(57)【要約】【課題】トルク検出装置において、磁気センサを通過する磁束密度を増加させる。【解決手段】トルク検出装置３０は、永久磁石４１、一組の磁気ヨーク６０、および磁気センサ３１を有する。磁気ヨーク６０は、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂを有する。第１磁気ヨーク６０Ａは、第１環部６１および第１環部６１から軸方向ＺＡに延びた複数の第１爪部６２を有する。第２磁気ヨーク６０Ｂは、第２環部６３および第２環部６３から軸方向ＺＡに延びた複数の第２爪部６４を有する。第１爪部６２は、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３を越して軸方向ＺＡに延びている。第２爪部６４は、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１を越して軸方向ＺＡに延びている。【選択図】図３
2014219247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーにより連結されて前記トーションバーのねじれにともなって相対回転する入力シャフトおよび出力シャフトの一方に取り付けられ、周方向に着磁された永久磁石と、
前記永久磁石の外周に配置された第１環部および前記第１環部から軸方向に延びた複数の第１爪部を有する第１磁気ヨークと、前記第１環部と前記軸方向に間隔を空けて対向して前記永久磁石の外周に配置された第２環部および前記第２環部から前記第１環部に向かって前記軸方向に延びて前記複数の第１爪部と周方向に交互に配置された複数の第２爪部を有する第２磁気ヨークとを含み、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの他方に取り付けられて、前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、
前記永久磁石、前記第１磁気ヨーク、および前記第２磁気ヨークにより構成された磁気回路の磁束密度を検出する磁気センサと、
を備えたトルク検出装置であって、
前記第１爪部が前記第２環部を越して前記軸方向に延びていて、前記第２爪部が前記第１環部を越して前記軸方向に延びている
ことを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記第１爪部は、径方向において前記第１環部よりも前記永久磁石側に位置し、かつ前記第１環部および前記第１爪部を前記径方向に連結する第１連結部を有し、
前記第２爪部は、前記径方向において前記第２環部よりも前記永久磁石側に位置し、かつ前記第２環部および前記第２爪部を前記径方向に連結する第２連結部を有する
請求項１に記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記第１爪部において前記第２環部と径方向に対向する部分の幅寸法は、前記第１爪部において前記第２環部よりも前記第１環部側の部分の幅寸法以下であり、
前記第２爪部において前記第１環部と前記径方向に対向する部分の幅寸法は、前記第２爪部において前記第１環部よりも前記第２環部側の部分の幅寸法以下である
請求項１または２に記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記第１爪部は、前記永久磁石の一端部を越して前記軸方向に延びていて、
前記第２爪部は、前記永久磁石の他端部を越して前記軸方向に延びている
請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
前記第１爪部は、台形形状に形成されて前記第１環部から延びた第１基部と、長方形状に形成されて前記第１基部の先端から延びた第１延部とを有し、
前記第２爪部は、台形形状に形成されて前記第２環部から延びた第２基部と、長方形状に形成されて前記第２基部の先端から延びた第２延部とを有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヨークを有するトルク検出装置、および同装置を備える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５を参照して、従来のトルク検出装置２００の構成について説明する。
トルク検出装置２００は、永久磁石２１０、一組の磁気ヨーク２２０（２２０Ａ，２２０Ｂ）、および磁気センサ２３０を備えている。永久磁石２１０は、周方向にＮ極およびＳ極が交互に着磁されている。一組の磁気ヨーク２２０は、永久磁石２１０を取り囲む状態で配置されている。第１磁気ヨーク２２０Ａは、環状の第１環部２２１および複数の第１爪部２２２を有する。第２磁気ヨーク２２０Ｂは、環状の第２環部２２３および複数の第２爪部２２４を有する。磁気センサ２３０は、第１環部２２１と第２環部２２３との間に位置している。磁気センサ２３０は、第１環部２２１と第２環部２２３との間の磁束密度を検出する。なお、特許文献１は、従来のトルク検出装置の一例を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４５６１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、永久磁石と磁気ヨークの各爪部との対向面積が増加すると、永久磁石と磁気ヨークの各爪部との間で受け渡される磁束量が増加し、磁気センサを通過する磁束密度が増加するため、トルク検出装置の検出精度が向上する。そこで、従来のトルク検出装置２００において、各爪部２２２，２２４の幅寸法ＨＲを大きく設定すると、永久磁石２１０と各爪部２２２，２２４との対向面積を増加させることができる。
