WO2012128060A1 - トルクセンサ - Google Patents

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WO2012128060A1
WO2012128060A1 PCT/JP2012/056007 JP2012056007W WO2012128060A1 WO 2012128060 A1 WO2012128060 A1 WO 2012128060A1 JP 2012056007 W JP2012056007 W JP 2012056007W WO 2012128060 A1 WO2012128060 A1 WO 2012128060A1
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WO
WIPO (PCT)
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collecting ring
caulking
magnetic
magnetism collecting
ring
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/056007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
前原　秀雄
貴也 柳生
Original Assignee
カヤバ工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by カヤバ工業株式会社 filed Critical カヤバ工業株式会社
Priority to CN201280013300.2A priority Critical patent/CN103429999B/zh
Priority to ES12760559.0T priority patent/ES2600078T3/es
Priority to EP12760559.0A priority patent/EP2687833B1/en
Priority to US14/005,649 priority patent/US9116059B2/en
Publication of WO2012128060A1 publication Critical patent/WO2012128060A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a torque sensor that detects a torque acting on a shaft in accordance with a magnetic flux density guided from a magnet.
  • JP 2009-244134A discloses a non-contact type torque sensor that detects a steering torque acting on a steering shaft by a magnetic force.
  • the torque sensor includes an input shaft and an output shaft that are rotatably supported by a housing, a torsion bar that transmits a steering torque between the input shaft and the output shaft, a magnetic generator that is fixed to the input shaft, and an output A rotating magnetic circuit unit fixed to the shaft; a fixed magnetic circuit unit fixed to the housing; and a magnetic sensor for detecting a magnetic flux density guided to the fixed magnetic circuit unit.
  • the rotating magnetic circuit unit includes a pair of soft magnetic rings
  • the fixed magnetic circuit unit includes a pair of magnetic collecting rings surrounding each soft magnetic ring.
  • the magnetism collecting ring is fitted into an annular groove formed in the housing.
  • the magnetism collecting ring is caulked and fixed to the housing by deforming the inner peripheral wall of the housing so that the edge of the annular groove contacts the axial end surface of the magnetism collecting ring.
  • the magnetism collecting ring may come off from the annular groove depending on the caulking state, so that the magnetism collecting ring can be attached to the housing. There is a need to improve.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a torque sensor capable of more securely caulking and fixing a magnetic flux collecting ring to a housing.
  • a torque sensor that detects torque acting on a torsion bar that connects a first shaft and a second shaft that are rotatably supported in a housing, and is fixed to the first shaft.
  • a magnetism generating portion, a rotating magnetic circuit portion fixed to the second shaft, a magnetism collecting ring attached to the housing so as to face the rotating magnetic circuit portion, and a torsional deformation of the torsion bar A magnetic detector for detecting a magnetic flux density guided to the magnetic flux collecting ring from the magnetism generating portion through the rotating magnetic circuit portion, wherein the magnetic flux collecting ring has an axial end thinner than a central portion.
  • a torque sensor is provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the power steering apparatus with the lower housing removed.
  • FIG. 3A is a longitudinal cross-sectional view of a magnetism generator included in a torque sensor provided in the power steering apparatus.
  • FIG. 3B is a bottom view of a magnetism generator included in the torque sensor.
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotating magnetic circuit unit included in the torque sensor.
  • FIG. 5A is a plan view of the first magnetism collecting ring of the fixed magnetic circuit unit included in the torque sensor.
  • FIG. 5B is a front view of the first magnetism collecting ring.
  • FIG. 5C is a partial longitudinal sectional view of the first magnetic flux collecting ring.
  • FIG. 6A is a partial longitudinal sectional view of the upper housing before caulking and fixing the first magnetism collecting ring.
  • FIG. 6B is a partial longitudinal sectional view of the upper housing after the first magnetism collecting ring is caulked and fixed.
  • FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of an upper housing in a modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a partial longitudinal sectional view of the upper housing of the torque sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • a vehicle power steering apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the power steering apparatus 1 includes a steering shaft 10 that is linked to a steering wheel and a rack shaft 2 that is linked to a wheel, and the rack shaft 2 is moved in the axial direction by the rotation of the steering shaft 10. It is a device that moves and steers the wheel.
  • Steering shaft 10 is a shaft member that is supported by upper housing 20 and lower housing 30 that are connected by bolts 21.
  • the upper housing 20 and the lower housing 30 are made of a nonmagnetic aluminum alloy or the like.
  • the steering shaft 10 includes an input shaft 11 as a first shaft, a torsion bar 12, and an output shaft 13 as a second shaft.
  • the input shaft 11 is rotatably supported by the upper housing 20 via a rolling bearing 22.
  • a dust seal 23 seals between the input shaft 11 and the upper housing 20.
  • the dust seal 23 is disposed above the rolling bearing 22.
  • the output shaft 13 is rotatably supported by a rolling bearing 31 sandwiched between the lower end portion of the upper housing 20 and the upper end portion of the lower housing 30 and a sliding bearing 32 installed at the lower end portion of the lower housing 30.
  • a housing chamber 13A capable of housing the lower end portion of the input shaft 11 is formed at the upper end portion of the output shaft 13.
  • a sliding bearing 14 is interposed between the inner peripheral surface of the storage chamber 13 ⁇ / b> A of the output shaft 13 and the outer peripheral surface of the lower end portion of the input shaft 11. Thereby, the input shaft 11 and the output shaft 13 can be relatively rotated on the same axis.
  • the input shaft 11 is formed in a cylindrical shape, and a torsion bar 12 is accommodated coaxially inside the input shaft 11.
  • the upper end portion of the torsion bar 12 is connected to the upper end portion of the input shaft 11 via the pin 15.
  • the lower end of the torsion bar 12 protrudes downward from the lower end opening of the input shaft 11.
  • a serration 12 ⁇ / b> A is formed on the outer peripheral surface of the lower end portion of the torsion bar 12.
  • the lower end of the torsion bar 12 is connected to an engagement hole 13B formed in the bottom of the storage chamber 13A via a serration 12A.
  • the torsion bar 12 transmits the steering torque input to the input shaft 11 to the output shaft 13, and twists and deforms around the rotation axis O according to the torque.
  • the output shaft 13 includes a gear 13C on the outer peripheral surface near the lower end.
