JP5994263B2 - トルク検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、保持凸部および保持凸部に隣接した貫通孔が形成されたホルダーと、ホルダーの内周面に取り付けられた集磁リング、および、貫通孔を覆うようにホルダーの外周面に取り付けられた磁気シールドを有する集磁ユニットの外周に一体成形された樹脂製のセンサーハウジングを備えるトルク検出装置およびその製造方法に関する。

特許文献１に記載のトルク検出装置は、集磁リングおよび集磁リングを保持するリングホルダーを有するユニットを有する。ユニットは、ハウジングに形成された挿入孔からハウジング内に挿入されて、ハウジングに対して固定されている。

特開２００８−２４９５９８号公報

特許文献１のトルク検出装置は、ユニットとハウジングとの間から水などが内部に侵入する可能性がある。
そこで、防水性を向上させるために、集磁ユニットの外周に樹脂が流し込まれることによりセンサーハウジングが集磁ユニットと一体に成形されたトルク検出装置が知られている。集磁ユニットは、ホルダー、集磁リング、および磁気シールドを有する。ホルダーは、内周面に形成された保持凸部および保持凸部に隣接した貫通孔が形成されている。集磁リングは、ホルダーの内周面に取り付けられている。磁気シールドは、貫通孔を覆うようにホルダーの外周面に取り付けられている。

しかし、樹脂が流し込まれる過程で樹脂圧により磁気シールドにおいて貫通孔と対向する部分が集磁リングに向けて変形してしまうことがある。これにより、磁気シールドの変形した部分が集磁リングの外面に接触する、または近距離まで接近する。このため、集磁リングの磁束が磁気シールドに流れる場合がある。これにより、トルク検出装置が磁気センサーの出力からトーションバーの捩れ角を算出する精度が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するため、集磁リングから磁気シールドに磁束が流れることを抑制することが可能なトルク検出装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、環状の集磁ユニットと、前記集磁ユニットの外周に前記集磁ユニットと一体成形された樹脂製のセンサーハウジングと、を備え、前記集磁ユニットは、トーションバーの捩れに応じて磁束密度が変化する磁気回路を形成する磁気ヨークを囲むように配置され、内周面に保持凸部が形成されて前記保持凸部に隣接した位置に内外を貫通する貫通孔が形成された環状の樹脂製のホルダーと、前記保持凸部に引っ掛けられて前記ホルダーの内周面に取り付けられて前記磁気ヨークからの磁束を集める集磁リングと、前記貫通孔と対向する部分において前記貫通孔とは反対側に凹んだ凹部分が形成され、前記貫通孔を覆うように前記ホルダーの外周面に取り付けられて前記磁気回路に対する外部磁界の影響を低減させる磁気シールドと、を有するトルク検出装置であることを要旨とする。

この発明のトルク検出装置は、磁気シールドのうちの貫通孔に対向する部分と集磁リングのうちの貫通孔に対向する部分との距離が磁気シールドから凹部分が省略された構成における貫通孔に対向する磁気シールドの部分と貫通孔に対向する集磁リングとの距離よりも大きい。このため、センサーハウジングの成型時において、磁気シールドの凹部分が集磁リングに向けて変形したとしても磁気シールドが集磁リングに接触しにくい。このため、磁気シールドの変形部分が集磁リングの外面に接触する、または近距離まで接近することが抑制される。したがって、集磁リングから磁気シールドに磁束が流れることが抑制される。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、前記保持凸部は、前記集磁リングを幅方向において挟み込む第１保持部分および第２保持部分を有し、前記貫通孔は、前記ホルダーにおいて前記第１保持部分が突出する部分と前記第２保持部分が突出する部分との間に形成されている請求項１に記載のトルク検出装置であることを要旨とする。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、環状で樹脂製のホルダーの内周面に形成された保持凸部に引っ掛けることにより前記ホルダーの内周面に集磁リングを取り付けるとともに、前記ホルダーの前記保持凸部に隣接した位置の内外を貫通する貫通孔に対して前記貫通孔とは反対側に凹んだ凹部分を対向させて前記貫通孔を覆うように前記ホルダーの外周面に磁気シールドを取り付けることにより集磁ユニットを製造する集磁ユニット製造工程と、前記集磁ユニットの外周に樹脂を流し込むことにより前記集磁ユニットと一体になったセンサーハウジングを成形するセンサーハウジング成形工程と、を含むトルク検出装置の製造方法であることを要旨とする。

本発明は、集磁リングから磁気シールドに磁束が流れることを抑制することが可能なトルク検出装置およびその製造方法を提供する。

本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置について、その全体構造を模式的に示す模式図。 実施形態の電動パワーステアリング装置について、第１軸体の回転中心軸平面における断面構造を示す断面図。 実施形態のトルク検出装置について、各部品の位置関係を模式的に示す模式図。 実施形態のトルク検出装置について、（ａ）は永久磁石、各磁気ヨーク、各集磁リング、および各磁気センサーの正面構造を示す正面図、（ｂ）は各集磁リングおよび磁気センサーの一部分の側面構造を示す側面図。 実施形態のトルク検出装置について、図２の永久磁石および各磁気ヨークの断面構造を平面上に展開した展開図であり、第１磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積と第２磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積とが互いに等しい状態を示す展開図。 実施形態のトルク検出装置について、図２の永久磁石および各磁気ヨークの断面構造を平面上に展開した展開図であり、第１磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積が第２磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積よりも大きい状態を示す展開図。 実施形態のトルク検出装置について、図２の永久磁石および各磁気ヨークの断面構造を平面上に展開した展開図であり、第１磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積が第２磁気ヨークおよび永久磁石のＮ極の対向面積よりも小さい状態を示す展開図。 実施形態のトルク検出装置について、（ａ）はホルダーの斜視構造を示す斜視図、（ｂ）はホルダーの底面構造を示す底面図。 実施形態のトルク検出装置について、（ａ）は磁気シールドの斜視構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ平面の断面構造を示す断面図。 実施形態のトルク検出装置について、（ａ）は集磁ユニットの平面構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正面構造を示す正面図。 実施形態のトルク検出装置について、ホルダーを成型するときの金型の一部分の断面構造を模式的に示す断面図。 実施形態のトルク検出装置について、センサーユニットの一部分の断面構造を示す断面図。 比較例としてのトルク検出装置について、センサーユニットの一部分の断面構造を示す断面図。 本発明のその他の実施形態のトルク検出装置について、集磁ユニットの正面構造を模式的に示す正面図。

