(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトと、
その第１シャフトに弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、
その第２シャフトに同行回転するように連結される筒状部材と、
その筒状部材の外周を囲むように配置されるコイルとを備え、
その筒状部材の少なくとも一部は、その第１シャフトの外周を覆う磁性材製の磁束通過部とされ、
その第１シャフトの外周の少なくとも一部は、その筒状部材の磁束通過部により覆われる磁性材製の磁束通過部とされ、
その筒状部材の磁束通過部に開口が形成され、
その第１シャフトの磁束通過部に、その開口と径方向において重なる段差面が形成され、
その開口の内周面と段差面とは、前記磁束が通過するエアギャップを介して互いに対向する対向部を有し、
両シャフトの相対回転軸方向における前記エアギャップの寸法が、両シャフトの相対回転量の変化に応じて変化するように、その開口の内周面における対向部と段差面における対向部の中の少なくとも一方は、両シャフトの相対回転軸回りの螺線に沿って形成され、
そのエアギャップの寸法変化に応じた前記磁束に対する磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出されるトルクセンサ。
【請求項２】
両シャフトの相対回転軸方向における前記開口の寸法は、両シャフトの相対回転軸方向における前記コイルの寸法未満とされ、その開口は両シャフトの相対回転軸方向において前記コイルの両端間に配置されている請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
その第１シャフトの外周に前記螺線に沿って溝が形成され、その溝の内部側面により前記段差面が構成されている請求項１または２に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記コイルとして、両シャフトの相対回転軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コイルとを備え、
前記開口として、両シャフトの相対回転軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２開口とを備え、
前記溝における相対向する両内部側面それぞれにより、前記段差面が構成され、その第１開口は、その相対向する両内部側面の中の一方により構成される段差面と径方向において重なるように配置され、その第２開口は、その相対向する両内部側面の中の他方により構成される段差面と径方向において重なるように配置され、
その第１開口の内周面と段差面の各対向部間が第１エアギャップとされ、その第２開口の内周面と段差面の各対向部間が第２エアギャップとされ、
その第１コイルは第１エアギャップを通過する磁束を発生する位置に配置され、その第２コイルは第２エアギャップを通過する磁束を発生する位置に配置され、両シャフトの相対回転軸方向における第１エアギャップ寸法と第２エアギャップ寸法とは、両シャフトが検出原点位置にある時は互いに等しくされ、両シャフトの相対回転時における両エアギャップ寸法の変化量の絶対値は互いに等しくされ、
その第１エアギャップ寸法の変化に応じた第１コイルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化と、その第２エアギャップ寸法の変化に応じた第２コイルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化との差に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出される請求項３に記載のトルクセンサ。
【請求項５】
前記溝は、前記第１シャフトの周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、
前記第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数設けられ、
前記第２開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数設けられ、
トルク検出範囲に対応する両シャフトの相対回転範囲において、各開口それぞれが重なる段差面は単一とされ、
