WO2018066529A1

WO2018066529A1 - トルクセンサ

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Publication number: WO2018066529A1
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Inventors: 前原　秀雄
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Abstract

トルクセンサ１００は、磁束密度を検出する検出部アッシー１０１を備え、検出部アッシー１０１は、磁気センサ４８，４９及び基板５０を収容し、ハウジング１１に取り付けられるケース６０と、基板５０に接続されたピン７０を保持し、ケース６０と一体に形成されたコネクタ８０と、を有し、ケース６０は、ハウジング１１に形成された開口部１１ａに嵌合され、中心軸がトーションバー５の径方向に延びる嵌合部６１と、ハウジング１１に締結されるフランジ部６４と、を有し、コネクタ８０は、その中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２からトーションバー５の径方向にオフセットして形成されると共に、接続口８０ａと反対側の底面８０ｂがフランジ部６４におけるハウジング１１との接触面６４ａからハウジング１１側にオフセットして形成される。

Description

トルクセンサ

　本発明は、トルクセンサに関するものである。

　特開２０１１－２５７２２５号公報には、車両の電動パワーステアリング装置に設けられるトルクセンサとして、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ものが開示されている。

　特開２０１１－２５７２２５号公報に開示のトルクセンサは、磁気センサと基板が収容されるセンサホルダを有し、センサホルダには、基板と外部のコントローラを接続するためのコネクタが設けられる（特開２０１１－２５７２２５号公報の図３及び図４（ａ）参照）。

　特開２０１１－２５７２２５号公報に開示されたトルクセンサでは、センサホルダに設けられるコネクタは、基板と平行な方向に延設され、センサホルダから張り出して形成されるため、センサホルダ全体が大型化する。

　したがって、電動パワーステアリング装置を車両に取り付ける際に、センサホルダが車両側の部品と干渉してしまうおそれがある。このように、センサホルダが大型化すれば、車両への電動パワーステアリング装置の搭載性が悪化する。

　本発明は、車両への電動パワーステアリング装置の搭載性を向上させ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、トーションバーのねじれ変形に伴って磁気発生部から回転磁気回路部を通じて導かれる磁束密度を検出する検出部アッシーと、を備え、検出部アッシーは、磁気検出器及び基板を収容し、ハウジングに取り付けられる非磁性のケースと、基板に接続されたピンを保持し、ケースと一体に形成されたコネクタと、を有し、ケースは、ハウジングに形成された開口部に嵌合され、中心軸がトーションバーの径方向に延びる嵌合部と、嵌合部の外周面に対して垂直方向に延設され、ハウジングに締結される鍔部と、を有し、コネクタは、その中心軸が嵌合部の中心軸からトーションバーの径方向にオフセットして形成されると共に、相手側コネクタと接続される接続口と反対側の端面が鍔部におけるハウジングとの接触面からハウジング側にオフセットして形成される。

本発明の実施形態に係るトルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置の断面図である。回転磁気回路部の斜視図である。検出部アッシーの斜視図である。検出部アッシーの斜視図であって、ケースとコネクタの図示を省略した図である。集磁ヨークと磁気センサの位置関係を示す図である。第１ハウジングの正面図である。第１ハウジングの正面図であり、検出部アッシーの図示を省略した図である。第１ハウジングの平面図である。図６におけるＡ－Ａ線に沿う断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトルクセンサ１００について説明する。

　まず、図１を参照して、トルクセンサ１００が適用される電動パワーステアリング装置１について説明する。電動パワーステアリング装置１は、車両に搭載され、ドライバによるステアリングホイールの操舵を補助する装置である。

　電動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結されステアリングホイールの回転に応じて回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の回転に応じて車輪を転舵させるラックシャフトと、を有する。

　ステアリングシャフト２は、ドライバによるステアリングホイールの操舵に伴って回転する第１シャフトとしての入力シャフト３と、車輪を転舵するラックシャフトに連係する第２シャフトとしての出力シャフト４と、入力シャフト３と出力シャフト４を連結するトーションバー５と、を有する。

