JP2022051092A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングとケースとの間のシール性を向上させるとともに、トルクセンサによるトルクの検出を安定させる。【解決手段】トルクセンサ１００は、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部５０を備え、磁気検出部５０は、磁気センサ５４を収容するとともに第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２を保持するケース６０を有する。ケース６０のフランジ部６４とハウジング１１の取付面１１ｃとの間には、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサ６７が設けられ、隙間Ｇには、液状ガスケット１９が充填される。【選択図】図４

Description

本発明は、トルクセンサに関するものである。

特許文献１には、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検出部と、を備えるトルクセンサが開示されている。

磁気検出部は、磁束密度を検出する磁気センサと、固定磁気回路部を介して回転磁気回路部からの磁束を集めて磁気センサへと導く集磁ヨークと、磁気センサ及び集磁ヨークを収容するケースと、を有しており、ケースが締結部材を介してハウジングに締結されることによって、集磁ヨークが固定磁気回路部に接するよう構成されている。

特開２０１３－１９５３６１号公報

特許文献１に記載されるようなトルクセンサにおいて、ハウジングとケースとの間のシール性を向上させるためには、Ｏリングに加えて、または、Ｏリングに代えて、液状シール材を設けることが考えられる。しかしながら、液状シール材は弾性を有することから、ハウジングにケースを締結する方向において、ハウジングとケースとの間に液状シール材が介在していると、固定磁気回路部と、これに接する集磁ヨークと、の間隔が変化して接触状態が安定せず、結果として、磁気センサの検出値が不安定となり、正確なトルクをトルクセンサによって検出することができなくなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ハウジングとケースとの間のシール性を向上させるとともに、トルクセンサによるトルクの検出を安定させることを目的とする。

本発明は、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、第１シャフトと共に回転する磁気発生部と、第２シャフトと共に回転する回転磁気回路部と、回転磁気回路部の外周に沿って環状に設けられ、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、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固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気検出部と、を備え、磁気検出部は、磁束密度を検出する磁気検出器と、固定磁気回路部を介して回転磁気回路部からの磁束を集めて磁気検出器へと導く集磁ヨークと、磁気検出器を収容するとともに集磁ヨークを保持するケースと、を有し、ケースが締結部材を介してハウジングに取り付けられることにより集磁ヨークが固定磁気回路部の外周に当接するように構成され、ケースには、締結部材が挿通する挿通孔が形成されたフランジ部が設けられ、ハウジングには、締結部材の締結方向においてフランジ部と対向する対向部が設けられ、フランジ部と対向部との間には、フランジ部と対向部との間に所定の大きさの隙間を形成するスペーサが設けられ、隙間には、液状シール材が充填されることを特徴とする。

この発明では、ケースのフランジ部とハウジングの対向部との間に、フランジ部と対向部との間に所定の大きさの隙間を形成するスペーサが設けられる。このように締結部材の締結方向において液状シール材が充填される隙間の大きさは、ケースのフランジ部とハウジングの対向部との間に設けられたスペーサによって所定の大きさに規定される。このため、締結部材の締結方向において、ケースとハウジングとの間に液状シール材が介在していても、集磁ヨークは、固定磁気回路部に対して安定して接触することになる。この結果、ハウジングとケースとの間のシール性を向上させることができるとともに、トルクセンサによるトルクの検出を安定させることができる。

また、本発明は、スペーサに、締結部材が挿通する貫通孔が設けられることを特徴とする。

この発明では、スペーサに形成された貫通孔に挿通する締結部材によって、フランジ部がハウジングに取り付けられる。このように、隙間の大きさを規定するスペーサを、締結部材を囲むように設けることによって、スペーサには締結部材の軸力が均等に作用する。このため、締結部材を締め付けても、フランジ部と対向部との間の隙間の大きさは均一となることから、固定磁気回路部と集磁ヨークとの接触状態を安定させることができる。

また、本発明は、フランジ部に、締結部材が挿通し締結部材の軸力が作用する筒状のカラーが埋設されており、スペーサが、カラーのうち、フランジ部から対向部に向かって突出した突出部であることを特徴とする。

