(57)【要約】【課題】転舵軸の中立位置において、舵角センサマグネットによるトルクセンサへの影響を低減できるステアリング装置を提供する。【解決手段】転舵軸が中立位置にあるとき、第１歯車マグネット４３と第２歯車マグネット４４が、操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車マグネットと第２歯車マグネットとの間の領域に、第１Ｎ極と第１Ｓ極により生成される第１磁束と、第２Ｎ極と第２Ｓ極により生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置するとともに、操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車用磁気センサおよび前記第２歯車用磁気センサとオーバーラップする遮磁板５５を設ける。そして、第１歯車用磁気センサで第１歯車マグネットの磁界の変化に基づき第１歯車の回転角を検出し、第２歯車用磁気センサで第２歯車マグネットの磁界の変化に基づき第２歯車の回転角を検出する。【選択図】図８
2020044947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置において、
操舵機構であって、操舵軸と、転舵軸を含み、
前記操舵軸は、運転者の操舵操作に伴い回転可能であり、第１軸部材と、第２軸部材と、トーションバーを含み、
前記第１軸部材と前記第２軸部材とは、前記トーションバーを介して接続されており、
前記転舵軸は、前記操舵軸の回転に伴い、転舵輪を転舵可能である、
前記操舵機構と、
トルクセンサマグネットであって、前記第１軸部材に設けられ、円環形状を有し、前記操舵軸の回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が交互に配置されている、
前記トルクセンサマグネットと、
第１ヨークであって、前記第２軸部材に設けられ、磁性材料で形成され、第１円環部と、複数の第１爪部を有し、
複数の前記第１爪部は、前記第１円環部に設けられ、複数の前記第１爪部の夫々が、前記第２軸部材の回転軸線の周方向に並んで配置されており、かつ前記トルクセンサマグネットと対向して設けられている、
前記第１ヨークと、
第２ヨークであって、前記第２軸部材に設けられ、磁性材料で形成され、第２円環部と、複数の第２爪部を有し、
複数の前記第２爪部は、前記第２円環部に設けられ、複数の前記第２爪部の夫々が、前記第２軸部材の回転軸線の周方向において、複数の前記第１爪部の夫々と交互に並んで配置されており、かつ前記トルクセンサマグネットと対向して設けられている、
前記第２ヨークと、
トルクセンサ用磁気センサであって、前記第１円環部と前記第２円環部の間に設けられ、前記トルクセンサ用磁気センサが設けられた場の磁界に応じて信号を出力する、
前記トルクセンサ用磁気センサと、
第１歯車であって、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、前記第１歯車の回転軸線は、前記操舵軸の回転軸線と平行であり、第１歯車本体部と、複数の第１の歯を備え、
複数の前記第１の歯は、前記第１歯車本体部の外周側に設けられている、
前記第１歯車と、
第２歯車であって、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、前記第１歯車の回転軸線は、前記操舵軸の回転軸線と平行であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、
複数の前記第２の歯は、前記第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ前記第１の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、
前記第２歯車と、
第１歯車マグネットであって、前記第１歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している、
前記第１歯車マグネットと、
第２歯車マグネットであって、前記第２歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第２Ｎ極と第２Ｓ極を有しており、
前記転舵軸が中立位置にあるとき、前記操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車マグネットと前記第２歯車マグネットとの間の領域に、前記第１Ｎ極と前記第１Ｓ極により生成される第１磁束と、前記第２Ｎ極と前記第２Ｓ極により生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置されている、
前記第２歯車マグネットと、
第１歯車用磁気センサであって、前記第１歯車マグネットの磁界の変化に基づき前記第１歯車の回転角を検出する、
前記第１歯車用磁気センサと、
第２歯車用磁気センサであって、前記第２歯車マグネットの磁界の変化に基づき前記第２歯車の回転角を検出する、
前記第２歯車用磁気センサと、
磁気遮蔽部材であって、磁性材料で形成されており、前記操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車用磁気センサおよび前記第２歯車用磁気センサとオーバーラップしている、
前記磁気遮蔽部材と、
電動アクチュエータであって、前記トルクセンサ用磁気センサの出力信号、前記第１歯車用磁気センサの出力信号、および前記第２歯車用磁気センサの出力信号に基づき、前記操舵機構に操舵力を付与する、
前記電動アクチュエータと、
を有することを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、前記磁気遮蔽部材は、前記操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１ヨークまたは前記第２ヨークとオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上における前記磁気遮蔽部材の外縁は、前記オーバーラップ領域において、突起部および切欠き部を有しないことを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のステアリング装置は、磁気遮蔽部材ハウジングを備え、