図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に接続されるステアリングシャフト１０と、同シャフト１０および転舵輪３に接続されるラックシャフト１６と、ラックシャフト１６を収容するラックハウジング１５と、ステアリングシャフト１０に付与されたトルク（以下、「操舵トルク」）を検出するためのトルク検出装置２０とを有する。またこの他に、操舵トルクに応じてステアリングホイール２の操作を補助する力（以下、「アシスト力」）を付与するアシスト装置１７と、アシスト力をラックシャフト１６に伝達するピニオンシャフト１８と、アシスト装置１７の駆動を制御する電子制御装置１９とを有する。

ラックシャフト１６は、ラックシャフト１６の軸方向において、ステアリングシャフト１０側の部分に形成された第１ギヤ部分１６Ａと、アシスト装置１７側の部分に形成された第２ギヤ部分１６Ｂとを有する。

ステアリングシャフト１０は、ステアリングホイール２の回転とともに回転する第１軸体１１と、ラックシャフト１６の第１ギヤ部分１６Ａと噛み合うギヤ部分１２Ａを有する第２軸体１２と、第１軸体１１および第２軸体１２を連結するトーションバー１３とを有する。

アシスト装置１７は、駆動源となる電動モータ１７Ａと、電動モータ１７Ａの出力軸の回転を減速してピニオンシャフト１８に伝達する減速機構１７Ｂとを有する。減速機構１７Ｂは、電動モータ１７Ａの出力軸に接続されたウォームシャフト１７Ｃと、ウォームシャフトと噛み合うウォームホイール１７Ｄとを有する。ウォームホイール１７Ｄは、ピニオンシャフト１８に固定されている。ピニオンシャフト１８は、ラックシャフト１６の第２ギヤ部分１６Ｂと噛み合うギヤ部分１８Ａを有する。

トルク検出装置２０は、第１軸体１１と一体に回転する永久磁石７１と、第２軸体１２と一体に回転する第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２との相対回転位置に応じて変化する磁束密度を検出する。上記相対回転位置は、トーションバー１３との捩れ角と相関を有する。すなわち上記相対回転位置が大きくなるにつれてトーションバー１３の捩れ角は大きくなる。そして、トルク検出装置２０は、検出した磁束密度を電子制御装置１９に出力する。電子制御装置１９は、検出した磁束密度に基づいて操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクをアシスト装置１７に出力する。

図２を参照して、電動パワーステアリング装置１の方向を以下のように定義する。
（Ａ）第１軸体１１の回転中心軸に沿う方向を「軸方向ＺＡ」とする。
（Ｂ）軸方向ＺＡにおいて、第２軸体１２から第１軸体１１に向かう方向を「上方ＺＡ１」とし、第１軸体１１から第２軸体１２に向かう方向を「下方ＺＡ２」とする。
（Ｃ）軸方向ＺＡに直交する方向を「径方向ＺＢ」とする。
（Ｄ）径方向ＺＢにおいて、第１軸体１１の回転中心軸に向かう方向を「内方ＺＢ１」とし、第１軸体１１の回転中心軸から離れる方向を「外方ＺＢ２」とする。
（Ｅ）第１軸体１１の回転中心軸回りの方向を「周方向ＺＣ」とする。

図２を参照して、電動パワーステアリング装置１におけるトルク検出装置２０の周辺の構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、トルク検出装置２０を保持するハウジング１４と、ハウジング１４に対して第２軸体１２が回転することが可能な状態で支持する玉軸受２３とを有する。

ハウジング１４は、第２軸体１２を収容する出力軸ハウジング２４に固定される。出力軸ハウジング２４は、図１のラックハウジング１５と一体化されている。
トーションバー１３は、第１軸体１１が回転することにより捩れる。そして第１軸体１１の回転を第２軸体１２に伝達する。このため、第１軸体１１および第２軸体１２は、相対回転する。第２軸体１２およびトーションバー１３は、第１軸体１１と同軸を有する。

電動パワーステアリング装置１は、トルク検出装置２０および第１軸体１１の隙間を封止するシール部材２１と、トルク検出装置２０およびハウジング１４の隙間を封止するシール部材２２とを有する。シール部材２１としては、オイルシールが用いられている。シール部材２２としては、Ｏリングが用いられている。

図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の動作について説明する。
運転者は、ステアリングホイール２を回転することによりステアリングシャフト１０の第１軸体１１に操舵トルクを付与する。第１軸体１１は、トーションバー１３を介して第２軸体１２に操舵トルクを伝達する。第２軸体１２は、ラックシャフト１６に操舵トルクを伝達する。ラックシャフト１６は、同シャフト１６の第１ギヤ部分１６Ａと第２軸体１２のギヤ部分１２Ａとが噛み合うことにより往復直線運動する。そして転舵輪３の向きを変更する。このとき、アシスト装置１７は、操舵トルクに応じたアシスト力をラックシャフト１６に付与する。