この発明では、フランジ部に埋設されたカラーの突出部がスペーサとして機能する。このように、フランジ部に埋設されたカラーの一部をスペーサとして流用することによって、締結部材の締結方向において液状シール材が充填される隙間の大きさを、大幅なコストの上昇を伴うことなく、容易に所望の大きさに規定することができる。

また、本発明は、スペーサが、フランジ部及び対向部の何れか一方に形成された突起部であることを特徴とする。

この発明では、フランジ部及び対向部の何れか一方に形成された突起部がスペーサとして機能する。このように、フランジ部や対向部に形成された突起部をスペーサとして流用することによって、締結部材の締結方向において液状シール材が充填される隙間の大きさを、大幅なコストの上昇を伴うことなく、容易に所望の大きさに規定することができる。

本発明によれば、ハウジングとケースとの間のシール性を向上させるとともに、トルクセンサによるトルクの検出を安定させることができる。

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。 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を、図１において矢印Ａで示される方向に向かって見た側面図である。 図３のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの第１変形例を示す断面図であって、図４に相当する断面図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの第２変形例を示す断面図であって、図４に相当する断面図である。

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。

続いて、図１～４を参照して、トルクセンサ１００について説明する。なお、図２は、後述の回転磁気回路部３０の斜視図であり、図３は、図１において矢印Ａで示される方向に向かって見た側面図であり、図４は、図３のＢ－Ｂ線に沿う断面を拡大して示した断面図である。

図１及び図２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、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磁気検出部５０と、回転磁気回路部３０から磁気検出部５０へと磁束を導く固定磁気回路部４０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磁気検出部５０に設けられた後述の磁気センサ５４の出力に基づいて検出する。

なお、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Ｏ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Ｏ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。

回転磁気回路部３０は、図１及び図２に示すように、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。なお、図３では、モールド樹脂３４の図示を省略している。

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Ｏと直交する同一平面上に、その回転軸Ｏ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Ｏ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Ｏ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Ｏ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Ｏ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。

固定磁気回路部４０は、図１に示すように、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、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磁気検出部５０へと磁束を導く機能を有する。

磁気検出部５０は、磁束密度を検出する磁気検出器としての磁気センサ５４と、磁気センサ５４が接続される基板５５と、固定磁気回路部４０を介して回転磁気回路部３０からの磁束を集めて磁気センサ５４へと導く集磁ヨークとしての第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２と、回転磁気回路部３０での漏れ磁束に対して磁気センサ５４を磁気的に遮蔽する遮蔽板５３と、これらの構成部材を収容ないし保持する樹脂製のケース６０と、を備える。

磁気センサ５４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５４は、第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２との間に形成される後述の磁気ギャップ内に配置され、第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２との間の磁束の方向及び大きさに応じた電圧値を出力する。磁気センサ５４から出力された電圧値は、基板５５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コントローラに入力される。

なお、磁気センサ５４は、複数設けられていてもよく、この場合、複数の磁気センサ５４の出力電圧を比較することによってトルクセンサ１００の故障診断を行うことが可能である。換言すれば、磁気センサ５４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５４は１つだけ設けられていればよい。

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。第１集磁ヨーク５１は、第１集磁リング４１の外周面に接触するように周方向に沿って円弧状に形成された接触部５１ａと、接触部５１ａから突出して形成される脚部５１ｂと、を有する。同様に、第２集磁ヨーク５２は、第２集磁リング４２の外周面に接触するように周方向に沿って円弧状に形成された接触部５２ａと、接触部５２ａから突出して形成される脚部５２ｂと、を有する。

第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２とは、接触部５１ａと接触部５２ａとがトーションバー５の軸方向において所定の間隔を空けて互いに平行に配置された状態で、射出成形によって、ケース６０と一体的にインサート成形される。

