軸１２、トーションバー１３、及び出力軸１４は、同一の軸線上に位置している。回転軸１１は、例えば、操舵装置のステアリングホイールに連結されたステアリング軸である。なお、本実施形態では、出力軸１４に対して入力軸１２のある側が「上側」、「上方」であり、入力軸１２に対して出力軸１４のある側が「下側」、「下方」である。

センサ装置１０は、永久磁石２１と、磁気ヨーク２２と、部分組立品２３と、ハウジング２４とを有している。
永久磁石２１は、円筒状をなしている。永久磁石２１は、その周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に着磁されている。永久磁石２１は、入力軸１２の外周面に固定されている。

磁気ヨーク２２は、円筒状をなしている。磁気ヨーク２２の内部には、永久磁石２１が挿入される。磁気ヨーク２２は、磁性体からなる環状の下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２が合成樹脂材料によりモールドされてなる。磁気ヨーク２２の合成樹脂材料により形成された部分は、下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２の位置関係を保持するホルダ３３として機能する。このホルダ３３の端部には主動歯車３４が一体成型されている。主動歯車３４は、円筒状に形成されている。主動歯車３４の外周面には、複数の歯が形成されている。下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２の各々は、回転軸１１の軸線に沿った方向、すなわち軸方向Ｏに沿って並んでいる。磁気ヨーク２２は、出力軸１４に固定されている。

下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２には、それぞれ複数の歯部が周方向に沿って等間隔に設けられている。これら歯部は、軸方向Ｏにおいて互いに反対側へ向けて延びている。下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２は、それらの歯部が周方向において交互に位置するように保持されている。下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２は、トーションバー１３にねじれ変形が生じていない状態において、複数の歯部の周方向における中心が永久磁石２１のＮ極とＳ極との境界に一致するように設けられる。

部分組立品２３は、回転軸１１の回転角度を検出するための部品、及び回転軸１１に加わるトルクを検出するための部品をホルダ５０に取り付けることによって一体に扱えるようにしたものである。部分組立品２３については、後に詳述する。

ハウジング２４には、回転軸１１が貫通される。また、ハウジング２４の内部には、永久磁石２１、磁気ヨーク２２、及び部分組立品２３の一部分が収容される。ハウジング２４は、段付きの筒状に設けられている。ハウジング２４は、合成樹脂材料によって構成されている。ハウジング２４は、半円筒状の大径部４１と、円筒状の小径部４２とを有している。大径部４１及び小径部４２の各々は、軸方向Ｏに貫通孔を有している。小径部４２には、回転軸１１の入力軸１２が挿入される。大径部４１には、永久磁石２１と、磁気ヨーク２２と、部分組立品２３の一部分とが収容される。大径部４１における小径部４２と反対側の外周縁には、フランジ部４１ａが形成されている。フランジ部４１ａには、円形に貫通した挿通孔４１ｂ，４１ｂが設けられている。軸方向Ｏから見たとき、挿通孔４１ｂ，４１ｂは、小径部４２を挟んで互いに反対側に設けられている。

大径部４１には、部分組立品２３が挿入される矩形状の挿入口４３が側方へ向けて開口するかたちで設けられている。大径部４１には、部分組立品２３を固定するための２つの取付壁４４，４５が設けられている。２つの取付壁４４，４５の各々は、軸方向Ｏに直交する方向において互いに反対側へ向けて延びている。２つの取付壁４４，４５は、挿入口４３の周縁部分４３ａに対して段差のない面一の状態となるように設けられている。２つの取付壁４４，４５には、それぞれ円形に貫通した挿通孔４４ａ，４５ａが設けられている。部分組立品２３は、その一部分がハウジング２４の挿入口４３に挿入された状態で、ハウジング２４に固定される。

部分組立品２３について詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、部分組立品２３は、下側ホルダ５１と、上側ホルダ５２とを有している。下側ホルダ５１及び上側ホルダ５２は、ホルダ５０を構成している。また、部分組立品２３は、第１従動歯車５３と、第２従動歯車５４と、基板５５と、カバー５６と、第１磁気シールド５７と、第２磁気シールド５８と、付勢部材５９とを有している。

