JP7843727B2 - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、磁歪効果を有する回転軸によって伝達されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサに関する。

従来、例えば自動車のエンジンの出力回転軸などのトルクを検出するために、磁歪式のトルクセンサが用いられている。磁歪式のトルクセンサは、応力によって回転軸の透磁率が変化する磁歪効果を利用し、回転軸の周囲に配置した検出コイルのインダクタンスの変化に基づいて回転軸に付与されたトルクを検出するように構成されている。本出願人は、複数の検出コイルが形成されたフレキシブル基板を回転軸の周囲に配置し、複数の検出コイルのインダクタンスの変化に基づいて回転軸に付与されたトルクを検出する磁歪式トルクセンサを提案している（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された磁歪式トルクセンサは、樹脂ハウジング内に複数の検出コイルが形成されたフレキシブル基板が収容されている。フレキシブル基板の端部には複数の端子部が設けられており、樹脂ハウジング内においてこれらの端子部にケーブルの信号線が接続されている。ケーブルは、樹脂ハウジングから導出され、制御装置に接続される。

特開２０２２－７４４０５号公報

回転軸の周囲には、トルクセンサを設置するスペースを確保することが難しい場合があり、トルクセンサの小型化が要請されている。本発明は、この要請に応えるべくなされたものであり、その目的は、小型化が可能な磁歪式トルクセンサを提供することにある。

本発明は、上記の目標を達成するため、磁歪効果を有する回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸によって伝達されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサであって、前記回転軸が挿通される空洞が中心部に形成された円筒部を有する樹脂製のホルダと、所定の方向に並ぶ複数の検出コイルを組み合わせてなるコイル群が配線パターンによって形成された検出部、及び前記コイル群と外部装置とを電気的に接続する複数の信号線が配線パターンによって形成された信号線路部を有するフレキシブル基板と、前記ホルダの前記円筒部の外周に配置された軟磁性体からなる円筒状の磁性リングと、を備え、前記フレキシブル基板は、前記検出部が前記ホルダの前記円筒部と前記磁性リングとの間に湾曲して配置され、前記信号線路部の一部が前記ホルダの外部に導出されており、前記ホルダは、前記磁性リングの軸方向一端部の外周を囲む環状壁を有し、前記磁性リングには、前記環状壁の内周面に対向する外周面に開口する留め穴が形成されており、前記ホルダと前記磁性リングとが、前記環状壁を貫通して前記磁性リングの前記留め穴に挿入される軸状の留め具によって固定されている。磁歪式トルクセンサを提供する。

本発明によれば、磁歪式トルクセンサを小型化することができ、設置スペースの省スペース化が可能となる。

本発明の実施の形態に係る磁歪式トルクセンサを検出対象の回転軸と共に示す斜視図である。 磁歪式トルクセンサの分解斜視図である。 図２とは異なる方向から見た磁歪式トルクセンサの分解斜視図である。 磁歪式トルクセンサの断面図である。 （ａ）は、一枚のフレキシブル基板を示す平面図である。（ｂ）は、複数のフレキシブル基板を多面取りする母材を示す平面図である。 フレキシブル基板の層構成を示す断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、第１乃至第４の配線層を示す平面図である。 フレキシブル基板、発振器、及び電圧計によって構成される電気回路の構成例を模式的に示す回路図である。 （ａ）は、ホルダにカバー部材及びフレキシブル基板が取り付けられた状態を軸方向から見た構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示す状態からカバー部材の図示を省略した構成図である。 （ａ）は、ホルダの凹部を軸方向から見た構成図である。（ｂ）は、凹部の周辺部を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、カバー部材を示す斜視図である。 （ａ）は、留め具を示す斜視図である。（ｂ）は、長手方向に対して垂直な断面における留め具の断面図である。 ホルダ及び磁性リングを留め具と共に示す斜視図である。 ハウジングに取り付けられた磁歪式トルクセンサを示す説明図である。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ１を検出対象の回転軸９と共に示す斜視図である。図２は、磁歪式トルクセンサ１の分解斜視図である。図３は、図２とは異なる方向から見た磁歪式トルクセンサ１の分解斜視図である。図４は、磁歪式トルクセンサ１の断面図である。

磁歪式トルクセンサ１は、回転軸９の周囲に取り付けられ、回転軸９によって伝達されるトルクを検出する。回転軸９は、例えば自動車のエンジンあるいは電動モータ等の駆動源の駆動力を伝達するシャフトである。磁歪式トルクセンサ１によって得られたトルクの検出結果は、駆動源や自動変速機などの制御のために用いられる。