第１集磁ヨーク５１の脚部５１ｂと、第２集磁ヨーク５２の脚部５２ｂとは、接触部５１ａと接触部５２ａとがトーションバー５の軸方向において互いに対向する端面から延び、径方向外側に向かって折り曲げて形成される。脚部５１ｂの先端部と脚部５２ｂの先端部とは、図１に示すように、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。磁気ギャップ内には、上述のように、磁気センサ５４が配置される。なお、磁気センサ５４が２つ設けられる場合には、第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２には、それぞれ２つの脚部５１ｂ，５２ｂが設けられる。

遮蔽板５３は、軟磁性体によって形成される部材であり、第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２の接触部５１ａ，５２ａと略同一の曲率半径を有する円弧状に形成される。遮蔽板５３は、第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２との間において、第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２の両者との間に所定の隙間を空けて配置され、熱カシメ等によって、ケース６０に組み付けられる。なお、遮蔽板５３は、ケース６０とは別部材であるネジ等の結合部材を介してケース６０に組付けられてもよい。

第１集磁ヨーク５１と第２集磁ヨーク５２の間に遮蔽板５３が配置されることによって、回転磁気回路部３０からの漏れ磁束は、遮蔽板５３に誘導され、磁気センサ５４に到達しにくくなる。つまり、磁気センサ５４は、遮蔽板５３によって回転磁気回路部３０からの漏れ磁束に対して磁気的に遮蔽される。これによりトーションバー５のねじれ変形とは関係のない漏れ磁束の変化が磁気センサ５４により検出されてしまうことが避けられ、トルクセンサ１００の検出誤差が低減されることで、トルクセンサ１００の検出精度を向上させることができる。

ケース６０は、図１に示すように、磁気センサ５４や基板５５が収容される収容部６３が内部に設けられる樹脂製のケース本体６１と、ケース本体６１の収容部６３の開口部を封止する樹脂製のカバー６２と、を有する。

カバー６２は、円盤状部材であり、外縁部がケース本体６１に熱溶着されることによってケース本体６１に結合される。なお、カバー６２は、熱溶着とは異なる方法でケース本体６１に結合されてもよい。また、ケース６０を構成するケース本体６１及びカバー６２は、樹脂製に限定されず、非磁性材によって形成されていればよい。

ケース本体６１には、第１ハウジング１１に形成された挿通孔１１ａに挿通する円柱状に形成された挿通部６１ａが設けられており、挿通部６１ａには、前述のように、第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２がインサート成形されることによって保持されるとともに、熱カシメによって遮蔽板５３が取り付けられる。

挿通部６１ａが挿通する挿通孔１１ａは、入力シャフト３の回転軸Ｏ方向に対して直交する方向に第１ハウジング１１を貫通して形成された円孔であり、集磁リング４１，４２が設けられる位置において開口している。このため、挿通孔１１ａに挿通部６１ａを挿通し、ケース６０を第１ハウジング１１に取り付けることによって、第１集磁リング４１及び第２集磁リング４２の外周面に第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２がそれぞれ接触した状態となり、第１集磁リング４１及び第１集磁ヨーク５１と、第２集磁リング４２及び第２集磁ヨーク５２と、によって、磁気センサ５４へと磁束を導く磁路がそれぞれ構成される。

また、第１ハウジング１１には、挿通孔１１ａよりも径が大きく第１ハウジング１１の外周側において開口する拡径孔１１ｂが、挿通孔１１ａと同軸上に形成される。拡径孔１１ｂには、Ｏリング１８が保持されており、Ｏリング１８の反発力が拡径孔１１ｂの内周面と挿通部６１ａの外周面とに作用することによって、第１ハウジング１１とケース６０と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ことが防止される。

ケース６０には、図３に示すように、締結部材としてのボルト６８を介して第１ハウジング１１に締結されるフランジ部６４と、基板５５とＥＰＳコントローラとを電気的に接続するコネクタ６５と、がさらに設けられる。

フランジ部６４は、図４に示すように、ケース本体６１の外周から径方向外側へと突出して形成された鍔状部であり、フランジ部６４には、ボルト６８が挿通する金属製のカラー６６がインサート成形によって予め埋設される。