下側ホルダ５１は、合成樹脂材料によって一体成型されている。下側ホルダ５１は、円弧状の輪郭を有する下側ヨーク挿入部６１と、矩形状の輪郭を有する下側基板収容部６２とを有している。

下側ヨーク挿入部６１には、磁気ヨーク２２が挿入される円形の挿入孔６３が設けられている。挿入孔６３の内径は、磁気ヨーク２２の外径よりも若干長い長さに設定されている。挿入孔６３の内周面には、環状の下側集磁リング６４が設けられている。下側集磁リング６４は、磁気ヨーク２２の下側磁気ヨーク３１に対応する部分である。また、下側ヨーク挿入部６１には、２つの係合爪６５，６６が設けられている。これら係合爪６５，６６は、下側ヨーク挿入部６１における下側基板収容部６２と反対側の周縁部に沿って間隔を空けて設けられている。２つの係合爪６５，６６は、それぞれ軸方向Ｏに沿って延びている。２つの係合爪６５，６６の先端部には、係合突部６５ａ，６６ａが設けられている。これら係合突部６５ａ，６６ａは、挿入孔６３の径方向における内側へ向けて突出している。

下側集磁リング６４は、下側磁気ヨーク３１を取り囲む環状の下側リング部６４ａと、下側リング部６４ａから径方向外側に向かって延びる部位を含む２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃとを有している。２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃは、互いに平行に延びている。２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃは、下側リング部６４ａの上側の端面から上方に延びているとともに、当該上方に延びている部分から径方向外側に向かって延びている。下側集磁リング６４は、金属材料によって構成されている。

下側基板収容部６２には、凹部７１が設けられている。凹部７１の内底面における挿入孔６３の近傍の部分には、下側集磁リング６４に設けられた２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃが露出している。また、凹部７１の内底面における中央付近には、段付き円柱状の２つの基板支持部７２，７３が設けられている。また、凹部７１の内底面における挿入孔６３と反対側の部分には複数の端子７４が突出して設けられている。複数の端子７４は、凹部７１における挿入孔６３と反対側の内周縁に沿って一列に並んでいる。複数の端子７４は、配線７５を介してセンサ装置１０の外部に設けられる図示しない演算回路に接続される。

下側基板収容部６２には、矩形板状の２つの固定部７６，７７が設けられている。２つの固定部７６，７７は、下側ヨーク挿入部６１及び下側基板収容部６２の並び方向に直交する方向において互いに反対側に位置する下側基板収容部６２の２つの側面に設けられている。２つの固定部７６，７７は、下側基板収容部６２の底壁に対して直交するかたちで設けられている。また、下側基板収容部６２には、２つの係合部７８，７９が設けられている。２つの係合部７８，７９は、下側ヨーク挿入部６１及び下側基板収容部６２の並ぶ方向と直交する方向において互いに反対側に位置する下側基板収容部６２の２つの側面と、２つの固定部７６，７７とで形成される角部に設けられている。２つの固定部７６，７７の各々には、円形に貫通した挿通孔７６ａ，７７ａが設けられている。２つの係合部７８，７９は、固定部７６，７７を基準として挿入孔６３と反対側に位置している。２つの係合部７８，７９の各々には、矩形の係合孔７８ａ，７９ａが設けられている。

上側ホルダ５２は、合成樹脂材料によって一体成型されている。上側ホルダ５２は、基本的には下側ホルダ５１の形状に対応して設けられている。上側ホルダ５２は、円弧状の輪郭を有する上側ヨーク挿入部８１と、矩形状の輪郭を有する上側基板収容部８２とを有している。

上側ヨーク挿入部８１には、磁気ヨーク２２が挿入される円形の挿入孔８３が設けられている。挿入孔８３の内径は、磁気ヨーク２２の外径よりも若干長い長さに設定されている。挿入孔８３は、センサ装置１０が組み立てられた状態において、下側ホルダ５１の挿入孔６３と一致する。挿入孔８３の内周面には、環状の上側集磁リング８４が設けられている。上側集磁リング８４は、磁気ヨーク２２の上側磁気ヨーク３２に対応する部分である。また、上側ヨーク挿入部８１には、２つの係合凹部８５，８６が設けられている。２つの係合凹部８５，８６は、上側ヨーク挿入部８１における上側基板収容部８２と反対側の周縁部に沿って間隔を空けて設けられている。２つの係合凹部８５，８６は、上側ヨーク挿入部８１の周縁部において、軸方向Ｏにおける下側ホルダ５１と反対側の部分に設けられている。２つの係合凹部８５，８６の各々は、下側ホルダ５１における２つの係合爪６５，６６に対応する。また、上側ヨーク挿入部８１において、上側基板収容部８２との境界の近傍位置には２つの係合孔８７，８８が設けられている。２つの係合孔８７，８８の各々は、挿入孔８３に沿って定められた間隔を空けて設けられている。