　出力シャフト４の下部には、ラックシャフトに形成されたラックギアと噛み合うピニオンギアが形成される。ステアリングホイールが操舵されると、ステアリングシャフト２が回転し、その回転がピニオンギア及びラックギアによってラックシャフトの直線運動に変換され、ナックルアームを介して車輪が転舵される。なお、ラックシャフトに噛み合うピニオンシャフトと出力シャフト４とをインターミディエートシャフトを介して連結する構成であってもよい。

　電動パワーステアリング装置１は、ドライバの操舵を補助するアシスト機構として、出力シャフト４に連結されたウォームホイールと、ウォームホイールと噛合するウォームシャフトと、ウォームシャフトを回転駆動する電動モータと、を備える。電動パワーステアリング装置１は、電動モータによって出力シャフト４に操舵補助トルクを付与する。

　入力シャフト３は、転がり軸受１３を介して金属製の第１ハウジング１１に回転自在に支持される。出力シャフト４は、転がり軸受１４を介して金属製の第２ハウジング１２に回転自在に支持される。入力シャフト３の下端側と出力シャフト４の上端側との間には、滑り軸受１５が介装される。入力シャフト３と出力シャフト４は、同一軸上で回転自在に第１及び第２ハウジング１１，１２に支持される。第１ハウジング１１と第２ハウジング１２は、ボルト１６を介して締結される。

　入力シャフト３は円筒状に形成され、入力シャフト３の内部にはトーションバー５が同軸に収容される。トーションバー５の上端部は、ピン１７を介して入力シャフト３の上端部に連結される。トーションバー５の下端部は、入力シャフト３の下端開口部より突出し、セレーション５ａを介して出力シャフト４に連結される。トーションバー５は、ステアリングホイールを介して入力シャフト３に入力される操舵トルクを出力シャフト４に伝達し、その操舵トルクに応じて軸中心にねじれ変形する。

　電動パワーステアリング装置１には、入力シャフト３と出力シャフト４との回転角度差に基づいてトーションバー５に付与される操舵トルクを検出する非接触式のトルクセンサ１００が設けられる。以下では、トルクセンサ１００について詳しく説明する。

　図１に示すように、トルクセンサ１００は、入力シャフト３に固定され入力シャフト３と共に回転する磁気発生部２０と、出力シャフト４に固定され出力シャフト４と共に回転する回転磁気回路部３０と、第１ハウジング１１に固定された固定磁気回路部４０と、トーションバー５のねじれ変形に伴って磁気発生部２０から回転磁気回路部３０を通じて固定磁気回路部４０に導かれる磁束密度を検出する磁気検出器としての第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９（図４参照）と、を備える。トルクセンサ１００は、トーションバー５に作用する操舵トルクを第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９の出力に基づいて検出する。

　上記構成に代えて、磁気発生部２０を出力シャフト４と共に回転するように出力シャフト４に固定し、回転磁気回路部３０を入力シャフト３と共に回転するように入力シャフト３に固定するようにしてもよい。

　磁気発生部２０は、入力シャフト３に圧入される環状のバックヨーク２１と、バックヨーク２１の下端面に結合される環状のリング磁石２２と、を備える。

　リング磁石２２は、入力シャフト３の回転軸方向に磁気を発生する永久磁石である。リング磁石２２は、回転軸方向に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り、周方向に等しい幅で形成される１２個の磁極を有する。つまり、リング磁石２２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２２の端面に形成される磁極数は、２個以上の範囲で任意に設定される。

　バックヨーク２１の下端面には、リング磁石２２の上端面である上部磁極面が接着剤を介して固定される。バックヨーク２４は軟磁性体によって形成されるため、リング磁石２２が及ぼす磁界によって磁化され、リング磁石２２に吸着する。このように、バックヨーク２１とリング磁石２２は、接着剤の接着力と磁力とによって結合される。バックヨーク２１は、リング磁石２２を入力シャフト３に連結する連結部材としての機能と、リング磁石２２の隣り合う磁極を結んで磁束を導く継鉄としての機能とを有し、リング磁石２２の下端面である下部磁極面に磁力を集中させる。

　図１及び図２に示すように、回転磁気回路部３０は、リング磁石２２から発生する磁束が導かれる第１軟磁性リング３１及び第２軟磁性リング３２と、出力シャフト４に取り付けられる取付部材３３と、取付部材３３に第１軟磁性リング３１及び第２軟磁性リング３２を固定するモールド樹脂３４と、を備える。