  • a gear 13 ⁇ / b> C of the output shaft 13 meshes with a rack gear 2 ⁇ / b> A formed on the rack shaft 2.
  • the rack shaft 2 moves in the axial direction, and the wheels are steered.
  • the power steering device 1 has a non-contact type torque sensor 40 that detects a steering torque acting on the torsion bar 12 as an assist mechanism that assists in providing a steering torque, and a rack shaft 2 that corresponds to the detected steering torque. And an electric motor for applying a steering assist torque.
  • the torque sensor 40 includes a magnetism generating unit 50 that rotates with the input shaft 11, a rotating magnetic circuit unit 60 that rotates with the output shaft 13, a fixed magnetic circuit unit 70 that is fixed to the upper housing 20, and a fixed magnetic circuit unit 70. And a magnetic sensor 81 for detecting the guided magnetic flux density.
  • the torque sensor 40 detects the steering torque acting on the torsion bar 12 based on the output of the magnetic sensor 81.
  • the torque sensor 40 may have a configuration in which the output shaft 13 is provided with a magnetism generator 50 and the input shaft 11 is provided with a rotating magnetic circuit unit 60.
  • the magnetism generator 50 includes a back yoke 51 that is press-fitted into the input shaft 11, and a ring magnet 52 that is fixed to the lower end surface of the back yoke 51 via an adhesive. .
  • the back yoke 51 is an annular member formed of a soft magnetic alloy.
  • the back yoke 51 is formed with a fitting hole 51A penetrating in the direction of the rotation axis O.
  • the back yoke 51 is press-fitted into the outer peripheral surface of the input shaft 11 through the fitting hole 51A.
  • the ring magnet 52 is an annular member formed of sintered metal.
  • the ring magnet 52 is a multipolar magnet formed by magnetizing a hard magnetic material in the direction of the rotation axis O of the steering shaft 10.
  • the ring magnet 52 12 magnetic poles are formed at equal intervals in the circumferential direction. That is, on the upper end surface and the lower end surface of the ring magnet 52, six N poles and six S poles are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the number of magnetic poles provided in the ring magnet 52 is not limited to 12 and can be arbitrarily set as necessary.
  • the ring magnet 52 is fixed to the lower end surface of the back yoke 51 by an adhesive applied to the upper end surface of the ring magnet 52. Since the back yoke 51 is magnetized by the magnetic field of the ring magnet 52, the back yoke 51 and the ring magnet 52 are coupled not only by the adhesive force of the adhesive but also by magnetic force.
  • the back yoke 51 has a function as a yoke that guides magnetic flux by connecting adjacent magnetic poles of the ring magnet 52, and concentrates the magnetic force on the lower magnetic pole surface that is the lower end surface of the ring magnet 52.
  • the rotary magnetic circuit unit 60 is attached to the output shaft 13 and the first soft magnetic ring 61 and the second soft magnetic ring 62 that guide the magnetic flux emitted from the ring magnet 52.
  • An attachment member 63 and a resin mold 64 for fixing the first soft magnetic ring 61 and the second soft magnetic ring 62 to the attachment member 63 are provided. In FIG. 4, the resin mold 64 is not shown.
  • the first soft magnetic ring 61 includes an annular first magnetic path ring portion 61C, six first magnetic path column portions 61B protruding downward from the first magnetic path ring portion 61C, and each first magnetic path column portion.
  • the second soft magnetic ring 62 includes an annular second magnetic path ring portion 62C, six second magnetic path column portions 62B protruding upward from the second magnetic path ring portion 62C, and each second magnetic path.
  • a second magnetic path end portion 62A that refracts inward from the upper end of the column portion 62B and faces the lower end surface of the ring magnet 52.
  • the first magnetic path ring portion 61C and the second magnetic path ring portion 62C are each an annular member having a whole circumference connected.
  • the first magnetic path ring portion 61C and the second magnetic path ring portion 62C have a rotation axis so that the first magnetic path end portions 61A and the second magnetic path end portions 62A are alternately arranged at equal angular intervals on the same plane. Arranged at intervals in the O direction.
  • the first magnetic path ring part 61C is disposed above the ring magnet 52, and the second magnetic path ring part 62C is disposed below the ring magnet 52. Therefore, the ring magnet 52 is disposed between the first magnetic path ring portion 61C and the second magnetic path ring portion 62C in the rotation axis O direction.
  • the first magnetic path column portion 61B and the second magnetic path column portion 62B are each formed in a flat plate shape and extend in the direction of the rotation axis O.
  • the first magnetic path column portion 61B is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the ring magnet 52 with a predetermined gap.
  • the second magnetic path column portion 62B extends along the rotation axis O in the direction opposite to the first magnetic path column portion 61B.
  • the first magnetic path end 61A and the second magnetic path end 62A are each formed in a flat plate shape.
  • the center lines of the first magnetic path end portion 61A and the second magnetic path end portion 62A indicate the boundary between the N pole and the S pole of the ring magnet 52. Is set to
  • the fixed magnetic circuit portion 70 includes a first magnetic flux collecting ring 71 provided along the outer periphery of the first magnetic path ring portion 61 ⁇ / b> C of the first soft magnetic ring 61, and a second soft magnetic ring.
  • the second magnetic flux collecting ring 72 provided along the outer periphery of the second magnetic path ring portion 62 ⁇ / b> C of the ring 62, the first magnetic flux collecting yoke 73 connected to the first magnetic flux collecting ring 71, and the second magnetic flux collecting ring 72 And a second magnetism collecting yoke 74 to be connected.
  • the first magnetic flux collecting ring 71 is a substantially C-shaped annular member having a slit 71A
  • the second magnetic flux collecting ring 72 is a substantially C-shaped annular member having a slit 72A.
  • a pair of upper and lower annular grooves 24 are recessed in the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the first magnetism collecting ring 71 is caulked and fixed to the upper housing 20 while being fitted into the upper annular groove 24, and the second magnetism collecting ring 72 is caulked to the upper housing 20 while being fitted into the lower annular groove 24. Fixed.
  • the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 are arranged so as to surround the rotating magnetic circuit section 60.