上側集磁リング８４は、上側磁気ヨーク３２を取り囲む環状の上側リング部８４ａと、上側リング部８４ａから径方向外側に向かって延びる部位を含む２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃとを有している。２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃは、互いに平行に延びている。２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃは、上側リング部８４ａの下側の端面から下方に延びているとともに、当該下方に延びている部分から径方向外側に向かって延びている。上側集磁リング８４は、金属材料によって構成されている。

上側基板収容部８２において、挿入孔８３の近傍の部分には、第１支持孔９１及び第２支持孔９２が設けられている。第１支持孔９１及び第２支持孔９２は、軸方向Ｏに貫通する貫通孔である。第１支持孔９１及び第２支持孔９２は、内径のうち最も長い径が主動歯車３４の径方向に沿って延びる長孔形状をなしている。第１支持孔９１の内径のうち最も長い径に沿った直線と、第２支持孔９２の内径のうち最も長い径に沿った直線との間の離間長さは、主動歯車３４側が最も短くなるとともに、その離間長さは、主動歯車３４から遠ざかるほど長くなる。

上側基板収容部８２の下側ホルダ５１側の面、すなわち図２中の下面における挿入孔８３の近傍の部分には、上側集磁リング８４に設けられた２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃが露出している。２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃは、センサ装置１０が組み立てられた状態において、下側ホルダ５１に保持された下側集磁リング６４の２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃに対して軸方向Ｏにおいて対向する。また、上側ヨーク挿入部８１及び上側基板収容部８２が並ぶ方向と直交する方向において互いに反対側に位置する上側基板収容部８２の２つの側面には、２つの係合突部９３，９４が設けられている。２つの係合突部９３，９４は、第１支持孔９１及び第２支持孔９２を基準とする挿入孔８３と反対側に位置している。特許請求の範囲に記載した支持部材は、上側基板収容部８２に相当する。

第１従動歯車５３及び第２従動歯車５４は、上側ホルダ５２に対して回転可能に支持される。第１従動歯車５３は、第１軸部５３ａと、第１歯車部５３ｂと、第１永久磁石５３ｃとを有している。第２従動歯車５４は、第２軸部５４ａと、第２歯車部５４ｂと、第２永久磁石５４ｃとを有している。

図４及び図５に示すように、第１従動歯車５３の第１軸部５３ａは、第１歯車部５３ｂに接続されている第１基端部５３ｄと、第１永久磁石５３ｃを収容している第１先端部５３ｅとを有している。第１歯車部５３ｂと、第１基端部５３ｄと、第１先端部５３ｅとは、同一の軸線上に位置している。第１先端部５３ｅには、第１歯車部５３ｂと反対側に向けて開口する凹部が形成されている。第１先端部５３ｅの凹部に第１永久磁石５３ｃが収容されることで、第１永久磁石５３ｃは第１先端部５３ｅに埋め込まれている。第１基端部５３ｄの径方向における長さは、第１先端部５３ｅの径方向における長さよりも短くなるように構成されている。第１基端部５３ｄの直径は第１先端部５３ｅの直径よりも小さいことから、第１基端部５３ｄは全周にわたって溝状をなしている。

第１従動歯車５３の第１軸部５３ａは、円筒状に形成された第１磁気シールド５７によって外周面が取り囲まれている。第１磁気シールド５７は、第１軸部５３ａを回転可能に取り囲んでいる。第１磁気シールド５７は、例えば鉄等の磁気を遮断できる金属製の材料で構成されている。第１磁気シールド５７は、第１先端部５３ｅに埋め込まれている第１永久磁石５３ｃの磁気が径方向に漏れることを遮断する。第１磁気シールド５７の軸方向Ｏにおける長さは、第１軸部５３ａの軸方向Ｏにおける長さと同程度に設定されている。第１軸部５３ａは、第１磁気シールド５７内で回転可能に挿入されている。第１磁気シールド５７は、第１軸部５３ａが挿入された状態で、第１支持孔９１に収容される。

