JP4881053B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング装置に用いて好適なトルクセンサに関するものである。

図１９乃至図２２は従来技術（例えば、特許文献１に示す）のトルクセンサ１００を示す。図１９はトルクセンサ近傍の斜視図である。図２０は図１９の一部拡大図である。図２１及び図２２は作用を説明する図である。

特許第３０９４０４９号

図１９において、第１軸１０１と第２軸１０２との間にはトルクセンサ１００が設けられている。第１軸１０１には、磁束を出力する磁気発生部１０３が設けられている。前記磁気発生部１０３は、第１軸１０１を中心として周方向へ複数個設けられた磁石１０４を有している。磁石１０４は、第１軸１０１の軸芯方向（矢示方向）へ向けて着磁されていると共に、隣同士の磁石１０４は互いに逆方向へ着磁されていることによって、第２軸１０２側から磁気発生部１０３を観た場合、図２０に示すように、互いに異なった磁極が隣同士に並んだ状態になっている。即ち、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されている。

図１９に示すように、第２軸１０２には、アウターリング１０５と、インナーリング１０６とを備え、図２０に示すように、アウターリング１０５からは複数のアウター側磁路片１０７が延設され、インナーリング１０６からはインナー側磁路片１０８が延設されている。図２０に示すように、アウターリング１０５とインナーリング１０６との間には隙間１０９が設けられ、該隙間１０９内に磁気センサ１１０が配置されている。

次に、作用について説明する。ドライバーがハンドルを操作しないとする。この場合、第１軸１０１は第２軸１０２に対して回転しないため、図２１に示すように、各アウター側磁路片１０７は磁石１０４のＮ極と、Ｓ極とに同面積づつ跨って対面し、各インナー側磁路片１０８も同様に磁石１０４のＮ極と、Ｓ極とに同面積づつ跨って対面している。この場合、磁束は、アウター側磁路片１０７及びインナー側磁路片１０８には誘導されず、磁石１０４のＮ極から出力された磁束は、磁石１０４のＳ極に入力される。従って、磁束センサ１１０は磁束を検出しない。

次に、ドライバーがハンドルを操作したとする。この場合、第１軸１０１は第２軸１０２に対して回転して、図２２に示すように、例えば、アウター側磁路片１０７がＳ極側へ移動し、インナー側磁路片１０８がＮ極側へ移動する。この場合、磁石１０４のＮ極から出力された磁束は、インナー側磁路片１０８、インナーリング１０６、磁気センサ１１０、アウターリング１０５、アウター側磁路片１０７を経て磁石１０４のＳ極に至るため、磁気センサ１１０で検出された磁束量に基づいて、第２軸１０２に対する第１軸１０１の回転量、即ち、ハンドルの操舵トルクを検出することができる。

しかし、前述の特許文献１には、磁気発生部１０３と、アウターリング１０５及びインナーリング１０６との位置合わせの手法については全く記載されていない。このため、別途、位置合わせのためのマーク等を付ける等の必要が生じて、そのための作業が繁雑になる等の問題があった。

本発明は、前記背景技術の問題点に鑑みて成されたもので、その目的は、磁気発生部と磁気ヨーク部との位置合わせを特別な構成を要することなく行うことができるようにしたトルクセンサを提供することにある。

本発明に係るトルクセンサは、第１連結部が設けられた第１軸と、第２連結部が設けられた第２軸とがトーションバーを介して連結され、第１軸の外周を囲むように該第１軸に取り付けられて該第１軸の軸芯方向の磁束を出力する磁気発生部と、前記磁気発生部から出力された磁束を案内する第１磁気ヨーク及び第２磁気ヨークから成る磁気ヨーク部が第２軸に複数個取り付けられ、第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとの間の磁気ギャップ内の磁束が磁気センサによって検出されることにより、第１軸と第２軸との間のトルクが磁気的に検出されるようにしたトルクセンサであって、
前記第１連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、前記第２連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、前記磁気発生部は、第１連結部の位置決め面を基準にして前記第１軸に取付けられ、前記磁気ヨーク部は前記第２連結部の位置決め面を基準にして前記第２軸に取り付けられ、
前記第１連結部と第２連結部とが嵌合することにより、前記磁気発生部と磁気ヨーク部とが位置合わせされることを特徴とするものである。