  • the inner peripheral surface of the first magnetism collecting ring 71 faces the first magnetic path ring portion 61C of the first soft magnetic ring 61
  • the inner peripheral surface of the second magnetism collecting ring 72 is the second magnetism of the second soft magnetic ring 62. It faces the road ring part 62C.
  • the first magnetism collecting yoke 73 and the second magnetism collecting yoke 74 are block-shaped members.
  • the first magnetism collecting yoke 73 is provided so as to contact the outer peripheral surface of the first magnetism collecting ring 71
  • the second magnetism collecting yoke 74 is provided so as to contact the outer peripheral surface of the second magnetism collecting ring 72.
  • a pair of magnetic gaps arranged in the circumferential direction is formed between the first magnetism collecting yoke 73 and the second magnetism collecting yoke 74.
  • One magnetic sensor 81 is arranged in each magnetic gap.
  • the first magnetism collecting yoke 73, the second magnetism collecting yoke 74, the magnetic sensor 81, and the substrate 82 connected to the magnetic sensor 81 are installed in the sensor holder 83.
  • the resin sensor holder 83 is fixed to the metal upper housing 20 via a pair of bolts 84.
  • the magnetic sensor 81 is a magnetic detector that detects the magnetic flux density guided from the magnetism generator 50 to the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 through the rotating magnetic circuit unit 60 in accordance with the torsional deformation of the torsion bar 12. is there.
  • the magnetic sensor 81 outputs a voltage corresponding to the magnetic flux density passing through the Hall element as a signal.
  • An output signal of the magnetic sensor 81 is transmitted to the controller via a terminal 83 ⁇ / b> A provided on the sensor holder 83.
  • the magnetic sensor 81 may be provided with a circuit that amplifies the Hall element signal, a temperature compensation circuit, a noise filter circuit, or the like.
  • the first magnetic path end 61A of the first soft magnetic ring 61 and the second magnetic path end 62A of the second soft magnetic ring 62 are respectively the N poles of the ring magnet 52. And the south pole are opposed to each other in the same area, and both poles are magnetically short-circuited. Therefore, the magnetic flux is not guided to the rotating magnetic circuit unit 60 and the fixed magnetic circuit unit 70.
  • the torsion bar 12 When the steering wheel is operated and a steering torque in a specific direction acts on the torsion bar 12, the torsion bar 12 is torsionally deformed according to the direction of the steering torque.
  • the first magnetic path end 61A faces the N pole with a larger area than the S pole, while the second magnetic path end 62A has the S pole larger than the N pole. Confront.
  • the magnetic flux from the ring magnet 52 is guided to the rotating magnetic circuit unit 60 and the fixed magnetic circuit unit 70, and the magnetic sensor 81 outputs a signal corresponding to the magnitude and direction of the magnetic field.
  • the magnetic path in this case is from the N pole to the first soft magnetic ring 61, the first magnetic flux collecting ring 71, the first magnetic flux collecting yoke 73, the magnetic sensor 81, the second magnetic flux collecting yoke 74, the second magnetic flux collecting ring 72, This is a path toward the south pole via the two soft magnetic rings 62.
  • the torsion bar 12 when the steering wheel is operated and a steering torque in the opposite direction to the above acts on the torsion bar 12, the torsion bar 12 is twisted and deformed in the opposite direction.
  • the first magnetic path end 61A faces the S pole with a larger area than the N pole, while the second magnetic path end 62A has a larger area with the N pole than the S pole.
  • the magnetic flux from the ring magnet 52 is guided by a magnetic path opposite to the above magnetic path.
  • the magnetic sensor 81 outputs a signal corresponding to the strength and direction of the magnetic field.
  • the magnetic path is from the N pole to the second soft magnetic ring 62, the second magnetic flux collecting ring 72, the second magnetic flux collecting yoke 74, the magnetic sensor 81, the first magnetic flux collecting yoke 73, the first magnetic flux collecting ring 71, This is a path toward the south pole via one soft magnetic ring 61.
  • the steering torque acting on the torsion bar 12 is detected based on the signal output from the magnetic sensor 81.
  • the first magnetic flux collecting ring 71 is an annular member formed of a soft magnetic material.
  • the first magnetism collecting ring 71 is formed with a slit 71A that opens at a predetermined gap in the circumferential direction.
  • the first magnetism collecting ring 71 is formed so that the central portion 71B in the direction of the rotation axis O protrudes inward.
  • the plate thickness in the radial direction of the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetism collecting ring 71 is set to be thinner than the plate thickness of the central portion 71B.
  • the first magnetism collecting ring 71 is an annular member formed so that the upper end portion 71C and the lower end portion 71D are thinner than the central portion 71B.
  • the inner peripheral surface of the first magnetism collecting ring 71 is formed as an uneven surface with the central portion protruding inward, and the outer peripheral surface of the first magnetism collecting ring 71 is formed as a flat surface.
  • the first magnetism collecting ring 71 is fitted into an annular groove 24 that is recessed along the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the opening width of the slit 71A of the first magnetism collecting ring 71 is narrowed, and the influence of the magnetic gap caused by the slit 71A is reduced.
  • the groove depth of the annular groove 24 of the upper housing 20 is set larger than the plate thickness of the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetic flux collecting ring 71. Therefore, in the state where the first magnetic flux collecting ring 71 is fitted in the annular groove 24, the inner peripheral surfaces of the upper end portion 71 ⁇ / b> C and the lower end portion 71 ⁇ / b> D of the first magnetic flux collecting ring 71 are closer to the annular groove 24 side than the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the inner peripheral surface of the central portion 71B of the first magnetic flux collecting ring 71 is flush with the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the inner peripheral surface of the central portion 71B of the first magnetism collecting ring 71 faces the outer peripheral surface of the first magnetic path ring portion 61C of the first soft magnetic ring 61 with a predetermined gap.
  • the first magnetic flux collecting ring 71 fitted in the annular groove 24 is caulked and fixed to the upper housing 20 by the caulking portion 25 formed on the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the caulking portions 25 are formed on the inner peripheral wall of the upper housing 20 below the annular groove 24 along the circumferential direction. In the present embodiment, six caulking portions 25 are formed, but the number of caulking portions 25 is arbitrarily set as necessary.
