JP2023142140A - トルクセンサ及びトルクセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させること。【解決手段】磁界を発生する検出コイル４０と、検出コイル４０を保持するヨーク４２と、検出コイル４０の内側の位置で入力軸８２ａを覆って配置され、且つ、トーションバー８２ｃを介して入力軸８２ａに連結される出力軸８２ｂに取り付けられるセンサスリーブ３２と、を備え、入力軸８２ａにおけるセンサスリーブ３２の内側に位置する部分には、径方向における外側に突出する複数の凸部３１ａが入力軸８２ａの周方向に並んで配置され、センサスリーブ３２は、センサスリーブ３２の周方向に並ぶ複数の窓孔３３を有し、ヨーク４２は、軸心方向における側方から検出コイル４０を覆う底部４２ｆと、径方向における外側から検出コイル４０を覆う壁部４２ｃとを有し、底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界には、ヨーク４２の厚み方向が深さ方向となる溝部４２ｇが配置される。【選択図】図６

Description

本開示は、トルクセンサ及びトルクセンサの製造方法に関する。

回転体に加わるトルクを検出するトルクセンサは、操舵装置が有する回転体に取り付けられ、回転体に対して回転トルクが作用した際における回転体の回転方向の角度の変位を検出することにより、トルクを検出することが可能になっている。例えば、特許文献１に記載されたトルク検出装置では、トーションバーを介して入力軸と出力軸とが連結されており、入力軸には、軸方向に延びた複数の凸条が形成され、出力軸には、複数個の窓が形成されると共に内側に入力軸が入り込む円筒部材が固定されている。また、円筒部材の周囲には、ヨークによって保持される検出コイルが配置されており、検出コイルの出力電圧を検出することにより、入力軸と出力軸との回転方向における相対的な角度の変位を検出し、入力軸に伝達されたトルクの検出が可能になっている。

特開２０１４－１２２８６９号公報

特許文献１に記載されたトルクセンサは、回転トルクが入力されてトーションバーが捩じれることにより入力軸と出力軸との間で相対的な角度が変化した際に、検出コイルで発生する磁界が変化することによって変化するインピーダンスの変化量を電気信号として読み取り、入力軸と出力軸との間で作用するトルクを検出している。トルクセンサは、このように入力軸に入力されるトルクの大きさを電気信号として読み取るため、トルクの検出を行うにあたっては、出力する電気信号の精度が重要になる。

従ってトルクセンサは、出力する電気信号の精度が許容範囲内に収まらない場合には、当該トルクセンサは製品として用いることができなくなるため、出力する電気信号の精度は、トルクセンサの製造時における歩留まりにも影響する。このようにトルクセンサは、出力する電気信号の精度も歩留まりに対して影響があり、電気信号の精度が悪くなると歩留まりも悪化するため、トルクセンサは、製造時における歩留まりの観点で改良の余地があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることのできるトルクセンサ及びトルクセンサの製造方法を提供することを目的とする。

本開示のトルクセンサは、磁界を発生する円環状の検出コイルと、前記検出コイルを覆って前記検出コイルを保持すると共に前記検出コイルで発生した前記磁界の磁束を通すヨークと、前記検出コイルの内側の位置で入力軸を覆って配置され、且つ、トーションバーを介して前記入力軸に連結される出力軸に取り付けられる円筒状のセンサスリーブと、を備え、前記入力軸における前記センサスリーブの内側に位置する部分には、前記入力軸の径方向における外側に突出する複数の凸部が前記入力軸の周方向に並んで配置され、前記センサスリーブは、前記センサスリーブの周方向に並んで前記センサスリーブの厚み方向に貫通する複数の窓孔を有し、前記ヨークは、前記検出コイルの軸心方向における側方から前記検出コイルを覆う底部と、前記検出コイルの径方向における外側から前記検出コイルを覆う壁部とを有し、前記底部と前記壁部との境界には、前記ヨークの厚み方向が深さ方向となる溝部が配置される。

この構成によれば、ヨークの底部と壁部との境界に溝部を配置することにより、ヨークの真円度を高めることができるため、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができる。これにより、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサを製造することができ、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記検出コイルは、第１検出コイルと第２検出コイルとを有し、前記ヨークは、前記第１検出コイルを保持する第１ヨークと、前記第２検出コイルを保持する第２ヨークとを有する。

この構成によれば、第１検出コイルを保持する第１ヨークと、第２検出コイルを保持する第２ヨークとのいずれも、底部と壁部との境界に溝部が配置されるため、第１ヨークと第２ヨークとのそれぞれで、外径の真円度を高めることができる。従って、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサを製造することができるため、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記壁部は、前記底部からの高さが前記ヨークの周方向において周期的に変化する。

この構成によれば、壁部の高さが周期的に変化するヨークであっても、底部と壁部との境界に溝部を配置することにより、ヨークの真円度を高めることができる。これにより、ヨークが有する壁部の高さが周期的に変化する場合であっても、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記溝部は、前記ヨークの周方向における全周に亘って連続的に配置される。

この構成によれば、ヨークの溝部が周方向における全周に亘って連続的に配置されるため、壁部の高さの変化の仕方に関わらずヨークの真円度を高めることができる。これにより、ヨークが有する壁部の高さの変化の仕方に関わらず、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記溝部は、前記ヨークの周方向における全周に亘って断続的に配置される。

この構成によれば、ヨークの溝部が周方向における全周に亘って断続的に配置されるため、検出コイルで発生した磁界の磁束がヨークを通る量を確保しつつ、ヨークの真円度を高めることができる。従って、トルクセンサによる操舵トルクの検出精度を確保しつつ、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記溝部は、前記ヨークの周方向において前記底部からの前記壁部の高さが低い位置に配置される。

この構成によれば、壁部の高さが低い位置に溝部を配置することにより、ブランク材を曲げて壁部を形成する際に、壁部において高さが低いことにより曲げづらい部分を曲げ易くすることができ、壁部をバランス良く効果的に曲げ易くすることができる。これにより、ヨークの真円度を高めることができるため、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

望ましい形態として、前記溝部は、前記ヨークの周方向において前記底部からの前記壁部の高さが低い位置での深さが、前記底部からの前記壁部の高さが高い位置での深さよりも深い。

この構成によれば、溝部は、壁部の高さが低い位置での深さが、壁部の高さが高い位置での深さよりも深いため、壁部の高さが高い部分と低い部分とのいずれの位置でも、壁部をバランス良く効果的に曲げ易くすることができる。これにより、ヨークの真円度を高めることができるため、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、トルクセンサの製造時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の製造方法は、磁界を発生する円環状の検出コイルと、前記検出コイルを覆って前記検出コイルを保持すると共に前記検出コイルで発生した前記磁界の磁束を通すヨークと、前記検出コイルの内側の位置で入力軸を覆って配置され、且つ、トーションバーを介して前記入力軸に連結される出力軸に取り付けられる円筒状のセンサスリーブと、を備え、前記入力軸における前記センサスリーブの内側に位置する部分には、前記入力軸の径方向における外側に突出する複数の凸部が前記入力軸の周方向に並んで配置され、前記センサスリーブは、前記センサスリーブの周方向に並んで前記センサスリーブの厚み方向に貫通する複数の窓孔を有し、前記ヨークは、前記検出コイルの軸心方向における側方から前記検出コイルを覆う底部と、前記検出コイルの径方向における外側から前記検出コイルを覆う壁部とを有するトルクセンサの製造方法であって、前記ヨークは、平板に前記平板の厚み方向が深さ方向となる溝部を形成し、前記溝部の位置で前記平板を折り曲げることにより、前記底部と前記壁部とを形成する。

この構成によれば、ヨークは平板に溝部を形成し、溝部の位置で平板を折り曲げることによって底部と壁部とを形成するため、ヨークの真円度を高めることができる。これにより、トルクセンサからの出力の不必要な変動を抑えることができ、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサを製造することができる。この結果、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる。

