(57)【要約】【課題】トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、入力軸及び出力軸の回転方向に弾性変形するように入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に連結される第一部分と出力軸に連結される第二部分との間に入力軸及び出力軸の軸線方向に突出した屈曲部が設けられた板バネ部と、当該板バネ部によって連結された状態で回転する入力軸及び出力軸の回転量の差を検出する検出部とを備える。【選択図】図２
2014052303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記入力軸及び前記出力軸の回転方向に弾性変形するように前記入力軸と前記出力軸とを連結し、前記入力軸に連結される第一部分と前記出力軸に連結される第二部分との間に前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に突出した屈曲部が設けられた板バネ部と、
前記板バネ部によって連結された状態で回転する前記入力軸及び前記出力軸の回転量の差を検出する検出部と
を備えるトルク検出装置。
【請求項２】
前記入力軸及び前記出力軸のうち前記屈曲部の突出部分と対向する位置には、凹部が設けられている
請求項１に記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記屈曲部は、
前記入力軸側から前記出力軸側へ向けた第一方向に突出する第一屈曲部と、
前記出力軸側から前記入力軸側へ向けた第二方向に突出する第二屈曲部と
を有する
請求項１又は請求項２に記載のトルク検出装置。
【請求項４】
前記板バネ部は、
前記入力軸に回転力が与えられている状態において、前記回転方向に圧縮応力が付加される第一弾性部と、
前記入力軸に前記回転力が与えられている状態において、前記回転方向に引っ張り応力が付加される第二弾性部と
を有する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項５】
前記第一弾性部及び前記第二弾性部は、前記回転方向に交互に並んで配置されている
請求項４に記載のトルク検出装置。
【請求項６】
前記入力軸は、前記出力軸側に突出し前記第一部分を支持する第一支持部を有し、
前記出力軸は、前記入力軸側に突出し前記第二部分を支持する第二支持部を有する
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項７】
前記第一支持部及び前記第二支持部は、前記板バネ部が前記入力軸及び前記出力軸の径方向に着脱可能となるように形成されている
請求項６に記載のトルク検出装置。
【請求項８】
前記板バネ部の前記第一部分側の第一端部、及び、前記板バネ部の前記第二部分側の第二端部は、前記入力軸及び前記出力軸の軸線方向に垂直な平面と平行に形成されており、
前記入力軸は、前記出力軸側に突出し前記第一部分を支持する第一支持部を有し、
前記出力軸は、前記入力軸側に突出し前記第二部分を支持する第二支持部を有し、
前記入力軸及び前記出力軸の少なくとも一方は、前記第一端部を前記板バネ部の前記回転方向に移動可能に支持する第三支持部と、前記第二端部を前記板バネ部の前記回転方向に移動可能に支持する第四支持部と、を有する
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項９】
前記第三支持部及び前記第四支持部のうち少なくとも一方は、前記板バネ部の前記回転方向への移動を規制する移動規制部を有する
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１０】
前記入力軸及び前記出力軸のうち少なくとも一方は、中空状に形成されている
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１１】
前記入力軸及び前記出力軸は、嵌合されている
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１２】
前記入力軸と前記出力軸との嵌合部分には、潤滑剤が配置されている
請求項１１に記載のトルク検出装置。
【請求項１３】
前記検出部による検出結果を用いて処理を行う制御部を備える