  • the caulking portion 25 is driven by a caulking tool into the inner peripheral wall of the upper housing 20 at the position indicated by the arrow in FIG. 6B to deform a part of the inner peripheral wall of the upper housing 20, thereby lowering the lower end portion 71 ⁇ / b> D of the first magnetic flux collecting ring 71. It is formed so as to cover.
  • the first magnetism collecting ring 71 since the first magnetism collecting ring 71 is caulked and fixed to the upper housing 20 by the six caulking portions 25, the first magnetism collecting ring 71 does not rattle or rotate in the annular groove 24. . Since the caulking portion 25 locks the lower side of the inner peripheral surface of the first magnetic flux collecting ring 71 and restricts the movement of the first magnetic flux collecting ring 71 in the radial direction, the first magnetic flux collecting ring 71 extends from the annular groove 24. It can be prevented from coming off.
  • the caulking portion 25 Since the caulking portion 25 is formed so as to cover the thin lower end portion 71D of the first magnetic flux collecting ring 71, the caulking portion 25 does not protrude inward from the inner peripheral wall of the upper housing 20. Further, in the caulking and fixed state, the inner peripheral surface of the central portion 71 ⁇ / b> B of the first magnetic flux collecting ring 71 is flush with the inner peripheral wall of the upper housing 20. That is, the inner peripheral surface of the central portion 71B of the first magnetism collecting ring 71 and the inner peripheral wall of the upper housing 20 are located on the same cylindrical surface.
  • the inner peripheral surface of the central portion 71B of the first magnetic flux collecting ring 71 may be set substantially flush with the inner peripheral wall of the upper housing 20. That is, in the assembly of the torque sensor 40, if the collision between the constituent members of the rotating magnetic circuit unit 60 and the first magnetic flux collecting ring 71 and the caulking portion 25 is prevented, the central portion 71B of the first magnetic flux collecting ring 71
  • the inner peripheral surface can be set slightly higher or lower than the inner peripheral wall of the upper housing 20.
  • the caulking portion 25 is formed at a position below the annular groove 24 in which the first magnetic flux collecting ring 71 is fitted, but the forming position of the caulking portion 25 is not limited to this.
  • the caulking portion 25 covering the upper end portion 71C of the first magnetic flux collecting ring 71 may be formed separately from the caulking portion 25 covering the lower end portion 71D of the first magnetic flux collecting ring 71.
  • the caulking portion 25 covering the upper end portion 71C of the first magnetic flux collecting ring 71 may be formed. Good.
  • the first magnetism collecting ring 71 can be caulked and fixed to the upper housing 20 more reliably.
  • the first magnetism collecting ring 71 may be caulked and fixed to the upper housing 20 only by the caulking portion 25 covering the upper end portion 71C of the first magnetism collecting ring 71.
  • the second magnetism collecting ring 72 has the same configuration as the first magnetism collecting ring 71.
  • the plate thickness in the radial direction of the upper end portion 72C and the lower end portion 72D of the second magnetism collecting ring 72 is set to be thinner than the plate thickness of the central portion 72B.
  • the second magnetism collecting ring 72 is fitted into the annular groove 24 positioned below the first magnetism collecting ring 71, and, as in the case of the first magnetism collecting ring 71, a caulking portion formed on the inner peripheral wall of the upper housing 20. It is caulked and fixed to the upper housing 20 by 25. Since the caulking and fixing of the second magnetism collecting ring 72 is the same as the caulking and fixing of the first magnetism collecting ring 71, description of caulking and fixing of the second magnetism collecting ring 72 is omitted.
  • the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 are caulked and fixed to the upper housing 20 by locking the lower portions of the inner peripheral surfaces of the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 by the caulking portion 25. Therefore, it is possible to prevent the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 from being detached from each annular groove 24. As a result, the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 are caulked and fixed to the upper housing 20 more securely.
  • the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72 do not protrude inward from the inner peripheral wall of the upper housing 20. Therefore, when the output shaft 13 to which the rotating magnetic circuit unit 60 is fixed is inserted into the upper housing 20, the constituent members of the rotating magnetic circuit unit 60 interfere with the first magnetism collecting ring 71 and the second magnetism collecting ring 72. Can be prevented. As a result, the assembly workability of the torque sensor 40 can be improved.
  • FIG. 8 is a partial longitudinal sectional view of the upper housing 20 of the torque sensor 40 according to the second embodiment.
  • the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment.
  • upper and lower caulking promotion grooves 26 are respectively recessed in the inner peripheral wall of the upper housing 20 along with the annular groove 24 in the axial direction.
  • the caulking portion 28 that contacts the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetic flux collecting ring 71 is formed.
  • the upper and lower caulking promotion grooves 26 are formed in an annular shape, and are formed side by side with a predetermined distance (for example, 0.5 to 1.0 mm) in the axial direction with respect to the annular groove 24.
  • the caulking promotion groove 26 is formed as a slit having a rectangular longitudinal section.
  • an annular caulking wall portion 27 is formed in the upper housing 20 between the caulking promoting groove 26 and the annular groove 24.
  • the caulking wall portion 27 is formed as a rib having a rectangular longitudinal section.
  • the first magnetism collecting ring 71 When attaching the first magnetism collecting ring 71, the first magnetism collecting ring 71 is fitted into the annular groove 24. Thereafter, a caulking tool is driven into the caulking promoting groove 26, and the tip end portion (inner peripheral end portion) of the caulking wall portion 27 is bent and deformed toward the first magnetic flux collecting ring 71. A hook-shaped caulking portion 28 is formed so as to cover the upper end portion 71C and the lower end portion 71D.
  • the caulking tool when the first magnetism collecting ring 71 is attached, the caulking tool is driven into the inner peripheral wall of the upper housing 20, and the inner peripheral wall of the upper housing 20 is partially raised to form the caulking portion 25.
  • the caulking portion 25 is formed in this way, it is difficult to increase the thickness of the portion that rides on the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetic flux collecting ring 71.
  • the caulking portion 28 is formed in this manner, the thickness of the portion that rides on the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetism collecting ring 71 can be made larger than that of the caulking portion 25 of the first embodiment. It becomes possible.
  • the caulking portion 28 has a larger force for holding the first magnetic flux collecting ring 71, and the strength for fixing the first magnetic flux collecting ring 71 to the upper housing 20 can be increased. Further, since the caulking wall portion 27 is deformed to form the caulking portion 28, variation in the shape of the caulking portion 28 can be suppressed, and quality can be improved.