又、本発明に係るトルクセンサを組み付ける方法は、前述のように構成されたトルクセンサを組み付ける方法であって、第１軸に未着磁の磁性体を取り付けた後、第１連結部の形状を基準に磁極の位置を決めて該磁性体を着磁することにより磁気発生部を形成し、磁気ヨーク部は第２連結部の形状を基準にして第２軸に取り付けられることを特徴とするものである。

本発明に係るトルクセンサによれば、磁気発生部が、第１連結部の位置決め面を基準にして前記第１軸に取付けられ、磁気ヨーク部が、前記第２連結部の位置決め面を基準にして前記第２軸に取り付けられるため、位置合わせの基準を別に設けることなく、磁気発生部が第１軸に取り付けられ、磁気ヨーク部が第２軸に取り付けられる。

又、本発明に係るトルクセンサを組み付ける方法によれば、例えば、予め、着磁された状態の磁気発生部を保管する場合に生じる問題、即ち、例えば、磁粉等が磁気発生部に付着したり、鉄等の部材が吸着される等の問題が生じることがなく、保管が容易である。

図１は本実施形態に係るトルクセンサの原理を示し、図２は本実施形態に係るトルクセンサの分解斜視図を示す。図１、図２は本発明のトルクセンサ１を電動パワーステアリング装置に適用して、入力軸２と、出力軸３との間のトルクを検出する場合に用いた例について説明する。入力軸２と出力軸３は、ハウジングＨ内に収容されている。入力軸２が請求項１に記載の第１軸に該当し、出力軸３が請求項１に記載の第２軸に該当する。

入力軸２には、ハンドルから操舵トルクが付与されるようになっている。出力軸３は、被操舵系側へ操舵補助力を付与するようになっている。該入力軸２と、出力軸３とはトーションバーＴ（図２に示す）を介して連結されている。

前記入力軸２には、磁気発生部４が設けられている。該磁気発生部４は、環状の磁性体で形成されたバックヨーク５に環状の磁石部６が設けられた構成になっている。磁石部６は、入力軸２の軸芯方向へ向けて着磁されているが、入力軸２の周方向へはＮ極とＳ極とが交互に並ぶように着磁されている。

前記出力軸３には、第１磁気ヨーク７及び第２磁気ヨーク８で構成される磁気ヨーク部９が設けられている。該磁気ヨーク部９は、出力軸３の外周に周方向へ向けて複数設けられている。第１磁気ヨーク７は、直状部１０と、該直状部１０と直交する直交部１１とから形成されてＬ字状に屈折した形状を成している。第１磁気ヨーク７の直状部１０は軸方向に沿って設けられて、第１磁気ヨーク７の一端部は、前記磁石部６に対面している。又、第１磁気ヨーク７の直交部１１は径方向へ設けられて、第１磁気ヨーク７の他端部は、出力軸３の径方向外側に臨んでいる。

又、第２磁気ヨーク８は、直状部１２と、該直状部１２と直交する直交部１３とから形成されてＬ字状に屈折した形状を成している。第２磁気ヨーク８の直状部１２は軸方向に沿って設けられて、第２磁気ヨーク８の一端部は、前記磁石部６に対面している。又、第２磁気ヨーク８の直交部１３は径方向へ設けられて、第２磁気ヨーク７の他端部は、出力軸の径方向外側へ臨んでいる。第１磁気ヨーク７の他端部と、第２磁気ヨーク８の他端部とは、出力軸３の軸芯方向へ離間している。

各磁気ヨーク部９の第１磁気ヨーク７の他端部同士は、第１磁気リング１４によって連結され、又、各磁気ヨーク部９の第２磁気ヨーク８の他端部同士は、第２磁気リング１５によって連結されている。

図２においては、第１磁気ヨーク７、第２磁気ヨーク８、第１磁気リング１４、第２磁気リング１５が樹脂Ｓにモールドされた状態で、磁気ヨーク組付体３１としてユニット化している。

