WO2008044689A1 - Détecteur de couple, procédé de fabrication du détecteur de couple et dispositif de direction à alimentation électrique - Google Patents

Description

明 細 書

トルク検出器及びその製造方法並びに電動パワーステアリング装置 技術分野

[0001] 本発明は、トルク検出器及びその製造方法並びに電動パワーステアリング装置 (E PS : Electric Power Steeling)に関し、例えば自動車の電動パワーステアリング装置に 適用して好適なものである。

背景技術

[0002] 従来、トルク検出器（トルクセンサ）として、特許文献 1〜特許文献 5に開示されたも のが知られている。

[0003] 例えば特許文献 1に開示されたトルク検出器は、周方向に沿って多極着磁されたリ ング状の永久磁石の周側面と対向するように一対のリング状のセンサ部材が設けら れ、これらセンサ部材間に配置された磁束検出器 (磁気センサ）により検出された磁 束に基づいて永久磁石側又はセンサ部材側に生じたトルクを検出するものである。

[0004] また特許文献 5には、特許文献 1に開示されたトルク検出器において、第 1の磁束 検出器と第 2の磁束検出器の 2つの磁束検出器を用い、それぞれ極性の異なった出 力信号を作動増幅した出力結果から電圧変化として捩れ角度を測定すると共に、前 記電圧変化の異常検出により、前記第 1の磁束検出器と前記第 2の磁束検出器の異 常状態を検出可能にする構成が開示されている。

特許文献 1：特開平 2— 162211号公報

特許文献 2 :実開平 3— 48714号公報

特許文献 3：特開平 2— 93321号公報

特許文献 4：特開 2003— 149062号公報

特許文献 5：特開平 2— 141616号公報

特許文献 6 :特開 2006— 64577号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかしながら、特許文献 1や特許文献 5に開示されたトルク検出器では、磁束検出 器の出力に基づいて力、かるトルクを検出するためには、永久磁石が発生した磁束を センサ部材が一定以上受ける必要があり、そのためにセンサ部材と永久磁石とが対 向する面積を大きくする必要があった。

[0006] このため力、かる特許文献 1や特許文献 5に開示された構成のトルク検出器では、セ ンサ部材及び永久磁石を軸方向に長く構成せざるを得ず、この結果、トルク検出器 自体やひいては当該トルク検出器を備える電動パワーステアリング装置を小型化し 難いという問題があった。

[0007] このような問題を解決するための 1つの手法として、永久磁石を円錐状多極磁石で 構成したトルク検出器が特許文献 6に開示されている。

[0008] しかしながら、力、かる特許文献 6に開示されたトルク検出器では、磁石の形状を円 錐形状としているが、磁石を単に円錐形状としただけでは、軸方向寸法を短くするに は十分ではない。しかも、磁石が円錐形状のため、加工や着磁が困難であり、コスト が高くなるという問題があった。

[0009] 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、構成を小型化させ得るトルク検出器 及びその製造方法並びに電動パワーステアリング装置を提案しょうとするものである 課題を解決するための手段

[0010] 力、かる課題を解決するため本発明においては、第 1の軸体と、第 2の軸体と、前記 第 1の軸体と前記第 2の軸体とを連結する連結軸と、前記第 1の軸体に固定された永 久磁石と、前記第 2の軸体に固定されて、前記永久磁石の磁界内に配置され、前記 永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体及び補助磁性体と、前記磁性体及び 補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを備え、前記第 1の軸体又は 前記第 2の軸体にトルクが作用したときに、前記磁束検出器の検出出力に基づいて 前記トルクを検出するトルク検出器において、前記永久磁石は、前記連結軸又は第 1の軸体を囲む平面形状の環状体として形成されて、相異なる磁極が交互に軸方向 に着磁され、前記磁性体及び補助磁性体と前記第 1の軸体の軸方向において面対 向してなることを特徴とするものである。

[0011] また本発明においては、第 1の軸体と、第 2の軸体と、前記第 1の軸体と前記第 2の 軸体とを連結する連結軸と、前記第 1の軸体に固定された永久磁石と、前記第 2の軸 体に固定されて、前記永久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を 形成する複数の磁性体と、前記複数の磁性体の近傍に配置される複数の補助磁性 体と、前記磁性体及び補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを備え 、前記第 1の軸体又は前記第 2の軸体にトルクが作用したときに、前記磁束検出器の 検出出力に基づいて前記トルクを検出するトルク検出器において、前記永久磁石は 、前記連結軸又は第 1の軸体を囲む平面形状の環状体として形成されて、相異なる 磁極が交互に軸方向に着磁され、前記磁性体と前記第 1の軸体の軸方向において 面対向してなることを特徴とする。

[0012] 力、かるトノレク検出器にお!/、て、永久磁石は、平面形状の環状体として形成されて!/、 るとともに、環状体に相異なる磁極が交互に軸方向に着磁され、磁性体及び補助磁 性体と第 1の軸体の軸方向において面対向されて配置されているため、装置の軸方 向の長さを短くすることができ、装置の小型化及びコスト低減に寄与することができる

[0013] 前記トルク検出器を構成するに際しては、複数の磁性体は、環状に形成されて永 久磁石を中心とした両側の領域のうち一方の領域に配置され、永久磁石と面対向し てなる構成であり、複数の補助磁性体は、環状に形成されて、複数の磁性体に磁気 結合されて当該磁性体からの磁束をそれぞれ誘導すると共に、誘導した磁束を集め るための磁束集中部を有し、磁束検出器は、磁束集中部に集められた磁束を検出し てなる構成としている。また、複数の補助磁性体は、複数の磁性体を中心とした軸方 向両側の領域のうち一方の領域に配置されて、複数の磁性体と面対向してなるよう にしたり、複数の補助磁性体の磁束集中部は、磁束検出器の大きさに合わせて形成 されてなるようにしたりすること力 Sでさる。

[0014] また本発明においては、連結軸を介して同軸に連結された第 1の軸及び第 2の軸と 、前記第 2の軸に固定され、周方向に沿って多極着磁されたリング状の永久磁石と、 前記第 1の軸に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成するセンサヨークと、 前記センサヨークを基準として前記永久磁石の軸方向反対側に配置され、前記永久 磁石及び前記センサヨークと共に前記磁気回路を形成する集磁ヨークと、前記セン サヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器とを有し、第 1の 軸及び第 2の軸のうちのいずれか一方の加えられたトルクを前記磁束検出器の出力 に基づレ、て検出するトルク検出器にお!/、て、前記センサヨークが平板状に形成され、 かつ、前記永久磁石の軸方向片面と面対向するように配置するようにした。本構成に よれば、センサヨークが平板であって、軸方向に永久磁石と並設されているため、トル ク検出器全体としての軸方向の長さを短くすることができる。

[0015] また本発明においては、前記集磁ヨークが前記センサヨークの周方向全体に連続 して対向するように配置される。本構成によれば、センサヨークと集磁ヨークの相対角 度変動による誤差をなくすことができる。

[0016] さらに本発明においては、前記集磁ヨークが、当該集磁ヨークを通過する磁束を集 中させるための磁束集中部を備えるようにした。このように磁束集中部を設けることに より、磁束が集中し、磁束検出器によって検出し易くなる。また、磁束集中部にて磁 束検出器を固定することができるので、磁束検出器の設置が容易となる。

[0017] さらに本発明においては、前記センサヨークを一対の第 1及び第 2のセンサヨーク構 成部材から構成し、当該第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材を同一又は略同一平 面上に配置するようにした。このようにすることによって、これらを樹脂等のモールド材 により一体化する際にモールド材の量が少なくて良い。

[0018] さらに本発明においては、前記第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材の厚さを同一 又は略同一とした。このようにすることによって、プレスで加工する際に 1枚の鉄板で 加工できるので、加工コストを低減することができる。

[0019] さらに本発明においては、前記第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材が、互いに径 が異なるリング状であって、他方の前記第 2又は第 1のセンサヨーク構成部材が存在 する側の径方向に向けてそれぞれ突出する 1又は複数の凸部を備え、前記第 1又は 第 2のセンサヨーク構成部材に設けられる前記凸部の数が前記永久磁石の極数の 半分とするようにした。このようにすることによって、永久磁石から発生する磁束を有 効禾 IJ用することカでさる。

[0020] さらに本発明においては、前記磁束検出器を 2つ備えるようにした。このようにする ことによって、出力の差を取ることで感度を 2倍とすることができ、ゼロ点のドリフトをキ ヤンセルすること力 Sできる。またセンサ信号の 2重系が構成でき、信頼性を向上させる こと力 Sでさる。

[0021] さらに本発明においては、前記磁束検出器を 3つ以上備えるようにした。このように することによって、磁束検出器の 1つが故障しても残りの正常な 2つ以上の磁束検出 器から信頼性の高レ、データを得ること力 Sできる。

[0022] さらに、電動パワーステアリング装置にこれらのトルク検出器を組み込むことにより、 電動パワーステアリング装置全体として軸方向の長さを短くすることができ、また搭載 スペースに限りがある電動パワーステアリング装置の設置を容易にすることができる。 発明の効果

[0023] 本発明によれば、軸方向の長さを短くすることができ、その分トルク検出器や電動 パワーステアリング装置の小型化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下図面について、本発明の一実施形態を詳述する。

[0025] (1)第 1の実施の形態

図 1は、本発明の第 1実施例を示すトルク検出器の断面図、図 2は、トルク検出器の 分解斜視図、図 3は、トルク検出器の要部断面上斜視図、図 4は、トルク検出器の要 部断面下斜視図、図 5は、磁性体と永久磁石の構成を示す要部断面斜視図、図 6は 、補助磁性体の構成を示す要部断面斜視図である。