　第１軟磁性リング３１は、環状の第１磁路環部３１Ｃと、第１磁路環部３１Ｃから下向きに突出する６個の第１磁路柱部３１Ｂと、各第１磁路柱部３１Ｂの下端からそれぞれ内向きに屈折してリング磁石２２の下端面に対峙する第１磁路先端部３１Ａと、を有する。第２軟磁性リング３２は、環状の第２磁路環部３２Ｃと、第２磁路環部３２Ｃから上向きに突出する６個の第２磁路柱部３２Ｂと、各第２磁路柱部３２Ｂの上端からそれぞれ内向きに屈折してリング磁石２２の下端面に対峙する第２磁路先端部３２Ａと、を有する。

　第１軟磁性リング３１及び第２軟磁性リング３２は、プレス加工によって形成される。第１軟磁性リング３１及び第２軟磁性リング３２は、プレス加工に限らず、鋳造、焼結等によって形成してもよい。

　第１磁路先端部３１Ａ及び第２磁路先端部３２Ａは平板状に形成される。第１磁路先端部３１Ａと第２磁路先端部３２Ａは、トーションバー５の回転軸と直交する同一平面上に、その回転軸を中心として周方向に交互に等間隔を空けて配置される。また、第１磁路先端部３１Ａと第２磁路先端部３２Ａは、トーションバー５にトルクが作用していない中立状態で、トーションバー５の径方向に延びるそれぞれの中心線がリング磁石２２のＮ極とＳ極の境界を指すように配置される。

　第１磁路柱部３１Ｂと第２磁路柱部３２Ｂは、それぞれ平板状に形成され、トーションバー５の回転軸方向に延設される。第１磁路柱部３１Ｂは、所定の間隙を空けてリング磁石２２の外周面を囲むように配置される。第１磁路柱部３１Ｂは、リング磁石２２の磁束を短絡しないように設けられる。第２磁路柱部３２Ｂは、トーションバー５の回転軸に沿って第１磁路柱部３１Ｂと反対方向に延設される。

　第１磁路環部３１Ｃ及び第２磁路環部３２Ｃは、トーションバー５の回転軸と直交する平面上に配置され、全周がつながった環状に形成される。第１磁路環部３１Ｃ及び第２磁路環部３２Ｃは、この形状に限られず、部分的にスリットが形成されたＣ字形状であってもよい。

　第１磁路環部３１Ｃはリング磁石２２の下端面より上方に配置され、第２磁路環部３２Ｃはリング磁石２２より下方に配置される。つまり、リング磁石２２は、トーションバー５の回転軸方向について第１磁路環部３１Ｃと第２磁路環部３２Ｃの間に配置される。

　図１に示すように、固定磁気回路部４０は、第１軟磁性リング３１の第１磁路環部３１Ｃの外周に沿って設けられた環状の第１集磁リング４１と、第２軟磁性リング３２の第２磁路環部３２Ｃの外周に沿って設けられた環状の第２集磁リング４２と、第１集磁リング４１の外周面に接触して配置された第１集磁ヨーク５１（図４及び５参照）と、第２集磁リング４２の外周面に接触して配置された第２集磁ヨーク５２（図４及び５参照）と、を備える。

　第１集磁リング４１及び第２集磁リング４２は、部分的にスリットが形成されたＣ字形状であり、第１ハウジング１１の内周面にかしめ固定される。第１集磁リング４１の内周面は第１軟磁性リング３１の第１磁路環部３１Ｃに対峙し、第２集磁リング４２の内周面は第２軟磁性リング３２の第２磁路環部３２Ｃに対峙する。

　このように、第１集磁リング４１及び第２集磁リング４２は、回転磁気回路部３０の外周に配置され、回転磁気回路部３０の回転振れや偏心の影響を緩和して第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９側へ磁束を導く機能を有する。

　なお、第１集磁リング４１及び第２集磁リング４２は、必須の構成ではなく、廃止してもよい。その場合には、第１集磁ヨーク５１は、第１軟磁性リング３１の第１磁路環部３１Ｃに沿って配置され、第２集磁ヨーク５２は、第２軟磁性リング３２の第２磁路環部３２Ｃに沿って配置される。