  • caulking portions 28 are formed at predetermined intervals along the circumferential direction, and the number of caulking portions 28 is arbitrarily set as necessary.
  • the caulking portion 28 that rides on the upper end portion 71C and the lower end portion 71D of the first magnetism collecting ring 71 may be formed in an annular shape by pressing a roller-shaped caulking tool over the entire circumference of the caulking promotion groove 26.
  • caulking promotion grooves 26 are not limited to those formed in an annular shape, and may be concave portions formed in a plurality of locations located in the vicinity of the caulking portion 28.
  • the structure which forms the upper and lower caulking part 28 which covers each of the upper end part 71C and the lower end part 71D of the first magnetic flux collecting ring 71 Only one of the upper and lower caulking portions 28 may be formed and the first magnetism collecting ring 71 may be caulked and fixed to the upper housing 20.
  • the caulking and fixing of the first magnetism collecting ring 71 has been described with reference to FIG. 8, the caulking and fixing of the second magnetism collecting ring 72 is the same as the caulking and fixing of the first magnetism collecting ring 71.
  • the description about fixation is abbreviate
  • the first magnetism collecting ring 71 and the second magnet are formed by the caulking portions 25 and 28 formed by thermal welding caulking.
  • the magnetism collecting ring 72 is fixed to the upper housing 20.

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Abstract

　ハウジングに設けられた集磁リングに導かれる磁束密度に基づいてトーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、ハウジングは、集磁リングを収納可能に形成されるとともに、集磁リングの端部の厚さよりも深くなるようにハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、環状溝に嵌め込まれた集磁リングの端部に覆い被さるように集磁リングをかしめ固定するとともに内周壁に設けられるかしめ部と、を備える。

Description

トルクセンサ
　本発明は、磁石から導かれる磁束密度に応じてシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサに関する。
　ＪＰ２００９－２４４１３４Ａには、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクを磁力によって検出する非接触タイプのトルクセンサが開示されている。このトルクセンサは、ハウジングに回転自在に支持される入力シャフト及び出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとの間で操舵トルクを伝達するトーションバーと、入力シャフトに固定される磁気発生部と、出力シャフトに固定される回転磁気回路部と、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、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。
　トーションバーに操舵トルクが作用してトーションバーがねじれ変形すると、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する。これに伴い磁気発生部から回転磁気回路部を通じて固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化する。磁気センサは磁束密度に応じた信号を出力する。トーションバーに作用するトルクは、磁気センサから出力された信号に基づいて検出される。
　上記した従来のトルクセンサでは、回転磁気回路部は一対の軟磁性リングを備え、固定磁気回路部は各軟磁性リングを取り囲む一対の集磁リングを備えている。集磁リングは、ハウジングに形成された環状溝に嵌め込まれる。集磁リングは、環状溝の縁部が集磁リングの軸方向端面に当接するようにハウジングの内周壁を変形させることによって、ハウジングにかしめ固定される。しかしながら、ハウジングの内周壁に形成されたかしめ部が集磁リングの端面に当接する構成では、かしめ状態によっては集磁リングが環状溝から外れることがあり、ハウジングへの集磁リングの取付性を改善する必要がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができるトルクセンサを提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、ハウジング内に回転自在に支持された第１シャフトと第２シャフトとを連結するトーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサであって、前記第１シャフトに固定される磁気発生部と、前記第２シャフトに固定される回転磁気回路部と、前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、前記トーションバーのねじれ変形に伴って前記磁気発生部から前記回転磁気回路部を通じて前記集磁リングに導かれる磁束密度を検出する磁気検出器と、を備え、前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、前記ハウジングは、前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えるトルクセンサが提供される。
　本発明の実施形態及び利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるパワーステアリング装置の縦断面図である。 図２は、下部ハウジングを取り除いた状態におけるパワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３Ａは、パワーステアリング装置に設けられるトルクセンサが備える磁気発生部の縦断面図である。 図３Ｂは、トルクセンサが備える磁気発生部の下面図である。 図４は、トルクセンサが備える回転磁気回路部の斜視図である。 図５Ａは、トルクセンサが備える固定磁気回路部の第一集磁リングの平面図である。 図５Ｂは、第一集磁リングの正面図である。 図５Ｃは、第一集磁リングの一部縦断面図である。 図６Ａは、第一集磁リングをかしめ固定する前の上部ハウジングの一部縦断面図である。 図６Ｂは、第一集磁リングをかしめ固定した後の上部ハウジングの一部縦断面図である。 図７は、第１実施形態の変形例における上部ハウジングの一部縦断面図である。 図８は、本発明の第２実施形態におけるトルクセンサの上部ハウジングの一部縦断面図である。
　図面を参照して、本発明の第１実施形態による車両用のパワーステアリング装置１を説明する。
　図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールに連係するステアリングシャフト１０と、車輪に連係するラック軸２とを備え、ステアリングシャフト１０の回転によってラック軸２を軸方向に移動させて車輪を操舵する装置である。