図４、図６、及び図７に示すように、第１磁気シールド５７には、付勢部材５９と係合して第１磁気シールド５７の回転を規制する係合部として、第１磁気シールド５７の内側と外側とを連通する孔５７ａが設けられている。孔５７ａは、四角孔をなしている。第１基端部５３ｄの径方向における長さは、第１先端部５３ｅの径方向における長さよりも短くされていることから、孔５７ａを通じて第１基端部５３ｄが外側に突出しないようにされている。第１軸部５３ａが第１磁気シールド５７に挿入された状態において、孔５７ａと第１基端部５３ｄとは径方向に対向している。

第２従動歯車５４の第２軸部５４ａは、円筒状に形成された第２磁気シールド５８によって外周面が取り囲まれている。第２磁気シールド５８は、第２軸部５４ａを回転可能に取り囲んでいる。第２磁気シールド５８は、第１磁気シールド５７と同一形状をなしている。第２磁気シールド５８には、付勢部材５９と係合して第２磁気シールド５８の回転を規制する係合部として、第２磁気シールド５８の内側と外側とを連通する孔５８ａが設けられている。第２軸部５４ａが第２磁気シールド５８に挿入された状態において、孔５８ａと第２基端部５４ｄとは径方向に対向している。

図８及び図９に示すように、第１従動歯車５３の第１軸部５３ａは、第１磁気シールド５７に挿入される。そして、図２に示すように、第１軸部５３ａが挿入された第１磁気シールド５７は、上側ホルダ５２の第１支持孔９１に挿入される。また、第２従動歯車５４の第２軸部５４ａは、第２磁気シールド５８に挿入される。そして、第２軸部５４ａが挿入された第２磁気シールド５８は、上側ホルダ５２の第２支持孔９２に挿入される。第１歯車部５３ｂは第１軸部５３ａ及び第１磁気シールド５７が第１支持孔９１に挿入され、第２歯車部５４ｂは第２軸部５４ａ及び第２磁気シールド５８が第２支持孔９２に挿入された状態において、上側ホルダ５２の上面に対して摺動回転可能に支持される。第１歯車部５３ｂの歯数と、第２歯車部５４ｂの歯数とは異なっている。センサ装置１０が組み立てられた状態において、第１従動歯車５３及び第２従動歯車５４は、磁気ヨーク２２に設けられた主動歯車３４に噛み合う。

図２に示すように、上側基板収容部８２における下側基板収容部６２と反対側の面、すなわち上面には、円柱状の柱部１００が設けられている。柱部１００は、主動歯車３４の径方向において第１支持孔９１及び第２支持孔９２よりも主動歯車３４から離れた位置、かつ軸方向Ｏ及び主動歯車３４の径方向と直交する方向において第１支持孔９１及び第２支持孔９２の間の位置に設けられている。付勢部材５９は、柱部１００に装着されることで上側基板収容部８２に支持されている。付勢部材５９としては、例えば鉄などの金属製のねじりコイルばねが採用されている。

図２及び図４に示すように、付勢部材５９は、全体として略Ｖ字状をなしている。付勢部材５９は、その中央部に線材が巻かれてなるコイル部５９ａと、コイル部５９ａの両端部から直線状に延びる第１腕部５９ｂ及び第２腕部５９ｃとを有している。コイル部５９ａは、円環状をなしている。コイル部５９ａは、柱部１００に挿入される。第１腕部５９ｂはコイル部５９ａの一端部に接続されているとともに、第２腕部５９ｃはコイル部５９ａの他端部に接続されている。第１腕部５９ｂは、第１磁気シールド５７における孔５７ａが主動歯車３４と反対側を向いた状態で、孔５７ａに係合する。この場合、第１腕部５９ｂは、孔５７ａの外側の開口縁に対して少なくとも二箇所で接触する。すなわち、第１腕部５９ｂは、孔５７ａの外側の開口縁において、第１磁気シールド５７の周方向に離間する２つの縁に接触する。第２腕部５９ｃは、第２磁気シールド５８における孔５８ａが主動歯車３４と反対側を向いた状態で、孔５８ａに係合する。この場合、第２腕部５９ｃは、孔５８ａの外側の開口縁に対して少なくとも二箇所で接触する。すなわち、第２腕部５９ｃは、孔５８ａの外側の開口縁において、第２磁気シールド５８の周方向に離間する２つの縁に接触する。