図３を参照して、トルク検出装置２０の構成について説明する。
トルク検出装置２０は、磁束を発生する磁石ユニット７０と、磁石ユニット７０の磁束を受ける磁気ヨークユニット８０と、磁気ヨークユニット８０の磁束を受けるセンサーユニット３０とを有する。

磁石ユニット７０、磁気ヨークユニット８０、およびセンサーユニット３０は、同軸を有する。磁石ユニット７０、磁気ヨークユニット８０、およびセンサーユニット３０は、軸方向ＺＡにおいて互いに重なる。磁気ヨークユニット８０は、磁石ユニット７０を外方ＺＢ２から覆う。センサーユニット３０は、磁気ヨークユニット８０を外方ＺＢ２から覆う。

磁石ユニット７０は、円筒形状の永久磁石７１と、永久磁石７１の内方ＺＢ１への磁束漏洩を抑制するコア７２とを有する。永久磁石７１は、第１軸体１１の周囲に磁界を形成する。永久磁石７１は、周方向ＺＣにおいてＮ極およびＳ極が隣り合うように着磁されている（図４参照）。コア７２は、第１軸体１１に圧入されている。永久磁石７１は、コア７２に固定されている。

磁気ヨークユニット８０は、永久磁石７１が形成する磁界内に配置された第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２と、第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２を保持する円筒形状のヨークホルダー８３と、ヨークホルダー８３を第２軸体１２に対して保持する中間部材８４とを有する。

中間部材８４の外周部分は、ヨークホルダー８３の下端部分の内周面に圧入されている。中間部材８４の内周部分は、第２軸体１２の上端部分の外周面に圧入されている。
ヨークホルダー８３は、第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２と一体化されている。ヨークホルダー８３は、金型（図示略）内に第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２を予め設定された位置に配置した後、ヨークホルダー８３の成型材料である樹脂により各磁気ヨーク８１，８２と一体に成型することにより製造される。

センサーユニット３０は、ボルト（図示略）によりハウジング１４に取り付けられるセンサーハウジング３１と、永久磁石７１の磁束密度に応じた電圧を出力する２個の磁気センサー３２と、各磁気センサー３２に永久磁石７１の磁束を鎖交させる集磁ユニット４０とを有する。磁気センサー３２の出力電圧は、図１の電子制御装置１９に送信される。磁気センサー３２としては、ホールＩＣが用いられている。

集磁ユニット４０は、第１磁気ヨーク８１からの磁束を集める第１集磁リング４１と、第２磁気ヨーク８２からの磁束を集める第２集磁リング４２と、各集磁リング４１，４２を保持するホルダー５０と、各磁気ヨーク８１，８２および各集磁リング４１，４２に対する外部磁界の影響を低減させる磁気シールド６０とを有する。

第１集磁リング４１は、径方向ＺＢにおいて第１磁気ヨーク８１の外周部分と隙間を介して対向する。第２集磁リング４２は、径方向ＺＢにおいて第２磁気ヨーク８２の外周部分と隙間を介して対向する。磁気シールド６０は、軸方向ＺＡにおいて各集磁リング４１，４２と重なる。また各集磁リング４１，４２を外方ＺＢ２から覆う。

ホルダー５０は、各集磁リング４１，４２が配置される内部空間を形成する側壁５１を有する。側壁５１は、軸方向ＺＡの両側が開口した円環形状を有する。各集磁リング４１，４２は、側壁５１の内周面５１Ｘに固定されている。各集磁リング４１，４２は、隙間が形成された円環形状を有する。また、各集磁リング４１，４２は、金属の長板を折り曲げることにより形成されている。各集磁リング４１，４２は、同じ金属が用いられている。磁気シールド６０は、側壁５１の外周面５１Ｙに固定されている。

図２に示されるように、センサーハウジング３１は、ハウジング１４に嵌め合わせられる嵌合部分３１Ａと、ホルダー５０および磁気シールド６０を外方ＺＢ２から覆うカバー部分３１Ｂと、カバー部分３１Ｂから上方ＺＡ１に向けて延びる取付部分３１Ｃとを有する。シール部材２１は、取付部分３１Ｃに固定されている。

図４を参照して、永久磁石７１の磁束が流れる各部材の詳細な構成について説明する。
第１磁気ヨーク８１は、本体を構成する本体リング８１Ａと、本体リング８１Ａから下方ＺＡ２に向けて延びる複数の歯部８１Ｂとを有する。本体リング８１Ａの内周面および各歯部８１Ｂの内面は、永久磁石７１の外周面と対向する。

第２磁気ヨーク８２は、本体を構成する本体リング８２Ａと、本体リング８２Ａから上方ＺＡ１に向けて延びる複数の歯部８２Ｂとを有する。本体リング８１Ａの内周面および各歯部８２Ｂの内面は、永久磁石７１の外周面と対向する。各歯部８１Ｂ，８２Ｂは、周方向ＺＣにおいて交互に位置する。

第１集磁リング４１は、本体を構成するリング本体４１Ａと、各磁気センサー３２の上面と対向する２個の集磁突起４１Ｂとを有する。各集磁突起４１Ｂは、リング本体４１Ａから外方ＺＢ２に向けて折り曲げられている。

第２集磁リング４２は、本体を構成するリング本体４２Ａと、各磁気センサー３２の下面と対向する２個の集磁突起４２Ｂとを有する。各集磁突起４２Ｂは、リング本体４２Ａから外方ＺＢ２に向けて折り曲げられている。

図５〜図７を参照して、トルク検出装置２０の動作について説明する。なお、第１磁気ヨーク８１の本体リング８１Ａにおいて、周方向ＺＣに隣り合う歯部８１Ｂを接続する部分を接続部分８１Ｃとする。また第２磁気ヨーク８２の本体リング８２Ａにおいて、周方向ＺＣに隣り合う歯部８２Ｂを接続する部分を接続部分８２Ｃとする。

