(57)【要約】【課題】磁気検出装置の検出感度を高めつつ組立性を向上させる。【解決手段】磁気検出装置６０は、貫通孔６１ｄを有する基板６１と、貫通孔６１ｄに重複して基板６１に支持されるセンサ本体６２ａと、貫通孔６１ｄ及びセンサ本体６２ａを挟むように配置され、磁気発生部３１からの磁束をセンサ本体６２ａに誘導する一対の爪部６３ｃ，６４ｃと、少なくとも一部が貫通孔６１ｄの内部に設けられる軟磁性部材６７と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出装置であって、
貫通部を有する基板と、
前記貫通部に重複して前記基板に支持される磁気検出部と、
前記貫通部及び前記磁気検出部を挟むように配置され、磁気発生部からの磁束を前記磁気検出部に誘導する一対の磁気誘導部と、
少なくとも一部が前記貫通部の内部に設けられる軟磁性部材と、を備えることを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気検出装置であって、
前記軟磁性部材は、前記磁気検出部と対向する第１対向面を有し、
前記第１対向面は、前記貫通部の内部に位置することを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気検出装置であって、
前記軟磁性部材は、前記一方の磁気誘導部と対向する第２対向面を有し、
前記第２対向面は、前記貫通部の内部に位置することを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気検出装置であって、
前記軟磁性部材は、はんだにより前記基板に固定されていることを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気検出装置であって、
前記基板には防湿コーティングが施され、
前記磁気検出部及び前記軟磁性部材が前記防湿コーティングにより覆われることを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気検出装置であって、
前記貫通部は、貫通孔であることを特徴とする
磁気検出装置。
【請求項７】
トルクセンサであって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気検出装置と、
前記磁気発生部と、
前記磁気発生部と共に回転する第１シャフトと、
前記第１シャフトに連結され、前記第１シャフトに入力されるトルクに応じて捩れ変形するトーションバーと、
前記トーションバーに連結され、前記トーションバーの捩れ変形に応じて前記第１シャフトに対して相対回転する第２シャフトと、
前記第２シャフトに支持され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの相対回転に応じて前記磁気発生部から前記一対の磁気誘導部に導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる回転磁気回路部と、を備えることを特徴とする
トルクセンサ。
【請求項８】
電動パワーステアリング装置であって、
請求項７に記載のトルクセンサと、
前記トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて動作し車輪を転蛇する電動モータと、を備えることを特徴とする
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、磁気検出装置、当該磁気検出装置を備えるトルクセンサ、及び当該トルクセンサ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】
特許文献１には、基板に表面実装された磁気センサを備える磁気検出装置が開示されている。この磁気検出装置は、磁束を集磁部に集める第１及び第２集磁リングを備え、磁気センサは、第１及び第２集磁リングの集磁部間に配置される。基板には切欠き部が形成され、磁気センサは切欠き部に重複する。第２集磁リングの集磁部を基板の切欠き部の内部に挿入することにより、第１及び第２集磁リングの集磁部間の磁気ギャップを小さくして磁気検出装置の検出感度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される磁気検出装置を組み立てるには、切欠き部への集磁部の挿入が必要である。そのため、集磁部と切欠き部との位置を高い精度で合わせなければならず、磁気検出装置の組み立てに高度な技術が要求される。
【０００５】
本発明は、磁気検出装置の検出感度を高めつつ組立性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、基板と、磁気検出部と、磁気発生部からの磁束を磁気検出部に誘導する一対の磁気誘導部と、少なくとも一部が基板の貫通部の内部に設けられる軟磁性部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、基板の貫通部の内部に軟磁性部材の少なくとも一部が設けられる。そのため、一対の磁気誘導部間における磁気ギャップが軟磁性部材により狭められる。したがって、基板の貫通部に磁気誘導部を挿入することなく一対の磁気誘導部間における磁束漏れを軽減することができる。
【０００８】
第２の発明は、軟磁性部材が、磁気検出部と対向する第１対向面を有し、第１対向面は、貫通部の内部に位置することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明では、軟磁性部材の第１対向面が貫通部の内部に位置する。そのため、軟磁性部材は、磁気検出部に向って突出することなく貫通部に設けられる。したがって、磁気検出部と基板との間隔を管理することにより、磁気検出部と軟磁性部材とを接触させることなく磁気検出部を基板に実装することができる。