本開示に係るトルクセンサ及びトルクセンサの製造方法は、トルクセンサの製造時における歩留まりを向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るステアリング装置の模式図である。 図２は、図１に示すトルクセンサ周りの要部断面図である。 図３は、図２に示すトルク検出部の構成部材を示す斜視図である。 図４は、トルク検出部の構成部材を示す斜視図である。 図５は、図４に示すヨークの斜視図である。 図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。 図７は、ヨークの製造に用いるブランク材の平面図である。 図８は、図７のＢ－Ｂ断面図である。 図９は、センサスリーブに対してセンサシャフト部が相対回転をした状態を示す概念説明図である。 図１０は、センサスリーブに対してセンサシャフト部が相対回転をした状態を示す概念説明図である。 図１１は、比較例に係るトルクセンサが有するヨークの真円度を示す概念説明図である。 図１２は、比較例に係るトルクセンサのセンサシャフト部とセンサスリーブとを無負荷の状態で等速回転させた場合における、トルクセンサから出力される電気信号の電圧を示す概念図である。 図１３は、実施形態に係るトルクセンサが有するヨークの真円度を示す概念説明図である。 図１４は、実施形態に係るトルクセンサのセンサシャフト部とセンサスリーブとを無負荷の状態で等速回転させた場合における、トルクセンサから出力される電気信号の電圧を示す概念図である。 図１５は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、溝部が断続的に配置される場合におけるヨークのブランク材の平面図である。 図１６は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、壁部の高さが低い位置に溝部が配置される場合におけるヨークのブランク材の平面図である。 図１７は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、溝部の深さが周方向における位置によって変化する場合におけるヨークのブランク材の平面図である。 図１８は、図１７のＣ－Ｃ断面図である。 図１９は、図１７のＥ－Ｅ断面図である。 図２０は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、溝部の断面形状が二等辺三角形の形状で形成される場合における溝部の断面図である。 図２１は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、溝部の断面形状が直角三角形の形状で形成される場合における溝部の断面図である。 図２２は、実施形態に係るトルクセンサの変形例であり、溝部の断面形状が四角形の形状で形成される場合における溝部の断面図である。

以下、本開示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）により本開示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、実施形態に係るステアリング装置８０の模式図である。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、を含みスタブシャフト８７に接合されている。実施形態に係るステアリング装置８０では、操舵力アシスト機構８３は、ステアリングホイール８１寄りの位置に設けられており、外部と隔てられた車室内に配置されている。

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（図２参照）と、を含む。トーションバー８２ｃは、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの双方に連結されており、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとは、トーションバー８２ｃを介して連結されている。入力軸８２ａは、一端がステアリングホイール８１に連結されており、他端側からトーションバー８２ｃが延びている。出力軸８２ｂは、一端側からトーションバー８２ｃが延びており、他端がユニバーサルジョイント８４に連結されている。入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間では、双方に連結されるトーションバー８２ｃを介して回転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。スタブシャフト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、スタブシャフト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を介してスタブシャフト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、ピニオンギヤ８８ａと、ラック８８ｂとを含む。ピニオンギヤ８８ａは、スタブシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオンギヤ８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオンギヤ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９１と、電動モータ９４とを含む。減速装置９１は、例えばウォーム減速装置である。減速装置９１は、電動モータ９４で生じたトルクを増加して出力軸８２ｂに伝える。これにより、減速装置９１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。なお、コラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置とは、ステアリングホイール８１に接続されたステアリングシャフト８２に、電動モータ９４で発生させたアシストトルクを付与する態様のパワーステアリング装置を指す。

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１０と、車速センサ９５と、を含む。電動モータ９４、トルクセンサ１０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１０は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをアナログ信号により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、車体に設けられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９４の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０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９４へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９４の誘起電圧の情報又は電動モータ９４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９４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２は、図１に示すトルクセンサ１０周りの要部断面図である。トルクセンサ１０は、トルクセンサ１０を覆うハウジング２０内に配置されている。ハウジング２０は、トーションバー８２ｃを介して連結される入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの連結部分を覆い、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとを支持している。ハウジング２０は、ハウジング２０で支持する入力軸８２ａや出力軸８２ｂの軸心方向に２分割されており、入力軸８２ａ側に位置する部分である入力軸側ハウジング部２０ａと、出力軸８２ｂ側に位置する部分である出力軸側ハウジング部２０ｂとを有している。ハウジング２０は、分割された入力軸側ハウジング部２０ａと出力軸側ハウジング部２０ｂとが組み合わされることにより形成されている。

ハウジング２０が有する入力軸側ハウジング部２０ａの内部には軸受２１ａが配置されており、入力軸８２ａは、軸受２１ａによって回転自在に支持されている。入力軸側ハウジング部２０ａにより支持される入力軸８２ａは、入力軸側ハウジング部２０ａにおける出力軸側ハウジング部２０ｂが位置する側の反対側に向かって入力軸側ハウジング部２０ａから突出する状態で支持されている。また、出力軸側ハウジング部２０ｂの内部には軸受２１ｂが配置されており、出力軸８２ｂは、軸受２１ｂによって回転自在に支持されている。出力軸側ハウジング部２０ｂにより支持される出力軸８２ｂは、出力軸側ハウジング部２０ｂにおける入力軸側ハウジング部２０ａが位置する側の反対側に向かって出力軸側ハウジング部２０ｂから突出する状態で支持されている。

入力軸側ハウジング部２０ａと出力軸側ハウジング部２０ｂとにより支持される入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、入力軸８２ａの内部に配設されたトーションバー８２ｃを介して連結されている。入力軸８２ａ、トーションバー８２ｃ及び出力軸８２ｂは、同軸に配置されており、入力軸８２ａとトーションバー８２ｃとは、入力軸８２ａの内部に形成された孔にトーションバー８２ｃが入り込み、ピン結合によって連結されている。また、トーションバー８２ｃと出力軸８２ｂとは、出力軸８２ｂの内部に形成された孔にトーションバー８２ｃが入り込み、セレーション圧入によって連結されている。ステアリングホイール８１（図１参照）は、入力軸８２ａにおける出力軸８２ｂが位置する側の反対側の端部、即ち、入力軸８２ａにおける入力軸側ハウジング部２０ａから露出している側の端部に取り付けられている。

減速装置９１は、電動モータ９４（図１参照）で発生した駆動力を、ハウジング２０内で出力軸８２ｂに対して伝達することが可能になっている。詳しくは、減速装置９１は、互いに噛み合うウォーム９３とウォームホイール９２とを有しており、ウォーム９３は、電動モータ９４の出力軸に取り付けられている。また、ウォームホイール９２は、出力軸８２ｂに対して同軸で出力軸８２ｂと一体で回転可能に取り付けられており、出力軸側ハウジング部２０ｂ内でウォーム９３と噛合している。ウォームホイール９２は、金属製のハブ９２ａに合成樹脂製の歯部９２ｂが一体的に固定されている。電動モータ９４の駆動力は、出力軸側ハウジング部２０ｂ内で噛合するウォーム９３及びウォームホイール９２を介して出力軸８２ｂに伝達され、電動モータ９４の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸８２ｂに対して任意の回転方向で操舵補助トルクが付与される。

次に、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂ間のトルクを検出するトルクセンサ１０構成するトルク検出部３０の構成について説明する。トルク検出部３０は、入力軸８２ａに設けられたセンサシャフト部３１と、入力軸側ハウジング部２０ａの内側に配置された検出コイル４０と、センサシャフト部３１と検出コイル４０との間に配置されたセンサスリーブ３２とを備える。センサシャフト部３１は、入力軸８２ａにおけるセンサスリーブ３２の内側に位置する部分になっており、換言すると、入力軸８２ａにおけるセンサスリーブ３２の内側に位置する部分が、トルク検出部３０が有するセンサシャフト部３１を構成している。

図３は、図２に示すトルク検出部３０の構成部材を示す斜視図である。センサシャフト部３１は磁性材料で構成されており、センサシャフト部３１の表面には、図３に示すように、センサシャフト部３１の径方向における外側に突出する複数の凸部３１ａが、センサシャフト部３１の周方向に並んで配置されている。複数の凸部３１ａは、センサシャフト部３１の軸心方向に延びて形成されており、周方向に沿って等間隔に配置されている。また、周方向に並ぶ凸部３１ａ同士の間の部分は、溝部３１ｂになっている。つまり、センサシャフト部３１の表面には、センサシャフト部３１の軸心方向に延びる複数の凸部３１ａがセンサシャフト部３１の周方向に沿って等間隔で配置されることにより、センサシャフト部３１の軸心方向に延びる複数の溝部３１ｂが、センサシャフト部３１の周方向に沿って等間隔で形成されている。本実施形態では、センサシャフト部３１には、８個の凸部３１ａが配置されており、これに伴い溝部３１ｂも８本が配置されている。なお、図３では、トルク検出部３０の動作について後述するために、センサシャフト部３１が有する複数の凸部３１ａのうち、１つの凸部３１ａ（凸部３１ａａ）にハッチングを施している。