トルク検出装置２０は、第１磁気ヨーク８１のうちの永久磁石７１の各磁極に対向する内面の面積および第２磁気ヨーク８２のうちの永久磁石７１の各磁極に対向する内面の面積の関係により規定される検出状態として、図５に示される第１検出状態、図６に示される第２検出状態、および図７に示される第３検出状態を有する。

トルク検出装置２０は、図１のステアリングシャフト１０の回転に応じて検出状態が変化する。すなわち、ステアリングシャフト１０の回転位置が中立位置のとき、すなわち図１のトーションバー１３の捩れ角が「０°」のとき、第１検出状態を有する。また、ステアリングシャフト１０の回転位置が中立位置から正転方向に同シャフト１０の回転範囲のうちの上限値まで回転した位置とき、第２検出状態を有する。また、ステアリングシャフト１０の回転位置が中立位置から正転方向とは逆方向に同シャフト１０の回転範囲のうちの上限値まで回転したとき、第３検出状態を有する。

ここで、各磁気ヨーク８１，８２の面積について以下のとおり定義する。
（ａ）第１本体Ｎ極対向面積ＲＮＡは、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃにおいて永久磁石７１のＮ極と対向する内面の面積を示す。
（ｂ）第１歯部Ｎ極対向面積ＲＮＢは、第１磁気ヨーク８１の歯部８１Ｂにおいて永久磁石７１のＮ極と対向する内面の面積を示す。
（ｃ）第１本体Ｓ極対向面積ＲＳＡは、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃにおいて永久磁石７１のＳ極と対向する内面の面積を示す。
（ｄ）第１歯部Ｓ極対向面積ＲＳＢは、第１磁気ヨーク８１の歯部８１Ｂにおいて永久磁石７１のＳ極と対向する内面の面積を示す。
（ｅ）第２本体Ｎ極対向面積ＳＮＡは、第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃにおいて永久磁石７１のＮ極と対向する内面の面積を示す。
（ｆ）第２歯部Ｎ極対向面積ＳＮＢは、第２磁気ヨーク８２の歯部８２Ｂにおいて永久磁石７１のＮ極と対向する内面の面積を示す。
（ｇ）第２本体Ｓ極対向面積ＳＳＡは、第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃにおいて永久磁石７１のＳ極と対向する内面の面積を示す。
（ｈ）第２歯部Ｓ極対向面積ＳＳＢは、第２磁気ヨーク８２の歯部８２Ｂにおいて永久磁石７１のＳ極と対向する内面の面積を示す。

磁気センサー３２に鎖交する磁束の大きさは、トルク検出装置２０の検出状態に応じて変化する。トルク検出装置２０の第１検出状態、第２検出状態、および第３検出状態のそれぞれにおける磁束の流れを以下に示す。

図５に示される第１検出状態のとき、永久磁石７１のＮ極は、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃの一部分および歯部８１Ｂの一部分と対向する。また第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃの一部分および歯部８２Ｂの一部分と対向する。永久磁石７１のＳ極は、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃの別の一部分および歯部８１Ｂの別の一部分と対向する。また第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃの別の一部分および歯部８２Ｂの別の一部分と対向する。永久磁石７１および第１磁気ヨーク８１は以下の磁気回路を形成する。すなわち接続部分８１Ｃおよび歯部８１Ｂのうちの永久磁石７１のＮ極と対向する部分は、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また第１磁気ヨーク８１において、接続部分８１Ｃおよび歯部８１Ｂのうちの永久磁石７１のＳ極と対向する部分は、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。永久磁石７１および第２磁気ヨーク８２は以下の磁気回路を形成する。すなわち接続部分８２Ｃおよび歯部８２Ｂのうちの永久磁石７１のＮ極と対向する部分は、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また第２磁気ヨーク８２において、接続部分８２Ｃおよび歯部８２Ｂのうちの永久磁石７１のＳ極と対向する部分は、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。

第１磁気ヨーク８１について、第１本体Ｎ極対向面積ＲＮＡは、第１本体Ｓ極対向面積ＲＳＡと等しい。また第１歯部Ｎ極対向面積ＲＮＢは、第１歯部Ｓ極対向面積ＲＳＢと等しい。すなわち、第１磁気ヨーク８１において永久磁石７１のＮ極に対向する内面の面積と永久磁石７１のＳ極に対向する内面の面積とが互いに等しい。

このため、永久磁石７１の１つのＮ極およびこのＮ極に隣り合う１つのＳ極の間に流れる磁束において、第１磁気ヨーク８１と永久磁石７１のＮ極との間で流れる磁束の大きさ、および第１磁気ヨーク８１と永久磁石７１のＳ極との間で流れる磁束の大きさは、互いに等しい。このため、第１磁気ヨーク８１において永久磁石７１のＮ極から受ける磁束と永久磁石７１のＳ極に流す磁束とが平衡する。

また第２磁気ヨーク８２について、第２本体Ｎ極対向面積ＳNＡは、第２本体Ｓ極対向面積ＳＳＡと等しい。また第２歯部Ｎ極対向面積ＳNＢは、第２歯部Ｓ極対向面積ＳＳＢと等しい。このため、第１磁気ヨーク８１と同様、第２磁気ヨーク８２において永久磁石７１のＮ極から受ける磁束と永久磁石７１のＳ極に流す磁束とが平衡する。

第１検出状態は、上記のとおり第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２と永久磁石７１との間の磁束の流れが平衡する。このため、磁束は第１磁気ヨーク８１および第２磁気ヨーク８２の間、すなわち第１集磁リング４１および第２集磁リング４２の間を流れない。このため、磁気センサー３２の出力電圧は「０Ｖ」となる。