第１腕部５９ｂ及び第２腕部５９ｃは、コイル部５９ａを中心として第１腕部５９ｂと第２腕部５９ｃとの間の角を狭めるように弾性変形する。第１磁気シールド５７及び第２磁気シールド５８は、付勢部材５９の弾性力によって、主動歯車３４に近接する方向へ向けて常に付勢されている。これにより、第１磁気シールド５７内に摺動回転可能に支持されている第１軸部５３ａは、主動歯車３４に近接する方向へ向けて常に付勢されている。第１従動歯車５３の主動歯車３４へ向けた移動は、主動歯車３４と第１従動歯車５３とが好適に噛み合うことにより規制される。また、第２磁気シールド５８内に摺動回転可能に支持されている第２軸部５４ａは、主動歯車３４に近接する方向へ向けて常に付勢されている。第２従動歯車５４の主動歯車３４へ向けた移動は、主動歯車３４と第２従動歯車５４とが好適に噛み合うことにより規制される。

図２に示すように、基板５５は、矩形状に設けられている。基板５５は、下側ホルダ５１の凹部７１に取り付けられる。基板５５の中央付近には、２つの支持孔１０１，１０２が設けられている。これら支持孔１０１，１０２には、凹部７１の内底面に設けられた２つの基板支持部７２，７３の先端部が挿入される。また、基板５５には、端子７４と同数の接続孔１０３が一列に並んで設けられている。これら接続孔１０３には、それぞれ端子７４が挿入される。各接続孔１０３に各端子７４が挿入された状態で半田付け等が行われることにより、基板５５の図示しない配線パターンと各端子７４とが接続される。

基板５５における上側ホルダ５２側の上面には、２つの角度検出用磁気センサ１０４，１０５が設けられている。２つの角度検出用磁気センサ１０４，１０５は、基板５５の長側縁に沿って並んで設けられている。センサ装置１０が組み立てられた状態において、角度検出用磁気センサ１０４は、第１従動歯車５３の第１永久磁石５３ｃに対して軸方向Ｏにおいて対向し、角度検出用磁気センサ１０５は、第２従動歯車５４の第２永久磁石５４ｃに対して軸方向Ｏにおいて対向する。角度検出用磁気センサ１０４，１０５としては、例えばホールセンサが採用される。角度検出用磁気センサ１０４は、第１従動歯車５３の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成し、角度検出用磁気センサ１０５は、第２従動歯車５４の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成する。特許請求の範囲で記載したセンサは、角度検出用磁気センサ１０４，１０５に相当する。

基板５５における上側ホルダ５２側の上面には、２つのトルク検出用磁気センサ１０６，１０７が設けられている。２つのトルク検出用磁気センサ１０６，１０７は、基板５５の長側縁に沿った方向において、２つの角度検出用磁気センサ１０４，１０５の間に位置している。センサ装置１０が組み立てられた状態において、下側集磁リング６４の下側集磁部６４ｂと上側集磁リング８４の上側集磁部８４ｂとは、軸方向Ｏにおいて互いに対向している。センサ装置１０が組み立てられた状態において、トルク検出用磁気センサ１０６は、軸方向Ｏにおいて互いに対向する下側集磁部６４ｂと上側集磁部８４ｂとの間に配置されている。また、センサ装置１０が組み立てられた状態において、下側集磁リング６４の下側集磁部６４ｃと上側集磁リング８４の上側集磁部８４ｃとは、軸方向Ｏにおいて互いに対向している。センサ装置１０が組み立てられた状態において、トルク検出用磁気センサ１０７は、軸方向Ｏにおいて互いに対向する下側集磁部６４ｃと上側集磁部８４ｃとの間に配置されている。軸方向Ｏにおいて、トルク検出用磁気センサ１０６，１０７の大きさは、下側集磁部６４ｂ，６４ｃ及び上側集磁部８４ｂ，８４ｃの大きさよりも大きく形成されている。すなわち、軸方向Ｏから見たとき、トルク検出用磁気センサ１０６，１０７の外縁部は、下側集磁部６４ｂ，６４ｃ及び上側集磁部８４ｂ，８４ｃからはみ出している。トルク検出用磁気センサ１０６，１０７としては、例えばホールセンサが採用される。トルク検出用磁気センサ１０６，１０７は、磁気ヨーク２２の下側磁気ヨーク３１及び上側磁気ヨーク３２から下側集磁リング６４及び上側集磁リング８４に誘導される磁束を検出する。すなわち、トルク検出用磁気センサ１０６，１０７は、永久磁石２１、磁気ヨーク２２、下側集磁リング６４、及び上側集磁リング８４により形成される磁気回路の磁束を検出する。トルク検出用磁気センサ１０６，１０７は、検出した磁束に応じた電気信号を生成する。