[0026] 図 1〜図 6において、トルク検出器 10は、略円柱状に形成された第 1の軸体 12を備 えており、第 1の軸体 12は、軸方向一端側が軸受（図示せず）によって回転自在に支 持されている。第 1の軸体 12の軸方向一端側には、電動パワーステアリング装置 (E PS)のステアリングホイール（図示せず）が連結され、軸方向他端側には連結軸（以 下、これをトーシヨンバーと呼ぶ） 14を介して第 2の軸体 16が連結されている。トーシ ヨンバー 14は、第 1の軸体 12と第 2の軸体 16とを連結する連結部材として、その軸方 向両端側がそれぞれ第 1の軸体 12と第 2の軸体 16に連結されている。第 2の軸体 16 は、軸方向一端側が軸受（図示せず）によって回転自在に支持されて V、る。

[0027] トーシヨンバー 14の周囲には、円環状に形成されたバックヨーク 18と、円環状に形 成された永久磁石 20が配置されている。永久磁石 20は、平面形状の環状体として 形成されて第 1の軸体 12に直接又は間接に固定され、その周方向に相異なる磁極（ N極と S極）が軸方向に着磁された多極磁石として構成されている。

[0028] 永久磁石 20を中心としたその軸方向両側の領域のうち一方の領域には径の相異 なる一組の磁性体（以下、これらを第 1及び第 2のセンサヨーク部と呼ぶ） 22, 24が配 置されている。大径の第 1のセンサヨーク部 22は、円板部 22Aと円筒部 22Bがー体 となって形成されており、円筒部 22Bには、円筒部 22Bの底部側から内側に突出し たクローポール 26が複数個周方向に沿って等間隔で配列されている。また小径の第 2のセンサヨーク部 24は、円板部 24Aと円筒部 24Bがー体となって形成されており、 円筒部 24Bの底部側には、円筒部 24Bから外側に突出したクローポール 28が複数 個周方向に沿って等間隔で配列されている。各クローポール 26, 28は、それぞれ台 形形状に形成されて互い違いに嵌め合わされて、永久磁石 20の各磁極と面対向し 、かつ、ギャップを保って配置されている。第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24は、 永久磁石 20の磁界内に配置されて、永久磁石 20の磁気回路の一要素として構成さ れており、一方のクローポール 26が永久磁石 20の S極と対向しているときには、他方 のクローポール 28が永久磁石 20の N極と対向するようになっている。なお、クローポ ール 26, 28は、台形形状に限らず、三角形状や矩形形状とすることもできる。また、 永久磁石 20の裏面のバックヨーク 18は設けなくてもよいが、設けた方力 磁束の漏 洩を少なくすることができるので好ましレ、。

[0029] 第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24に隣接して、一対の補助磁性体（以下、これ らを第 1及び第 2の集磁ヨーク部と呼ぶ） 30, 32が一定の間隙を保って配置されてい る。第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32は、円環状に形成されて、第 2の軸体 16を囲 むように配置されている。第 1の集磁ヨーク部 30は、円板部 30Aと円筒部 30Bがー体 となって形成されており、円筒部 30Bの一部には、円筒部 30Bから突出した磁束集 中部構成部 34が形成されている。第 2の集磁ヨーク部 32は、円板部 32Aと円筒部 3 2Bがー体となって形成されており、円板部 32Aの一部には、円板部 32Aから突出し た磁束集中部構成 36が形成されている。第 2の集磁ヨーク部 32の円筒部 32Bは、第 1の集磁ヨーク部 30の円板部 30Aの内側に揷入されるようになっている。磁束集中 部構成部 34と磁束集中部構成部 36との間には磁束量に応じて出力電圧が変化す るリニアタイプの磁束検出器 38が揷入されるようになっている。

[0030] 第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30、 32は、永久磁石 20の磁界内で第 1及び第 2のセ ンサヨーク部 22, 24と一定の間隙を保って面対向して配置されて磁気回路を構成す るようになっているとともに、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32のうち磁束集中部構 成部 34, 36間の軸方向における隙間を他の部分よりも狭くすることで、永久磁石 20 力、ら発生する磁束を磁束集中部構成部 34, 36に集中的に集めることができるように なっている。この場合、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32は、樹脂 42でモールドさ れて一体成型された状態で静止部材に固定されるのに対して、第 1及び第 2のセン サヨーク部 22, 24は樹脂 40でモールドされて一体成型された状態で、第 2の軸体 1 6に固定されるが、両者は、面対向した状態で磁気回路を構成しているので、第 1及 び第 2のセンサヨーク部 22, 24が回転しても、両者を通過する磁束の全体の量が変 動することはない。なお、モールド方法としては、インサート成型や、ポッティングなど を用いること力 Sでさる。

[0031] また、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32のうち磁束集中部構成部 34, 36の軸方 向における隙間に磁束検出器 38を揷入することで、磁束集中部構成部 34, 36の軸 方向における隙間を通過する磁束の量を磁束検出器 38によって確実に測定できる

[0032] 磁束検出器 38としては、ホール素子、 MR素子、 Ml素子など、磁束の量を測定で きるものであれば良い。また、磁束検出器 38は、 1個で良いが、 2個以上使用するこ とで、装置の信頼性を高めることができる。 2個以上の磁束検出器 38を用いる場合、 各磁束検出器 38の磁束の検出方向を変え、各磁束検出器 38の出力差で磁束を測 定すれば、ゼロ点の変動をキャンセルすることができる。この際、磁束集中部構成部 34, 36は、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32にそれぞれ 1個所設けるだけでも良 いが、 2個所以上設けた方が、それぞれの磁束集中部構成部 34, 36の面積を管理 できるので好ましい。

[0033] なお、磁束検出部 38は、一般的には、素子がプラスチックのパッケージ内に収納さ れており、素子自体は、ノ ケージの外形寸法より小さい。そのため、磁束集中部構 成部 34, 36のうち互いに平行となる平行部の面積はパッケージの大きさに合わせる のではなく、素子自身の大きさに合わせても良い。

[0034] 但し、余り小さすぎると、磁束集中部構成部 34, 36の材料の飽和磁束密度を超え てしまうため、磁気飽和が起きない面積にするのが良い。

[0035] 次に、上記構成によるトルク検出器 10の動作を説明する。図 7に示すように、トルク の入力が無い状態では、クローポール 26, 28の円周方向中心が永久磁石 20の極 の境界上に位置し、クローポール 26, 28から見た永久磁石 20の N極、 S極に対する パーミアンスが等しいので、図 8のような磁束の流れとなる。具体的には、永久磁石 2 0の N極から発生した磁束は、第 1のセンサヨーク部 22のクローポール 26に入り、そ のまま永久磁石 20の S極へ入る。よって、磁束が磁束検出器 38を流れないため、磁 束検出器 38は中間電圧を出力する。

[0036] 運転者がステアリングホイールを回転させることによってトルクが入力されると、トー シヨンバー 14の入力側は、ステアリングホイールと同様に回転するとともにトーシヨン バー 14自体に入力トルクに応じた捩れが発生する。この捩れによって、トーシヨンバ 一 14の入力側と出力側に相対角度変位が発生する。このトーシヨンバー 14の入力 側と出力側の間に発生した相対角度変位は、本発明のトルク検出器のクローポール 26, 28と永久磁石 20の間の相対角度変位として現れる。クローポール 26, 28と永 久磁石 20の間に相対角度変位が発生すると、図 8のようなパーミアンスのバランスが 崩れ、磁束検出器 38を含む磁気回路、即ち、永久磁石 20の N極から発生した磁束 が第 1のセンサヨーク部 22のクローポール 26に流れ、第 1のセンサヨーク部 22から第 1の集磁ヨーク部 30、磁束集中部構成部 34を経由し、磁束集中部構成部 34と磁束 集中部構成部 36の間に位置する磁束検出器 38を通過し、磁束集中部構成部 36、 第 2の集磁ヨーク部 32、第 2のセンサヨーク部 24、クローポール 28を経由して永久磁 石 20の S極へと戻る磁気回路に磁束が流れる。この磁束検出器 38を含む磁気回路 に発生した磁束を磁束検出器 38で検出することで、相対角度変位が測定でき、トー シヨンバー 14にかかるトルクを検出することができる。

[0037] 本実施例によれば、永久磁石 20は、平面形状の環状体として形成されているととも に、周方向に相異なる磁極が軸方向に着磁され、第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24及び第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32と第 1の軸体 12の軸方向において面対 向されて配置されているため、軸方向の長さを短くすることができ、装置の小型化及 びコスト低減に寄与することができる。なお、第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24と 第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32は、平面形状としているので、これらを平面プレ スなどで加工でき、低コスト化が可能であるとともに、軸方向寸法を短くできる。

[0038] また、第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24と第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32 は鉄板を用いて形成されているので、磁束が通る断面積が小さくなる可能性がある。 そのため、本実施例においては、第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24と第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32を流れる磁束の磁束密度の最大値が、材料の飽和磁束密 度の 90%以下になるように、断面積を管理することとしている。この結果、磁束が第 1 及び第 2のセンサヨーク部 22, 24と第 1及び第 2の集磁ヨーク部 30, 32から外部に 漏れることなく、高精度に磁束変化を測定することができる。

[0039] 次に、第 1の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例を図 9に基づいて説明す る。本トルク検出器 10は、永久磁石 20を、バックヨーク 18を介して電動パワーステア リング装置（EPS)のウォームギヤ 44の側面に固定したものであり、その他の構成は 図 1〜図 8について上述したトルク検出器 10と同様である。

[0040] 永久磁石 20を、バックヨーク 18を介して電動パワーステアリング装置（EPS)のゥォ ームギヤ 44の側面に固定すると、装置全体の軸方向寸法をさらに短くすることができ

[0041] なお、ウォームギヤ 44の材質が鉄の場合は、ウォームギヤ 44がバックヨーク 18の役 目をするため、バックヨーク 18を省くことができる。一方、ウォームギヤ 44の材質がプ ラスチックの場合は、バックヨーク 18があった方力 磁束が漏れないので好ましい。

[0042] また、前記各実施例において、永久磁石 20の材料としては、フェライト磁石や希土 類磁石（Nd— Fe— B系磁石や Sm— Co系磁石など）が使用可能である。また、金属 磁石や焼結磁石でも良レ、が、プラスチック磁石やゴム磁石でも良レ、。