【００１０】
第３の発明は、軟磁性部材が、一方の磁気誘導部と対向する第２対向面を有し、第２対向面は、貫通部の内部に位置することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明では、軟磁性部材の第２対向面が貫通部の内部に位置する。そのため、軟磁性部材は、一方の磁気誘導部に向って突出することなく貫通部に設けられる。したがって、一方の磁気誘導部と基板との間隔を管理することにより、一方の磁気誘導部と軟磁性部材とを接触させることなく一対の磁気誘導部間に基板及び磁気検出部を配置することができる。
【００１２】
第４の発明は、軟磁性部材が、はんだにより基板に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明では、軟磁性部材は、はんだにより基板に固定されている。そのため、はんだ付けにより磁気検出部を基板に固定する工程において軟磁性部材を基板に固定することができ、磁気検出装置の組立工数を減らすことができる。
【００１４】
第５の発明は、基板には防湿コーティングが施され、磁気検出部及び軟磁性部材が防湿コーティングにより覆われることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明では、磁気検出部及び軟磁性部材が防湿コーティングにより覆われる。したがって、磁気検出部及び軟磁性部材を湿気から保護しつつ、軟磁性部材が基板から脱落するのを防止することができる。
【００１６】
第６の発明は、貫通部が貫通孔であることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明では、貫通部が貫通孔である。そのため、貫通部が切欠きである場合と比較して、基板の変形を軽減することができる。したがって、基板の変形に伴う磁気検出部の変位を軽減することができ、磁気検出装置の検出精度を高めることができる。
【００１８】
第７の発明は、トルクセンサに係り、前述の磁気検出装置と、磁気発生部と、第１シャフトと、トーションバーと、第２シャフトと、第１シャフトと第２シャフトとの相対回転に応じて磁気発生部から一対の磁気誘導部に導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる回転磁気回路部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
第７の発明では、回転磁気回路部が第１シャフトと第２シャフトとの相対回転に応じて磁気発生部から一対の磁気誘導部に導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる。そのため、磁気検出装置は、トーションバーに加えられるトルクに応じて変化する磁束密度を検出する。磁気検出装置の検出感度を高めることができるので、ノイズ等による影響を軽減することができ、トルクセンサの検出精度を高めることができる。
【００２０】
第８の発明は、電動パワーステアリング装置に係り、前述のトルクセンサと、トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて動作し車輪を転蛇する電動モータと、を備えることを特徴とする。
【００２１】
第８の発明では、電動モータは、トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて動作し車輪を転蛇する。そのため、車輪は、トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて転蛇される。トルクセンサの検出精度を高めることができるので、車輪を、入力されるトルクに応じてより高い精度で転蛇することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、磁気検出装置の検出感度を高めつつ組立性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の一部断面図である。
【図３】図３は、回転磁気回路部の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る磁気検出装置の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る磁気検出装置の断面図である。
【図６】図６は、図５に示す磁気センサの周辺を示す拡大断面図である。
【図７】図７は、図５に示す基板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る磁気検出装置６０、トルクセンサ３０及び電動パワーステアリング装置１００について説明する。
【００２５】
まず、図１を参照して、電動パワーステアリング装置１００について説明する。電動パワーステアリング装置１００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１の操舵を補助する。
【００２６】
電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１の回転に応じて回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて車輪２を転蛇するラックシャフト１２と、を有する。ラックシャフト１２は、ナックルアーム３を介して車輪２に連結される。
【００２７】
ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１に連結される第１シャフトとしての入力シャフト１３と、入力シャフト１３にトーションバー１４を介して連結される第２シャフトとしての出力シャフト１５と、を有する。出力シャフト１５には、ラックシャフト１２のラックギア１２ａと噛合うピニオンギア１６が形成され、ピニオンギア１６とラックギア１２ａとの噛合いにより出力シャフト１５とラックシャフト１２とが連結される。ステアリングホイール１の操舵により生じる操舵トルクは、ステアリングシャフト１１を通じてラックシャフト１２に伝達される。
【００２８】
また、電動パワーステアリング装置１００は、ドライバの操舵を補助するアシスト機構２０を備える。アシスト機構２０は、電動モータ２１と、電動モータ２１の出力シャフトに連結されるウォームシャフト２２と、ウォームシャフト２２と噛合うウォームホイール２３と、ウォームホイール２３に連結されるピニオンシャフト２４と、を備える。ピニオンシャフト２４には、ラックシャフト１２のラックギア１２ａと噛み合うピニオンギア２５が形成され、ピニオンギア２５とラックギア１２ａとの噛合いによりピニオンシャフト２４とラックシャフト１２とが連結される。電動モータ２１の駆動により生じる補助トルクは、ウォームシャフト２２、ウォームホイール２３及びピニオンシャフト２４を通じてラックシャフト１２に伝達される。
【００２９】
このように、電動パワーステアリング装置１００では、ステアリングホイール１の操舵トルクと電動モータ２１の補助トルクとは、それぞれ独立してラックシャフト１２に伝達される。このような電動パワーステアリング装置１００は、「デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置」とも呼ばれる。
【００３０】
電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト１３に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ３０と、電動モータ２１の動作を制御するコントローラ４０と、を更に備える。トルクセンサ３０とコントローラ４０とは信号線４１を介して電気的に接続される。トルクセンサ３０は、コントローラ４０から電力を受けるとともに、検出した操舵トルクに対応した信号をコントローラ４０へ出力する。コントローラ４０は、トルクセンサ３０からの信号に基づいて電動モータ２１の動作を制御する。つまり、電動モータ２１は、トルクセンサ３０により検出される操舵トルクに基づいて、補助トルクを発生する。
【００３１】
図２に示すように、入力シャフト１３は、軸受１１ａを介して第１ハウジング５１に回転自在に支持され、出力シャフト１５は、軸受１１ｂ及び１１ｃを介して第２ハウジング５２に回転自在に支持される。出力シャフト１５にはその上端面に開口する穴１５ａが形成され、穴１５ａに入力シャフト１３の下端部１３ａが挿入される。
【００３２】
入力シャフト１３の一部は中空に形成され、入力シャフト１３の内部にトーションバー１４が挿入される。トーションバー１４の上端部１４ａは、ピン１７を介して入力シャフト１３に連結される。トーションバー１４の下端部１４ｂは入力シャフト１３の下端部１３ａから突出し、出力シャフト１５の穴１５ａの底面に開口する穴１５ｂに挿入される。トーションバー１４の下端部１４ｂの外周にはセレーションが形成され、このセレーションを介してトーションバー１４と出力シャフト１５とが連結される。
【００３３】
トーションバー１４及び出力シャフト１５は、入力シャフト１３の回転中心軸と同軸に設けられる。トーションバー１４は、ステアリングホイール１（図１参照）から入力シャフト１３に入力される操舵トルクを出力シャフト１５に伝達するとともに、その操舵トルクに応じて捩れ変形する。
【００３４】
以下において、入力シャフト１３の回転中心軸に沿う方向を「軸方向」と称し、入力シャフト１３の回転中心軸を中心とする放射方向を「径方向」と称し、入力シャフト１３の回転中心軸周りの方向を「周方向」と称する。
【００３５】
トルクセンサ３０は、入力シャフト１３と出力シャフト１５とに渡って取り付けられる。具体的には、トルクセンサ３０は、入力シャフト１３に支持される磁気発生部３１と、出力シャフト１５に支持される回転磁気回路部３２と、第１ハウジング５１に固定される固定磁気回路部３３と、を有する。磁気発生部３１は入力シャフト１３とともに回転し、回転磁気回路部３２は出力シャフト１５とともに回転する。
【００３６】
磁気発生部３１は、入力シャフト１３の外周に嵌合する環状のバックヨーク３１ａと、バックヨーク３１ａの下端面に結合されるリング磁石３１ｂと、を有する。リング磁石３１ｂは軸方向に沿って磁気を発生する永久磁石であり、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３１ｂの各端面には、６個のＮ極と６個のＳ極が周方向に交互に形成される。このようなリング磁石３１ｂは、「多極磁石」とも呼ばれ、環状の硬磁性体にその軸方向に磁場を印加することによって形成される。
【００３７】
バックヨーク３１ａは軟磁性材料によって形成され、リング磁石３１ｂの隣り合う磁極間で磁束を導く。そのため、リング磁石３１ｂの磁力は、バックヨーク３１ａとは反対側に集中する。
【００３８】
図２及び図３に示すように、回転磁気回路部３２は、第１及び第２軟磁性リング３２ａ，３２ｂと、モールド樹脂３２ｄを介して第１及び第２軟磁性リング３２ａ，３２ｂを支持する支持部材３２ｃと、を備える。支持部材３２ｃは、出力シャフト１５に取り付けられる。なお、図３では、モールド樹脂３２ｄの図示が省略されている。
【００３９】