前記磁気遮蔽部材ハウジングは、樹脂材料で形成されており、磁気遮蔽部材ハウジング本体部と、弾性接続部を備え、
前記磁気遮蔽部材は、磁気遮蔽部材本体部と磁気遮蔽部材突起部を備え、
前記磁気遮蔽部材突起部は、前記オーバーラップ領域から外れた領域に設けられており、前記操舵軸の回転軸線に対して直角な平面において、前記磁気遮蔽部材本体部から突出する形状を有し、前記磁気遮蔽部材ハウジング本体部と前記弾性接続部に挟まれた状態で保持されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のステアリング装置において、前記磁気遮蔽部材は、前記操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車マグネットの全体および前記第２歯車マグネットの全体とオーバーラップしていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のステアリング装置において、前記第１歯車マグネットは、前記操舵軸の回転軸線の方向において、前記第１Ｎ極の反対側に設けられた第３Ｎ極と、前記第１Ｓ極の反対側に設けられた第３Ｓ極を有しており、
前記第２歯車マグネットは、前記操舵軸の回転軸線の方向において、前記第２Ｎ極の反対側に設けられた第４Ｎ極と、前記第２Ｓ極の反対側に設けられた第４Ｓ極を有していることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舵角センサとトルクセンサが搭載されたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵絶対角センサ（舵角センサ）と、ステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサが搭載され、これらのセンサによる検出結果に基づいてステアリングホイールの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が開示されている。この特許文献１では、トルクセンサと操舵絶対角センサの間に、操舵絶対角センサが発生する磁界のトルクセンサに対する影響が小さくなるように、エアギャップよりも大きな磁路抵抗を有する遮蔽板を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３１１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなステアリング装置においては、例えばインプットシャフトに固定された円筒形の多極マグネットの外周に、径方向に１対のヨークの円筒部が配置され、その間にホールＩＣが実装されている。また、インプットシャフトに回転を伝える歯車が設置されており、歯車に舵角センサ用のマグネット（舵角センサマグネット）が実装され、その上方向にＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサ、下方向に遮磁板が実装される。
【０００５】
しかしながら、上記のような構成では、ホールＩＣやヨーク、集磁リングの近くに舵角センサマグネットが存在するため、このマグネットの回転による磁界の変動がトルクセンサ用のホールＩＣに影響を与える可能性がある、という課題がある。
【０００６】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転舵軸の中立位置において、舵角センサマグネットによるトルクセンサへの影響を低減できるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のステアリング装置では、転舵軸が中立位置にあるとき、第１歯車マグネットと第２歯車マグネットが、操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車マグネットと第２歯車マグネットとの間の領域に、第１Ｎ極と第１Ｓ極により生成される第１磁束と、第２Ｎ極と第２Ｓ極により生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置するとともに、操舵軸の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車用磁気センサおよび前記第２歯車用磁気センサとオーバーラップする磁気遮蔽部材を設けている。そして、第１歯車用磁気センサで第１歯車マグネットの磁界の変化に基づき第１歯車の回転角を検出し、第２歯車用磁気センサで第２歯車マグネットの磁界の変化に基づき第２歯車の回転角を検出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１歯車用磁気センサと第２歯車用磁気センサの間の領域において、第１磁束と第２磁束とが同じ方向を向いているので、磁界がスムーズに循環するようになり、磁気遮蔽部材における局所的な飽和の発生を抑制できる。これによって、舵角センサマグネットである第１歯車マグネットおよび第２歯車マグネットがトルクセンサの第１ヨークまたは第２ヨークと近接している場合であっても、これら第１、第２ヨークが第１、第２歯車マグネットの磁界を受け、トルクセンサの検出精度に影響を与えるのを抑制できる。
従って、転舵軸の中立位置において、舵角センサマグネットによるトルクセンサへの影響を低減でき、安定したトルク値を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るステアリング装置のシステム構成図である。
【図２】図１に示したステアリング装置における舵角センサの分解斜視図である。
【図３】図２における集磁ホルダを取り出して示す拡大斜視図である。
【図４】図３における遮磁板の平面図である。
