(57)【要約】【課題】ヨークの形状を簡略化することができるトルクセンサ及び電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】トルクセンサ２８は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とを相対回転可能に連結する板ばね３３と、板ばね３３に固定された磁石５１とともに磁気回路を構成する一対のヨーク５３，５４と備えた。また、上記磁気回路に発生する磁束を検出するホールＩＣ５６を備え、該ホールＩＣ５６により検出される磁束に基づいて入力トルクを検出するようにした。そして、磁石５１をインプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転に応じて各磁極の両シャフト３１，３２の軸方向における位置（軸方向位置）が互いに逆方向に変化するように板ばね３３に固定した。【選択図】図２
2011080870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸配置される第１軸及び第２軸と、
前記第１軸と前記第２軸とを相対回転可能に連結する連結手段と、
前記第１軸と前記第２軸との間に配置される磁石と、
前記磁石とともに磁気回路を構成する一対のヨークと、
前記磁気回路に発生する磁束を検出する磁気検出部とを備え、
前記磁気検出部により検出される磁束に基づいて前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方に加えられた入力トルクを検出するトルクセンサであって、
前記磁石は、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて、各磁極の前記各軸の軸方向における軸方向位置が互いに逆方向に変化するように支持されたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
前記一対のヨーク及び前記磁気検出部は、それぞれ非回転部位に固定されたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、
前記連結手段は、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に伴い、前記各軸の周方向に弾性変形可能に設けられる板ばねであり、
前記第１軸には支持軸が形成され、該支持軸は軸方向における前記第２軸側に延びて該第２軸に当接するものであり、
前記磁石は、前記板ばねの弾性変形に応じて各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化するように該板ばねに固定されたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】
請求項３に記載のトルクセンサにおいて、
前記磁石はボンド磁石であり、射出成形により前記板ばねと一体成形されたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のトルクセンサにおいて、
前記支持軸の先端は尖鋭状に形成され、前記第２軸に対して点接触するように形成されたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、
前記連結手段は、トーションバーであり、
前記磁石には、歯車が設けられ、
前記第１軸と前記第２軸との各対向面には歯部がそれぞれ周方向に沿って形成され、該歯部は前記歯車と噛合するものであり、
前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて前記歯車が回転することにより、前記磁石における各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、
前記連結手段は、トーションバーであり、
前記磁石及び前記第１軸のいずれか一方には案内溝が形成され、該案内溝は前記各軸の軸方向に沿って延びるものであり、
前記磁石及び前記第１軸のいずれか他方には突起部が形成され、該突起部は前記各軸の径方向に突出して前記案内溝に挿入されるものであり、
前記磁石は、前記突起部が前記案内溝に挿入された状態で、前記第２軸に対して回転可能に支持され、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて前記突起部が前記案内溝を移動することにより該磁石における各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のトルクセンサを備えた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、トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等に用いられるトルクセンサとして、ホールＩＣ等の磁気検出部を備え、互いに同軸配置された第１軸及び第２軸への入力トルクを該磁気検出部により検出される磁束に基づいて検出するものがある。例えば、特許文献１に記載のトルクセンサでは、周方向に交互に異なる極性に着磁されたリング磁石を第１軸に設けるとともに、該リング磁石とともに磁気回路を構成する環状に形成された一対のヨークを第２軸に対して同軸状に設け、各ヨーク間のエアギャップを通過する磁束に基づいて入力トルクを検出するようになっている。
【０００３】
詳述すると、特許文献１に記載のトルクセンサは、図１０（ａ）に示すように、互いに同軸配置される第１軸９１と第２軸９２とを備え、第１軸９１にはリング磁石９３が固定され、第２軸９２にはリング磁石９３の径方向外側に配置される一対のヨーク９４，９５が固定されている。これら各ヨーク９４，９５には、第１軸９１（第２軸９２）の軸方向に延びる二等辺三角形状の爪９６，９７が周方向に所定間隔を空けて複数形成されており、各爪９６，９７はリング磁石９３と径方向に対向するようになっている。具体的には、同図に示すように、これら各ヨーク９４，９５は、第１軸９１及び第２軸９２に入力トルクが加えられていない状態において、各爪９６，９７と対向するリング磁石９３のＮ極の面積とＳ極の面積とが互いに等しくなるように配置されている。そのため、この状態では、磁束はヨーク９４，９５間の軸方向隙間（エアギャップ９８）を通過しない。
【０００４】