回転軸９は、磁歪効果を有する強磁性体であり、回転軸線Ｏを中心として回転してトルクを伝達する。ここで、磁歪効果とは、強磁性体に磁場を印加して磁化させると形状に歪（ひずみ）が現れる現象である。そして、この現象を逆に利用し、形状の歪によって発生する磁気特性の変化を検出することで、回転軸９に付与されたトルクを検出することができる。回転軸９としては、例えばクロム鋼、クロムモリブデン鋼、又はニッケルクロムモリブデン鋼等のクロムを含有するクロム鋼からなる軸状体に浸炭焼入れ及び焼戻し処理を施し、さらにショットピーニングを施したものを好適に用いることができる。以下、回転軸９の回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。

磁歪式トルクセンサ１は、ホルダ２と、カバー部材３と、フレキシブル基板４と、軟磁性体からなる円筒状の磁性リング５と、ホルダ２と磁性リング５とを固定する軸状の留め具６と、ホルダ２と磁性リング５との間に配置されたリップシール７と、ホルダ２の外部に配置された外部装置８とを有して構成されている。外部装置８は、発振器８１及び電圧計８２を有し、発振器８１及び電圧計８２がフレキシブル基板４と電気的に接続される。外部装置８の動作については後述する。

ホルダ２は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料からなる樹脂製である。ホルダ２は、例えば射出成形により形成されるが、これに限らず、ホルダ２を３Ｄプリンタなどの３Ｄ造形装置を用いて形成してもよい。ホルダ２は、回転軸９が挿通される空洞２０が中心部に形成された円筒部２１と、フレキシブル基板４の一部を収容する凹部２２と、磁性リング５の軸方向一端部の外周を囲む環状壁２３とを有している。円筒部２１の中心軸線Ｃは、回転軸９の回転軸線Ｏと一致する。凹部２２は、円筒部２１の外周に設けられている。環状壁２３は、凹部２２が形成された部分以外の円筒部２１の外周に設けられている。円筒部２１と環状壁２３との間には、磁性リング５の軸方向一端部を収容する環状溝２３０が形成されている。凹部２２及び環状溝２３０は、共に軸方向一方側に開口している。

カバー部材３は、例えばホルダ２と同様の樹脂材料からなる樹脂製であり、凹部２２の軸方向一方側を覆う板部３１と、凹部２２に嵌合する凸部３２とを一体に有している。カバー部材３及び凹部２２の形状の詳細については後述する。

磁性リング５は、例えば鋼材や焼結磁性体からなり、ホルダ２の円筒部２１の外径よりも内径が大きい円筒状に形成され、円筒部２１の外周に配置されている。磁性リング５が鋼材からなる場合、電磁ステンレス等の磁性鉄鋼材を好適に用いることができ、その成形方法としては、例えば深絞りを用いることができる。また、長尺なパイプ状の鋼材を所定の長さに切り出して磁性リング５としてもよい。磁性リング５は、カバー部材３と軸方向に並び、ホルダ２の凹部２２から凸部３２が離脱する方向へのカバー部材３の移動を規制している。

本実施の形態では、磁性リング５が外径の異なる大径部５１と小径部５２とを一体に有している。大径部５１の内径と小径部５２の内径とは同じである。大径部５１は、磁性リング５の軸方向一端部に設けられ、ホルダ２の環状溝２３０に収容されている。ホルダ２の環状壁２３は、大径部５１の外周を囲んでいる。磁性リング５は、大径部５１が環状溝２３０にインロー嵌合されることにより、ホルダ２に対して中心軸線Ｃに対して垂直な径方向に位置決めされている。より具体的には、大径部５１の外周面５１ａが環状壁２３の内周面２３ａに対向することより、径方向におけるホルダ２と磁性リング５との相対位置が決められている。

図３に示すように、磁性リング５の大径部５１における軸方向の端面５１ｂには、カバー部材３の板部３１と向かい合う部分に、端面５１ｂから軸方向に窪む切り欠き５００が形成されている。カバー部材３及び磁性リング５がホルダ２に組付けられたとき、カバー部材３の板部３１の一部が切り欠き５００に収容され、大径部５１の端面５１ｂが環状溝２３０の底面２３０ａに当接する。

図５（ａ）は、一枚のフレキシブル基板４を示す平面図である。図５（ｂ）は、複数のフレキシブル基板４を多面取りする母材１００を示す平面図である。フレキシブル基板４は、母材１００から切り出して製造される。

