JP3673139B2

JP3673139B2 - トルクセンサ

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Publication number: JP3673139B2
Application number: JP2000065208A
Authority: JP
Inventors: 哲也村上; 真史久世
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JP2001255219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するパワーステアリング装置において、その操舵トルクを検出するのに適したトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両のパワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの回転をステアリングシャフトを介して車輪に伝達する際、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクをトルクセンサにより検出し、その検出トルクの大きさに応じて操舵補助力を付与している。
【０００３】
例えば特開平８−２４０４９１号公報、特開平９−６１２６３号公報、特開平９−６１２６４号公報により開示されたトルクセンサにおいては、磁性材製の第１回転軸にトーションバーを介して連結された第２回転軸に、導電性を有する非磁性材製の円筒部材が同行回転するように連結され、その円筒部材を囲む磁束発生用コイルが設けられ、その円筒部材に窓が形成され、その円筒部材に囲まれる第１回転軸の外周に溝が形成されている。トルク伝達による両回転軸の相対回転により、その窓と溝との重なり状態が変化するものとされている。その円筒部材により第１回転軸に至る磁束が遮られることから、伝達トルクに応じた両回転軸の相対回転による窓と溝との重なり状態の変化によって、その第１回転軸を通過する磁束が変化する。また、そのコイルの磁束発生に基づき生じる交番磁界内で円筒部材に渦電流が生じることによっても第１回転軸に至る磁束が遮られる。すなわち、伝達トルクに応じた両回転軸の相対回転に応じて第１回転軸の通過磁束が変化する。その磁束変化による電磁誘導によりコイル出力が変化するものとされ、そのコイル出力の変化に基づき伝達トルクが検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のトルクセンサにおいては、第１回転軸の成形後に、その外周に軸方向に沿う溝を形成する必要がある。そのため加工コストが増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルクセンサは、第１シャフトと、その第１シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、その第２シャフトに同軸心かつ同行回転するように連結される円筒形筒状部材と、その筒状部材の外周を囲むように配置されると共に、交番磁界を生じるように磁束を発生させるコイルとを備え、その第１シャフトの外周により、前記コイルの発生磁束の通過位置に配置される磁性材製の磁束通過部が構成され、その筒状部材は、その磁束通過部を囲むと共に前記コイルの発生磁束の通過位置に配置される導電性を有する非磁性材製の磁束規制部を有し、その磁束通過部を構成する前記第１シャフトの外周は軸方向に沿う稜を有する正多角柱形状とされ、その磁束規制部に、その磁束通過部の外周と対向する開口が形成され、その多角柱の稜と開口とは、両シャフトの相対回転量に応じて両シャフトの周方向における相対位置が変化するように相対配置され、その開口と多角柱の稜との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出される。
その第１シャフトにおける磁束通過部を構成する磁性材としては、トルクセンサを構成する上で必要な磁気特性に優れた例えば軟質磁性金属材料や磁性樹脂材料を用いることができる。その筒状部材を構成する導電性を有する非磁性材としては、アルミニウム等の導電性に優れると共に透磁率の小さい常磁性体を用いることができる。
上記構成においては、トルク伝達時における両シャフトの相対回転により、第１シャフトの磁束通過部の外周の正多角柱の稜と、第２シャフトと同行回転する筒状部材の磁束規制部に形成された開口との相対位置が、両シャフトの周方向において変化する。その磁束通過部を通過する磁束は、その磁束規制部がなければ、その磁束通過部の外周の正多角柱の稜に沿う部分において最も多くなり、その稜からシャフト周方向に離れるに従って少なくなる。よって、その磁性材製の磁束通過部における稜と、その非磁性材製の磁束規制部における開口との相対位置の変化により、その磁束規制部により磁束を遮る位置が変化し、磁束通過部の通過磁束が変化する。さらに、そのコイルの磁束発生に基づき生じる交番磁界内で導電性の筒状部材に渦電流が生じることによっても、その磁束通過部に至る磁束が遮られる。これにより、その磁束通過部の通過磁束を、その稜と開口との相対位置の変化に応じて変化させることができる。その相対位置変化は伝達トルクに対応する両シャフトの相対回転に対応することから、その磁束変化に基づき両シャフトにより伝達されるトルクを検出できる。
上記構成によれば、第１シャフトの外周を軸方向に沿う稜を有する正多角柱形状に成形するだけで、磁束通過部の通過磁束を両シャフトの相対回転量に応じて変化させることができる。よって、その磁束通過部の通過磁束を両シャフトの相対回転量に応じて変化させる上で、従来のように溝の加工を行う必要がなく、加工コストを低減できる。