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記検出結果を較正する較正部を有する
請求項１３に記載のトルク検出装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のうちいずれか一項に記載のトルク検出装置を備える
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、トルク検出装置及びパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などのパワーステアリング装置には、操作者がハンドルを回転させたときのトルクを検出するためのトルク検出装置が設けられている。このようなトルク検出装置としては、例えばトーションバースプリングと呼ばれる円柱状部材にトルクを作用させ、当該トルクによって回転方向にねじれたトーションバースプリングのねじれ量をトルクセンサによって検出する構成が知られている。
【０００３】
このようなトーションバースプリングを使用した場合、回転方向のねじり量が、トーションバースプリング部の直径の４乗に逆比例する事から、高感度や高精度を求めようとする場合、軸の長さを長くするか、直径を細くする必要があった。このため、トーションバースプリングを製作するには、軸径加工に高い加工精度が要求され、生産性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
これに対して、トーションバースプリングを用いないトルク検出装置の構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、入力軸及び出力軸の半径方向にコイルばねを配置し、入力軸にトルクを作用させたときにコイルばねに作用する弾性力を検出することで、トルクを検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−５２５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイルばねを用いたトルク検出装置では、コイルばねに対して入力軸の軸線方向の力が作用する場合があり、この場合にもコイルばねに対して弾性力が作用することになるため、検出値に誤差が含まれてしまう可能性がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様に従えば、入力軸から出力軸へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置であって、入力軸及び出力軸の回転方向に弾性変形するように入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に連結される第一部分と出力軸に連結される第二部分との間に入力軸及び出力軸の軸線方向に突出した屈曲部が設けられた板バネ部と、当該板バネ部によって連結された状態で回転する入力軸及び出力軸の回転量の差を検出する検出部とを備えるトルク検出装置が提供される。
【０００９】
本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従うトルク検出装置を備えるパワーステアリング装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置及びパワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態に係るトルク検出装置の構成を示す模式図。
【図２】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係るトルク板バネ部の構成を示す図。
【図６】本実施形態に係るトルク検出装置の検出部の様子を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態に係るトルク検出装置の構成を示す模式図。
【図８】本発明の第三実施形態に係るパワーステアリング装置の構成を示す模式図。
【図９】本実施形態に係るトルク検出装置の連結部の他の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一実施形態］  
図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係るトルク検出装置の構成を示す図である。  