センサスリーブ３２は、円筒状の形状で形成されており、検出コイル４０の内側の位置で入力軸８２ａのセンサシャフト部３１を覆って配置されている。センサスリーブ３２は、導電性で且つ非磁性の材料、例えばアルミニウムより構成されており、センサシャフト部３１に接近してセンサシャフト部３１と同軸に配置されている。センサシャフト部３１を覆って配置されるセンサスリーブ３２は、図２に示すように、円筒状の形状で形成されるセンサスリーブ３２の軸心方向における出力軸８２ｂ側の部分は出力軸８２ｂが位置する側まで延びて、出力軸８２ｂに連結される連結部３２ａとして設けられている。センサスリーブ３２の連結部３２ａは、出力軸８２ｂにおける入力軸８２ａ側の端部付近を出力軸８２ｂの径方向における外側から覆って出力軸８２ｂに連結されている。これにより、センサスリーブ３２は、出力軸８２ｂと一体となって回転可能に出力軸８２ｂに取り付けられている。

検出コイル４０は、円環状のコイルボビン４１に巻かれることにより、円環状の形態で形成されている。コイルボビン４１は、内径がセンサスリーブ３２の外径に近く、且つ、センサスリーブ３２の外径よりも大きい円環状の形状で形成されている。検出コイル４０は、同一規格の第１検出コイル４０ａと第２検出コイル４０ｂとの一対が設けられており、それぞれが個別にコイルボビン４１に巻かれている。即ち、第１検出コイル４０ａは第１コイルボビン４１ａに巻き回され、第２検出コイル４０ｂは第２コイルボビン４１ｂに巻き回されている。これにより、一対の第１検出コイル４０ａと第２検出コイル４０ｂとは、いずれも円環状の形態で形成されている。

第１コイルボビン４１ａと第２コイルボビン４１ｂとに巻き回される第１検出コイル４０ａと第２検出コイル４０ｂは、センサスリーブ３２の軸心方向に離隔して軸心方向に並んでセンサスリーブ３２の径方向における外側に、センサスリーブ３２と同軸に配置されている。

コイルボビン４１に巻き回された検出コイル４０は、検出コイル４０を覆うヨーク４２によって保持されている。ヨーク４２は、磁性材料で構成されており、第１検出コイル４０ａに対応する第１ヨーク４２ａと、第２検出コイル４０ｂに対応する第２ヨーク４２ｂとを有している。第１ヨーク４２ａは、第１コイルボビン４１ａに巻き回された第１検出コイル４０ａを覆って第１コイルボビン４１ａと共に第１検出コイル４０ａを保持している。第２ヨーク４２ｂは、第２コイルボビン４１ｂに巻き回された第２検出コイル４０ｂを覆って第２コイルボビン４１ｂと共に第２検出コイル４０ｂを保持している。

第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとは、図２に示すように、入力軸側ハウジング部２０ａの内側に配置され、入力軸側ハウジング部２０ａに固定されている。第１検出コイル４０ａ及び第２検出コイル４０ｂの出力線は、入力軸側ハウジング部２０ａの内部に配置された回路基板４６の基板側コネクタ４７に、コイル側コネクタ４５を介して接続されている。また、別の方法として、図示しないが、コイルボビン４１に圧入されたコイル側端子にコイル先端部分を絡げて半田固定した状態で、基板スルーホールに挿入し、半田付けで接続されていてもよい。ここで、基板側コネクタ４７をはじめとして、回路基板４６の電気回路を担う電子部品は、リフロー半田付けによる表面実装、若しくはリード半田付け等によって実装されている。

第１コイルボビン４１ａと第２コイルボビン４１ｂとの間には、カバーヨーク４３が配置されている。カバーヨーク４３は、磁性材料で構成されている。これにより、第１コイルボビン４１ａに巻かれる第１検出コイル４０ａと、第２コイルボビン４１ｂに巻かれる第２検出コイル４０ｂとは、それぞれ軸心方向における両側と径方向における外側が、磁性材料からなる第１ヨーク４２ａ及び第２ヨーク４２ｂとカバーヨーク４３とにより囲まれている。さらに、第１検出コイル４０ａと第２検出コイル４０ｂとの径方向における内側には、非磁性の材料からなるセンサスリーブ３２を挟んで、磁性材料からなるセンサシャフト部３１が配置されている。

検出コイル４０の内側の配置されるセンサスリーブ３２は、センサスリーブ３２の周方向に並んでセンサスリーブ３２を形成する板の厚み方向に貫通する複数の窓孔３３を有しており、複数の窓孔３３は、センサスリーブ３２の周方向に並んで配置されている。各窓孔３３は、長方形の孔の形状で形成されている。窓孔３３は、センサスリーブ３２の径方向において、第１検出コイル４０ａの内側に配置される第１窓孔３３ａと、第１窓孔３３ａと同じ形状で第２検出コイル４０ｂの内側に配置される第２窓孔３３ｂとを有している。即ち、窓孔３３は、センサスリーブ３２の軸心方向において互いに異なる位置に配置される第１窓孔３３ａと第２窓孔３３ｂとを有している。

第１窓孔３３ａと第２窓孔３３ｂとは、センサシャフト部３１に配置される凸部３１ａの数と同じ数の第１窓孔３３ａと、凸部３１ａの数と同じ数の第２窓孔３３ｂとが、それぞれセンサスリーブ３２の周方向に等間隔で配置されている。また、第１窓孔３３ａと第２窓孔３３ｂとは、センサスリーブ３２の周方向における位置が互いに異なる位置に配置されている。つまり、第１窓孔３３ａと第２窓孔３３ｂとは、センサスリーブ３２の周方向における位相が互いに異なる位置に、それぞれ複数配置されている。窓孔３３は、これらのようにセンサスリーブ３２に配置されることにより、第１窓孔３３ａは第１検出コイル４０ａに包囲され、第２窓孔３３ｂは第２検出コイル４０ｂに包囲される。

図４は、トルク検出部３０の構成部材を示す斜視図である。コイルボビン４１は、プラスチック等の不導体からなるリール状の部材になっており、入力軸側ハウジング部２０ａに入力軸８２ａや出力軸８２ｂと同軸に固定される。コイルボビン４１は、一対のフランジ部４１ｃを有し、フランジ部４１ｃの間の溝部に、検出コイル４０が巻き回されている。

本実施形態のトルク検出部３０では、検出コイル４０がそれぞれ巻き回された同一形状の２つのコイルボビン４１を、互いに向かい合わせて用いる。詳しくは、コイルボビン４１としては、第１検出コイル４０ａに対応する第１コイルボビン４１ａと、第２検出コイル４０ｂに対応する第２コイルボビン４１ｂとが設けられており、第１検出コイル４０ａは第１コイルボビン４１ａに巻き回され、第２検出コイル４０ｂ第２コイルボビン４１ｂに巻き回されている。

２つのコイルボビン４１がそれぞれ有する一対のフランジ部４１ｃのうち、互いに他方のコイルボビン４１が位置する側に配置されるフランジ部４１ｃの側面端部には、基板側コネクタ４７と接続可能なコイル側コネクタ４５を構成する後述する端子取付部４１ｇが設けられている。また、コイルボビン４１における端子取付部４１ｇが設けられるフランジ部４１ｃの側面端部には、端子取付部４１ｇをコイルボビン４１の上端部に位置させた状態でのコイルボビン４１の中心を通る垂線を対称軸とする線対称の位置に、規制部４１ｆが形成されている。

規制部４１ｆは、２つのコイルボビン４１を、フランジ部４１ｃを対向させて同一軸上に配置してトルク検出部３０の組み立てを行った際に、双方のコイルボビン４１の規制部４１ｆ同士が接触して係合する。これにより、規制部４１ｆは、２つのコイルボビン４１の周方向における相対位置を決定し、且つ、コイルボビン４１の周方向における相対回転を規制することが可能になっている。なお、規制部４１ｆは、１つのコイルボビン４１に対して２つ以上であれば、その数は適宜選択可能である。