各溝における一方の段差面に重なる第１開口と他方の段差面に重なる第２開口との周方向間隔は、相隣接する第１開口の周方向間隔の１／２未満とされている請求項４に記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するパワーステアリング装置において、その操舵トルクを検出するのに適したトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両のパワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの回転をステアリングシャフトを介して車輪に伝達する際、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクをトルクセンサにより検出し、その検出トルクの大きさに応じて操舵補助力を付与している。
【０００３】
そのトルクセンサとして、トルク変化に応じた磁気抵抗の変動に基づきトルクを検出するものが従来から用いられている。その検出原理に基づくトルクセンサは、第１シャフトと、この第１シャフトに弾性的に相対回転可能に連結された第２シャフトと、第１シャフトに固定される磁性材製の第１検出リングと、第２シャフトに固定される磁性材製の第２検出リングと、両検出リングの対向間を覆うコイルとを備え、各検出リングの端面に複数の歯が周方向に沿って設けられ、一方の検出リングの歯と他方の検出リングの歯とはエアギャップを介して対向する。このトルクセンサにおいては、両シャフトによるトルク伝達により両検出リングが相対回転する時、一方の検出リングの歯と他方の検出リングの歯との対向面積が変化する。その面積変化により、両検出リングの歯の間のエアギャップを通過する上記コイルの発生磁束に対する磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき両シャフトにより伝達されるトルクが検出される。さらに、温度変化によるトルク検出値の変動を補償するため、上記コイルと同一仕様の磁束発生用コイルと、その磁束に対する磁気抵抗の温度変化による変化を検出するための磁気回路とが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のトルクセンサは、両シャフトから径方向に張り出す第１、第２検出リングを必要とするため大型になる。また、複数の検出リングが必要であるため、部品点数、組み立て工数、コストの増大、構造の複雑化、大型化、組み立て誤差の累積による検出精度の低下が問題になる。また、検出感度を増大するためには各検出リングに設ける歯の数を多くする必要があるが、そうすると各検出リングの各シャフトからの張り出し寸法が大きなって大型化するため、検出感度の向上が制限される。さらに、温度変化による補償のためだけに専用の磁気回路が必要になる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルクセンサは、第１シャフトと、その第１シャフトに弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、その第２シャフトに同行回転するように連結される筒状部材と、その筒状部材の外周を囲むように配置されるコイルとを備え、その筒状部材の少なくとも一部は、その第１シャフトの外周を覆う磁性材製の磁束通過部とされ、その第１シャフトの外周の少なくとも一部は、その筒状部材の磁束通過部により覆われる磁性材製の磁束通過部とされ、その筒状部材の磁束通過部に開口が形成され、その第１シャフトの磁束通過部に、その開口と径方向において重なる段差面が形成され、その開口の内周面と段差面とは、前記磁束が通過するエアギャップを介して互いに対向する対向部を有し、両シャフトの相対回転軸方向における前記エアギャップの寸法が、両シャフトの相対回転量の変化に応じて変化するように、その開口の内周面における対向部と段差面における対向部の中の少なくとも一方は、両シャフトの相対回転軸回りの螺線に沿って形成され、そのエアギャップの寸法変化に応じた前記磁束に対する磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出される。
その磁性材としては、例えば軟質磁性金属材料や、合成樹脂製の基材中に軟質磁性粉末を分散させることで構成される磁性樹脂材料等を用いることができる。
