JP7001118B2 - トルクセンサ及びステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクセンサ及びステアリング装置に関する。

車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサを備えている。トルクセンサは、トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸の相対回転に応じて、出力を変化させる。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）がトルクセンサから得た情報に基づきモータを制御し、モータで生じるトルクが操舵を補助する。例えば特許文献１には、トルクセンサの一例が記載されている。特許文献１の技術によれば、組み立て時の位置不良を検出することができる。

特開２０１６－５７１１５号公報

マグネット及びヨークを用いたトルクセンサにおいては、マグネット及びヨークの相対位置に応じて出力が変化する。ところで、トルクセンサは基本的には十分な安全率に基づいて設計されているが、車両に加わる振動又は衝撃等により、トルクセンサのマグネット又はヨークの位置が軸方向にずれる可能性がある。マグネット及びヨークが軸方向に相対的に移動すると、トルクセンサの出力に誤差が生じる。このため、検出精度の低下を抑制できるトルクセンサが求められている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、検出精度の低下を抑制できるトルクセンサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のトルクセンサは、センサハウジングと、前記センサハウジングに対して回転する第１回転部材に取り付けられる第１スリーブと、前記第１スリーブに取り付けられるマグネットと、トーションバーを介して前記第１回転部材と連結された第２回転部材に取り付けられる第２スリーブと、前記第２スリーブに取り付けられるキャリアと、前記キャリアに取り付けられ且つ前記第１回転部材の長手方向である軸方向に対して直交する径方向で前記マグネットに面するヨークと、前記センサハウジングに取り付けられ且つ前記軸方向で前記ヨークに面する集磁部材と、を備え、前記キャリアは、前記第１スリーブ及び前記マグネットの一方が有する対向端面に前記軸方向で面しており、前記キャリアと前記対向端面との間の隙間の前記軸方向の長さは、前記ヨークと前記集磁部材との間の隙間の前記軸方向の長さよりも小さい。

トルクセンサは基本的には十分な安全率に基づいて設計されているが、トルクセンサに加わる振動又は衝撃等によって、マグネットが第１スリーブと共に第１回転部材に対して軸方向にずれる可能性がある。又は、ヨークが第２スリーブ及びキャリアと共に第２回転部材に対して軸方向にずれる可能性がある。これに対して、本開示のトルクセンサにおいては、第１スリーブが第１回転部材に対して移動した場合でも、対向端面がキャリアに当たることで、マグネットのずれが許容値以下になりやすい。また、第２スリーブ及びキャリアが第２回転部材に対して移動した場合でも、キャリアが対向端面に当たることで、ヨークのずれが許容値以下になりやすい。さらに、ヨークが集磁部材に当たる前にキャリアが対向端面に当たることになる。このため、検出精度に及ぼす影響が大きいヨーク及び集磁部材の破損又は摩耗が抑制される。このように、トルクセンサはロバスト性を有する。したがって、トルクセンサは、仮にマグネット又はヨークが動いた場合でも検出精度の低下を抑制できるフェールセーフ機構を有する。

トルクセンサの望ましい態様として、前記キャリアは、前記軸方向で前記対向端面に面する突起を備える。

これにより、キャリアと対向端面との間の隙間の軸方向の長さの調整が容易になる。

トルクセンサの望ましい態様として、前記キャリアは、樹脂である。

これにより、突起の形成が容易になる。また、仮にキャリアと第１スリーブとが接触した場合でも、異音が生じにくく、且つキャリアと第１スリーブとの間の摩擦による抵抗が抑制される。

トルクセンサの望ましい態様として、前記キャリアは、複数の前記突起を備え、複数の前記突起は、前記第１回転部材の回転軸を中心とした円周に沿って配置される。

これにより、仮にキャリアと第１スリーブとが接触した場合でも、突起に加わる荷重が分散するので、突起の破損又は摩耗が抑制される。

トルクセンサの望ましい態様として、前記第１スリーブは、前記第１回転部材に接する第１小径部と、前記第１小径部に対して前記軸方向にずれた位置にあり且つ前記第１小径部の外径よりも大きな外径を有する第１大径部と、を備え、前記第１大径部が前記マグネットを保持している。

これにより、第１スリーブが第１回転部材に圧入される時、マグネットを保持する第１大径部の変形が抑制される。このため、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサの検出精度の低下がより抑制される。