端子取付部４１ｇは、フランジ部４１ｃからコイルボビン４１の径方向における外側に突出する部材になっており、径方向における外側の端面には、基板側コネクタ４７と接続するための２本のコイル側端子４１ｈが圧入固定されている。基板側コネクタ４７に配置される２本のコイル側端子４１ｈは、互いに平行に配設され、端子取付部４１ｇからコイルボビン４１の径方向における外側に突出するように固定されている。このように、２つのコイルボビン４１にそれぞれ設けられる端子取付部４１ｇ及びコイル側端子４１ｈは、コイル側コネクタ４５を構成している。

第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとは、同一形状の部材になっており、第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとは、それぞれコイルボビン４１の径方向における外側からコイルボビン４１に嵌る壁部４２ｃと、コイルボビン４１を保持する際に、軸心方向における外側を向く端部に形成されたリング状の底部４２ｆとを有している。壁部４２ｃは、略円筒形の形状で形成され、内径がコイルボビン４１の外径と同程度の大きさになっており、これによりヨーク４２は、壁部４２ｃの内側にコイルボビン４１に嵌め込んだ状態でコイルボビン４１を保持することが可能になっている。即ち、略円筒形の形状で形成される壁部４２ｃは、コイルボビン４１をヨーク４２で保持することにより、コイルボビン４１に巻き回される検出コイル４０を、検出コイル４０の径方向における外側から覆うことができる。また、底部４２ｆは、内径がコイルボビン４１の内径と同程度の大きさになっており、コイルボビン４１をヨーク４２で保持する状態において、コイルボビン４１に巻き回される検出コイル４０の軸心方向における側方から検出コイル４０を覆うことができる。

図５は、図４に示すヨーク４２の斜視図である。第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとのそれぞれのヨーク４２は、壁部４２ｃにおける底部４２ｆが位置する側の反対側の端部に、凹部４２ｄが形成されている。凹部４２ｄは、壁部４２ｃにおける底部４２ｆが位置する側の反対側の端部が、底部４２ｆが位置する側に凹むことにより形成されている。壁部４２ｃには、このように形成される凹部４２ｄが３箇所に配置されており、３箇所の凹部４２ｄは、ヨーク４２の周方向において所定の角度ずつ互いに離隔している。壁部４２ｃに形成される３つの凹部４２ｄは、ヨーク４２の周方向において、コイルボビン４１が有する端子取付部４１ｇと２つの規制部４１ｆに対応する位置に配置されている。

さらに、ヨーク４２の壁部４２ｃには、複数の嵌合部４２ｅが形成されている。嵌合部４２ｅは、壁部４２ｃにおける底部４２ｆが位置する側の反対側の端部が、底部４２ｆが位置する側に、凹部４２ｄよりも浅い深さで凹むことにより形成されている。嵌合部４２ｅは、凹部４２ｄと同様に壁部４２ｃの３箇所に配置されており、３箇所の嵌合部４２ｅは、ヨーク４２の周方向に隣り合う凹部４２ｄ同士の間に１つずつが配置されている。即ち、ヨーク４２の壁部４２ｃに配置される凹部４２ｄと嵌合部４２ｅとは、ヨーク４２の周方向において交互に配置されている。

ヨーク４２の壁部４２ｃは、これらのように凹部４２ｄと嵌合部４２ｅとがそれぞれ複数配置されているため、底部４２ｆからの高さが、ヨーク４２の周方向において周期的に変化して形成されている。

カバーヨーク４３は、略リング状の部材になっており、外周面に、互いに周方向に所定の角度ずつ離隔する３つの突起部４３ａが配置されている。カバーヨーク４３は、突起部４３ａを第１ヨーク４２ａの嵌合部４２ｅと第２ヨーク４２ｂの嵌合部４２ｅに嵌合させた状態で、第１ヨーク４２ａ及び第２ヨーク４２ｂの壁部４２ｃの径方向における内側の部分に圧入される。

即ち、カバーヨーク４３が第１ヨーク４２ａ及び第２ヨーク４２ｂに圧入されるときの圧入深さは、カバーヨーク４３の突起部４３ａと、第１ヨーク４２ａ及び第２ヨーク４２ｂの嵌合部４２ｅとによって規制される。具体的には、第１ヨーク４２ａ及び第２ヨーク４２ｂに形成される嵌合部４２ｅの軸心方向の深さは、製造公差も含めて、カバーヨーク４３の厚みの半分程度になっている。なお、本実施形態では、カバーヨーク４３の突起部４３ａ及びヨーク４２の嵌合部４２ｅは、それぞれ３つずつ設けているが、突起部４３ａ及び嵌合部４２ｅを設置する数や設置する角度は適宜設定可能である。

回路基板４６には、基板側コネクタ４７が実装されている。基板側コネクタ４７はメス端子を有するものであり、回路基板４６の基板側コネクタ４７にコイル側コネクタ４５を、回路基板４６の厚み方向に接続することにより、トルク検出部３０と回路基板４６との間の電気的接続が得られる。また、別の方法として、コイルボビン４１に圧入されたコイル側端子にコイル先端部分を絡げて半田固定した状態で、基板スルーホールに挿入し、半田付けで接続されていてもよい。

ここで、ヨーク４２についてより詳細に説明する。図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。ヨーク４２における底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界には、ヨーク４２を形成する板の厚み方向が深さ方向となる溝部４２ｇが配置されている。即ち、溝部４２ｇは、ヨーク４２を形成する板の厚み方向が深さ方向となり、ヨーク４２の周方向における位置が同じ位置で底部４２ｆや壁部４２ｃに沿った方向が幅方向となる溝状の形状で形成されている。

なお、ここでいう底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界とは、底部４２ｆと壁部４２ｃとの間で曲げられている範囲をいう。つまり、底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界とは、後述するブランク材４２ｈ（図７参照）に対して折り曲げ加工を行うことによって底部４２ｆと壁部４２ｃと形成する際に、折り曲げ加工により底部４２ｆと壁部４２ｃとの間で曲げられる部分をいう。

溝部４２ｇは、ヨーク４２の径方向における底部４２ｆの外周端と、ヨーク４２の軸心方向における壁部４２ｃの底部４２ｆが位置する側の端部とが接続されている部分に配置されている。具体的には、溝部４２ｇは、底部４２ｆの厚み方向における壁部４２ｃが位置する側の面と、壁部４２ｃの厚み方向における底部４２ｆが位置する側の面とが接続される部分に配置されており、即ち、底部４２ｆと壁部４２ｃとによって形成される角部における、劣角側の部分に配置されている。このようにヨーク４２の底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界に配置される溝部４２ｇは、ヨーク４２の周方向における全周に亘って連続的に配置されている。

次に、ヨーク４２の製造方法について説明する。図７は、ヨーク４２の製造に用いるブランク材４２ｈの平面図である。ヨーク４２は、第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとのいずれも、平板からなる部材であるブランク材４２ｈを折り曲げ加工することにより製造する。ブランク材４２ｈは、ブランク材４２ｈの形状にする前の板材料より、壁部４２ｃになる部分と底部４２ｆになる部分とを有する状態で切り出す。なお、ブランク材４２ｈを板材料から切り出す方法として、板材料の厚み方向から抜型を押し当ててブランク材４２ｈを打ち抜く、いわゆる打ち抜き加工を用いることができる。

このため、ブランク材４２ｈでは、壁部４２ｃは、底部４２ｆと同一平面となって形成されており、ブランク材４２ｈは、底部４２ｆとなる部分の径方向における外側に、底部４２ｆの全周に亘って壁部４２ｃとなる部分が配置された、円板状、或いは円環状の部材になっている。壁部４２ｃに形成される凹部４２ｄと嵌合部４２ｅは、ブランク材４２ｈの時点で形成する。

図８は、図７のＢ－Ｂ断面図である。ブランク材４２ｈには、底部４２ｆとなる部分と壁部４２ｃとなる部分との境界に、溝部４２ｇが配置される。溝部４２ｇは、平板であるブランク材４２ｈの厚み方向が溝の深さ方向になり、ブランク材４２ｈの平面視においては円形に形成される溝になっている。溝部４２ｇは、例えば、図８に示すように、溝部４２ｇの延在方向に見た場合における形状が、溝部４２ｇの開口部側から溝の底側に向かうに従って溝の幅が狭くなる、半円状の形状で形成されている。なお、溝部４２ｇは、ブランク材４２ｈの厚み方向から、溝部４２ｇの断面形状に対応する型を押し付けることにより、ブランク材４２ｈを塑性変形させることで形成することができる。また、ブランク材４２ｈを打ち抜く前に溝部４２ｇを形成してもよいし、ブランク材４２ｈを打ち抜いた後に溝部４２ｇを形成してもよい。

