WO2016181923A1

WO2016181923A1 - トルク検出装置、電動パワーステアリング装置及び車両

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Publication number: WO2016181923A1
Application number: PCT/JP2016/063710
Authority: WO
Inventors: 畑中　和幸; 杉田　澄雄
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US20170210416A1; JPWO2016181923A1; EP3242117A4; CN107532956A; EP3242117A1; JP6048631B1; US9771104B2; EP3242117B1; CN107532956B

Abstract

ヨーク内に検出コイルの巻き付けられたコイルボビンを軸方向に押圧して保持する際の検出コイルの変形量を従来と比較して低減することが可能なトルク検出装置を提供する。トルクセンサ（ＴＳ）は、１対のコイル（１３ａ），（１３ｂ）と、コイル（１３ａ），（１３ｂ）がそれぞれ巻き付けられるコイルボビン（１８Ａａ）及び（１８Ａｂ）と、コイルボビン（１８Ａａ）及び（１８Ａｂ）をそれぞれ保持する２つのヨーク（１５ａ），（１５ｂ）と、ヨーク（１５ａ），（１５ｂ）の内径に圧入される１つのヨークカバー（１４）と、コイルボビン（１８Ａａ）及び（１８Ａｂ）のフランジ部（１８ｂ）における径方向外側端部の周方向の複数位置に径方向外側に突出して設けられ、組立時にコイルボビン（１８Ａａ）及び（１８Ａｂ）間で作用してコイルボビン（１８Ａａ）及び（１８Ａｂ）を軸方向に押圧する押圧部（１８ｃ）と、を備える。

Description

トルク検出装置、電動パワーステアリング装置及び車両

　本発明は、回転軸に発生するトルクを検出するトルク検出装置、そのトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置及び車両に関する。

　従来、トルク検出装置を構成する検出コイルをヨーク内に保持する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術では、コイルボビンの端面周縁部に突起を設け、ヨークとカバーヨークとの間に検出コイルの巻き付けられたコイルボビンを挟みこむことでヨーク底面と突起とを当接させてコイルボビンの端面を屈曲させる。この屈曲による復元力によってヨーク底面との間のガタを詰め、ヨーク内でコイルを保持している。

特許第３３４６２６８号公報

　しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、コイルボビンの端面周縁部に設けた突起によって端面を屈曲させて保持する構成となっており、屈曲による検出コイル（コイル巻線）の変形によって検出コイルの電気的特性の変化及びばらつきが生じる恐れがある。そのため、ヨークとコイルボビンとの寸法精度を高める必要がある。
　そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、ヨーク内に検出コイルの巻き付けられたコイルボビンを軸方向に押圧して保持する際の検出コイルの変形量を従来と比較して低減することが可能なトルク検出装置、そのトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを課題としている。

　上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係るトルク検出装置は、回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する、対になる検出コイルと、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを演算するトルク演算回路と、前記対になる検出コイルがそれぞれ巻き付けられる２つのリール状のコイルボビンと、前記２つのコイルボビンをそれぞれ内嵌して保持する円筒部を有する２つの電磁ヨークと、軸方向に互いに向かい合わせた前記２つの電磁ヨークに挟まれる位置で、該２つの電磁ヨークの前記円筒部の内径に圧入される１つのヨークカバーと、前記２つのコイルボビンのフランジ部における径方向外側端部の周方向の複数位置から径方向外側に突出して設けられ、組立時に前記２つのコイルボビン間で作用して該２つのコイルボビンを軸方向に押圧する押圧部と、を備える。
　また、上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係るパワーステアリング装置は、上記のトルク検出装置を備える。
　また、上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係る車両は、上記のトルク検出装置を備える。

　本発明のトルク検出装置では、各コイルボビンのフランジ部に該フランジ部の径方向外側端部から径方向外側に突出して設けられた押圧部によって、組立時に２つのコイルボビンを軸方向に押圧することが可能である。これによって、コイルボビンの端面を直接変形させることなく、電磁ヨーク内にコイルボビンを安定して保持することが可能となる。その結果、従来と比較して保持時の検出コイルの変形量を低減することが可能となり、変形による検出コイルの電気的特性の変化及びばらつきを抑えることが可能となる。
　そして、上記トルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置では、信頼性の高い操舵補助制御を行うことが可能となる。また、上記トルク検出装置を備える車両では、このトルク検出装置を、例えば車載の電動パワーステアリング装置や変速機に採用することで信頼性の高い操舵補助制御や変速制御を行うことが可能となる。

本発明に係るトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装置を車両に適用した場合の全体構成図である。本発明に係るトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置の主要部を示す断面図である。トルク検出部の構成を示す図である。第１実施形態に係るトルク検出部の構成部材を示す分解斜視図である。第１実施形態に係るトルク検出部を組み立てた状態を示す斜視図である。（ａ）は、第１実施形態に係るトルク検出部の軸方向部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す軸方向部分断面図である。（ａ）は、第２実施形態に係るコイルボビンを示す斜視図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る第２突出部の部分側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、（ｂ）の変形例を示す部分側面図である。第３の実施形態に係るトルク検出部の構成部材を示す分解斜視図である。第３の実施形態に係るトルク検出部の軸方向部分断面図である。