図１に示すように、トルク検出装置１００は、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へ伝達されるトルクを検出する装置である。
【００１３】
入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２は、例えば円柱状又は円筒状に形成されており、円周方向に回転可能に設けられている。回転軸が一致するように配置されている。以下、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転軸の軸線方向をＺ方向とする。これに伴い、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へ向けた方向を＋Ｚ方向とし、出力軸Ｓ２から入力軸Ｓ１へ向けた方向を−Ｚ方向とする。また、Ｚ軸周りの方向をθＺ方向とし、＋Ｚ方向に見たときにＺ軸を中心として時計回りの方向を＋θＺ方向、反時計回りの方向を−θＺ方向とする。
【００１４】
トルク検出装置１００は、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを連結する連結部１０と、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転量の差を検出する検出部２０と、トルク検出装置１００の各部を統括的に制御する制御部ＣＯＮＴとを備えている。連結部１０には、バネ部３０が設けられている。連結部１０は、バネ部３０を介して入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを連結している。なお、本実施形態では、バネ部３０として、板バネ部３１が用いられている。
【００１５】
図２は、連結部１０の構成を示す分解斜視図である。図３は、図２において入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された状態を示す図である。なお、図３においては、バネ部３０の図示が省略されている。図４は、図３のＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。
【００１６】
これらの図に示すように、連結部１０は、入力軸Ｓ１に設けられた第一鍔部１１と、出力軸Ｓ２に設けられ第一鍔部１１に対してＺ方向に対向する第二鍔部１２とを有している。連結部１０において、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２は、入力軸Ｓ１に回転力が入力された場合に入力軸Ｓ１からバネ部３０を介して出力軸Ｓ２へとトルクが伝達されるように接続されている。
【００１７】
第一鍔部１１は、入力軸Ｓ１と一体的に設けられている。第一鍔部１１は、円板状に形成されている。第一鍔部１１は、θＺ方向に回転するように配置されている。第一鍔部１１の回転中心は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線Ｃ上に配置されている。第一鍔部１１は、第二鍔部１２に対向する第一面１１ａを有する。
【００１８】
第一面１１ａの中央部には、凸部１５が設けられている。凸部１５は、第一面１１ａから第二鍔部１２へ向けて突出している。凸部１５は、例えば円柱状に形成されている。凸部１５の形状は、円錐などの錘状や、他の形状であっても良い。
【００１９】
第一面１１ａの周縁部には、バネ部３０の一部を装着する装着部１１ｂが設けられている。装着部１１ｂは、θＺ方向に９０°おきに１つずつ、合計４つ配置されている。各装着部１１ｂには、第一支持部１３及び端部支持部１４が設けられている。
【００２０】
第一支持部１３は、装着部１１ｂ毎に２つ設けられている。２つの第一支持部１３は、装着部１１ｂ毎に第一面１１ａの中心から外周へ向けた径方向に延びた形状を有する。したがって、例えば図２において凸部１５の左上に配置される装着部１１ｂでは、２つの第一支持部１３は、径方向である方向Ｐに平行に設けられている。また、図２において凸部１５の右上に配置される装着部１１ｂでは、２つの第一支持部１３は、径方向である方向Ｑに平行に設けられている。図２において凸部１５の左下に配置される装着部１１ｂでは、２つの第一支持部１３は、径方向である方向Ｒに平行に設けられている。図２において凸部１５の右下に配置される装着部１１ｂでは、２つの第一支持部１３は、径方向である方向Ｓに平行に設けられている。例えば、方向Ｐと方向Ｓとは、θＺ方向に１８０°ずれている。また、方向Ｑと方向Ｒとは、θＺ方向に１８０°ずれている。また、方向Ｐ及び方向Ｓと、方向Ｑ及び方向Ｒとは、θＺ方向に９０°又は２７０°ずれている。