【０００５】
しかし、各爪部２２２，２２４の幅寸法ＨＲを大きく設定したことにより、周方向に隣り合う第１爪部２２２と第２爪部２２４との隙間が過度に小さくなると、第１爪部２２２と第２爪部２２４との間で漏洩する磁束量が増加してしまう。したがって、磁気ヨークの爪部の幅寸法を大きくすることにより、永久磁石と磁気ヨークの爪部との対向面積を増加させるには限度がある。
【０００６】
本発明は、上記背景を踏まえて創作されたものであり、トルク検出装置において、磁気センサを通過する磁束密度を増加させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本手段は、「トーションバーにより連結されて前記トーションバーのねじれにともなって相対回転する入力シャフトおよび出力シャフトの一方に取り付けられ、周方向に着磁された永久磁石と、前記永久磁石の外周に配置された第１環部および前記第１環部から軸方向に延びた複数の第１爪部を有する第１磁気ヨークと、前記第１環部と前記軸方向に間隔を空けて対向して前記永久磁石の外周に配置された第２環部および前記第２環部から前記第１環部に向かって前記軸方向に延びて前記複数の第１爪部と周方向に交互に配置された複数の第２爪部を有する第２磁気ヨークとを含み、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの他方に取り付けられて、前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、前記永久磁石、前記第１磁気ヨーク、および前記第２磁気ヨークにより構成された磁気回路の磁束密度を検出する磁気センサとを備えたトルク検出装置であって、前記第１爪部が前記第２環部を越して前記軸方向に延びていて、前記第２爪部が前記第１環部を越して前記軸方向に延びていることを特徴とするトルク検出装置」を有する。
【０００８】
このトルク検出装置においては、第１爪部が第２環部を越して軸方向に延びていて、第２爪部が第１環部を越して軸方向に延びている。これにより、各爪部および永久磁石の対向面積を大きくするため、周方向に隣り合う第１爪部および第２爪部の隙間が過度に小さくなることが抑制される。このため、周方向に隣り合う第１爪部および第２爪部の間で漏洩する磁束量が増加することが抑制される。したがって、従来のトルク検出装置２００と比較して、磁気センサを通過する磁束密度が増加する。
【０００９】
上記手段の一形態は、「前記第１爪部は、径方向において前記第１環部よりも前記永久磁石側に位置し、かつ前記第１環部および前記第１爪部を前記径方向に連結する第１連結部を有し、前記第２爪部は、前記径方向において前記第２環部よりも前記永久磁石側に位置し、かつ前記第２環部および前記第２爪部を前記径方向に連結する第２連結部を有するトルク検出装置」を有する。
【００１０】
上記手段の一形態は、「前記第１爪部において前記第２環部と径方向に対向する部分の幅寸法は、前記第１爪部において前記第２環部よりも前記第１環部側の部分の幅寸法以下であり、前記第２爪部において前記第１環部と前記径方向に対向する部分の幅寸法は、前記第２爪部において前記第１環部よりも前記第２環部側の部分の幅寸法以下であるトルク検出装置」を有する。
【００１１】
このトルク検出装置においては、第１爪部および第２環部の対向面積、ならびに第２爪部および第１環部の対向面積が小さくなる。したがって、第１爪部および第２環部の間の磁束漏洩、ならびに第２爪部および第１環部の間の磁気漏洩が抑制される。
【００１２】
上記手段の一形態は、「前記第１爪部は、前記永久磁石の一端部を越して前記軸方向に延びていて、前記第２爪部は、前記永久磁石の他端部を越して前記軸方向に延びているトルク検出装置」を有する。
【００１３】
このトルク検出装置においては、各爪部が永久磁石の各端部を越していない構成と比較して、各爪部と永久磁石との対向面積が大きくなる。したがって、磁気センサを通過する磁束密度がより増加する。
【００１４】
上記手段の一形態は「前記第１爪部は、台形形状に形成されて前記第１環部から延びた第１基部と、長方形状に形成されて前記第１基部の先端から延びた第１延部とを有し、前記第２爪部は、台形形状に形成されて前記第２環部から延びた第２基部と、長方形状に形成されて前記第２基部の先端から延びた第２延部とを有するトルク検出装置」を有する。
【００１５】
このトルク検出装置においては、各延部が先細りの形状に形成された構成と比較して、各爪部と永久磁石との対向面積が大きくなる。したがって、磁気センサを通過する磁束密度が増加する。
【００１６】
上記手段の一形態は、「前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」を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るトルク検出装置によれば、磁気センサを通過する磁束密度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図。
【図２】実施形態の電動パワーステアリング装置のトルク検出装置の分解斜視図。
【図３】実施形態の電動パワーステアリング装置のトルク検出装置周辺の縦断面図。
【図４】実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークを示す図であり、（ａ）は第１磁気ヨークの斜視図、（ｂ）は第１爪部の正面図。