カラー６６は、ボルト６８が挿通する挿通孔としての貫通孔６６ａを有する筒状部材であり、貫通孔６６ａの軸方向における長さは、フランジ部６４の厚さよりも長く設定される。また、カラー６６の外周面には、インサート成形後にフランジ部６４から抜け出てしまうことを防止するために凹凸部が設けられる。

フランジ部６４が締結される第１ハウジング１１には、フランジ部６４に対向する対向部としての平面状の取付面１１ｃと、取付面１１ｃに開口するネジ穴１１ｄと、が形成される。カラー６６を挿通したボルト６８がネジ穴１１ｄに螺着されることによって、ケース６０は第１ハウジング１１に取り付けられる。

また、図４に示すように、取付面１１ｃと、取付面１１ｃに対向するフランジ部６４の対向面６４ａとの間には、液状シール材としてのシリコーン製の液状ガスケット１９が充填される。硬化した液状ガスケット１９は、ゴム弾性体となり、その反発力は第１ハウジング１１の取付面１１ｃとフランジ部６４の対向面６４ａとに作用する。これにより第１ハウジング１１とケース６０と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ことが防止される。

また、ケース本体６１の挿通部６１ａとフランジ部６４との間の部分には、挿通孔１１ａの内径よりも径が大きく、Ｏリング１８が保持される拡径孔１１ｂの内径よりも僅かに径が小さい大径部６１ｂが形成される。このように拡径孔１１ｂに僅かな隙間を介して挿入される大径部６１ｂを、挿通部６１ａとフランジ部６４との間に設けておくことによって、液状ガスケット１９が充填される取付面１１ｃと対向面６４ａとの間の空間と、Ｏリング１８が保持される空間と、を連通する部分の面積が狭められるため、硬化する前の液状ガスケット１９がＯリング１８に付着し、Ｏリング１８のシール性能が低下してしまうことを防止することができる。

なお、取付面１１ｃと対向面６４ａとの間の空間から液状ガスケット１９が意図しない領域へと漏れ出てしまうことを抑制するためには、フランジ部６４及び第１ハウジング１１の少なくとも一方に液状ガスケット１９が塗布される領域を区画する区画壁、例えば、フランジ部６４の外縁に沿って形成される突出壁を設けることが好ましい。

ここで、硬化後の液状ガスケット１９は弾性を有することから、第１ハウジング１１にケース６０を締結する方向において、第１ハウジング１１とケース６０との間に液状ガスケット１９が介在していると、集磁リング４１，４２と、この外周面に接する集磁ヨーク５１，５２と、の間隔が振動や液状ガスケット１９の熱膨張等によって変化し集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態が不安定になるおそれがある。

集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態が安定しないと、磁気センサ５４へと磁束が導かれにくくなって磁気センサ５４の検出値が不安定となり、トルクセンサ１００において正確なトルクを検出することができなくなるおそれがある。

そこで本実施形態では、第１ハウジング１１にケース６０を締結する方向において液状ガスケット１９が設けられる隙間Ｇの大きさが、常に一定の大きさとなるようにすることによって、集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態を安定させている。

具体的には、図４に示すように、フランジ部６４に埋設されたカラー６６を対向面６４ａから所定の長さだけ突出させておくことにより、対向面６４ａと取付面１１ｃとの間の隙間Ｇの大きさを所定の大きさとしている。

カラー６６には、ネジ穴１１ｄに螺着されるボルト６８の軸力が作用し、カラー６６の先端面が取付面１１ｃに押し付けられることによって、取付面１１ｃに対するフランジ部６４の位置が決まる。つまり、対向面６４ａから突出して設けられたカラー６６の突出部６７の長さが隙間Ｇの大きさを規定することになる。

このように、対向面６４ａから突出して設けられたカラー６６の突出部６７を、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサとして機能させることによって、第１ハウジング１１にケース６０を締結する方向において液状ガスケット１９が設けられる隙間Ｇの大きさを常に一定の大きさとすることが可能となる。

これにより挿通孔１１ａに挿通するケース６０の挿通部６１ａの位置が一定となって集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態が安定することで、磁気センサ５４の検出値が安定し、結果として、トルクセンサ１００において正確なトルクを検出することができる。