　ステアリングシャフト１０は、ボルト２１によって連結される上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０によって支持される軸部材である。上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０は非磁性体のアルミ合金等によって形成される。ステアリングシャフト１０は、第一シャフトとしての入力シャフト１１と、トーションバー１２と、第二シャフトとしての出力シャフト１３と、を備える。
　入力シャフト１１は、転がり軸受２２を介して上部ハウジング２０に回転自在に支持される。入力シャフト１１と上部ハウジング２０との間はダストシール２３によってシールされる。ダストシール２３は、転がり軸受２２の上方に配設されている。
　出力シャフト１３は、上部ハウジング２０の下端部と下部ハウジング３０の上端部に挟持される転がり軸受３１と、下部ハウジング３０の下端部に設置される滑り軸受３２とによって、回転自在に支持される。
　出力シャフト１３の上端部には、入力シャフト１１の下端部を収容可能な収容室１３Ａが形成されている。出力シャフト１３の収容室１３Ａの内周面と、入力シャフト１１の下端部の外周面との間には、滑り軸受１４が介装される。これにより、入力シャフト１１及び出力シャフト１３は、同一軸上で相対回転可能となる。
　入力シャフト１１は円筒状に形成されており、入力シャフト１１の内部にはトーションバー１２が同軸に収められる。トーションバー１２の上端部は、ピン１５を介して、入力シャフト１１の上端部に連結される。
　トーションバー１２の下端部は、入力シャフト１１の下端開口部より下方に突出する。トーションバー１２の下端部の外周面には、セレーション１２Ａが形成されている。トーションバー１２の下端部は、セレーション１２Ａを介して、収容室１３Ａの底部に形成された係合孔１３Ｂに連結される。
　トーションバー１２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１３に伝達するとともに、そのトルクに応じて回転軸Ｏを中心にねじれ変形する。
　出力シャフト１３は、下端寄りの外周面にギア１３Ｃを備える。出力シャフト１３のギア１３Ｃは、ラック軸２に形成されたラックギア２Ａと噛合する。入力シャフト１１の回転に伴って出力シャフト１３が回転することで、ラック軸２が軸方向に移動し、車輪が操舵される。
　パワーステアリング装置１は、操舵トルクを補助的に付与するアシスト機構として、トーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する非接触式のトルクセンサ４０と、検出された操舵トルクに応じてラック軸２に操舵補助トルクを付与する電動モータと、を備えている。
　トルクセンサ４０は、入力シャフト１１とともに回転する磁気発生部５０と、出力シャフト１３とともに回転する回転磁気回路部６０と、上部ハウジング２０に固定される固定磁気回路部７０と、固定磁気回路部７０に導かれる磁束密度を検出する磁気センサ８１と、を備える。トルクセンサ４０は、トーションバー１２に作用する操舵トルクを磁気センサ８１の出力に基づいて検出する。
　なお、トルクセンサ４０は、出力シャフト１３に磁気発生部５０を設け、入力シャフト１１に回転磁気回路部６０を設ける構成としてもよい。
　図１、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、磁気発生部５０は、入力シャフト１１に圧入されるバックヨーク５１と、接着剤を介してバックヨーク５１の下端面に固定されるリング磁石５２と、を備える。
　バックヨーク５１は、軟磁性体の合金によって形成される環状部材である。バックヨーク５１には、回転軸Ｏ方向に貫通する嵌合孔５１Ａが形成される。バックヨーク５１は、嵌合孔５１Ａを介して入力シャフト１１の外周面に圧入される。
　リング磁石５２は、焼結金属によって形成される環状部材である。リング磁石５２は、ステアリングシャフト１０の回転軸Ｏ方向へ向けて硬磁性体を着磁することによって形成される多極磁石である。
　リング磁石５２には、１２個の磁極が周方向にわたって等間隔に形成される。つまり、リング磁石５２の上端面及び下端面には、６個のＮ極と６個のＳ極が周方向に交互に配設される。リング磁石５２に設けられる磁極数は、１２個に限られず、必要に応じて任意に設定される。
　リング磁石５２は、リング磁石５２の上端面に塗付された接着剤によって、バックヨーク５１の下端面に固定される。バックヨーク５１はリング磁石５２の磁界によって磁化されるので、バックヨーク５１及びリング磁石５２は、接着剤の接着力だけでなく、磁力によっても結合される。バックヨーク５１は、リング磁石５２の隣り合う磁極を結んで磁束を導く継鉄としての機能を有しており、リング磁石５２の下端面である下部磁極面に磁力を集中させる。
　図１、図２及び図４に示すように、回転磁気回路部６０は、リング磁石５２から出される磁束を導く第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２と、出力シャフト１３に取り付けられる取付部材６３と、取付部材６３に第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２を固定する樹脂モールド６４と、を備える。なお、図４においては、樹脂モールド６４の記載が省略されている。
　第一軟磁性リング６１は、環状の第一磁路環部６１Ｃと、第一磁路環部６１Ｃから下向きに突出する６個の第一磁路柱部６１Ｂと、各第一磁路柱部６１Ｂの下端からそれぞれ内向きに屈折してリング磁石５２の下端面に対峙する第一磁路端部６１Ａと、を備える。また、第二軟磁性リング６２は、環状の第二磁路環部６２Ｃと、第二磁路環部６２Ｃから上向きに突出する６個の第二磁路柱部６２Ｂと、各第二磁路柱部６２Ｂの上端からそれぞれ内向きに屈折して、リング磁石５２の下端面に対峙する第二磁路端部６２Ａと、を備える。
　第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、それぞれ全周がつながった環状部材である。第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａとが同一面上において交互に等しい角度間隔で並ぶように、回転軸Ｏ方向に間隔をあけて配置される。
　第一磁路環部６１Ｃはリング磁石５２よりも上方に配置され、第二磁路環部６２Ｃはリング磁石５２の下方に配置される。したがって、リング磁石５２は、回転軸Ｏ方向において第一磁路環部６１Ｃと第二磁路環部６２Ｃとの間に配置される。
　第一磁路柱部６１Ｂと第二磁路柱部６２Ｂは、それぞれ平板状に形成され、回転軸Ｏ方向に延設される。第一磁路柱部６１Ｂは、所定の間隙をあけてリング磁石５２の外周面を囲むように配置される。第二磁路柱部６２Ｂは、回転軸Ｏに沿って第一磁路柱部６１Ｂと反対方向に延設される。
　第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａは、それぞれ平板状に形成される。トーションバー１２に操舵トルクが作用していない中立状態では、第一磁路端部６１Ａ及び第二磁路端部６２Ａの各中心線は、リング磁石５２のＮ極とＳ極の境界を指すように設定されている。
　図１及び図２に示すように、固定磁気回路部７０は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周に沿って設けられる第一集磁リング７１と、第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃの外周に沿って設けられる第二集磁リング７２と、第一集磁リング７１に接続される第一集磁ヨーク７３と、第二集磁リング７２に接続される第二集磁ヨーク７４と、を備える。
　第一集磁リング７１はスリット７１Ａを有する略Ｃ字状の環状部材であり、第二集磁リング７２はスリット７２Ａを有する略Ｃ字状の環状部材である。上部ハウジング２０の内周壁には、上下一対の環状溝２４が凹設されている。第一集磁リング７１は上側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定され、第二集磁リング７２は下側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定される。
　第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、回転磁気回路部６０を取り囲むように配置される。第一集磁リング７１の内周面は第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃに対峙し、第二集磁リング７２の内周面は第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃに対峙する。
　第一集磁ヨーク７３及び第二集磁ヨーク７４は、ブロック状の部材である。第一集磁ヨーク７３は第一集磁リング７１の外周面に当接するように設けられ、第二集磁ヨーク７４は第二集磁リング７２の外周面に当接するように設けられる。第一集磁ヨーク７３と第二集磁ヨーク７４との間には、周方向に並ぶ一対の磁気ギャップが形成される。各磁気ギャップ内には、磁気センサ８１が一つずつ配置される。