【図５】実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークを示す図であり、（ａ）は一組の磁気ヨークの側面図、（ｂ）は第１爪部と第２環部とが径方向に重なる部分の拡大図、（ｃ）は第２爪部と第１環部とが径方向に重なる部分の拡大図。
【図６】実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は第１工程を示す工程図、（ｂ）は第２工程を示す工程図、（ｃ）は第３工程を示す工程図。
【図７】実施形態のトルク検出装置の一組の磁気ヨークと永久磁石との位置関係を示す側面図。
【図８】実施形態のトルク検出装置のねじれ角と検出磁束密度との関係を示すグラフ。
【図９】実施形態のトルク検出装置の作用効果を説明するための図であって、第１爪部および第２爪部の軸方向の寸法と検出磁束密度との関係を示すグラフ。
【図１０】比較例のトルク検出装置の一組の磁気ヨークを示す図であり、（ａ）は一組の磁気ヨークの側面図、（ｂ）は（ａ）のＺ１０−Ｚ１０線の断面図。
【図１１】比較例のトルク検出装置の一組の磁気ヨークを示す図であり、（ａ）は一組の磁気ヨークの側面図、（ｂ）は（ａ）のＺ１１−Ｚ１１線の断面図。
【図１２】その他の実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークの一部分の正面図。
【図１３】その他の実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークの一部分の正面図。
【図１４】その他の実施形態のトルク検出装置の磁気ヨークと永久磁石との位置関係を示す側面図。
【図１５】従来のトルク検出装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電動パワーステアリング装置１の構成について、図１を用いて説明する。
電動パワーステアリング装置１は、操舵機構１０、転舵機構１４、アシスト機構２０、および、トルク検出装置３０を有する。
【００２０】
操舵機構１０は、コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、ピニオンシャフト１３を有する。
コラムシャフト１１は、入力シャフト１１Ａ、出力シャフト１１Ｂ、および、トーションバー１１Ｃを有する。入力シャフト１１Ａの上端部は、操舵部品２に接続されている。入力シャフト１１Ａと出力シャフト１１Ｂとは、トーションバー１１Ｃを介して、相対回転可能に連結されている。トーションバー１１Ｃの両端部は、それぞれ、ピン１１Ｄ（図２参照）により、入力シャフト１１Ａおよび出力シャフト１１Ｂに固定されている。トーションバー１１Ｃは、入力シャフト１１Ａと出力シャフト１１Ｂに加わるトルク差に応じて捩れる。
【００２１】
インターミディエイトシャフト１２の上端部は、コラムシャフト１１の出力シャフト１１Ｂの下端部に接続されている。
ピニオンシャフト１３の上端部は、インターミディエイトシャフト１２の下端部に接続されている。ピニオンシャフト１３には、ピニオンシャフト１３の軸方向において所定範囲にわたりピニオン歯１３Ａが形成されている。
【００２２】
転舵機構１４は、ラックシャフト１５を有している。ラックシャフト１５には、ラックシャフト１５の軸方向において所定範囲にわたりラック歯１５Ａが形成されている。ラックシャフト１５は、ラック歯１５Ａにおいてピニオン歯１３Ａと噛み合わせられている。ラック歯１５Ａとピニオン歯１３Ａとは、互いに噛み合っていて、ラックアンドピニオン機構１６を構成している。ラックシャフト１５の両端部は、タイロッド１７等を介して、転舵輪３に接続されている。
【００２３】
上述した操舵機構１０および転舵機構１４の構成により、運転者により操舵部品２に回転力が加わると、コラムシャフト１１およびインターミディエイトシャフト１２を介して、ピニオンシャフト１３が回転する。ピニオンシャフト１３の回転力は、ラックアンドピニオン機構１６により、ラックシャフト１５の軸方向の往復動に変換される。ラックシャフト１５の軸方向の往復動は、タイロッド１７等を介して、転舵輪３を転舵させる。
【００２４】
アシスト機構２０は、電動モータ２１、制御装置８０、および、減速機構２２を有する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１は、電動モータ２１の回転力をコラムシャフト１１に伝達させることにより運転者の操舵を補助するコラムアシスト型である。電動モータ２１は、コラムシャフト１１の近傍に設けられている。減速機構２２は、ウォームギヤであり、互いに噛み合ったウォームシャフトおよびウォームホイールを有する。ウォームシャフトは、電動モータ２１に連結されている（図示略）。ウォームホイールは、コラムシャフト１１の出力シャフト１１Ｂに外嵌されている（図示略）。アシスト機構２０は、電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転を減速機構２２を介してコラムシャフト１１に伝達することにより、操舵部品２の操作をアシストする。
【００２５】
制御装置８０は、トルク検出装置３０が出力するトーションバー１１Ｃの捩れ量に応じた信号に基づいて、運転者の操舵に応じた操舵トルクを算出する。制御装置８０は、操舵トルクに基づいて、運転者の操舵を補助するアシストトルクを算出する。制御装置８０は、算出したアシストトルクに基づいて、電動モータ２１の駆動を制御する。