トルクセンサの望ましい態様として、前記キャリアは、前記第２スリーブに接する第２小径部と、前記第２小径部に対して前記軸方向にずれた位置にあり且つ前記第２小径部の外径よりも大きな外径を有する第２大径部と、を備え、前記第２大径部が前記ヨークを保持している。

これにより、第２スリーブが第２回転部材に圧入される時、ヨークを保持する第２大径部の変形が抑制される。このため、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサの検出精度の低下がより抑制される。

本開示の一態様に係るステアリング装置は、上記のトルクセンサを備える。

これにより、ステアリング装置は、電動モータが生成する補助操舵トルクの精度の低下を抑制できる。ステアリング装置は、適切に操舵を補助することができる。

本開示によれば、検出精度の低下を抑制できるトルクセンサを提供することができる。

図１は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。 図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。 図３は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。 図４は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。 図５は、図４の一部の拡大図である。 図６は、図４とは異なる平面で本実施形態のステアリング装置を切った断面図である。 図７は、図６の一部の拡大図である。 図８は、本実施形態のマグネット及びヨーク等を示す分解斜視図である。 図９は、本実施形態のステアリングハウジング及びセンサハウジング等を示す正面図である。 図１０は、本実施形態のキャリアの一部を示す斜視図である。 図１１は、本実施形態のカバーの斜視図である。

以下、本発明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）により本発明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、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図２は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図３は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。図４は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。

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、を備えピニオンシャフト８７に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置８０が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。また、ステアリング装置８０は、図３に示すように、ギアボックス９２０と、中間プレート１０と、コラムハウジング８２０と、を備える。ギアボックス９２０が車両に取り付けられており、コラムハウジング８２０が中間プレート１０を介してギアボックス９２０に固定されている。

図１及び図４に示すように、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と、を備える。入力軸８２ａは、図４に示すコラムハウジング８２０に軸受を介して支持されている。入力軸８２ａは、コラムハウジング８２０に対して回転できる。入力軸８２ａの一端は、ステアリングホイール８１に連結されている。入力軸８２ａの他端は、トーションバー８２ｃに連結されている。トーションバー８２ｃは、入力軸８２ａの中心に設けられた穴に嵌まっており、ピンを介して入力軸８２ａに固定されている。以下の説明において、入力軸８２ａの長手方向に平行な方向は、軸方向と記載される。軸方向に対して直交する方向は、径方向と記載される。入力軸８２ａの回転軸を中心とした円周に沿う方向は、周方向と記載される。

図４に示すように、出力軸８２ｂは、軸受７１を介して中間プレート１０に支持され、且つ軸受７２を介してギアボックス９２０に支持されている。例えば、軸受７１は中間プレート１０に圧入されており、軸受７２はギアボックス９２０に圧入されている。出力軸８２ｂは、中間プレート１０及びギアボックス９２０に対して回転できる。出力軸８２ｂの一端は、トーションバー８２ｃに連結されている。出力軸８２ｂの他端は、ユニバーサルジョイント８４に連結されている。トーションバー８２ｃは、出力軸８２ｂの中心に設けられた穴に圧入されることで出力軸８２ｂに固定されている。

また、入力軸８２ａの前方端部は、出力軸８２ｂの内側に位置する。入力軸８２ａの外周面及び出力軸８２ｂの内周面の一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌まっている。凸部と凹部との間には周方向の隙間が設けられている。これにより、トーションバー８２ｃが連結部材として機能しなくなった場合でも、入力軸８２ａと出力軸８２ｂとの間で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。ピニオンシャフト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、ピニオンシャフト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を介してピニオンシャフト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８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン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９２と、電動モータ９３とを備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置であって、図３及び図４に示すようにギアボックス９２０と、ウォームホイール９２１と、ウォーム９２２と、を備える。電動モータ９３で生じたトルクは、ウォーム９２２を介してウォームホイール９２１に伝達され、ウォームホイール９２１を回転させる。ウォーム９２２及びウォームホイール９２１は、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。ウォームホイール９２１は、出力軸８２ｂに固定されている。例えば、ウォームホイール９２１が出力軸８２ｂに圧入されている。このため、減速装置９２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。

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１と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ１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１は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信により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、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。

ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１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９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の誘起電圧の情報又は電動モータ９３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９３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５は、図４の一部の拡大図である。図６は、図４とは異なる平面で本実施形態のステアリング装置を切った断面図である。図７は、図６の一部の拡大図である。図８は、本実施形態のマグネット及びヨーク等を示す分解斜視図である。図９は、本実施形態のステアリングハウジング及びセンサハウジング等を示す正面図である。図１０は、本実施形態のキャリアの一部を示す斜視図である。図１１は、本実施形態のカバーの斜視図である。

図４に示すように、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０とギアボックス９２０との間に配置されている。より具体的には、トルクセンサ１は、コラムハウジング８２０と中間プレート１０とに挟まれる空間に位置する。図４から図７に示すように、トルクセンサ１は、第１スリーブ２１と、マグネット２５と、第２スリーブ３１と、キャリア３２と、ヨーク３５と、センサハウジング４０と、集磁部材４６と、プリント基板４３と、ホールＩＣ４７と、第１カバー４８と、第２カバー４９と、を備える。

第１スリーブ２１は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。図５に示すように、第１スリーブ２１は、筒状の部材であって入力軸８２ａに取り付けられている。第１スリーブ２１は、第１小径部２１１と、第１大径部２１２と、フランジ部２１３と、を備える。第１小径部２１１は、円筒状の部材であって、入力軸８２ａの外周面に圧入されている。第１小径部２１１の後方端面は、入力軸８２ａの隆起部８２２ａの端面８２３ａに接している。これにより、第１スリーブ２１の位置が決まり、第１スリーブ２１の後方への移動が規制されている。入力軸８２ａのうち第１小径部２１１の後方端部に対応する部分には、環状の溝８２１ａが設けられている。第１大径部２１２は、円筒状の部材である。第１大径部２１２の外径は、第１小径部２１１の外径よりも大きい。第１大径部２１２は、第１小径部２１１の前方に位置する。第１大径部２１２の後方端部は、第１小径部２１１の前方端部と連結されている。フランジ部２１３は、第１大径部２１２の前方端部から径方向外側に突出する円盤状の部材である。フランジ部２１３は、軸方向に対して直交する板である。フランジ部２１３は、キャリア３２に面する対向端面２８を備える。

マグネット２５は、硬質磁性体である。硬質磁性体の具体例としてはネオジウム又はフェライトが挙げられる。マグネット２５は、例えばネオジウム及びポリアミド１２、又はフェライト及びポリアミド６で円筒状に形成されている。マグネット２５において、Ｓ極及びＮ極が周方向に交互に配置されている。マグネット２５は、第１スリーブ２１に取り付けられている。具体的には、マグネット２５は、第１大径部２１２の径方向外側に配置される。マグネット２５の内周面と第１大径部２１２の外周面との間の隙間には接着剤２７が配置されている。マグネット２５は、接着剤２７によって第１大径部２１２に固定されている。例えば、接着剤２７はエポキシ系である。マグネット２５の前方端部は、フランジ部２１３に接している。マグネット２５は、入力軸８２ａ及び第１スリーブ２１と共に回転する。

第２スリーブ３１は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が挙げられる。図５に示すように、第２スリーブ３１は、筒状の部材であって出力軸８２ｂに取り付けられている。具体的には、第２スリーブ３１は、出力軸８２ｂの外周面に圧入されている。第２スリーブ３１の前方端面は、出力軸８２ｂに接していない。すなわち、第２スリーブ３１の前方端面と出力軸８２ｂとの間には軸方向の隙間が設けられている。第２スリーブ３１の後方端面の軸方向の位置は、出力軸８２ｂの後方端面の軸方向の位置に等しい。第２スリーブ３１の後方端面を出力軸８２ｂの後方端面に合わせることで、第２スリーブ３１の位置が決まる。