図６に示される第２検出状態のとき、永久磁石７１のＮ極は、第１磁気ヨーク８１の歯部８１Ｂの全部と対向する。また、第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃの全部と対向する。永久磁石７１のＳ極は、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃの全部と対向する。また、第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃの全部と対向する。永久磁石７１および第１磁気ヨーク８１は以下の磁気回路を形成する。すなわち歯部８１Ｂは、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また接続部分８１Ｃは、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。また永久磁石７１および第２磁気ヨーク８２は以下の磁気回路を形成する。すなわち接続部分８２Ｃは、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また歯部８２Ｂは、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。

第１磁気ヨーク８１について、第１本体Ｎ極対向面積ＲＮＡおよび第１歯部Ｓ極対向面積ＲＳＢは、「０」となる。また第１歯部Ｎ極対向面積ＲＮＢは、第１本体Ｓ極対向面積ＲＳＡよりも大きい。

このため、第１磁気ヨーク８１と永久磁石７１の１つのＮ極との間で流れる磁束は、第１磁気ヨーク８１と永久磁石７１の１つのＳ極との間で流れる磁束よりも大きい。このため、永久磁石７１のＮ極の磁束は、第１磁気ヨーク８１を通過する。このため、第１磁気ヨーク８１はＳ極に磁化する。

また第２磁気ヨーク８２について、第２本体Ｓ極対向面積ＳＳＡおよび第２歯部Ｎ極対向面積ＳＮＢは、「０」となる。また第２歯部Ｓ極対向面積ＳＳＢは、第２本体Ｎ極対向面積ＳＮＡよりも大きい。このため、第２磁気ヨーク８２はＮ極に磁化する。

第２検出状態は、上記のとおり磁束が第１磁気ヨーク８１を通過し、第２磁気ヨーク８２がＮ極に磁化する。このため、永久磁石７１のＮ極の磁束は、第１磁気ヨーク８１、第１集磁リング４１、第２集磁リング４２、第２磁気ヨーク８２、および永久磁石７１のＳ極の順に流れる。このため、磁気センサー３２は、鎖交する磁束の大きさおよび方向に応じた電圧を出力する。そして、図１の電子制御装置１９は磁気センサー３２の出力電圧に基づいて、操舵トルクを算出する。

図７に示される第３検出状態のとき、永久磁石７１のＮ極は、第１磁気ヨーク８１の接続部分８１Ｃの全部と対向する。また、第２磁気ヨーク８２の歯部８２Ｂの全部と対向する。永久磁石７１のＳ極は、第１磁気ヨーク８１の歯部８１Ｂの全部と対向する。また、第２磁気ヨーク８２の接続部分８２Ｃの全部と対向する。永久磁石７１および第１磁気ヨーク８１は以下の磁気回路を形成する。すなわち接続部分８１Ｃは、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また歯部８１Ｂは、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。また永久磁石７１および第２磁気ヨーク８２は以下の磁気回路を形成する。すなわち歯部８２Ｂは、永久磁石７１のＮ極から磁束を受ける。また接続部分８２Ｃは、永久磁石７１のＳ極に磁束を流す。

第１磁気ヨーク８１について、第１本体Ｓ極対向面積ＲＳＡおよび第１歯部Ｎ極対向面積ＲＮＢは、「０」となる。また第１歯部Ｓ極対向面積ＲＳＢは、第１本体Ｎ極対向面積ＲＮＡよりも大きい。このため、第１磁気ヨーク８１はＮ極に磁化する。

また第２磁気ヨーク８２について、第２本体Ｎ極対向面積ＳＮＡおよび第２歯部Ｓ極対向面積ＳＳＢは、「０」となる。また第２歯部Ｎ極対向面積ＳＮＢは、第２本体Ｓ極対向面積ＳＳＡよりも大きい。

このため、第２磁気ヨーク８２と永久磁石７１の１つのＮ極との間で流れる磁束は、第２磁気ヨーク８２と永久磁石７１の１つのＳ極との間で流れる磁束よりも大きい。このため、永久磁石７１のＮ極の磁束は、第２磁気ヨーク８２を通過する。

第３検出状態は、上記のとおり磁束が第２磁気ヨーク８２を通過し、第１磁気ヨーク８１がＮ極に磁化する。このため、永久磁石７１のＮ極の磁束は、第２磁気ヨーク８２、第２集磁リング４２、第１集磁リング４１、第１磁気ヨーク８１、および永久磁石７１のＳ極の順に流れる。このため、磁気センサー３２は、鎖交する磁束の大きさおよび方向に応じた電圧を出力する。そして、電子制御装置１９は磁気センサー３２の出力電圧に基づいて、操舵トルクを算出する。

図８を参照して、ホルダー５０の詳細な構成について説明する。
ホルダー５０は、図４の第１集磁リング４１および第２集磁リング４２を保持する保持凸部５２と、側壁５１を径方向ＺＢに貫通する上側貫通孔５５および下側貫通孔５６と、第１集磁リング４１の集磁突起４１Ｂおよび第２集磁リング４２の集磁突起４２Ｂが挿入される挿入部分５７と、磁気シールド６０を保持するシールド保持部分５８とを有する。保持凸部５２は、側壁５１の内周面５１Ｘに形成されている。保持凸部５２は、第１集磁リング４１および第２集磁リング４２を保持する複数の第１保持部分５３と、軸方向ＺＡにおいて第１集磁リング４１および第２集磁リング４２を第１保持部分５３とは反対側から保持する第２保持部分５４とを有する。

第１保持部分５３および第２保持部分５４は、側壁５１の内周面５１Ｘから内方ＺＢ１に向けて突出している。第１保持部分５３は、側壁５１の内周面５１Ｘにおいて第２保持部分５４に対して上方ＺＡ１の部分および下方ＺＡ２の部分に形成されている。