図３に示すように、磁気ヨーク組付体３１の上面側から観た場合、第２磁気ヨーク８は第１磁気ヨーク７の径方向外側に位置し、且つ、第１磁気ヨーク７と第２磁気ヨーク８は、周方向へ交互に位置している。

又、図１に示すように、第１磁気リング１４に対面して、ハウジングＨに第１集磁リング１７が設けられている。第１集磁リング１７は板材を環状に曲折した形状に形成されている。第１集磁リング１７はハウジングＨの内面に嵌め込み等の手段によって取り付けられる。第１集磁リング１７の幅は、軸芯方向に向けて第１磁気リング１４の幅よりも広幅に形成されている。

又、第２磁気リング１５に対面して、ハウジングＨに第２集磁リング１８が設けられている。第２集磁リング１８は板材を環状に曲折した形状に形成されている。第２集磁リング１８はハウジングＨの内面に嵌め込み等の手段によって取り付けられる。第２集磁リング１８の幅は、軸芯方向に向けて第２磁気リング１５の幅よりも広幅に形成されている。

第１集磁リング１７には第１集磁ヨーク１９が設けられ、第２集磁リング１８には第２集磁ヨーク２０が設けられている。第１集磁ヨーク１９と第２集磁ヨーク２０には、互いに対面するように二対の凸部２１，２２，２３，２４が設けられている。各一対の凸部２１，２２，２３，２４の間が、磁気ギャップに成って、磁気ギャップ内に磁気センサ２５、２６が配置されている。

次に、前記入力軸２と前記磁気発生部４との位置決め、並びに前記出力軸３と前記磁気ヨーク組付体３１との位置決めについて説明する。図２に示すように、入力軸２と出力軸３とは、入力軸２に設けられた入力軸側連結部３２と、出力軸３に設けられた出力軸側連結部３３を結合することによって連結されるものである。そして、前記磁気発生部４は、前記入力軸側連結部３２の形状を基準にして前記入力軸２に取り付けられる。又、前記磁気ヨーク組付体３１は、前記出力軸側連結部３３の形状を基準にして前記出力軸３に取り付けられるものである。入力軸側連結部３２が請求項１に記載の第１連結部に該当し、出力軸側連結部３３が請求項１に記載の第２連結部に該当する。

図４は、磁気発生部４が取り付けられた入力軸２を斜め下側から観た状態の斜視図であり、図５は磁気発生部４を取り付けた状態の入力軸２を軸芯方向の下側から観た状態の図である。入力軸２は筒状に形成され、その下部には、入力軸２の軸芯方向の下方へ向けて突状に入力軸側連結部３２が設けられている。入力軸側連結部３２は、三つの平面状の位置決め面３４と円弧面３５とで囲まれて、略おにぎり形に形成されている。

そして、例えば、図５中、一点鎖線で示すように、入力軸側連結部３２の位置決め面３４の延長線上に、Ｓ極とＮ極との境界が位置するように、磁気発生部４を入力軸２に取り付けたり、又は、図５中、一点鎖線で示すように、該位置決め面３４の二等分線上にＳ極とＮ極との境界が位置するように、磁気発生部４を入力軸２に取り付けることができる。又、該磁気発生部４は、予め着磁されている状態で、入力軸２に取り付けるようにしても良いが、例えば、未着磁の磁性体の裏面に接着剤を塗布し、該接着剤によって該未着磁の磁性体をバックヨークに接着し、その後、図６に示す状態から、バックヨークを入力軸２に圧入した後に、図５に示すように、位置決め面３４を基準にして、該磁性体を着磁するようにしても良い。この場合、未着磁の磁性体を入力軸２に取り付けた後に、該磁性体に励磁コイルを接近させることにより、該磁性体はＳ極、Ｎ極に着磁されることにより、磁気発生部４が形成される。

次に、図２に示すように、出力軸３は棒状に形成され、その上部には、小径孔３６、中径孔３７、前記出力軸側連結部３３が凹状に形成されている。同図２に示すように、前記小径孔３６はトーションバーＴの下部が挿入されてセレーションによって連結される孔である。該トーションバーＴは、入力軸２内を挿通して、その上部は入力軸２にピンによって連結されている。