【００２６】
上述したアシスト機構２０の構成により、運転者の操舵に応じてトーションバー１１Ｃが捩れると、制御装置８０によりアシストトルクが算出される。算出されたアシストトルクに基づいて、電動モータ２１が駆動されて、電動モータ２１の出力軸２１Ａが回転する。電動モータ２１の出力軸２１Ａの回転力は、減速機構２２を介して、コラムシャフト１１に付与される。
【００２７】
トルク検出装置３０の概略構成について、図２ないし図５を用いて説明する。
図２に示したとおり、トルク検出装置３０は、磁石ユニット４０、磁気ヨークユニット５０、集磁ユニット７０、および、２個の磁気センサ３１を有する。
【００２８】
図２および図３に示したとおり、磁石ユニット４０は、円筒状に形成されている。磁石ユニット４０は、入力シャフト１１Ａの外周面に固定されている。磁石ユニット４０は、コラムシャフト１１と同軸的に設けられている。磁石ユニット４０は、永久磁石４１およびコア４２を有する。
【００２９】
永久磁石４１は、円筒状に形成されている。永久磁石４１は、周方向ＺＣにおいてＳ極とＮ極とが交互に着磁されている。本実施形態では、永久磁石４１は、２４極に多極着磁されている。コア４２は、磁性体の金属材料により形成されている。コア４２は、永久磁石４１の内周面に固定されている。コア４２は、永久磁石４１の内周面および軸方向ＺＡの端面を覆っている。永久磁石４１は、コア４２を介して入力シャフト１１Ａの外周面に固定されている。
【００３０】
図２および図３に示したとおり、磁気ヨークユニット５０は、円筒状に形成されている。磁気ヨークユニット５０は、固定部材５２を介して出力シャフト１１Ｂに固定されている。磁気ヨークユニット５０は、磁石ユニット４０と間隔を空けて、コラムシャフト１１と同軸的に磁石ユニット４０の径方向ＺＢ外側に設けられている。
【００３１】
磁気ヨークユニット５０は、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂからなる一組の磁気ヨーク６０と、ヨークホルダ５１とを有する。磁気ヨークユニット５０は、第１磁気ヨーク６０Ａ、第２磁気ヨーク６０Ｂ、および、ヨークホルダ５１が一体に形成されて構成されている。一組の磁気ヨーク６０は、永久磁石４１が形成する磁界内に配置されている。なお、以下の説明において、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂを総称し、「磁気ヨーク６０」と呼称することがある。
【００３２】
図４（ａ）に示したとおり、第１磁気ヨーク６０Ａは、軟磁性体の金属からなる。第１磁気ヨーク６０Ａは、第１環部６１と、１２個の第１爪部６２とを有する。第１環部６１は、環状に形成されている。第１環部６１は、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。第１環部６１は、永久磁石４１の外周に配置されている。第１爪部６２は、第１環部６１の内縁部からコラムシャフト１１の軸方向ＺＡに向けて延びている。１２個の第１爪部６２は、第１環部６１の全周にわたり周方向ＺＣに等間隔に配置されている。第２磁気ヨーク６０Ｂは、第１磁気ヨーク６０Ａと同一構成であるため、説明を省略する。
【００３３】
図５に示したとおり、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１と第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３とは、互いに軸方向ＺＡに間隔を空けて対向している。第１磁気ヨーク６０Ａの１２個の第１爪部６２と第２磁気ヨーク６０Ｂの１２個の第２爪部６４とは、互いにコラムシャフト１１の周方向ＺＣに間隔を空けて等間隔に配置されている。第２環部６３は、永久磁石４１の外周に配置されている。第１磁気ヨーク６０Ａの１２個の第１爪部６２は、第２磁気ヨーク６０Ｂに向けて軸方向ＺＡに延びている。第２磁気ヨーク６０Ｂの１２個の第２爪部６４は、第１磁気ヨーク６０Ａに向けて延びている。１２個の第２爪部６４は、１２個の第１爪部６２と周方向ＺＣに交互に配置されている。
【００３４】
ヨークホルダ５１は、樹脂からなる。図２および図３に示したとおり、ヨークホルダ５１は、円筒状に形成されている。ヨークホルダ５１は、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。ヨークホルダ５１は、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂを保持している。詳しくは、ヨークホルダ５１は、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂが配置された型に樹脂を流し込むことにより射出成形され、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂと一体化されている。
【００３５】
図２および図３に示したとおり、集磁ユニット７０は、円筒状に形成されている。集磁ユニット７０は、ハウジング１８の内周面に固定されている。集磁ユニット７０は、磁気ヨークユニット５０と間隔を空けて、コラムシャフト１１と同軸的に磁気ヨークユニット５０の径方向ＺＢ外側に設けられている。集磁ユニット７０は、径方向ＺＢにおいて磁気ヨークユニット５０を取り囲んでいる。集磁ユニット７０は、一組の集磁リング７１および集磁ホルダ７２（図３参照）を有する。
【００３６】