第１軟磁性リング３２ａは、磁気発生部３１のバックヨーク３１ａを取り囲む第１磁路環部３２ｅと、第１磁路環部３２ｅから軸方向下向きに突出する６個の第１磁路柱部３２ｆと、各第１磁路柱部３２ｆの下端からそれぞれ径方向内向きに屈折する第１磁路先端部３２ｇと、を有する。第１磁路先端部３２ｇは、リング磁石３１ｂの下端面と対向する。第２軟磁性リング３２ｂは、第１磁路環部３２ｅと軸方向に間隔を空けて配置される第２磁路環部３２ｈと、第２磁路環部３２ｈから軸方向上向きに突出する６個の第２磁路柱部３２ｉと、各第２磁路柱部３２ｉの上端からそれぞれ径方向内向きに屈折する第２磁路先端部３２ｊと、を有する。第２磁路先端部３２ｊは、リング磁石３１ｂの下端面と対向する。
【００４０】
第１磁路先端部３２ｇと第２磁路先端部３２ｊは、トーションバー１４の回転中心軸と直交する同一平面上に、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３２ｇと第２磁路先端部３２ｊは、トーションバー１４にトルクが作用しない中立状態で、径方向に延びるそれぞれの中心線がリング磁石３１ｂのＮ極とＳ極の境界を指すように配置される。そのため、リング磁石３１ｂのＮ極及びＳ極は第１磁路先端部３２ｇと第２磁路先端部３２ｊにより磁気的に短絡され、リング磁石３１ｂの磁束は回転磁気回路部３２の第１磁路環部３２ｅ及び第２磁路環部３２ｈに導かれない。
【００４１】
トーションバー１４にトルクが所定の方向に作用して入力シャフト１３と出力シャフト１５とが相対回転すると、第１磁路先端部３２ｇがＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対向するとともに第２磁路先端部３２ｊがＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対向する。その結果、第１磁路先端部３２ｇと第２磁路先端部３２ｊによる磁気的な短絡が解除され、リング磁石３１ｂの磁束は回転磁気回路部３２の第１磁路環部３２ｅ及び第２磁路環部３２ｈに導かれる。
【００４２】
トーションバー１４にトルクが逆方向に作用して入力シャフト１３と出力シャフト１５とが相対回転すると、第１磁路先端部３２ｇがＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対向するとともに第２磁路先端部３２ｊがＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対向する。その結果、リング磁石３１ｂの磁束は回転磁気回路部３２の第１磁路環部３２ｅ及び第２磁路環部３２ｈに逆向きに導かれる。
【００４３】
トーションバー１４に作用するトルクが大きい程、トーションバー１４の捩れ変形量が大きくなる。そのため、第１磁路先端部３２ｇがリング磁石３１ｂのＮ極とＳ極に対峙する面積差、及び第２磁路先端部３２ｊがリング磁石３１ｂのＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きくなり、リング磁石３１ｂから回転磁気回路部３２の第１磁路環部３２ｅ及び第２磁路環部３２ｈに導かれる磁束が大きくなる。
【００４４】
このように、回転磁気回路部３２の第１磁路先端部３２ｇ及び第２磁路先端部３２ｊは、トーションバー１４に作用するトルクの向き及び大きさに応じてリング磁石３１ｂから第１磁路環部３２ｅ及び第２磁路環部３２ｈに導かれる磁束の向き及び大きさを変化させる。
【００４５】
なお、磁気発生部３１を入力シャフト１３に固定し回転磁気回路部３２を出力シャフト１５に固定する構成に代えて、磁気発生部３１を出力シャフト１５と共に回転するように出力シャフト１５に固定し回転磁気回路部３２を入力シャフト１３と共に回転するように入力シャフト１３に固定する構成としてもよい。
【００４６】
図２に示すように、固定磁気回路部３３は、第１ハウジング５１の内周面にかしめにより固定される第１集磁リング３３ａ及び第２集磁リング３３ｂを有する。第１集磁リング３３ａは、回転磁気回路部３２の第１磁路環部３２ｅ（図３参照）の外周に沿って設けられる。そのため、第１集磁リング３３ａには、磁気発生部３１のリング磁石３１ｂからの磁束が回転磁気回路部３２の第１軟磁性リング３２ａを通じて導かれる。同様に、第２集磁リング３３ｂは、回転磁気回路部３２の第２磁路環部３２ｈ（図３参照）の外周に沿って設けられる。そのため、第２集磁リング３３ｂには、磁気発生部３１のリング磁石３１ｂからの磁束が回転磁気回路部３２の第２軟磁性リング３２ｂを通じて導かれる。
【００４７】
また、トルクセンサ３０は、磁気発生部３１から回転磁気回路部３２を通じて固定磁気回路部３３に導かれる磁束を検出する磁気検出装置６０を備える。以下では、図４から図７を参照して、磁気検出装置６０について詳しく説明する。
【００４８】
図４及び図５に示すように、磁気検出装置６０は、基板６１と、基板６１に実装される２つの磁気センサ６２と、固定磁気回路部３３からの磁束を磁気センサ６２へ導く第１集磁ヨーク６３及び第２集磁ヨーク６４と、を備える。基板６１は、第１ハウジング５１（図１参照）に取り付けられるケース６５に収容される。第１集磁ヨーク６３及び第２集磁ヨーク６４は、ケース６５に固定されるホルダ６６により保持される。ホルダ６６は、ケース６５に基板６１に沿って着脱可能に設けられる。なお、図４では、ケース６５及びホルダ６６の図示が省略されている。
【００４９】
基板６１には、ケース６５に支持される接続ピン６５ａが挿通する複数の孔６１ｂが形成される。基板６１の表面６１ａには配線（図示省略）がパターニングによって形成され、この配線は、接続ピン６５ａを介して信号線４１（図１参照）と電気的に接続される。
【００５０】
磁気センサ６２は、磁束密度を検出する磁気検出部としてのセンサ本体６２ａと、センサ本体６２ａと基板６１の配線とを電気的に接続する複数の端子６２ｂと、を有する。センサ本体６２ａは、磁束密度に応じた電圧を出力するホール素子（図示省略）を含み、磁束密度の大きさ及び方向に応じた電圧を、基板６１を通じてコントローラ４０（図１参照）に出力する。