カバー５６は、上側ホルダ５２に装着される。カバー５６は、合成樹脂材料によって一体成型されている。カバー５６は、平板状の押さえ部１１１、及び２つの側壁１１２，１１２を有している。

押さえ部１１１の４つの側縁部のうち１つの側縁部には、挿入孔８３の輪郭に対応する円弧面１１１ａが設けられている。押さえ部１１１において、円弧面１１１ａと押さえ部１１１の２つの側面とが交わる２つの角部には、それぞれ係合爪１１３，１１４が設けられている。２つの係合爪１１３，１１４は、押さえ部１１１に対して直交する方向に沿って延びている。２つの係合爪１１３，１１４の先端には、それぞれ係合突部１１３ａ，１１４ａが設けられている。これら係合突部１１３ａ，１１４ａは、それぞれ２つの係合爪１１３，１１４が並ぶ方向に沿った方向における外側へ向けて突出している。２つの係合爪１１３，１１４は、上側ホルダ５２に設けられた２つの係合孔８７，８８に対応している。

２つの側壁１１２，１１２は、２つの係合爪１１３，１１４と同方向へ向けて延びている。２つの側壁１１２，１１２は、押さえ部１１１における円弧面１１１ａと反対側に位置する側縁部寄りに位置している。２つの側壁１１２，１１２における押さえ部１１１と反対側の端部である先端部には、それぞれ係合爪１１５，１１６が設けられている。２つの係合爪１１５，１１６の先端部には、それぞれ係合突部１１５ａ，１１６ａが設けられている。これら係合突部１１５ａ，１１６ａは、それぞれ２つの側壁１１２，１１２の並び方向における外側へ向けて突出している。２つの係合爪１１５，１１６は、下側ホルダ５１に設けられた２つの係合孔７８ａ，７９ａに対応している。

カバー５６における２つの側壁１１２，１１２の先端部の内側には、それぞれ係合突部１１７，１１８が設けられている。これら係合突部１１７，１１８は、２つの側壁１１２，１１２が並ぶ方向において互いに対向している。

このように構成された部分組立品２３をその挿入孔６３，８３側からハウジング２４の挿入口４３に挿入する。部分組立品２３をハウジング２４の挿入口４３に対して挿入すると、部分組立品２３の固定部７６，７７がハウジング２４の取付壁４４，４５に当接する。この状態で固定部７６，７７の挿通孔７６ａ，７７ａ及び取付壁４４，４５の挿通孔４４ａ，４５ａにボルト１２１を挿通し、そのボルト１２１の先端部にナット１２２を締め付けることにより、部分組立品２３はハウジング２４に固定される。

本実施形態の作用を説明する。
図８及び図９に示すように、第１磁気シールド５７に形成された係合部としての孔５７ａに付勢部材５９が係合することによって、第１磁気シールド５７が付勢部材５９に対して回転することが規制されている。具体的には、孔５７ａの外側の開口縁において第１磁気シールド５７の周方向に離間する２つの縁に付勢部材５９が接触することで、第１磁気シールド５７の周方向の両方向への回転が規制される。これは、第２磁気シールド５８についても同様である。

本実施形態の効果を説明する。
（１）第１磁気シールド５７が付勢部材５９に対して回転することが規制されていることから、第１磁気シールド５７が付勢部材５９に対して回転することに起因した、第１磁気シールド５７と付勢部材５９との間で発生する摩耗を抑えることができる。これは、第２磁気シールド５８についても同様である。