本発明の構成によれば、トルク伝達時における両シャフトの相対回転により、筒状部材における磁性材製の磁束通過部に形成された開口の内周面と、第１シャフトにおける磁束通過部に形成された段差面との相対位置が変化する。その開口の内周面と段差面とはエアギャップを介して互いに対向する対向部を有し、両対向部の中の少なくとも一方は両シャフトの相対回転軸回りの螺線に沿うので、両シャフトの相対回転軸方向における前記エアギャップの寸法を、両シャフトの相対回転量の変化に応じて変化させることができる。そのエアギャップをコイルの発生磁束が通過するので、そのエアギャップ寸法の変化に応じて磁束に対する磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクを検出できる。
そのエアギャップを介して互いに対向する対向部は、第１シャフトの外周に形成される段差面と、その第１シャフトの外周を覆う筒状部材に形成される開口の内周面とにより構成されるので、構造が簡単で、両シャフトから径方向に大きく張り出すことはないので小型化を図ることができる。
【０００７】
両シャフトの相対回転軸方向における前記開口の寸法は、両シャフトの相対回転軸方向における前記コイルの寸法未満とされ、その開口は両シャフトの相対回転軸方向において前記コイルの両端間に配置されているのが好ましい。
これにより、第１シャフトと第２シャフトとコイルの軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフトの相対回転軸方向において開口をコイルの両端間に配置できる。よって、その公差による磁気抵抗の変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【０００８】
その第１シャフトの外周に前記螺線に沿って溝が形成され、その溝の内部側面により前記段差面が構成されているのが好ましい。
これにより、第１シャフトの外周を加工するだけで螺線に沿う段差面を形成でき、部品点数、組み立て工数、コストの低減、構造の簡単化、小型化、組み立て誤差の累積低減による検出精度の向上を図ることができる。
【０００９】
前記コイルとして、両シャフトの相対回転軸方向に沿って並列する同一仕様の第１コイルと第２コイルとを備え、前記開口として、両シャフトの相対回転軸方向における間隔をおいて配置される第１開口と第２開口とを備え、前記溝における相対向する両内部側面それぞれにより、前記段差面が構成され、その第１開口は、その相対向する両内部側面の中の一方により構成される段差面と径方向において重なるように配置され、その第２開口は、その相対向する両内部側面の中の他方により構成される段差面と径方向において重なるように配置され、その第１開口の内周面と段差面の各対向部間が第１エアギャップとされ、その第２開口の内周面と段差面の各対向部間が第２エアギャップとされ、その第１コイルは第１エアギャップを通過する磁束を発生する位置に配置され、その第２コイルは第２エアギャップを通過する磁束を発生する位置に配置され、両シャフトの相対回転軸方向における第１エアギャップ寸法と第２エアギャップ寸法とは、両シャフトが検出原点位置にある時は互いに等しくされ、両シャフトの相対回転時における両エアギャップ寸法の変化量の絶対値は互いに等しくされ、その第１エアギャップ寸法の変化に応じた第１コイルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化と、その第２エアギャップ寸法の変化に応じた第２コイルの発生磁束に対する磁気抵抗の変化との差に基づき、両シャフトにより伝達されるトルクが検出されるのが好ましい。
この構成によれば、螺線に沿う溝の相対向する両内部側面の中の一方により構成される段差面が第１開口と径方向において重なり、両内部側面の中の他方により構成される段差面が第２開口と径方向において重なるので、トルク伝達時に両シャフトが一方向に相対回転すると、第１エアギャップ寸法と第２エアギャップ寸法の中の一方は相対回転量に応じて増加し、他方は相対回転量に応じて減少する。各エアギャップ寸法の変化に応じて、各コイルの発生磁束に対する磁気抵抗が変化する。よって、第１エアギャップの寸法変化に対応する磁気抵抗の変化と、第２エアギャップの寸法変化に対応する磁気抵抗の変化との差に基づきトルクを検出することで、トルク検出感度を増大することができる。しかも、温度変化により両磁気抵抗は同じだけ変化するので、両磁気抵抗の変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
【００１０】