【図５】図１に示したステアリング装置におけるトルクセンサの一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図６】図５におけるホールＩＣ部分のトーションバーの軸線と直交する平面の断面図、及び第１、第２ヨーク、第１、第２集磁リング及びホールＩＣの配置の模式図である。
【図７】図５における転舵軸の中立時とトルク発生時の磁化について説明するための図である。
【図８】本発明における舵角センサマグネットの配置について説明するための図である。
【図９】遮磁板とヨークの位置関係について説明するための図である。
【図１０】遮磁板と舵角センサマグネットの位置関係について説明するための図である。
【図１１】舵角センサマグネットの着磁方向について説明するための図である。
【図１２】第１、第２歯車マグネットが逆方向に着磁された場合におけるマグネットの角度とトルク変動量との関係を示す波形図である。
【図１３】第１、第２歯車マグネットが同一方向に着磁された場合におけるマグネットの角度とトルク変動量との関係を示す波形図である。
【図１４】ラックバーが中立状態において、第１、第２歯車マグネットの着磁の向きが異なる方向と同一方向の磁束密度の分布の磁気シミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１４における第１、第２歯車マグネットの着磁の向きがそれぞれ９０°回転した場合の磁束密度の分布の磁気シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るステアリング装置のシステム構成例を示している。このステアリング装置１１は、運転者による操作に基づき操舵を行うための操舵機構１２と、運転者の操舵操作をアシストする操舵アシスト機構１３とを備えている。
【００１１】
操舵機構１２は、ステアリングホイール１４に連係されたステアリングシャフト（操舵軸）１５と、タイヤ（転舵輪）１６，１７に連係されたラックバー（転舵軸）１８とを有し、ステアリングシャフト１５とラックバー１８とは、ラックアンドピニオン機構１９を介して連係される。
【００１２】
ステアリングシャフト１５は、ステアリングホイール１４と一体に回転する第１軸部材としてのインプットシャフト（入力軸）２０と、ラックバー１８に連係する第２軸部材としてのアウトプットシャフト（出力軸）２１とが、トーションバー２２（図５参照）によって連結されて構成されている。インプットシャフト２０は、軸方向の一端側がステアリングホイール１４に接続されると共に、他端側がトーションバー２２に接続される。アウトプットシャフト２１は、軸方向の一端側がトーションバー２２に接続されると共に、他端側がラックバー１８に連係される。
【００１３】
そして、アウトプットシャフト２１の他端の外周側に形成されたピニオン歯２１ａがラックバー１８の軸方向（長手方向）の一端側に形成されたラック歯１８ａに噛み合うことによって、アウトプットシャフト２１の回転運動がラックバー１８の軸方向運動に変換されて伝達される。
【００１４】
また、ステアリングシャフト１５の径方向外側（外周側）には、ステアリングシャフト１５の回転角である操舵角を検出する舵角センサ２３と、運転者の操舵操作によりステアリングシャフト１５に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ２４とが、１つのユニットとして一体的に設けられている。舵角センサ２３は、ステアリングシャフト１５（より正確には後述する主歯車４０）の回転に伴い回転する１対の歯車（後述する第１歯車４１と第２歯車４２）の回転角度差に基づいて操舵角を検出する。トルクセンサ２４は、インプットシャフト２０とアウトプットシャフト２１の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出する。
【００１５】
ラックバー１８の軸方向の両端部には、タイロッド２５，２６とナックルアーム（図示せず）を介してタイヤ１６，１７が装着されている。そして、ラックバー１８が軸方向へ移動して、タイロッド２５，２６を介してナックルアームが押し引きされることにより、タイヤ１６，１７の向きが変更される。
【００１６】
操舵アシスト機構１３は、操舵アシスト力を生成する電動モータ（電動アクチュエータ）３１と、この電動モータ３１に制御電流（矢印ＤＩで示す）を供給して駆動制御する制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３２と、電動モータ３１の回転をラックバー１８に伝達する伝達機構３３とを有し、電動モータ３１の回転力をもってラックバー１８の軸方向移動を補助する。制御装置３２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス３４により他のＥＣＵ、例えばＥＳＣ（Electronic Stability Control）用の制御装置に接続され、ＣＡＮ通信により情報の授受を行うようになっている。電動モータ３１は、各種センサの検出結果、例えばセンサハーネス３５を介して制御装置３２に入力される舵角センサ２３の出力信号Ｓ１とトルクセンサ２４の出力信号Ｓ２、及びＣＡＮバス３４を介して入力される車速センサ（図示せず）の出力信号Ｓ３などに基づいて駆動制御される。
【００１７】
伝達機構３３は、電動モータ３１の回転を減速する減速機と、この減速機の回転をラックバー１８の軸方向運動に変換する変換機構とを有する。減速機は、例えば電動モータ３１の駆動軸に一体に回転するように固定された入力プーリ、変換機構として働くナットと一体的に回転可能に固定された出力プーリ、及びこれらプーリに巻回された伝達部材であるベルトやチェーンで構成される。変換機構には、例えばラックバー１８を包囲するように円筒状に形成されたナットを用いたボールねじ機構を用いることができる。このナットの内周には、螺旋状にナット側ボールねじ溝が形成され、ラックバー１８の外周には、螺旋状の操舵軸側ボールねじ溝が形成され、ラックバー１８にナットが挿入された状態で、ナット側ボールねじ溝と操舵軸側ボールねじ溝とによってボール循環溝が形成される。そして、ボール循環溝内には、金属製の複数のボールが充填され、ナットが回転するとボール循環溝内をボールが移動することにより、ナットに対してラックバー１８が軸方向に移動する。ボールねじ機構により、電動モータ３１の回転運動が直線運動に変換され、ラックバー１８が軸方向に移動することにより、タイロッド２５，２６を介してナックルアームが押し引きされてタイヤ１６，１７に操舵力が付与される。