【０００７】
その開口は、トルク検出のための両シャフトの相対回転時に、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されているのが好ましい。
その磁束通過部を通過する磁束は、その磁束規制部がなければ、その稜に沿う部分において最も多くなる。よって、両シャフトの相対回転時に筒状部材の開口が一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なることで、検出感度を高めることができる。
【０００８】
その開口は、両シャフトの回転軸方向に平行な縁と回転周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有すると共に、両シャフトの相対回転軸方向において前記稜の両端間に配置され、両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁は、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されているのが好ましい。
これにより、両シャフトが一方向に相対回転すると、その多角柱の一つの稜の頂部と開口とがシャフト径方向において重なり、その稜の頂部がシャフト周方向における開口の中心に近接するにつれて、その開口に対向する磁束通過部の通過磁束が増加する。また、両シャフトが他方向に相対回転すると、その多角柱の一つの稜の頂部は開口から離間し、両シャフトの相対回転量に応じてその開口に対向する磁束通過部の通過磁束が減少する。その相対回転量に応じて磁束通過部の通過磁束が変化する範囲でトルクを検出できるので、トルク検出範囲を可及的に広くできる。
【０００９】
前記コイルとして、両シャフトの相対回転軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コイルとを備え、前記開口として、両シャフトの相対回転軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２開口とを備え、その第１コイルは第１開口を通過する磁束を発生する位置に配置され、その第２コイルは第２開口を通過する磁束を発生する位置に配置され、両シャフトが検出原点位置にある時、その第１開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁と、その第２開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁とは、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置され、その一つの稜の頂部と第１開口とはシャフト径方向において、両シャフトがトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なると共に他方向に相対回転した時は重なることがないように相対配置され、その一つの稜の頂部と第２開口とはシャフト径方向において、両シャフトがトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なることがないと共に他方向に相対回転した時は重なるように相対配置され、両シャフトの相対回転時において、その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値とは互いに等しくされ、その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出されるのが好ましい。
この構成によれば、両シャフトが一方向に相対回転した時、一つの稜の頂部は第１開口とシャフト径方向において重なり、第２開口から離間する。両シャフトが他方向に相対回転した時、一つの稜の頂部は第１開口から離間し、第２開口とシャフト径方向において重なる。また、両シャフトの相対回転時において、その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値とは互いに等しくされている。よって、その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクを検出し、トルク検出感度を増大できる。しかも、温度が変動した場合、第１開口と重なる磁束通過部を通過する磁束と、第２開口と重なる磁束通過部を通過する磁束とは同じだけ変化するので、両磁束変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
【００１０】
前記第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、前記第２開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、その第１開口の数と第２開口の数と前記稜の数とは互いに等しくされているのが好ましい。
第１、第２開口の数を稜の数と等しくすることでトルク検出感度を可及的に向上できる。
【００１１】
その稜は、第１シャフトの軸方向に沿うシャープエッジを有するのが好ましい。その稜がシャープエッジを有することで磁束通過部を通過する磁束を多くし、トルク検出感度を向上することができる。
【００１２】
