JP5513902B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、磁石から導かれる磁束密度に応じてトーションバーに働くトルクを検出するトルクセンサに関するものである。

従来、車両のステアリング系に設けられるトルクセンサとして、回転するシャフトに働く操舵トルクを磁力を介して検出する非接触タイプのものが用いられている。

この種のトルクセンサとして、特許文献１、２に開示されたものは、いずれも、ハウジング内に回転可能に収容されるトーションバーと、このトーションバーの両端に連結される第一、第二シャフトと、第一シャフトに固定される磁気発生部と、第二シャフトに固定される回転磁気回路部（多極ヨーク）と、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、この固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気センサとを備える。

トーションバーがこれに働くトルクによって捩れ変形すると、磁気発生部と回転磁気回路部との回転方向の相対位置が変化し、これに伴って磁気発生部から回転磁気回路部を介して固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化する。磁気センサが、この磁束密度に応じた信号を出力し、この信号に基づいてトーションバーに働くトルクが検出される。

磁気発生部は、第一シャフトに固定されるバックヨーク（継鉄）と、このバックヨークに接着剤を介して固定されるリング磁石（多極磁石）とからなる。

特開２００７−２４０４９６号公報 特開２００７−２９２５５０号公報

しかしながら、このような従来のトルクセンサにあっては、磁気発生部を構成するリング磁石とバックヨークの接着剤が剥離した場合、バックヨーク（第一シャフト）に対するリング磁石の固定位置にズレが生じ、トルクセンサの出力に誤差が生じるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トルクセンサにおいて、バックヨークに対するリング磁石の固定位置にズレが生じないようにすることを目的とする。

本発明は、互いに同軸上に配置される第一シャフトと第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、第一シャフトに固定される磁気発生部と、第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、を備え、磁気発生部から回転磁気回路部に導かれる磁束密度に応じてトーションバーに働くトルクを検出するトルクセンサを前提とする。
本発明では、磁気発生部は、第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、このバックヨークに接着剤を介して結合される筒状のリング磁石と、を備え、バックヨークは、第一シャフトに対するバックヨークの圧入部と、リング磁石に対する結合部と、圧入部に対して第一シャフトの軸方向に突出し、結合部を有するオフセット突出部と、圧入部と結合部との間に位置して開口して圧入部に生じる応力が結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備え、応力緩和開口部は、オフセット突出部と第一シャフトとの間に画成される環状の間隙と、バックヨークの外周面に開口する環状の溝と、によって画成されることを特徴とした。
また、本発明では、磁気発生部は、第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、このバックヨークに結合される筒状のリング磁石と、を備え、バックヨークは、第一シャフトに対する圧入部と、圧入部から第一シャフトの径方向に延びる環状の段部と、リング磁石に対する結合部と、環状の段部に対して第一シャフトの軸方向に突出し、結合部を有するオフセット突出部と、圧入部と結合部との間に開口して圧入部に生じる応力が結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備え、応力緩和開口部は、オフセット突出部と環状の段部と第一シャフトとの間に画成される環状の間隙と、環状の段部に開口する環状の溝と、によって画成されることを特徴とした。
また、本発明では、磁気発生部は、第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、このバックヨークに結合される筒状のリング磁石と、を備え、バックヨークは、第一シャフトに対する圧入部と、リング磁石の内周に結合する取付外周面と、圧入部に対して第一シャフトの軸方向に突出し、取付外周面を有するオフセット突出部と、第一シャフトの外周面とオフセット突出部の内周面との間に開口する環状の間隙であって、圧入部に生じる応力が結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備えることを特徴とした。

本発明によると、応力緩和開口部は、入力シャフトに対するバックヨークの圧入部とバックヨークに対するリング磁石の結合部との間に延びるように形成されるため、バックヨークの圧入部にてバックヨークの内周嵌合面が第一シャフトの径方向に拡がる変形をするのに伴ってバックヨークに生じる変形応力がバックヨークに対するリング磁石の結合部に伝播することを緩和し、バックヨークに対するリング磁石の接着界面に生じるせん断応力が低減される。これにより、リング磁石の結合部が劣化して剥離することを防止し、バックヨークの固定位置にズレが生じることを回避できる。