集磁リング７１は、軟磁性体の金属からなる。集磁リング７１は、環状（詳しくはＣ字状）に形成されている。集磁リング７１は、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。２個の集磁リング７１は、それぞれ、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１および第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３の径方向ＺＢ外側に位置している。２個の集磁リング７１同士は、互いに軸方向ＺＡに間隔を空けて配置されている。集磁リング７１は、２個のセンサ対向部７１Ａを有する。センサ対向部７１Ａは、対向する集磁リング７１に向けて突出している。２個の集磁リング７１の２個のセンサ対向部７１Ａ同士は、互いに軸方向ＺＡに隙間を空けて対向している。
【００３７】
集磁ホルダ７２は、樹脂からなる。集磁ホルダ７２は、円筒状に形成されている。集磁ホルダ７２は、コラムシャフト１１と同軸的に配置されている。集磁ホルダ７２は、２個の集磁リング７１を保持している。詳しくは、２個の集磁リング７１は、集磁ホルダ７２の内周面に取り付けられている。
【００３８】
磁気センサ３１は、本実施形態では、ホールＩＣである。２個の磁気センサ３１は、それぞれ、対向する２個のセンサ対向部７１Ａ間の隙間に配置されている。磁気センサ３１は、対向するセンサ対向部７１Ａ間に流れる磁束密度に応じた信号を制御装置８０（図１参照）に送信する。
【００３９】
トルク検出装置３０の動作について、図７および図８を用いて説明する。
図７（ａ）に示した、入力シャフト１１Ａおよび出力シャフト１１Ｂとの間にねじれトルクが印加されていない状態、すなわち、トーションバー１１Ｃがねじれていない状態では、磁気ヨーク６０の第１爪部６２および第２爪部６４の中心位置と永久磁石４１のＮ極とＳ極との境界位置とが一致している。このとき、永久磁石４１のＮ極とＳ極から同数の磁力線が磁気ヨーク６０の各爪部６２，６４に出入りするため、第１磁気ヨーク６０Ａの内部と第２磁気ヨーク６０Ｂの内部とにおいてそれぞれ磁力線が閉じている。したがって、第１磁気ヨーク６０Ａと第２磁気ヨーク６０Ｂとの間に磁束が漏れることはなく、磁気センサ３１により検出される磁束密度は「０」となる（図８参照）。
【００４０】
一方、入力シャフト１１Ａと出力シャフト１１Ｂとの間にねじれトルクが印加された状態、すなわち、トーションバー１１Ｃがねじれた状態では、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示したとおり、第１爪部６２および第２爪部６４の中心位置と永久磁石４１のＮ極とＳ極との境界位置とが一致しない。このため、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂにおいては、Ｎ極またはＳ極の磁力線が増加する。
【００４１】
このとき、第１磁気ヨーク６０Ａおよび第２磁気ヨーク６０Ｂは、互いに逆の極性を有する磁力線が増加する。このため、第１磁気ヨーク６０Ａと第２磁気ヨーク６０Ｂとの間に磁束密度が発生する。図８のグラフに示されるように、磁束密度は、トーションバー１１Ｃのねじれ量（ねじれ角θの絶対値）に概ね比例し、かつトーションバー１１Ｃのねじれ方向に応じて極性が反転する。磁束密度は、磁気センサ３１により検出されて電圧信号として取り出される。
【００４２】
本実施形態の主たる特徴部分である磁気ヨーク６０の構成について、図４および図５を用いて説明する。
前述したとおり、第１磁気ヨーク６０Ａは、第１環部６１および１２個の第１爪部６２を有する。第１環部６１は、円環板状に形成されている。１２個の第１爪部６２は、第１環部６１の内縁部から軸方向ＺＡに伸びている。第１爪部６２は、第１基部６２Ａ、第１延部６２Ｂ、および第１連結部６２Ｃを有する。
【００４３】
図４（ｂ）に示したとおり、第１基部６２Ａは、径方向ＺＢ正面視において台形板状に形成されている。第１基部６２Ａは、コラムシャフト１１の軸方向ＺＡに向かって延びている。第１基部６２Ａは、第１環部６１から離れるにつれて周方向ＺＣの幅寸法が小さくなる。
【００４４】
第１延部６２Ｂは、径方向ＺＢ正面視において、軸方向ＺＡの寸法が周方向ＺＣの寸法よりも大きい長方形板状に形成されている。第１延部６２Ｂは、第１基部６２Ａの先端から軸方向ＺＡに向かって延びている。なお、本実施形態では、第１延部６２Ｂの先端の周方向ＺＣの角部６２Ｄは、Ｒ形状に面取りされている。
【００４５】
第１連結部６２Ｃは、第１環部６１の内縁部から径方向ＺＢ内側（永久磁石４１寄り）に向けて延びている。第１連結部６２Ｃは、第１環部６１と第１基部６２Ａとを連結している。すなわち、第１基部６２Ａおよび第１延部６２Ｂは、第１環部６１に比べて、径方向ＺＢ内側（永久磁石４１寄り）に位置している。図５に示したとおり、第２磁気ヨーク６０Ｂは、第１磁気ヨーク６０Ａと同一形状であるため、第２磁気ヨーク６０Ｂの詳細な説明を省略する。
【００４６】
図５（ａ）に示したとおり、第１磁気ヨーク６０Ａの第１爪部６２は、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３を越して軸方向ＺＡに延びている。本実施形態では、第１爪部６２は、永久磁石４１の一端部を越して軸方向ＺＡに延びている。同様に、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２爪部６４は、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１を越して軸方向ＺＡに延びている。本実施形態では、第２爪部６４は、永久磁石４１の他端部を越して軸方向ＺＡに延びている。