（２）係合部を孔５７ａとして構成することで、付勢部材５９を孔５７ａの外側の開口縁に対して二箇所で接触させるという簡単な構成をもって第１磁気シールド５７の回転を規制することができる。これは、第２磁気シールド５８についても同様である。

（３）第１磁気シールド５７に形成された孔５７ａを第１軸部５３ａの第１基端部５３ｄと径方向に対向するように位置させることで、第１先端部５３ｅに収容された第１永久磁石５３ｃからの磁束が第１磁気シールド５７に形成された孔５７ａから漏れることを抑えることができる。これは、第２磁気シールド５８についても同様である。

（４）第１基端部５３ｄにおける径方向の長さを第１先端部５３ｅにおける径方向の長さに対して短く設定することによって、第１磁気シールド５７に形成された孔５７ａに係合する付勢部材５９が第１軸部５３ａに接触しにくくされている。このため、付勢部材５９が第１軸部５３ａに接触する場合と比べて、付勢部材５９と第１軸部５３ａとが接触することに起因した、付勢部材５９と第１従動歯車５３との間の摩擦を抑制することができる。これは、付勢部材５９と第２従動歯車５４との間でも同様である。

（５）第１従動歯車５３は、第１磁気シールド５７が付勢されることを通じて、付勢部材５９の第１腕部５９ｂによって主動歯車３４側へ向けて付勢されている。また、第２従動歯車５４は、第２磁気シールド５８が付勢されることを通じて、付勢部材５９の第２腕部５９ｃによって主動歯車３４側へ向けて付勢されている。付勢部材５９として、単一の部材を設けるだけでよいため、センサ装置１０の部品点数の増大を抑えることができる。

上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・孔５７ａ，５８ａは、四角孔に限らず、丸孔等の他の形状に適宜変更可能である。すなわち、孔５７ａ，５８ａは、付勢部材５９と複数箇所で接触して第１磁気シールド５７及び第２磁気シールド５８の回転を規制できるのであれば、その形状は適宜変更可能である。

・第１基端部５３ｄの径方向における長さは、第１先端部５３ｅの径方向における長さと同じであってもよいし、第１先端部５３ｅの径方向における長さよりも長くてもよい。これは、第２基端部５４ｄ及び第２先端部５４ｅについても、同様である。

・孔５７ａは、第１基端部５３ｄと径方向に対向する位置に設けなくてもよく、例えば、第１先端部５３ｅと径方向に対向する位置に設けられていてもよい。これは、孔５８ａについても同様である。

・第１腕部５９ｂは、孔５７ａに３箇所以上で接触するようにしてもよい。これは、第２腕部５９ｃと孔５８ａとについても、同様である。
・係合部は、第１磁気シールド５７の内側と外側とを連通する孔５７ａに限らず、第１磁気シールド５７の外周面に設けられた凹部であってもよいし、第１磁気シールド５７の外周面から径方向外側に突出する凸部であってもよい。これは、第２磁気シールド５８に設けられる係合部についても同様である。

・付勢部材５９は、ねじりコイルばねに限らず、圧縮コイルばね等、その形状は適宜変更可能である。
・上側基板収容部８２に設けられた第１支持孔９１は、長孔に限らず、第１従動歯車５３の第１軸部５３ａの外径に応じた内径を有する丸穴等の他の形状に適宜変更可能である。これは、第２支持孔９２についても同様である。

・角度検出用磁気センサ１０４，１０５及びトルク検出用磁気センサ１０６，１０７として、ホールセンサが採用されたが、磁気抵抗センサが採用されてもよい。
・トルク検出用磁気センサ１０６，１０７の大きさは、下側集磁部６４ｂ，６４ｃ及び上側集磁部８４ｂ，８４ｃの大きさと同程度に形成されてもよいし、下側集磁部６４ｂ，６４ｃ及び上側集磁部８４ｂ，８４ｃの大きさよりも小さく形成されていてもよい。

・下側集磁リング６４には２つの下側集磁部６４ｂ，６４ｃを設け、上側集磁リング８４には２つの上側集磁部８４ｂ，８４ｃを設けたが、各集磁リングにはそれぞれ１つの集磁部を設けるようにしてもよい。この場合、下側集磁リング６４の１つの下側集磁部と上側集磁リング８４の１つの上側集磁部との間に１つの磁気センサを配置すればよい。