本発明の実施形態を示すパワーステアリング装置の断面図である。 同じく（ａ）は磁気発生部の断面図であり、（ｂ）は磁気発生部の平面図である。 他の実施形態を示し、（ａ）は磁気発生部の断面図であり、（ｂ）は磁気発生部の平面図である。 同じく（ａ）はバックヨークの断面図、（ｂ）はバックヨークを下方から見た平面図、（ｃ）はリング磁石の断面図、（ｄ）はリング磁石を下方から見た平面図である。 参考例を示すパワーステアリング装置の断面図である。 同じく（ａ）は磁気発生部の断面図であり、（ｂ）は磁気発生部の平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に基づいて本発明が適用される車両のパワーステアリング装置１の一例を示す。図１は、パワーステアリング装置１におけるステアリングシャフト１０まわりの断面図である。

ステアリングシャフト１０は、ステアリングハンドル（図示せず）に連係して回転する入力シャフト１１と、車輪の操舵機構に連係して回転する出力シャフト１２とを備え、ステアリングハンドルの回転を車輪の操舵機構に伝達する。車輪の操舵機構は、出力シャフト１２の下端に形成されるピニオン（図示せず）に噛み合うラック軸が軸方向に移動することにより車輪が操舵される。

パワーステアリング装置１は、図示しないが、車輪の操舵力を補助するアシスト機構として、出力シャフト１２にウォームホイールが連結され、このウォームホイールに噛み合うウォームを回転駆動する電動モータを備え、この電動モータによって出力シャフト１２に操舵補助トルクが付与される。

以下、トルクセンサ２の具体的な構造について説明する。

入力シャフト１１は、ハウジング３０に転がり軸受３７を介して回転可能に支持される。出力シャフト１２は、ハウジング４９に転がり軸受３８を介して回転可能に支持される。入力シャフト１１の下端部と出力シャフト１２との間には滑り軸受３９が介装される。これにより、入力シャフト１１と出力シャフト１２とは互いに同一軸上で相対回転できるように支持される。

ハウジング３０と入力シャフト１１との間にはダストシール３６が介装され、このダストシール３６によってハウジング３０内が密封される。入力シャフト１１は円筒状に形成され、その内側にトーションバー２１が収められる。

トーションバー２１は、その上端部がピン２８を介して入力シャフト１１に連結され、その下端部がセレーション２９を介して出力シャフト１２に連結される。これにより、トーションバー２１は入力シャフト１１に入力される操舵トルクを出力シャフト１２に伝えるとともに、この操舵トルクに応じて捩れ変形する。

非接触タイプのトルクセンサ２は、入力シャフト１１と出力シャフト１２の間に介装されるトーションバー２１と、入力シャフト１１と共に回転する磁気発生部２２と、出力シャフト１２と共に回転する回転磁気回路部（多極ヨーク）２５と、ハウジング３０に固定して設けられる固定磁気回路部３１と、固定磁気回路部３１に導かれる磁束密度を検出する磁気センサ４８とによって構成され、ステアリングシャフト１０に接触することなく、トーションバー２１の捩れ変形に伴って変化する磁束密度に応じてトーションバー２１の捩れ角度を検出する。

なお、出力シャフト１２に磁気発生部２２を設け、入力シャフト１１に回転磁気回路部２５を設ける構成としてもよい。

磁気発生部２２は、入力シャフト１１に固定されるバックヨーク（継鉄）２４と、このバックヨーク２４に固定される筒状のリング磁石２３（多極磁石）とを備える。

リング磁石２３は、磁気を入力シャフト１１、トーションバー２１の回転軸Ｏ方向に発生するものであり、硬磁性体を入力シャフト１１の回転軸Ｏ方向へ向けて着磁することにより形成される。