【００２１】
２つの第一支持部１３は、互いに平行に配置されている。２つの第一支持部１３は、それぞれ基部１３ａ及びヘッド部１３ｂを有する。
【００２２】
基部１３ａは、第一面１１ａに固定されている。基部１３ａは、例えば＋Ｚ方向へ向けて徐々に細くなっている。ヘッド部１３ｂは、基部１３ａの＋Ｚ方向の先端に配置されている。ヘッド部１３ｂは、断面視で略円形となっている。基部１３ａとヘッド部１３ｂとの境界部分は、くびれた形状となっている。
【００２３】
端部支持部１４は、装着部１１ｂ毎に２つ設けられている。２つの端部支持部１４は、θＺ方向に第一支持部１３を挟む位置に配置されている。２つの端部支持部１４は、装着部１１ｂ毎に方向Ｐ、方向Ｑ、方向Ｒ及び方向Ｓに平行な方向に延びた角柱形状を有する。２つの端部支持部１４は、それぞれ上記第一支持部１３と平行に配置されている。
【００２４】
２つの端部支持部１４は、それぞれ第一支持部１３に対向する対向面を有する。対向面には、それぞれ溝部１４ａが設けられている。溝部１４ａは、第一支持部１３に対向する面に配置されている。溝部１４ａは、各装着部１１ｂにおいて、それぞれ方向Ｐ、方向Ｑ、方向Ｒ及び方向Ｓに平行に形成されている。溝部１４ａには、板バネ部３１の第二端部３９が挿入される。
【００２５】
第二鍔部１２は、出力軸Ｓ２と一体的に設けられている。第二鍔部１２は、円板状に形成されている。第二鍔部１２は、θＺ方向に回転するように配置されている。第二鍔部１２の回転中心は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線Ｃ上に配置されている。第二鍔部１２は、第一鍔部１１に対向する第二面１２ａを有する。
【００２６】
第二面１２ａの中央部には、凹部１８が設けられている。凹部１８には、凸部１５が挿入される。凹部１８は、凸部１５の形状に対応した形状、例えば円形などの形状を有する。
【００２７】
第二面１２ａの周縁部には、バネ部３０の一部を装着する装着部１２ｂが設けられている。装着部１２ｂは、θＺ方向に９０°おきに１つずつ、合計４つ配置されている。各装着部１２ｂには、第二支持部１６及び端部支持部１７が設けられている。
【００２８】
第二支持部１６は、装着部１２ｂ毎に２つ設けられている。２つの第二支持部１６は、装着部１２ｂ毎に第二面１２ａの中心から外周へ向けた径方向に延びた形状を有する。したがって、例えば図２において凹部１８の左下に配置される装着部１２ｂでは、２つの第二支持部１６は、径方向である方向Ｐに平行に設けられている。また、図２において凹部１８の右下に配置される装着部１２ｂでは、２つの第二支持部１６は、径方向である方向Ｑに平行に設けられている。図２において凹部１８の左上に配置される装着部１２ｂでは、２つの第二支持部１６は、径方向である方向Ｒに平行に設けられている。図２において凹部１８の右上に配置される装着部１２ｂでは、２つの第二支持部１６は、径方向である方向Ｓに平行に設けられている。２つの第二支持部１６は、互いに平行に配置されている。２つの第二支持部１６は、それぞれ基部１６ａ及びヘッド部１６ｂを有する。
【００２９】
基部１６ａは、第二面１２ａに固定されている。基部１６ａは、例えば−Ｚ方向へ向けて徐々に細くなっている。ヘッド部１６ｂは、基部１６ａの−Ｚ方向の先端に配置されている。ヘッド部１６ｂは、断面視で略円形となっている。基部１６ａとヘッド部１６ｂとの境界部分は、くびれた形状となっている。
【００３０】
端部支持部１７は、装着部１２ｂ毎に１つ設けられている。端部支持部１７は、θＺ方向において２つの第二支持部１６の間に配置されている。端部支持部１７は、装着部１２ｂ毎に方向Ｐ、方向Ｑ、方向Ｒ及び方向Ｓに平行な方向に延びた角柱形状を有する。端部支持部１７は、それぞれ上記第二支持部１６と平行に配置されている。
【００３１】
端部支持部１７は、θＺ方向において第二支持部１６に対向する対向面（計２つ）を有する。各対向面には、それぞれ溝部１７ａが設けられている。溝部１７ａは、各装着部１２ｂにおいて、それぞれ方向Ｐ、方向Ｑ、方向Ｒ及び方向Ｓに平行に形成されている。溝部１７ａには、板バネ部３１の第一端部３８が挿入される。