前記出力軸側連結部３３の詳細について図７に基づき説明する。図７は、出力軸３の上部に磁気ヨーク組付体３１を取り付けた状態を、出力軸３の軸芯方向の上方から観た状態の図である。同図７に示すように、該出力軸側連結部３３は、位置決め面３８と円弧面３９とで囲まれて、略おにぎり形に形成されている。該出力軸側連結部３３は、前記入力軸側連結部３２よりも若干大型に形成されて、同図２に示すように、前記入力軸側連結部３２が嵌合されることにより、入力軸２と出力軸３との相対回転を所定の角度の範囲で規制している。

そして、例えば、図７中、一点鎖線で示すように、出力軸側連結部３３の位置決め面３８の延長線上に、第２磁気ヨーク８が位置するように、磁気ヨーク組付体３１を位置決めしたり、或いは、位置決め面３８の二等分線上に、第２磁気ヨーク８が位置するなどのように、磁気ヨーク組付体３１を位置決めすることができる。

以上のように、本実施形態においては、入力軸２の入力軸側連結部３２の位置決め面３４を基準に磁気発生部４を入力軸２に位置合わせして組み付けることができ、又、出力軸３の出力軸側連結部３３の位置決め面３８を基準に磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に組み付けることができるため、該磁気発生部４、及び磁気ヨーク組付体３１を位置決めするための手段を別途必要とすることなく、該磁気発生部４を入力軸２に組み付けることができ、又、磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に組み付けることができる。更に、該磁気発生部４を未着磁の磁性体の状態で入力軸２に取り付けた後に、前記位置決め面３４を基準に、該磁性体を着磁して磁気発生部４を形成するようにした場合には、予め、着磁された状態の磁気発生部４を保管する場合に生じる問題、即ち、例えば、磁粉等が磁気発生部４に付着したり、鉄等の部材が吸着される等の問題が生じることがなく、保管が容易である。

図８は磁気ヨーク組付体３１の分解斜視図を示し、図９は磁気ヨーク組付体３１の構成要素を、樹脂Ｓでモールドする前の配置状態の斜視図を示し、図１０は図３のＸ―Ｘ断面図を示し、図１１は図３のＸI―ＸI断面図を示し、図１２は図３のＸII―ＸII断面図を示す。

前記磁気ヨーク組付体３１を形成する場合、図８に示すように、第２磁気ヨーク８及び第２磁気リング１５の下位に第１磁気ヨーク７及び第１磁気リング１４を位置させ、更に、第１磁気ヨーク７及び第１磁気リング１４の下位にスリーブＲを位置させる。

次に、図９に示すように、第１磁気ヨーク７を第２磁気リング１５内に挿入する。

次に、樹脂金型を用いて、図９に示す配置状態の第１磁気ヨーク７及び第１磁気リング１４、第２磁気ヨーク８及び第２磁気リング１５及びスリーブＲを樹脂Ｓでモールドすることにより、図２に示す磁気ヨーク組付体３１が完成する。

このように、樹脂金型の形状のみで、第１磁気ヨーク７、第２磁気ヨーク８、第１磁気リング１４、第２磁気リング１５及びスリーブＲの位置決めをしながら樹脂成形で一体に成形できるため、位置決めのためのスペーサ等の追加部品を必要としない。

図２、及び図１０乃至図１２に示すように、磁気ヨーク組付体３１は、中央に挿入孔３１aを有する環状をしている。磁気ヨーク組付体３１は、下端側が圧入口３１ｂとなっている。又、同図１０乃至図１２に示すように、磁気ヨーク組付体３１の圧入口３１ｂ側のスリーブＲ外周は、樹脂Sの外部へ露出することにより、樹脂割れ防止部Ｒ２になっている。更に、同図１１及び図１２に示すように、スリーブＲの上端は樹脂Ｓの段部４０に当接している。