前記コイルを保持する磁性材製のコイルホルダーを備え、そのコイルホルダーは、そのコイルを囲む筒状の外周部分と、その外周部分の一端側から内方に向かう部分と、その外周部分の他端側から内方に向かう部分とを有し、両シャフトの相対回転軸方向において、前記開口の寸法は前記コイルの寸法を超えると共に前記コイルホルダーの寸法未満とされ、前記開口は前記コイルホルダーの両端間に配置され、前記コイルは前記開口の両端間に配置されているのが好ましい。
これにより、第１シャフト、第２シャフト、筒状部材、およびコイルの軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフトの相対回転軸方向において開口をコイルの発生磁束の通過位置に配置できる。よって、その磁束通過部の通過磁束の公差による変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図５に示すトルクセンサ１は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ１は、ハウジング２と、第１シャフト３と、第２シャフト４とを備えている。その第１シャフト３は、軸受５を介してハウジング２により支持され、ブッシュ６を介して第２シャフト４の一端に形成された凹部４ａの内周により支持される。その第２シャフト４は、軸受７を介してハウジング２により支持される。その検出トルクに応じて操舵補助力が付与される。
【００１４】
その第１シャフト３に形成された軸方向孔３ａと、その第２シャフト４の凹部４ａとにトーションバー８が挿入されている。そのトーションバー８の一端はピン９により第１シャフト３に同行回転するように連結され、他端はセレーション１０を介して第２シャフト４に同行回転するように連結されている。これにより、その第２シャフト４は、第１シャフト３と同軸心に配置されると共に、第１シャフト３に弾性的に相対回転可能に連結されている。その第１シャフト３の一端側はステアリングホイール（図示省略）に接続され、その第２シャフト４の他端側は例えばラックピニオン式ステアリングギア等のステアリングギアに接続される。これにより、操舵のためのステアリングホイールの回転が第１、第２シャフト３、４を介して車輪に伝達され、操舵角が変化する。
【００１５】
その第２シャフト４は、円筒形の筒状部材１２に同軸心かつ同行回転するように連結されている。本実施形態では、その筒状部材１２は第２シャフト４の一端側外周に圧入されているが、ネジ等の適当な固着手段により一体化されてもよい。その筒状部材１２は導電性を有する非磁性材製とされ、ハウジング２内において第１シャフト３の外周を隙間を介して囲むように配置される。
【００１６】
そのハウジング２の内周に、磁性材製の第１コイルホルダー３１と磁性材製の第２コイルホルダー３２とが挿入されている。図２に示すように、各コイルホルダー３１、３２は、円筒状の外周部分３１ａ、３２ａと、その外周部分３１ａ、３２ａの一端側から内方に向かう円環状の周壁部分３１ｂ、３２ｂと、その外周部分３１ａ、３２ａの他端側から内方に向かう円環状の蓋部分３１ｃ、３２ｃとから構成される。各コイルホルダー３１、３２は、ハウジング２の内周に形成される段差２ａと、ハウジング２の内周に嵌め合わされる止め輪５３とにより、板バネ５４を介して挟み込まれ、これによりハウジング２に固定される。
【００１７】
その第１コイルホルダー３１により保持される第１コイル３３と、その第２コイルホルダー３２により保持される第２コイル３４とが、両シャフト３、４の相対回転軸方向に沿って並列する。両コイル３３、３４は同一仕様であり、導線３３ａ、３４ａを絶縁材製のボビン３３ｂ、３４ｂに第１シャフト３の軸心まわりに巻き付けることで構成され、各コイルホルダー３１、３２の内周に挿入されている。各コイルホルダー３１、３２及びコイル３３、３４は、上記筒状部材１２の外周を隙間を介して囲むように配置される。各コイル３３、３４は、後述のようにトルク検出回路を構成し、交番磁界を生じるように磁束を発生させる。
【００１８】
その第１シャフト３は磁性金属材製とされている。これにより、その第１シャフト３の外周により、コイル３３、３４の発生磁束の通過位置に配置される磁性金属材製の磁束通過部が構成されている。本実施形態では、その第１シャフト３は単一部材から形成されているが、磁束通過部を構成する部材と、磁束通過部以外の部分を構成する部材とを一体化することで第１シャフトを形成してもよい。
【００１９】
図３の（１）、（２）に示すように、その磁束通過部を構成する第１シャフト３の外周は正多角柱（図においては正８角柱）形状とされている。図３の（３）に示すように、その多角柱における第１シャフト３の軸方向に沿う各稜は、第１シャフト３の軸方向に沿う一対のシャープエッジＥを有するように面取りされている。なお、図６の（１）に示すように、その多角柱の各稜を面取りすることなくシャープエッジＥを有するものとしてもよいし、図６の（２）に示すように丸みを有するように面取りしてもよい。
【００２０】
上記筒状部材１２は、その第１シャフト３の磁束通過部を囲むと共に各コイル３３、３４の発生磁束の通過位置に配置される導電性を有する非磁性材製の磁束規制部を有する。その磁束規制部に、その磁束通過部の外周と対向する開口として、複数の第１開口４３と複数の第２開口４４とが形成されている。その第１開口４３の数と第２開口４４の数と上記稜の数とは互いに等しく、本実施形態では８つとされている。その第１開口４３と第２開口４４とは、両シャフト３、４の相対回転軸方向における間隔をおいて配置されている。それら第１開口４３は、互いに筒状部材１２の周方向における等間隔をおいて並列する。それら第２開口４４は、互いに筒状部材１２の周方向における等間隔をおいて並列する。各開口４３、４４の形状、寸法は互いに等しくされ、本実施形態では両シャフト３、４の回転軸方向に平行な縁と回転周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有し、両シャフト３、４の相対回転軸方向において上記稜の両端間に配置される。