【００３２】
図３に示すように、第一鍔部１１と第二鍔部１２とが連結される場合、装着部１１ｂと装着部１２ｂとは、Ｚ方向に重なる位置に配置される。この場合、第二鍔部１２側の２つの第二支持部１６は、第一鍔部１１側の第一支持部１３と端部支持部１４との間に配置される。また、第二鍔部１２側の端部支持部１７は、第一鍔部１１側の２つの第一支持部１３の間に配置される。
【００３３】
一組の装着部１１ｂ及び装着部１２ｂには、それぞれ２つの板バネ部３１が装着される。板バネ部３１は、装着部１１ｂ及び装着部１２ｂに跨って装着される。図５は、バネ部３０の構成を示す斜視図である。図２、図４及び図５に示すように、板バネ部３１は、第一連結部３５、第二連結部３６、屈曲部３７、第一端部３８及び第二端部３９を有する。
【００３４】
第一連結部３５は、第一支持部１３のヘッド部１３ｂに装着される。第二連結部３６は、第二支持部１６のヘッド部１６ｂに装着される。屈曲部３７は、第一連結部３５と第二連結部３６との間を接続する。屈曲部３７は、第一湾曲部３７ａ及び第二湾曲部３７ｂを有する。第一湾曲部３７ａは、第一面１１ａ側に突出する。第二湾曲部３７ｂは、第二面１２ａ側に突出する。
【００３５】
第一面１１ａのうちＺ方向において第一湾曲部３７ａと対向する位置には、凹部１３ｃが設けられている。凹部１３ｃは、第一湾曲部３７ａが−Ｚ方向に変形した場合であっても第一面１１ａに接触しないように設けられている。また、第二面１２ａのうちＺ方向において第二湾曲部３７ｂと対向する位置には、凹部１６ｃが設けられている。凹部１６ｃは、上記同様に、第二湾曲部３７ｂが＋Ｚ方向に変形した場合であっても第二面１２ａに接触しないように設けられている。
【００３６】
第一端部３８は、第一連結部３５側に設けられる。第二端部３９は、第二連結部３６側に設けられる。第一端部３８及び第二端部３９は、Ｚ方向に垂直な平面に平行となるように折り曲げられている。第一端部３８は、端部支持部１７の溝部１７ａに挿入される。第二端部３９は、端部支持部１４の溝部１４ａに挿入される。第一端部３８及び第二端部３９がそれぞれ溝部１７ａ及び溝部１４ａに挿入されることにより、板バネ部３１のＺ方向への移動が規制される。
【００３７】
なお、第一鍔部１１の凸部１５を第二鍔部１２の凹部１８に嵌め込んだ状態において、上記の板バネ部３１の側部を第一鍔部１１及び第二鍔部１２の中心に向け、当該第一鍔部１１及び第二鍔部１２の外周から内側へ向けて板バネ部３１を挿入することにより、当該第一連結部３５及び第二連結部３６をそれぞれ第一支持部１３及び第二支持部１６に装着可能である。
【００３８】
上記のような板バネ部３１の構成において、屈曲部３７は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の径方向に折り曲げられている。屈曲部３７が折り曲げられていることにより、第一連結部３５及び第二連結部３６のそれぞれに対してθＺ方向の弾性力が作用する。
【００３９】
例えば、第一支持部１３と第二支持部１６との間がθＺ方向に近づくと、板バネ部３１は屈曲部３７が閉じる方向に変形する。このため、弾性力は屈曲部３７が開く方向に作用する（圧縮応力）。また、第一支持部１３と第二支持部１６とがθＺ方向に遠ざかると、板バネ部３１は屈曲部３７が開く方向に変形する。このため、弾性力は屈曲部３７が閉じる方向に作用する（引っ張り応力）。
【００４０】
したがって、例えば入力軸Ｓ１が＋θＺ方向に回転され、当該入力軸Ｓ１に＋θＺ方向の回転力が与えられている場合、第一支持部１３は＋θＺ方向に移動する。この第一支持部１３の移動に伴い、第一支持部１３と第二支持部１６との間が近づく部分に設けられた板バネ部３１（第一弾性部）は屈曲部３７が閉じる方向に変形するため圧縮応力が生じる。また、第一支持部１３と第二支持部１６との間が遠ざかる部分に設けられた板バネ部３１（第二弾性部）３１は屈曲部３７が開く方向に変形するため引っ張り応力が生じる。なお、この場合には、第一弾性部となった板バネ部３１と、第二弾性部となった板バネ部３１とは、θＺ方向に４つずつ交互に並んで配置される。
【００４１】