また、第１ハウジング１１の外部とＯリング１８との間に液状ガスケット１９を設けることによって、Ｏリング１８が設けられる部分へ外気や泥水等が侵入することが確実に防止されるため、Ｏリング１８の接触面である拡径孔１１ｂの内周面が腐食し、Ｏリング１８によるシール性が低下してしまうことを防止することができる。

なお、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に何らかの部材を設けておくことによってもフランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成することは可能である。しかしながら、例えば、隙間Ｇを形成するために設けられた部材が挿通部６１ａとボルト６８との間に配置されている場合、ボルト６８を締め付けると、この部材が支点となって、ボルト６８付近の隙間Ｇよりも挿通部６１ａ付近の隙間Ｇの方が大きくなってしまう。換言すれば、挿通孔１１ａから挿通部６１ａが僅かに抜け出てしまい、集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態が不安定になるおそれがある。

また、例えば、隙間Ｇを形成するために設けられた部材がボルト６８を挟んで挿通部６１ａとは反対側に設けられている場合、ボルト６８を締め付けると、この部材が支点となって、この部材付近の隙間Ｇよりもボルト６８や挿通部６１ａ付近の隙間Ｇの方が小さくなってしまう。換言すれば、挿通孔１１ａ内に挿通部６１ａが予め設定された長さ以上進入してしまい、集磁リング４１，４２に集磁ヨーク５１，５２が必要以上に押し付けられ、これらが破損するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、上述のように、隙間Ｇを形成するために設けられた部材であるカラー６６の突出部６７は、ボルト６８を囲むように設けられていることから、突出部６７には、ボルト６８の軸力が均等に作用することになる。つまり、軸力が作用する部分と、支点となる部分と、が同じ位置に配置されているため、ボルト６８を締め付けても、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間の隙間Ｇの大きさはどこでも同じ均一な大きさとなる。このため、挿通孔１１ａに対して挿通部６１ａを予め設定された長さだけ進入させることが可能となり、結果として、集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態を安定させることができる。

続いて、上記構成のトルクセンサ１００によりトーションバー５に作用する操舵トルクを検出する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磁気センサ５４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磁気センサ５４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、磁気センサ５４の出力電圧も増大する。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

上記構成のトルクセンサ１００では、ケース６０のフランジ部６４と第１ハウジング１１の取付面１１ｃとの間に、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサとして機能するカラー６６の突出部６７が設けられる。

このようにボルト６８の締結方向において液状ガスケット１９が充填される隙間Ｇの大きさは、ケース６０のフランジ部６４と第１ハウジング１１の取付面１１ｃとの間に設けられたカラー６６の突出部６７によって所定の大きさに規定される。このため、ボルト６８の締結方向において、ケース６０と第１ハウジング１１との間に液状ガスケット１９が介在していても、集磁ヨーク５１，５２は、集磁リング４１，４２に対して安定して接触することになる。この結果、第１ハウジング１１とケース６０との間のシール性を向上させることができるとともに、トルクセンサ１００によるトルクの検出を安定させることができる。

なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

上記実施形態では、カラー６６の突出部６７が、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサとして設けられている。これに代えて、スペーサは、図５に示す第１変形例のように、カラー６６とは別部材であるスペーサ６９であってもよいし、図６に示す第２変形例のように、フランジ部６４から突出して形成された突起部６４ｃであってもよい。

図５に示されるスペーサ６９は、ボルト６８が挿通する貫通孔６９ａを有する環状部材であり、カラー６６と同じく金属製である。この場合、スペーサ６９には、カラー６６を介して、ネジ穴１１ｄに螺着されるボルト６８の軸力が作用し、スペーサ６９の一端面が取付面１１ｃに押し付けられることによって、取付面１１ｃに対するフランジ部６４の位置が決まる。つまり、スペーサ６９の厚さが隙間Ｇの大きさを規定することになる。

したがって、第１変形例においても、上記実施形態と同様に、ボルト６８の締結方向において、ケース６０と第１ハウジング１１との間に液状ガスケット１９が介在していても、集磁ヨーク５１，５２は、集磁リング４１，４２に対して安定して接触することになる。