【００２１】
上記第１コイル３３は各第１開口４３を通過する磁束を発生する位置に配置され、上記第２コイル３４は各第２開口４４を通過する磁束を発生する位置に配置される。図２に示すように、両シャフト３、４の相対回転軸方向において、各開口４３、４４の寸法は各コイル３３、３４の寸法を超えると共に各コイルホルダー３１、３２の寸法未満とされ、第１開口４３は第１コイルホルダー３１の両端間に配置され、第２開口４４は第２コイルホルダー３２の両端間に配置され、第１コイル３３は第１開口４３の両端間に配置され、第２コイル３４は第２開口４４の両端間に配置される。これにより、第１シャフト３、第２シャフト４、第１コイル３３、第２コイル３４、および筒状部材１２の軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフト３、４の相対回転軸方向において各開口４３、４４をコイル３３、３４の発生磁束の通過位置に配置できる。よって、その磁束通過部の通過磁束の公差による変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【００２２】
上記多角柱の稜と開口４３、４４とは、両シャフト３、４の相対回転量に応じて両シャフト３、４の周方向における相対位置が変化するように相対配置されている。すなわち図４に示すように、両シャフト３、４が相対回転していない検出原点位置にある時、各開口４３、４４における両シャフト３、４の相対回転軸に沿う一つの縁は、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されている。より具体的には、両シャフト３、４が検出原点位置にある時、その第１開口４３における両シャフト３、４の相対回転軸に沿う一つの縁４３ａと、その第２開口４４における両シャフト３、４の相対回転軸に沿う一つの縁４４ｂとは、一つの稜の頂部（本実施形態では各稜における一対のエッジＥの中間部）とシャフト径方向において重なるように配置されている。第１開口４３において稜の頂部と重なる縁４３ａは、その第１開口４３の周方向中央からみて周方向一方側に位置するのに対して、第２開口４４において稜の頂部と重なる縁４４ｂは、その第２開口４４の周方向中央からみて周方向他方側に位置する。また、各開口４３、４４の周方向寸法Ｓは、上記多角柱の相隣接する稜間の寸法よりも小さくされている。これにより、その一つの稜の頂部と第１開口４３とは、シャフト径方向において、両シャフト３、４がトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なると共に他方向に相対回転した時は重なることがないように相対配置され、その一つの稜の頂部と第２開口４４とは、シャフト径方向において、両シャフト３、４がトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なることがないと共に他方向に相対回転した時は重なるように相対配置されている。すなわち、第１開口４３は、トルク検出のための両シャフト３、４の一方向への相対回転時に、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置され、第２開口４４は、トルク検出のための両シャフト３、４の他方向への相対回転時に、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されている。また、両シャフト３、４の相対回転時において、その一つの稜と第１開口４３との相対位置変化に応じた上記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値と、その一つの稜と第２開口４４との相対位置変化に応じた上記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値とは互いに等しくされている。
【００２３】
図２において二点鎖線βで示すように、第１コイル３３の発生磁束が第１コイルホルダー３１、筒状部材１２の第１開口４３、第１シャフト３の磁束通過部を通過することで、その第１コイルホルダー３１および第１シャフト３の磁束通過部を構成要素として含む第１磁気回路が構成され、また、第２コイル３４の発生磁束が第２コイルホルダー３２、筒状部材１２の第２開口４４、第１シャフト３の磁束通過部を通過することで、その第２コイルホルダー３２および第１シャフト３の磁束通過部を構成要素として含む第２磁気回路が構成される。
【００２４】
上記構成においては、トルク伝達時における両シャフト３、４の相対回転により、第１シャフト３の磁束通過部の外周が沿う多角柱の稜と、第２シャフト４と同行回転する筒状部材１２の磁束規制部に形成された開口４３、４４との相対位置が、両シャフト３、４の周方向において変化する。その磁束通過部を通過する磁束は、その磁束規制部がなければ、その磁束通過部の外周が沿う多角柱の稜に沿う部分において最も多くなり、その稜からシャフト周方向に離れるに従って少なくなる。よって、その磁性材製の磁束通過部における稜と、その非磁性材製の磁束規制部における開口４３、４４との相対位置の変化により、その磁束規制部により磁束を遮る位置が変化し、磁束通過部の通過磁束が変化する。さらに、コイル３３、３４の磁束発生に基づき生じる交番磁界内で導電性の筒状部材１２に渦電流が生じることによっても、その磁束通過部に至る磁束が遮られる。これにより、その磁束通過部の通過磁束を、その稜と開口４３、４４との相対位置の変化に応じて変化させることができる。その相対位置変化は伝達トルクに対応する両シャフト３、４の相対回転に対応する。その磁束変化に基づく電磁誘導によりコイル３３、３４出力が変化するものとされ、そのコイル出力の変化に基づき伝達トルクが検出される。