ここで、第一連結部３５と第二連結部３６とを所定距離だけ近づける場合の板バネ部３１の圧縮応力の値と、当該所定距離に等しい距離だけ離す場合の板バネ部３１の引っ張り応力の値とは、厳密には同一ではない。このため、個々の板バネ部３１については、変形方向に応じて弾性特性が異なる。
【００４２】
本実施形態のバネ部３０は、第一支持部１３の移動により圧縮応力が加わる板バネ部３１と、当該移動により引っ張り応力が加わる板バネ部３１とがそれぞれ等しい数だけ設けられている。このため、第一支持部１３が＋θＺ方向及び−θＺ方向のどちらの方向に移動する場合であっても、第一弾性部としての板バネ部３１の圧縮応力の総和と、第二弾性部としての板バネ部３１の引っ張り応力の総和とがバネ部３０全体としての弾性力となる。
【００４３】
このように、第一支持部１３の移動により圧縮応力が加わる板バネ部３１と、当該移動により引っ張り応力が加わる板バネ部３１とを一対として組み合わせることで、個々の板バネ部３１の弾性特性の違いが相殺される。このため、入力軸Ｓ１が＋θＺ方向及び−θＺ方向のどちらに回転しても、バネ部３０全体としては、同一の弾性特性が得られるようになっている。
【００４４】
また、例えば図４に示すように、第一端部３８が溝部１７ａに挿入された状態において、第一端部３８の先端と溝部１７ａの底部との間に隙間１７ｂが形成されている。同様に、第二端部３９が溝部１４ａに挿入された状態において、第二端部３９の先端と溝部１４ａの底部との間に隙間１４ｂが形成されている。この隙間１７ｂ及び隙間１４ｂは、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２と（第一鍔部１１と第二鍔部１２と）がθＺ方向に相対的に回転移動する際のマージンとなる。
【００４５】
また、端部支持部１７と第一連結部３５との間には、隙間１７ｃが形成されている。同様に、端部支持部１４と第二連結部３６との間には、隙間１４ｃが形成されている。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２と（第一鍔部１１と第二鍔部１２と）がθＺ方向に相対的に回転移動すると隙間１７ｃ及び隙間１４ｃが徐々に狭くなる。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが一定量回転した場合、端部支持部１７と第一連結部３５との間、端部支持部１４と第二連結部３６との間がそれぞれ当接し、隙間１７ｃ及び隙間１４ｃが詰められる。このため、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の相対的な回転が規制される。このように、当該隙間１７ｃ及び隙間１４ｃは、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とがθＺ方向に相対的に回転移動する際のトルクリミッターとなる。
【００４６】
図６は、検出部２０の構成を示す図である。  
図６に示すように、検出部２０は、入力軸Ｓ１の回転量を検出する磁気エンコーダ２１と、出力軸Ｓ２の回転量を検出する磁気エンコーダ２２とを有している。
【００４７】
磁気エンコーダ２１は、円筒状に形成され入力軸Ｓ１に一体的に回転可能に取り付けられた回転部２３を有している。回転部２３の円筒面には、磁気パターン２３ａが形成されている。磁気パターン２３ａは、回転部２３の円周方向に等間隔に並べられた複数の磁石を有している。複数の磁石は、Ｎ極とＳ極とが円周方向に交互に変化するように配置されている。
【００４８】
当該磁気エンコーダ２１は、磁気抵抗素子を用いて上記磁気パターン２３ａによる磁場を検出する磁気検出部２５を有している。磁気検出部２５では、入力軸Ｓ１の回転角度（磁気パターン２３ａの移動量）に応じて磁気抵抗素子から発生する正弦波信号を検出信号として制御部ＣＯＮＴに送信する。
【００４９】
また、磁気エンコーダ２２は、出力軸Ｓ２に一体的に回転可能に取り付けられた回転部２４と、磁気検出部２６とを有している。回転部２４及び磁気検出部２６の構成は、それぞれ上記磁気エンコーダ２１の回転部２３及び磁気検出部２５と同一である。したがって、磁気検出部２６では、出力軸Ｓ２の回転角度（磁気パターン２４ａの移動量）に応じて磁気抵抗素子から発生する正弦波信号を検出信号として制御部ＣＯＮＴに送信する。
【００５０】