又、図２及び図３に示すように、第１磁気ヨーク７同士の間には、切欠部４１と凹部４２とが周方向へ交互に設けられている。図３に示すように、切欠部４１と凹部４２とは、周方向へ交互に３個づつ形成されている。

前記切欠部４１は、磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１aの内周を部分的に切り欠いた部分である。図１１及び図１２に示すように、前記切欠部４１が設けられることにより、スリーブＲの上端部の一部が露出し、押圧受部Ｒ１となった状態で組み付けられている。又、図２及び図３に示すように、前記凹部４２は、磁気ヨーク組付体３１の上面に凹状に形成されている。図２、図３に示すように、該凹部４２と前記切欠部４１とによって、各第１磁気ヨーク７の上部が露出している。

磁気ヨーク組付体３１は、上方から該磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入される組付治具（後述する）で押圧されて出力軸３に圧入されることによって、出力軸３に組み付けられるものである。

次に、前記磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に組み付けるための組付治具４５の形状について説明する。

図１３に示すように、組付治具４５は、前記磁気ヨーク組付体３１内に挿入される筒状の治具本体４６を有している。該治具本体４６は下部が小径部４７で上部が大径部４８で、該小径部４７が前記磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入されるようになっている。該小径部４７の下面には、下方へ突出するように、出力軸位置決め部４９が形成されている。図１４に示すように、組付治具４５の軸芯方向の下面から観た場合、該出力軸位置決め部４９は、頂部が円弧面で形成された略三角のおにぎり形をした形状に形成されることにより、図１５に示すように、磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に圧入する際、治具本体４６の小径部４７が上方から磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入されて、該出力軸位置決め部４９が、前記出力軸３の出力軸側連結部３３に嵌合可能な形状になっている。該出力軸位置決め部３３が、出力軸３の出力軸側連結部３３に嵌合することにより、該出力軸３に対する組付治具４５の周方向の位置決めがなされる。

又、図１３、図１４に示すように、前記組付治具４５には、小径部４７を拡径して押圧部５０と、嵌合突部５１が形成されている。該押圧部５０は、組付治具４５の小径部４７が前記磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入された際に磁気ヨーク組付体３１の押圧受部Ｒ１に当接する部分である。又、嵌合突部５１は、組付治具４５の小径部４７が前記磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入された際に磁気ヨーク組付体３１の凹部４２に嵌合する部分である。組付治具４５の小径部４７が前記磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に挿入された際に、該押圧部５０と嵌合突部５１との間の部分が、逃げ凹部５２となって、該逃げ凹部５２が第１磁気ヨーク７の上部に嵌合すると共に、該嵌合突部５１の側面が位置決め面５３と成っている。

そして、磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に組み付ける場合、先ず、図１５に示す状態から、磁気ヨーク組付体３１の圧入口３１bを出力軸３に宛う。その後、磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１a内に組付治具４５を上方から挿入する。この際、組付治具４５の嵌合突部５１が磁気ヨーク組付体３１の凹部４２に嵌合し、逃げ凹部５２が、第１磁気ヨーク７の上部に嵌合し、位置決め面５３が第１磁気ヨーク７の側面に当接することにより、組付治具４５と磁気ヨーク組付体３１との位置決めが成される。又、組付治具４５の押圧部５０が、磁気ヨーク組付体３１の押圧受部Ｒ１に当接する。

そして、この状態から、組付治具４５を周方向へ回転させながら下方へ押圧して、組付治具４５の出力軸位置決め部４９を出力軸３の出力軸側連結部３３に嵌合させる。その後、組付治具４５を強く下方へ押圧し、該組付治具４５の押圧部５０で磁気ヨーク組付体３１の押圧受部Ｒ１を下方へ押圧することによって、該磁気ヨーク組付体３１のスリーブＲを出力軸３に圧入する。これによって、磁気ヨーク組付体３１は出力軸３の周方向の適切な位置に組み付けられたことになる。