円筒状のリング磁石２３の上端面と下端面には、それぞれ１２個の磁極が周方向について等間隔に形成され、例えば６個のＮ極と６個のＳ極とが交互に並ぶ（図２の（ｂ）参照）。

円筒状のバックヨーク２４は、軟磁性体によって形成され、リング磁石２３の上端面（磁極面）に当接する。バックヨーク２４は、リング磁石２３を入力シャフト１１に連結する支持部材の働きと、リング磁石２３の隣合う磁極を結んで磁束を導く継鉄の働きをし、リング磁石２３の下端面（磁極面）に磁界を集中させる。

回転磁気回路部２５は、リング磁石２３の磁束を導く第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７を備える。

第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７は、リング磁石２３の下端面（磁極面）に対峙する６個の磁路先端部と、この磁路先端部から曲折して互いに遠ざかる方向に延びる６個の磁路柱部と、この磁路柱部を結んで環状に延びる１個の磁路環部とをそれぞれ有し、これらがプレス加工によって一体形成される。

上記の第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の構造については、本出願人により特願２００８−９３６３６号として提案されている。
固定磁気回路部３１は、ハウジング３０に固定される第一集磁リング３２と第二集磁リング３３と、センサホルダ４０に固定される第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５を備える。

リング状の第一集磁リング３２と第二集磁リング３３は、ハウジング３０の内壁にカシメ固定される。第一集磁リング３２と第二集磁リング３３は、その内周面が第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路環部に対峙するように配置される。

第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５と磁気センサ４８と基板４７とはセンサホルダ４０に樹脂モールド４５を介して固定される。樹脂製センサホルダ４０は金属製ハウジング３０に図示しないボルトを介して締結される。

ブロック状の第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５は、第一集磁リング３２と第二集磁リング３３の外周面に対峙する。第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５の間に一対の磁気ギャップ（空隙）が形成され、この磁気ギャップに磁気センサ４８が介装される。

磁気センサ４８は、例えばホール素子が用いられ、第一集磁ヨーク３４と第二集磁ヨーク３５の間の磁場の大きさと方向に応じた出力が基板４７と端子４４を介して取り出される。ホール素子はこれを通過する磁束密度に応じた電圧を信号として出力するものである。なお、磁気センサ４８はホール素子の信号を増幅する回路や温度補償を行う回路、ノイズフィルタの回路等を備えるものを用いてもよい。

磁気センサ４８の端子４４はセンサホルダ４０に接続される図示しない配線を介してコントローラに接続される。

次に、トルクセンサ２がトーションバー２１に働く操舵トルクを検出する作用について説明する。

トーションバー２１にトルクが働かない中立状態において、第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路先端部が、それぞれリング磁石２３のＮ極及びＳ極に同一面積を持って対峙して両者を磁気短絡し、磁束が回転磁気回路部２５と固定磁気回路部３１に導かれない。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー２１に一方向のトルクが働く場合、トーションバー２１がこのトルクの方向に応じて捩れ変形し、第一軟磁性リング２６の第一磁路先端部がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二軟磁性リング２７の第二磁路先端部がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙し、リング磁石２３からの磁束が回転磁気回路部２５と固定磁気回路部３１に導かれ、磁気センサ４８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。この磁束が導かれる回転磁気回路部２５と固定磁気回路部３１における磁気経路は、Ｎ極→第一軟磁性リング２６→第一集磁リング３２→第一集磁ヨーク３４→磁気センサ４８→第二集磁ヨーク３５→第二集磁リング３３→第二軟磁性リング２７→Ｓ極となる。

運転者がステアリングハンドルを操作してトーションバー２１に逆方向のトルクが働く場合、トーションバー２１が逆方向に捩れ変形し、第一軟磁性リング２６の第一磁路先端部がＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二軟磁性リング２７の第二磁路先端部がＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙し、磁束が上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれ、磁気センサ４８から磁場の強さ及び方向に応じた信号が出力される。この磁束が導かれる回転磁気回路部２５と固定磁気回路部３１における磁気経路は、Ｎ極→第二軟磁性リング２７→第二集磁リング３３→第二集磁ヨーク３５→磁気センサ４８→第一集磁ヨーク３４→第一集磁リング３２→第一軟磁性リング２６→Ｓ極となる。