また、本実施形態においては、入力軸Ｓ１を受ける軸受２７が設けられており、出力軸Ｓ２を受ける軸受２８が設けられている。軸受２７及び軸受２８が設けられることにより、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の軸線方向へのバネ部３０の移動が抑制されるようになっている。
【００５１】
制御部ＣＯＮＴでは、磁気エンコーダ２１及び磁気エンコーダ２２から送信された２つの正弦波信号の位相の変化を検出することで、当該位相の変化量をトルクとして検出する。
【００５２】
次に、上記のように構成されたトルク検出装置１００の動作を説明する。  
まず、外部から入力軸Ｓ１に対してθＺ方向の回転力を与えることで、入力軸Ｓ１にトルクが加えられる。このトルクにより、連結部１０に設けられたバネ部３０がトルクに応じた変形量だけ弾性変形する。したがって、トルクの大きさに応じた回転量だけ、入力軸Ｓ１がθＺ方向に回転する。この回転により、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間が、トルクの大きさに応じた量だけ捩れることになる。
【００５３】
検出部２０は、この捩れを磁気エンコーダ２１及び磁気エンコーダ２２の正弦波信号として検出し、制御部ＣＯＮＴに送信する。制御部ＣＯＮＴは、送信された正弦波信号を基にして、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の位相の変化量を算出する。更に制御部ＣＯＮＴは、当該位相の変化量を基にしてトルクを算出し、算出結果を外部に送信する。
【００５４】
この動作において、入力軸Ｓ１に対して回転力を与える場合、入力軸Ｓ１の軸線方向にも力が加えられる場合がある。この場合、連結部１０に設けられる弾性体が例えばコイルばねであると、当該軸線方向の力に応じた量だけ弾性体が変形し、捩れの検出値に誤差が含まれてしまう可能性がある。
【００５５】
これに対して、本実施形態に係るトルク検出装置１００は、弾性体として入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に弾性変形可能であるバネ部３０として板バネ部３１が設けられている。バネ部３０は、板バネ部３１の特性上、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の軸線方向に剛性を有しており、バネ部３０が軸線方向に弾性変形するのを規制することができるため、検出部２０において捩れの検出値に誤差が含まれるのを防ぐことができる。これにより、トルクの検出精度に優れたトルク検出装置１００を提供することができる。
【００５６】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
本実施形態では、上記実施形態に係るトルク検出装置１００の検出結果を較正する態様を説明する。
【００５７】
図７は、本実施形態に係るトルク検出装置１００及びその較正機構の構成を示す図である。  
図７に示すように、較正を行う場合、トルク検出装置１００の出力軸Ｓ２は、外部トルク負荷装置３００に接続される。当該外部トルク負荷装置３００には、基準トルク検出装置２００の第一軸Ｓ３を接続する。このように、トルク検出装置１００と、外部トルク負荷装置３００と、基準トルク検出装置２００とを同一軸状に接続する。また、トルク検出装置１００の入力軸Ｓ１及び基準トルク検出装置２００の第二軸Ｓ４は、外部に固定しておく。
【００５８】
この状態で、外部トルク負荷装置３００を作動させ、トルク検出装置１００の出力軸Ｓ２と基準トルク検出装置２００の第一軸Ｓ３とに同一の所定トルク（Ｔ）を加える。その後、トルク検出装置１００のトルク値と、基準トルク検出装置２００のトルク値とを制御部ＣＯＮＴに記憶させると共に、制御部ＣＯＮＴにおいて誤差データを生成する。
【００５９】
上記の動作の後、トルク検出装置１００単体で動作する場合は、トルク検出装置１００の検出結果と、上記の誤差データとを基にして検出結果を補正し、補正された検出結果を出力する。この場合、連結部１０の板バネ部３１の弾性特性のバラツキも補正できるため、高精度のトルク検出装置１００を低コストで実現できる。
【００６０】
［第三実施形態］  
次に、本発明の第三実施形態を説明する。  
本実施形態では、上記実施形態に係るトルク検出装置を備えるパワーステアリング装置について説明する。
【００６１】
図８は、本実施形態に係るパワーステアリング装置５０１の一部の構成を示す図である。  