フレキシブル基板４は、回転軸９の磁界を検出するための複数の検出コイルを有する検出部４０、及び外部装置８と検出部４０とを電気的に接続する複数の信号線が配線パターンによって形成された信号線路部４００を一体に有している。図５では、複数の検出コイル及び複数の信号線の図示を省略している。フレキシブル基板４は、検出部４０がホルダ２の円筒部２１と磁性リング５との間に湾曲して配置され、信号線路部４００の一部がホルダ２の外部に導出される。検出部４０には、所定の方向に並ぶ複数の検出コイルを組み合わせてなるコイル群が配線パターンによって形成されている。検出部４０は、複数の検出コイルの並び方向が長辺方向となる長方形状である。

信号線路部４００は、検出部４０から長辺方向に対して垂直な方向に突出した突出部４０１と、突出部４０１から長辺方向に延びる線状部４０２とを有している。このフレキシブル基板４の形状により、図５（ｂ）に示すように母材１００の不要な面積を小さくして複数のフレキシブル基板４を切り出すことができ、歩留まりを向上させることができる。線状部４０２の長さは、例えば５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

線状部４０２は、突出部４０１の近傍にあたる基端部を除き、先端部を含む一部がホルダ２の外部に導出されている。線状部４０２の先端部には、図１に拡大して示すように、第１乃至第４の電極４０２ａ～４０２ｄが形成されている。フレキシブル基板４の線状部４０２は、外部装置８に直接接続されていてもよく、複数の電線を有するケーブルを介して外部装置８に接続されていてもよい。次に、図６乃至図８を参照し、検出部４０の構成の一例について詳細に説明する。

図６は、フレキシブル基板４の層構成を示す断面図である。フレキシブル基板４は、第１乃至第４の配線層４１～４４を有する多層構造であり、円筒部２１の外周に巻き付けられた際の湾曲の外側にあたる一方面４ａから湾曲の内側にあたる他方面４ｂに向かって順に、カバーレイフィルム４５１、接着層４６１、第１の配線層４１、第１のベースフィルム４７１、第２の配線層４２、接着層４６２、カバーレイフィルム４５２、両面テープ４８，カバーレイフィルム４５３、接着層４６３、第３の配線層４３、第２のベースフィルム４７２、第４の配線層４４、接着層４６４、及びカバーレイフィルム４５４が積層されている。

第１の配線層４１及び第２の配線層４２は、銅箔をエッチングして形成された配線パターンであり、第１のベースフィルム４７１の表（おもて）面４７１ａ及び裏面４７１ｂにそれぞれ形成されている。同様に、第３の配線層４３及び第４の配線層４４は、銅箔をエッチングして形成された配線パターンであり、第２のベースフィルム４７２の表面４７２ａ及び裏面４７２ｂにそれぞれ形成されている。カバーレイフィルム４５１，４５２，４５３，４５４は、接着層４６１，４６２，４６３，４６４によって第１乃至第４の配線層４１～４４に貼り付けられた保護フィルムである。第１及び第２のベースフィルム４７１，４７２、ならびにカバーレイフィルム４５１，４５２，４５３，４５４は、ポリイミド等の絶縁性樹脂からなる。

図７（ａ）は、第１のベースフィルム４７１の表面４７１ａに形成された第１の配線層４１の配線パターンを示す平面図である。図７（ｂ）は、第１のベースフィルム４７１の表面４７１ａ側から見た第２の配線層４２の配線パターンを示す平面図である。図７（ｃ）は、第２のベースフィルム４７２の表面４７２ａに形成された第３の配線層４３の配線パターンを示す平面図である。図７（ｄ）は、第２のベースフィルム４７２の表面４７２ａ側から見た第４の配線層４４の配線パターンを示す平面図である。

第１の配線層４１には、検出部４０の長辺方向に並ぶ第１乃至第１０の検出コイル４１０～４１９が配線パターンによって形成されている。第１及び第１０の検出コイル４１０，４１９は三角形状であり、第２乃至第９の検出コイル４１１～４１８は平行四辺形状である。第２の配線層４２にも同様に、検出部４０の長辺方向に並ぶ第１乃至第１０の検出コイル４２０～４２９が配線パターンによって形成されている。第１及び第１０の検出コイル４２０，４２９は三角形状であり、第２乃至第８の検出コイル４２１～４２８は平行四辺形状である。