【００４７】
図５（ｂ）に示したとおり、第１爪部６２の第１基部６２Ａと第１延部６２Ｂとの境界部６２Ｅの軸方向ＺＡの位置は、軸方向ＺＡにおいて第２環部６３の第１端面（第２磁気ヨーク６０Ｂとの対向面）６３Ａよりも第１環部６１側（図５（ａ）参照）に位置している。この境界部６２Ｅは、第２環部６３の第１端面６３Ａ付近に位置している。同様に、図５（ｃ）に示したとおり、第２爪部６４の第２基部６４Ａと第２延部６４Ｂとの境界部６４Ｅの軸方向ＺＡの位置は、軸方向ＺＡにおいて第１環部６１の第１端面（第１磁気ヨーク６０Ａとの対向面）６１Ａよりも第２環部６３側（図５（ａ）参照）に位置している。なお、境界部６２Ｅ，６４Ｅの幅寸法は、各基部６２Ａ，６４Ａの最小の幅寸法ＨＢｍｉｎに等しい。
【００４８】
本実施形態における永久磁石４１および磁気ヨーク６０の寸法を表１に示す。
［表１］
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図６を参照して、磁気ヨーク６０の製造方法について説明する。
【００４９】
まず、図６（ａ）に示した軟磁性鋼板６５の加工部分（図中の破線で示した磁気ヨーク加工部材６６）の外に形成された位置決め穴６５Ａにピン（図示略）が挿入されることにより、軟磁性鋼板６５が位置決めされる（第１工程）。
【００５０】
その後、プレス加工により図６（ａ）に示した軟磁性鋼板６５から図６（ｂ）に示した磁気ヨーク加工部材６６が打ち抜かれる（第２工程）。
第２工程で打ち抜かれた図６（ｂ）に示した磁気ヨーク加工部材６６の所定部分が折り曲げられることにより、図６（ｃ）に示した第１爪部６２（第２爪部６４）が形成されて、磁気ヨーク６０が得られる（第３工程）。
【００５１】
第１爪部および第２爪部の軸方向の寸法と検出磁束密度との関係について、図９〜図１１を用いて説明する。図９のグラフＧ１は、第１爪部および第２爪部の軸方向の寸法と検出磁束密度のとの関係を示したシミュレーション結果である。このシミュレーションでは、第１基部および第２基部の形状・寸法を変えることなく、第１延部および第２延部の軸方向の寸法を変化させることにより、第１爪部および第２爪部の寸法を変化させた。また、このシミュレーションでは、永久磁石の軸方向の寸法は、第１爪部および第２爪部の軸方向の寸法に比べて、十分に大きく設定した。
【００５２】
なお、図１０および図１１に示す比較例のトルク検出装置について説明するにあたり、本実施形態のトルク検出装置３０と共通する部分については、便宜上、共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
第１爪部６２および第２爪部６４の軸方向ＺＡの寸法ＬＸが「ＬＸ１」のとき、図１０に示したとおり、第１延部６２Ｂの先端部の軸方向ＺＡの位置が第２環部６３の第１端面６３Ａの軸方向ＺＡの位置と一致する。同様に、図示してはいないが、第２延部６４Ｂの先端部の軸方向ＺＡの位置が第１環部６１の第１端面６１Ａの軸方向ＺＡの位置と一致する。
【００５４】
第１爪部６２および第２爪部６４の軸方向ＺＡの寸法ＬＸが「ＬＸ２」（ＬＸ２＞ＬＸ１）のとき、図１１に示したとおり、第１延部６２Ｂの先端部の軸方向ＺＡの位置が第２環部６３の第２端面６３Ｂの軸方向ＺＡの位置と一致する。同様に、図示してはいないが、第２延部６４Ｂの先端部の軸方向ＺＡの位置が第１環部６１の第２端面６１Ｂの軸方向ＺＡの位置と一致する。
【００５５】
全体としては、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの軸方向ＺＡの寸法が大きくなるにつれて、検出磁束密度は大きくなっている。これは、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの軸方向ＺＡの寸法が大きくなるにつれて、永久磁石４１と対向する第１爪部６２の面積および第２爪部６４の面積が大きくなり、永久磁石４１と磁気ヨーク６０との間で受け渡す磁束量が増加するためである。
【００５６】
しかし、図９中の範囲Ａおよび範囲Ｂでは、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの寸法が大きくなるにつれて、検出磁束密度が減少している。この理由について説明する。範囲Ａでは、第１延部６２Ｂの寸法が大きくなるにつれて、第１延部６２Ｂの先端部が第２環部６３の第１端面６３Ａに近づく。ここで、磁束は、第１延部６２Ｂの先端部に形成された角部分（第１延部６２Ｂの先端の頂点および辺）および第２環部６３の角部分（第２環部６３の外周面と第１端面６３Ａとの境界部分）に集中しやすい。このため、第１延部６２Ｂの先端部が第２環部６３の第１端面６３Ａに近づくと、第１磁気ヨーク６０Ａと第２磁気ヨーク６０Ｂとの間で磁気漏洩が生じやすくなる。同様に、第２延部６４Ｂの先端部が第１環部６１の第１端面６１Ａに近づくと、第１磁気ヨーク６０Ａと第２磁気ヨーク６０Ｂとの間で磁気漏洩が生じやすくなる。したがって、範囲Ａでは、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの寸法が大きくなるにつれて、検出磁束密度が減少すると推測される。なお、範囲Ａを超えて第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの寸法が大きくなると、永久磁石４１と対向する各爪部６２，６４の面積が増加し、上述の磁気漏洩の影響が減少するため、再び検出磁束密度が増加する。