ところで、前述のように、スリーブＲの先端の一部が、該磁気ヨーク組付体３１の挿入孔３１aの径方向内側へはみ出して押圧受部Ｒ１となっている。そして、該押圧受部Ｒ１を組付治具４５で押すことにより、磁気ヨーク組付体３１を出力軸３に組み付けるものであって、樹脂Sや第１磁気ヨーク７、第２磁気ヨーク８、第１磁気リング１４、第２磁気リング１５には、圧入の際の力がほとんど作用しない。このため、圧入の際の力が、第１磁気ヨーク７、第２磁気ヨーク８、第１磁気リング１４、第２磁気リング１５に応力として残ることがほとんどなく、透磁率の低下や保持力の増大により、磁気センサとしてのセンサ出力の低下やヒステリシスが増大する虞が少ないだけでなく、樹脂Sの破損する虞も少ない。

又、図１０乃至図１２に示すように、磁気ヨーク組付体３１の圧入口３１bの外周は樹脂割れ防止部Ｒ２となって、樹脂Sが設けられていないため、スリーブＲを出力軸３に圧入する際、スリーブＲが拡径しても樹脂Sが損傷する虞が少なく、更には、スリーブＲの拡径力が、応力として、樹脂Sに残ることが少ない。

次に、トルクセンサ１によって操舵トルクを検出する作用について説明する。ハンドルが操舵されていない状態においては、図１６に示すように、第１磁気ヨーク７、第２磁気ヨーク８の各一端部の中心が、磁石部６のＮ極とＳ極との境界に位置し、当該各一端部が磁石部６のＮ極とＳ極とに跨った状態にあり、当該各一端部がＮ極とＳ極とに同面積づつ対面している。

同図１６に示すように、この状態においては、Ｎ極から出力された磁束は、第１磁気ヨーク７及び第２磁気ヨーク８に導かれることなく、磁石部６のS極に入力する。従って、図１、図２に示す磁気センサ２５、２６は磁束を検出しない。

次に、運転者がハンドルを操舵したとする。この場合、入力軸２が出力軸３に対して回転することにより、図１７に示すように、第１磁気ヨーク７の一端部の中心がＮ極側へ移動し、当該一端部が磁石部６のＮ極に対面する面積が、磁石部６のＳ極に対面する面積よりも広くなり、又、第２磁気ヨーク８の一端部の中心がＳ極側へ移動し、当該一端部が磁石部６のＳ極に対面する面積が、磁石部６のＮ極に対面する面積よりも広くなって、磁気センサ２５、２６で検出される磁束の量が変化する。従って、磁気センサ２５、２６で検出される磁束の量によって、入力軸２を回転させるハンドルの操舵トルクを検出することができるものである。

以上の図１、図２に示す実施形態において、第１集磁リング１７、第２集磁リング１８、第１集磁ヨーク１９、第２集磁ヨーク２０を削除し、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５との間を磁気ギャップをとし、該磁気ギャップ内に磁気センサ２５，２６を設けることが可能である。

しかし、以上の図１、図２に示す実施形態のように構成した場合には、以下の作用効果を奏する。仮に、第１集磁リング１７、第２集磁リング１８を設けずに、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５との間に磁気ギャップを設けて磁気ギャップ内の磁束を磁気センサ２５，２６で検出するようにした場合、仮に、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５とが互いに高精度に平行に組み付けられていない時には、入力軸２と出力軸３の回転に伴って、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５との間の隙間の幅が変動して磁気ギャップの間隔が変動して、磁束の検出に影響を与える。つまり、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５との間の組み付けの誤差の影響によって、入力軸２に対する出力軸３の回転を磁気的に高精度に検出することが困難になる。

これに対して、以上の図１、図２に示す実施形態においては、第１磁気リング１４と第２磁気リング１５の外側において、ハウジングＨに第１集磁リング１７と第２集磁リング１８をそれぞれ設け、該第１集磁リング１７と第２集磁リング１８に第１集磁ヨーク１９と第２集磁ヨーク２０を設け、これら第１集磁ヨーク１９と第２集磁ヨーク２０に２対の突起２１乃至２４を設け、これら２対の突起２１乃至２４の間を磁気ギャップとしたものであって、第１集磁リング１７及び第２集磁リング１８はハウジングＨに取り付けられて固定である。このため、磁気ギャップの間隔は、入力軸２と出力軸３の回転の影響を受けることなく一定である。つまり、以上の図１に示す実施形態の場合には、入力軸２と出力軸３の回転の影響を受けることなく、ハンドルの操舵力を誤差を少なくして検出することができる。