　次に、図面を参照して、本発明の第１～第３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
　また、以下に示す第１～第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（第１実施形態）
（構成）
　第１実施形態に係る車両１は、図１に示すように、左右の転舵輪となる前輪４ＦＲ及び４ＦＬと後輪４ＲＲ及び４ＲＬを備えている。前輪４ＦＲ及び４ＦＬは、電動パワーステアリング装置３によって転舵される。
　電動パワーステアリング装置３は、図１に示すように、ステアリングホイール３１と、ステアリングシャフト３２と、トルクセンサＴＳと、第１のユニバーサルジョイント３４と、ロアシャフト３５と、第２のユニバーサルジョイント３６とを備える。
　電動パワーステアリング装置３は、更に、ピニオンシャフト３７と、ステアリングギヤ３８と、タイロッド３９と、ナックルアーム４０とを備える。

　ステアリングホイール３１に運転者から作用された操舵力は、ステアリングシャフト３２に伝達される。
　そして、ステアリングシャフト３２に伝達された操舵力は、第１のユニバーサルジョイント３４を介してロアシャフト３５に伝達され、さらに、第２のユニバーサルジョイント３６を介してピニオンシャフト３７に伝達される。このピニオンシャフト３７は、入力軸３７ａと出力軸３７ｂとを有する。入力軸３７ａの一端は第２のユニバーサルジョイント３６に連結され、他端はトーションバー３０（後述）を介して出力軸３７ｂの一端に連結されている。出力軸３７ｂに伝達された操舵力はステアリングギヤ３８を介してタイロッド３９に伝達される。更に、このタイロッド３９に伝達された操舵力はナックルアーム４０に伝達され、前輪４ＦＲおよび４ＦＬを転舵させる。

　ここで、ステアリングギヤ３８は、ピニオンシャフト３７の出力軸３７ｂに連結されたピニオン３８ａとこのピニオン３８ａに噛合するラック３８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。したがって、ステアリングギヤ３８は、ピニオン３８ａに伝達された回転運動をラック３８ｂで車幅方向の直進運動に変換している。
　また、ピニオンシャフト３７の出力軸３７ｂには、操舵補助力を出力軸３７ｂに伝達する操舵補助機構４１が連結されている。

　操舵補助機構４１は、出力軸３７ｂに連結したウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ４２と、この減速ギヤ４２に連結された操舵補助力を発生する電動モータ４３と、電動モータ４３のハウジングに固定支持されたＥＰＳ制御ユニット４４とを備えている。
　電動モータ４３は、３相ブラシレスモータであり、図示しない環状のモータロータと環状のモータステータとを備えている。モータステータは、径方向外側に突出する複数の極歯を円周方向に等間隔に備えて構成され、各極歯には励磁用コイルが巻き回されている。そして、モータステータの外側に、モータロータが同軸に配設されている。モータロータは、モータステータの極歯と僅かの空隙（エアギャップ）をもって対向しかつ内周面に円周方向に等間隔に設けられた複数の磁石を備えて構成されている。

　モータロータはモータ回転軸に固定されており、モータステータのコイルにＥＰＳ制御ユニット４４を介して３相交流電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸が回転する。
　ＥＰＳ制御ユニット４４は、図示しないが、コントローラと、モータ駆動回路とを備えている。また、ＥＰＳ制御ユニット４４には、図１に示すように、トルクセンサＴＳで検出された操舵トルクＴと、車速センサ５０で検出された車速Ｖと、直流電圧源としてのバッテリ５１から直流電流が入力されている。
　トルクセンサＴＳは、ステアリングホイール３１に付与されて入力軸３７ａに伝達された操舵トルクＴを検出する。

　次に、図２に基づき、電動パワーステアリング装置の主要部の構成について詳細に説明する。
　図２において、符号５はハウジングであって、このハウジング５は、入力軸側ハウジング部５ａと出力軸側ハウジング部５ｂとに２分割された構造を有する。入力軸側ハウジング部５ａの内部には、入力軸３７ａが軸受６ａによって回転自在に支持されている。また、出力軸側ハウジング部５ｂの内部には出力軸３７ｂが軸受６ｂ及び６ｃによって回転自在に支持されている。
　そして、入力軸３７ａ及び出力軸３７ｂは、入力軸３７ａの内部に配設されたトーションバー３０を介して連結されている。

　入力軸３７ａ、トーションバー３０及び出力軸３７ｂは同軸に配置されており、入力軸３７ａとトーションバー３０とはピン結合し、また、トーションバー３０と出力軸３７ｂとはスプライン結合している。
　また、出力軸３７ｂには、これと同軸で且つ一体に回転するウォームホイール７が固着されており、電動モータ４３で駆動されるウォーム８と出力軸側ハウジング部５ｂ内で噛合している。ウォームホイール７は金属製のハブ７ａに合成樹脂製の歯部７ｂが一体的に固定されている。電動モータ４３の回転力は、ウォーム８及びウォームホイール７を介して出力軸３７ｂに伝達され、電動モータ４３の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸３７ｂに任意の方向の操舵補助トルクが付与される。