【００５１】
センサ本体６２ａは板状に形成され、センサ本体６２ａの裏面６２ｄが基板６１の表面６１ａと対向するように基板６１と略平行に基板６１に設けられる。複数の端子６２ｂは、センサ本体６２ａの両側面から基板６１に延び、はんだにより基板６１の配線上に固定される。このように、センサ本体６２ａは、複数の端子６２ｂを介して基板６１に支持される。
【００５２】
磁気検出装置６０に２つの磁気センサ６２を設けているのは、両者の電圧信号を比較することによって磁気検出装置６０の故障を診断するためである。換言すれば、磁気センサ６２を用いて磁気検出装置６０の故障を診断しない場合には、磁気センサ６２は１つであってもよい。
【００５３】
第１集磁ヨーク６３は、略円弧状に形成されるヨーク本体６３ａと、ヨーク本体６３ａから突出する一対の脚部６３ｂと、各脚部６３ｂの先端に設けられる爪部（磁気誘導部）６３ｃと、有する。同様に、第２集磁ヨーク６４は、略円弧状に形成されるヨーク本体６４ａと、ヨーク本体６４ａから突出する一対の脚部６４ｂと、各脚部６４ｂの先端に設けられる爪部（磁気誘導部）６４ｃと、有する。磁気検出装置６０が第１ハウジング５１に取り付けられた状態では、ヨーク本体６３ａ，６４ａの内周面がそれぞれ固定磁気回路部３３の第１及び第２集磁リング３３ａ，３３ｂの外周面に接触する（図２参照）。
【００５４】
ヨーク本体６３ａとヨーク本体６４ａとは、軸方向に間隔を空けて配置される。脚部６３ｂと脚部６４ｂは、先端に向うにつれ互いの間隔が狭まるようにヨーク本体６３ａ，６４ａの互いに対向する端面から径方向外側に向かって曲げられる。爪部６３ｃ及び爪部６４ｃは平板状に形成され、磁気センサ６２のセンサ本体６２ａ及び基板６１を挟むように互いに間隔を空けて平行に配置される。爪部６３ｃがセンサ本体６２ａの表面６２ｃと間隔を空けて対向し、爪部６４ｃが基板６１の裏面６１ｃと間隔を空けて対向する。
【００５５】
爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間隔はヨーク本体６３ａとヨーク本体６４ａとの間隔よりも狭く、爪部６３ｃと爪部６４ｃは、固定磁気回路部３３の第１及び第２集磁リング３３ａ，３３ｂ（図２参照）からヨーク本体６３ａ，６４ａに導かれた磁束をセンサ本体６２ａへ誘導する。これにより、磁気検出装置６０は、磁気発生部３１のリング磁石３１ｂから回転磁気回路部３２を通じて固定磁気回路部３３に導かれる磁束を検出する。
【００５６】
図６及び図７に示すように、基板６１は、表面６１ａと裏面６１ｃとの間を貫通する貫通部としての貫通孔６１ｄを２つ有する。磁気センサ６２は、センサ本体６２ａが貫通孔６１ｄに重複するように基板６１に配置され、爪部６３ｃ及び爪部６４ｃは、センサ本体６２ａ及び貫通孔６１ｄを挟むように配置される。
【００５７】
貫通孔６１ｄの内部には軟磁性部材６７が設けられる。軟磁性部材６７は、貫通孔６１ｄを塞ぐように、貫通孔６１ｄと略同じ形状に形成される。軟磁性部材６７は、保持力が小さく透磁率が大きい材料、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、アモルファス磁性合金から形成される。
【００５８】
第２集磁ヨーク６４の爪部６４ｃは、軟磁性部材６７と間隔を空けて対向する。そのため、爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間には、爪部６３ｃと軟磁性部材６７との間の第１磁気ギャップＧ１と、爪部６４ｃと軟磁性部材６７との間の第２磁気ギャップＧ２とが形成される。
【００５９】
仮に、軟磁性部材６７が貫通孔６１ｄの内部に設けられていない場合、爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間には磁気ギャップＧ３が形成される。そのため、磁気ギャップＧ３の大きさに対応した漏れ磁束が爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間で生じる。
【００６０】
磁気検出装置６０では、前述のように、第１磁気ギャップＧ１及び第２磁気ギャップＧ２が爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間に形成される。第１磁気ギャップＧ１と第２磁気ギャップＧ２との総和は、軟磁性部材６７の厚み分、磁気ギャップＧ３よりも小さい。磁気ギャップが小さいほど漏れ磁束は小さいので、磁気検出装置６０における漏れ磁束は、軟磁性部材６７が貫通孔６１ｄの内部に設けられていない場合と比較して小さい。磁気検出装置６０のセンサ本体６２ａをより多くの磁束が通過するので、磁気検出装置６０の検出感度を高めることができる。したがって、ノイズといった外因の影響を軽減することができ、磁気検出装置６０の検出精度を高めることができる。
【００６１】
爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間での漏れ磁束を低減する別の方法として、爪部６４ｃを基板６１の貫通孔６１ｄに挿入して爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間隔を縮小することも考えられる。しかしながら、貫通孔６１ｄへ爪部６４ｃを挿入するには、爪部６４ｃと貫通孔６１ｄとの位置を高い精度で合わせる必要があり、このような磁気検出装置の組み立てには高度な技術が要求される。
【００６２】