ヨーク４２は、このように形成されるブランク材４２ｈに対してプレス加工を行うことにより、ヨーク４２に形状に成形をする。即ち、平板からなるブランク材４２ｈに対して、底部４２ｆの部分と壁部４２ｃの部分とに対して、板の厚み方向において互いに反対方向の力を付与してプレス加工を行い、ブランク材４２ｈにおける溝部４２ｇの外側に位置する部分を、板の厚み方向に曲げる。例えば、ブランク材４２ｈの厚み方向の一方側に、溝部４２ｇと略同じ直径のくぼみを有する凹状金型を配置するとともに、ブランク材４２ｈの厚み方向の他方側に、溝部４２ｇと略同じ直径の突起を有する凸状金型を配置し、凹状金型と凸状金型との間にブランク材４２ｈを挟み込み、凸状金型を凹状金型に向けて押し付けて、ブランク材４２ｈを塑性変形させ、溝部４２ｇを起点にブランク材４２ｈを折り曲げ、底部４２ｆの部分と壁部４２ｃの部分を形成することができる。つまり、ブランク材４２ｈは、溝部４２ｇの位置で折り曲げられる。その際に、溝部４２ｇの部分は、周囲の部分と比較して板の厚みが薄いため、相対的に剛性が低くなっている。このため、ブランク材４２ｈは、溝部４２ｇの位置を支点として曲がり易くなっており、溝部４２ｇの位置で容易に曲げることが可能になっている。

溝部４２ｇの位置でブランク材４２ｈを曲げたら、曲げた部分、つまり、ブランク材４２ｈにおける溝部４２ｇの外側に位置する部分を、円筒形の形状にする。これにより、底部４２ｆの周囲に円筒形の壁部４２ｃが配置される形状にし、ヨーク４２を形成する。ヨーク４２は、第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとのいずれもこれらのように製造を行う。

次に、ヨーク４２を有するトルク検出部３０の組み立てについて説明する。トルク検出部３０を組み立てる際には、まず、検出コイル４０をそれぞれコイルボビン４１に巻き付ける。第１検出コイル４０ａを第１コイルボビン４１ａに巻き付ける場合、第１検出コイル４０ａの先端部分を一方のコイル側端子４１ｈに絡げて半田またはティグ溶接で固定し、第１検出コイル４０ａを第１コイルボビン４１ａのフランジ部４１ｃ同士の間の部分に巻き付けた後、その終端部分を他方のコイル側端子４１ｈに絡げて半田またはティグ溶接で固定する。第２検出コイル４０ｂについても同様である。

次に、検出コイル４０を巻き付けた２つのコイルボビン４１を、それぞれヨーク４２の内側に嵌着する。そして、これら２つのコイルボビン４１を、カバーヨーク４３を挟んでコイルボビン４１同士が互いに向かい合うように配置し、カバーヨーク４３に対して軸心方向における両側から第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとをそれぞれ圧入する。

２つのコイルボビン４１が向かい合う状態で第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとに圧入されることにより、第１コイルボビン４１ａの端子取付部４１ｇと第２コイルボビン４１ｂの端子取付部４１ｇとが合わさり、コイル側コネクタ４５が形成される。トルク検出部３０は、これらのように組み立てた状態で入力軸側ハウジング部２０ａの内側に装着し、コイル側コネクタ４５を、回路基板４６の基板側コネクタ４７に接続する。これにより、トルクセンサ１０はステアリング装置８０に設置される。

回路基板４６にはトルクセンサ１０を構成するトルク演算回路（図示省略）が搭載されており、トルク演算回路は、第１検出コイル４０ａと第２検出コイル４０ｂとの出力電圧を検出し、当該出力電圧の差分に基づいて、ステアリングホイール８１に付与されて入力軸８２ａに伝達された操舵トルクを検出する。このように、トルクセンサ１０は、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの相対的な変位（回転変位）を、２つの検出コイル４０のインピーダンスの変化に対応させて検出する。

次に、実施形態に係るステアリング装置８０の作用について説明する。ステアリング装置８０が搭載される車両の運転時に、ステアリングホイール８１が操作をされた場合は、ステアリングホイール８１に付与された操舵力は、ステアリングホイール８１からステアリングシャフト８２に伝えられる。

ステアリングシャフト８２に伝えられた操舵力は、操舵トルクとしてステアリングシャフト８２から中間シャフト８５に伝達され、中間シャフト８５からスタブシャフト８７を経てピニオンギヤ８８ａに伝達される。これにより、ピニオンギヤ８８ａを有するステアリングギヤ８８は、ピニオンギヤ８８ａから伝達された回転運動を、ラック８８ｂの直線運動に変換し、タイロッド８９を動作させる。

また、本実施形態に係るステアリング装置８０は、運転者の操舵をアシストする補助操舵トルクを発生させる電動モータ９４を有している。電動モータ９４は、ステアリングシャフト８２に亘って配置されるトルクセンサ１０により検出した操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを発生する。

トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト８２に付与された操舵トルクを、ステアリングシャフト８２が有する入力軸８２ａと出力軸８２ｂとが相対回転した際における相対回転の角度に基づいて検出する。即ち、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとは、トーションバー８２ｃを介して連結されているため、ステアリングシャフト８２に操舵トルクが付与された際には、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間では、トーションバー８２ｃを介して操舵トルクが伝達される。その際に、トーションバー８２ｃが僅かに捩じれることにより、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとは、相対回転をする。

入力軸８２ａはトルクセンサ１０を構成するセンサシャフト部３１を有しており、出力軸８２ｂにはトルクセンサ１０を構成するセンサスリーブ３２が連結されているため、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとが相対回転をした場合、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２も相対回転をする。トルクセンサ１０は、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２と相対回転した際における相対回転の角度を検出することにより、操舵トルクを検出する。

詳しくは、トルクセンサ１０で操舵トルクを検出する際には、検出コイル４０で磁界を発生し、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とが相対回転をした際に、検出コイル４０で発生した磁界が変化することにより変化する検出コイル４０のインピーダンスの変化量を電気信号として読み取ることにより、操舵トルクを検出する。

入力軸８２ａと出力軸８２ｂとが相対回転をすることに伴ってセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とが相対回転をした場合における変化を、図９、図１０を用いて説明する。図９、図１０は、センサスリーブ３２に対してセンサシャフト部３１が相対回転をした状態を示す概念説明図である。図９、図１０は、図３に対してセンサシャフト部３１が矢印の方向にセンサスリーブ３２に対して相対回転をした状態の概念説明図になっている。センサシャフト部３１には、凸部３１ａが複数配置されており、センサスリーブ３２には窓孔３３が複数配置されており、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とが相対回転をした場合、センサシャフト部３１の凸部３１ａと、センサスリーブ３２の窓孔３３との相対的な位置が変化する。

ここで、磁界を発生する検出コイル４０の周囲に配置されるヨーク４２とカバーヨーク４３、及びセンサシャフト部３１は、磁性材料からなるため、磁束を通すことができる。一方で、センサスリーブ３２は、非磁性かつ導電性の材料（例えば、アルミニウム合金など）からなるため、検出コイル４０から高周波数の交番磁界を発生させた場合、センサスリーブ３２の表面で渦電流が発生するので、磁束は通り難くなっているものの、窓孔３３の位置には導電性の材料が存在しないので、センサスリーブ３２の表面には渦電流が発生せず、窓孔３３が空いていない部分に比べ、磁束が通り易くなっている。

このため、センサシャフト部３１の周方向において窓孔３３が配置されている位置では、検出コイル４０で発生した磁界の磁束は窓孔３３を通過することができるため、ヨーク４２とカバーヨーク４３とセンサシャフト部３１の凸部３１ａとを通る磁路の磁束量が大きくなる。これに対し、センサシャフト部３１の周方向において窓孔３３が配置されていない位置では、検出コイル４０で発生した磁界の磁束はセンサスリーブ３２によって遮られ易くなるため、ヨーク４２とカバーヨーク４３とセンサシャフト部３１の凸部３１ａとを通る磁路の磁束量は小さくなる。