キャリア３２は非磁性体である。例えば、キャリア３２は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が挙げられる。キャリア３２は、筒状の部材であって第２スリーブ３１を介して出力軸８２ｂに取り付けられている。図５及び図１０に示すように、キャリア３２は、第２小径部３２１と、第２大径部３２２と、突起３２７と、複数の孔３２８と、を備える。図５に示すように、キャリア３２は、射出成形で第２スリーブ３１と一体に形成されている。第２小径部３２１は、円筒状の部材であって、第２スリーブ３１の外周面に接している。第２小径部３２１の後方端面は、第１スリーブ２１のフランジ部２１３に面している。第２大径部３２２は、円筒状の部材である。第２大径部３２２の外径は、第２小径部３２１の外径よりも大きい。第２大径部３２２は、第２小径部３２１の後方に位置する。第２大径部３２２の前方端部は、第２小径部３２１の後方端部と連結されている。突起３２７は、第２小径部３２１の後方端面から後方に突出しており、フランジ部２１３の対向端面２８に面している。突起３２７と対向端面２８との間には隙間Ｃ１がある。図１０に示すように、孔３２８は軸方向に貫通している。複数の孔３２８は、周方向に等間隔に配置されている。

図８に示すように、ヨーク３５は、第１ヨーク３５１と、第２ヨーク３５２と、を含む。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、軟質磁性体である。軟質磁性体の具体例としては、ニッケル－鉄合金が挙げられる。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、キャリア３２に固定されている。第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２は、出力軸８２ｂ、第２スリーブ３１及びキャリア３２と共に回転する。第１ヨーク３５１は、第１リング部３５１ａと、複数の第１ティース部３５１ｂと、を備える。第１リング部３５１ａは、軸方向に対して直交する板である。第１ティース部３５１ｂは、第１リング部３５１ａから前方に突出している。複数の第１ティース部３５１ｂは、周方向に等間隔に配置されている。第２ヨーク３５２は、第２リング部３５２ａと、複数の第２ティース部３５２ｂと、を備える。第２リング部３５２ａは、第１リング部３５１ａと平行な板であって、第１リング部３５１ａの前方に位置する。第２ティース部３５２ｂは、第２リング部３５２ａから後方に突出している。第２ティース部３５２ｂは、図１０に示すキャリア３２の孔３２８を貫通している。複数の第２ティース部３５２ｂは、周方向に等間隔に配置されている。１つの第２ティース部３５２ｂは、２つの第１ティース部３５１ｂの間に位置する。すなわち、第１ティース部３５１ｂと第２ティース部３５２ｂとが周方向に交互に配置されている。第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂは、マグネット２５に面している。

センサハウジング４０は、非磁性体である。例えば、センサハウジング４０は樹脂である。樹脂の具体例としてはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６である。図５に示すように、センサハウジング４０の孔４０１には、ブッシュ４０３が配置されている。例えば、ブッシュ４０３は、例えばアルミニウム合金であって、センサハウジング４０と一体に形成されている。ブッシュ４０３を貫通するボルトによって、センサハウジング４０が中間プレート１０に固定されている。

図７に示すように、集磁部材４６は、第１集磁部材４６１と、第２集磁部材４６２と、を含む。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、軟質磁性体であって、例えばニッケル－鉄合金である。第１集磁部材４６１及び第２集磁部材４６２は、センサハウジング４０に固定されている。図７に示すように、第１集磁部材４６１は、第１リング部３５１ａに面している。第１集磁部材４６１と第１リング部３５１ａとの間には隙間Ｃ２がある。第１ヨーク３５１の磁化に応じて、第１集磁部材４６１が磁化する。第２集磁部材４６２は、第２リング部３５２ａに面している。第２集磁部材４６２と第２リング部３５２ａとの間には隙間Ｃ３がある。第２ヨーク３５２の磁化に応じて、第２集磁部材４６２が磁化する。例えば、隙間Ｃ３の軸方向の長さＤ３は、隙間Ｃ２の軸方向の長さＤ２とほぼ等しい。また、上述した隙間Ｃ１の軸方向の長さＤ１は、長さＤ２及び長さＤ３よりも小さい。例えば本実施形態においては、長さＤ１が０．７９ｍｍである。

プリント基板４３は、センサハウジング４０に固定されている。ホールＩＣ４７は、プリント基板４３に取り付けられている。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間に配置されている。ホールＩＣ４７と第１集磁部材４６１との間、及びホールＩＣ４７と第２集磁部材４６２との間には隙間がある。ホールＩＣ４７は、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２との間の磁束密度の変化に応じて出力する信号を変化させる。ホールＩＣ４７は、信号をＥＣＵ９０に出力する。