第３の配線層４３には、検出部４０の長辺方向に並ぶ第１乃至第１０の検出コイル４３０～４３９が配線パターンによって形成されている。第１及び第１０の検出コイル４３０，４３９は三角形状であり、第２乃至第９の検出コイル４３１～４３８は平行四辺形状である。第４の配線層４４にも同様に、検出部４０の長辺方向に並ぶ第１乃至第１０の検出コイル４４０～４４９が配線パターンによって形成されている。第１及び第１０の検出コイル４４０，４４９は三角形状であり、第２乃至第９の検出コイル４４１～４４８は平行四辺形状である。

第１の配線層４１の第１乃至第１０の検出コイル４１０～４１９、及び第４の配線層４４の第１乃至第１０の検出コイル４４０～４４９は、検出部４０の短辺方向に対して一方側に所定角度（＋４５°）傾斜した直線部４１０ａ～４１９ａ，４４０ａ～４４９ａをそれぞれ有している。第２の配線層４２の第１乃至第１０の検出コイル４２０～４２９、及び第３の配線層４３の第１乃至第１０の検出コイル４３０～４３９は、検出部４０の短手方向に対して他方側に所定角度（－４５°）傾斜した直線部４２０ａ～４２９ａ，４３０ａ～４３９ａをそれぞれ有している。

図８は、フレキシブル基板４、発振器８１、及び電圧計８２によって構成される電気回路の構成例を模式的に示す回路図である。第１の配線層４１の第１乃至第１０の検出コイル４１０～４１９は、直列に接続されて第１のコイル群４Ａを形成し、第２の配線層４２の第１乃至第１０の検出コイル４２０～４２９は、直列に接続されて第２のコイル群４Ｂを形成している。また、第３の配線層４３の第１乃至第１０の検出コイル４３０～４３９は、直列に接続されて第３のコイル群４Ｃを形成し、第４の配線層４４の第１乃至第１０の検出コイル４４０～４４９は、直列に接続されて第４のコイル群４Ｄを形成している。

第１のコイル群４Ａ及び第３のコイル群４Ｃ、ならびに第２のコイル群４Ｂ及び第４のコイル群４Ｄは、第１の電極４０２ａと第２の電極４０２ｂとの間にそれぞれ直列に接続されている。第１のコイル群４Ａ及び第２のコイル群４Ｂのそれぞれの一端と第１の電極４０２ａとは、第１の信号線４９１によって接続されている。第３のコイル群４Ｃ及び第４のコイル群４Ｄのそれぞれの一端と第２の電極４０２ｂとは、第２の信号線４９２によって接続されている。

第１のコイル群４Ａの他端と第３のコイル群４Ｃの他端とを直列に接続する第３の信号線４９３は、第３の電極４０２ｃに接続されている。第２のコイル群４Ｂの他端と第４のコイル群４Ｄの他端とを直列に接続する第４の信号線４９４は、第４の電極４０２ｄに接続されている。第１乃至第４の信号線４９１～４９４は、信号線路部４００に配線パターンによって形成されている。発振器８１は、第１の電極４０２ａと第２の電極４０２ｂとの間に交流電圧を印加する。電圧計８２は、第３の電極４０２ｃと第４の電極４０２ｄとの間の電圧を測定する。

回転軸９にトルクが付与されると、軸方向に対して＋４５度の方向の透磁率が減少（又は増加）し、軸方向に対して－４５度方向の透磁率が増加（又は減少）する。よって、発振器８１から交流電圧を印加した状態で回転軸９にトルクが付与されると、第１のコイル群４Ａ及び第４のコイル群４Ｄのインダクタンスが減少（又は増加）し、第２のコイル群４Ｂ及び第３のコイル群４Ｃではインダクタンスが増加（又は減少）する。その結果、電圧計８２で測定される電圧が変化するので、この電圧の変化を基に回転軸９に付与されたトルクを検出することができる。

なお、図７（ａ）～（ｄ）では、第１乃至第４の配線層４１～４４の第１乃至第１０の検出コイル４１０～４１９，４２０～４２９，４３０～４３９，４４０～４４９を直列に接続する部分の配線パターンや、第１乃至第４の信号線４９１～４９４の配線パターンの図示を省略している。