[0043] また、第 1及び第 2のセンサヨーク部 22, 24のクローポール 26, 28は、本実施例の ように、互いに向かい合わせてそれぞれ互い違いに嵌め合わされても良いが、一方 向から互い違いに嵌め合わせても良い。例えば、一組の第 1及び第 2のセンサヨーク 部 22, 24を両方とも外周側から、互い違いに永久磁石 20に対向させても良い。 [0044] (2)第 2の実施の形態

(2— 1)第 2の実施の形態によるトルク検出器の構成

図 10及び図 11にお!/、て、 50は全体として第 2の実施の形態によるトルク検出器を 示す。このトルク検出器 50は、ねじり要素であるトーシヨンバー 51で連結された第 1の 軸 52及び第 2の軸 53を備える。第 1の軸 52及び第 2の軸 53は円柱状に構成されて おり、その中心軸及びトーシヨンバー 51の中心軸が一直線上に延在している。

[0045] 第 1の軸 52には、その径方向外側に延在して、後述する平板状のセンサヨーク 55 が樹脂 58でモールドされた状態で取り付けられている。第 2の軸 53には、周方向に 多極着磁されたリング状の永久磁石 56が、バックヨーク 57を介してセンサヨーク 55と 当該永久磁石 56の軸方向片面とが面対向するように、固定配置されている。

[0046] センサヨーク 55は、リング形状の第 1のセンサヨーク部 55Aと、第 1のセンサヨーク 部 55Aよりも小径であって当該第 1のセンサヨーク部 55Aと同軸かつ同一又は略同 一平面上に配置された第 2のセンサヨーク部 55Bとから構成されて!/、る。このように第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bを同一又は略同一平面上に配置することによ り、これらを少ない樹脂材 58で一体化することができ、コストを低減させることができる

[0047] また第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bは同一又は略同一の厚みの平板状 に形成されている。このように第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bを平板状に形 成することで第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bの軸方向の長さを短くすること ができ、その分、装置全体として小型化することができる。また第 1及び第 2のセンサ ヨーク 55A, 55Bを同一又は略同一の厚みで形成することにより、プレスで加工する 際に 1枚の鉄板で加工でき、加工コストを低減することができる。

[0048] 第 1のセンサヨーク部 55Aの内周部には、径方向の第 2のセンサヨーク部 55Bが存 在する側（つまり径方向内側）に突出する台形状の凸部 60及び凹部 61が周方向に 沿って交互に形成され、第 2のセンサヨーク部 55Bの外周部には、径方向の第 1のセ ンサヨーク部 55Aが存在する側（つまり径方向外側）に突出する台形状の凸部 62及 び凹部 63が周方向に沿って交互に形成されている。

[0049] 第 1のセンサヨーク部 55Aの凸部 60及び凹部 61と、第 2のセンサヨーク部 55Bの凸 部 62及び凹部 63の数は、いずれも後述する永久磁石 56の極数の半数と同じ数に 選定されている。そして第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bは、これら第 1のセ ンサヨーク部 55Aの凸部 60及び凹部 61と、第 2のセンサヨーク部 55Bの凹部 63及 び凸部 62とが互いに非接触状態で嚙み合った状態で一体化される。

[0050] 永久磁石 56は、環状の硬磁性体を周方向に所定角度間隔で交互に N極又は S極 に着磁することにより構成されている。本実施の形態の場合、永久磁石 56は、 22.5〔 ° 〕間隔で N極及び S極に着磁されている。従って、永久磁石 56は、合計 16極の極 数を有している。図 11においては、斜線の部分が N極を表している。なお、永久磁石 56を構成する磁石材料としては、フェライト磁石や希土類磁石、金属磁石、焼結磁 石、プラスチック磁石、ゴム磁石などを使用可能である。

[0051] センサヨーク 55を基準として永久磁石 56の反対側には、集磁ヨーク 65が配置され ている。集磁ヨーク 65は、それぞれリング状の第 1の集磁ヨーク部 65Aと、第 1の集磁 ヨーク部 65Aよりも小径であって当該第 1の集磁ヨーク部 65Aと同軸及び同一平面 に配置された第 2の集磁ヨーク部 65Bとから構成される。

[0052] 集磁ヨーク 65は、第 1の集磁ヨーク部 65Aが第 1のセンサヨーク部 55Aの外周部と 周方向全体に連続して面対向し、第 2の集磁ヨーク部 65Bが第 2のセンサヨーク部 5 5Bの内周部と周方向全体に連続して面対向するように、図示しない静止部材に固 定されている。このように第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bの全周に渡って面 対向するように第 1又は第 2の集磁ヨーク部 65A, 65Bを配置することにより、センサ ヨーク 55及び集磁ヨーク 65間の相対角度変動に起因する測定誤差の発生を防止す ること力 Sでさる。

[0053] また集磁ヨーク 65には、磁束集中部 66が設けられている。より詳細には、第 1の集 磁ヨーク部 65Aの一部から径方向外側に向けて突出するように磁束集中部 66の半 体である磁束集中部構成部 66Aが形成されると共に、これと空隙を介して対向する ように、第 2の集磁ヨーク部 65Bから径方向外側に向けて突出するように磁束集中部 66のもう一方の半体である磁束集中部構成部 66Bが形成されている。そして第 1の 集磁ヨーク部 65Aの磁束集中部構成部 66Aと、第 2の集磁ヨーク部 65Bの磁束集中 部構成部 66Bとの間には、磁束検出器 67が配置されている。 [0054] このように集磁ヨーク 65に磁束集中部 66を設けることによって、集磁ヨーク 65を通 る磁束を磁束集中部 66に集中させることができ、さらに後述のような磁束検出器 67 による磁束の検出を行い易くすることができる。また、かかる第 1及び第 2の磁束集中 部 66A, 66Bを設けることにより、磁束検出器 67を設置し易くすることができる。 さらに磁束検出器 67を 3つ以上用いるようにすれば、磁束検出器 67が 1つ故障し た場合においても、残りの正常な 2つ以上の磁束検出器 67によって信頼性の高いデ ータを得ること力 Sできる。

[0055] 磁束検出器 67としては、ホール素子、 MR素子、 Ml素子など、磁束の強さを検出 できるものが用いられる。本実施形態の場合、 2つの磁束検出器 67を用いている。こ れは、 2つの磁束検出器 67を用いることにより、出力の差をとることで感度を 2倍にす ること力 Sでき、ゼロ点のドリフトをキャンセルすることができるからである。また磁束検出 器 67を 2つ用いることにより、センサ信号を 2重化することができ、信頼性を向上させ ること力 Sでさる。

[0056] 第 1及び第 2の集磁ヨーク部 65A, 65B並びに磁束検出器 67は、図 10に示すよう に、樹脂 58でモールドされて一体化される。ただし、この限りではなぐ例えば、第 1 及び第 2の集磁ヨーク部 65A, 65Bのみ樹脂 58でモールドし、磁束検出器 67を後か ら挿入してあよい。

[0057] 次に、トルク検出器 50の動作について説明する。このトルク検出器 50における磁気 回路の概略図を図 12に示す。

[0058] トルク検出器 50では、図 12 (A)に示すように、センサヨーク 55及び永久磁石 56間 の相対角度が「0」のときに、それぞれその凸部 60, 62の中心線が永久磁石 56の N 極及び S極の境界と軸方向に一致するように、第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 5 5Bが第 1又は第 2の軸 52, 53に固定される。従って、センサヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度力 S「0」のときには、第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bの凸部 60, 62における永久磁石 56の N極と対向する部分の面積と、当該凸部 60, 62にお ける永久磁石 56の S極と対向する部分の面積とが同じである。

[0059] そして、この状態のときには、永久磁石 56の N極から出た磁束が第 1及び第 2のセ ンサヨーク部 55A, 55Bの凸部 60, 62を通って永久磁石 56の S極に入り込む。つま りセンサヨーク 55及び永久磁石 66間の相対角度力 S「0」のときには、第 1のセンサョー ク部 55Aの凸部 60や第 2のセンサヨーク部 55Bの凸部 62に入る磁束数と、出て行く 磁束数とが同じであるため、永久磁石 56から出射した磁束は磁束検出器 67を通らな い。

[0060] 一方、トルク検出器 50においては、図 12 (B)に示すように、図 12 (A)の状態からセ ンサヨーク 55が永久磁石 56に対して相対的に矢印 Xで示す右方向又はこれと逆の 左方向に回転して、第 1のセンサヨーク部 55Aの凸部 60が永久磁石 56の N極部分 又は S極部分のみと対向すると共に、第 2のセンサヨーク部 55Bの凸部 62が永久磁 石 56の S極部分又は N極部分のみと対向した状態がセンサヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度が最大となる。

[0061] そして、この状態のときには、第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bに出入りす る磁束数がバランスを失い、センサヨーク 55が永久磁石 56に対して相対的に右方向 に回転したときには、永久磁石 56の N極から出た磁束が第 1のセンサヨーク部 55A 力も第 1の集磁ヨーク部 65A、磁束集中部構成部 66A、磁束検出器 67、磁束集中 部構成部 66B、第 2の集磁ヨーク部 65B及び第 2のセンサヨーク部 55Bを順次経由し て永久磁石 56の S極に入り込む。またセンサヨーク 55が永久磁石 56に対して相対 的に左方向に回転したときには、永久磁石 56の N極から出た磁束が第 2のセンサョ ーク部 55Bから第 2の集磁ヨーク部 65B、磁束集中部構成部 66B、磁束検出器 67、 磁束集中部構成部 66A、第 1の集磁ヨーク部 65A及び第 1のセンサヨーク部 55Aを 順次経由して永久磁石 56の S極に入り込む。