【００２５】
また、上記構成においては、両シャフト３、４が一方向に相対回転した時、一つの稜の頂部は第１開口４３とシャフト径方向において重なり、第２開口４４から離間する。両シャフト３、４が他方向に相対回転した時、一つの稜の頂部は第１開口４３から離間し、第２開口４４とシャフト径方向において重なる。また、両シャフト３、４の相対回転時において、その一つの稜と第１開口４３との相対位置変化に応じた上記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値と、その一つの稜と第２開口４４との相対位置変化に応じた上記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値とは互いに等しくなる。よって、その一つの稜と第１開口４３との相対位置変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化と、その一つの稜と第２開口４４との相対位置変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフト３、４により伝達されるトルクを検出し、トルク検出感度を増大できる。しかも、温度が変動した場合、第１開口４３と重なる磁束通過部を通過する磁束と、第２開口４４と重なる磁束通過部を通過する磁束とは同じだけ変化するので、両磁束変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
【００２６】
さらに、両シャフト３、４が一方向に相対回転すると、その多角柱の一つの稜の頂部と第１開口４３とがシャフト径方向において重なり、その稜の頂部がシャフト周方向における第１開口４３の中心に近接するにつれて、第１開口４３に対向する磁束通過部の通過磁束が増加し、また、その多角柱の一つの稜の頂部は第２開口４４から離間し、両シャフト３、４の相対回転量に応じて第２開口に対向する磁束通過部の通過磁束が減少する。両シャフト３、４が他方向に相対回転すると、その多角柱の一つの稜の頂部と第２開口４４とがシャフト径方向において重なり、その稜の頂部がシャフト周方向における第２開口４４の中心に近接するにつれて、第２開口４４に対向する磁束通過部の通過磁束が増加し、また、その多角柱の一つの稜の頂部は第１開口４３から離間し、両シャフトの相対回転量に応じて第１開口４３に対向する磁束通過部の通過磁束が減少する。その相対回転量に応じて磁束通過部の通過磁束が変化する範囲でトルクを検出できるので、トルク検出範囲を可及的に広くできる。
【００２７】
本実施形態では、各コイル３３、３４は、ハウジング２の外面側に取り付けられるプリント基板３５に配線を介して接続される。そのプリント基板３５に、図５に示すトルク検出回路が形成されている。その回路において、第１コイル３３は抵抗４５を介して発振器４６に接続され、第２コイル３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。これにより、両シャフト３、４間でのトルク伝達によりトーションバー８が捩れることで両シャフト３、４が弾性的に相対回転し、その伝達トルクに応じて各開口４３、４４と各稜との周方向相対位置が変化し、その変化により磁束通過部の通過磁束が変化することで、第１、第２コイル３３、３４の出力が変化する。その第１開口４３と重なる磁束通過部の通過磁束の変化と、第２開口４４と重なる磁束通過部の通過磁束の変化との差に対応する差動増幅回路４８の出力に基づき、両シャフト３、４により伝達されるトルクが検出される。その差動増幅回路４８から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて駆動されるモータ等の図外アクチュエータにより操舵補助力が付与される。その操舵補助力の付与機構は公知の構成を採用できる。
【００２８】
上記構成によれば、第１シャフト３の外周を多角柱に沿う形状に成形するだけで、磁束通過部の通過磁束を両シャフト３、４の相対回転量に応じて変化させることができる。よって、その磁束通過部の通過磁束を両シャフト３、４トの相対回転量に応じて変化させる上で、従来のように溝の加工を行う必要がなく、加工コストを低減できる。また、両シャフト３、４の相対回転時に筒状部材１２の開口４３、４４が一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なることで、検出感度を高めることができる。また、第１、第２開口４３、４４の数を稜の数と等しくしてトルク検出感度を向上できる。さらに、その稜がシャープエッジＥを有することで磁束通過部を通過する磁束を多くし、トルク検出感度を向上することができる。
【００２９】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、第１シャフト３の一端側をステアリングギアに接続し、第２シャフト４の他端側をステアリングホイールに接続するようにしてもよい。また、本発明のトルクセンサをステアリング装置以外においてトルクを検出するために用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、コスト低減を図ることができると共に検出精度、検出感度に優れたトルクセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のトルクセンサの断面図