磁気検出装置６０では、基板６１の貫通孔６１ｄの内部に軟磁性部材６７が設けられるので、爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間における磁気ギャップが軟磁性部材６７により狭められる。したがって、爪部６４ｃを基板６１の貫通孔６１ｄに挿入することなく爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間における漏れ磁束を低減することができる。これにより、磁気検出装置６０の検出感度を高めつつ組立性を向上させることができる。
【００６３】
軟磁性部材６７は、磁気センサ６２のセンサ本体６２ａの裏面６２ｄと間隔を空けて対向する第１対向面６７ａを有する。第１対向面６７ａは、基板６１の貫通孔６１ｄの内部に位置する。そのため、軟磁性部材６７は、基板６１の表面６１ａからセンサ本体６２ａに向って突出することなく貫通孔６１ｄの内部に設けられる。したがって、センサ本体６２ａの裏面６２ｄと基板６１の表面６１ａとの間隔を管理することにより、センサ本体６２ａと軟磁性部材６７とを接触させることなく磁気センサ６２を基板６１に実装することができる。これにより、磁気検出装置６０の組立性を向上させることができる。
【００６４】
また、軟磁性部材６７は、爪部６４ｃと間隔を空けて対向する第２対向面６７ｂを有する。第２対向面６７ｂは、基板６１の貫通孔６１ｄの内部に位置する。そのため、軟磁性部材６７は、基板６１の裏面６１ｃから爪部６４ｃに向って突出することなく貫通孔６１ｄの内部に設けられる。したがって、爪部６４ｃと基板６１との間隔を管理することにより、爪部６４ｃと軟磁性部材６７とを接触させることなく爪部６３ｃと爪部６４ｃとの間に基板６１及び磁気センサ６２を配置することができる。これにより、磁気検出装置６０の組立性を向上させることができる。
【００６５】
なお、「第１対向面６７ａが基板６１の貫通孔６１ｄの内部に位置する」とは、第１対向面６７ａが基板６１の表面６１ａとともに段差なく連続する平面を形成する場合も含む。同様に、「第２対向面６７ｂが基板６１の貫通孔６１ｄの内部に位置する」とは、第２対向面６７ｂが基板６１の裏面６１ｃとともに段差なく連続する平面を形成する場合を含む。
【００６６】
貫通孔６１ｄの開口縁には、はんだが付着可能な銅箔パターン６１ｅが形成される。軟磁性部材６７は、銅箔パターン６１ｅに付着したはんだ（図示省略）により基板６１に固定される。そのため、はんだ付けにより磁気センサ６２を基板６１に固定する工程において軟磁性部材６７を基板６１に固定することができ、磁気検出装置６０の組立工数を減らすことができる。
【００６７】
また、磁気センサ６２と軟磁性部材６７との両方が基板６１に固定されるので、磁気センサ６２と軟磁性部材６７との相対移動を防止することができる。したがって、磁気センサ６２と軟磁性部材６７との間隔の変動に起因する検出精度の低下を防止することができる。
【００６８】
基板６１には、防湿コーティングが施される。防湿コーティングは、基板６１に磁気センサ６２及び軟磁性部材６７が固定された状態で行われる。つまり、磁気センサ６２及び軟磁性部材６７は、防湿コーティングにより覆われる。したがって、磁気センサ６２及び軟磁性部材６７を湿気から保護しつつ、軟磁性部材６７が基板６１から脱落するのを防止することができる。
【００６９】
磁気検出装置６０では、貫通孔６１ｄが基板６１を貫通している。そのため、切欠きが基板６１を貫通する場合と比較して、基板６１の変形を軽減することができる。したがって、基板６１の変形に伴うセンサ本体６２ａの変位を軽減することができ、磁気検出装置６０の検出精度を高めることができる。
【００７０】
次に、トルクセンサ３０による操舵トルクの検出、及び電動パワーステアリング装置１００による操舵の補助について、図１から図５を参照して説明する。
【００７１】
ステアリングホイール１が操作されていない状態では、トーションバー１４には操舵トルクが作用しない。この中立状態では、回転磁気回路部３２の第１軟磁性リング３２ａの第１磁路先端部３２ｇと第２軟磁性リング３２ｂの第２磁路先端部３２ｊとは、それぞれリング磁石３１ｂのＮ極及びＳ極に同一の面積で対向する。そのため、リング磁石３１ｂからの磁束は第１軟磁性リング３２ａの第１磁路環部３２ｅ及び第２軟磁性リング３２ｂの第２磁路環部３２ｈに導かれず、磁気検出装置６０にはリング磁石３１ｂからの磁束が導かれない。
【００７２】
ドライバがステアリングホイール１を操舵すると、トーションバー１４に操舵トルクが作用する。操舵トルクの大きさ及び方向に応じて、リング磁石３１ｂからの磁束は回転磁気回路部３２、固定磁気回路部３３、並びに磁気検出装置６０の第１集磁ヨーク６３及び第２集磁ヨーク６４を通じて磁気センサ６２のセンサ本体６２ａに導かれる。センサ本体６２ａは、磁束密度の大きさ及び方向に応じた電圧を出力する。
【００７３】
このように、磁気検出装置６０のセンサ本体６２ａは、トーションバー１４に作用する操舵トルクの大きさ及び向きに応じた電圧を出力する。つまり、トルクセンサ３０は、磁気検出装置６０のセンサ本体６２ａにより出力される電圧に基づいて、ステアリングホイール１に入力される操舵トルクの大きさ及び向きを検出する。前述のように、磁気検出装置６０の検出感度を高めることができるので、トルクセンサ３０の検出精度を高めることができる。
【００７４】
トルクセンサ３０からの電圧は、信号線４１を通じてコントローラ４０に伝達される。コントローラ４０は、トルクセンサ３０からの電圧に応じて電動モータ２１を駆動する。これにより、ラックシャフト１２が移動して車輪２が転蛇される。このように、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１に入力される操舵トルクに応じて操舵を補助する。トルクセンサ３０の検出精度を高めることができるので、車輪２を、ドライバによりステアリングホイール１に入力されるトルクに応じてより高い精度で転蛇することができる。