従って、センサシャフト部３１の凸部３１ａと、センサスリーブ３２の窓孔３３との相対的な位置が変化した場合、検出コイル４０で発生した磁界の磁束の通り易さが変化するため、センサシャフト部３１の凸部３１ａとセンサスリーブ３２の窓孔３３との相対的な位置によって、検出コイル４０のインピーダンスが変化する。

例えば、図３に示すセンサシャフト部３１に配置される複数の凸部３１ａのうち、１つの凸部３１ａａに着目すると、図３の状態では、凸部３１ａａは、センサスリーブ３２の窓孔３３とは周方向における位置が異なる位置になっている。このため、検出コイル４０で発生した磁界の磁束は、凸部３１ａａを通り難くなっている。

これに対し、ステアリングシャフト８２に操舵トルクが入力されることによりトーションバー８２ｃがねじれて入力軸８２ａが出力軸８２ｂに対して相対回転した場合は、センサシャフト部３１もセンサスリーブ３２に対して相対回転をするため、センサシャフト部３１の凸部３１ａと、センサスリーブ３２の窓孔３３との相対的な位置が変化する。この場合、検出コイル４０で発生した磁界の磁束は、センサシャフト部３１の凸部３１ａと、センサスリーブ３２の窓孔３３との相対的な位置に応じて、磁束の通り易さが変化する。

例えば、図３に示すセンサシャフト部３１が、センサスリーブ３２に対して図９の矢印で示す方向に相対回転をすることにより、センサシャフト部３１の凸部３１ａａの周方向における位置が、図９に示すように１つの第２窓孔３３ｂと同じ位置になったとする。この場合、第２検出コイル４０ｂで発生する磁界の磁束は、第２窓孔３３ｂを通ってセンサシャフト部３１の凸部３１ａａを通り易くなるため、凸部３１ａａを通る磁路の磁束量が大きくなり易くなる。

一方で、凸部３１ａａは、周方向における位置が第１窓孔３３ａとは周方向における位置が同じ位置になっていないため、第１検出コイル４０ａで発生する磁界の磁束はセンサシャフト部３１の凸部３１ａａを通り難くなり、凸部３１ａａを通る磁路の磁束量は小さくなり易くなる。

また、図３に示すセンサシャフト部３１が、センサスリーブ３２に対して図１０の矢印で示す方向に相対回転をすることにより、センサシャフト部３１の凸部３１ａａの周方向における位置が、図１０に示すように１つの第１窓孔３３ａと同じ位置になったとする。この場合、第１検出コイル４０ａで発生する磁界の磁束は、第１窓孔３３ａを通ってセンサシャフト部３１の凸部３１ａａを通り易くなるため、凸部３１ａａを通る磁路の磁束量が大きくなり易くなる。

一方で、凸部３１ａａは、周方向における位置が第２窓孔３３ｂとは周方向における位置が同じ位置になっていないため、第２検出コイル４０ｂで発生する磁界の磁束はセンサシャフト部３１の凸部３１ａａを通り難くなり、凸部３１ａａを通る磁路の磁束量は小さくなり易くなる。

第１検出コイル４０ａや第２検出コイル４０ｂで発生する磁界の磁束は、これらのようにセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２との相対的な回転角度に応じてそれぞれ磁界の磁束量が変化するため、これに伴いそれぞれの検出コイル４０のインピーダンスが変化する。トルクセンサ１０は、検出コイル４０のインピーダンスの変化量を、回路基板４６から電気信号としてＥＣＵ９０に対して出力する。

ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から伝達された電気信号に基づいて電動モータ９４を作動させ、電動モータ９４に補助操舵トルクを発生させる。つまり、トルクセンサ１０からＥＣＵ９０に伝達された電気信号は、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２と相対回転の角度に応じて変化し、ステアリングシャフト８２の入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間で作用する操舵トルクに基づいて変化する。このため、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から伝達された電気信号を、ステアリングシャフト８２に作用する操舵トルクによって変化する情報として使用し、トルクセンサ１０から伝達される電気信号に基づいて電動モータ９４へ供給する電力値を調節し、電動モータ９４に補助操舵トルクを発生させる。

即ち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から操舵トルクの信号を取得し、車速センサ９５から車両の車速信号を取得し、さらに、電動モータ９４に設けられた回転検出装置から電動モータ９４の動作情報を取得し、これらの動作情報と操舵トルクと車速信号とに基づいて電動モータ９４に補助操舵トルクを発生させる。電動モータ９４で発生した補助操舵トルクは、ステアリングシャフト８２の出力軸８２ｂに対して減速装置９１を介して伝達される。これにより、運転者がステアリングホイール８１に付与した操舵力は、電動モータ９４で発生した補助操舵トルクによりアシストされ、操舵補助制御が実施される。

また、ステアリングホイール８１からステアリングシャフト８２に操舵トルクが入力された場合において、操舵トルクに対して抵抗するトルクをステアリングシャフト８２が中間シャフト８５側から受けない場合は、ステアリングシャフト８２は、トーションバー８２ｃがほとんど捩じれることなく、入力軸８２ａと出力軸８２ｂと一体に回転をする。この場合、トルクセンサ１０は、操舵トルクが０であることを示す信号を出力する必要がある。

つまり、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から出力される電気信号も用いて操作補助制御を行うため、トルクセンサ１０から出力する電気信号は、操舵トルクに対して高い精度で出力する必要がある。このため、トルクセンサ１０から出力する電気信号の精度が許容範囲内に収まらない場合には、当該トルクセンサ１０は製品として用いることができなくなる。

ここで、本願の発明者らは、トルクセンサ１０から出力する電気信号について、トルクセンサ１０の形状による影響について研究を行った。具体的には、磁界を発生する検出コイル４０を保持し、磁束を通すヨーク４２は、ブランク材４２ｈを折り曲げて成形を行うが、壁部４２ｃの高さが周方向において変化するため、ブランク材４２ｈをプレス加工してヨーク４２の形状にした際に、真円度が低くなり易くなっている。

検出コイル４０は、コイルボビン４１に巻き回されることにより略円環状の形状で形成され、ヨーク４２は、壁部４２ｃが略円筒形の形状で形成されて検出コイル４０の径方向における外側に壁部４２ｃが位置する状態で、コイルボビン４１に巻かれる検出コイル４０を保持する。検出コイル４０で発生した磁界の磁束は、磁性材料により形成されるヨーク４２も通るため、ヨーク４２の真円度が低い場合は、検出コイル４０で磁界を発生した際における磁束量の安定性が低くなり、検出コイル４０のインピーダンスも不安定になり易くなる。このため、ヨーク４２の真円度が低い場合は、トルクセンサ１０から出力される電気信号の精度が低くなり易くなる。

本願の発明者らは鋭意研究の結果、これらのようにヨーク４２の真円度が、トルクセンサ１０から出力される電気信号に影響を与えることについての知見を得た。本実施形態では、この知見に基づいて、ヨーク４２の底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界に溝部４２ｇを配置することにより、ヨーク４２の真円度を高め、トルクセンサ１０から出力される電気信号の精度の向上を図っている。

次に、本実施形態に係るトルクセンサ１０から出力される電気信号の精度について説明するために、比較例に係るトルクセンサ１０から出力される電気信号と比較することにより説明する。比較例に係るトルクセンサ１０は、検出コイル４０を保持するヨーク４２のみが実施形態に係るトルクセンサ１０と異なっており、それ以外は実施形態に係るトルクセンサ１０と同じ構成になっている。

比較例に係るトルクセンサ１０では、ヨーク４２における底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界には、上述した実施形態とは異なり溝部４２ｇが配置されておらず、ヨーク４２は、溝部４２ｇが形成されていない平坦なブランク材４２ｈに対してプレス加工を行うことにより、壁部４２ｃを略円筒形の形状にする。その際に、壁部４２ｃは、底部４２ｆからの高さが周方向において変化する形状で形成されるため、高さが変化する部分で絞りしわが発生し易くなり、円筒形の真円度が低くなり易くなる。また、壁部４２ｃは、底部４２ｆからの高さが周方向において変化する形状で形成されるため、プレス加工を行った際における形状の戻りである、いわゆるスプリングバックも、周方向における位置により異なり、これによっても円筒形の真円度が低くなる。