【００１８】
上記減速機には、電動モータ３１の出力軸に一体回転可能に連結されたウォームシャフトと、このウォームシャフトと噛み合って回転するウォームホイールとを有するウォームギヤを用いることができる。また、上記変換機構には、ウォームホイールと一体に回転する出力軸の軸方向の他端の外周側に形成されたピニオン歯と、ラックバー１８の軸方向の他端側に形成され、このピニオン歯と噛み合うラック歯とで構成される、所謂ラックアンドピニオン機構を用いることもできる。
【００１９】
図２は、図１に示したステアリング装置における舵角センサ２３の分解斜視図である。舵角センサ２３は、第１歯車４１及び第２歯車４２と、これら各歯車４１，４２に設けられる第１歯車マグネット４３及び第２歯車マグネット４４と、基板４５に実装される第１歯車用磁気センサ４６及び第２歯車用磁気センサ４７とを備えている。
第１歯車４１は、軸方向の両端側が内側へと凹むほぼ円板状の第１歯車本体部の径方向外側に、複数の第１の歯が第１歯車本体部の全周にわたって一体に形成されている。この第１歯車４１は、ステアリングシャフト１５の回転に伴い回転可能であり、第１歯車４１の回転軸線は、インプットシャフト２０の回転軸線と平行である。
また、第２歯車４２は、軸方向の両端側が内側へと凹むほぼ円板状の第２歯車本体部の径方向外側に、第１の歯の歯数とは互いに割り切れない数の歯数に設定された複数の第２の歯が、第２歯車本体部の全周にわたって一体に形成されている。この第２歯車４２は、ステアリングシャフト１５の回転に伴い回転可能であり、第２歯車４２の回転軸線は、インプットシャフト２０の回転軸線と平行である。
【００２０】
そして、第２歯車４２は、第１歯車４１と噛み合い、この第１歯車４１の回転に伴って回転する。ここでは、第２歯車４２が第１歯車４１によって駆動される構成を例示しているが、かかる構成に限定されるものではない。第２歯車４２は、第１歯車４１と噛み合い、この第１歯車４１によって回転駆動されるもののほか、第１歯車４１とは別の歯車によって回転駆動される構成としてもよい。
第１歯車マグネット４３は、第１歯車４１の軸方向の他端側に、基板４５の第１搭載面４５ａと対向するように設けられる。同様に、第２歯車マグネット４４は、第２歯車４２の軸方向の他端側に、基板４５の第１搭載面４５ａと対向するように設けられる。
【００２１】
基板４５は、周知のプリント配線板であって、軸方向の一端側に第１搭載面４５ａを有する一方、他端側に第２搭載面４５ｂを有し、車両に搭載される他のＥＣＵにＣＡＮバス３４を介して電気的に接続される。また、この基板４５には、第１搭載面４５ａ側に導体パターンが形成されており、各歯車用磁気センサ４６，４７をはじめとする各種電子部品が、主として第１搭載面４５ａ側に実装される。これら各種電子部品は、第１搭載面４５ａ側において、周知のリフローソルダリングによって、導体パターンにより構成されるプリント回路と電気的に接続される。
なお、ここでは、各種電子部品を一括してリフローソルダリングすることを例示したが、当該電子部品の実装手段は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２２】
第１歯車用磁気センサ４６は、周知のＧＭＲ素子であり、基板４５の第１搭載面４５ａに、舵角センサ用ホルダ部材４８に形成された第１の歯車保持部５０の開口部を介して第１歯車マグネット４３に対向するように実装されている。これにより、第１歯車用磁気センサ４６は、第１歯車４１の回転に伴う第１歯車マグネット４３の磁界の変化を検出することで、第１歯車４１の回転角である第１回転角を検出する。
【００２３】
同様に、第２歯車用磁気センサ４７もＧＭＲ素子であって、基板４５の第１搭載面４５ａに、第１歯車用磁気センサ４６と横並びに、舵角センサ用ホルダ部材４８に形成された第２の歯車保持部５１の開口部を介して第２歯車マグネット４４に対向するように実装されている。これにより、第２歯車用磁気センサ４７は、第２歯車４２の回転に伴う第２歯車マグネット４４の磁界の変化を検出することで、第２歯車４２の回転角である第２回転角を検出する。
そして、舵角センサ２３は、第１歯車用磁気センサ４６によって検出された第１回転角と、第２歯車用磁気センサ４７によって検出された第２回転角との角度差に基づき、ステアリングホイール１４の回転角を検出する。
【００２４】
舵角センサ用ホルダ部材４８は、非磁性材料、例えば樹脂材料によって皿状に形成されており、ほぼ中央位置にインプットシャフト２０が貫通する貫通孔を有する。この貫通孔の周縁部には、主歯車４０を収容して回転可能に保持する主歯車保持部４９が設けられている。また、この舵角センサ用ホルダ部材４８には、主歯車保持部４９に隣接して、第１歯車４１を収容した状態で回転可能に保持する第１の歯車保持部５０が設けられている。さらに、舵角センサ用ホルダ部材４８には、第１の歯車保持部５０に隣接して、第２歯車４２を収容した状態で回転可能に保持する第２の歯車保持部５１が設けられている。主歯車保持部４９、第１の歯車保持部５０及び第２の歯車保持部５１は、いずれも軸方向の一端側に開口するように形成されている。そして、これら各保持部４９，５０，５１は、板状のカバー部材６４で当該各保持部４９，５０，５１の外周域を覆うことにより、各歯車４０，４１，４２の脱落が抑制されている。
【００２５】