このようにトーションバー２１がこれに働くトルクに応じて捩れ変形し、第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の磁路先端部がリング磁石２３のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きくなると、磁気センサ４８に導かれる磁束密度が大きくなり、磁気センサ４８からこのトルクに応じた信号が出力される。

なお、リング磁石２３の一端面に形成される磁極数は、２個以上の範囲で任意に設定される。リング磁石２３に対峙する第一軟磁性リング２６と第二軟磁性リング２７の面積が同じ条件において、磁極数を増やすことにより、磁気センサ４８に導かれる磁束密度を高められる。

図２の（ａ）は磁気発生部２２の断面図、（ｂ）は磁気発生部２２を下方から見た平面図である。以下、磁気発生部２２を入力シャフト１１に組み付ける構造について説明する。

磁気発生部２２を構成するリング磁石２３は、例えば焼結金属によって形成される。円環状のリング磁石２３は、四角形の断面形状を有する。

リング磁石２３は、磁力によってバックヨーク２４に吸着されるとともに、接着剤６４を介してバックヨーク２４に結合される。

接着剤６４は、液体の状態でバックヨーク２４とリング磁石２３の間に塗布された後に固化し、バックヨーク２４とリング磁石２３を結合する。

円環状のバックヨーク２４は、トーションバー２１の回転軸Ｏに直交する環状の取付端面６１ａと、トーションバー２１の回転軸Ｏと同心上に延びる円筒状の取付外周面６１ｂとを有し、取付端面６１ａと取付外周面６１ｂにリング磁石２３が接着剤６４を介して結合される。

バックヨーク２４は、トーションバー２１の回転軸Ｏと同心上に延びる円筒状の内周嵌合面６１ｄを有し、この内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の取付面１１ａに圧入して固定される。換言すると、バックヨーク２４は、トーションバー２１に対する圧入部とし
て、内周嵌合面６１ｄを有する。

磁気発生部２２を入力シャフト１１に圧入して組み付ける圧入工程は、バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄを入力シャフト１１の軸方向に設定される取付面１１ａの上部（一部）に摺動可能に軽圧入する軸方向位置合わせ工程と、その状態で回転磁気回路部２５に導かれる磁束密度を計測して磁気発生部２２の回転方向中立位置を割り出す回転方向位置合わせ工程と、回転方向中立位置に配置されたバックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄを入力シャフト１１の取付面１１ａにさらに強く圧入して固定する固定工程とが順に行われる。これにより、磁気発生部２２の回転方向中立位置を正確に割り出してバックヨーク２４を入力シャフト１１に固定することができる。

トルクセンサ２は、以下の工程が順に行われることによって磁気発生部２２が入力シャフト１１に組み付けられる。
１．リング磁石２３をバックヨーク２４に接着する接着工程。
２．リング磁石２３を着磁する着磁工程。
３．バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄを入力シャフト１１に圧入する圧入工程。

ところで、上記の圧入工程にて、バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をする。これに伴ってバックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が生じると、リング磁石２３を固定する接着剤６４の劣化が進む可能性があった。

これに対処して、バックヨーク２４は、入力シャフト１１（第一シャフト）に対するバックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）と、リング磁石２３に対する結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）と、圧入部（内周嵌合面６１ｄ）と結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）との間に位置して開口する応力緩和開口部５５と、を備える。

以下、応力緩和開口部５５の具体的な構造について説明する。

図３の（ａ）はバックヨーク２４の断面図、（ｂ）はバックヨーク２４を下方から見た平面図、（ｃ）はリング磁石２３の断面図、（ｄ）はリング磁石２３を下方から見た平面図である。

バックヨーク２４は、入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に延びる環状の段部５１と、この段部５１から入力シャフト１１の軸方向（回転軸Ｏの方向）に突出するオフセット突出部５２を有する。