　第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２は、第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９と共にケース６０に設けられて、図３に示す検出部アッシー１０１を構成する。以下では、図３～９を参照して、検出部アッシー１０１について詳しく説明する。なお、図９に示す断面図では、基板５０とピン７０は断面ではなく投影平面を示す。

　検出部アッシー１０１は、トーションバー５のねじれ変形に伴ってリング磁石２２から回転磁気回路部３０を通じて導かれる磁束密度を検出するものであり、第１ハウジング１１に取り付けられる。なお、図１及び７は、検出部アッシー１０１が取り付けられていない状態を示している。

　図３～５に示すように、検出部アッシー１０１は、磁束密度を検出する第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９と、第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９が接続される基板５０と、固定磁気回路部４０の一部を構成し、回転磁気回路部３０からの磁束を第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９へ導く第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２と、磁気センサ４８，４９及び基板５０を収容し、第１ハウジング１１に取り付けられる樹脂製のケース６０と、基板５０に接続されたピン７０を保持するコネクタ８０と、を備える。

　第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９は、図４及び５に示すように、基板５０の表面５０ａから垂直に延びるピン５９を介して基板５０に接続され、所定の間隔を空けて配置される。

　磁気センサ４８，４９にはホール素子が用いられる。ホール素子は、これ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ものである。磁気センサ４８，４９は、磁束密度の大きさ及び方向に応じた電圧を、基板５０を通じて電動パワーステアリング装置１の駆動を制御するＥＰＳコントローラに出力する。

　トルクセンサ１００に２つの磁気センサ４８，４９が設けられるのは、両者の出力電圧を比較することによってトルクセンサ１００の故障診断をするためである。換言すれば、磁気センサを用いてトルクセンサ１００の故障診断を行わない場合には、磁気センサは１つであってもよい。

　第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２は、互いに同一形状である。図４及び５に示すように、第１集磁ヨーク５１は、内周面が第１集磁リング４１の外周面に接触するヨーク本体５３と、ヨーク本体５３から突出して形成される一対の脚部５４と、有する。同様に、第２集磁ヨーク５２は、内周面が第２集磁リング４２の外周面に接触するヨーク本体５６と、ヨーク本体５６から突出して形成される一対の脚部５７と、有する。

　第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２は、射出成形によって、ケース６０と一体成形される。

　ヨーク本体５３とヨーク本体５６は、トーションバー５の軸方向に所定の間隔を空けて互いに平行に配置される。

　第１集磁ヨーク５１の一対の脚部５４及び第２集磁ヨーク５２の一対の脚部５７は、回転磁気回路部３０の周方向に所定の間隔を空けて配置される。脚部５４と脚部５７は、ヨーク本体５３，５６の互いに対向する端面から互いに近づく方向へ延びて形成され、脚部５４の先端部と脚部５７の先端部とは、所定の隙間である磁気ギャップをもって互いに対向する。つまり、第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２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。一対の磁気ギャップ内には、それぞれ第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９が配置される。

　集磁ヨーク５１，５２は、回転磁気回路部３０からの磁束を磁気センサ４８，４９へ集める機能を有する。

　ピン７０は、基板５０上の回路における演算処理結果を、外部に出力するためのものである。図４及び９に示すように、ピン７０の一端側は、基板５０の表面５０ａに接続され、ピン７０の他端側は、コネクタ８０に保持される。ピン７０は、射出成形によって、ケース６０及びコネクタ８０と一体成形される。

　次に、図３～９を参照して、ケース６０及びコネクタ８０について説明する。

　ケース６０は、第１ハウジング１１に形成された開口部１１ａ（図１及び７参照）に嵌合する嵌合部６１と、第１ハウジング１１から露出して配置され、内部に基板５０が収容される基板収容部６２と、基板収容部６２の開口部６２ａを封止するカバー６３と、第１ハウジング１１に締結される鍔部としてのフランジ部６４と、を備える。

　コネクタ８０は、基板５０とＥＰＳコントローラとを電気的に接続するためのものであり、ケース６０と一体に形成される。

　ケース６０とコネクタ８０は樹脂製であるが、樹脂製に限定されることはなく、非磁性材で形成されていればよい。

　図７に示すように、第１ハウジング１１の外周面には、検出部アッシー１０１が取り付けられる取付ベース６が形成される。取付ベース６には、ケース６０のフランジ部６４が接触して締結される平面状の取付面６ａと、取付面６ａに円形に開口する開口部１１ａと、が形成される。