図１８は、該トルクセンサ１を組み込んだ状態の電動パワーステアリング装置６０の縦断面図を示す。図１乃至図１７において説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略するものとする。

入力軸２及び出力軸３は、軸受６１，６２によってハウジングＨに回転自在に支持されている。入力軸２は筒状に形成され、内側にトーションバーＴが配置されている。トーションバーＴは上端がピン６３によって入力軸２に連結されている。

トーションバーＴの下端側は、セレーション６４を介して出力軸３に連結されている。

磁気発生部４は、中心に軸挿通孔６５が形成されて、入力軸２に取り付けられている。ハウジングＨには、磁気検出装置取付孔６６が形成され、該磁気検出装置取付孔６６に磁気検出装置６７が取付られるようになっている。磁気検出装置６７は磁気センサ２５、２６を備えると共に、該磁気センサ２５、２６の出力に基づき磁束量を演算する演算部等を内蔵している。

前記磁気検出装置取付孔６６内において、第１集磁リング１７には第１集磁ヨーク１９が取付られている。又、第２集磁リング１８には、第２集磁ヨーク２０が取り付けられている。第１集磁ヨーク１９と第２集磁ヨーク２０には、互いに対面するように凸部２１，２３、２２、２４（図１に示す）が設けられている。互いに対面する凸部２１，２３、２２、２４の間には、磁気センサ２５、２６が配置されている。

以上の説明においては、トルクセンサ１を電動パワーステアリング装置６０に適用してハンドルの操舵トルクを検出するようにした場合について説明したが、電動パワーステアリング装置６０に限らずに、二つの軸間のトルクを検出する際に広く適用することができるものである。

又、以上の実施形態においては、入力軸側連結部３２、出力軸側連結部３３は、共に三つの位置決め面を有する、略おにぎり形に形成したが、二つの位置決め面を有する、略直方体状に形成することも可能である。

更に、以上の実施形態においては、入力軸側連結部３２を突状に形成し、出力軸側連結部３３を凹状に形成した場合について説明したが、入力軸側連結部３２を凹状に形成し、出力軸側連結部３３を突状に形成することも可能である。

又、以上の実施形態においては、第１軸を入力軸２とし、第２軸を出力軸３として説明したが、第１軸を出力軸３とし、第２軸を入力軸２としても良いものである。

トルクセンサの原理を示す図である。（本実施形態） トルクセンサの分解斜視図である。（本実施形態） 磁気ヨーク組付体の平面図である。（本実施形態） 磁気発生部を備えた入力軸の斜視図である。（本実施形態） 磁気発生部を備えた入力軸の下面図である。（本実施形態） 入力軸に未着磁の磁性体を取り付ける途中の状態の図である。（本実施形態） 磁気ヨーク組付体を取り付けた状態の出力軸を上方から観た状態の図である。（本実施形態） 磁気ヨーク組付体の構成要素を分解した状態の斜視図である。（本実施形態） 樹脂でモールドする前の磁気ヨーク組付体の構成要素を組み付けた状態の斜視図である。（本実施形態） 図３のＸ―Ｘ断面図である。（本実施形態） 図３のＸＩ―ＸＩ断面図である。（本実施形態） 図３のＸII―ＸII断面図である。（本実施形態） 組付治具の斜視図である。（本実施形態） 組付治具の下面図である。（本実施形態） 組付治具で磁気ヨーク組付体を組み付ける途中の状態の斜視図である。（本実施形態） 作用を説明する図である。（本実施形態） 作用を説明する図である。（本実施形態） 本実施形態のトルクセンサを電動パワーステアリング装置に適用した状態の縦断面図である。（本実施形態） トルクセンサの斜視図である。（従来技術） トルクセンサの一部拡大斜視図である。（従来技術） 作用を説明する図である。（従来技術） 作用を説明する図である。（従来技術）