応力緩和開口部５５は、オフセット突出部５２の内周面と入力シャフト１１の外周面との間に画成される環状の間隙として形成される。

オフセット突出部５２に環状の取付端面６１ａと円筒状の取付外周面６１ｂが形成される。リング磁石２３は、この取付端面６１ａと円筒状の取付外周面６１ｂに渡って接着剤６４を介して結合される。

換言すると、バックヨーク２４は、リング磁石２３を接着剤６４を介して結合する結合部として、取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂを有する。このバックヨーク２４の結合部は、入力シャフト１１にバックヨーク２４を圧入する圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に対して入力シャフト１１の軸方向（回転軸Ｏの方向）についてオフセットされる。

入力シャフト１１は、バックヨーク２４が圧入される取付面１１ａと、取付面１１ａの軸方向について両端部に環状に窪む上下の逃げ溝１１ｂ、１１ｃとを有する。バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの大部分が取付面１１ａの全面に嵌合する。バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの上下の両端部が逃げ溝１１ｂ、１１ｃに対峙する。

なお、入力シャフト１１の取付面１１ａに例えばセレーションを形成し、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力を低減する構成としてもよい。

以上のように構成される磁気発生部２２の組み付け構造につき、次に作用を説明する。

バックヨーク２４は、その内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の取付面１１ａに圧入され、内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をする。

バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの上下端部が逃げ溝１１ｂ、１１ｃに対峙する構成のため、バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの上下端部が入力シャフト１１の取付面１１ａに当接することがなく、バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの上下端部が入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がることを抑えられる。

さらに、応力緩和開口部５５がオフセット突出部５２と入力シャフト１１の間に画成される環状の間隙として形成され、バックヨーク２４にリング磁石２３を接着する結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）が、入力シャフト１１にバックヨーク２４を圧入する圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に対して入力シャフト１１の軸方向（回転軸Ｏの方向）についてオフセットされるため、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが応力緩和開口部５５によって緩和（遮断）され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。これにより、リング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）が劣化して剥離することを防止し、バックヨーク２４の固定位置にズレが生じることを回避できる。

ところで、パワーステアリング装置１は、車両のエンジンルームに搭載されるため、高温下で使用される。例えばネオジウム等によって形成されるリング磁石２３は、着磁方向（回転軸Ｏ方向）に熱膨張するため、バックヨーク２４に対する熱膨張収縮差によりリング磁石２３の接着界面にせん断応力が生じる。このため、接着剤６４の経時劣化が進むと、磁気発生部２２を構成するリング磁石２３とバックヨーク２４の接着剤６４が剥離し、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の固定位置にズレが生じる可能性があった。

トルクセンサ２は、接着剤６４が剥離したリング磁石脱落時にバックヨーク２４に対するリング磁石２３の回動を係止する回り止め手段を備え、リング磁石２３のズレが回転方向に生じないようにするフェイルセーフ機能を果たす。

以下、リング磁石脱落時にリング磁石２３の回動を係止する回り止め手段の具体的な構造について説明する。

前述したように、接着剤６４は、液体の状態でバックヨーク２４とリング磁石２３の間に塗布された後に固化する。接着剤６４は、バックヨーク２４とリング磁石２３の間で円環状に成型される。接着剤６４は、バックヨーク２４とリング磁石２３の間隙に拡がり、この間隙に応じた厚さを有する。

バックヨーク２４には、取付端面６１ａに開口する複数（例えば４個）の回り止め凹部６１ｃが形成される。

回り止め凹部６１ｃは、トーションバー２１の回転軸Ｏと平行に延びる断面円形の穴として形成され、所定の深さＬ１を有する。

なお、これに限らず、回り止め凹部６１ｃは、溝状に形成してもよい。

接着剤６４は、回り止め凹部６１ｃに入り込んだ複数（４個）の回り止め凸部６４ｃを有する。回り止め凸部６４ｃは、トーションバー２１の回転軸Ｏと平行に延びる円柱状に形成され、所定の突出量Ｌ１を有する。