検出部４０は、ホルダ２の円筒部２１の外周に巻き付けられ、他方面４ｂが接着剤によりホルダ２の円筒部２１の外周面２１ａに接着される。磁性リング５は、検出部４０の外周を囲むように配置されている。磁性リング５により、各検出コイル４１０～４１９，４２０～４２９，４３０～４３９，４４０～４４９に鎖交する磁束が増大し、磁歪式トルクセンサ１の感度が高められている。検出部４０の一方面４ａと磁性リング５の内周面５ａとの間には空間が形成されており、フレキシブル基板４と磁性リング５とが接触しないようになっている。この空間への異物の侵入は、リップシール７により抑止されている。

図４に拡大して示すように、リップシール７は、芯金７１と、芯金７１に加硫接着されたゴム材７２とを有し、ゴム材７２の一部がホルダ２の円筒部２１に弾接するリップ部７２１となっている。磁性リング５の内周面５ａには、リップシール７が嵌着される段部５０が、小径部５２における大径部５１とは反対側の端部に形成されている。

図９（ａ）は、ホルダ２にカバー部材３及びフレキシブル基板４が取り付けられた状態を軸方向から見た構成図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す状態からカバー部材３の図示を省略した構成図である。図１０（ａ）は、ホルダ２の凹部２２を軸方向から見た構成図である。図１０（ｂ）は、凹部２２の周辺部を示す斜視図である。図１１（ａ）及び（ｂ）は、異なる方向から見たカバー部材３を示す斜視図である。図１０（ｂ）では、凹部２２の図示方向手前側にあたる環状壁２３の一部を切除した状態を示している。

凹部２２は、突出部４０１の近傍における線状部４０２の一部を収容する。ホルダ２には、凹部２２の軸方向一方側に、カバー部材３の板部３１を収容する板部収容部２４が形成されている。カバー部材３は、磁性リング５によって板部３１が板部収容部２４から抜け出すことが抑止される。凹部２２は、ホルダ２の第１壁部２２１と第２壁部２２２との間に形成されている。第１壁部２２１及び第２壁部２２２は、凹部２２の底面２２ａから軸方向に突出して設けられている。第１壁部２２１の頂面２２１ａ及び第２壁部２２２の頂面２２２ａには、カバー部材３の板部３１が当接する。線状部４０２は、凹部２２の内部で屈曲され、円筒部２１の周方向に対して垂直な径方向に延びるようにホルダ２の外部に導出されている。

第１壁部２２１と第２壁部２２２とは、凹部２２を介して対向している。第１壁部２２１における第２壁部２２２との対向面２２１ｂ、及び第２壁部２２２における第１壁部２２１との対向面２２２ｂは、凹部２２の内面である。フレキシブル基板４の線状部４０２は、第１壁部２２１の対向面２２１ｂに沿って湾曲し、第１壁部２２１の対向面２２１ｂとカバー部材３の凸部３２の外周面３２ａとの間に挟持されている。凹部２２内における線状部４０２の表面（一方面４ａ及び他方面４ｂ）は、円筒部２１の中心軸線Ｃと平行であり、線状部４０２は、凹部２２内において厚さ方向に湾曲している。

このように線状部４０２が湾曲していることにより、湾曲した線状部４０２の復元力によって検出部４０の一部が円筒部２１から浮き上がってしまうことを防ぐことができる。つまり、仮に線状部４０２が検出部４０の長辺方向に対して垂直な方向に延在している場合には、検出部４０の近傍で線状部４０２を湾曲させると、線状部４０２の根本付近の検出部４０が線状部４０２の復元力によって円筒部２１から浮き上がってしまい、検出精度が低下するおそれがあるが、本実施の形態では、信号線路部４００が突出部４０１から検出部４０の長辺方向に沿って延在しているので、このような浮き上がりを抑制することができる。

第１壁部２２１の対向面２２１ｂは、ホルダ２の外周端部側にあたる凹部２２の出口付近で線状部４０２に接する出口側ガイド面２２１ｃと、円筒部２１の近傍における凹部２２の入口付近で線状部４０２に接する入口側ガイド面２２１ｄと、出口側ガイド面２２１ｃと入口側ガイド面２２１ｄとの間の傾斜ガイド面２２１ｅとを含んでいる。線状部４０２は、凹部２２内において、入口側ガイド面２２１ｄ、傾斜ガイド面２２１ｅ、及び出口側ガイド面２２１ｃに沿うように延在している。

出口側ガイド面２２１ｃは、円筒部２１の中心軸線Ｃに対して垂直な方向に沿う平面である。入口側ガイド面２２１ｄは、出口側ガイド面２２１ｃと平行な平面であり、出口側ガイド面２２１ｃに対して第２壁部２２２から離間する方向にオフセットしている。傾斜ガイド面２２１ｅは、円筒部２１の中心軸線Ｃに対して垂直な方向に対して傾斜した傾斜面であり、入口側ガイド面２２１ｄ及び出口側ガイド面２２１ｃと鈍角をなしている。