基板４５の下部には、集磁ホルダ５２が配置されている。集磁ホルダ５２は、非磁性材料、例えば樹脂材料によりほぼ有蓋円筒状に形成されたもので、ほぼ中央位置にインプットシャフト２０が貫通する貫通孔を有する。この貫通孔の外周域には、集磁リング５３，５４が設けられている。また、集磁ホルダ５２の一部の領域上には、第１、第２歯車用磁気センサ４６，４７に対応する位置に磁気遮蔽部材ハウジング７０が設けられ、この磁気遮蔽部材ハウジング７０内に、薄板状の磁気遮蔽材からなる遮磁板（磁気遮蔽部材）５５が搭載されている。
更に、集磁ホルダ５２の下部には、アウトプットシャフト２１に磁性材料で形成された第１ヨーク５６と第２ヨーク５７が設けられている。
【００２６】
図３に拡大して示すように、集磁ホルダ５２の外周側には、舵角センサ用ホルダ部材４８側から挿入された複数のスクリュー（図示せず）がねじ込まれる雌ねじ孔５８，５９，６０が、軸方向に沿って貫通して形成されている。また、雌ねじ孔５９，６０にそれぞれ隣接して係合突起６１，６２が形成されている。雌ねじ孔５８，５９，６０内にねじ込まれるスクリューと係合突起６１，６２によって、カバー部材６４、舵角センサ用ホルダ部材４８、基板４５及び集磁ホルダ５２が共締め固定される。
【００２７】
磁気遮蔽部材ハウジング７０は、例えば樹脂材料で形成されており、磁気遮蔽部材ハウジング本体部７０ａ、弾性接続部７０ｂ、及び係合穴７０ｃ，７０ｄを有する。
一方、遮磁板５５は、磁性材料である例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）材で形成されており、図４に示すように、磁気遮蔽部材ハウジング７０の係合穴７０ｃ，７０ｄに対応する突起部５５ａ，５５ｂと、弾性接続部７０ｂに対応するナップフィット用の切欠き部５５ｃを有している。この遮磁板５５は、ステアリングシャフト１５（インプットシャフト２０）の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車マグネット４３の全体および第２歯車マグネット４４の全体とオーバーラップする形状になっている。
【００２８】
そして、遮磁板５５は、磁気遮蔽部材ハウジング７０の係合穴７０ｃ，７０ｄに突起部５５ａ，５５ｂが挿入され、磁気遮蔽部材ハウジング７０の弾性接続部７０ｂに切欠き部５５ｃが噛合され、磁気遮蔽部材ハウジング本体部７０ａと弾性接続部７０ｂに挟まれた状態で保持されている。
また、遮磁板５５は、ステアリングシャフト１５の回転軸線に対し直角な平面上において、第１ヨーク５６または第２ヨーク５７とオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、ステアリングシャフト１５（インプットシャフト２０）の回転軸線に対し直角な平面上における遮磁板５５の外縁は、オーバーラップ領域において、突起部および切欠き部を有しないように形成されている。
【００２９】
図５は、図１に示したトルクセンサ２４の一部を切り欠いて示しており、ホールＩＣ検出タイプのトルクセンサを例に取ってその構成を示している。トルクセンサ２４は、円環形状のトルクセンサマグネット６５と、このマグネット６５の径方向外側に配置され、径方向において互いに組み合わさる１対の第１ヨーク５６及び第２ヨーク５７と、この両ヨーク５６，５７間に、径方向に対向配置される１対の第１集磁リング５３及び第２集磁リング５４と、基板４５に電気的に接続されるホールＩＣ（トルクセンサ用磁気センサ）６３とを有する。
【００３０】
トルクセンサマグネット６５は、磁性材料によりほぼ円筒状に形成され、第１ヨーク５６及び第２ヨーク５７における各爪部５６ｂ，５７ｂの内周側に、これら爪部と径方向に対向するかたちで配置される。
第１ヨーク５６は、アウトプットシャフト（第２軸部材）２１に設けられ、磁性材料で形成され、第１円環部５６ａと複数の第１爪部５６ｂを有し、複数の第１爪部５６ｂは第１円環部５６ａに設けられ、複数の第１爪部５６ｂの夫々がアウトプットシャフト２１の回転軸線の周方向に並んで配置されており、かつトルクセンサマグネット６５と対向して設けられている。
【００３１】
第２ヨーク５７は、アウトプットシャフト（第２軸部材）２１に設けられ、磁性材料で形成され、第２円環部５７ａと複数の第２爪部５７ｂを有し、複数の第２爪部５７ｂは第２円環部５７ａに設けられ、複数の第２爪部５７ｂの夫々がアウトプットシャフト２１の回転軸線の周方向において、複数の前記第１爪部の夫々と交互に並んで配置されており、かつトルクセンサマグネット６５と対向して設けられている。
そして、第１爪部５６ｂ及び第２爪部５７ｂは、トルクセンサマグネット６５の径方向外側であってそれぞれ同一円周上に、かつ第１爪部５６ｂと第２爪部５７ｂとが、周方向に沿ってほぼ等間隔に交互に並ぶように配置される。
【００３２】
図６（ａ）は、図５におけるホールＩＣ６３部分のトーションバー２２の軸線と直交する平面の断面図である。また、図６（ｂ）は、上述した第１、第２ヨーク５６，５７、第１、第２集磁リング５３，５４及びホールＩＣ６３の配置を模式的に示している。トーションバー２２を囲むように同心円状に配置された第１ヨーク５６と第２ヨーク５７との間に、第１、第２集磁リング５３，５４が配置され、これら集磁リング５３，５４間にホールＩＣ６３が設けられている。
トルクセンサ２４は、第１、第２ヨーク５６，５７間に発生した磁束を第１、第２集磁リング５３，５４で集磁し、これら第１、第２集磁リング５３，５４間に配置したホールＩＣ６３で検出する。
【００３３】
上記のような構成において、図７（ａ）に示すような、ステアリングシャフト１５（ラックバー１８）の中立位置（トルクゼロ）から、図７（ｂ）に矢印ＴＡで示すようなトルク（トーションバー捩れ）が発生すると、第１ヨーク５６はＮ極に磁化され、第２ヨーク５７はＳ極に磁化される。これによって、磁束は図５の矢印ＭＡで示すように、第１集磁リング５３からホールＩＣ６３を介して第２集磁リング５４に向かって生成される。
【００３４】