【００７５】
次に、磁気検出装置６０の製造方法について説明する。
【００７６】
まず、基板６１の表面６１ａにはんだペーストを印刷する。その後、貫通孔６１ｄの内部に軟磁性部材６７を配置すると共に基板６１の表面６１ａに磁気センサ６２を配置し、はんだペーストを加熱してはんだペーストを溶かす。はんだペーストを冷却して固めることにより、軟磁性部材６７及び磁気センサ６２が基板６１に固定される。
【００７７】
次に、基板６１をケース６５内に挿入する。このとき、基板６１の孔６１ｂに接続ピン６５ａを挿入する。その後、はんだ付けにより基板６１の配線と接続ピン６５ａとを電気的に接続する。
【００７８】
次に、第１集磁ヨーク６３及び第２集磁ヨーク６４が予め取り付けられたホルダ６６をケース６５に取り付ける。このとき、ホルダ６６を基板６１に沿ってケース６５に挿入することにより、第１集磁ヨーク６３の爪部６３ｃと第２集磁ヨーク６４の爪部６４ｃとの間に磁気センサ６２のセンサ本体６２ａ及び軟磁性部材６７が挿入される。
【００７９】
以上のようにして、磁気検出装置６０は組み立てられて製造される。
【００８０】
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。
【００８１】
磁気検出装置６０は、貫通孔６１ｄを有する基板６１と、貫通孔６１ｄに重複して基板６１に支持されるセンサ本体６２ａと、貫通孔６１ｄ及びセンサ本体６２ａを挟むように配置され、磁気発生部３１からの磁束をセンサ本体６２ａに誘導する一対の爪部６３ｃ，６４ｃと、少なくとも一部が貫通孔６１ｄの内部に設けられる軟磁性部材６７と、を備える。
【００８２】
この構成では、基板６１の貫通孔６１ｄの内部に軟磁性部材６７の少なくとも一部が設けられる。そのため、一対の爪部６３ｃ，６４ｃ間における磁気ギャップが軟磁性部材６７により狭められる。したがって、基板６１の貫通孔６１ｄに爪部６３ｃ，６４ｃを挿入することなく一対の爪部６３ｃ，６４ｃ間における磁束漏れを軽減することができる。これにより、磁気検出装置６０の検出感度を高めつつ組立性を向上させることができる。
【００８３】
また、磁気検出装置６０では、軟磁性部材６７は、センサ本体６２ａと対向する第１対向面６７ａを有し、第１対向面６７ａは、貫通孔６１ｄの内部に位置する。
【００８４】
この構成では、軟磁性部材６７の第１対向面６７ａが貫通孔６１ｄの内部に位置する。そのため、軟磁性部材６７は、センサ本体６２ａに向って突出することなく貫通孔６１ｄに設けられる。したがって、センサ本体６２ａと基板６１との間隔を管理することにより、センサ本体６２ａと軟磁性部材６７とを接触させることなくセンサ本体６２ａを基板６１に実装することができる。
【００８５】
また、磁気検出装置６０では、軟磁性部材６７は、一方の爪部６４ｃと対向する第２対向面６７ｂを有し、第２対向面６７ｂは、貫通孔６１ｄの内部に位置する。
【００８６】
この構成では、軟磁性部材６７の第２対向面６７ｂが貫通孔６１ｄの内部に位置する。そのため、軟磁性部材６７は、一方の爪部６４ｃに向って突出することなく貫通孔６１ｄに設けられる。したがって、一方の爪部６４ｃと基板６１との間隔を管理することにより、爪部６４ｃと軟磁性部材６７とを接触させることなく一対の爪部６３ｃ，６４ｃ間に基板６１及びセンサ本体６２ａを配置することができる。
【００８７】
また、磁気検出装置６０では、軟磁性部材６７は、はんだにより基板６１に固定されている。
【００８８】
この構成では、軟磁性部材６７は、はんだにより基板６１に固定されている。そのため、はんだ付けによりセンサ本体６２ａを基板６１に固定する工程において軟磁性部材６７を基板６１に固定することができ、磁気検出装置６０の組立工数を減らすことができる。
【００８９】
また、磁気検出装置６０では、基板６１には防湿コーティングが施され、センサ本体６２ａ及び軟磁性部材６７が防湿コーティングにより覆われる。
【００９０】
この構成では、センサ本体６２ａ及び軟磁性部材６７が防湿コーティングにより覆われる。したがって、センサ本体６２ａ及び軟磁性部材６７を湿気から保護しつつ、軟磁性部材６７が基板６１から脱落するのを防止することができる。
【００９１】
また、磁気検出装置６０では、貫通孔６１ｄが基板６１を貫通している。
【００９２】
この構成では、貫通孔６１ｄが基板６１を貫通している。そのため、切欠きが基板６１を貫通する場合と比較して、基板６１の変形を軽減することができる。したがって、基板６１の変形に伴うセンサ本体６２ａの変位を軽減することができ、磁気検出装置６０の検出精度を高めることができる。
【００９３】
また、トルクセンサ３０は、磁気検出装置６０と、磁気発生部３１と、磁気発生部３１と共に回転する入力シャフト１３と、入力シャフト１３に連結され、入力シャフト１３に入力されるトルクに応じて捩れ変形するトーションバー１４と、トーションバー１４に連結され、トーションバー１４の捩れ変形に応じて入力シャフト１３に対して相対回転する出力シャフト１５と、出力シャフト１５に支持され、入力シャフト１３と出力シャフト１５との相対回転に応じて磁気発生部３１から一対の爪部６３ｃ，６４ｃに導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる回転磁気回路部３２と、を備える。
【００９４】
この構成では、回転磁気回路部３２が入力シャフト１３と出力シャフト１５との相対回転に応じて磁気発生部３１から一対の爪部６３ｃ，６４ｃに導かれる磁束の大きさ及び方向を変化させる。そのため、磁気検出装置６０は、トーションバー１４に加えられるトルクに応じて変化する磁束密度を検出する。磁気検出装置６０の検出感度を高めることができるので、ノイズ等による影響を軽減することができ、トルクセンサ３０の検出精度を高めることができる。