図１１は、比較例に係るトルクセンサ１０が有するヨーク４２の真円度を示す概念説明図である。図１２は、比較例に係るトルクセンサ１０のセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で等速回転させた場合における、トルクセンサ１０から出力される電気信号の電圧を示す概念図である。比較例に係るトルクセンサ１０では、ヨーク４２には溝部４２ｇが形成されていないため、ヨーク４２の外径の真円度が低くなっている。このため、比較例に係るトルクセンサ１０が有するヨーク４２の外径の真円度である真円度Ｒａｃは、ヨーク４２の外径の目標となる真円度である目標真円度Ｒｔに対して、図１１に概念的に示すように大きく離隔している。

このように、ヨーク４２の真円度が低い比較例に係るトルクセンサ１０のセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを、双方の間で負荷が生じない無負荷の状態で、一体で検出コイル４０に対して回転をさせた場合、トルクセンサ１０から出力される電気信号であるセンサ出力Ｓｃは、図１２に示すように、出力される電圧が大幅に変動してしまう。即ち、ヨーク４２の真円度が低い比較例では、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２との間で大きなトルクが作用せず、トルクセンサ１０で検出すべきトルクが発生していない場合でも、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とが回転をすることにより、センサ出力Ｓｃは大きく変動してしまう。

トルクセンサ１０から出力されるセンサ出力には、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際におけるセンサ出力に対して、製品としての許容範囲が設定されるが、センサ出力Ｓｃの変動が大きい場合は、許容範囲を超えてしまうことがある。センサ出力Ｓｃの変動が許容範囲を超えてしまった場合、そのトルクセンサ１０は製品として用いることができないため、センサ出力Ｓｃの変動に対して影響を与えるヨーク４２の真円度は、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりに対しても影響を与える。

図１３は、実施形態に係るトルクセンサ１０が有するヨーク４２の真円度を示す概念説明図である。図１４は、実施形態に係るトルクセンサ１０のセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で等速回転させた場合における、トルクセンサ１０から出力される電気信号の電圧を示す概念図である。なお、図１１と図１３は、トルクセンサ１０が有するヨーク４２の外径の真円度が目標真円度に対して離隔している状態について理解し易くするために、ヨーク４２の外径の真円度と目標真円度との離隔の大きさを、図１１と図１３で同じ倍率で倍率を大きくして図示したものになっている。また、図１２と図１４とは、電圧の大きさが縦軸となる概念図になっており、図１２と図１４とでは、縦軸に示される電圧の範囲は同じ範囲になっている。

本実施形態に係るトルクセンサ１０では、ヨーク４２には底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界に溝部４２ｇが配置されている。このため、ブランク材４２ｈに対してプレス加工を行うことにより、壁部４２ｃを略円筒形の形状にする際に、壁部４２ｃは溝部４２ｇの位置で曲がり易くなり、絞りしわが発生し難くなる。また、溝部４２ｇの位置で曲がり易くなることにより、プレス加工を行った際におけるスプリングバックも発生し難くなるため、ヨーク４２は、壁部４２ｃの形状である円筒形の真円度が高くなる。従って、実施形態に係るトルクセンサ１０が有するヨーク４２の外径の真円度である真円度Ｒａｅは、図１３に概念的に示すように、ヨーク４２の外径の目標となる真円度である目標真円度Ｒｔに近くなる。

このように、ヨーク４２の真円度が高い実施形態に係るトルクセンサ１０のセンサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを、双方の間で負荷が生じない無負荷の状態で、一体で検出コイル４０に対して回転をさせた場合、トルクセンサ１０から出力されるセンサ出力Ｓｅは、図１４に示すように、出力される電圧の変動が小さくなる。即ち、高い真円度でヨーク４２が形成される実施形態では、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２との間で大きなトルクが作用せず、トルクセンサ１０で検出すべきトルクが発生していない場合には、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とが回転をしても、センサ出力Ｓｅはあまり変動しない。

これにより、実施形態に係るトルクセンサ１０では、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際におけるセンサ出力Ｓｅの変動を、製品としての許容範囲内に収めることができるため、製品として用い易くすることができる。即ち、ヨーク４２の底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界に溝部４２ｇが配置される、実施形態に係るトルクセンサ１０では、ヨーク４２の外径の真円度を高めることができるため、不必要なセンサ出力Ｓｅの変動を抑えることができ、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサ１０を製造することができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、実施形態に係るトルクセンサ１０では、第１検出コイル４０ａを保持する第１ヨーク４２ａと、第２検出コイル４０ｂを保持する第２ヨーク４２ｂとのいずれも、底部４２ｆと壁部４２ｃとの境界に溝部４２ｇが配置されている。これにより、第１ヨーク４２ａと第２ヨーク４２ｂとのそれぞれで、外径の真円度を高めることができる。従って、不必要なセンサ出力Ｓｅの変動を抑えることができ、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサ１０を製造することができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、実施形態に係るトルクセンサ１０では、底部４２ｆからの壁部４２ｃの高さが、ヨーク４２の周方向において周期的に変化して形成されるヨーク４２に対して溝部４２ｇが配置されるため、壁部４２ｃの高さが周期的に変化するヨーク４２であっても、ヨーク４２の外径の真円度を高めることができる。これにより、ヨーク４２が有する壁部４２ｃの高さが周期的に変化する場合であっても、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際におけるセンサ出力Ｓｅの変動を抑えることができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、実施形態に係るトルクセンサ１０では、ヨーク４２の溝部４２ｇは、ヨーク４２の周方向における全周に亘って連続的に配置されるため、壁部４２ｃの高さの変化の仕方に関わらずヨーク４２の外径の真円度を高めることができる。これにより、ヨーク４２が有する壁部４２ｃの高さの変化の仕方に関わらず、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際におけるセンサ出力Ｓｅの変動を抑えることができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、実施形態に係るトルクセンサ１０の製造方法では、ヨーク４２は、平板からなるブランク材４２ｈに溝部４２ｇを形成し、溝部４２ｇの位置でブランク材４２ｈを折り曲げることによって底部４２ｆと壁部４２ｃとを形成するため、ヨーク４２の真円度を高めることができる。これにより、トルクセンサ１０からの出力の不必要な変動を抑えることができるため、操舵トルクを安定して検出することのできるトルクセンサ１０を製造することができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

［変形例］
なお、上述した実施形態では、ヨーク４２の溝部４２ｇは、ヨーク４２の全周に亘って連続的に配置されているが、溝部４２ｇは全周に亘って連続的に配置されていなくてもよい。図１５は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、溝部４２ｇが断続的に配置される場合におけるヨーク４２のブランク材４２ｈの平面図である。溝部４２ｇは、例えば、図１５に示すように、ヨーク４２の周方向における全周に亘って断続的に配置されていてもよい。即ち、溝部４２ｇは、ブランク材４２ｈに対してプレス加工を行う際に、壁部４２ｃの真円度を、センサ出力Ｓｅの変動を許容範囲内に収めることができる程度の真円度にできれば、ヨーク４２の全周に亘って連続的に配置されていなくてもよい。

一方で、検出コイル４０で発生する磁界の磁路は、ヨーク４２によっても形成されるため、ヨーク４２に配置される溝部４２ｇが多い場合、ヨーク４２の体積は小さくなるため、ヨーク４２を通る磁束の量は少なくなる。このため、溝部４２ｇをヨーク４２の周方向における全周に亘って断続的に配置した場合は、周方向における全周に亘って連続的に配置した場合と比較して、ヨーク４２の体積を大きくすることができるため、ヨーク４２を通る磁束の量も多くすることができる。

これにより、トルクセンサ１０によって検出する操舵トルクの検出精度を、溝部４２ｇを周方向における全周に亘って連続的に配置した場合と比較して高めることができる。従って、溝部４２ｇを、ヨーク４２の周方向における全周に亘って断続的に配置した場合は、操舵トルクの検出精度を確保しつつ、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