　次に、入力軸３７ａ及び出力軸３７ｂ間のトルクを検出するトルクセンサ（トルク検出装置）ＴＳを構成するトルク検出部１０の構成について説明する。
　トルク検出部１０は、入力軸３７ａに形成されたセンサシャフト部１１と、入力軸側ハウジング部５ａの内側に配置された１対のコイル１３ａ及び１３ｂと、両者の間に配置された円筒部材１２とを備える。
　センサシャフト部１１は磁性材料で構成されており、センサシャフト部１１の表面には、図３に示すように、軸方向に延びた複数（図３の例では９個）の凸条１１ａが円周方向に沿って等間隔に形成されている。また、凸条１１ａの間には溝部１１ｂが形成されている。

　センサシャフト部１１の外側には、センサシャフト部１１に接近して導電性で且つ非磁性の材料、例えばアルミニウムで構成された円筒部材１２がセンサシャフト部１１と同軸に配置されており、図２に示すように、円筒部材１２の延長部１２ｅは出力軸３７ｂの端部２ｅの外側に固定されている。
　円筒部材１２には、前記したセンサシャフト部１１の表面の凸条１１ａに対向する位置に、円周方向に等間隔に配置された複数個（図３では９個）の長方形の窓１２ａからなる第１の窓列と、この第１の窓列から軸方向にずれた位置に、窓１２ａと同一形状で、円周方向の位相が異なる複数個（図３では９個）の長方形の窓１２ｂからなる第２の窓列とが設けられている。

　円筒部材１２の外周は、同一規格のコイル１３ａ及び１３ｂが捲回されたコイルボビン１８を保持するヨーク１５ａ及び１５ｂで包囲されている。即ち、コイル１３ａ、１３ｂは円筒部材１２と同軸に配置され、コイル１３ａは窓１２ａからなる第１の窓列部分を包囲し、コイル１３ｂは窓１２ｂからなる第２の窓列部分を包囲する。
　ヨーク１５ａ及び１５ｂは、図２に示すように、入力軸側ハウジング部５ａの内部に固定されている。コイル１３ａ，１３ｂの出力線は、コイルボビン１８に圧入されたコイル側端子にコイル先端部分を絡げて半田固定した状態で、基板スルーホールに挿入し、半田付けで接続されている。ここで、回路基板１７の電気回路を担う電子部品は、リフロー半田付けによる表面実装、若しくはリード半田付け等によって実装されている。

　図４は、トルク検出部１０の構成部材を示す斜視図である。
　第１実施形態のコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂは、プラスチック等の不導体からなるリール状の部材であって、入力軸側ハウジング部５ａに入力軸３７ａや出力軸３７ｂと同軸に固定されている。このコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂは、一対のフランジ部１８ａ，１８ｂを有している。コイルボビン１８Ａａのフランジ部１８ａ，１８ｂの間の溝部にはコイル１３ａが捲回され、コイルボビン１８Ａｂのフランジ部１８ａ，１８ｂの間の溝部にはコイル１３ｂが捲回されている。

　第１実施形態のトルク検出部１０では、コイル１３ａ，１３ｂがそれぞれ捲回された同一形状の２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを、互いに向かい合わせて用いる。
　以下、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂは、区別する必要が無い場合に「コイルボビン１８Ａ」と記載する場合がある。
　フランジ部１８ｂの側面端部には、後述する端子取付部１８ｅが形成されており、端子取付部１８ｅをコイルボビン１８Ａの上端部に位置させた状態でのコイルボビン１８Ａの中心を通る垂線を対称軸として、線対称に、２つの押圧部１８ｃが形成されている。この構成により、コイルボビン１８Ａａと１８Ａｂの共通化が図れる。

　押圧部１８ｃは、フランジ部１８ｂの一部が径方向外側に突出した矩形平板状のベース部１８０と、該ベース部１８０の径方向外側端部の周方向中央位置から、コイルボビン１８Ａの軸方向外側に向かって突出形成された矩形平板状の爪部１８１とで構成されている。
　つまり、２つのコイルボビン１８Ａを、フランジ部１８ｂを対向させて同一軸上に配置した状態では、軸方向において両者の各爪部１８１の先端部同士が対向する構造となっている。

　また、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂの各爪部１８１の軸方向の長さは、組立時において両者の軸方向端部同士が突き当たって互いが押し合う程度の長さに構成されている。この長さは、ヨーク１５ａ及び１５ｂ内にコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを安定して保持するのに必要な軸方向の押圧力を得られる長さに設計されている。
　なお、押圧部１８ｃは、１つのコイルボビン１８Ａに対して２つ以上であれば、その数は適宜選択可能である。

　端子取付部１８ｅは、フランジ部１８ｂの側面上端部からさらに径方向外側に突出する略直方体状の部材であり、その上面には、回路基板１７と接続するための２本の端子１８ｆが圧入固定されている。これら２本のコイル側端子１８ｆは平行に配設され、端子取付部１８ｅの上面から径方向外側に突出するように固定されている。
　ヨーク１５ａ及び１５ｂは、同一形状の部材であって、コイルボビン１８Ａを外嵌する円筒部１５ｄと、コイルボビン１８Ａに固定される際に、押圧部１８ｃ及び端子取付部１８ｅを軸方向内側に収容する収容部１５ｅと、軸方向外側を向く端部に形成されたリング状の底部１５ｆとから構成されている。そして、底部１５ｆの内径は、コイルボビン１８Ａの溝部の内径と同寸法となっている。