[0062] また、センサヨーク 55が永久磁石 56に対して相対的に右方向に回転して、センサ ヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度が「0」及び最大角度間にあるときには、セン サヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度に応じた磁束数の磁束が、第 1のセンサ ヨーク部 55Aから第 1の集磁ヨーク部 65A、磁束集中部構成部 66A、磁束検出器 67 、磁束集中部構成部 66B、第 2の集磁ヨーク部 65B及び第 2のセンサヨーク部 55Bを 順次経由して永久磁石 56の S極に入り込む。さらにセンサヨーク 55が永久磁石 56に 対して相対的に左方向に回転して、センサヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度 力 0」及び最大角度間にあるときには、センサヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角 度に応じた磁束数の磁束力 S、第 2のセンサヨーク部 55Bから第 2の集磁ヨーク部 65B 、磁束集中部構成部 66B、磁束検出器 67、磁束集中部構成部 66A、第 1の集磁ョ ーク部 65A及び第 1のセンサヨーク部 55Aを順次経由して永久磁石 56の S極に入り 込む。

[0063] この場合にお!/、て、力、かるトルク検出器 50では、センサヨーク 55及び永久磁石 56 がそれぞれ第 1又は第 2の軸 52, 53に固定されると共に、第 1の軸 52及び第 2の軸 5 3がトーシヨンバー 51を介して接続されているため、第 1の軸 52及び第 2の軸 53間に ねじりトルクが作用した場合、そのねじりトルクの大きさ（ねじりトルク量)及び向きが、 センサヨーク 55及び永久磁石 56間の相対角度（向きも含む）として表れることとなる。 従って、このとき磁束検出器 67により検出される磁束数及びその向きに基づいて、第 1の軸 52及び第 2の軸 53間に作用したねじりトルクの大きさ及び向きを検出すること ができる。

[0064] 以上のように、本実施の形態によるトルク検出器 50では、第 1の軸 52及び第 2の軸

53間に作用したねじりトルクの大きさ及び向きを、センサヨーク 55及び永久磁石 56 間の相対角度の変化に伴い磁束検出器 67を通過する磁束数及びその向きとして検 出する。

[0065] この場合において、本実施の形態によるトルク検出器 50では、第 1及び第 2のセン サヨーク部 55A, 55Bが平板状であるため、軸方向の長さを短くすることができる。か くするにつき、トルク検出器 1を小型に構築することができる。

[0066] 図 10及び図 11との対応部分に同一符号を付して示す図 13は、図 10及び図 11に つ!/、て上述したトルク検出器 50の変形例であるトルク検出器 70を示して!/、る。このト ルク検出器 70は、ステアリングホイール 71に印加された操舵トルクに対応して、電動 モータにより補助操舵トルクを発生し、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝 達する電動パワーステアリング装置 (EPS)に取り付けられて!/、る。

[0067] 力、かる電動パワーステアリング装置は、同軸上にステアリングホイール 71、第 1の軸

52、トーシヨンバー 51、第 2の軸 53及び当該第 2の軸 53に固定されたウォームホイ ール 72を備える。またトルク検出器 70においては、永久磁石 56がウォームホイール 72の一面側に固定されている点を除いて上述した第 1の実施の形態と同様の構成を 有する。

[0068] このように、永久磁石 56をウォームホイール 72に取り付けると、全体の軸方向をさら に短くすること力 Sできる。なお、ウォームホイール 72の材質が磁性体の場合は、ゥォ ームホイール 72がバックヨークの役目を果たすので、バックヨークは特に必要な!/、が

、ウォームホイール 72の材質が非磁性体の場合は、この図 13のようにバックヨーク 73 を設けるようにすれば磁束の漏れを防止することができる。

[0069] なお本実施の形態においては、第 1及び第 2のセンサヨーク部 55A, 55Bの凸部 6

0, 62を台形状に形成するようにした場合について述べたが、三角形状や矩形に形 成するようにしても良い。

[0070] また本実施の形態においては、永久磁石 56の極数を 16とするようにした場合につ

V、て述べたが、 16極以外の極数の永久磁石を適用するようにしても良!/、。

[0071] さらに本実施の形態においては、永久磁石 56の極数の半数と、第 1及び第 2のセ ンサヨーク部 55A, 55Bの凸部 60, 62の数とを同数とするようにした場合について述 ベたが、これらの数を異ならせるようにしても良い。

[0072] さらに本実施の形態においては、磁束を有効に利用するためにバックヨーク 57を取 り付けるようにした場合について述べた力 永久磁石 56を第 2の軸 53に直接取り付 けるようにしても良い。

[0073] さらに本実施形態においては、磁束検出器 67として 2つ以上の磁束検出器を用い るようにした場合について述べた力 S、磁束検出器 67を 1つのみ使用するようにしても 良い。

[0074] さらに本実施の形態においては、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65を一体化する のに樹脂でモールドする場合について述べたが、プラスチックやアルミなどの非磁性 体を組み込んで、一体構造とするようにしても良い。

[0075] さらに本実施の形態においては、トルク検出器 50を図 10及び図 11のように構成す るようにした場合について述べた力 S、他の構成を広く適用することができる。図 14〜 図 17にトルク検出器 50の他の構成例を示す。

[0076] 具体的には、図 14及び図 15に示すように、第 1及び第 2のセンサヨーク部 80A, 8

0B並びに第 1及び第 2の集磁ヨーク部 81A, 81Bを軸方向に延在させ、第 1及び第 2のセンサヨーク部 80A, 80Bの各凸部（爪） 82、 83を非接触に相互に位置するよう に折り曲げて永久磁石 56に対向させるようにしてもよい。また、図 16及び図 17に示 すように、第 1及び第 2のセンサヨーク部 90A, 90B並びに第 1及び第 2の集磁ヨーク 部 91A, 91Bを永久磁石 96に対して軸方向に延在させて対向させてもよい。この場 合は、永久磁石 56の内外周面が多極に着磁される。なお、これら図 14及び図 15に 示すトルク検出器 85, 95の動作は、図 10及び図 11に示すものと同様であるためそ の説明は省略する。

[0077] (2— 2)本実施の形態のトルク検出器に対する電源系の構成

次に、力、かるトルク検出器 50に対する電源系の構成について説明する。図 18 (A) に、トルク検出器 50の制御ブロック図（回路図）を示す。符号 100は EPS全体を制御 する制御部（ECU : Electronic Control Unit,電子制御装置）である。

[0078] 図示するように、制御部 100には、バッテリ 101が接続される。また、制御部 100は 、接地電位に接続されている。

[0079] 制御部 100には、それぞれリニアレギユレータ、スイッチングレギユレータ、ツエナー ダイオード又はトランジスタ回路などからなる第 1の電源回路 102A及び第 2の電源 回路 102Bが内蔵されている。これらの回路は、図示しない配線を介してバッテリ 101 と接続され、入力電圧を 2つの磁束検出器 67 (以下、適宜、これらを第 1及び第 2の 6 7A, 67Bと呼ぶ）の電源電圧（駆動電圧）まで降下させる。この電圧（電力）が、第 1 及び第 2の電源回路 102A, 102Bから出力され、それぞれ第 1又は第 2の磁束検出 器 67A, 67Bに供給 (入力）される。

[0080] 第 1及び第 2の磁束検出器 67A, 67Bは、磁束に応じた出力信号 (電圧）を出力し 、当該出力信号は、制御部 100における対応する第 1又は第 2の入力端子 103A, 1 03Bにそれぞれ入力される。この出力信号からトルクを算出し、入力トルクに応じた補 助操舵トルクを発生させるための電動モータ（図示せず）の駆動電流を算出し、電動 モータを駆動する。即ち、磁束 (操舵トルク）に対応して電動モータを駆動し、補助操 舵トルクが発生され出力軸に伝達される。このように電動式パワーステアリング装置を 動作させること力 Sでさる。

[0081] ここで磁束検出器 67を複数備えることのメリットを説明する。磁束検出器 67を 2個以 上使用することで、装置の信頼性を高めることができる。例えば、 2個の磁束検出器 6 7を用いる場合、各磁束検出器 67の磁束の検出方向を変え、各磁束検出器 67の出 力信号を差動信号として磁束を測定することができる。この場合、ゼロ点の変動をキ ヤンセルすること力 Sできる。さらに、 2個の磁束検出器 67を用いると、差動出力に伴つ てダイナミックレンジが広くなり、外来ノイズの影響を受け難くでき、磁束検出器 67の 温度ドリフトをキャンセルすることもできる。

[0082] さらに、 3個以上磁束検出器 67を用いると、磁束検出器 67の一つが故障した場合 でも正常な検出器が 2個以上残るため、多数決による信頼性が高いデータを得ること ができる。

[0083] 図 18 (B)に、磁束集中部構成部 66A, 66B間における第 1及び第 2の磁束検出器 67A, 67Bの配置例を示す。本実施の形態においては、第 1及び第 2の磁束検出器 67A, 67Bが磁束集中部構成部 66Aと磁束集中部構成部 66Bとの間に並べて配置 される。そしてこれら第 1及び第 2の磁束検出器 67A, 67B力 は、 3本の配線 (端子 、 TA；!〜 TA3、 TB；!〜 TB3)が引き出され、これら配線が制御部 100に接続される。 これらの配線は、例えば、前述した通り、電源電位線、接地電位線、第 1若しくは第 2 の入力端子接続線となる（図 18 (A)参照）。なお、配線の数や機能は、上記のものに 限られるものではない。

[0084] 以上のように、第 2の実施の形態においては、磁束検出器 67を 2つ配置すると共に 、これらの磁束検出器 67に対して各々電力を供給する第 1及び第 2の電源回路 102 A, 102Bを独立に設けるようにしているため、完全な 2重系を構成できる。したがって 一方の電源回路 102A, 102B又は磁束検出器 67A, 67Bに異常が発生した場合 でも、異常の生じていない他方の電源回路 102B, 102A及び磁束検出器 67B, 67 Aの組を用いてトルクを検出することが可能であるため、トルク検出器 50の信頼性を 向上させること力 Sでさる。

[0085] 例えば、図 19に示す構成の制御部 104では、電源回路 102に異常が生じた場合 にトルクを検出することができないが、本実施形態によれば、トルクを検出することが でき、トルク検出器 50の信頼性を向上させることができる。