カバー部材３の凸部３２には、図１１（ａ）に示すように、第２壁部２２２の対向面２２２ｂに押し当てられる複数の突起３２１，３２２を有しており、複数の突起３２１，３２２が第２壁部２２２の対向面２２２ｂに押し当てられて凸部３２が弾性変形することにより、その復元力によって凸部３２が第１壁部２２１側に付勢される。

線状部４０２が凹部２２内で挟持されることにより、ホルダ２の外部における線状部４０２が引っ張られたとしても、その引っ張り力が突出部４０１を経て検出部４０に及ぶことが抑えられ、磁歪式トルクセンサ１の検出精度の低下が抑制される。また、線状部４０２は、円筒部２１の周方向に対して垂直な径方向に延びるようにホルダ２の外部に導出されているので、図９（ｂ）に矢印Ａで示す線状部４０２の延在方向に線状部４０２が引っ張られたとしても、その引っ張り力によってホルダ２に回転モーメントが発生してしまうことが抑制される。

次に、複数の留め具６を用いたホルダ２と磁性リング５の固定構造について説明する。ここでは、留め具６がスプリングピンである場合について説明する。ホルダ２と磁性リング５とは、ホルダ２の環状壁２３を貫通して磁性リング５の留め穴５１０に挿入される留め具６によって固定される。

図１２（ａ）は、留め具６を示す斜視図である。図１２（ｂ）は、長手方向に対して垂直な断面における留め具６の断面図である。留め具６は、長手方向に延びるスリット６０が形成された断面Ｃ字状である。留め具６の両端部には、先細り形状のテーパ部６１が形成されている。留め具６は、ばね用鋼やステンレス鋼などの金属からなる金属製である。

図１３は、ホルダ２及び磁性リング５を留め具６と共に示す斜視図である。ホルダ２の環状壁２３には、環状壁２３の外周面２３ｂと内周面２３ａとの間を径方向に貫通する複数の貫通孔２３１が形成されている。磁性リング５の大径部５１には、外周面５１ａに開口する複数の留め穴５１０が形成されている。貫通孔２３１の内径Ｄ_１及び留め穴５１０の内径Ｄ_２は、貫通孔２３１及び留め穴５１０に挿入される前の留め具６の外径Ｄ_３よりも小さく形成されている。

磁性リング５の大径部５１が環状溝２３０に嵌合されると、複数の貫通孔２３１と留め穴５１０とがそれぞれ連通する。留め具６は、スリット６０の幅が狭くなることにより弾性的に縮径し、貫通孔２３１及び留め穴５１０に挿入される。図４に示すように、留め穴５１０は磁性リング５を径方向に貫通しない止まり穴であり、留め具６が留め穴５１０の最奥部まで挿入される。留め具６が貫通孔２３１及び留め穴５１０に挿入されると、弾性変形した留め具６の復元力により、留め具６の外周面６ａが貫通孔２３１の内面２３１ａ及び留め穴５１０の内周面５１０ａに弾接する。

本実施の形態では、５本の留め具６によってホルダ２と磁性リング５とが相互に固定されている。また、本実施の形態では、５本の留め具６のうち、２本の留め具６が他の３本の留め具６よりも長く、環状壁２３の外周面２３ｂから径方向に突出している。他の３本の留め具６の長さは、貫通孔２３１の長さと留め穴５１０の長さとを合わせた長さと同等である。環状壁２３の外周面２３ｂから径方向に突出した２本の留め具６は、ホルダ２及び磁性リング５を取付対象に対して回り止めする回り止め部材としても機能する。

図１４は、磁歪式トルクセンサ１が取付対象であるハウジング９０に取り付けられた状態を示す説明図である。ハウジング９０には、ホルダ２の環状壁２３が嵌合する嵌合穴９１と、回転軸９の回転軸線Ｏに対して垂直な方向に沿って嵌合穴９１の内周面９１ａから径方向に延びる複数のスリット穴９２が形成されている。これらのスリット穴９２には、ホルダ２の環状壁２３から突出した２本の留め具６がそれぞれ係合し、ホルダ２及び磁性リング５がハウジング９０に対して回り止めされる。環状壁２３から突出しない他の３本の留め具６は、嵌合穴９１の内周面９１ａによって貫通孔２３１から抜け止めされる。図１４では、これら３本の留め具６を破線で示している。