リング磁石２３の端面と第一、第二軟磁性リング２６、２７の第一、第二磁路先端部との間にエアギャップ（間隙）が画成される。このエアギャップは、トーションバー２１の回転軸Ｏ方向に所定のクリアランスＬ２を有する。

回り止め凹部６１ｃは、その深さＬ１が、エアギャップのクリアランスＬ２より大きくなるように形成される。すなわち、Ｌ１＞Ｌ２の関係に設定される。

接着剤６４のリング磁石２３に対する接着力がバックヨーク２４に対する接着力より大きくなるように設定される。これにより、経時劣化等によって接着剤６４の接着力が低下した場合に、接着剤６４は、バックヨーク２４に対する結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）がリング磁石２３に対する結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）より先に剥離する構成とする。

接着剤６４がリング磁石２３より先にバックヨーク２４に対して剥離したときに、バックヨーク２４の回り止め凹部６１ｃと、これに入り込んで固化した接着剤６４の回り止め凸部６４ｃとは、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の回動を係止する回り止め手段を構成する。

リング磁石脱落時に回り止め凸部６４ｃがバックヨーク２４に対するリング磁石２３の回動を係止する状態にて、回り止め凸部６４ｃが破断する力は、リング磁石２３と第一、第二軟磁性リング２６、２７の第一、第二磁路先端部との間に生じる摩擦力より大きく設定する。この摩擦力を低減するため、リング磁石２３の端面、第一、第二軟磁性リング２６、２７の第一、第二磁路先端部に潤滑剤を塗布してもよい。

以下、リング磁石脱落時の動作について説明する。熱衝撃や経時劣化等により接着剤６４のバックヨーク２４に対する結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）が劣化して剥離し、リング磁石２３がバックヨーク２４から脱落したリング磁石脱落状態では、リング磁石２３が磁力と重力によって第一、第二軟磁性リング２６、２７の第一、第二磁路先端部に接し、それ以上の軸方向の変位が規制される。このため、回り止め凸部６４ｃは、回り止め凹部６１ｃからエアギャップのクリアランスＬ２分だけ抜けるが、完全に抜けることなく、その先端部が回り止め凹部６１ｃに係合している。

このリング磁石脱落状態にて、操舵トルクによって入力シャフト１１と出力シャフト１２が相対回転するとき、リング磁石２３は、バックヨーク２４の回り止め凹部６１ｃに係合している接着剤６４の回り止め凸部６４ｃの先端部を介して入力シャフト１１と共に回動し、リング磁石２３の端面が第一、第二軟磁性リング２６、２７の第一、第二磁路先端部に摺接することにより、磁気センサ４８の出力は、正常時に比べて増大するものの、中点出力（ステアリングハンドルが車両を直進させる中点にあるときの出力）がほとんどズレることがなく、トーションバー２１が捩れ角に応じて増減する。

これにより、パワーステアリング装置１は、リング磁石脱落時にて、操舵補助トルクが正常時より若干増大するものの、左右旋回時で操舵補助トルクに差が生じたり、操舵補助トルクが勝手に生じるセルフステアを起こすことが回避される。運転者は、操舵補助トルクが若干増大することに気が付くことにより、パワーステアリング装置１に異常が生じたことを知ることができる。

（第２実施形態）
次に図４に示す他の実施形態を説明する。図４の（ａ）は磁気発生部２２の断面図、（ｂ）は磁気発生部２２を下方から見た平面図である。これは基本的に図１〜３の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。

磁気発生部２２は、バックヨーク２４と入力シャフト１１の間に画成される環状の間隙として形成される応力緩和開口部５５と、バックヨーク２４の外周面２４ｆに開口する環状の溝として形成される応力緩和開口部５６とを備える。

図４の（ａ）に示すように、応力緩和開口部５６の回転軸Ｏを含む断面形は、入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に延びるスリット状に形成される。

応力緩和開口部５６は、バックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄの端部と段部５１に対して入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に並んで延びるように配置される。