なお、第１変形例におけるスペーサ６９は、一般的に流通している平ワッシャであってもよく、複数の平ワッシャを重ね合わせることによって構成されてもよい。

図６に示されるスペーサとしての突起部６４ｃは、フランジ部６４に形成されたボルト６８が挿通する挿通孔としての貫通孔６４ｂを囲むようにして環状に突出して形成された部分であり、フランジ部６４と一体的に形成されている。この場合、突起部６４ｃには、ネジ穴１１ｄに螺着されるボルト６８の軸力が作用し、突起部６４ｃの先端面が取付面１１ｃに押し付けられることによって、取付面１１ｃに対するフランジ部６４の位置が決まる。つまり、突起部６４ｃの突出長さが隙間Ｇの大きさを規定することになる。

したがって、第２変形例においても、上記実施形態と同様に、ボルト６８の締結方向において、ケース６０と第１ハウジング１１との間に液状ガスケット１９が介在していても、集磁ヨーク５１，５２は、集磁リング４１，４２に対して安定して接触することになる。

なお、第２変形例における突起部６４ｃは、フランジ部６４側ではなく、第１ハウジング１１側に設けられていてもよく、この場合、突起部６４ｃは、ネジ穴１１ｄを囲むようにして環状に突出して第１ハウジング１１と一体的に形成される。

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３と出力シャフト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、回転磁気回路部３０の外周に沿って環状に設けられ、第１ハウジング１１に固定される固定磁気回路部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部５０と、を備え、磁気検出部５０は、磁束密度を検出する磁気センサ５４と、固定磁気回路部４０を介して回転磁気回路部３０からの磁束を集めて磁気センサ５４へと導く第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２と、磁気センサ５４を収容するとともに第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２を保持するケース６０と、を有し、ケース６０がボルト６８を介して第１ハウジング１１に取り付けられることにより第１集磁ヨーク５１及び第２集磁ヨーク５２が固定磁気回路部４０の外周に当接するように構成され、ケース６０には、ボルト６８が挿通する貫通孔６６ａ，６４ｂが形成されたフランジ部６４が設けられ、第１ハウジング１１には、ボルト６８の締結方向においてフランジ部６４と対向する取付面１１ｃが設けられ、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間には、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサ（突出部６７，スペーサ６９，突起部６４ｃ）が設けられ、隙間Ｇには、液状ガスケット１９が充填される。

この構成では、ケース６０のフランジ部６４と第１ハウジング１１の取付面１１ｃとの間に、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間に所定の大きさの隙間Ｇを形成するスペーサ６７，６９，６４ｃが設けられる。このようにボルト６８の締結方向において液状ガスケット１９が充填される隙間Ｇの大きさは、ケース６０のフランジ部６４と第１ハウジング１１の取付面１１ｃとの間に設けられたスペーサ６７，６９，６４ｃによって所定の大きさに規定される。このため、ボルト６８の締結方向において、ケース６０と第１ハウジング１１との間に液状ガスケット１９が介在していても、集磁ヨーク５１，５２は、集磁リング４１，４２に対して安定して接触することになる。この結果、第１ハウジング１１とケース６０との間のシール性を向上させることができるとともに、トルクセンサ１００によるトルクの検出を安定させることができる。

また、スペーサ６７，６９，６４ｃには、ボルト６８が挿通する貫通孔６６ａ，６９ａ，６４ｂが設けられる。

この構成では、スペーサ６７，６９，６４ｃに形成された貫通孔６６ａ，６９ａ，６４ｂに挿通するボルト６８によって、フランジ部６４が第１ハウジング１１に取り付けられる。このように、隙間Ｇの大きさを規定するスペーサ６７，６９，６４ｃを、ボルト６８を囲むように設けることによって、スペーサ６７，６９，６４ｃにはボルト６８の軸力が均等に作用する。このため、ボルト６８を締め付けても、フランジ部６４と取付面１１ｃとの間の隙間Ｇの大きさはどこでも同じ大きさとなることから、挿通孔１１ａに対して挿通部６１ａを予め設定された長さだけ進入させることが可能となり、結果として、集磁リング４１，４２と集磁ヨーク５１，５２との接触状態を安定させることができる。