【００９５】
また、電動パワーステアリング装置１００は、トルクセンサ３０と、トルクセンサ３０により検出されるトルクに基づいて動作し車輪２を転蛇する電動モータ２１と、を備える。
【００９６】
この構成では、電動モータ２１は、トルクセンサ３０により検出されるトルクに基づいて動作し車輪２を転蛇する。そのため、車輪２は、トルクセンサ３０により検出されるトルクに基づいて転蛇される。トルクセンサ３０の検出精度を高めることができるので、車輪２を、入力されるトルクに応じてより高い精度で転蛇することができる。
【００９７】
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。
【００９８】
（１）磁気検出装置６０は、ステアリングシャフト１１の絶対回転角度を検出するアングルセンサに用いられてもよい。トルクセンサ３０は、ステアリングシャフト１１の絶対回転角度を検出するトルクアングルセンサであってもよいし、ポジションセンサであってもよい。
【００９９】
（２）上記実施形態では、貫通孔６１ｄが基板６１を貫通し、貫通孔６１ｄの内部に軟磁性部材６７が設けられる。しかし、基板６１が、表面６１ａと裏面６１ｃとを貫通しつつ基板６１の外周面に開口する切欠きを有し、切欠きの内部に軟磁性部材６７が設けられていてもよい。つまり、基板６１に形成される貫通部は、切欠きであってもよい。
【０１００】
（３）上記実施形態では、軟磁性部材６７の全体が貫通孔６１ｄの内部に設けられる。しかし、軟磁性部材６７の一部が貫通孔６１ｄから出ていてもよい。具体的には、軟磁性部材６７の第１対向面６７ａが貫通孔６１ｄの外部に位置し、軟磁性部材６７がセンサ本体６２ａに向って突出していてもよい。また、軟磁性部材６７の第２対向面６７ｂが貫通孔６１ｄの外部に位置し、軟磁性部材６７が爪部６４ｃに向って突出していてもよい。つまり、軟磁性部材６７の少なくとも一部が貫通孔６１ｄの内部に設けられていればよい。
【０１０１】
（４）上記実施形態では、軟磁性部材６７がセンサ本体６２ａと間隔を空けて対向する。しかし、軟磁性部材６７は、センサ本体６２ａと接触していてもよい。この場合には、爪部６３ｃと軟磁性部材６７との間の第１磁気ギャップＧ１がより狭められる。第１磁気ギャップＧ１における漏れ磁束を減少させることができ、磁気検出装置６０の検出感度を高めることができる。したがって、ノイズといった外因の影響を軽減することができ、磁気検出装置６０の検出精度を高めることができる。
【０１０２】
（５）上記実施形態では、軟磁性部材６７が爪部６４ｃと間隔を空けて対向する。しかし、軟磁性部材６７は、爪部６４ｃと接触していてもよい。この場合には、爪部６４ｃと軟磁性部材６７との間に磁気ギャップが形成されない。したがって、一対の爪部６３ｃ，６４ｃ間における漏れ磁束を減少させることができ、磁気検出装置６０の検出感度を高めることができる。したがって、ノイズといった外因の影響を軽減することができ、磁気検出装置６０の検出精度を高めることができる。
【０１０３】
（６）上記実施形態では、軟磁性部材６７は、貫通孔６１ｄと略同じ形状を有し、貫通孔６１ｄを塞ぐ。しかし、軟磁性部材６７は、貫通孔６１ｄを塞いでいなくてもよく、貫通孔６１ｄの内周面と軟磁性部材６７の外周面との間に隙間が形成されていてもよい。
【０１０４】
（７）上記実施形態では、ドライバによる操舵トルクと電動モータ２１による操舵補助トルクとがそれぞれ独立してラックシャフト１２に入力されるデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置１００について説明した。しかし、本発明は、ドライバによる操舵トルクと電動モータ２１による操舵補助トルクとが共通のステアリングシャフトを介してラックシャフト１２に入力されるシングルピニオン式の電動パワーステアリング装置であってもよい。その場合には、アシスト機構２０は、出力シャフト１５に設けられる。
【０１０５】
（８）上記実施形態では、ラックシャフト１２と噛み合うピニオンシャフト２４にウォームシャフト２２及びウォームホイール２３を介して電動モータ２１が連結されトルクセンサ３０及びアシスト機構２０がラックシャフト１２の近傍に配置される電動パワーステアリング装置１００について説明した。しかし、本発明は、出力シャフト１５がラックシャフト１２に噛み合うピニオンシャフトにインターミディエートシャフトを介して連結されるコラム式の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、本発明は、ステアリングホイール１とラックシャフト１２とが通常時は機械的に連結されずフェール時に機械的に連結されるステアバイワイヤ式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
２・・・車輪、１２・・・ラックシャフト、１３・・・入力シャフト（第１シャフト）、１４・・・トーションバー、１５・・・出力シャフト（第２シャフト）、２１・・・電動モータ、３０・・・トルクセンサ、３１・・・磁気発生部、３２・・・回転磁気回路部、６０・・・磁気検出装置、６１・・・基板、６１ｄ・・・貫通孔（貫通部）、６２ａ・・・センサ本体（磁気検出部）、６３ｃ・・・爪部（磁気誘導部）、６４ｃ・・・爪部（磁気誘導部）、６７・・・軟磁性部材、６７ａ・・・第１対向面、６７ｂ・・・第２対向面、１００・・・電動パワーステアリング装置
【図１】
2018179701.tif 000003
【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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