図８（ａ），（ｂ）は、本発明における舵角センサマグネット（第１、第２歯車マグネット４３，４４）の配置を示している。図８（ａ）は、ラックバー１８が中立位置にあるときの遮磁板５５上の第１、第２歯車マグネット４３，４４の配置を示しており、図８（ｂ）は、ラックバー１８が中立位置にあるときの第１、第２歯車マグネット４３，４４の極性を示している。第１、第２歯車マグネット４３，４４は、ステアリングシャフト１５（トーションバー２２）の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車マグネット４３と第２歯車マグネット４４との間の領域に、第１Ｎ極４３ｎと第１Ｓ極４３ｓにより生成される第１磁束と、第２Ｎ極４４ｎと前記第２Ｓ極４４ｓにより生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置されている。
【００３５】
図９は、遮磁板５５とヨーク５６，５７の位置関係を示している。遮磁板５５は、突起部５５ａと突起部５５ｂとの間の直線部分５５ｄが第１、第２集磁リング５３，５４の直線部分５３ａ，５４ａに対応して配置されている。遮磁板５５の直線部分５５ｄと第１、第２集磁リング５３，５４の直線部分５３ａ，５４ａは、第１、第２歯車マグネット４３，４４の中心を結ぶ直線とほぼ平行に配置される。また、集磁リングの直線部分５３ａ，５４ａは、ホールＩＣ６３から離隔した位置に形成され、ホールＩＣ６３による磁気検出への影響が小さくなるようにしている。
【００３６】
図１０は、遮磁板５５と舵角センサマグネット（第１、第２歯車マグネット４３，４４）の位置関係を示している。遮磁板５５は、ステアリングシャフト１５の回転軸線に対し直角な平面上において、第１歯車マグネット４３の全体および第２歯車マグネット４４の全体とオーバーラップする形状になっている。そして、この遮磁板５５は、ステアリングシャフト１５の回転軸線に対し直角な平面上において、第１ヨーク５６または第２ヨーク５７とオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、ステアリングシャフト１５の回転軸線に対し直角な平面上における遮磁板５５の外縁は、オーバーラップ領域において、突起部および切欠き部を有しないように形成されている。
【００３７】
図１１は、舵角センサマグネットの着磁方向を示している。第１歯車マグネット４３および第２歯車マグネット４４は、所謂、軸方向着磁によって着磁されている。軸方向着磁とは、磁性体であるマグネットの素材の軸方向端面に強い磁界を印加することにより、マグネットの素材の軸方向両側に対となるＮ極とＳ極を形成することである。磁界を印加するコイルは、マグネットの素材の軸方向端面に対しＮ極とＳ極の両方の磁極を形成するように磁界を印加するため、マグネットには、軸方向および周方向の夫々に、対となるＮ極とＳ極が形成される。このように着磁されたマグネットは、マグネットの径方向だけでなく、軸方向にも磁界が発生する。
【００３８】
これによって、第１歯車マグネット４３は、ステアリングシャフト１５の回転軸線の方向において、第１Ｎ極の反対側に設けられた第３Ｎ極と、第１Ｓ極の反対側に設けられた第３Ｓ極を有している。同様に、第２歯車マグネット４４は、ステアリングシャフト１５の回転軸線の方向において、第２Ｎ極の反対側に設けられた第４Ｎ極と、第２Ｓ極の反対側に設けられた第４Ｓ極を有している。
【００３９】
図１２は、ラックバー１８が中立位置［０°］の場合に、第１、第２歯車マグネット４３，４４が逆方向に着磁された場合（従来）におけるマグネットの角度とトルク変動量との関係を示している。また、図１３は、同じくラックバー１８が中立位置［０°］の場合に、第１、第２歯車マグネット４３，４４が同一方向に着磁された場合（本発明）におけるマグネットの角度とトルク変動量との関係を示している。図１２に示すように、第１、第２歯車マグネット４３，４４が逆方向に着磁されていると、ラックバー１８が中立位置付近のトルク変動量ΔＴ１は比較的大きくなる。これに対し、図１３に示すように、第１、第２歯車マグネット４３，４４が同一方向に着磁されていると、ラックバー１８が中立位置付近のトルク変動量ΔＴ２は小さくなる。
従って、ステアリングホイール１４が中立状態にあるとき、運転者はトルク変動を感じにくい。
【００４０】
図１４（ａ）は、ラックバー１８が中立状態において、第１、第２歯車マグネット４３，４４の着磁の向きが異なる方向の場合の磁束密度の分布の磁気シミュレーション結果を示し、図１４（ｂ）は、着磁の向きが同一方向の場合を対比して示している。図１４（ａ）に示すように、着磁の向きが異なると第１、第２歯車マグネット４３，４４間に局所的な飽和領域ＳＡが生成され、この飽和に伴う磁界の遮磁板５５からの磁束の漏洩が発生する虞がある。
これに対し、着磁の向きが同一方向であれば、図１４（ｂ）に示すように第１、第２歯車マグネット４３，４４間に飽和領域は生成されず、局所的な飽和の発生を抑制できる。
【００４１】
図１５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図１４（ａ），（ｂ）における第１、第２歯車マグネット４３，４４の着磁の向きがそれぞれ９０°回転した場合の磁束密度の分布の磁気シミュレーション結果を示している。図１５（ａ），（ｂ）ともに第１、第２歯車マグネット４３，４４間に飽和領域ＳＡ１，ＳＡ２が生成されるが、Ｎ極とＳ極が向き合う図１５（ａ）の飽和領域ＳＡ１に比べて、Ｓ極とＳ極が向き合う図１５（ｂ）の方が飽和領域ＳＡ２は小さくなり、第１、第２歯車マグネット４３，４４の磁界に起因するトルクセンサ２４の検出精度への影響を抑制することができる。
【００４２】
ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
ステアリング装置１１は、その一つの態様において、
操舵機構１２であって、操舵軸１５と、転舵軸１８を含み、
前記操舵軸１５は、運転者の操舵操作に伴い回転可能であり、第１軸部材２０と、第２軸部材２１と、トーションバー２２を含み、
前記第１軸部材２０と前記第２軸部材２１とは、前記トーションバー２２を介して接続されており、
前記転舵軸１８は、前記操舵軸１５の回転に伴い、転舵輪１６，１７を転舵可能である、
前記操舵機構１２と、
トルクセンサマグネット６５であって、前記第１軸部材２０に設けられ、円環形状を有し、前記操舵軸１５の回転軸線に関する周方向においてＮ極とＳ極が交互に配置されている、