また、フランジ部６４には、ボルト６８が挿通しボルト６８の軸力が作用する筒状のカラー６６が埋設されており、スペーサは、カラー６６のうち、フランジ部６４から取付面１１ｃに向かって突出した突出部６７である。

この構成では、フランジ部６４に埋設されたカラー６６の突出部６７がスペーサとして機能する。このように、フランジ部６４に埋設されたカラー６６の一部をスペーサとして流用することによって、ボルト６８の締結方向において液状ガスケット１９が充填される隙間Ｇの大きさを、大幅なコストの上昇を伴うことなく、容易に所望の大きさに規定することができる。

また、スペーサは、フランジ部６４及び取付面１１ｃの何れか一方に形成された突起部６４ｃである。

この構成では、フランジ部６４及び取付面１１ｃの何れか一方に形成された突起部６４ｃがスペーサとして機能する。このように、フランジ部６４や取付面１１ｃに形成された突起部６４ｃをスペーサとして流用することによって、ボルト６８の締結方向において液状ガスケット１９が充填される隙間Ｇの大きさを、大幅なコストの上昇を伴うことなく、容易に所望の大きさに規定することができる。

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。

１００・・・トルクセンサ、１・・・電動パワーステアリング装置、３・・・入力シャフト（第１シャフト）、４・・・出力シャフト（第２シャフト）、５・・・トーションバー、１１・・・第１ハウジング（ハウジング）、１１ｃ・・・取付面（対向部）、１２・・・第２ハウジング（ハウジング）、１９・・・液状ガスケット（液状シール材）、２０・・・磁気発生部、３０・・・回転磁気回路部、４０・・・固定磁気回路部、４１・・・第１集磁リング、４２・・・第２集磁リング、５０・・・磁気検出部、５１・・・第１集磁ヨーク（集磁ヨーク）、５２・・・第２集磁ヨーク（集磁ヨーク）、５４・・・磁気センサ（磁気検出器）、６０・・・ケース、６４・・・フランジ部、６４ｂ・・・貫通孔（挿通孔）、６４ｃ・・・突起部（スペーサ）、６６・・・カラー、６６ａ・・・貫通孔（挿通孔）、６７・・・突出部（スペーサ）、６８・・・ボルト（締結部材）、６９・・・スペーサ、６９ａ・・・貫通孔

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、
   前記回転磁気回路部の外周に沿って環状に設けられ、前記ハウジングに固定される固定磁気回路部と、
   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前記固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気検出部と、を備え、
   前記磁気検出部は、前記磁束密度を検出する磁気検出器と、前記固定磁気回路部を介して前記回転磁気回路部からの磁束を集めて前記磁気検出器へと導く集磁ヨークと、前記磁気検出器を収容するとともに前記集磁ヨークを保持するケースと、を有し、前記ケースが締結部材を介して前記ハウジングに取り付けられることにより前記集磁ヨークが前記固定磁気回路部の外周に当接するように構成され、
   前記ケースには、前記締結部材が挿通する挿通孔が形成されたフランジ部が設けられ、
   前記ハウジングには、前記締結部材の締結方向において前記フランジ部と対向する対向部が設けられ、
   前記フランジ部と前記対向部との間には、前記フランジ部と前記対向部との間に所定の大きさの隙間を形成するスペーサが設けられ、
   前記隙間には、液状シール材が充填されることを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記スペーサには、前記締結部材が挿通する貫通孔が設けられることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記フランジ部には、前記締結部材が挿通し前記締結部材の軸力が作用する筒状のカラーが埋設されており、
   前記スペーサは、前記カラーのうち、前記フランジ部から前記対向部に向かって突出した突出部であることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクセンサ。
4. 前記スペーサは、前記フランジ部及び前記対向部の何れか一方に形成された突起部であることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクセンサ。

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