[0086] 前述した通り、このようなトルク検出器 50は電動式パワーステアリング装置に用いら れる。すなわち、入力軸に印加された操舵トルクをトルク検出器により検知し、検知し た操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して出力軸に伝達する 電動式パワーステアリング装置にお!/、て、トルク検出器としてトルク検出器 50を使用 する。このように構成することで、上述のように、一方の電源回路 102A, 102Bや、一 方の磁束検出器 67A, 67Bに異常が発生した場合でも、異常の生じていない他方の 電源回路 102B, 102Aと磁束検出器 67B, 67Aの組を用いてトルクを検出すること が可能であるため、電動式パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができ

[0087] なお、本実施の形態においては、磁束集中部構成部 66A, 66B間に磁束検出器 6 7を 2個配置する場合について述べたが、かかる磁束検出器 67を 3個以上配置する ようにしてもよい。この場合、磁束検出器 67の数に応じて、電源回路も同数設けるよう にすれば良い。また、図 10及び図 11においては、磁束集中構成部 66A, 66Bを集 磁ヨーク 65に 1つだけ設けるようにした場合について述べたが、かかる磁束集中構成 部 66A, 66Bを集磁ヨーク 65に 2つ以上設け、それぞれの箇所に磁束検出器 67を 配置するようにしても良い。

[0088] また本実施の形態においては、第 1及び第 2の電源回路 102A, 102Bとしてリニア レギユレータ、スイッチングレギユレータ、ツエナーダイオード又はトランジスタ回路な どを適用するようにした場合について述べた力 要は、電圧をコントロールでき、第 1 及び第 2の磁束検出器 67A, 67Bを動作させるのに必要な電流を供給できるもので あるのならば、種々のものを広く適用することができる。

[0089] さらに本実施の形態においては、第 1及び第 2の電源回路 102A, 102Bが制御部 100内に組み込まれている場合について述べた力 S、これら第 1及び第 2の電源回路 1 02A, 102Bを制御部 100とは別体に設けるようにしても良い。また、バッテリ電圧が 第 1及び第 2の磁束検出器 67A, 67Bの電源電圧以下になってしまう場合を考慮し、 第 1及び第 2の電源回路 102A, 102Bとして降圧のみでなく昇圧も可能なタイプのも のを適用するようにしても良い。

[0090] さらに本実施の形態においては、図 10及び図 11のように構成されたトルク検出器 5 0について、磁束検出器 67と同じ数の電源回路を設けるようにした場合について述 ベた力 例えば図 1〜図 6のように構成されたトルク検出器 10や他の構成を有するト ルク検出器についても、磁束検出器 67と同じ数の電源回路を設けることによって、同 様の効果を得ることができる。

[0091] (2— 3)センサヨーク及び集磁ヨークの材料

次に、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65の材料について説明する。図 20にセンサ ヨーク 55及び集磁ヨーク 65を構造用鋼とした際の磁気検出素子の出力特性を示す 。縦軸は、出力電圧 [V]、横軸は角度変位 [deg]を示す（図 21、 22も同じ)。

[0092] 図 20に示すように、出力特性にはヒステリシスが存在しており、出力値から角度を 正確に測定することが難しい。これは、センサヨーク 55並びに集磁ヨーク 65に使用し た材料の磁気特性によるものである。そこで、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65の磁 気特性を改善するため、ニッケルを含んだ合金を使用した結果を図 21に示す。図 21 はセンサヨーク 55及び集磁ヨーク 65にニッケルを約 45wt% (重量％)含んだ合金を 使用した際の出力特性である。

[0093] 図 20と比較すると、出力のヒステリシスが格段に改善されており、トルク検出器とし て良好な性能を得ることができることが分かる。また出力電圧の変化 (傾き)も大きくな つており、性能が大幅に改善されていることが分かる。し力もながら、僅かにヒステリシ スが残っている。

[0094] そこで、更に磁気特性を向上させるために、ニッケルを約 75wt%含んだ合金を使 用した際の出力特性を図 22に示す。

[0095] 図 22からわ力、るように、図 21と比べるとヒステリシスをほぼゼロとすることができること がわかる。しかしながら、ニッケルは高価な金属であり、ニッケル含有量が増加すると 共に磁性体の価格は高価になってしまう。そのため、ニッケル使用量は少ない方が 好ましい。

[0096] 図 23に、ニッケル含有量とヒステリシスとの関係を示す。図 23から分かるように、ヒス テリシスはニッケル含有量が 40wt%未満になると急激に大きくなつており、精度の良 い測定をするためには、ニッケル含有量力 0wt%以上必要であることが分かる。し 力、しながら、図 23から分かるように、磁性体自体の価格はニッケル含有量とともに高 価となる。そのためコスト的にはニッケル含有量が少ない方が好ましい。 [0097] なお、図 23から分かるように、ニッケル含有量が 80wt%を超えるとヒステリシスの減 少程度は少なくなる。その結果、価格の上昇割合に比べてヒステリシスの減少程度は 少なぐ性能とコストからはニッケル含有量が 40wt%以上 80wt%以下であるのが好 ましい。

[0098] このように、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65をニッケル含有量力 0wt%以上 80 wt%以下の合金により構成することで、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65の透磁率 が高くなり、センサヨーク 55、集磁ヨーク 65及び磁束集中部 66を通過する磁束の量 を多くできる。その結果、出力電圧範囲を大きくすることができる。

[0099] また、保磁力を小さくできるので、出力のヒステリシスを小さくでき、トルク検出器の測 定精度を大幅に向上することができる。

[0100] また、このようなトルク検出器 50を、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに 対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機 構の出力軸に伝達する電動式パワーステアリング装置に対して適用することにより、 高精度なアシストを実現することができる。

[0101] なお、本実施の形態においては、磁性体であるセンサヨーク 55及び補助磁性体で ある集磁ヨーク 65の材料の双方に、ニッケルを含有した合金を用いる場合について 述べたが、これらの部材の一方にニッケルを含有した合金を用いても良い。なお、セ ンサヨーク 55に、ニッケルを含有した合金を用いた方が効果的である。

[0102] また本実施の形態においては、図 10及び図 1 1のように構成されたトルク検出器 50 について、センサヨーク 55及び集磁ヨーク 65の材料としてニッケルを含有した合金を 用いる場合について述べた力 例えば図 1〜図 6のように構成されたトルク検出器 10 や他の構成を有するトルク検出器についても、センサヨークゃ集磁ヨークの材料とし てニッケルを含有した合金を用いる、同様の効果を得ることができる。

[0103] (3)第 3の実施の形態

図 11との対応部分に同一符号を付して示す図 24は、第 3の実施の形態によるトノレ ク検出器 110を示す。このトルク検出器 110は、センサヨーク 111を構成する第 1及 び第 2のセンサヨーク 111A, 111Bの凸部 1 12, 113がそれぞれ台形状に形成され ている点と、当該第 1及び第 2のセンサヨーク 111A, 11Bを覆う樹脂 114の形状が異 なる点とを除いて第 2の実施の形態によるトルク検出器 50と同様に構成されている。

[0104] すなわち本実施の形態によるトルク検出器 110の場合、樹脂 114は、第 1のセンサ ヨーク部 111A及び第 2のセンサヨーク部 11 1B間の空間に空隙部 115を残して充填 されている。

[0105] この場合、図 24 (B)に示すように、第 1のセンサヨーク 111Aにおける第 1の集磁ョ ーク部 65Aとの対向部分と、第 2のセンサヨーク 111Bにおける第 2の集磁ヨーク部 6 5Bとの対向部分は樹脂 114により覆われておらず、これらの部分が露出するように 樹脂 114が成型されている。

[0106] これによりこのトルク検出器 110においては、センサヨーク 111の全面を樹脂 114で 覆った場合に比べて、集磁ヨーク 65をセンサヨーク 111に近接して配置させることが でき、力、くしてトルク検出器 110全体としての軸方向の長さをより一層と小さくすること ができるようになされている。

[0107] またこのトルク検出器においては、上述のように樹脂が成型されているため、センサ ヨーク 111及び集磁ヨーク 65間のギャップを小さくすることもできる。このギャップは、 永久磁石 56からの磁束が通過する磁路を構成している力 S、ギャップが小さくなること でこの磁路が短くなるため、集磁ヨーク 65にてより確実にセンサヨーク 111からの磁 束を集めること力 Sできるようになる。特に、ギャップが非磁性体 (本実施形態の場合は 空気）で構成される場合は、一般的な磁性体に比べて透磁率が非常に低いので、ギ ヤップが小さくなることによる効果は顕著である。なお、樹脂 114のうち磁路を構成し ない永久磁石 56と対向する側の部分は、トルク検出器 110の全体の機械的強度を あげるため、十分な量でセンサヨーク 111を覆うように成型することが好まし!/、。

[0108] 次に、力、かるトルク検出器 50の製造方法について説明する。

[0109] 図 25 (A)〜（C)は、本実施の形態に力、かるトルク検出器 110の製造手順を示して いる。本トルク検出器 110は、特にセンサヨーク 111を樹脂 114により一体にモールド するまでの製造工程に製造上の特徴があり、他の製造工程は従来と同様である。従 つて、以下においては、図 25 (A)〜（C)を用いてこの工程部分について説明する。

[0110] はじめに、図 25 (A)に示すように、同一（略同一も含む）の厚みをもつ一枚の鉄板 から、プレス加工により、連結部 116を介して連結された第 1のセンサヨーク部 111A 及び第 2のセンサヨーク部 11 IBを打ち抜く。連結部 116は、第 2のセンサヨーク部 11 1Bの 4つの凸部 113から、第 1のセンサヨーク部 111Aの 4つの凹部 117に向かって それぞれ延出し、第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bを連結固定する。プレ ス加工の段階で、第 1及び第 2のセンサヨーク部 111 A, 111Bの相対位置が決定さ れる。この相対位置は、第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bが連結部 116で 固定されてレ、るためずれることがなレ、。