前記溝は、前記第１シャフトの周方向における等間隔をおいて並列するように複数形成され、前記第１開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数設けられ、前記第２開口は、前記筒状部材の周方向における等間隔をおいて並列するように複数設けられ、トルク検出範囲に対応する両シャフトの相対回転範囲において、各開口それぞれが重なる段差面は単一とされ、各溝における一方の段差面に重なる第１開口と他方の段差面に重なる第２開口との周方向間隔は、相隣接する第１開口の周方向間隔の１／２未満とされているのが好ましい。
この構成によれば、トルク検出範囲に対応する両シャフトの相対回転範囲において、各開口それぞれが重なる段差面が単一とされることで、両シャフトの相対回転量に応じた磁気抵抗の変化が急激に変動するのを防止できる。さらに、各溝における一方の段差面に重なる第１開口と他方の段差面に重なる第２開口との周方向間隔が、相隣接する第１開口の周方向間隔の１／２未満であるので、１／２以上である場合よりも、両段差面の中の一方に第２開口を重ねることなく両シャフトを相対回転させることができる範囲を大きくできる。よって、両シャフトの相対回転範囲に対応するトルク検出範囲が一定であれば、各溝における両段差面の間隔を小さくすることができる。これにより、大型化することなく溝の数を増加させ、開口の数を多くし、検出感度を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に示すトルクセンサ１は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ１は、ハウジング２と、第１シャフト３と、第２シャフト４とを備えている。その第１シャフト３は、軸受５を介してハウジング２により支持され、ブッシュ６を介して第２シャフト４の一端に形成された凹部４ａの内周により支持される。その第２シャフト４は、軸受７を介してハウジング２により支持される。その検出トルクに応じて操舵補助力が付与される。
【００１２】
その第１シャフト３に形成された軸方向孔３ａと、その第２シャフト４の凹部４ａとにトーションバー８が挿入されている。そのトーションバー８の一端はピン９により第１シャフト３に同行回転するように連結され、他端はセレーション１０を介して第２シャフト４に同行回転するように連結される。これにより、その第２シャフト４は第１シャフト３と同軸心に配置されると共に、第１シャフト３に弾性的に相対回転可能に連結される。その第１シャフト３の一端側はステアリングホイール（図示省略）に接続され、その第２シャフト４の他端側は例えばラックピニオン式ステアリングギア等のステアリングギアに接続される。これにより、操舵のためのステアリングホイールの回転が第１、第２シャフト３、４を介して車輪に伝達され、操舵角が変化する。
【００１３】
その第２シャフト４に円筒形の筒状部材１１が同行回転するように連結されている。本実施形態では、その筒状部材１１は第２シャフト４の一端側外周に嵌め合わされ、ネジや溶接等の適当な固着手段により一体化されている。この筒状部材１１は、ハウジング２内において第１、第２シャフト３、４と同軸心に配置され、第１シャフト３の外周を覆う。
【００１４】
そのハウジング２の内周に、磁性材製の第１コイルホルダー３１と磁性材製の第２コイルホルダー３２とが挿入されている。図２に示すように、各コイルホルダー３１、３２は、円筒状の外周部３１ａ、３２ａと、その外周部３１ａ、３２ａの一端側から内方に向かう円環状の周壁部３１ｂ、３２ｂと、その外周部３１ａ、３２ａの他端側から内方に向かう円環状の蓋部３１ｃ、３２ｃとから構成される。各コイルホルダー３１は、ハウジング２の内周に形成される段差２ａと、ハウジング２の内周に嵌め合わされる止め輪５３とにより、板バネ５４を介して挟み込まれ、これによりハウジング２に固定される。
【００１５】
両シャフト３、４の相対回転軸方向に沿って同一仕様の第１コイル３３と第２コイル３４とが並列する。すなわち、その第１コイルホルダー３１の内周に第１コイル３３が挿入され、その第２コイルホルダー３２の内周に第２コイル３４が挿入されている。各コイル３３、３４は、導線３３ａ、３４ａを絶縁材製のボビン３３ｂ、３４ｂに第１シャフト３の軸心まわりに巻き付けることで構成される。各コイルホルダー３１、３２及びコイル３３、３４は、上記筒状部材１１の外周を隙間を介して囲むように配置される。
【００１６】