　また、ヨーク１５ａ及び１５ｂは、円筒部１５ｄの底部１５ｆとは逆側の端部に、互いに周方向に所定角度ずつ離隔して（第１実施形態では周方向に等間隔に）３つの凹部１５ｃが形成されている。これら３つの凹部１５ｃのうち２つは、端子取付部１８ｅをコイルボビン１８Ａの上端部に位置させた状態でのコイルボビン１８Ａの中心を通る垂線を対称軸として、線対称に形成されている。なお、３つの凹部１５ｃは、周方向に等間隔に形成する構成に限らず、異なる間隔に形成する構成としてもよい。

　さらに、ヨークカバー１４は、略リング状の部材であって、その外周面には、互いに周方向に所定角度ずつ離隔して３つの突起部１４ａが形成されている。このヨークカバー１４は、突起部１４ａをヨーク１５ａ，１５ｂの凹部１５ｃに嵌合させた状態で、ヨーク１５ａ，１５ｂの円筒部１５ｄの内径に圧入される。
　すなわち、ヨークカバー１４がヨーク１５ａ，１５ｂに圧入されるときの圧入深さは、ヨークカバー１４の突起部１４ａとヨーク１５ａ，１５ｂの凹部１５ｃとによって規制される。具体的には、ヨーク１５ａ，１５ｂに設ける凹部１５ｃの軸方向深さは、製造公差も含めて、ヨークカバー１４の厚みの半分程度にする。

　なお、ここでは、突起部１４ａ及び凹部１５ｃをそれぞれ３つずつ設けているが、突起部１４ａ及び凹部１５ｃを設置する数や設置する角度は適宜設定可能である。
　回路基板１７には、コイル側端子接続用のスルーホール（不図示）が設けられている。そして、コイルボビン１８Ａに圧入されたコイル側端子１８ｆにコイル先端部分を絡げて半田固定した状態で、コイル側端子接続用のスルーホールに挿入し、半田付けで接続することにより、トルク検出部１０と回路基板１７との間の電気的接続が得られる。別の方法として、回路基板１７にメス端子を有する基板側コネクタを設け、端子取付部１８ｅにガイド部等を設けてコイル側コネクタを構成し、基板側コネクタにコイル側コネクタを基板厚み方向に接続することにより電気的接続を得るようにしてもよい。

　トルク検出部１０を組み立てる際には、先ず、コイル１３ａ，１３ｂをそれぞれコイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂに巻き付ける。コイル１３ａをコイルボビン１８Ａａに巻き付ける場合、コイル１３ａの先端部分を一方のコイル側端子１８ｆに絡げて半田またはティグ溶接で固定する。そして、コイル１３ａをコイルボビン１８Ａａの溝部に巻き付けた後、その終端部分を他方のコイル側端子１８ｆに絡げて半田またはティグ溶接で固定する。コイル１３ｂ及びコイルボビン１８Ａｂについても同様である。

　次に、コイル１３ａ，１３ｂを巻き付けたコイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂを、それぞれヨーク１５ａ，１５ｂの内側に嵌着する。そして、これらコイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂを、ヨークカバー１４を挟んでフランジ部１８ｂを互いに向かい合わせるように配置し、ヨークカバー１４に対して軸方向両側からヨーク１５ａ，１５ｂを圧入する。
　これにより、図５に示すように、２つ分に相当するコイル１３ａ，１３ｂが一体となる。これを、入力軸側ハウジング部５ａの内側に装着する。
　このとき、ヨーク１５ａ，１５ｂの凹部１５ｃと、ヨークカバー１４の突起部１４ａとが軸方向においてそれぞれ突き当てられ、ヨーク１５ａ，１５ｂに対するヨークカバー１４の圧入方向の相対位置が規制される。また、ヨーク１５ａ，１５ｂに設ける凹部１５ｃの軸方向深さは、ヨークカバー１４の厚みの半分程度であるため、ヨーク１５ａとヨーク１５ｂとで圧入量を均等にすることができる。

　また、ヨーク１５ａ，１５ｂを圧入することにより、図６（ａ）に示すように、コイルボビン１８Ａａにおける押圧部１８ｃの爪部１８１の軸方向先端部とコイルボビン１８Ａｂにおける押圧部１８ｃの爪部１８１の軸方向先端部とが突き当てられる。これにより、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂは、互いの爪部１８１同士が軸方向に押し合って、互いのベース部１８０が軸方向外側に撓む。この撓んだベース部１８０の復元力によって、互いの爪部１８１を軸方向内側へと押圧する押圧力が生じる。即ち、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂをヨーク１５ａ，１５ｂを軸方向内側に押圧する押圧力が生じる。この押圧力によって、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂの軸方向の移動を阻止し、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂをヨーク１５ａ，１５ｂ内に安定して保持することができる。

　また、コイルボビン１８Ｂのフランジ部１８ｂの径方向外側端部よりも更に径方向外側に突出して設けられた押圧部１８ｃにおいて押圧する構成としたので、コイルボビン１８Ａの端面（フランジ１８ｂの軸方向外側の端面）を直接変形することなくコイルボビン１８Ａを保持することができる。
　そして、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂが対向して合わさることでコイル側端子１８ｆが一列に並び、このコイル側端子１８ｆを、回路基板１７のコイル端子接続用スルーホールに半田を介して接続する。