[0111] 次に、図 25 (B)に示すように、図 25 (A)の打抜き工程において打ち抜かれた、第 1 及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bを樹脂 114で一体にモールドする。この際、 第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111B間を連結する上述の連結部 116の周辺 は、樹脂 114を充填せず空隙部 115を形成するようにする。この空隙部 115の分だ け樹脂 114の量が少なくてすむ。また、第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111B における第 1又は第 2の集磁ヨーク部 65A, 65Bとの対向部分にも樹脂 114を供給 せず、当該部分を露出させる。このようなモールド工程を経ても、連結部 116の存在 により第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bの相対位置がずれることはな!/、。

[0112] 続いて、図 25 (C)に示すように、第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bから 連結部 116を切り離す。ここで、空隙部 115が連結部 116の周囲に形成されている ので、連結部 116の切り離しを容易に行うことができる。第 1及び第 2のセンサヨーク 部 111A, 111Bは、樹脂 114によりモールドされ固定されているので、このような切 離し工程において連結部 116を取り除いたとしても、第 1及び第 2のセンサヨーク部 1 11A、 11 IBの相対位置がずれることはない。

[0113] 以上説明したように、プレス加工で決定された第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A , 111Bの相対位置は一貫してずれることがない。従って、第 1及び第 2のセンサョー ク部 111A, 111Bの相対位置をプレス加工により精密に決定することによって、その 相対位置を維持して組み立てを行うことができるため、センサヨーク 111を精度よく製 造すること力 Sできる。また、従来のように第 1及び第 2のセンサヨーク部を各々作成し た後それぞれを位置決めする位置決め作業や、かかる位置決め作業のための部品 が不要になり、製造コストを削減できる。

[0114] 以上、第 3の実施の形態を示した力 本発明はこの実施の形態に限定されるもので はなぐその要旨を逸脱しない範囲内において様々な態様での実施が可能である。 以下のような変形例が可能である。

[0115] 例えば、上述の実施形態においては、永久磁石 56と対向する側の面の全面を樹 脂 114で覆う場合について述べた力 図 26及び図 27に示すように、センサヨーク 11 1のうちの永久磁石 56と対向する部分を、樹脂 114により覆わずに露出させるように しても良い。

[0116] このようにすることによって、センサヨーク 111の全面を樹脂 114で覆った場合に比 ベて、永久磁石 56をセンサヨーク 111に近接して配置させることができる。これにより 、センサヨーク 111の集磁ヨーク 65と対向する側を覆う樹脂 114の形状と相俟って、ト ルク検出器 110全体の軸方向の長さをさらに小さくすることができる。またセンサョー ク 111と永久磁石 56との間のギャップを小さくすることもできる。このギャップは、永久 磁石 56からの磁束が通過する磁路を構成している力 S、ギャップが小さくなることでこ の磁路が短くなるため、永久磁石 56より生じる磁束をセンサヨーク 111にお!/、て効率 的に利用することができる。特に、ギャップが非磁性体で構成される場合は、一般的 な磁性体に比べて透磁率が非常に低いので、ギャップが小さくなることによる効果は 顕著である。

[0117] また上述の実施の形態においては、連結部 116を第 2のセンサヨーク部 111Bの凸 部 113から第 2のセンサヨーク部 111A凹部 117に延在して 4つ設ける構成とした力 第 1及び第 2のセンサヨーク部 111A, 111Bを樹脂 114でモールドするまで双方を 固定することができるのであれば、連結部 116の形成位置や数は、どのような形成位 置であっても、またどのような本数であっても良い。例えば、第 1及び第 2のセンサョ ーク部 111A, 111Bを鉄板から打ち抜く際に、第 1のセンサヨーク部 111Aのすベて の凸部 113及び第 2のセンサヨーク部 111Bの対応する凹部 117間を連結するように 連結部 116を設けるようにしても良く、また第 1のセンサヨーク部 111 Aの!/、くつかの 凸部 112と第 2のセンサヨーク部 111Bの対応する凸部 113との間を連結するように 連結部 116を設けるようにしても良!/、。

[0118] (4)第 4の実施の形態

図 28〜図 32において、 120は全体として第 4の実施の形態によるトルク検出器を 示す。このトルク検出器 120は、センサヨーク 121を構成する第 1及び第 2のセンサョ ーク部 121A, 121Bの構成が異なる点を除いて第 2の実施の形態によるトルク検出 器 50と同様に構成されている。

[0119] すなわち、本実施の形態によるトルク検出器 120の場合、第 1のセンサヨーク部 12 1Aは、特に図 32において明らかなように、環状に配置された複数の第 1のクローポ ール 121 AXから形成される。第 1のクローポール 121AXは、磁性材からなる台形状 の平板部材であり、幅細側の一端部を径方向内側、幅広側の他端部を径方向外側 に向けて、合計 8個配置されている。また第 2のセンサヨーク部 121Bは、環状に配置 された複数の第 2のクローポール 121BXから形成される。第 2のクローポール 121B Xは、磁性材からなる台形状の平板部材であり、幅細側の一端部を径方向内側、幅 広側の他端部を径方向外側に向けて、第 1のクローポール 121AXと交互に位置す るように合計 8個配置されている。これら第 1及び第 2のクローポール 121AX、 121B Xの数は、それぞれ永久磁石 56の極数の半数と同じ数に選定されている。

[0120] 図 30に示すように、すべての第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXは、樹 脂 58によりモールドされて一体化される。第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121 BXは同一又はほぼ同一平面上に配置されているため、厚さ寸法を小さく形成するこ とができると共に、これらを少ない樹脂 58で一体化することができ、コストを低減させ ること力 Sでさる。

[0121] また第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXは、同一又はほぼ同一の厚みの 平板状に形成されている。このように第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXを 平板状に形成することで第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXの軸方向の 長さを短くすることができ、その分、装置全体として小型化することができる。

[0122] なお、本実施形態の第 1及び第 2のクローポール 121AX、 121BXの製造方法を 図 33に示す。第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXは、それぞれ平板状の 材料 122から順次交互に異なる向きで打ち抜くようにして作成される。上述した特許 文献 4に記載されている軟磁性体は、内側にクローポールを持つ円環状部材から、ク ローポール部を曲げることで製造しているが、その内側は捨てられてしまう。本実施 形態では、内側が捨てられてしまう円環部を持たないため、材料 122の使用効率を 飛躍的に上げることができる。

[0123] 集磁ヨーク 65は、第 1の集磁ヨーク部 65Aが第 1のセンサヨーク部 121Aを構成す る各第 1のクローポール 121AXの幅広側とそれぞれ対向し、第 2の集磁ヨーク部 65 Bが第 2のセンサヨーク部 121Bを構成する各第 2のクローポール 121BXの幅細側と それぞれ対向するように、図示しない静止部に固定されている。このように、第 1及び 第 2のセンサヨーク部 121A, 121Bの全周に渡って集磁ヨーク 65を配置することによ り、センサヨーク 121及び集磁ヨーク 65間の相対角度変動に起因する測定誤差の発 生を防止することができる。

[0124] 以上のように、本実施の形態によるトルク検出器 120では、第 1及び第 2のセンサョ ーク部 121A, 121B (各第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BX)が平板状で あり、さらに円環状の部位を持たないため、材料効率を飛躍的に向上することができ 、経済性を向上させることができる。さらに軸方向の長さを短くすることができるため、 トルク検出器 120を小型に構築することができる。

[0125] また本実施の形態によるトルク検出器 1では、センサヨーク 121を、環状に配置され た複数の第 1のクローポール 121AXからなる第 1のセンサヨーク部 121Aと、第 1のク ローポール 121Aと交互に位置するように環状に配置された複数の第 2のクローポー ル 121BXからなる第 2のセンサヨーク部 121Bとで構成するようにしたことにより、これ ら第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXを図 33のように平板状の材料 122力、 ら順次交互に異なる向きで打ち抜くようにして作成することができる。力べするにっき、 その内側が無駄になる円環部をセンサヨーク 121が有さず、材料効率を飛躍的に向 上させること力 Sできる。特に、材料としてニッケルを多量に含む高価な金属を使用す る場合に、低コストの効果が大きい。

[0126] なお、上述の実施の形態においては、第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121B Xを台形状に形成するようにした場合について述べたが、三角形状や矩形に形成す るようにしても良い。

[0127] また上述の実施の形態においては、永久磁石 56の極数の半数と、第 1及び第 2の クローポール 121AX及び 121BXの数とを同数とするようにした場合について述べた 力 これらの数を異ならせるようにしても良い。 [0128] さらに上述の実施の形態においては、すべての第 1及び第 2のクローポール 121A X, 121BXを個別に作成するようにした場合について述べた力 S、第 1及び又は第 2の クローポール 121AX, 121BXの一部をそれぞれ一体に連結した構成とするようにし ても良い。具体的には、第 1及び第 2のクローポール 121AX, 121BXを、それぞれ 例えば 2〜4個ずつを一体に連結した構成としても良い。

[0129] また図 34に示すように、第 2のセンサヨーク 131を、円環状の連結部 131Bの外周 側に第 2のクローポール 121BXとほぼ同じ形状の凸部 131Aを一定間隔で突出形 成した構成（つまり各第 2のクローポール 121BXの幅細側を連結部 131Bで一体に 連結した形状）としたり、図 35に示したように、第 1のセンサヨーク 133を、円環状の連 結部 133Bの内周側に第 1のクローポール 121AXとほぼ同じ形状の凸部 133Aを一 定間隔で突出形成した構成（つまり各第 1のクローポール 121AXの幅広側を連結部 133Bで一体に連結した形状）とするようにしても良い。このようにすることによって、セ ンサヨークの機械的強度を上げ、さらに組み立てを容易化することができる。

[0130] (5)第 5の実施の形態

図 28〜図 32との対応部分に同一符号を付して示す図 36〜図 38は、第 5の実施の 形態によるトルク検出器 140を示す。このトルク検出器 140は、集磁ヨーク 141を形成 する第 1及び第 2の集磁ヨーク部 141A, 141Bの構成が異なる点を除いて第 4の実 施の形態によるトルク検出器 120 (図 28〜図 32)と同様に構成されている。