　開口部１１ａは、取付ベース６及び第１ハウジング１１を貫通して形成される。取付ベース６に検出部アッシー１０１が取り付けられていない状態（図１及び７に示す状態）では、第１ハウジング１１内に設けられた集磁リング４１，４２が開口部１１ａに臨む。

　嵌合部６１は、円柱状に形成され、外周面が開口部１１ａの内周面に嵌合する（図９参照）。嵌合部６１が開口部１１ａに嵌合した状態では、嵌合部６１の中心軸は、トーションバー５の径方向に延びる。開口部１１ａの内周面には、嵌合部６１の外周面との間をシールするＯリング１８（図１及び９参照）が設けられる。これにより、開口部１１ａと嵌合部６１の間を通じて外部から第１ハウジング１１内へ泥水等が侵入するのが防止される。

　嵌合部６１における第１ハウジング１１内に臨む面、つまり嵌合部６１の先端面６１ａには、集磁ヨーク５１，５２のヨーク本体５３，５６の内周面が露出して配置される（図９参照）。したがって、嵌合部６１が開口部１１ａに嵌合した状態では、ヨーク本体５３，５６が第１ハウジング１１内に配置された集磁リング４１，４２の外周面に接触して、集磁リング４１、４２と集磁ヨーク５１，５２の間の磁路が構成される。

　基板収容部６２は、基板５０が収容される空間６２ｂを内部に有する。基板５０は、開口部６２ａを通じて空間６２ｂに収容される。基板５０は、熱かしめと接着剤によって空間６２ｂ内に固定される。基板収容部６２の外形は、基板５０の形状に倣って矩形に形成される。

　フランジ部６４は、嵌合部６１の外周面に対して垂直方向に延設され、取付ベース６の取付面６ａに接触する接触面６４ａを有する。フランジ部６４には、締結用のボルト６５が挿通する一対のボルト挿通孔６４ｂが形成される。一対のボルト挿通孔６４ｂは、嵌合部６１の中心軸を中心として対称位置に形成される。取付ベース６には、一対のボルト挿通孔６４ｂに対応する位置にボルト６５がねじ込まれるねじ穴６ｂ（図７参照）が形成される。

　コネクタ８０は、底部８１と円筒部８２とを有する有底筒状に形成される。円筒部８２は、軸方向の長さが直径と比較して長い。ピン７０の一部は、底部８１にて保持される共に、円筒部８２内を円筒部８２の軸方向に延在する。コネクタ８０はオス形状のコネクタであり、メス形状の相手側コネクタと接続される。コネクタ８０と相手側コネクタが接続されることにより、基板５０とＥＰＳコントローラとが電気的に接続される。

　図９に示すように、コネクタ８０は、その中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２からオフセットしてケース６０の側部に一体に形成される。つまり、コネクタ８０の中心軸Ｃ１と嵌合部６１の中心軸Ｃ２は、互いにずれて形成される。具体的には、コネクタ８０は、中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２からトーションバー５の径方向にオフセットして形成される。このように、コネクタ８０の中心軸Ｃ１は嵌合部６１の中心軸Ｃ２からオフセットしており、コネクタ８０の中心軸Ｃ１と嵌合部６１の中心軸Ｃ２とは平行に延びる。したがって、中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２と垂直な向きにコネクタ８０がケース６０と一体に形成される形状と比較して、検出部アッシー１０１は幅寸法が小さくコンパクトとなる。つまり、ケース６０の幅方向（嵌合部６１の中心軸Ｃ２に垂直な方向）において、コネクタ８０はケース６０から大きく張り出すことなく形成される。

　コネクタ８０の中心軸Ｃ１は、嵌合部６１の中心軸Ｃ２に対して完全に平行である必要はなく、中心軸Ｃ２に対して傾いた状態でオフセットしていてもよい。ただ、中心軸Ｃ１が中心軸Ｃ２から平行にオフセットする形態が、検出部アッシー１０１をコンパクトに構成することができるため、好ましい。