ステアリングホイール８１が操作されると、入力軸８２ａにトルクが伝達される。出力軸８２ｂがトーションバー８２ｃを介して入力軸８２ａに連結されているので、入力軸８２ａが出力軸８２ｂに対して相対的に回転する。このため、マグネット２５が、第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂに対して相対的に回転する。これにより、第１ヨーク３５１及び第２ヨーク３５２それぞれの磁化の強さが変化する。このため、第１集磁部材４６１と第２集磁部材４６２の間の磁束密度が変化する。ホールＩＣ４７は、この磁束密度の変化を検出する。ＥＣＵ９０は、ホールＩＣ４７の出力信号に基づき算出した操舵トルクを用いて電動モータ９３を制御する。

第１カバー４８は、非磁性体である。例えば、第１カバー４８は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図６に示すように、第１カバー４８は、センサハウジング４０の後方端部に取り付けられている。第１カバー４８は、プリント基板４３を覆っている。

第２カバー４９は、非磁性体である。例えば、第２カバー４９は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリアミド６６が挙げられる。図６に示すように、第２カバー４９は、センサハウジング４０の前方端部に取り付けられている。図１１に示すように、第２カバー４９は、環状の本体部４９１と、複数の爪部４９２と、を備える。複数の爪部４９２は、周方向に等間隔に配置されている。図７に示すように、爪部４９２は、本体部４９１から前方に突出している。複数の爪部４９２は、軽圧入により中間プレート１０に挿入されており、中間プレート１０の内周面に接している。これにより、軸方向から見た場合のセンサハウジング４０の中心が、中間プレート１０の中心と一致しやすくなる。

なお、必ずしも第１スリーブ２１が対向端面２８を有していなくてもよく、マグネット２５が対向端面２８を有していてもよい。すなわち、マグネット２５の前方端部が第１スリーブ２１に覆われずに、キャリア３２に面していてもよい。対向端面２８は、第１スリーブ２１及びマグネット２５の一方に設けられていればよい。

なお、キャリア３２は、必ずしも突起３２７を備えていなくてもよい。突起３２７がない場合、キャリア３２の第２小径部３２１と第１スリーブ２１のフランジ部２１３との間の隙間の軸方向の長さが、図７に示す長さＤ２及び長さＤ３よりも小さければよい。また、キャリア３２は、複数の突起３２７を備えていてもよい。複数の突起３２７は、周方向に等間隔に配置されることが望ましい。

なお、図７に示す長さＤ２及び長さＤ３は、必ずしも等しくなくてもよい。長さＤ２及び長さＤ３が等しくない場合、長さＤ１は、長さＤ２及び長さＤ３のうち小さい方よりも小さければよい。

なお、図７に示すように第２スリーブ３１の前方端面は出力軸８２ｂに接していないが、出力軸８２ｂは、第２スリーブ３１の前方端面に面する部分を有していてもよい。当該部分は、例えば出力軸８２ｂの外周面に設けられる隆起部の端面である。このような場合、第２スリーブ３１と当該部分との間の隙間の軸方向の長さは、図７に示す長さＤ２及び長さＤ３よりも小さいことが好ましい。これにより、仮にヨーク３５がキャリア３２及び第２スリーブ３１と共に前方に移動した場合でも、ヨーク３５と集磁部材４６との接触が抑制される。

以上で説明したように、トルクセンサ１は、センサハウジング４０と、第１スリーブ２１と、マグネット２５と、第２スリーブ３１と、キャリア３２と、ヨーク３５と、集磁部材４６と、を備える。第１スリーブ２１は、センサハウジング４０に対して回転する第１回転部材（入力軸８２ａ）に取り付けられる。マグネット２５は、第１スリーブ２１に取り付けられる。第２スリーブ３１は、トーションバー８２ｃを介して第１回転部材と連結された第２回転部材（出力軸８２ｂ）に取り付けられる。キャリア３２は、第２スリーブ３１に取り付けられる。ヨーク３５は、キャリア３２に取り付けられ且つ第１回転部材の長手方向である軸方向に対して直交する径方向でマグネット２５に面する。集磁部材４６は、センサハウジング４０に取り付けられ且つ軸方向でヨーク３５に面する。キャリア３２は、第１スリーブ２１及びマグネット２５の一方が有する対向端面２８に軸方向で面している。キャリア３２と対向端面２８との間の隙間Ｃ１の軸方向の長さＤ１は、ヨーク３５と集磁部材４６との間の隙間（隙間Ｃ２又は隙間Ｃ３）の軸方向の長さ（長さＤ２又は長さＤ３）よりも小さい。