　ここで、爪部１８１の寸法の一例について説明する。図６（ａ）中のｄ１は、ヨークカバー１４の軸方向の厚みを示し、一例として、２．７［ｍｍ］に構成されている。そして、図６（ａ）中のｄ２は、爪部１８１の軸方向の長さを示し、一例として、１．４５［ｍｍ］に構成されている。即ち、突き当てられた２つの爪部１８１の軸方向の総長は、２．９［ｍｍ］となり、ヨークカバーの厚み２．７［ｍｍ］に対して、０．２［ｍｍ］だけ大きくなるように構成されている。この０．２［ｍｍ］分が締め代（たわみ代）となる。

　また、図６（ａ）中のｄ３は、爪部１８１の径方向外側に伸びる部分（以下、「椀部」と称す）の軸方向の厚みを示し、一例として、０．６［ｍｍ］に構成されている。さらに、図６（ａ）中のｄ４は、腕部の径方向の長さを示し、一例として、０．７［ｍｍ］に構成されている。
　また、爪部１８１の材料としては、一例として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を母材としてガラス繊維を３０［ｗｔ％］程度混入させたものを使用している。この材料は、耐熱性や耐油性が高く、またグレードによっては難燃性を持たせることが可能である。なお、第１実施形態のコイルボビン１８Ａの材料としては、一例として、難燃性ＰＢＴを使用している。

　回路基板１７にはトルクセンサＴＳを構成する図示しないトルク演算回路が搭載されており、このトルク演算回路は、２つのコイル１３ａ，１３ｂの出力電圧を検出し、当該出力電圧の差分に基づいて、ステアリングホイール３１に付与されて入力軸３７ａに伝達された操舵トルクＴを検出する。このように、トルクセンサＴＳは、入力軸３７ａと出力軸３７ｂとの相対的な変位（回転変位）を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出する。

　トルクセンサＴＳで検出した操舵トルクＴは、ＥＰＳ制御ユニット４４のコントローラに入力される。コントローラは、操舵トルクＴの他に車速Ｖを入力し、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ４３で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ４３に供給する駆動電流をフィードバック制御する。このようにして、操舵補助制御が実施される。
　なお、コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂの押圧部１８ｃの爪部１８１の軸方向の長さを全て同じ長さとした場合を説明したが、この構成に限らず、組立時に互いに押し合う構成であれば、軸方向に対向する一方のコイルボビンの爪部の長さと、他方のコイルボビンの爪部の長さとを異なる長さに構成してもよい。

　例えば、図６（ｂ）の変形例に示すように、コイルボビン１８Ａａの押圧部１８ｃを、軸方向の長さを爪部１８１よりも短く構成した短爪部１８２を有する構成とし、この短爪部１８２に対向するコイルボビン１８Ａｂの押圧部１８ｃを、軸方向の長さを爪部１８１よりも長く構成した長爪部１８３を有する構成としてもよい。なお、コイルボビン１８Ａの２つの押圧部１８ｃの一方を、短爪部１８２を有する構成とし、他方を、長爪部１８３を有する構成として、２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂの形状を同一形状とすることでコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを共通化し生産コストを低減することが可能となる。
　また、上記において、入力軸３７ａ、出力軸３７ｂ及びトーションバー３０が回転軸に対応し、コイル１３ａ及び１３ｂが検出コイルに対応し、ヨーク１５ａ，１５ｂが電磁ヨークに対応している。
　また、上記において、ベース部１８０が第１突出部に対応し、爪部１８１、短爪部１８２及び長爪部１８３が第２突出部に対応している。

（第１実施形態の効果）
（１）第１実施形態に係るトルクセンサＴＳは、回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する、対になるコイル１３ａ，１３ｂが巻かれた２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを対向して配置し、その間にヨークカバー１４を挟み、両コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂに対して軸方向両側からヨーク１５ａ，１５ｂを圧入することで、２つ分に相当する検出コイルを一体にする構造を有する。さらに、２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂのフランジ部１８ｂの周方向の複数の位置（第１実施形態では２箇所）に該複数の位置の各位置から径方向外側に突出して設けられた押圧部１８ｃが、組立時に２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂ間で作用して該２つのコイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを軸方向に押圧する。

　この構成によって、フランジ部１８ｂから径方向外側に突出して設けられた押圧部１８ｃによって、コイル１３ａ，１３ｂの巻き付けられたコイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂを軸方向に押圧して、これらの軸方向の移動を阻止することが可能となる。
　これによって、コイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂの端面を直接変形することなく、コイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂをヨーク１５ａ，１５ｂ内に安定して保持することが可能となる。その結果、従来と比較して組立時の検出コイルの変形量を従来に比して低減することが可能となり、変形による検出コイルの電気的特性の変化及びばらつきを抑えることが可能となる。

（２）押圧部１８ｃは、フランジ部１８ｂの周方向の複数の位置の各位置から径方向外側に突出して形成された複数のベース部１８０と、各ベース部１８０の外周縁部から軸方向外側に突出する爪部１８１とを有し、組立時にコイルボビン１８Ａａの爪部１８１とコイルボビン１８Ａｂの爪部１８１とが突き当たって互いを押し合うことで各コイルボビン１８Ａａ及び１８Ａｂを軸方向に押圧する。
　この構成によって、フランジ部１８ｂから径方向外側に突出して設けられた押圧部１８ｃの爪部１８１によって、コイル１３ａ，１３ｂの巻き付けられたコイルボビン１８Ａａ，１８Ａｂを軸方向に押圧してヨーク１５ａ，１５ｂ内に保持することが可能となる。
　これによって、従来と比較して検出コイルの変形量を従来に比して抑えることが可能となる。その結果、変形による検出コイルの電気的特性の変化及びばらつきを抑えることが可能となる。
（３）第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置３及び車両１は、トルクセンサＴＳを備える。
　これによって、信頼性の高い操舵補助制御を行うことが可能となる。