なお、５本の留め具６のうち、一本の留め具６のみをホルダ２の環状壁２３から突出させてもよい。また、全ての留め具６を環状壁２３から突出させてもよい。環状壁２３から突出した留め具６は、回り止め部材として機能させることができる。

また、ホルダ２と磁性リング５とを固定する留め具６の本数は、一本でもよいが、複数の留め具６によってホルダ２と磁性リング５とを固定することが、固定強度を確保するために望ましい。一本の留め具６でホルダ２と磁性リング５とを固定する場合には、その留め具６は、中心軸線Ｃに関して凹部２２と対象となる反対側の位置に配置することが望ましい。

（実施の形態の効果）
以上説明した実施の形態によれば、ホルダ２の外部にフレキシブル基板４の線状部４０２が導出されているので、ホルダ２の内部でフレキシブル基板４をケーブルに接続する必要がなく、磁歪式トルクセンサ１を小型化することができる。このため、回転軸９の周囲の設置スペースが狭い場合でも、磁歪式トルクセンサ１を配置しやすくなる。また、留め具６によってホルダ２と磁性リング５とを確実に固定できると共に、ホルダ２及び磁性リング５をハウジング９０に対して回り止めすることができる。ここで、磁性リング５及び留め具６は共に金属製であるので、例えばホルダ２の一部をハウジング９０に係合させて回り止めをする場合に比較して、振動を受けても摩耗を抑制することができ、耐久性が向上でする。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］磁歪効果を有する回転軸（９）の周囲に取り付けられ、前記回転軸（９）によって伝達されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサ（１）であって、前記回転軸（９）が挿通される空洞（２０）が中心部に形成された円筒部（２１）を有する樹脂製のホルダ（２）と、所定の方向に並ぶ複数の検出コイル（４１０～４１９，４２０～４２９，４３０～４３９，４４０～４４９）を組み合わせてなるコイル群（４Ａ～４Ｄ）が配線パターンによって形成された検出部（４０）、及び前記コイル群（４Ａ～４Ｄ）と外部装置（８）とを電気的に接続する複数の信号線（４９１～４９４）が配線パターンによって形成された信号線路部（４００）を有するフレキシブル基板（４）と、前記ホルダ（２）の前記円筒部（２１）の外周に配置された軟磁性体からなる円筒状の磁性リング（５）と、を備え、前記フレキシブル基板（４）は、前記検出部（４０）が前記ホルダ（２）の前記円筒部（２１）と前記磁性リング（５）との間に湾曲して配置され、前記信号線路部（４００）の一部が前記ホルダ（２）の外部に導出されており、前記ホルダ（２）は、前記磁性リング（５）の軸方向一端部の外周を囲む環状壁（２３）を有し、前記磁性リング（５）には、前記環状壁（２３）の内周面（２３ａ）に対向する外周面（５１ａ）に開口する留め穴（５１０）が形成されており、前記ホルダ（２）と前記磁性リング（５）とが、前記環状壁（２３）を貫通して前記磁性リング（５）の前記留め穴（５１０）に挿入される軸状の留め具（６）によって固定されている、磁歪式トルクセンサ（１）。

［２］前記検出部（４０）は、前記複数の検出コイル（４１０～４１９，４２０～４２９，４３０～４３９，４４０～４４９）の並び方向が長辺方向となる長方形状であり、前記信号線路部（４００）は、前記検出部（４０）から前記長辺方向に対して垂直な方向に突出した突出部（４０１）と、前記突出部（４０１）から前記長辺方向に延びる線状部（４０２）とを有し、前記線状部（４０２）の一部が前記ホルダ（２）の外部に導出されている、上記［１］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

［３］前記ホルダ（２）は、前記線状部（４０２）の一部を収容する凹部（２２）を有し、前記線状部（４０２）は、前記凹部（２２）の内部で屈曲され、前記円筒部（２１）の周方向に対して垂直な方向に延びるように前記ホルダ（２）の外部に導出されている、上記［２］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

［４］前記ホルダ（２）の前記凹部（２２）に嵌合する凸部（３２）を有するカバー部材（３）をさらに備え、前記線状部（４０２）が前記凹部（２２）の内面（対向面２２１ｂ）と前記凸部（３２）の外周面（３２ａ）との間に挟持されている、上記［３］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