トルクセンサ１は基本的には十分な安全率に基づいて設計されているが、トルクセンサ１に加わる振動又は衝撃等によって、マグネット２５が第１スリーブ２１と共に第１回転部材（入力軸８２ａ）に対して軸方向にずれる可能性がある。又は、ヨーク３５が第２スリーブ３１及びキャリア３２と共に第２回転部材（出力軸８２ｂ）に対して軸方向にずれる可能性がある。これに対して、本実施形態のトルクセンサ１においては、第１スリーブ２１が第１回転部材に対して移動した場合でも、対向端面２８がキャリア３２に当たることで、マグネット２５のずれが許容値以下になりやすい。また、第２スリーブ３１及びキャリア３２が第２回転部材に対して移動した場合でも、キャリア３２が対向端面２８に当たることで、ヨーク３５のずれが許容値以下になりやすい。さらに、ヨーク３５が集磁部材４６に当たる前にキャリア３２が対向端面２８に当たることになる。このため、検出精度に及ぼす影響が大きいヨーク３５及び集磁部材４６の破損又は摩耗が抑制される。このように、トルクセンサ１はロバスト性を有する。したがって、トルクセンサ１は、検出精度の低下を抑制できる。

また、トルクセンサ１において、キャリア３２は、軸方向で対向端面２８に面する突起３２７を備える。

これにより、キャリア３２と対向端面２８との間の隙間Ｃ１の軸方向の長さＤ１の調整が容易になる。

また、トルクセンサ１において、キャリア３２は、樹脂である。

これにより、突起３２７の形成が容易になる。また、仮にキャリア３２と第１スリーブ２１とが接触した場合でも、異音が生じにくく、且つキャリア３２と第１スリーブ２１との間の摩擦による抵抗が抑制される。

また、トルクセンサ１において、キャリア３２は、複数の突起３２７を備えることが望ましい。複数の突起３２７は、第１回転部材（入力軸８２ａ）の回転軸を中心とした円周に沿って配置される。

これにより、仮にキャリア３２と第１スリーブ２１とが接触した場合でも、突起３２７に加わる荷重が分散するので、突起３２７の破損又は摩耗が抑制される。

また、トルクセンサ１において、第１スリーブ２１は、第１回転部材（入力軸８２ａ）に接する第１小径部２１１と、第１小径部２１１に対して軸方向にずれた位置にあり且つ第１小径部２１１の外径よりも大きな外径を有する第１大径部２１２と、を備える。第１大径部２１２がマグネット２５を保持している。

これにより、第１スリーブ２１が第１回転部材（入力軸８２ａ）に圧入される時、マグネット２５を保持する第１大径部２１２の変形が抑制される。このため、マグネット２５とヨーク３５（第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂ）との間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサ１の検出精度の低下がより抑制される。

また、トルクセンサ１において、キャリア３２は、第２スリーブ３１に接する第２小径部３２１と、第２小径部３２１に対して軸方向にずれた位置にあり且つ第２小径部３２１の外径よりも大きな外径を有する第２大径部３２２と、を備える。第２大径部３２２がヨーク３５を保持している。

これにより、第２スリーブ３１が第２回転部材（出力軸８２ｂ）に圧入される時、ヨーク３５を保持する第２大径部３２２の変形が抑制される。このため、マグネット２５とヨーク３５（第１ティース部３５１ｂ及び第２ティース部３５２ｂ）との間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサ１の検出精度の低下がより抑制される。

また、ステアリング装置８０は、トルクセンサ１を備える。

これにより、ステアリング装置８０は、電動モータ９３が生成する補助操舵トルクの精度の低下を抑制できる。ステアリング装置８０は、適切に操舵を補助することができる。

１ トルクセンサ
１０ 中間プレート
２１ 第１スリーブ
２１１ 第１小径部
２１２ 第１大径部
２１３ フランジ部
２５ マグネット
２７ 接着剤
２８ 対向端面
３１ 第２スリーブ
３２ キャリア
３２１ 第２小径部
３２２ 第２大径部
３２７ 突起
３２８ 孔
３５ ヨーク
３５１ 第１ヨーク
３５１ａ 第１リング部
３５１ｂ 第１ティース部
３５２ 第２ヨーク
３５２ａ 第２リング部
３５２ｂ 第２ティース部
４０ センサハウジング
４０１ 孔
４０３ ブッシュ
４３ プリント基板
４６ 集磁部材
４６１ 第１集磁部材
４６２ 第２集磁部材
４７ ホールＩＣ
４８ 第１カバー
４９ 第２カバー
４９１ 本体部
４９２ 爪部
７１、７２ 軸受
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
８２０ コラムハウジング
８２ａ 入力軸
８２１ａ 溝
８２２ａ 隆起部
８２３ａ 端面
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 ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９２０ ギアボックス
９２１ ウォームホイール
９２２ ウォーム
９３ 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
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 隙間