上側貫通孔５５は、側壁５１のうちの保持凸部５２に隣接した位置、すなわち上側の第１保持部分５３が突出する部分と第２保持部分５４が突出する部分との軸方向ＺＡの間に形成されている。下側貫通孔５６は、側壁５１のうちの保持凸部５２に隣接した位置、すなわち下側の第１保持部分５３が突出する部分と第２保持部分５４が突出する部分との軸方向ＺＡの間に形成されている。

シールド保持部分５８は、磁気シールド６０を上方ＺＡ１から支持する上壁５８Ａと、磁気シールド６０を下方ＺＡ２から支持する下壁５８Ｂと、ホルダー５０に対する磁気シールド６０の周方向ＺＣへの移動を規制する端壁５８Ｃとを有する。

挿入部分５７は、集磁突起４１Ｂおよび集磁突起４２Ｂが挿入される挿入孔５７Ａと、ホルダー５０に対する第１集磁リング４１の周方向ＺＣの位置を決める上側突起５７Ｂと、ホルダー５０に対する第２集磁リング４２の周方向ＺＣの位置を決める下側突起５７Ｃとを有する。

図９を参照して、磁気シールド６０の詳細な構成について説明する。
磁気シールド６０は、長板を折り曲げることにより円弧形状に形成されている。磁気シールド６０は、同シールド６０の内周面６０Ｘが外方ＺＢ２に向けて凹む複数の凹部分６１を有する。各凹部分６１の周方向ＺＣの寸法は、図８の上側貫通孔５５の周方向ＺＣの寸法および下側貫通孔５６の周方向ＺＣの寸法と等しい。

図１０を参照して、集磁ユニット４０の詳細な構成について説明する。なお、図１０（ａ）においては、ホルダー５０から上壁５８Ａおよび下壁５８Ｂを省略した状態の集磁ユニット４０の平面構造を示している。

第１集磁リング４１のリング本体４１Ａは、リング本体４１Ａの幅方向において上側の第１保持部分５３および第２保持部分５４により挟み込まれている。ホルダー５０の上側突起５７Ｂは、各集磁突起４１Ｂの周方向ＺＣの間に挿入されている。リング本体４１Ａは、上側貫通孔５５を覆う。

第２集磁リング４２のリング本体４２Ａは、リング本体４２Ａの幅方向において下側の第１保持部分５３および第２保持部分５４により挟み込まれている。ホルダー５０の下側突起５７Ｃ（図８参照）は、図４の各集磁突起４２Ｂの周方向ＺＣの間に挿入されている。リング本体４２Ａは、下側貫通孔５６を覆う。

磁気シールド６０は、ホルダー５０の端壁５８Ｃにより周方向ＺＣに位置決めされている。また、上側貫通孔５５および下側貫通孔５６を含めて側壁５１の外周面５１Ｙを覆う。磁気シールド６０の各凹部分６１は、各上側貫通孔５５および各下側貫通孔５６と径方向ＺＢに対向する部分に位置している。また、各凹部分６１は、各上側貫通孔５５および各下側貫通孔５６とは反対側に凹む。

トルク検出装置２０の製造方法について説明する。
トルク検出装置２０は、具体的には次の工程Ｋ１〜工程Ｋ３を含む。
工程Ｋ１は、各集磁リング４１，４２および磁気シールド６０をホルダー５０に取り付けることにより集磁ユニット４０を組み立てる。工程Ｋ２は、図２のセンサーハウジング３１を成型する金型（図示略）に集磁ユニット４０を配置する。工程Ｋ３は、工程Ｋ２の後にセンサーハウジング３１の成型材料である樹脂を集磁ユニット４０の外周から金型内に流し込むことによりセンサーハウジング３１を一体に成型する。このとき、図２に示されるように、センサーハウジング３１は、側壁５１の外面となる上壁５８Ａの上端面および外周面５１Ｙと、下壁５８Ｂの下端面および外周面５１Ｙ（図８参照）とに溶着した内面３１Ｅを有する。なお、センサーハウジング３１の成型材料は、ホルダー５０の成型材料と同じである。

図１１を参照して、ホルダー５０の製造方法について説明する。
ホルダー５０の成型時においては、金型９０内の空間Ｓに樹脂を流入する。空間Ｓは、ホルダー５０の形状に相当する。

金型９０は、樹脂を供給するためのゲート（図示略）を有する固定型９３と、固定型９３に対して軸方向ＺＡに接近および離間する第１可動型９１と、軸方向ＺＡと直交する平面に沿う方向において第１可動型９１および固定型９３に対して接近および離間する第２可動型９２とを有する。

第１可動型９１は、ホルダー５０の側壁５１の内周面５１Ｘ側を成型する内方可動型９１Ａと、ホルダー５０の下端面側および外周面５１Ｙ側を成型する外方可動型９１Ｂとを有する。

固定型９３は、ホルダー５０の側壁５１の内周面５１Ｘ側を成型する内方固定型９３Ａと、ホルダー５０の上端面側および外周面５１Ｙ側を成型する外方固定型９３Ｂとを有する。

第２可動型９２は、ホルダー５０の成型時において外方可動型９１Ｂおよび外方固定型９３Ｂの軸方向ＺＡの間に位置する。
固定型９３および第２可動型９２は、ホルダー５０において第２保持部分５４よりも上方ＺＡ１の部分を成型する。また、上側の第１保持部分５３および上側貫通孔５５を成型する。

第１可動型９１および第２可動型９２は、ホルダー５０において第２保持部分５４および第２保持部分５４よりも下方ＺＡ２の部分を成型する。また、下側の第１保持部分５３および下側貫通孔５６を成型する。