【図２】本発明の実施形態のトルクセンサの要部の断面図
【図３】本発明の実施形態の（１）はトルクセンサの要部の横断面図、（２）は筒状部材の部分破断斜視図、（３）は筒状部材の稜を示す図
【図４】本発明の実施形態のトルクセンサの筒状部材の部分展開図
【図５】本発明の実施形態のトルク検出回路を示す図
【図６】（１）および（２）はそれぞれ本発明の変形例の筒状部材の稜を示す図
【符号の説明】
１トルクセンサ
３第１シャフト
４第２シャフト
１２筒状部材
３１、３２コイルホルダー
３３第１コイル
３４第２コイル
４３第１開口
４４第２開口
Ｅシャープエッジ

Claims

第１シャフトと、
その第１シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、
その第２シャフトに同軸心かつ同行回転するように連結される円筒形筒状部材と、
その筒状部材の外周を囲むように配置されると共に、交番磁界を生じるように磁束を発生させるコイルとを備え、
その第１シャフトの外周により、前記コイルの発生磁束の通過位置に配置される磁性材製の磁束通過部が構成され、
その筒状部材は、その磁束通過部を囲むと共に前記コイルの発生磁束の通過位置に配置される導電性を有する非磁性材製の磁束規制部を有し、
その磁束通過部を構成する前記第１シャフトの外周は軸方向に沿う稜を有する正多角柱形状とされ、
その磁束規制部に、その磁束通過部の外周と対向する開口が形成され、
その多角柱の稜と開口とは、両シャフトの相対回転量に応じて両シャフトの周方向における相対位置が変化するように相対配置され、
その開口と多角柱の稜との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出されるトルクセンサ。
その開口は、トルク検出のための両シャフトの相対回転時に、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されている請求項１に記載のトルクセンサ。
その開口は、両シャフトの回転軸方向に平行な縁と回転周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有すると共に、両シャフトの相対回転軸方向において前記稜の両端間に配置され、
両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁は、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置されている請求項２に記載のトルクセンサ。
前記コイルとして、両シャフトの相対回転軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コイルとを備え、
前記開口として、両シャフトの相対回転軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２開口とを備え、
その第１コイルは第１開口を通過する磁束を発生する位置に配置され、その第２コイルは第２開口を通過する磁束を発生する位置に配置され、
両シャフトが検出原点位置にある時、その第１開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁と、その第２開口における両シャフトの相対回転軸に沿う一つの縁とは、一つの稜の頂部とシャフト径方向において重なるように配置され、
その一つの稜の頂部と第１開口とはシャフト径方向において、両シャフトがトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なると共に他方向に相対回転した時は重なることがないように相対配置され、
その一つの稜の頂部と第２開口とはシャフト径方向において、両シャフトがトルク検出時に一方向に相対回転した時は重なることがないと共に他方向に相対回転した時は重なるように相対配置され、
両シャフトの相対回転時において、その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化の絶対値とは互いに等しくされ、
その一つの稜と第１開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化と、その一つの稜と第２開口との相対位置変化に応じた前記磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出される請求項３に記載のトルクセンサ。
前記第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、
前記第２開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、
その第１開口の数と第２開口の数と前記稜の数とは互いに等しくされている請求項４に記載のトルクセンサ。
その稜は、第１シャフトの軸方向に沿うシャープエッジを有する請求項１〜５の中の何れかに記載のトルクセンサ。
前記コイルを保持する磁性材製のコイルホルダーを備え、そのコイルホルダーは、そのコイルを囲む筒状の外周部分と、その外周部分の一端側から内方に向かう部分と、その外周部分の他端側から内方に向かう部分とを有し、
両シャフトの相対回転軸方向において、前記開口の寸法は前記コイルの寸法を超えると共に前記コイルホルダーの寸法未満とされ、前記開口は前記コイルホルダーの両端間に配置され、前記コイルは前記開口の両端間に配置されている請求項１〜６の中の何れかに記載のトルクセンサ。