[0131] すなわち本実施の形態によるトルク検出器 140の場合、第 1及び第 2の集磁ヨーク 部 141A, 141Bは、全体として円筒状に形成されている。そして第 1の集磁ヨーク部 141Aは、その一部例えば端面が第 1のセンサヨーク部 121Aの外周部と周方向全 体に面対向し、第 2の集磁ヨーク部 25Bは、その一部例えば端面が第 2のセンサョー ク部 121Bの内周部と周方向全体に面対向するように、図示しない静止部材（例えば ハウジング（図 43の符号 186参照） )に固定されて V、る。

[0132] このように、トルク検出器 140では、第 1及び第 2のセンサヨーク部 121A, 121Bの 全周に渡って集磁ヨーク 141を配置することにより、センサヨーク 121及び集磁ヨーク 141間の相対角度変動に起因する測定誤差の発生を防止することができるようにな されている。 [0133] ここで、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 141A, 141Bは、図 39に示すように板体（例え ば Niが多く含まれるパーマロイ等） 150をプレス加工等により作製される。板体 150 は細長い帯部 151と、帯部 151の一側から突出する例えば矩形状の凸部 152とを備 える。以下、凸部 152を挟んで帯部 151の一方側を帯端部 153,他方側を帯端部 15 4と呼ぶ。このように、板状にプレス加工することでコストを低減することができる。

[0134] このような板体 150について、帯部 151を環状に湾曲させ、帯端部 153と帯端部 15 4とを突き合わせて接合する。さらに、凸部 152を外側に折曲させることにより、磁束 集中部構成部 66A, 66Bが形成される。

[0135] なお、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 141A, 141B並びに磁束検出器 67は、図 36に 示すように、樹脂 58でモールドされて一体化される。ただし、この限りではなぐ例え ば第 1及び第 2の集磁ヨーク部 65A, 65Bのみ樹脂 58でモールドし、磁束検出器 67 を後から揷入しても良い。

[0136] このように構成された本実施形態によるトルク検出器 140では、軸方向の寸法を小 さくできるため、衝突時の衝撃吸収の EAストローク量を十分に取ることができる等、 E PSの性能を向上させることができる。

[0137] また、帯部 151を筒状に曲げて第 1及び第 2の集磁ヨーク部 141A, 141Bを作製 するため、始めからリング状に打ち抜くよりも材料の歩留まりが良くなり、低コスト化を 実現できる。特に Niが多く含まれるパーマロイ等の高価な材料を使用する際には、そ の効果が大きい。

[0138] さらに、本実施の形態によるトルク検出器 140では、第 1及び第 2のセンサヨーク部

121A, 121Bが平板状であり、さらに円環状の部位を持たないため材料効率の向上 を図ることができ、経済性を向上させることができる。さらに軸方向の長さを短くするこ とができるため、トルク検出器 140を小型に構築することができる。

[0139] なお、上述の実施の形態においては、第 1のセンサヨーク部 121Aを構成する第 1 のクローポール 121AX及び第 2のセンサヨーク部 121Bを構成する第 2のクローポー ノレ 121BXが分離している場合について述べた力 第 1のクローポール 121AXや第 2のクローポール 121BXの一部（例えば 4個）がー体的に連結した構成でも良い。

[0140] また上述の実施の形態においては、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 141A, 141Bの 双方に磁束集中部構成部 66A, 66Bを設けるようにした場合について述べた力 例 えば図 40に示すように、集磁ヨーク 160を構成する第 1及び第 2の集磁ヨーク部 160 A, 160Bのうちの第 2の集磁ヨーク部 160Bにのみ磁束集中部構成部 161Bを形成 し、この磁束集中部構成部 161Bと、第 1の集磁ヨーク部 160Aの端面のうちの磁束 集中構成部 161Bと対向する部分とで磁束集中部 161を構成するようにしても良い。

[0141] このような構成にする場合、図 39について上述した帯端部 153と帯端部 154とをォ 一バーラップさせ、磁気検出素子を配設する部分の径方向寸法を大きくしても良い。 このようにすることにより、第 1の集磁ヨーク部 160Aの磁束集中部構成部を省略する ことができるため、材料を有効利用することができる。また、集磁ヨーク 160の製造過 程で第 1の集磁ョーク部 16 OAの磁束集中部構成部の曲げ工程を省略することがで きるため、製造工程の簡略化が可能となる。また、磁気特性を悪化させてしまう塑性 加工工程を 1工程分省略することができるため、磁気特性の悪化を防ぐことが可能で ある。

[0142] なお、本例のように磁束集中部構成部を第 1及び第 2の集磁ヨーク部のいずれか一 方にのみ設けるか又は両方に設けるのかは、磁気検出素子 67の位置決め容易性に 応じて適宜選択することができる。

[0143] 次に、本実施の形態の他の構成例について図 41及び図 42を参照して説明する。

なお、図 36〜図 38との対応部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0144] 図 41及び図 42に示すトルク検出器 170は、集磁ヨーク 171を構成する第 1及び第 2の集磁ヨーク部 171A, 171Bのうち、第 2の集磁ヨーク部 171Bを第 2のセンサョー ク部 121Bの内径よりも小さく形成すると共に、第 1の集磁ヨーク部 171Aを第 1のセン サヨーク部 121Aの外径よりも大きく形成し、第 1及び第 2の集磁ヨーク部 171A, 171 Bによって第 1及び第 2のセンサヨーク部 121A, 121Bを径方向に挟み込んだ構成 である。第 1及び第 2のセンサヨーク部 121A, 121Bは集磁ヨーク 171の軸方向寸法 の略中央に位置している。このようにすることで、図 36〜図 38について上述した構成 例と比較して、センサヨーク 121—集磁ョーク 171間におけるアキシアル変動の影響 を少なくすること力できる。また、トルク検出器の軸方向寸法をさらに小さくすることが できる。 [0145] 次に、図 43を参照しながら、図 41、図 42について上述したトルク検出器 170を使 用した EPSシステム 180について説明する。

[0146] この EPSシステム 180は、ステアリングホイール側の入力軸 181にセンサヨークアツ センブリ 182を圧入等により固定し、インターミッション側の出力軸 183に磁石アツセ ンブリ 184を圧入等で固定する。入力軸 181と出力軸 183からなるシャフトアッセンブ リ 185をハウジング 186に固定された集磁ヨークアッセンブリ 187の内側へ揷入する ことで構成される。

[0147] ここで、センサヨークアッセンブリ 182は、図 44に示すように、上述のセンサヨーク 1 21 (図 41、図 42)と、入力軸 181へ圧入固定するためのカラー 188とを備え、更にこ れらを一体に固定するため、合成樹脂 189でモールドされている。

[0148] 本実施形態のセンサヨーク 121は集磁ヨーク 171に対してラジアル方向に対向し、 磁石アッセンブリ 184に対してアキシアル方向に対向する必要があるため、センサョ ーク 121全体をモールドするのではなぐ対向面は露出するようにモールドしている。 集磁ヨーク 171を図 45に、集磁ヨークアッセンブリ 187を図 46に示す。集磁ヨーク アッセンブリ 187は一対の集磁ヨーク 171と、それらを固定するため合成樹脂 190で モールドされている。但し、磁束検出器 67を磁束集中部 66へ揷入できるように、磁 束検出器 67を揷入するための孔 191が開いている。

[0149] 磁石アッセンブリ 184を図 47に示す。磁石アッセンブリ 184はセンサヨーク 121に 対応した極数 (本実施形態では 16極）を持ったリング磁石 192と、それを固定する磁 石ハウジング 193からなる。リング磁石 192は通常の焼結磁石でも良いが、ボンド磁 石を用いて磁石ハウジング 193と一体成形してもよい。また、磁石ハウジング 193を 磁性体とすることで磁石のバックヨークとすることもできる。

[0150] 本実施例ではリング磁石 192の極数を 16とした力 検出する角度（センサヨーク 12 1とリング磁石 192間の相対角度）とリニアリティの関係で適宜選択するのがよい。具 体的には、検出角度が土（プラスマイナス） 5° 程度の場合はリング磁石の極数を 16 極とするのが望ましいが、検出角度の絶対値が 3° 程度の場合、リング磁石の極数を 24極としてあよい。

[0151] このように、 EPSにトルク検出器 170を適用することにより、電動パワーステアリング 装置を小型化できる。すなわち衝突時の衝撃吸収のための EAストローク量を十分に 取ることができる等の利点が得られ、 EPSの性能を向上させることができる。

産業上の利用可能性

[0152] 本発明は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置のトルク検出器のほか、種 々のトルク検出器に広く適用することができる。

図面の簡単な説明

[0153] [図 1]第 1の実施の形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す端面図である

[図 2]同トルク検出器の分解斜視図である。

[図 3]同トルク検出器の要部断面上斜視図である。

[図 4]同トルク検出器の要部断面下斜視図である。

[図 5]磁性体と永久磁石の構成を示す要部断面斜視図である。

[図 6]補助磁性体の構成を示す要部断面斜視図である。

[図 7]トルクの入力が無いときのトルク検出器の動作を説明するための平面図である。

[図 8]トルクの入力が無いときの磁束の流れを説明するための側面図である。

[図 9]第 1の実施の形態によるトルク検出器の他の概略構成を模式的に示す端面図 である。

[図 10]第 2の実施形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す端面図である

[図 11] (A)は同トルク検出器の詳細な構造を示した要部斜視図、（B)はかかる要部 の分解斜視図である。

[図 12]同トルク検出器の動作を説明するための、磁気回路の概略図である。

[図 13]第 1の実施の形態によるトルク検出器の他の概略構成を模式的に示す端面図 である。

[図 14]第 2の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例を示す分解斜視図である

[図 15]同トルク検出器の他の構成例を示す要部斜視図である。

[図 16]第 2の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例を示す分解斜視図である 園 17]同トルク検出器の他の構成例を示す要部斜視図である。