空間Ｓに樹脂が供給されることによりホルダー５０が形成された後、第１可動型９１は、固定型９３に対して下方ＺＡ２に離間する。また、第２可動型９２は、軸方向ＺＡと直交する平面に沿う方向において第１可動型９１および固定型９３に対して離間する。このように、第２可動型９２が移動するため、上側貫通孔５５および下側貫通孔５６が形成される。

図１２および図１３を参照して、比較例としてのトルク検出装置（以下、「比較装置１００」）との比較に基づいて、トルク検出装置２０の作用について説明する。ここでは、磁気シールド６０のうちの各上側貫通孔５５に対応する部分および第１集磁リング４１の関係について説明する。磁気シールド６０のうちの各下側貫通孔５６に対応する部分および第２集磁リング４２の関係は、磁気シールド６０のうちの各上側貫通孔５５に対応する部分および第１集磁リング４１の関係と同様であるため、その説明を省略する。

比較装置１００は、磁気シールド６０に代えて、磁気シールド６０から各凹部分６１を省略した構成の図１３の磁気シールド１１０を有する点において本実施形態のトルク検出装置２０と相違し、その他の点はトルク検出装置２０と同様の構成を有する。このため、トルク検出装置２０と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

センサーハウジング３１を成型するとき、磁気シールド６０においてホルダー５０の上側貫通孔５５に対応する部分は、内面側が金型により支持されていないため、工程Ｋ３において金型内に供給された成型材料からの圧力（以下、「樹脂圧ＭＰ」）が高いとき、ホルダー５０側に変形する。

図１３に示されるように、比較装置１００においては、樹脂圧ＭＰにより磁気シールド６０の変形部分は、第１集磁リング４１の外周面に接触する、または近距離まで接近する。そして、この場合には、磁気シールド１１０と第１集磁リング４１との間の径方向ＺＢの距離が小さくなるため、第１集磁リング４１から磁気シールド１１０に磁束が流れる。これにともない、第１集磁リング４１から図４の磁気センサー３２に鎖交する磁束量が変化するため、磁気センサー３２の出力電圧が変化する。このため、比較装置１００の磁気センサー３２の出力電圧に基づいて、図１の電子制御装置１９が操舵トルクを正確に算出することが困難である。

図１２に示されるように、トルク検出装置２０においては、比較装置１００と比較して、凹部分６１により第１集磁リング４１と磁気シールド６０の凹部分６１の内周面との間の径方向ＺＢの距離が大きくなるため、樹脂圧ＭＰにより磁気シールド６０が変形しても磁気シールド６０と第１集磁リング４１との間の径方向ＺＢの距離が比較装置１００の磁気シールド１１０の変形部分と第１集磁リング４１との間の径方向ＺＢの距離よりも大きい。

加えて、磁気シールド６０は、凹部分６１により磁気シールド６０のうちの上側貫通孔５５に対向する部分の剛性が向上する。このため、比較装置１００と比較して、樹脂圧ＭＰにより磁気シールド６０が内方ＺＢ１に変形しにくい。このため、比較装置１００よりも磁気センサー３２の出力電圧の変化が小さくなることにより、電子制御装置１９が正確に操舵トルクを算出することが可能となる。

（実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、以下の効果を奏する。
（１）磁気シールド６０は、同シールド６０のうちのホルダー５０の上側貫通孔５５および下側貫通孔５６に対向する部分に凹部分６１を有する。この構成によれば、凹部分６１により磁気シールド６０のうちの上側貫通孔５５および下側貫通孔５６に対向する部分と第１集磁リング４１および第２集磁リング４２のうちの上側貫通孔５５および下側貫通孔５６に対向する部分との距離が比較装置１００よりも大きくなる。したがって、比較装置１００よりも各集磁リング４１，４２から磁気シールド６０に磁束が流れることが抑制される。

（２）また、凹部分６１により上側貫通孔５５および下側貫通孔５６に対向する磁気シールド６０の部分の剛性が向上する。このため、比較装置１００の磁気シールド１１０よりも磁気シールド６０が樹脂圧ＭＰより各集磁リング４１，４２により接近しにくい。

（３）ラックハウジング１５は、車両の走行時において水が付着する場合がある。このため、トルク検出装置２０は、ラックハウジング１５に隣り合う位置に配置されていることにより、車両の走行時に水が付着する場合がある。

トルク検出装置２０は、集磁ユニット４０の外周に樹脂が流し込まれることにより集磁ユニット４０と一体に成形されたセンサーハウジング３１を有する。この構成によれば、集磁ユニット４０およびセンサーハウジング３１の間に水が侵入することが抑制される。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・上記実施形態（図１０および図１１）の磁気シールド６０は、凹部分６１が上側貫通孔５５および下側貫通孔５６に対向する部分に位置している。一方、変形例の磁気シールド６０は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の凹部分を有する。

（Ａ）図１４（ａ）に示されるように、変形例の磁気シールド６０は、第１集磁リング４１に対向する上側凹部分６２と、第２集磁リング４２に対向する下側凹部分６３とを有する。上側凹部分６２および下側凹部分６３は、磁気シールド６０の全周にわたり形成される。

（Ｂ）図１４（ｂ）に示されるように、変形例の磁気シールド６０は、上記（Ａ）の磁気シールド６０において、上側凹部分６２および下側凹部分６３を一体化した凹部分６４を有する。

（Ｃ）図１４（ｃ）に示されるように、変形例の磁気シールド６０は、周方向ＺＣにおいて同じ位置かつ軸方向ＺＡに互いに離間した２つの凹部分６１を一体化した凹部分６５を有する。

・上記実施形態（図１０および図１１）の磁気シールド６０は、各凹部分６１の周方向ＺＣの寸法が上側貫通孔５５の周方向ＺＣの寸法および下側貫通孔５６の周方向ＺＣの寸法と等しい。一方、変形例の磁気シールド６０は、各凹部分６１の周方向ＺＣの寸法が上側貫通孔５５の周方向ＺＣの寸法および下側貫通孔５６の周方向ＺＣの寸法と異なる。