　第一集磁ヨーク７３、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、及び磁気センサ８１と接続する基板８２は、センサホルダ８３に設置される。樹脂製のセンサホルダ８３は、一対のボルト８４を介して、金属製の上部ハウジング２０に固定される。
　磁気センサ８１は、トーションバー１２のねじれ変形に伴って磁気発生部５０から回転磁気回路部６０を通じて第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２に導かれる磁束密度を検出する磁気検出器である。磁気センサ８１は、ホール素子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。磁気センサ８１の出力信号は、センサホルダ８３に設けられた端子８３Ａを介して、コントローラに送信される。なお、磁気センサ８１には、ホール素子の信号を増幅する回路、温度補償を行う回路、又はノイズフィルタの回路等を設けてもよい。
　次に、トルクセンサ４０がトーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する機能について説明する。
　トーションバー１２に操舵トルクが作用しない中立状態では、第一軟磁性リング６１の第一磁路端部６１Ａ及び第二軟磁性リング６２の第二磁路端部６２Ａはそれぞれリング磁石５２のＮ極及びＳ極に同一面積で対峙しており、両極は磁気短絡している。そのため、磁束は回転磁気回路部６０及び固定磁気回路部７０に導かれない。
　ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に特定方向の操舵トルクが作用した場合には、操舵トルクの方向に応じてトーションバー１２はねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は回転磁気回路部６０と固定磁気回路部７０に導かれ、磁気センサ８１は磁場の大きさ及び方向に応じた信号を出力する。
　この場合における磁気経路は、Ｎ極から第一軟磁性リング６１、第一集磁リング７１、第一集磁ヨーク７３、磁気センサ８１、第二集磁ヨーク７４、第二集磁リング７２、第二軟磁性リング６２を経由してＳ極に向かう経路である。
　一方、ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に上記とは逆方向の操舵トルクが作用した場合には、トーションバー１２が逆方向にねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は、上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれる。磁気センサ８１は、磁場の強さ及び方向に応じた信号を出力する。
　この場合における磁気経路は、Ｎ極から第二軟磁性リング６２、第二集磁リング７２、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、第一集磁ヨーク７３、第一集磁リング７１、第一軟磁性リング６１を経由してＳ極に向かう経路である。
　第一磁路端部６１Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差、及び第二磁路端部６２Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きいほど、磁気ギャップの磁場は強くなる。磁気ギャップにおける磁場が強くなると、磁気センサ８１の出力信号も増大する。
　トーションバー１２に作用する操舵トルクは、磁気センサ８１から出力された信号に基づいて検出される。
　次に、図５Ａ～図６Ｂを参照して、パワーステアリング装置１の上部ハウジング２０への第一集磁リング７１のかしめ固定について説明する。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、第一集磁リング７１は、軟磁性体によって形成される環状部材である。第一集磁リング７１には、周方向にわたって所定隙間で開口するスリット７１Ａが形成される。
　第一集磁リング７１は、回転軸Ｏ方向の中央部７１Ｂが内側に突出するように形成されている。第１集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの径方向における板厚は、中央部７１Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第一集磁リング７１は、上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄが中央部７１Ｂより薄くなるように形成された環状部材である。このように、第一集磁リング７１の内周面は中央部分が内側に突出する凹凸面として形成されており、第一集磁リング７１の外周面は平坦な面として形成されている。
　図６Ａに示すように、第一集磁リング７１は上部ハウジング２０の内周壁に沿って凹設された環状溝２４に嵌め込まれる。第一集磁リング７１が環状溝２４に嵌め込まれると、第一集磁リング７１のスリット７１Ａの開口幅は狭まり、スリット７１Ａに起因して生じる磁気ギャップの影響が低減される。
　上部ハウジング２０の環状溝２４の溝深さは、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの板厚よりも大きく設定されている。そのため、環状溝２４に第一集磁リング７１が嵌め込まれた状態では、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの内周面は上部ハウジング２０の内周壁よりも環状溝２４側の奥まった位置にあり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周面に所定の隙間をあけて対峙する。
　図６Ｂに示すように、環状溝２４に嵌め込まれた第一集磁リング７１は、上部ハウジング２０の内周壁に形成されるかしめ部２５によって、上部ハウジング２０にかしめ固定される。
　かしめ部２５は、環状溝２４の下側の上部ハウジング２０の内周壁に、周方向に沿って６個形成される。本実施形態ではかしめ部２５を６個形成したが、かしめ部２５の個数は必要に応じて任意に設定される。かしめ部２５は、図６Ｂの矢印の位置においてかしめ工具を上部ハウジング２０の内周壁に打ち込んで、上部ハウジング２０の内周壁の一部を変形させることによって、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成される。
　このように第一集磁リング７１は６個のかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定されるので、第一集磁リング７１が環状溝２４内でがたついたり回転したりすることがない。かしめ部２５は第一集磁リング７１の内周面の下側を係止し、第一集磁リング７１の径方向への移動を規制するので、第一集磁リング７１が環状溝２４から外れることを防止できる。
　かしめ部２５は、第一集磁リング７１の薄肉の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成されるため、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。つまり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面と上部ハウジング２０の内周壁とは同一円筒面上に位置している。したがって、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止される。
　なお、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と略面一に設定してもよい。つまり、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止されるのであれば、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面を、上部ハウジング２０の内周壁よりも僅かに高く又は低く設定することができる。
　本実施形態では、第一集磁リング７１が嵌め込まれる環状溝２４の下方位置にかしめ部２５を形成したが、かしめ部２５の形成位置はこれに限られない。例えば、図７に示すように、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるかしめ部２５とは別に、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５を形成してもよい。この場合には、第一集磁リング７１をより確実に上部ハウジング２０にかしめ固定することが可能となる。