[図 18] (A)は、第 2の実施の形態によるトルク検出器の制御部の説明に供するブロッ ク図であり、（B)は、同トルク検出器の要部側面図である。

[図 19]図 18との比較例である制御部の構成を示すブロック図である。

園 20]センサヨーク及び集磁ヨークを構造用鋼とした際の磁気検出素子の出力特性 を示した図である。

園 21]センサヨーク及び集磁ヨークにュッケルを約 45wt%含んだ合金を使用した際 の出力特性である。

園 22]センサヨーク及び集磁ヨークにニッケルを約 75wt%含んだ合金を使用した際 の出力特性である。

園 23]ニッケル含有量と、価格及びヒステリシスとの関係を示した図である。

[図 24] (A)は、第 3の実施の形態によるトルク検出器の詳細な構造を示した要部斜視 図、（B)は、かかる要部の分解斜視図である。

[図 25] (A)〜（C)は、同トルク検出器のセンサヨークの製造工程の説明に供する模式 図である。

園 26]第 3の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例を示す模式図である。 園 27]第 3の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例を示す分解斜視図である

〇

園 28]第 4の実施の形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す端面図であ 園 29]同トルク検出器の詳細な構造を示した要部斜視図である。

園 30]同トルク検出器のモールド後の様子を示す斜視図である。

[図 31]同トルク検出器の裏側斜視図である。

園 32]同トルク検出器の分解斜視図である。

園 33]同トルク検出器が備えるクローポールの製造方法の説明に供する平面図であ 園 34]第 4の実施の形態によるトルク検出器の他の概略構成を模式的に示す分解斜 視図である。

園 35]第 4の実施の形態によるトルク検出器の他の概略構成を模式的に示す分解斜 視図である。

園 36]第 5の実施の形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す端面図であ 園 37]同トルク検出器の詳細な構成を示す要部斜視図である。

園 38]同トルク検出器の詳細な構成を示す分解斜視図である。

園 39]同トルク検出器における第 1及び第 2の集磁ヨーク部の製造方法の説明に供 する平面図である。

園 40]第 5の実施の形態によるトルク検出器の他の構成例の説明に供する要部斜視 図である。

園 41]第 5の実施形態によるトルク検出器の他の構成例を示す要部斜視図である。 園 42]同トルク検出器の構成を示す分解斜視図である。

[図 43BPSシステムにおけるトルク検出器周辺を示す断面図である。

[図 44]同 EPSシステムにおけるセンサヨークアッセンプリの構成を示す斜視図である

〇

[図 45]同 EPSシステムにおける集磁ヨークの構成を示す斜視図である。

[図 46]同 EPSシステムにおける集磁ヨークアッセンプリの構成を示す斜視図である。

[図 47]同 EPSシステムにおける磁石アッセンプリの構成を示す斜視図である。

符号の説明

10, 55, 70, 85, 95, 110, 120, 130, 132, 140, 170……卜ノレク検出器、 12, 52……第 1の軸体、 14, 51……卜ーシヨンノ一、 16, 53……第 2の軸体、 18, 57, 73……ノ ックヨーク、 20, 56……永久磁石、 22, 55A, 80A, 90A, 111A, 121A , 133……第 1のセンサヨーク部、 24, 55B, 80B, 90B, 111B, 121B, 131…… 第 2のセンサヨーク部、 26, 28, 82, 83, 121AX, 121BX……クローポーノレ、 30, 65A, 81A, 91A, 141A, 160A, 171A……第 1の集磁ヨーク部、 32, 65B, 81B , 91B, 141B, 160B, 171B……第 2の集磁ヨーク部、 34, 36, 66A, 66B, 84A, 84B, 94A, 94B, 161B……磁束集中部構成部、 38, 67, 67A, 67B……磁束検 出器、 40, 42, 58, 114……樹脂、 44……ウォームギア、 55, 111 , 121……セン サ 3—ク、 60, 62, 82, 83, 92, 93, 112, 113, 131A, 133A……凸部、 61 , 63 , 117……凹部、 65, 141 , 160, 171……集磁ヨーク、 72……ウォームホイール、： 00……制御部、 102A, 102B……電源回路、 115……空隙部、 116……連結部、 150……板体、 180…… EPSシステム。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の軸体と、第 2の軸体と、前記第 1の軸体と前記第 2の軸体とを連結する連結軸 と、前記第 1の軸体に固定された永久磁石と、前記第 2の軸体に固定されて、前記永 久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体及 び補助磁性体と、前記磁性体及び補助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検 出器とを備え、前記第 1の軸体又は前記第 2の軸体にトルクが作用したときに、前記 磁束検出器の検出出力に基づいて前記トルクを検出するトルク検出器において、前 記永久磁石は、前記連結軸又は第 1の軸体を囲む平面形状の環状体として形成さ れて、相異なる磁極が交互に軸方向に着磁され、前記磁性体及び補助磁性体と前 記第 1の軸体の軸方向において面対向してなることを特徴とするトルク検出器。

[2] 前記複数の磁性体は、環状に形成されて前記永久磁石を中心とした両側の領域 のうち一方の領域に配置され、前記永久磁石と面対向してなることを特徴とする請求 項 1に記載のトルク検出器。

[3] 前記複数の補助磁性体は、環状に形成されて、前記複数の磁性体に磁気結合さ れて当該磁性体からの磁束をそれぞれ誘導すると共に、誘導した磁束を集めるため の磁束集中部を有し、前記磁束検出器は、前記磁束集中部に集められた磁束を検 出してなることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のトルク検出器。

[4] 前記複数の補助磁性体は、前記複数の磁性体を中心とした両側の領域のうち一方 の領域に配置されて、前記複数の磁性体と面対向してなることを特徴とする請求項 3 に記載のトルク検出器。

[5] 前記複数の補助磁性体の磁束集中部は、前記磁束検出器の大きさに合わせて形 成されてなることを特徴とする請求項 3又は 4に記載のトルク検出器。

[6] 第 1の軸体と、第 2の軸体と、前記第 1の軸体と前記第 2の軸体とを連結する連結軸 と、前記第 1の軸体に固定された永久磁石と、前記第 2の軸体に固定されて、前記永 久磁石の磁界内に配置され、前記永久磁石の磁気回路を形成する複数の磁性体と 、前記複数の磁性体の近傍に配置される複数の補助磁性体と、前記磁性体及び補 助磁性体の誘導による磁束を検出する磁束検出器とを備え、前記第 1の軸体又は前 記第 2の軸体にトルクが作用したときに、前記磁束検出器の検出出力に基づいて前 記トルクを検出するトルク検出器において、前記永久磁石は、前記連結軸又は第 1の 軸体を囲む平面形状の環状体として形成されて、相異なる磁極が交互に軸方向に 着磁され、前記磁性体と前記第 1の軸体の軸方向において面対向してなることを特 徴とするトルク検出器。

[7] 前記複数の磁性体は、環状に形成されて前記永久磁石を中心とした両側の領域 のうち一方の領域に配置され、前記永久磁石と面対向してなることを特徴とする請求 項 6に記載のトルク検出器。

[8] 前記複数の補助磁性体は、環状に形成されて、前記複数の磁性体に磁気結合さ れて当該磁性体からの磁束をそれぞれ誘導すると共に、誘導した磁束を集めるため の磁束集中部を有し、前記磁束検出器は、前記磁束集中部に集められた磁束を検 出してなることを特徴とする請求項 6又は 7に記載のトルク検出器。

[9] 前記複数の補助磁性体は、前記複数の磁性体を中心とした両側の領域のうち一方 の領域に配置されて、前記複数の磁性体と面対向してなることを特徴とする請求項 8 に記載のトルク検出器。

[10] 前記複数の補助磁性体の磁束集中部は、前記磁束検出器の大きさに合わせて形 成されてなることを特徴とする請求項 8又は 9に記載のトルク検出器。

[11] 連結軸を介して同軸に連結された第 1の軸及び第 2の軸と、前記第 2の軸に固定さ れ、周方向に沿って多極着磁されたリング状の永久磁石と、前記第 1の軸に固定され 、前記永久磁石と共に磁気回路を形成するセンサヨークと、前記センサヨークを基準 として前記永久磁石の軸方向反対側に配置され、前記永久磁石及び前記センサョ ークと共に前記磁気回路を形成する集磁ヨークと、前記センサヨーク及び前記集磁ョ ークが誘導した磁束を検出する磁束検出器とを有し、第 1の軸及び第 2の軸のうちの いずれか一方の加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトノレ ク検出器であって、

前記センサヨークが平板状に形成され、かつ、前記永久磁石の軸方向片面と面対 向するように配置された

ことを特徴とするトルク検出器。

[12] 前記集磁ヨークが前記センサヨークの周方向全体に連続して対向するように配置さ れた

ことを特徴とする請求項 11に記載のトルク検出器。

[13] 前記集磁ヨークは、当該集磁ヨークを通過する磁束を集中させるための磁束集中 部を備える

ことを特徴とする請求項 11又は請求項 12に記載のトルク検出器。

[14] 前記センサヨークは、一対の第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材から構成され、当 該第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材が同一又は略同一平面上に配置された ことを特徴とする請求項 11乃至請求項 13のいずれかに記載のトルク検出器。

[15] 前記第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材の厚さが同一又は略同一である

ことを特徴とする請求項 11乃至請求項 14のいずれかに記載のトルク検出器。

[16] 前記第 1及び第 2のセンサヨーク構成部材は、互いに径が異なるリング状であって、 他方の前記第 2又は第 1のセンサヨーク構成部材が存在する側の径方向に向けてそ れぞれ突出する 1又は複数の凸部を備え、

前記第 1又は第 2のセンサヨーク構成部材に設けられる前記凸部の数は、前記永 久磁石の極数の半分である

ことを特徴とする請求項 11乃至請求項 15のいずれかに記載のトルク検出器。

[17] 前記磁束検出器を 2つ備える

ことを特徴とする請求項 11乃至請求項 16のいずれかに記載のトルク検出器。

[18] 前記磁束検出器を 3つ以上備える

ことを特徴とする請求項 11乃至請求項 16のいずれかに記載のトルク検出器。

[19] ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵 トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワース テアリング装置において、

請求項 11乃至請求項 18のいずれかに記載のトルク検出器を備える

ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。