［５］前記ホルダ（２）の前記凹部（２２）から前記凸部（３２）が離脱する方向への前記カバー部材（３）の移動が前記磁性リング（５）によって規制されている、上記［４］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

［６］前記フレキシブル基板（４）の前記検出部（４０）が前記ホルダ（２）の前記円筒部（２１）に接着され、前記検出部（４０）と前記磁性リング（５）との間に空間が形成されている、上記［５］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

［７］前記留め具（６）が前記環状壁（２３）の外周面（２３ｂ）から突出しており、前記留め具（６）の前記突出した部分が取付対象（ハウジング９０）に係合することにより、前記ホルダ（２）及び前記磁性リング（５）が前記取付対象（９０）に対して回り止めされる、上記［１］に記載の磁歪式トルクセンサ（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。例えば、上記の実施の形態では、留め具６がスプリングピンである場合について説明したが、これに限らず、留め具６がボルトであってもよい。この場合、磁性リング５の留め穴５１０がねじ穴に形成され、このねじ穴に留め具６の雄ねじが螺合する。

１…磁歪式トルクセンサ
２…ホルダ
２０…空洞
２１…円筒部
２２…凹部
２３…環状壁
２３ａ…内周面
２３１…貫通孔
３…カバー部材
３２…凸部
４…フレキシブル基板
４０…検出部
４００…信号線路部
４０１…突出部
４０２…線状部
４９１～４９４…第１乃至第４の信号線
４１０～４１９，４２０～４２９，４３０～４３９，４４０～４４９…検出コイル
４Ａ～４Ｄ…第１乃至第４のコイル群
５…磁性リング
５１ａ…外周面
５１０…留め穴
６…留め具
８…外部装置
９…回転軸

Claims (7)

1. 磁歪効果を有する回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸によって伝達されるトルクを検出する磁歪式トルクセンサであって、
   前記回転軸が挿通される空洞が中心部に形成された円筒部を有する樹脂製のホルダと、
   所定の方向に並ぶ複数の検出コイルを組み合わせてなるコイル群が配線パターンによって形成された検出部、及び前記コイル群と外部装置とを電気的に接続する複数の信号線が配線パターンによって形成された信号線路部を有するフレキシブル基板と、
   前記ホルダの前記円筒部の外周に配置された軟磁性体からなる円筒状の磁性リングと、を備え、
   前記フレキシブル基板は、前記検出部が前記ホルダの前記円筒部と前記磁性リングとの間に湾曲して配置され、前記信号線路部の一部が前記ホルダの外部に導出されており、
   前記ホルダは、前記磁性リングの軸方向一端部の外周を囲む環状壁を有し、
   前記磁性リングには、前記環状壁の内周面に対向する外周面に開口する留め穴が形成されており、
   前記ホルダと前記磁性リングとが、前記環状壁を貫通して前記磁性リングの前記留め穴に挿入される軸状の留め具によって固定されている、
   磁歪式トルクセンサ。
2. 前記検出部は、前記複数の検出コイルの並び方向が長辺方向となる長方形状であり、
   前記信号線路部は、前記検出部から前記長辺方向に対して垂直な方向に突出した突出部と、前記突出部から前記長辺方向に延びる線状部とを有し、
   前記線状部の一部が前記ホルダの外部に導出されている、
   請求項１に記載の磁歪式トルクセンサ。
3. 前記ホルダは、前記線状部の一部を収容する凹部を有し、
   前記線状部は、前記凹部の内部で屈曲され、前記円筒部の周方向に対して垂直な方向に延びるように前記ホルダの外部に導出されている、
   請求項２に記載の磁歪式トルクセンサ。
4. 前記ホルダの前記凹部に嵌合する凸部を有するカバー部材をさらに備え、
   前記線状部が前記凹部の内面と前記凸部の外周面との間に挟持されている、
   請求項３に記載の磁歪式トルクセンサ。
5. 前記ホルダの前記凹部から前記凸部が離脱する方向への前記カバー部材の移動が前記磁性リングによって規制されている、
   請求項４に記載の磁歪式トルクセンサ。
6. 前記フレキシブル基板の前記検出部が前記ホルダの前記円筒部に接着され、前記検出部と前記磁性リングとの間に空間が形成されている、
   請求項１に記載の磁歪式トルクセンサ。
7. 前記留め具が前記環状壁の外周面から突出しており、
   前記留め具の前記突出した部分が取付対象に係合することにより、前記ホルダ及び前記磁性リングが前記取付対象に対して回り止めされる、
   請求項１に記載の磁歪式トルクセンサ。