図８に示すように、パワーステアリング装置５０１は、自動車５００に搭載される。上記実施形態において説明したトルク検出装置１００は、当該パワーステアリング装置５０１に適用することができる。  
パワーステアリング装置５０１は、ステアリングホイール５０２と、当該ステアリングホイール５０２に入力された入力軸５０３と、入力軸５０３に連結された出力軸５０４と、入力軸５０３から出力軸５０４へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置５０５と、パワーステアリング装置５０１の各部を制御するコントロールユニット５０６とを有している。
【００６２】
このようなパワーステアリング装置５０１においては、トルク検出装置５０５として、上記説明したトルク検出装置１００を用いることができる。トルクの検出精度に優れたトルク検出装置１００が用いられるため、高性能のパワーステアリング装置５０１を提供することができる。また、上記のトルク検出装置１００は、いわゆるトーションバーを用いる構成ではなく、小型化が可能であるため、ステアリングコラム５０７に収容することができる。
【００６３】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態では、板バネ部３１の屈曲部３７が−Ｚ方向に突出する第一湾曲部３７ａと、＋Ｚ方向に突出する第二湾曲部３７ｂとを有する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の構成であっても良い。
【００６４】
図９は、連結部１０の他の構成の一部を示す断面図である。  
図９に示すように、板バネ部３１の屈曲部３７は、一方向（例、＋Ｚ方向）にのみ突出する第三湾曲部３７ｃを有する。また、第一連結部３５及び第二連結部３６は、それぞれ同一の方向（例、−Ｚ方向）に突出している。したがって、板バネ部３１は、図９において左右方向に対称となるように形成されている。このように、板バネ部３１の形状を単純化させることで、板バネ部３１の製造が容易となると共に、製造コストを抑えることができる。
【００６５】
また、第一連結部３５と第二連結部３６とが同一方向に突出しているため、これに伴って、第一支持部の構成が上記実施形態とは異なっている。図９に示すように、第一鍔部１１の第一面１１ａには、支柱部１１ｄが設けられている。支柱部１１ｄは、第一面１１ａから第二面１２ａへ向けて突出している。当該支柱部１１ｄには、第一支持部１９が設けられている。第一支持部１９は、基部１９ａ及びヘッド部１９ｂを有する。
【００６６】
基部１９ａは、支柱部１１ｄからそれぞれ端部支持部１４へ向けて延びている。ヘッド部１９ｂは、基部１９ａから第一面１１ａへ向けた方向（−Ｚ方向）へ向けて設けられている。ヘッド部１９ｂ及びヘッド部１６ｂは、Ｚ方向の位置が揃うように配置されている。板バネ部３１の第一端部３８は、ヘッド部１９ｂと支柱部１１ｄとによって図中左右方向への移動が規制されている。
【００６７】
この構成において、例えば入力軸Ｓ１が＋θＺ方向に回転され、当該入力軸Ｓ１に＋θＺ方向の回転力が与えられている場合、第一支持部１９は＋θＺ方向に移動する。この第一支持部１９の移動に伴い、上記実施形態と同様に、第一支持部１９と第二支持部１６との間が近づく部分に設けられた板バネ部３１（第一弾性部）は屈曲部３７が閉じる方向に変形するため圧縮応力が生じる。また、第一支持部１９と第二支持部１６との間が遠ざかる部分に設けられた板バネ部３１（第二弾性部）は屈曲部３７が開く方向に変形するため引っ張り応力が生じる。
【符号の説明】
【００６８】
Ｓ１…入力軸  Ｓ２…出力軸  １０…連結部  １１…第一鍔部  １２…第二鍔部  １３…第一支持部  １４、１７…端部支持部  １５…凸部  １６…第二支持部  １８…凹部  １９…第一支持部  ２０…検出部  ３０…バネ部  ３１…板バネ部  ３５…第一連結部  ３６…第二連結部  ３７…屈曲部  ３８…第一端部  ３９…第二端部  １００…トルク検出装置  ５０１…パワーステアリング装置  ＣＯＮＴ…制御部
【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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