Claims (12)

1. 軸方向に延びる第１回転部材と、トーションバーを介して前記第１回転部材に連結される第２回転部材との相対回転に応じたトルクを検出するトルクセンサであって、
   車両に接続されて固定される環状の中間プレートと、
   前記中間プレートに対して前記軸方向の一方側に配置され、且つ、前記中間プレートに取り付けられるセンサハウジングと、
   前記センサハウジングに取り付けられるカバー部材と、
   前記センサハウジングに対して回転する前記第１回転部材に取り付けられる第１スリーブと、
   前記第１スリーブに取り付けられるマグネットと、
   前記第２回転部材に取り付けられる第２スリーブと、
   前記第２スリーブに取り付けられるキャリアと、
   前記キャリアに取り付けられ且つ前記軸方向に対して直交する径方向で前記マグネットに面するヨークと、
   前記センサハウジングに取り付けられ且つ前記軸方向で前記ヨークに面する集磁部材と、
   を備え、
   前記センサハウジングは、前記軸方向の他方側に突出する環状の第１突起部を有し、
   前記カバー部材は、
   前記第２回転部材の外周側に設けられる環状の本体部と、
   前記本体部から前記軸方向の他方側に突出し、且つ、周方向に沿って複数配置される爪部と、
   前記本体部から前記軸方向の一方側に突出する環状の第２突起部と、を有し、
   前記第２突起部は、前記センサハウジングの前記第１突起部の外周に前記径方向で当接し、
   複数の前記爪部は、前記中間プレートの内周に前記径方向で当接する、
   トルクセンサ。
2. 前記キャリアは、前記第１スリーブ及び前記マグネットの一方が有する対向端面に前記軸方向で面しており、
   前記キャリアと前記対向端面との間の隙間の前記軸方向の長さは、前記ヨークと前記集磁部材との間の隙間の前記軸方向の長さよりも小さい、
   請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記カバー部材における前記爪部は、径方向外側に突出する凸部を有し、
   当該凸部は、前記中間プレートの内周に前記径方向で当接する、
   請求項１又は２に記載のトルクセンサ。
4. 前記カバー部材は、非磁性体である、
   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. 前記中間プレート及び前記センサハウジングには、前記軸方向に延びる同軸の貫通孔がそれぞれ設けられ、前記センサハウジングの前記貫通孔の内周には、スリーブが挿入され、
   前記センサハウジングは、前記スリーブの内周と前記中間プレートの前記貫通孔の内周とに嵌合されるボルトを介して、前記中間プレートに取り付けられる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
6. 前記中間プレートは、軸受けを介して前記第２回転部材の外周側に設けられる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
7. 前記キャリアは、前記軸方向で前記対向端面に面する突起を備える
   請求項２に記載のトルクセンサ。
8. 前記キャリアは、樹脂である
   請求項７に記載のトルクセンサ。
9. 前記キャリアは、複数の前記突起を備え、
   複数の前記突起は、前記第１回転部材の回転軸を中心とした円周に沿って配置される
   請求項７又は８に記載のトルクセンサ。
10. 前記第１スリーブは、前記第１回転部材に接する第１小径部と、前記第１小径部に対して前記軸方向にずれた位置にあり且つ前記第１小径部の外径よりも大きな外径を有する第１大径部と、を備え、
    前記第１大径部が前記マグネットを保持している
    請求項１から９のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
11. 前記キャリアは、前記第２スリーブに接する第２小径部と、前記第２小径部に対して前記軸方向にずれた位置にあり且つ前記第２小径部の外径よりも大きな外径を有する第２大径部と、を備え、
    前記第２大径部が前記ヨークを保持している
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のトルクセンサ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のトルクセンサを備える
    ステアリング装置。

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