符号の説明

１ トルクセンサ
２ 入力軸（第１軸）
３ 出力軸（第２軸）
４ 磁気発生部
６ 磁石部
７ 第１磁気ヨーク
８ 第２磁気ヨーク
９ 磁気ヨーク部
１４ 第１磁気リング
１５ 第２磁気リング
１７ 第１集磁リング
１８ 第２集磁リング
１９ 第１集磁ヨーク
２０ 第２集磁ヨーク
３１ 磁気ヨーク組付体
３１a 挿入孔
３１b 圧入口
３２ 入力軸側連結部（第１連結部）
３３ 出力軸側連結部（第２連結部）
３４ 位置決め面
３８ 位置決め面
４５ 組付治具
Ｒ スリーブ（圧入部材）
Ｒ１ 押圧受部
Ｒ２ 樹脂割れ防止部
Ｓ 樹脂
Ｈ ハウジング

Claims (5)

1. 第１連結部が設けられた第１軸と、第２連結部が設けられた第２軸とがトーションバーを介して連結され、
   第１軸の外周を囲むように該第１軸に取り付けられて該第１軸の軸芯方向の磁束を出力する磁気発生部と、
   前記磁気発生部から出力された磁束を案内する第１磁気ヨーク及び第２磁気ヨークから成る磁気ヨーク部が第２軸に複数個取り付けられ、
   第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとの間の磁気ギャップ内の磁束が磁気センサによって検出されることにより、第１軸と第２軸との間のトルクが磁気的に検出されるようにしたトルクセンサであって、
   前記第１連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、前記第２連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、前記磁気発生部は、第１連結部の位置決め面を基準にして前記第１軸に取付けられ、前記磁気ヨーク部は前記第２連結部の位置決め面を基準にして前記第２軸に取り付けられ、
   前記第１連結部と第２連結部とが嵌合することにより、前記磁気発生部と磁気ヨーク部とが位置合わせされることを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記第１連結部は、三つの位置決め面で囲まれた凹状、又は突状に形成され、前記第２連結部は、三つの位置決め面で囲まれた凹状、又は突状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 第１磁気ヨーク及び第２磁気ヨークは、その各一端部が磁気発生部に対面すると共に第１磁気ヨーク及び第２磁気ヨークは途中でそれぞれＬ字状に屈曲して前記第２軸の軸芯とは直交する方向へ延設することにより、第１磁気ヨーク及び第２ 磁気ヨークの他端部同士は前記第２軸の外周側において軸芯方向に互いに離間して設けられ、
   前記各磁気ヨーク部の前記第１磁気ヨークの他端部同士は第１磁気リングによって接続され、
   前記各磁気ヨーク部の前記第２磁気ヨークの他端部同士は第２磁気リングによって接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。
4. 第１連結部が設けられた第１軸と、第２連結部が設けられた第２軸とがトーションバーを介して連結され、
   第１軸の外周を囲むように該第１軸に取り付けられて該第１軸の軸芯方向の磁束を出力する磁気発生部と、
   前記磁気発生部から出力された磁束を案内する第１磁気ヨーク及び第２磁気ヨークから成る磁気ヨーク部が第２軸に複数個取り付けられ、
   第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとの間の磁気ギャップ内の磁束が磁気センサによって検出されることにより、第１軸と第２軸との間のトルクが磁気的に検出されるようにしたトルクセンサを組み付ける方法であって、
   第１軸に未着磁の磁性体を取り付けた後、第１連結部の形状を基準に磁極の位置を決めて該磁性体を着磁することにより磁気発生部を形成し、磁気ヨーク部は第２連結部の形状を基準にして第２軸に取り付けられることを特徴とするトルクセンサを組み付ける方法。
5. 前記第１連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、前記第２連結部は、位置決め面を有する凹状、又は突状に形成され、
   前記磁気発生部は、第１連結部の位置決め面を基準にして着磁され、前記磁気ヨーク部は前記第２連結部の位置決め面を基準にして前記出力軸に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のトルクセンサを組み付ける方法。

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