・磁気ヨーク２２のホルダ３３に主動歯車３４を一体成型したが、主動歯車３４と磁気ヨーク２２とを別部材として設けてもよい。
・磁気ヨーク２２の磁束を誘導する部材として円環状の下側集磁リング６４及び上側集磁リング８４を採用したが、例えば、Ｃ字状、半円環状、あるいは四半円環状の集磁リングを採用してもよい。

・第１従動歯車５３の第１歯車部５３ｂの歯数は、適宜変更可能である。これは、第２歯車部５４ｂの歯数についても同様である。
・回転軸１１の回転角度を検出するための構成として主動歯車３４に噛み合う２つの従動歯車として第１従動歯車５３及び第２従動歯車５４を設けたが、センサ装置１０として単一の第１従動歯車５３または第２従動歯車５４を有する構成を採用してもよい。このようにしても、回転軸１１の３６０度以内の回転角度を検出することができる。また、センサ装置１０として、３つあるいはそれ以上の従動歯車を有する構成を採用してもよい。

・センサ装置１０として、トルクを検出するためのトルク検出装置の構成を採用しないようにしてもよい。この場合、永久磁石２１、磁気ヨーク２２、下側集磁リング６４、上側集磁リング８４、トルク検出用磁気センサ１０６，１０７等の構成を設けない。

・センサ装置１０の搭載先の一例として、例えば車両の操舵装置が挙げられる。この車両の操舵装置には、回転軸１１としてのステアリング軸あるいは転舵軸に対してモータのトルクをアシスト力として付与する電動パワーステアリング装置、及びステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離されるステアバイワイヤ方式の操舵装置が含まれる。この場合、ステアリングホイールの操作に応じて回転するステアリング軸、あるいは車両の転舵軸に連結されるピニオン軸が回転軸１１に相当する。また、センサ装置１０は、車載用途に限らない。

１０…センサ装置
１１…回転軸
３４…主動歯車
５３，５４…第１、第２従動歯車
５３ａ，５４ａ…第１、第２軸部
５３ｂ，５４ｂ…第１、第２歯車部
５３ｃ，５４ｃ…第１、第２永久磁石
５３ｄ，５４ｄ…第１、第２基端部
５３ｅ，５４ｅ…第１、第２先端部
５７，５８…第１、第２磁気シールド
５７ａ，５８ａ…孔
５９…付勢部材
１０４，１０５…角度検出用磁気センサ

Claims (5)

1. 検出対象である回転軸に対して一体回転可能に設けられている主動歯車と、
   前記主動歯車の歯と噛み合う歯車部と、前記歯車部の側面から突出している軸部とを有するとともに、前記軸部に永久磁石が設けられている従動歯車と、
   前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する付勢部材と、
   前記従動歯車及び前記付勢部材を支持する支持部材と、
   前記従動歯車の回転に基づき電気信号を生成するセンサと、
   前記軸部を回転可能に取り囲んでいる筒状の磁気シールドとを備え、
   前記付勢部材は、前記磁気シールドを付勢することを通じて、前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢しており、
   前記磁気シールドには、前記付勢部材と係合して前記磁気シールドの回転を規制する係合部が形成されているセンサ装置。
2. 前記係合部は、前記磁気シールドの内側と外側とを連通する孔であり、
   前記付勢部材は、前記孔の外側の開口縁に対して少なくとも二箇所で接触する請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記軸部は、前記歯車部に接続されている基端部と、前記永久磁石を収容している先端部とを有し、
   前記孔は、前記基端部と径方向に対向する位置に形成されている請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記基端部の径方向における長さは、前記先端部の径方向における長さよりも短くなるように構成されている請求項３に記載のセンサ装置。
5. 前記従動歯車は、２つ設けられていて、
   前記磁気シールドは、２つの前記従動歯車にそれぞれ設けられていて、
   前記付勢部材は、前記支持部材に支持されているコイル部と、２つの前記従動歯車のうちいずれか一方の前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する第１腕部と、２つの前記従動歯車のうちいずれか他方の前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する第２腕部とを有している請求項１～４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

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