・上記実施形態（図４）のトルク検出装置２０は、２個の磁気センサー３２を有する。一方、変形例のトルク検出装置２０は、１個の磁気センサー３２を有する。この場合、第１集磁リング４１は、１個の集磁突起４１Ｂを有する。第２集磁リング４２は、１個の集磁突起４２Ｂを有する。また、別の変形例のトルク検出装置２０は、磁気センサー３２としてホールＩＣに代えてホール素子またはＭＲ素子等の磁気検出素子を有する。

・上記実施形態（図１）の電動パワーステアリング装置１は、アシスト装置１７がラックシャフト１６にアシスト力を付与する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置１は、アシスト装置１７がステアリングシャフト１０のうちのコラムシャフトにアシスト力を付与する。この場合、トーションバー１３は、コラムシャフトに接続される。トルク検出装置２０は、コラムシャフトの一部分に位置し、コラムシャフトに入力された操舵トルクを検出する。

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、１０…ステアリングシャフト、１１…第１軸体、１２…第２軸体、１２Ａ…ギヤ部分、１３…トーションバー、１４…ハウジング、１５…ラックハウジング、１６…ラックシャフト、１６Ａ…第１ギヤ部分、１６Ｂ…第２ギヤ部分、１７…アシスト装置、１７Ａ…電動モータ、１７Ｂ…減速機構、１７Ｃ…ウォームシャフト、１７Ｄ…ウォームホイール、１８…ピニオンシャフト、１８Ａ…ギヤ部分、１９…電子制御装置、２０…トルク検出装置、２１…シール部材、２２…シール部材、２３…玉軸受、２４…出力軸ハウジング、３０…センサーユニット、３１…センサーハウジング、３１Ａ…嵌合部分、３１Ｂ…カバー部分、３１Ｃ…取付部分、３１Ｅ…内面、３２…磁気センサー、４０…集磁ユニット、４１…第１集磁リング、４１Ａ…リング本体、４１Ｂ…集磁突起、４２…第２集磁リング、４２Ａ…リング本体、４２Ｂ…集磁突起、５０…ホルダー、５１…側壁、５１Ｘ…内周面、５１Ｙ…外周面、５２…保持凸部、５３…第１保持部分、５４…第２保持部分、５５…上側貫通孔、５６…下側貫通孔、５７…挿入部分、５７Ａ…挿入孔、５７Ｂ…上側突起、５７Ｃ…下側突起、５８…シールド保持部分、５８Ａ…上壁、５８Ｂ…下壁、５８Ｃ…端壁、６０…磁気シールド、６０Ｘ…内周面、６１…凹部分、６２…上側凹部分、６３…下側凹部分、６４…凹部分、６５…凹部分、７０…磁石ユニット、７１…永久磁石、７２…コア、８０…磁気ヨークユニット、８１…第１磁気ヨーク、８１Ａ…本体リング、８１Ｂ…歯部、８１Ｃ…接続部分、８２…第２磁気ヨーク、８２Ａ…本体リング、８２Ｂ…歯部、８２Ｃ…接続部分、８３…ヨークホルダー、８４…中間部材、９０…金型、９１…第１可動型、９１Ａ…内方可動型、９１Ｂ…外方可動型、９２…第２可動型、９３…固定型、９３Ａ…内方固定型、９３Ｂ…外方固定型、１００…比較装置、１１０…磁気シールド、Ｓ…空間、ＭＰ…樹脂圧、ＺＡ…軸方向、ＺＡ１…上方、ＺＡ２…下方、ＺＢ…径方向、ＺＢ１…内方、ＺＢ２…外方、ＺＣ…周方向。

Claims (3)

1. 環状の集磁ユニットと、
   前記集磁ユニットの外周に前記集磁ユニットと一体成形された樹脂製のセンサーハウジングと、を備え、
   前記集磁ユニットは、
   トーションバーの捩れに応じて磁束密度が変化する磁気回路を形成する磁気ヨークを囲むように配置され、内周面に保持凸部が形成されて前記保持凸部に隣接した位置に内外を貫通する貫通孔が形成された環状の樹脂製のホルダーと、
   前記保持凸部に引っ掛けられて前記ホルダーの内周面に取り付けられて前記磁気ヨークからの磁束を集める集磁リングと、
   前記貫通孔と対向する部分において前記貫通孔とは反対側に凹んだ凹部分が形成され、前記貫通孔を覆うように前記ホルダーの外周面に取り付けられて前記磁気回路に対する外部磁界の影響を低減させる磁気シールドと、を有するトルク検出装置。
2. 前記保持凸部は、前記集磁リングを幅方向において挟み込む第１保持部分および第２保持部分を有し、
   前記貫通孔は、前記ホルダーにおいて前記第１保持部分が突出する部分と前記第２保持部分が突出する部分との間に形成されている
   請求項１に記載のトルク検出装置。
3. 環状で樹脂製のホルダーの内周面に形成された保持凸部に引っ掛けることにより前記ホルダーの内周面に集磁リングを取り付けるとともに、前記ホルダーの前記保持凸部に隣接した位置の内外を貫通する貫通孔に対して前記貫通孔とは反対側に凹んだ凹部分を対向させて前記貫通孔を覆うように前記ホルダーの外周面に磁気シールドを取り付けることにより集磁ユニットを製造する集磁ユニット製造工程と、
   前記集磁ユニットの外周に樹脂を流し込むことにより前記集磁ユニットと一体になったセンサーハウジングを成形するセンサーハウジング成形工程と、を含むトルク検出装置の製造方法。