　さらに、コネクタ８０は、相手側コネクタと接続される接続口８０ａが第１ハウジング１１の外周面と対向しない向きに、ケース６０と一体に形成されると共に、接続口８０ａと反対側の端面である底面８０ｂがフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットして形成される。このように、フランジ部６４の接触面６４ａとコネクタ８０の底面８０ｂとは、同一面上には形成されずに、段状に形成される。

　取付ベース６におけるコネクタ８０の底面８０ｂに対向する部分には、図７に示すように、部分的に切り欠かれた切欠部６ｃが形成される。したがって、フランジ部６４の接触面６４ａとコネクタ８０の底面８０ｂとが段状に形成されていても、コネクタ８０の底面８０ｂが取付ベース６に干渉することはない。

　コネクタ８０の底面８０ｂがフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットすることによって、コネクタ８０の円筒部８２は取付ベース６の側面６ｄ（図９参照）に沿って配置され、かつコネクタ８０の底面８０ｂは第１ハウジング１１の外周面に近接して配置される。フランジ部６４の接触面６４ａに対するコネクタ８０の底面８０ｂのオフセット量（ずれ量）は、底面８０ｂが第１ハウジング１１の外周面に干渉しない位置まで増やすことができる。

　このように、コネクタ８０の底面８０ｂがフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットしているため、コネクタ８０を第１ハウジング１１に極力近づけて配置させることができる。したがって、ケース６０の背面側へのコネクタ８０の張り出しを抑えることができるため、検出部アッシー１０１はコンパクトに第１ハウジング１１に取り付けられる。

　コネクタ８０の底面８０ｂをフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットさせることが可能になったのは、ピン７０の形状による。以下では、ピン７０の形状について説明する。

　図４及び９に示すように、ピン７０は、基板５０と平行に形成された第１平行部７０ａと、基板５０と垂直に形成され、第１ハウジング１１側へ延びる第１垂直部７０ｂと、基板５０と平行に形成され、基板５０から遠ざかる方向へ延びる第２平行部７０ｃと、基板５０と垂直に形成され、第１ハウジング１１から遠ざかる方向へ延びる第２垂直部７０ｄと、を有する。このように、ピン７０の一部は、第１ハウジング１１側に折れ曲がる屈曲部を有する。

　第２垂直部７０ｄは、コネクタ８０の底部８１から突出して形成され、接続口８０ａに向かって円筒部８２内を延在する。

　第２平行部７０ｃは、フランジ部６４の接触面６４ａよりも第１ハウジング１１側に位置する。つまり、ピン７０の一部は、フランジ部６４の接触面６４ａよりも第１ハウジング１１側に位置する。このように、ピン７０の一部がフランジ部６４の接触面６４ａよりも第１ハウジング１１側に位置するため、コネクタ８０の底面８０ｂをフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットさせることが可能となる。

　以上のように構成される検出部アッシー１０１の第１ハウジング１１への取り付けは、ケース６０の嵌合部６１を取付ベース６の開口部１１ａに嵌合させ、フランジ部６４の接触面６４ａを取付ベース６の取付面６ａに面接触させた状態で、ボルト６５をボルト挿通孔６４ｂとねじ穴６ｂに亘って締結することによって行われる。

　ここで、一対のボルト挿通孔６４ｂは、嵌合部６１の中心軸Ｃ２を中心として対称位置に形成されるため、検出部アッシー１０１を上下反対にしても（１８０度回転させても）、第１ハウジング１１へ取り付けることができる。この場合には、コネクタ８０の位置が嵌合部６１を挟んで逆側となる。このように、検出部アッシー１０１の取り付け方向によってコネクタ８０の位置を変更することができるため、車両側の部品のレイアウトに応じてコネクタ８０の位置を選択することができる。ただ、この場合には、図６及び７では、取付ベース６の切欠部６ｃが１つしか形成されていないが、開口部１１ａの中心軸を中心として対称位置に一対の切欠部６ｃを形成する必要がある。

　なお、切欠部６ｃが取付ベース６に１つしか形成されない場合には、検出部アッシー１０１の取り付け方向は必然的に決まるため、切欠部６ｃを検出部アッシー１０１の誤組み付け防止用として用いることができる。つまり、車両側の部品のレイアウトによってコネクタ８０の位置が制約を受ける場合には、コネクタ８０の位置に合わせて切欠部６ｃを１つだけ形成すれば、検出部アッシー１０１の誤組み付けを防止することができる。