その筒状部材１１は磁性材製とされ、これにより、各コイル３３、３４の発生磁束が通過する磁束通過部を有する。なお、筒状部材１１を磁性材製部分と非磁性材製部分とから構成してもよく、要は筒状部材１１の少なくとも一部が第１シャフト３の外周を覆う磁性材製の磁束通過部とされていればよい。
【００１７】
その第１シャフト３は磁性材製とされ、これにより、その外周において各コイル３３、３４の発生磁束が通過する磁束通過部を有する。この第１シャフト３の磁束発生部は、上記筒状部材１１の磁束通過部により隙間δを介して覆われる。なお、第１シャフト３を磁性材製部分と非磁性材製部分とから構成してもよく、要は第１シャフト３の外周の少なくとも一部が、筒状部材１１の磁束通過部により隙間δを介して覆われる磁性材製の磁束通過部とされていればよい。
【００１８】
その筒状部材１１の磁束通過部に、開口として複数の第１開口４１と複数の第２開口４２とが形成されている。その第１開口４１と第２開口４２とは、両シャフト３、４の相対回転軸方向における間隔をおいて配置されている。それら第１開口４１は、互いに筒状部材１１の周方向における等間隔をおいて並列する。それら第２開口４２は、互いに筒状部材１１の周方向における等間隔をおいて並列する。各開口４１、４２の形状、寸法は互いに等しくされ、本実施形態では両シャフト３、４の回転軸方向に平行な縁と回転周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有する。
【００１９】
図２に示すように、両シャフト３、４の相対回転軸方向における各開口４１、４２の寸法Ｌ１は、両シャフト３、４の相対回転軸方向における上記コイル３３、３４の寸法Ｌ２未満とされ、第１開口４１は両シャフト３、４の相対回転軸方向において第１コイル３３の両端間に配置され、第２開口４２は両シャフト３、４の相対回転軸方向において第２コイル３４の両端間に配置されている。これにより、第１シャフト３と第２シャフト４と第１コイル３３と第２コイル３４の軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフト３、４の相対回転軸方向において開口４１、４２をコイル３３、３４の両端間に配置できる。よって、公差による後述の磁気抵抗の変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【００２０】
その第１シャフト３の磁束通過部の外周に、各開口４１、４２と径方向において重なる段差面５１、５２が形成されている。すなわち、第１シャフト３の外周に、両シャフト３、４の相対回転軸回りの螺線に沿う複数の溝５５が形成されている。それら溝５５は、第１シャフト３の周方向における等間隔をおいて並列する。各溝５５における相対向する両内部側面それぞれにより、上記段差面５１、５２が構成されている。
【００２１】
図３に示すように、各第１開口４１は、各溝５５における一方の内部側面により構成される段差面５１と径方向において重なるように配置され、その第２開口４２は、各溝５５における他方の内部側面により構成される段差面５２と径方向において重なるように配置される。トルク検出範囲に対応する両シャフト３、４の相対回転範囲においては各開口４１、４２それぞれが単一の段差面のみに対向するように、溝５５および開口４１、４２の寸法と配列ピッチが定められている。換言すれば、トルク検出範囲に対応する両シャフト３、４の相対回転範囲においては、各開口４１、４２は両シャフト３、４が検出原点位置にある時に対向する段差面以外の段差面と対向することはない。
【００２２】
各溝５５における一方の段差面５１に対向する第１開口４１と他方の段差面５２に対向する第２開口４２との周方向間隔θｂは、相隣接する第１開口４１の周方向間隔θａの１／２未満とされている。
【００２３】
その開口４１、４２の内周面と段差面５１、５２とは、上記磁束が通過するエアギャップα１、α２を介して互いに対向する対向部４１ａ、４２ａ、５１ａ、５２ａを有する。各溝５５において、第１開口４１の内周面における対向部４１ａと一方の段差面５１における対向部５１ａとの間が第１エアギャップα１とされ、第２開口４２の内周面における対向部４２ａと他方の段差面５２における対向部５２ａとの間が第２エアギャップα２とされている。両シャフト３、４の相対回転軸方向における第１エアギャップα１の寸法と第２エアギャップα２の寸法とは、両シャフト３、４が検出原点位置にある時、すなわち舵角が零の時は互いに等しくされている。
【００２４】