（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。
　第２実施形態は、上記第１実施形態において、押圧部の爪部の形状が異なるのみで、他の構成は同一となる。
　以下、上記第１実施形態と同じ構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分のみを詳細に説明する。
　第２実施形態の２つのコイルボビン１８Ｂ（区別する場合は１８Ｂａ及び１８Ｂｂ）はそれぞれ、図７（ａ）に示すように、押圧部１８ｈと、押圧部１８ｋとの２つの押圧部を備えている。なお、押圧部の形成位置は、上記第１実施形態と同様となる。また、押圧部１８ｈ及び１８ｋは、１つのコイルボビン１８Ｂに対して１対以上を設けてあれば、その対数は適宜選択可能である。

　押圧部１８ｈは、ベース部１８０と、ベース部１８０の径方向外側端部の周方向中央位置から、コイルボビン１８Ｂの軸方向外側に向かって突出形成された矩形平板状の爪部１８４とで構成されている。爪部１８４は、上記第１実施形態の爪部１８１と先端部の形状は同じで軸方向の長さを爪部１８１よりも長くした構成を有している。
　また、押圧部１８ｋは、ベース部１８０と、ベース部１８０の径方向外側端部からコイルボビン１８Ｂの軸方向外側に向かって突出形成された略台形平板状の爪部１８５と、爪部１８５の先端部（上底部）の周方向中央部に設けられた凹部からなる規制部１８６とで構成されている。

　規制部１８６は、その凹部を形成する底部１８６ａと、底部１８６ａを周方向に挟んで両側に直立する壁部１８６ｂとを有している。
　爪部１８４の周方向の幅は、規制部１８６の底部１８６ａの周方向の幅よりも僅かに短く構成されている。例えば、爪部１８４の軸方向先端部が、周方向のガタツキなく規制部１８６に嵌合可能な幅に構成されている。
　そして、２つのコイルボビン１８Ｂを、フランジ部１８ｂを対向させて同一軸上に配置した状態では、軸方向において一方のコイルボビン１８Ｂの底部１８６ａと、他方のコイルボビン１８Ｂの爪部１８４の軸方向先端部とが対向する構造となっている。
　また、コイルボビン１８Ｂの各爪部１８４の軸方向の長さと、各爪部１８５の規制部１８６の底部１８６ａのベース部１８０からの軸方向の長さとは、組立時において各爪部１８４の軸方向先端部と各規制部１８６の底部１８６ａとが突き当たって互いに押し合う程度の長さに構成されている。この長さは、ヨーク１５ａ，１５ｂ内に２つのコイルボビン１８Ｂを安定して保持するのに必要な軸方向の押圧力を得られる長さに設計されている。

　以上の構成によって、組立時は、図７（ｂ）に示すように、一方のコイルボビン１８Ｂの爪部１８４の軸方向先端部が、他方のコイルボビン１８Ｂの規制部１８６に嵌合されて、爪部１８４の軸方向先端部と規制部１８６の底部１８６ａとが突き当たって互いが押し合う。これにより、ベース部１８０が軸方向外側に撓む。そして、上記第１実施形態と同様に、撓んだベース部１８０の復元力によって、２つのコイルボビン１８Ｂが軸方向内側に押圧される。これにより、２つのコイルボビン１８Ｂの軸方向の移動を阻止し、２つのコイルボビン１８Ｂを、ヨーク１５ａ，１５ｂ内に安定して保持することができる。

　また、コイルボビン１８Ｂのフランジ部１８ｂの径方向外側端部よりも更に径方向外側に突出して設けられた押圧部１８ｈ及び１８ｋにおいて軸方向に押圧する構成としたので、コイルボビン１８Ｂの端面（フランジ１８ｂの軸方向外側の端面）を直接変形することなくコイルボビン１８Ｂを保持することができる。
　さらに、爪部１８４の軸方向先端部が、規制部１８６に嵌合されることにより、壁部１８６ｂが２つのコイルボビン１８Ｂ間の円周方向（回転方向）の移動を阻止する。これにより、２つのコイルボビン１８Ｂ間の円周方向の位相差を規制することができる。

　なお、押圧部１８ｋを径方向から見て凹形状の規制部１８６を有する構成としたが、規制部の形状はこの構成に限らない。
　例えば、図７（ｃ）の変形例に示すように、ベース部１８０の径方向外側端部からコイルボビン１８Ｂの軸方向外側に向かって突出形成された平板状の爪部１８７と、爪部１８７の先端部に設けられた周方向の高低差を有する段差形状の規制部１８８とを有する構成としてもよい。この規制部１８８は、低段部１８８ａと低段部１８８ａの一方の周方向端部に直立する高段部を形成する壁部１８８ｂとを有し、この壁部１８８ｂによって２つのコイルボビン１８Ｂ間の周方向の一方向への位相差を規制することが可能である。