前記トルクセンサマグネット６５と、
第１ヨーク５６であって、前記第２軸部材２１に設けられ、磁性材料で形成され、第１円環部５６ａと、複数の第１爪部５６ｂを有し、
複数の前記第１爪部５６ｂは、前記第１円環部５６ａに設けられ、複数の前記第１爪部５６ｂの夫々が、前記第２軸部材２１の回転軸線の周方向に並んで配置されており、かつ前記トルクセンサマグネット６５と対向して設けられている、
前記第１ヨーク５６と、
第２ヨーク５７であって、前記第２軸部材２１に設けられ、磁性材料で形成され、第２円環部５７ａと、複数の第２爪部５７ｂを有し、
複数の前記第２爪部５７ｂは、前記第２円環部５７ａに設けられ、複数の前記第２爪部５７ｂの夫々が、前記第２軸部材２１の回転軸線の周方向において、複数の前記第１爪部５６ｂの夫々と交互に並んで配置されており、かつ前記トルクセンサマグネット６５と対向して設けられている、
前記第２ヨーク５７と、
トルクセンサ用磁気センサ６３であって、前記第１円環部５６ａと前記第２円環部５７ａの間に設けられ、前記トルクセンサ用磁気センサ６３が設けられた場の磁界に応じて信号を出力する、
前記トルクセンサ用磁気センサ６３と、
第１歯車４１であって、前記操舵軸１５の回転に伴い回転可能であり、前記第１歯車４１の回転軸線は、前記操舵軸１５の回転軸線と平行であり、第１歯車本体部と、複数の第１の歯を備え、
複数の前記第１の歯は、前記第１歯車本体部の外周側に設けられている、
前記第１歯車４１と、
第２歯車４２であって、前記操舵軸の回転に伴い回転可能であり、前記第１歯車４１の回転軸線は、前記操舵軸１５の回転軸線と平行であり、第２歯車本体部と、複数の第２の歯を備え、
複数の前記第２の歯は、前記第２歯車本体部の外周側に設けられており、かつ前記第１の歯の数と互いに割り切れない数だけ設けられている、
前記第２歯車４２と、
第１歯車マグネット４３であって、前記第１歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第１Ｎ極と第１Ｓ極を有している、
前記第１歯車マグネット４３と、
第２歯車マグネット４４であって、前記第２歯車本体部に設けられ、１対の磁極である第２Ｎ極と第２Ｓ極を有しており、
前記転舵軸１８が中立位置にあるとき、前記操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車マグネット４３と前記第２歯車マグネット４４との間の領域に、前記第１Ｎ極と前記第１Ｓ極により生成される第１磁束と、前記第２Ｎ極と前記第２Ｓ極により生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置されている、
前記第２歯車マグネット４４と、
第１歯車用磁気センサ４６であって、前記第１歯車マグネット４３の磁界の変化に基づき前記第１歯車４１の回転角を検出する、
前記第１歯車用磁気センサ４６と、
第２歯車用磁気センサ４７であって、前記第２歯車マグネット４４の磁界の変化に基づき前記第２歯車４２の回転角を検出する、
前記第２歯車用磁気センサ４７と、
磁気遮蔽部材５５であって、磁性材料で形成されており、前記操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車用磁気センサ４６および前記第２歯車用磁気センサ４７とオーバーラップしている、
前記磁気遮蔽部材５５と、
電動アクチュエータ３１であって、前記トルクセンサ用磁気センサ６３の出力信号、前記第１歯車用磁気センサ４６の出力信号、および前記第２歯車用磁気センサ４７の出力信号に基づき、前記操舵機構１２に操舵力を付与する、
前記電動アクチュエータ３１と、
を有することを特徴とする。
【００４３】
上記構成によると、舵角センサマグネットである第１歯車マグネット４３および第２歯車マグネット４４がトルクセンサ２４の第１ヨーク５６または第２ヨーク５７と近接している場合、これら第１、第２ヨーク５６，５７が第１、第２歯車マグネット４３，４４の磁界を受け、トルクセンサ２４の検出精度に影響を与える虞がある。この影響は、車両の直進状態、換言すれば、ステアリングホイール１４が中立状態にあるとき、運転者は敏感に感じやすい。なぜなら、車両が直進状態では、アシストトルクも零に近いことが多く、トルクセンサ２４の検出トルクにおける第１、第２歯車マグネット４３，４４の検出精度の低下の影響の割合が相対的に大きくなるためである。
【００４４】
本発明では、車両の直進状態において、操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面において、第１Ｎ極と第１Ｓ極により生成される第１磁束と、第２Ｎ極と第２Ｓ極により生成される第２磁束とが同じ方向を向くように配置されている。換言すれば、第１Ｎ極と第２Ｎ極が同じ方向を向くように配置されている。この状態では、磁気遮蔽部材５５における磁界、特に第１歯車用磁気センサ４６と第２歯車用磁気センサ４７の間の領域において、磁界がスムーズに循環するようになり、磁気遮蔽部材５５における局所的な飽和の発生が抑制される。よって、この飽和に伴う磁界の磁気遮蔽部材５５からの漏洩が抑制され、第１、第２歯車マグネット４３，４４の磁界に起因するトルクセンサ２４の検出精度への影響を抑制することができる。
【００４５】
ステアリング装置１１の好ましい態様では、前記磁気遮蔽部材５５は、前記操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１ヨーク５６または前記第２ヨーク５７とオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面上における前記磁気遮蔽部材５５の外縁は、前記オーバーラップ領域において、突起部および切欠き部を有しないことを特徴とする。
【００４６】