　以下に、トルクセンサ１００によるトーションバー５に作用する操舵トルクの検出方法について説明する。

　トーションバー５にトルクが作用しない中立状態では、第１軟磁性リング３１の第１磁路先端部３１Ａと第２軟磁性リング３２の第２磁路先端部３２Ａとは、それぞれリング磁石２２のＮ極及びＳ極に同一の面積で対峙して両者を磁気短絡する。そのため、磁束は回転磁気回路部３０と固定磁気回路部４０に導かれない。

　運転者によるステアリングホイールの操作によってトーションバー５に特定の方向のトルクが作用した場合には、このトルクの方向に応じてトーションバー５はねじれ変形する。トーションバー５がねじれ変形すると、第１磁路先端部３１ＡがＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第２磁路先端部３２Ａが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２２からの磁束は回転磁気回路部３０を通じて固定磁気回路部４０に導かれる。具体的には、Ｎ極から第１軟磁性リング３１、第１集磁リング４１、第１集磁ヨーク５１、第２集磁ヨーク５２、第２集磁リング４２、第２軟磁性リング３２を経由してＳ極に向かう経路である。第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２の間の磁気ギャップに設置された第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９は、磁束の大きさ及び方向に応じた電圧値を出力する。

　一方、運転者によるステアリングホイールの操作によってトーションバー５に上記とは逆方向のトルクが作用した場合には、このトルクの方向に応じてトーションバー５が逆方向にねじれ変形する。トーションバー５がねじれ変形すると、第１磁路先端部３１ＡがＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第２磁路先端部３２Ａが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２２からの磁束は、回転磁気回路部３０を通じて固定磁気回路部４０に導かれるが、上記とは逆の経路となる。具体的には、Ｎ極から第２軟磁性リング３２、第２集磁リング４２、第２集磁ヨーク５２、第１集磁ヨーク５１、第１集磁リング４１、第１軟磁性リング３１を経由してＳ極に向かう経路である。第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２の間の磁気ギャップに設置された第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９は、磁束の大きさ及び方向に応じた電圧値を出力する。

　運転者の操作によりステアリングホイールに入力される操舵トルクが大きい程、トーションバー５のねじれ変形量が多くなるため、第１磁路先端部３１Ａがリング磁石２２のＮ極とＳ極に対峙する面積差、及び第２磁路先端部３２Ａがリング磁石２２のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きくなり、磁気ギャップに誘導される磁束が大きくなる。これに応じて、第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９の出力電圧も増大する。したがって、リング磁石２２の磁極数を増やすことにより、第１磁気センサ４８及び第２磁気センサ４９に導かれる磁束密度を高めることができる。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　コネクタ８０は、その中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２からトーションバー６の径方向にオフセットして形成されると共に、底面８０ｂがフランジ部６４の接触面６４ａから第１ハウジング１１側にオフセットして形成される。コネクタ８０がこのような形態でケース６０と一体に形成されることによって、コネクタ８０は、ケース６０の幅方向（嵌合部６１の中心軸Ｃ２に垂直な方向）及びケース６０の背面側（嵌合部６１の中心軸Ｃ２方向であって反第１ハウジング１１側）へ大きく張り出すことなく形成される。したがって、検出部アッシー１０１はコンパクトに第１ハウジング１１に取り付けられる。よって、電動パワーステアリング装置１を車両に取り付ける際に、検出部アッシー１０１が車両側の部品と干渉することが防止され、車両への電動パワーステアリング装置１の搭載性が向上する。