上記第１コイル３３は第１エアギャップα１を通過する磁束を発生する位置に配置される。上記第２コイル３４は第２エアギャップα２を通過する磁束を発生する位置に配置される。これにより、図２において二点鎖線βで示すように、第１コイル３３の発生磁束が第１コイルホルダー３１、筒状部材１１の磁束通過部、第１シャフト３の磁束通過部、および第１エアギャップα１を通過することで、その第１コイルホルダー３１、筒状部材１１の磁束通過部、第１シャフト３の磁束通過部、および第１エアギャップα１を構成要素として含む第１磁気回路が構成される。また、第２コイル３４の発生磁束が第２コイルホルダー３２、筒状部材１１の磁束通過部、第１シャフト３の磁束通過部、および第２エアギャップα２を通過する磁束を発生することで、その第２コイルホルダー３２、筒状部材１１の磁束通過部、第１シャフト３の磁束通過部、および第２エアギャップα２を構成要素として含む第２磁気回路が構成される。
【００２５】
上記構成によれば、各段差面５１、５２における対向部５１ａ、５２ａは螺線に沿い、各開口４１、４２の内周面における対向部４１ａ、４２ａは両シャフト３、４の周方向に沿うので、両シャフト３、４の相対回転軸方向におけるエアギャップα１、α２の寸法は、両シャフト３、４の相対回転量の変化に応じて変化する。すなわち、トルク伝達時における両シャフト３、４の相対回転により、筒状部材１１における磁性材製の磁束通過部に形成された開口４１、４２の内周面と、第１シャフト３における磁束通過部に形成された段差面５１、５２との相対位置が変化する。図３における二点鎖線５１′、５２′は両シャフト３、４が一方向に相対回転した時の段差面５１、５２の位置変化を示し、二点鎖線５１″、５２″は両シャフト３、４が一方向に相対回転した時の段差面５１、５２の位置変化を示す。その開口４１、４２の内周面と段差面５１、５２とはエアギャップα１、α２を介して互いに対向する対向部４１ａ、４２ａ、５１ａ、５２ａを有し、段差面５１、５２の対向部５１ａ、５２ａは両シャフト３、４の相対回転軸回りの螺線に沿うので、両シャフト３、４の相対回転軸方向におけるエアギャップα１、α２の寸法を、両シャフト３、４の相対回転量の変化に応じて変化させることができる。また、螺線に沿う溝５５の相対向する両内部側面の中の一方により構成される段差面５１が第１開口４１と径方向において重なり、両内部側面の中の他方により構成される段差面５２が第２開口４２と径方向において重なるので、トルク伝達時に両シャフト３、４が相対回転すると、その相対回転軸方向における第１エアギャップα１の寸法と第２エアギャップα２の寸法の中の一方は相対回転量に応じて増加し、他方は相対回転量に応じて減少する。
【００２６】
よって、両シャフト３、４が相対的に一方向に回転する時、その相対回転量の増加に応じて第１エアギャップα１は増加すると共に第２エアギャップα２は減少する。両シャフト３、４が相対的に他方向に回転する時、その相対回転量の増加に応じて第１エアギャップα１は減少すると共に第２エアギャップα２は増加する。すなわち、両シャフト３、４の相対回転量の増加により、各エアギャップα１、α２の寸法の変化量の絶対値は増加する。また、両シャフト３、４の相対回転時における各エアギャップα１、α２の寸法の変化量の絶対値は互いに等しくされている。
【００２７】
各エアギャップα１、α２をコイル３３、３４の発生磁束が通過するので、各エアギャップα１、α２の寸法の変化に応じて磁束に対する磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき、両シャフト３、４により伝達されるトルクを検出できる。しかも、第１エアギャップα１の寸法変化に対応する磁気抵抗の変化と、第２エアギャップα２の寸法変化に対応する磁気抵抗の変化との差に基づきトルクを検出することで、トルク検出感度を増大することができる。さらに、温度変化により両磁気抵抗は同じだけ変化するので、両磁気抵抗の変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
【００２８】