図１６は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、壁部４２ｃの高さが低い位置に溝部４２ｇが配置される場合におけるヨーク４２のブランク材４２ｈの平面図である。また、溝部４２ｇは、例えば、図１６に示すように、ヨーク４２の周方向において底部４２ｆからの壁部４２ｃの高さが低い位置に配置され、壁部４２ｃの高さが高い位置には溝部４２ｇは配置されていなくてもよい。

つまり、ブランク材４２ｈをプレス加工することによって壁部４２ｃを略円筒形の形状に形成する場合、壁部４２ｃにおける高さが低い部分は、高さが高い部分と比較して曲げづらくなっている。このため、ヨーク４２のブランク材４２ｈから加工する際に曲げづらい、壁部４２ｃの高さが低い位置に溝部４２ｇを配置することにより、壁部４２ｃをバランス良く効果的に曲げ易くすることができ、ヨーク４２の真円度を高めることができる。これにより、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際における、センサ出力Ｓｅの変動を抑えることができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

図１７は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、溝部４２ｇの深さが周方向における位置によって変化する場合におけるヨーク４２のブランク材４２ｈの平面図である。図１８は、図１７のＣ－Ｃ断面図である。図１９は、図１７のＥ－Ｅ断面図である。また、溝部４２ｇは、図１７、図１８、図１９に示すように、ヨーク４２の周方向において底部４２ｆからの壁部４２ｃの高さが低い位置での深さＤａが、底部４２ｆからの壁部４２ｃの高さが高い位置での深さＤｂよりも深く形成されていてもよい。壁部４２ｃの高さが低い位置での溝部４２ｇの深さＤａを、壁部４２ｃの高さが高い位置での深さＤｂよりも深くすることにより、壁部４２ｃの高さが高い部分と低い部分とのいずれの位置でも、プレス加工によってバランス良く効果的に曲げ易くすることができる。これにより、ヨーク４２の真円度を高めることができ、センサシャフト部３１とセンサスリーブ３２とを無負荷の状態で回転させた際における、センサ出力Ｓｅの変動を抑えることができる。この結果、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、上述した実施形態では、溝部４２ｇは、溝部４２ｇの延在方向に見た場合における形状が半円状の形状で形成されているが、溝部４２ｇは、これ以外の形状で形成されていてもよい。図２０は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、溝部４２ｇの断面形状が二等辺三角形の形状で形成される場合における溝部４２ｇの断面図である。図２１は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、溝部４２ｇの断面形状が直角三角形の形状で形成される場合における溝部４２ｇの断面図である。溝部４２ｇは、溝部４２ｇの延在方向に見た場合における形状が、例えば、図２０に示すように、二等辺三角形の形状で形成されていたり、図２１に示すように、直角三角形の形状で形成されていたりしてもよい。即ち、溝部４２ｇの延在方向に見た場合における溝部４２ｇの形状は、３つの頂点のうちの１つの頂点が溝底に位置する、三角形の形状で形成されていてもよい。

溝部４２ｇの形状を、二等辺三角形や直角三角形等の三角形の形状で形成することにより、ブランク材４２ｈの壁部４２ｃを曲げる際に、ブランク材４２ｈは溝部４２ｇの溝底の位置で曲がり易くなるため、スプリングバックを発生し難くすることができる。また、溝部４２ｇの位置でブランク材４２ｈを曲げた際には、三角形の形状で形成される溝部４２ｇの面同士が当たるため、曲がり方を均一にすることができ、絞りしわを発生し難くすることができる。これにより、ヨーク４２の真円度を高めることができ、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

図２２は、実施形態に係るトルクセンサ１０の変形例であり、溝部４２ｇの断面形状が四角形の形状で形成される場合における溝部４２ｇの断面図である。また、溝部４２ｇの延在方向に見た場合における溝部４２ｇの形状は、例えば、図２２に示すように、四角形の形状で形成されていてもよい。溝部４２ｇの形状を、四角形の形状で形成することにより、ブランク材４２ｈにおける溝部４２ｇが形成される部分の剛性をより低下させることができ、ブランク材４２ｈの壁部４２ｃを曲げる際に、ブランク材４２ｈを溝部４２ｇの位置で曲がり易くすることができる。これにより、ヨーク４２の真円度を高めることができ、トルクセンサ１０の製造時における歩留まりを向上させることができる。

以上、本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。実施形態や変形例として説明した構成は、適宜組み合わせてもよい。

１０ トルクセンサ
２０ ハウジング
２０ａ 入力軸側ハウジング部
２０ｂ 出力軸側ハウジング部
３０ トルク検出部
３１ センサシャフト部
３１ａ 凸部
３１ｂ 溝部
３２ センサスリーブ
３２ａ 連結部
３３ 窓孔
３３ａ 第１窓孔
３３ｂ 第２窓孔
４０ 検出コイル
４０ａ 第１検出コイル
４０ｂ 第２検出コイル
４１ コイルボビン
４２ ヨーク
４２ａ 第１ヨーク
４２ｂ 第２ヨーク
４２ｃ 壁部
４２ｆ 底部
４２ｇ 溝部
４２ｈ ブランク材
４３ カバーヨーク
４５ コイル側コネクタ
４６ 回路基板
４７ 基板側コネクタ
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
８２ａ 入力軸
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 スタブシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオンギヤ
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９１ 減速装置
９２ ウォームホイール
９３ ウォーム
９４ 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

Claims (8)

1. 磁界を発生する円環状の検出コイルと、
   前記検出コイルを覆って前記検出コイルを保持すると共に前記検出コイルで発生した前記磁界の磁束を通すヨークと、
   前記検出コイルの内側の位置で入力軸を覆って配置され、且つ、トーションバーを介して前記入力軸に連結される出力軸に取り付けられる円筒状のセンサスリーブと、
   を備え、
   前記入力軸における前記センサスリーブの内側に位置する部分には、前記入力軸の径方向における外側に突出する複数の凸部が前記入力軸の周方向に並んで配置され、
   前記センサスリーブは、前記センサスリーブの周方向に並んで前記センサスリーブの厚み方向に貫通する複数の窓孔を有し、
   前記ヨークは、前記検出コイルの軸心方向における側方から前記検出コイルを覆う底部と、前記検出コイルの径方向における外側から前記検出コイルを覆う壁部とを有し、
   前記底部と前記壁部との境界には、前記ヨークの厚み方向が深さ方向となる溝部が配置されるトルクセンサ。
2. 前記検出コイルは、第１検出コイルと第２検出コイルとを有し、
   前記ヨークは、前記第１検出コイルを保持する第１ヨークと、前記第２検出コイルを保持する第２ヨークとを有する請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記壁部は、前記底部からの高さが前記ヨークの周方向において周期的に変化する請求項１または２に記載のトルクセンサ。
4. 前記溝部は、前記ヨークの周方向における全周に亘って連続的に配置される請求項１から３のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
5. 前記溝部は、前記ヨークの周方向における全周に亘って断続的に配置される請求項１から３のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
6. 前記溝部は、前記ヨークの周方向において前記底部からの前記壁部の高さが低い位置に配置される請求項３に記載のトルクセンサ。
7. 前記溝部は、前記ヨークの周方向において前記底部からの前記壁部の高さが低い位置での深さが、前記底部からの前記壁部の高さが高い位置での深さよりも深い請求項３に記載のトルクセンサ。
8. 磁界を発生する円環状の検出コイルと、
   前記検出コイルを覆って前記検出コイルを保持すると共に前記検出コイルで発生した前記磁界の磁束を通すヨークと、
   前記検出コイルの内側の位置で入力軸を覆って配置され、且つ、トーションバーを介して前記入力軸に連結される出力軸に取り付けられる円筒状のセンサスリーブと、
   を備え、
   前記入力軸における前記センサスリーブの内側に位置する部分には、前記入力軸の径方向における外側に突出する複数の凸部が前記入力軸の周方向に並んで配置され、
   前記センサスリーブは、前記センサスリーブの周方向に並んで前記センサスリーブの厚み方向に貫通する複数の窓孔を有し、
   前記ヨークは、前記検出コイルの軸心方向における側方から前記検出コイルを覆う底部と、前記検出コイルの径方向における外側から前記検出コイルを覆う壁部とを有するトルクセンサの製造方法であって、
   前記ヨークは、平板に前記平板の厚み方向が深さ方向となる溝部を形成し、前記溝部の位置で前記平板を折り曲げることにより、前記底部と前記壁部とを形成するトルクセンサの製造方法。

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