　また、例えば、図７（ｄ）の変形例に示すように、コイルボビン１８Ｂの各爪部を、径方向から見て略直角三角形状の爪部１８９から構成してもよい。この爪部１８９は、規制部としての役割を果たす直角三角形の斜辺となるテーパ面１８９ａを備えている。これにより、組立時において、２つのコイルボビン１８Ｂの一方の爪部１８９のテーパ面１８９ａと他方の爪部１８９のテーパ面１８９ａとを軸方向に付き合わせて互いを押し合わせることで、２つのコイルボビン１８Ｂを軸方向に押圧することが可能となる。加えて、互いのテーパ面１８９ａによって２つのコイルボビン１８Ｂ間の円周方向の移動を阻止し、両者間の円周方向の位相差を規制することが可能である。
　また、上記において、入力軸３７ａ、出力軸３７ｂ及びトーションバー３０が回転軸に対応し、コイル１３ａ及び１３ｂが検出コイルに対応し、ヨーク１５ａ，１５ｂが電磁ヨークに対応している。
　また、上記において、ベース部１８０が第１突出部に対応し、爪部１８４，１８５が第２突出部に対応している。

（第２実施形態の効果）
　第２実施形態は、上記第１実施形態の効果に加えて下記の効果を奏する。
（１）第２実施形態に係るトルクセンサＴＳは、押圧部１８ｋが、爪部１８５に２つのコイルボビン１８Ｂ間の円周方向への位相差を規制する規制部１８６を有する。具体的に、各コイルボビン１８Ｂの爪部１８５は、規制部１８６として軸方向先端部に凹部を有し、各コイルボビン１８Ｂの爪部１８４は、規制部１８６の凹部と嵌合可能でかつ嵌合時に凹部の底部１８６ａと当接可能な凸部を有する。そして、２つのコイルボビン１８Ｂの一方の規制部１８６と他方の爪部１８４とを嵌合しかつ底部１８６ａと爪部１８４の軸方向先端部とを突き当てて互いに押し合わせることで、各コイルボビン１８Ｂを軸方向に押圧すると共に各コイルボビン１８Ｂ間の円周方向への位相差を規制する。
　この構成であれば、２つのコイルボビン１８Ｂの一方の規制部１８６（凹部）と他方の爪部１８４（凸部）とを嵌合することで、規制部１８６を形成する周方向両端の壁部１８６ｂが爪部１８４の周方向の移動を規制する。これにより、２つのコイルボビン１８Ｂ間の周方向（回転方向）の位相差を規制することが可能となり、コイル側端子１８ｆの位置精度を向上させることが可能となる。

（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。
　第３実施形態は、上記第１実施形態において、コイルボビン１８のフランジ部１８ａの軸方向外側の端面に複数の突起を設けた構成となる。
　以下、上記第１実施形態と同じ構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分のみを詳細に説明する。
　図８に示すように、第３実施形態のコイルボビン１８Ｃａ及び１８Ｃｂはそれぞれ、フランジ部１８ａの軸方向外側の端面の周縁部に軸方向外側に突出して設けられた４つの突起１８ｒを有している。これら４つの突起１８ｒは、周方向に等間隔に設けられている。

　なお、突起１８ｒは、１つのコイルボビン１８Ｃに対して４つ以上であれば、その数は適宜選択可能である。
　以下、コイルボビン１８Ｃａ及び１８Ｃｂは、区別する必要が無い場合に「コイルボビン１８Ｃ」と記載する場合がある。
　かかる構成によって、図９に示すように、組立時において、２つのコイルボビン１８Ｃがヨーク１５ａ，１５ｂ内に収容され、突起１８ｒがヨーク１５ａ，１５ｂの底部１５ｆに当接してコイルボビン１８Ｃのフランジ部１８ａの軸方向外側の端面が内側に屈曲し、この屈曲した端面の復元力によってヨーク１５ａ，１５ｂの底部１５ｆが軸方向に押圧される。即ち、コイルボビン１８Ｃが突起１８ｒを介して底部１５ｆを軸方向外側に押圧する。

　加えて、上記第１実施形態と同様に、２つのコイルボビン１８Ｃの押圧部１８ｃの爪部１８１の軸方向先端部同士が突き当たって互いに押し合うことによって、コイルボビン１８Ｃを軸方向内側に押圧することが可能である。
　即ち、突起１８ｒによる軸方向内側への押圧力と、押圧部１８ｃによる軸方向外側の押圧力とが合わさって、コイルボビン１８Ｃの軸方向の移動をより確実に阻止し、２つのコイルボビン１８をヨーク１５ａ，１５ｂ内に、より安定して保持することが可能となる。加えて、双方の軸方向の押圧力が合わさることによって、突起１８ｒによるコイル１３ａ，１３ｂの変形量を小さくすることが可能となる。