【００５７】
また、範囲Ｂでは、第１延部６２Ｂの寸法が大きくなるにつれて、第１延部６２Ｂの先端部が第２環部６３の第２端面６３Ｂに近づく。そうすると、磁束が集中しやすい第１延部６２Ｂの先端部に形成された角部分と第２環部６３の角部分とが近づくため、第１磁気ヨーク６０Ａと第２磁気ヨーク６０Ｂとの間で磁気漏洩が生じやすくなる。したがって、範囲Ｂでは、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの寸法が大きくなるにつれて、検出磁束密度が減少すると推測される。なお、範囲Ｂを超えて第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂの寸法が大きくなると、永久磁石４１と対向する各爪部６２，６４の面積が増加し、上述の磁気漏洩の影響が減少するため、再び検出磁束密度は増加する。
【００５８】
なお、上述したとおり、本実施形態に係る磁気ヨーク６０の各爪部６２，６４の軸方向ＺＡの寸法ＬＸは、ＬＸ２よりも大きい値に設定されている。すなわち、第１磁気ヨーク６０Ａの第１爪部６２は、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３を越して軸方向ＺＡに延び、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２爪部６４は、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１を越して軸方向ＺＡに延びている。
【００５９】
本実施形態のトルク検出装置３０の効果について説明する。
（１）永久磁石と磁気ヨークとの対向面積が大きくなると、永久磁石と磁気ヨークとの間で受け渡す磁束量が増加するため、トルク検出装置の検出精度が向上される。そこで、例えば、図１５に示した従来のトルク検出装置２００において、永久磁石２１０と磁気ヨーク２２０との対向面積を大きくする方法として、磁気ヨーク２２０の各爪部２２２，２２４の幅寸法ＨＲを大きく設計することが考えられる。
【００６０】
しかし、各爪部２２２，２２４の幅寸法ＨＲを大きくした場合、周方向ＺＣに隣り合う第１爪部２２２および第２爪部２２４の隙間が小さくなる。これにより、周方向ＺＣに隣り合う第１爪部２２２および第２爪部２２４の間において漏洩する磁束量が増大する。このため、永久磁石２１０と各爪部２２２，２２４との対向面積を増加させたにもかかわらず、検出磁束密度が大きくなりにくい。
【００６１】
そこで、本実施形態では、磁気ヨーク６０の第１爪部６２および第２爪部６４は、それぞれ、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂを有する。このため、周方向ＺＣに隣り合う各爪部６２，６４間の間隔が確保されつつ、各爪部６２，６４と永久磁石４１との対向面積が大きくなる。言い換えれば、第１延部６２Ｂおよび第２延部６４Ｂを設けることにより、第１爪部６２および第２爪部６４の幅寸法を大きくすることなく、永久磁石４１と磁気ヨーク６０との対向面積を大きくすることができる。よって、周方向ＺＣに隣り合う各爪部６２，６４間で生じる磁気漏洩が抑制され、永久磁石４１と磁気ヨーク６０との間で受け渡す磁束量が増加されて、検出磁束密度が大きくなる。その結果、磁気センサ３１の信号を増幅するゲインを低く設定でき、磁気センサ３１の信号のＳＮ比が抑えられるため、トルク検出装置３０の検出精度が向上する。
【００６２】
また、第１磁気ヨーク６０Ａの第１爪部６２は、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２環部６３を越して軸方向ＺＡに延び、第２磁気ヨーク６０Ｂの第２爪部６４は、第１磁気ヨーク６０Ａの第１環部６１を越して軸方向ＺＡに延びている。すなわち、各延部６２Ｂ，６４Ｂの各角部６２Ｆ，６４Ｆが各環部６１，６３の各端面６１Ａ，６１Ｂ，６３Ａ，６３Ｂと径方向ＺＢに対向していない。よって、各延部６２Ｂ，６４Ｂと各環部６１，６３との間の磁気漏洩が抑制される。その結果、検出磁束密度が大きくなり、トルク検出装置３０の検出精度が向上する。
【００６３】
また、本実施形態では、磁気ヨーク加工部材６６は、上述したとおり、プレス加工により軟磁性鋼板６５から打ち抜かれる（図６参照）。このため、本実施形態の磁気ヨーク６０は、延部を有しない従来の磁気ヨーク２２０に比べて、材料コストが増加することなく、廃材が減少し、環境負荷を低減することができる。
【００６４】
（２）第１爪部６２および第２爪部６４は、永久磁石４１の端部を越して軸方向ＺＡに延びている。この構成によれば、寸法誤差や組立のばらつきによって永久磁石４１と磁気ヨーク６０との軸方向ＺＡの相対位置がずれたとしても、第１爪部６２および永久磁石４１の対向面積と、第２爪部６４および永久磁石４１の対向面積とが互いに異なることが抑制される。加えて、各爪部６２，６４は、磁束が集中する永久磁石４１の両端部の各角部４１Ａ，４１Ｂ（図３参照）からの磁束を効率的に受けることができる。したがって、検出磁束密度が大きくなる。
【００６５】