本実施形態では、各コイル３３、３４は、ハウジング２の外面側に取り付けられるプリント基板３５に配線を介して接続される。そのプリント基板３５に、図４に示す信号処理回路が形成されている。その回路において、第１コイル３３は抵抗４５を介して発振器４６に接続され、第２コイル３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。これにより、両シャフト３、４間でのトルク伝達によりトーションバー８が捩れることで両シャフト３、４が弾性的に相対回転すると、両シャフト３、４の相対回転軸方向における各エアギャップα１、α２の寸法が変化する。そのエアギャップα１、α２の寸法変化により上記第１、第２磁気回路の磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき第１、第２コイル３３の出力が変化する。その第１エアギャップα１の寸法の変化に応じた第１コイル３３の発生磁束に対する磁気抵抗の変化と、その第２エアギャップα２の寸法の変化に応じた第２コイル３４の発生磁束に対する磁気抵抗の変化との差に対応する差動増幅回路４８の出力に基づき、両シャフト３、４により伝達されるトルクが検出される。その差動増幅回路４８から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて駆動されるモータ等の図外アクチュエータにより操舵補助力が付与される。その操舵補助力の付与機構は公知の構成を採用できる。
【００２９】
上記構成によれば、エアギャップα１、α２を介して互いに対向する対向部４１ａ、４２ａ、５１ａ、５２ａは、第１シャフト３の外周に形成される段差面５１、５２と、その第１シャフト３の外周を覆う筒状部材１１に形成される開口４１、４２の内周面とにより構成されるので、構造を簡単化すると共に、両シャフト３、４から径方向に大きく張り出すことはなく、小型化を図ることができる。また、第１シャフト３の外周を加工するだけで螺線に沿う段差面５１、５２を形成でき、部品点数、組み立て工数、コストの低減、構造の簡単化、小型化、組み立て誤差の累積低減による検出精度の向上を図ることができる。
また、トルク検出範囲に対応する両シャフト３、４の相対回転範囲において、各開口４１、４２それぞれが重なる段差面が単一とされることで、両シャフト３、４の相対回転量に応じた磁気抵抗の変化の急激な変動を防止できる。さらに、各溝５５における一方の段差面５１に対向する第１開口４１と他方の段差面５２に対向する第２開口４２との周方向間隔θｂが、相隣接する第１開口４１の周方向間隔θａの１／２未満であるので、１／２以上である場合よりも、一方の段差面５１に第２開口４２を重ねることなく両シャフト３、４を相対回転させることができる範囲を大きくできる。よって、両シャフト３、４の相対回転範囲に対応するトルク検出範囲が一定であれば、各溝５５における両段差面５１、５２の間隔を小さくすることができる。これにより、大型化することなく溝５５の数を増加させ、開口４１、４２の数を多くし、検出感度を向上することができる。
【００３０】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、第１シャフト３の一端側をステアリングギアに接続し、第２シャフト４の他端側をステアリングホイールに接続するようにしてもよい。また、段差面５１、５２における対向部５１ａ、５２ａと共に開口４１、４２の内周面における対向部４１ａ、４２ａを両シャフト３、４の相対回転軸回りの螺線に沿って形成したり、段差面５１、５２における対向部５１ａ、５２ａを両シャフト３、４の回転周方向に沿うようにすると共に開口４１、４２の内周面における対向部４１ａ、４２ａを両シャフト３、４の相対回転軸回りの螺線に沿って形成してもよい。また、本発明のトルクセンサをステアリング装置以外においてトルクを検出するために用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、構造の簡単化、小型化、部品点数、組み立て工数、コストの低減、検出精度、感度の向上を図ることができるトルクセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のトルクセンサの断面図
【図２】本発明の実施形態のトルクセンサの要部の断面図
【図３】本発明の実施形態のトルクセンサの筒状部材の部分展開図
【図４】本発明の実施形態のトルクセンサの回路図
【符号の説明】
１  トルクセンサ
３  第１シャフト
４  第２シャフト
１１  筒状部材
３３  第１コイル
３４  第２コイル
４１  第１開口
４２  第２開口
５１、５２  段差面
α１  第１エアギャップ
α２  第２エアギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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