　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

　ハウジング１１，１２内に回転自在に支持された入力シャフト（第１シャフト）３と出力シャフト（第２シャフト）４とを連結するトーションバー５に作用するトルクを検出するトルクセンサ１００は、入力シャフト３と共に回転する磁気発生部２０と、出力シャフト４と共に回転する回転磁気回路部３０と、トーションバー５のねじれ変形に伴って磁気発生部２０から回転磁気回路部３０を通じて導かれる磁束密度を検出する検出部アッシー１０１と、を備え、検出部アッシー１０１は、磁束密度を検出する磁気センサ（磁気検出器）４８，４９と、磁気センサ４８，４９が接続される基板５０と、磁気センサ４８，４９及び基板５０を収容し、ハウジング１１に取り付けられる非磁性のケース６０と、基板５０に接続されたピン７０を保持し、ケース６０と一体に形成されたコネクタ８０と、を有し、ケース６０は、ハウジング１１に形成された開口部１１ａに嵌合され、中心軸Ｃ２がトーションバー５の径方向に延びる嵌合部６１と、嵌合部６１の外周面に対して垂直方向に延設され、ハウジング１１に締結されるフランジ部（鍔部）６４と、を有し、コネクタ８０は、その中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２からトーションバー５の径方向にオフセットして形成されると共に、相手側コネクタと接続される接続口８０ａと反対側の底面（端面）８０ｂがフランジ部６４におけるハウジング１１との接触面６４ａからハウジング１１側にオフセットして形成される。

　この構成では、コネクタ８０がケース６０から大きく張り出すことなく形成されるため、検出部アッシー１０１はコンパクトにハウジング１１に取り付けられる。よって、車両への電動パワーステアリング装置１の搭載性を向上させることができる。

　また、コネクタ８０は、その中心軸Ｃ１が嵌合部６１の中心軸Ｃ２と平行に形成される。

　この構成では、検出部アッシー１０１は、よりコンパクトにハウジング１１に取り付けられる。

　また、ピン７０の一部は、フランジ部６４の接触面６４ａよりもハウジング１１側に位置する。

　また、ピン７０は、基板５０と平行に形成された第１平行部７０ａと、基板５０と垂直に形成されハウジング１１側へ延びる第１垂直部７０ｂと、基板５０と平行に形成され基板５０から遠ざかる方向へ延びる第２平行部７０ｃと、基板５０と垂直に形成されハウジング１１から遠ざかる方向へ延びる第２垂直部７０ｃと、を有し、第２平行部７０ｃは、フランジ部６４の接触面６４ａよりもハウジング１１側に位置する。

　これらの構成では、コネクタ８０をハウジング１１に近づけて配置させることができる。したがって、ケース６０の背面側へのコネクタ８０の張り出しを抑えることができるため、検出部アッシー１０１はコンパクトにハウジング１１に取り付けられる。

　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２０１６年１０月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１６－１９７３１７に基づく優先権を主張し、この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

　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シャフトと共に回転する磁気発生部と、
　前記第２シャフトと共に回転する回転磁気回路部と、
　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導かれる磁束密度を検出する検出部アッシーと、を備え、
　前記検出部アッシーは、
　磁束密度を検出する磁気検出器と、
　前記磁気検出器が接続される基板と、
　前記磁気検出器及び前記基板を収容し、前記ハウジングに取り付けられる非磁性のケースと、
　前記基板に接続されたピンを保持し、前記ケースと一体に形成されたコネクタと、を有し、
　前記ケースは、
　前記ハウジングに形成された開口部に嵌合され、中心軸が前記トーションバーの径方向に延びる嵌合部と、
　前記嵌合部の外周面に対して垂直方向に延設され、前記ハウジングに締結される鍔部と、を有し、
　前記コネクタは、その中心軸が前記嵌合部の前記中心軸から前記トーションバーの径方向にオフセットして形成されると共に、相手側コネクタと接続される接続口と反対側の端面が前記鍔部における前記ハウジングとの接触面から前記ハウジング側にオフセットして形成されるトルクセンサ。
　請求項１に記載のトルクセンサであって、
　前記コネクタは、その中心軸が前記嵌合部の前記中心軸と平行に形成されるトルクセンサ。
　請求項１に記載のトルクセンサであって、
　前記ピンの一部は、前記鍔部の前記接触面よりも前記ハウジング側に位置するトルクセンサ。
　請求項３に記載のトルクセンサであって、
　前記ピンは、
　前記基板と平行に形成された第１平行部と、
　前記基板と垂直に形成され、前記ハウジング側へ延びる第１垂直部と、
　前記基板と平行に形成され、前記基板から遠ざかる方向へ延びる第２平行部と、
　前記基板と垂直に形成され、前記ハウジングから遠ざかる方向へ延びる第２垂直部と、を有し、
　前記第２平行部は、前記鍔部の前記接触面よりも前記ハウジング側に位置するトルクセンサ。