（３）各延部６２Ｂ，６４Ｂは、平面視において長方形状に形成されている。この構成によれば、各延部６２Ｂ，６４Ｂが軸方向ＺＡに向かうにつれて先細りとなる形状に形成された構成に比べて、各爪部６２，６４と永久磁石４１との対向面積が大きくなる。したがって、検出磁束密度が大きくなる。なお、各爪部６２，６４と永久磁石４１との対向面積を大きくするために、各延部６２Ｂ，６４Ｂの幅寸法ＨＣを過度に大きく設計すると、１枚の軟磁性鋼板６５から磁気ヨーク加工部材６６を打ち抜くことができない。
【００６６】
（４）各延部６２Ｂ，６４Ｂの先端部の各角部６２Ｄ，６４Ｄは、Ｒ形状に面取りされている。この構成によれば、角部６２Ｄ，６４Ｄから隣り合う爪部６２，６４への磁気漏洩が抑制される。
【００６７】
本発明に係る電動パワーステアリング装置およびトルク検出装置は、上記の実施形態に限られるものではない。以下、他の実施形態として、上記の実施形態の変形例について説明する。なお、以下の各変形例は、技術的に可能な範囲において互いに組み合わせることもできる。
【００６８】
・上記の実施形態では、各延部６２Ｂ，６４Ｂは、正面視において長方形状に形成されているが、図１２に示されるように、各爪部６２，６４は、正面視において楕円形状に形成されていてもよい。また、各延部６２Ｂ，６４Ｂは、正面視において軸方向ＺＡに延びるにつれて先細りとなる形状に形成されていてもよい。
【００６９】
・上記の実施形態では、第１爪部６２および第２爪部６４は、永久磁石４１の端部を越して軸方向ＺＡに延びているが、図１４に示されるように、第１爪部６２および第２爪部６４は、永久磁石４１の端部を越して軸方向ＺＡに延びていなくてもよい。
【００７０】
・上記の実施形態では、各境界部６２Ｅ，６４Ｅの幅寸法は、各延部６２Ｂ，６４Ｂの幅寸法ＨＣと等しいが、図１３に示されるように、各延部６２Ｂ，６４Ｂの幅寸法ＨＣよりも小さくてもよい。また、上記の実施形態では、各環部６１，６３に対して軸方向ＺＡにずれているが、各境界部６２Ｅ，６４Ｅは、各環部６１，６３と径方向ＺＢに対向していてもよい。
【００７１】
・上記の実施形態では、各環部６１，６３は、円環形状に形成されているが、例えば、円弧形状や多角形に形成されていてもよい。
・上記の実施形態では、磁気ヨーク６０は、環部６１（６３）と複数の爪部６２（６４）とが一体に構成されているが、環部６１（６３）に対して複数の爪部６２（６４）を接合して構成されていてもよい。
【００７２】
・実施形態のトルク検出装置３０において、集磁ユニット７０を省略することもできる。この場合、磁気センサ３１は、第１環部６１と第２環部６３と間に配置される。
・上記の実施形態では、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置１を例として説明したが、ラックアシスト型およびピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、トルク検出装置３０の取付位置は上記の実施形態に限られない。
【符号の説明】
【００７３】
１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部品、３…転舵輪、１０…操舵機構、１１…コラムシャフト、１１Ａ…入力シャフト、１１Ｂ…出力シャフト、１１Ｃ…トーションバー、１１Ｄ…ピン、１２…インターミディエイトシャフト、１３…ピニオンシャフト、１３Ａ…ピニオン歯、１４…転舵機構、１５…ラックシャフト、１５Ａ…ラック歯、１６…ラックアンドピニオン機構、１７…タイロッド、１８…ハウジング、２０…アシスト機構、２１…電動モータ、２２…減速機構、３０…トルク検出装置、３１…磁気センサ、４０…磁石ユニット、４１…永久磁石、４２…コア、５０…磁気ヨークユニット、５１…ヨークホルダ、６０…磁気ヨーク、６０Ａ…第１磁気ヨーク、６０Ｂ…第２磁気ヨーク、６１…第１環部、６２…第１爪部、６２Ａ…第１基部、６２Ｂ…第１延部、６２Ｃ…第１連結部、６２Ｄ…角部、６２Ｅ…境界部、６２Ｆ…角部、６３…第２環部、６４…第２爪部、６４Ａ…第２基部、６４Ｂ…第２延部、６４Ｃ…第２連結部、６４Ｄ…角部、６４Ｅ…境界部、６４Ｆ…角部、６５…軟磁性鋼板、６５Ａ…穴、６６…磁気ヨーク加工部材、６７…突起、７０…集磁ユニット、７１…集磁リング、７１Ａ…センサ対向部、７２…集磁ホルダ、８０…制御装置、２００…トルク検出装置、２１０…永久磁石、２２０…磁気ヨーク、２２０Ａ，２２０Ｂ…磁気ヨーク、２２１…第１環部、２２２…第１爪部、２２３…第２環部、２２４…第２爪部、２３０…磁気センサ、ＺＡ…軸方向、ＺＢ…径方向、ＺＣ…周方向、θ…ねじれ角、ＲＡ…各環部の外形寸法、ＬＡ…各環部の軸方向の寸法、ＨＢｍａｘ…各爪部の基部の最大の幅寸法、ＨＢｍｉｎ…各爪部の基部の最小の幅寸法、ＬＢ…各爪部の基部の軸方向の寸法、ＨＣ…各爪部の延部の幅寸法、ＬＣ…各爪部の延部の軸方向の寸法、ＨＤ…第１爪部から第２爪部までの寸法、ＬＤ…第１爪部の先端面から第２爪部の先端面までの寸法、Ｇ…第１環部および第２環部間の寸法、Ｇ１…グラフ。
【図１】
2014219247.tif 000004
【図２】
2014219247.tif 000005
【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】
2014219247.tif 000012
【図１０】
2014219247.tif 000013
【図１１】
2014219247.tif 000014
【図１２】
2014219247.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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