（第３実施形態の効果）
　第３実施形態は、上記第１実施形態の効果に加えて下記の効果を奏する。
（１）第３実施形態に係るトルクセンサＴＳは、コイルボビン１８Ｃａ及び１８Ｃｂのフランジ部１８ａの軸方向外側の端面の周方向の複数の位置に設けられた、組立時に２つのヨーク１５ａ，１５ｂを軸方向に押圧する複数の突起１８ｒを備える。
　この構成であれば、組立時に突起１８ｒがヨーク１５ａ，１５ｂの底部１５ｆに当接してコイルボビン１８Ｃａ，１８Ｃｂの端面が内側に屈曲し、この屈曲した端面の復元力によってコイルボビン１８Ｃａ，１８Ｃｂを、突起１８ｒを介してヨーク１５ａ，１５ｂの底部１５ｆに押圧することが可能となる。
　これによって、突起１８ｒによる軸方向の押圧力と、押圧部１８ｃによる軸方向の押圧力とが合わさって、コイルボビン１８Ｃａ，１８Ｃｂの軸方向の移動をより確実に阻止し、コイルボビン１８Ｃａ及び１８Ｃｂをヨーク１５ａ，１５ｂ内に、より安定して保持することが可能となる。加えて、押圧部１８ｃ及び突起１８ｒによる軸方向の押圧力が合わさることによって、突起１８ｒによるコイル１３ａ，１３ｂの変形量を小さくすることが可能となる。

（変形例）
（１）上記各実施形態では、トルク検出部１０のコイルとして１対のコイル１３ａ、１３ｂを用いているが、この構成に限らず、２対以上のコイルを用いるようにしてもよい。
（２）上記各実施形態では、ＥＰＳ制御ユニット４４を、電動モータ４３のハウジングに固定支持する構成を例に挙げて説明したが、この構成に限らず、別体として電動モータ４３のハウジングとは異なる位置に配置するなど他の構成としてもよい。
（３）上記各実施形態では、電動モータ４３として、３相ブラシレスモータを例に挙げて説明したが、この構成に限らず、電動モータ４３を、４相以上のブラシレスモータから構成したり、ブラシモータから構成したりするなど他の構成としてもよい。
　以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０１５－０９９０１７（２０１５年５月１４日出願）の全内容は、ここに引用例として包含される。
　ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明のことである。

　１…車両、３…電動パワーステアリング装置、５…ハウジング、５ａ…入力軸側ハウジング部、５ｂ…出力軸側ハウジング部、７…ウォームホイール、８…ウォーム、ＴＳ…トルクセンサ、１０…トルク検出部、１１…センサシャフト部、１２…円筒部材、１３ａ，１３ｂ…コイル、１４…ヨークカバー、１５ａ，１５ｂ…ヨーク、１７…回路基板、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…コイルボビン、１８ａ，１８ｂ…フランジ部、１８ｃ，１８ｄ，１８ｇ，１８ｈ，１８ｋ，１８ｐ，１８ｑ…押圧部、１８ｅ…端子取付部、１８ｆ…コイル側端子、３０…トーションバー、３７ａ…入力軸、３７ｂ…出力軸、１８０…ベース部、１８１，１８４，１８９…爪部、１８６，１８８…規制部、１８９ａ…テーパ面

Claims

　回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する、対になる検出コイルと、
　前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを演算するトルク演算回路と、
　前記対になる検出コイルがそれぞれ巻き付けられる２つのリール状のコイルボビンと、
　前記２つのコイルボビンをそれぞれ内嵌して保持する円筒部を有する２つの電磁ヨークと、
　軸方向に互いに向かい合わせた前記２つの電磁ヨークに挟まれる位置で、該２つの電磁ヨークの前記円筒部の内径に圧入される１つのヨークカバーと、
　前記２つのコイルボビンのフランジ部における径方向外側端部の周方向の複数位置に径方向外側に突出して設けられ、組立時に前記２つのコイルボビン間で作用して該２つのコイルボビンを軸方向に押圧する押圧部と、を備えるトルク検出装置。
　前記押圧部は、前記周方向の複数位置から径方向外側に突出して形成された複数の第１突出部と、各第１突出部の径方向外側端部から軸方向外側に突出する第２突出部とを有し、組立時に一方のコイルボビンの前記第２突出部と他方のコイルボビンの前記第２突出部とを軸方向に突き当てて互いに押し合わせることで前記２つのコイルボビンを軸方向に押圧する請求項１に記載のトルク検出装置。
　前記押圧部は、前記第２突出部に前記２つのコイルボビン間の円周方向への位相差を規制する規制部を有する請求項２に記載のトルク検出装置。
　前記２つのコイルボビンの前記第２突出部の一部は、前記規制部として軸方向先端部に凹部を有し、前記２つのコイルボビンの前記第２突出部の他部は、前記凹部と嵌合可能でかつ嵌合時に前記凹部の底部と当接可能な凸部を有し、
　組立時に一方のコイルボビンの前記凹部と他方のコイルボビンの前記凸部とを嵌合しかつ前記凹部の底部と前記凸部とを突き当てて互いに押し合わせることで前記２つのコイルボビンを軸方向に押圧すると共に前記２つのコイルボビン間の円周方向への位相差を規制する請求項３に記載のトルク検出装置。
　前記２つのコイルボビンの軸方向外側の端面の周方向の複数の位置に設けられた、組立時に前記２つの電磁ヨークを軸方向に押圧する複数の突起を備える請求項１から４のいずれか１項に記載のトルク検出装置。
　請求項１から５のいずれか１項に記載のトルク検出装置を備えたパワーステアリング装置。
　請求項１から５のいずれか１項に記載のトルク検出装置を備えた車両。