上記構成によると、磁気遮蔽部材５５と第１、第２ヨーク５６，５７とがオーバーラップする程度に両者を近接させることにより、装置全体の径方向寸法の大型化を抑制することができる。このオーバーラップ領域では、第１、第２ヨーク５６，５７は、磁気遮蔽部材５５からの磁界の影響を受けやすい。特に、磁気遮蔽部材５５に突起部や切欠き部があると、これらの部分に磁気の飽和が発生しやすく、第１、第２ヨーク５６，５７への磁界の影響が大きくなる虞がある。
【００４７】
そこで、オーバーラップ領域においては、突起部や切欠き部を設けず、例えば、直線形状、円弧形状、滑らかな曲線形状とすることで、磁気の飽和の発生を抑制し、第１、第２歯車マグネット４３，４４によるトルクセンサ２４の検出精度への影響を抑制することができる。
【００４８】
さらに別の好ましい態様では、磁気遮蔽部材ハウジングを備え、
前記磁気遮蔽部材ハウジングは、樹脂材料で形成されており、磁気遮蔽部材ハウジング本体部と、弾性接続部を備え、
前記磁気遮蔽部材は、磁気遮蔽部材本体部と磁気遮蔽部材突起部を備え、
前記磁気遮蔽部材突起部は、前記オーバーラップ領域から外れた領域に設けられており、前記操舵軸１５の回転軸線に対して直角な平面において、前記磁気遮蔽部材本体部から突出する形状を有し、前記磁気遮蔽部材ハウジング本体部と前記弾性接続部に挟まれた状態で保持されていることを特徴とする。
【００４９】
上記構成によると、磁気遮蔽部材突起部が、磁気遮蔽部材ハウジング本体部と弾性接続部により挟まれた状態で保持されることにより、磁気遮蔽部材ハウジングに磁気遮蔽部材をしっかりと固定することができる。この固定は、所謂スナップフィットのように、弾性接続部の弾性変形を利用したものであり、ビスや接着剤を使用することなく、磁気遮蔽部材を固定することができるため、装置の組立性を向上させることができる。この固定のための磁気遮蔽部材突起部は、オーバーラップ領域から外れた部分に設けられているため、仮に磁気遮蔽部材突起部において、磁気の飽和が発生した場合においても、この磁気の飽和に伴う第１、第２ヨークへの影響を抑制することができる。
【００５０】
さらに別の好ましい態様では、前記磁気遮蔽部材５５は、前記操舵軸１５の回転軸線に対し直角な平面上において、前記第１歯車マグネットの全体および前記第２歯車マグネットの全体とオーバーラップしていることを特徴とする。
【００５１】
上記構成によると、第１、第２歯車マグネット４３，４４から、直接、第１、第２ヨーク５６，５７へ磁界が飛ぶことを抑制することができる。
【００５２】
さらに別の好ましい態様では、前記第１歯車マグネット４３は、前記操舵軸１５の回転軸線の方向において、前記第１Ｎ極の反対側に設けられた第３Ｎ極と、前記第１Ｓ極の反対側に設けられた第３Ｓ極を有しており、
前記第２歯車マグネット４４は、前記操舵軸１５の回転軸線の方向において、前記第２Ｎ極の反対側に設けられた第４Ｎ極と、前記第２Ｓ極の反対側に設けられた第４Ｓ極を有していることを特徴とする。
【００５３】
上記構成によると、第１歯車マグネット４３および第２歯車マグネット４４は、所謂、軸方向着磁によって着磁されている。軸方向着磁とは、磁性体であるマグネットの素材の軸方向端面に強い磁界を印加することにより、マグネットの素材の軸方向両側に対となるＮ極とＳ極を形成することである。磁界を印加するコイルは、マグネットの素材の軸方向端面に対しＮ極とＳ極の両方の磁極を形成するように磁界を印加するため、マグネットには、軸方向および周方向の夫々に、対となるＮ極とＳ極が形成される。このように着磁されたマグネットは、マグネットの径方向だけでなく、軸方向にも磁界が発生する。
【００５４】
一方、第１歯車マグネット４３と第２歯車マグネット４４は、転舵軸１８が中立位置にあるとき、第１Ｎ極と第２Ｎ極が同じ向きになるように配置されているが、操舵軸１５の回転に伴い、第１、第２歯車マグネット４３，４４が回転すると、例えば、第１歯車マグネット４３の第１Ｓ極と第２歯車マグネット４４の第２Ｓ極とが、互いに対向する配置となる。このとき、第１Ｓ極と第２Ｓ極は、磁気遮蔽部材５５において、互いに反発し合う磁界を発生させる。この反発し合う磁界は、磁気遮蔽部材５５における磁気の飽和の原因となる。
【００５５】
しかし、第１、第２歯車マグネット４３，４４は、軸方向着磁されているため、第１、第２歯車マグネット４３，４４の発生する磁界は、第１、第２歯車マグネット４３，４４の磁界が互いに反発し合うものだけでなく、第１、第２歯車マグネット４３，４４、夫々において軸方向に飛ぶ磁界も含まれ、互いに反発し合う磁界は、相対的に少なくなる。よって、第１、第２歯車マグネット４３，４４が、軸方向着磁されていないものに比べ、磁気遮蔽部材５５における磁気の飽和の発生を抑制することができる。
【００５６】
以上の実施形態で説明された構成は、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１１…ステアリング装置、１２…操舵機構、１３…操舵アシスト機構、１４…ステアリングホイール、１５…ステアリングシャフト（操舵軸）、１６，１７…タイヤ（転舵輪）、１８…ラックバー（転舵軸）、１８ａ…ラック歯、１９…ラックアンドピニオン機構、２０…インプットシャフト（第１軸部材）、２１…アウトプットシャフト（第２軸部材）、２１ａ…ピニオン歯、２２…トーションバー、２３…舵角センサ、２４…トルクセンサ、２５，２６…タイロッド、３１…電動モータ（電動アクチュエータ）、３２…制御装置（ＥＣＵ）、３３…伝達機構、３４…ＣＡＮバス、３５…センサハーネス、４１…第１歯車、４２…第２歯車、４３…第１歯車マグネット、４４…第２歯車マグネット、４５…基板、４６…第１歯車用磁気センサ、４７…第２歯車用磁気センサ、５２…集磁ホルダ、５３…第１集磁リング、５４…第２集磁リング、５５…遮磁板（磁気遮蔽部材）、５６…第１ヨーク、５６ａ…第１円環部、５６ｂ…第１爪部、５７…第２ヨーク、５７ａ…第２円環部、５７ｂ…第２爪部、６３…ホールＩＣ（トルクセンサ用磁気センサ）、６４…カバー部材、６５…トルクセンサマグネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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