　なお、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５のみによって、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定してもよい。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、第二集磁リング７２も第一集磁リング７１と同じ構成を有している。第二集磁リング７２の上端部７２Ｃ及び下端部７２Ｄの径方向における板厚は、中央部７２Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第二集磁リング７２は、第一集磁リング７１の下方に位置する環状溝２４に嵌め込まれ、第一集磁リング７１の場合と同様に、上部ハウジング２０の内周壁に形成されたかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定される。第二集磁リング７２のかしめ固定は第一集磁リング７１のかしめ固定と同じであるので、第二集磁リング７２のかしめ固定についての説明は省略する。
　上記した第１実施形態によるトルクセンサ４０においては、以下の効果を得ることができる。
　第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２の内周面の下部をかしめ部２５によって係止することで、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２を上部ハウジング２０にかしめ固定するので、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２が各環状溝２４から外れることを防止できる。これにより、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は上部ハウジング２０に、より確実にかしめ固定される。
　また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。したがって、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２とが干渉することを防止できる。これにより、トルクセンサ４０の組み立て作業性を改善することが可能となる。
　図８を参照して、本発明の第２実施形態体によるトルクセンサ４０について説明する。図８は、第２実施形態によるトルクセンサ４０の上部ハウジング２０の一部縦断面図である。第２実施形態については、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。なお、図８では、第１実施形態と同一の構成部分には第１実施形態と同一の符号を付している。
　図８に示すように、上部ハウジング２０の内周壁には、環状溝２４と軸方向に並んで上下のかしめ促進溝２６がそれぞれ凹設される。各かしめ促進溝２６にかしめ工具が打ち込まれることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄに当接するかしめ部２８が形成される。
　上下のかしめ促進溝２６は、環状に形成されるとともに、環状溝２４に対して軸方向に所定の距離（例えば０．５～１．０ｍｍ）をあけて並んで形成される。かしめ促進溝２６は、縦断面が矩形状のスリットとして形成されている。
　上部ハウジング２０の内周壁にかしめ促進溝２６と環状溝２４を形成することで、かしめ促進溝２６と環状溝２４との間における上部ハウジング２０には環状のかしめ用壁部２７が形成される。このかしめ用壁部２７は、縦断面が矩形状のリブとして形成される。
　第一集磁リング７１の取付時には、第一集磁リング７１を環状溝２４に嵌め込む。その後、かしめ工具をかしめ促進溝２６に打ち込んで、かしめ用壁部２７の先端部（内周端部）を第一集磁リング７１に向けて倒すように曲げ変形させ、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄにそれぞれ覆い被さるフック状のかしめ部２８を形成する。
　第１実施形態では、第一集磁リング７１の取付時に、かしめ工具が上部ハウジング２０の内周壁に打ち込まれ、上部ハウジング２０の内周壁が部分的に盛り上がることによってかしめ部２５が形成される。このようにかしめ部２５を形成する場合、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃや下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚を大きくすることが難しい。
　第２実施形態では、上部ハウジング２０の内周壁に、環状溝２４と隣り合って形成されるかしめ促進溝２６と、かしめ促進溝２６と環状溝２４の間に残されるかしめ用壁部２７と、が形成される。そして、かしめ工具をかしめ促進溝２６に押し付け、かしめ用壁部２７を曲げ変形させることによって、かしめ部２８が形成される。このようにかしめ部２８を形成する場合、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚を第１実施形態のかしめ部２５のものとに比べて大きくすることが可能となる。これにより、かしめ部２８は第一集磁リング７１を保持する力が大きくなり、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０に固定する強度を高めることができる。また、かしめ用壁部２７を変形させてかしめ部２８を形成するため、かしめ部２８の形状にバラツキが生じることを抑えられ、品質向上を図ることができる。
　かしめ部２８は周方向に沿って所定の間隔をあけて６個形成されるが、かしめ部２８の個数は必要に応じて任意に設定される。なお、ローラ状のかしめ工具をかしめ促進溝２６の全周に渡って押し付けることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄに乗り上げるかしめ部２８を環状に形成してもよい。
　また、かしめ促進溝２６は、環状に形成されるものに限られず、かしめ部２８の近傍に位置する複数箇所に形成される凹部としてもよい。
　さらに、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄのそれぞれに被さる上下のかしめ部２８を形成する構成に限られない。上下のかしめ部２８のうちいずれか一方のみを形成して、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定してもよい。
　図８では第一集磁リング７１のかしめ固定について説明したが、第二集磁リング７２のかしめ固定も第一集磁リング７１のかしめ固定と同じであるので、第二集磁リング７２のかしめ固定についての説明は省略する。
　なお、第１実施形態及び第２実施形態において、上部ハウジング２０が樹脂材料によって形成される場合には、熱溶着かしめによって形成されたかしめ部２５，２８によって、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は上部ハウジング２０に固定される。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１１年３月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－０６０２２８及び２０１１年９月６日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－１９３７９３に基づく優先権を主張し、これら出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

  1. 　ハウジング内に回転自在に支持された第１シャフトと第２シャフトとを連結するトーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサであって、
    　前記第１シャフトに固定される磁気発生部と、
    　前記第２シャフトに固定される回転磁気回路部と、
    　前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、
    　前記トーションバーのねじれ変形に伴って前記磁気発生部から前記回転磁気回路部を通じて前記集磁リングに導かれる磁束密度を検出する磁気検出器と、を備え、
    　前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、
    　前記ハウジングは、
    　前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、
    　前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えるトルクセンサ。
  2. 　請求項１に記載のトルクセンサであって、前記集磁リングの中央部の内周面は、前記ハウジングの内周壁に対して略面一となるように構成されるトルクセンサ。
  3. 　請求項１に記載のトルクセンサであって、前記かしめ部は、前記集磁リングの少なくとも一方の端部側において、前記内周壁に沿って複数設けられるトルクセンサ。
  4. 　請求項１に記載のトルクセンサであって、前記ハウジングの内周壁には、軸方向に前記環状溝と隣り合って形成されるかしめ促進溝と、前記かしめ促進溝と前記環状溝の間に残されるかしめ用壁部と、が形成され、前記かしめ用壁部が変形することによって前記かしめ部が形成されるトルクセンサ。
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