以上のように構成され、次に作用を説明する。

バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）にてバックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をするのに伴ってバックヨーク２４に変形応力が図３の（ａ）に矢印で示すように生じる。

この場合、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが応力緩和開口部５５によって緩和（遮断）され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。

さらに、バックヨーク２４の外周面２４ｆに開口する溝状の応力緩和開口部５６が、入力シャフト１１に対するバックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）と、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付外周面６１ｂ）との間に延びるように形成されるため、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）にてバックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をするのに伴ってバックヨーク２４に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付外周面６１ｂ）に伝播することが応力緩和開口部５６によっても緩和され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。これにより、リング磁石２３の結合部（取付外周面６１ｂ）が劣化して剥離することを防止し、バックヨーク２４の固定位置にズレが生じることを回避できる。

（第３実施形態）
次に図５、６に示す参考例を説明する。図５は、パワーステアリング装置１におけるステアリングシャフト１０まわりの断面図である。図６の（ａ）は磁気発生部２２の断面図、（ｂ）は磁気発生部２２を下方から見た平面図である。これは基本的に図１〜３の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。

応力緩和開口部５０は、バックヨーク２４の端面２４ｅに開口する環状の溝として形成される。バックヨーク２４の端面２４ｅは、出力シャフト１２の端部に対向し、回転軸Ｏの略径方向に延びる面である。

図６の（ａ）に示すように、応力緩和開口部５０の回転軸Ｏを含む断面形は、回転軸Ｏと略平行に延びるスリット状に形成される。

図６の（ｂ）に示すように、応力緩和開口部５０の回転軸Ｏと直交する形状は、回転軸Ｏと同心上に延びる円環状に形成される。

バックヨーク２４は、圧入部（内周嵌合面６１ｄ）、応力緩和開口部５０、結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）が、入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）について内側から外側へと順に並ぶように同心円上に配置される。換言すると、応力緩和開口部５０は、入力シャフト１１に対するバックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）と、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）との間に延びるように形成される。

以上のように構成される磁気発生部２２の組み付け構造につき、次に作用を説明する。

バックヨーク２４は、その内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の取付面１１ａに圧入され、内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をする。バックヨーク２４の端面２４ｅに開口する溝状の応力緩和開口部５０が、入力シャフト１１に対するバックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）と、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）との間に延びるように形成されるため、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）にてバックヨーク２４の内周嵌合面６１ｄが入力シャフト１１の径方向（回転軸Ｏの径方向）に拡がる変形をするのに伴ってバックヨーク２４に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが応力緩和開口部５０によって緩和（遮断）され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。これにより、リング磁石２３の接着剤６４が劣化して剥離することを防止し、バックヨーク２４の固定位置にズレが生じることを回避できる。

他の実施形態として、図２の（ａ）、（ｂ）に示すバックヨーク２４において、応力緩和開口部５５を画成する環状の段部５１を形成するとともに、この環状の段部５１に開口する環状の溝を応力緩和開口部（図示せず）として形成してもよい。

この場合、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが、環状の段部５１に開口する環状の溝からなる応力緩和開口部と応力緩和開口部５５とによって緩和され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。

さらに他の実施形態として、図４の（ａ）、（ｂ）に示すバックヨーク２４において、バックヨーク２４の外周面２４ｆに開口する溝状の応力緩和開口部５６を形成するとともに、環状の段部５１に開口する溝状の応力緩和開口部（図示せず）を形成してもよい。

この場合、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが、環状の段部５１に開口する環状の溝からなる応力緩和開口部と応力緩和開口部５５と応力緩和開口部５６とによって緩和され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。

さらに他の実施形態として、図６の（ａ）、（ｂ）に示すバックヨーク２４において、バックヨーク２４の端面２４ｅに開口する溝状の応力緩和開口部５０を形成するとともに、バックヨーク２４の外周面に開口する溝状の応力緩和開口部（図示せず）を形成してもよい。

この場合、バックヨーク２４の圧入部（内周嵌合面６１ｄ）に生じる変形応力がバックヨーク２４に対するリング磁石２３の結合部（取付端面６１ａ、取付外周面６１ｂ）に伝播することが、端面２４ｅに開口する溝状の応力緩和開口部５０と外周面に開口する溝状の応力緩和開口部とによって緩和され、バックヨーク２４に対するリング磁石２３の接着界面に生じるせん断応力が低減される。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ パワーステアリング装置
２ トルクセンサ
１０ ステアリングシャフト
１１ 入力シャフト（第一シャフト）
１２ 出力シャフト（第二シャフト）
２１ トーションバー
２２ 磁気発生部
２３ リング磁石
２４ バックヨーク
２４ｅ バックヨーク端面
２４ｆ バックヨーク外周面
２５ 回転磁気回路部
３１ 固定磁気回路部
４９ ハウジング
５０ 応力緩和開口部
５１ 段部
５２ オフセット突出部
５５ 応力緩和開口部
５６ 応力緩和開口部
６１ａ 取付端面（結合部）
６１ｂ 取付外周面（結合部）
６１ｄ 内周嵌合面（圧入部）
６４ 接着剤

Claims (3)

1. 互いに同軸上に配置される第一シャフトと第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、
   前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、
   前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、を備え、
   前記磁気発生部から前記回転磁気回路部に導かれる磁束密度に応じて前記トーションバーに働くトルクを検出するトルクセンサであって、
   前記磁気発生部は、
   前記第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、
   このバックヨークに結合される筒状のリング磁石と、を備え、
   前記バックヨークは、
   前記第一シャフトに対する圧入部と、
   前記リング磁石に対する結合部と、
   前記圧入部に対して前記第一シャフトの軸方向に突出し、前記結合部を有するオフセット突出部と、
   前記圧入部と前記結合部との間に開口して前記圧入部に生じる応力が前記結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備え、
   前記応力緩和開口部は、
   前記オフセット突出部と前記第一シャフトとの間に画成される環状の間隙と、
   前記バックヨークの外周面に開口する環状の溝と、によって画成されることを特徴とするトルクセンサ。
2. 互いに同軸上に配置される第一シャフトと第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、
   前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、
   前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、を備え、
   前記磁気発生部から前記回転磁気回路部に導かれる磁束密度に応じて前記トーションバーに働くトルクを検出するトルクセンサであって、
   前記磁気発生部は、
   前記第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、
   このバックヨークに結合される筒状のリング磁石と、を備え、
   前記バックヨークは、
   前記第一シャフトに対する圧入部と、
   前記圧入部から前記第一シャフトの径方向に延びる環状の段部と、
   前記リング磁石に対する結合部と、
   前記環状の段部に対して前記第一シャフトの軸方向に突出し、前記結合部を有するオフセット突出部と、
   前記圧入部と前記結合部との間に開口して前記圧入部に生じる応力が前記結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備え、
   前記応力緩和開口部は、
   前記オフセット突出部と前記環状の段部と前記第一シャフトとの間に画成される環状の間隙と、
   前記環状の段部に開口する環状の溝と、によって画成されることを特徴とするトルクセンサ。
3. 互いに同軸上に配置される第一シャフトと第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、
   前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、
   前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、を備え、
   前記磁気発生部から前記回転磁気回路部に導かれる磁束密度に応じて前記トーションバーに働くトルクを検出するトルクセンサであって、
   前記磁気発生部は、
   前記第一シャフトに圧入される筒状のバックヨークと、
   このバックヨークに結合される筒状のリング磁石と、を備え、
   前記バックヨークは、
   前記第一シャフトに対する圧入部と、
   前記リング磁石の内周に結合する取付外周面と、
   前記圧入部に対して前記第一シャフトの軸方向に突出し、前記取付外周面を有するオフセット突出部と、
   前記第一シャフトの外周面と前記オフセット突出部の内周面との間に開口する環状の間隙であって、前記圧入部に生じる応力が前記結合部に伝播することを緩和する応力緩和開口部と、を備えることを特徴とするトルクセンサ。

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