一方、トルクが入力されて第１軸９１と第２軸９２とが相対回転すると、図１０（ｂ）又は図１０（ｃ）に示すように、入力トルクの大きさに基づいて各爪９６，９７に対するリング磁石９３の磁極の周方向位置が変化する。これにより、各爪９６，９７と対向するリング磁石９３のＮ極の面積とＳ極の面積とが異なるようになるため、磁束がエアギャップ９８を通過するようになる。そして、このときエアギャップ９８を通過する磁束は、各爪９６，９７と対向するリング磁石９３のＮ極の面積とＳ極の面積との比率に応じて変化する。つまり、エアギャップ９８を通過する磁束は、第１軸９１と第２軸９２との相対回転（入力トルクの大きさ）に応じて変化するため、ホールＩＣ９９により検出される磁束に基づいて入力トルクを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６９９９４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、上記特許文献１では、第１軸９１と第２軸９２との相対回転により、各ヨーク９４，９５に対するリング磁石９３の磁極の周方向位置を変化させることで、エアギャップ９８を通過する磁束が変化するようにするため、各ヨーク９４，９５に対して軸方向に延びる爪９６，９７を形成する必要がある。その結果、従来の構成では、ヨーク９４，９５の形状が複雑なものとならざるを得ず、トルクセンサの製造コストが増大する一因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ヨークの形状を簡略化することができるトルクセンサ及び電動パワー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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、互いに同軸配置される第１軸及び第２軸と、前記第１軸と前記第２軸とを相対回転可能に連結する連結手段と、前記第１軸と前記第２軸との間に配置される磁石と、前記磁石とともに磁気回路を構成する一対のヨークと、前記磁気回路に発生する磁束を検出する磁気検出部とを備え、前記磁気検出部により検出される磁束に基づいて前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方に加えられた入力トルクを検出するトルクセンサであって、前記磁石は、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて、各磁極の前記各軸の軸方向における軸方向位置が互いに逆方向に変化するように支持されたことを要旨とする。
【０００９】
上記構成では、磁石における各磁極（Ｎ極，Ｓ極）の軸方向位置は、第１軸と第２軸との相対回転に応じて互いに逆方向、すなわちＮ極の軸方向位置が軸方向上側に変化するときにはＳ極の軸方向位置が軸方向下側に変化し、Ｎ極の軸方向位置が軸方向下側に変化するときにはＳ極の軸方向位置が軸方向上側に変化する。そして、第１軸と第２軸とは入力トルクに応じて相対回転するため、磁石における各磁極の軸方向位置は該入力トルクに応じて互いに逆方向に変化する。従って、磁気回路に発生する磁束は入力トルクに応じて変化することになるため、磁気検出部により検出される磁束に基づいて第１軸及び第２軸の少なくとも一方に加えられた入力トルクを検出することができる。
【００１０】
このように上記構成では、磁石における各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させることで磁気回路に発生する磁束を変化させるため、従来のようにリング磁石における各磁極の周方向位置を変化させる場合と異なり、各ヨークに対して軸方向に延びる部分（爪）を形成する必要がない。従って、ヨークの形状を簡略化することができ、その製造コストの低減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトルクセンサにおいて、前記一対のヨーク及び前記磁気検出部は、それぞれ非回転部位に固定されたことを要旨とする。
一対のヨーク間のエアギャップは、その組み付け誤差等の原因により、該ヨークの周方向位置によってその大きさが異なる。また、一般に、磁気検出部は非回転部位（ハウジング等）に固定されるため、一対のヨークを第１軸又は第２軸に固定した場合には、これらの軸の回転に伴ってヨークにおける磁気検出部の周方向位置が変化し、該磁気検出部が配置されるエアギャップの大きさが変化する。一方、エアギャップの磁気抵抗は非常に大きいため、その大きさが僅かに変化しても該エアギャップを通過する磁束は大きく変化してしまう。そのため、各ヨークを第１軸又は第２軸に固定した場合には、各磁極の軸方向位置の変化によって生じる磁束の変化を精度良く検出することができなくなる虞がある。
【００１２】
この点、上記構成によれば、各ヨーク及び磁気検出部が非回転部位に固定されるため、第１軸及び第２軸が回転しても、ヨークにおける磁気検出部の周方向位置が変化せず、磁気検出部は一定の大きさのエアギャップを通過する磁束を検出することができ、各磁極の軸方向位置の変化による磁束の変化を精度良く検出することができる。
【００１３】
また、従来の構成において、第１軸と第２軸との相対回転を検出するためには、第１軸にリング磁石を設けるとともに、第２軸にヨークを設ける必要がある。従って、上記のように磁気検出部が一定のエアギャップを通過する磁束を検出できるようにするためには、第２軸に設けられたヨークとは別に、さらに一対のヨークを用意して非回転部位に固定する必要がある（特許文献１参照）。
【００１４】
この点、上記構成によれば、第１軸と第２軸との相対回転を各磁極の軸方向位置の変化とするため、ヨークを非回転部位に設けても、第１軸と第２軸との相対回転に応じて変化する磁束を検出することができる。従って、磁石における各磁極の軸方向位置の変化による磁束の変化を精度良く検出しつつ、従来に比べて部品点数を削減することができる。また、一対のヨークを削減し、第２軸に設けたヨークと非回転部位に設けたヨークとの間のエアギャップを廃することで、従来に比べて磁気回路中のエアギャップの数を少なくすることができるため、磁気検出部にて検出される磁束の強さを確保して、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、前記連結手段は、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に伴い、前記各軸の周方向に弾性変形可能に設けられる板ばねであり、前記第１軸には支持軸が形成され、該支持軸は軸方向における前記第２軸側に延びて該第２軸に当接するものであり、前記磁石は、前記板ばねの弾性変形に応じて各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化するように該板ばねに固定されたことを要旨とする。
【００１６】
上記構成では、支持軸が第２軸に当接することで、第１軸又は第２軸に軸方向の力が作用した場合に、板ばねが弾性変形することを防止し、入力トルクの誤検出を防止できる。また、板ばねの弾性変形によって磁石が回転することにより、各磁極の軸方向位置が変化するため、該各磁極の軸方向位置が変化する際に、磁石が固定された部材（板ばね）が他の部材と摺動せず、異音の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のトルクセンサにおいて、前記磁石はボンド磁石であり、射出成形により前記板ばねと一体成形されたことを要旨とする。
上記構成によれば、磁石はボンド磁石であり、射出形成により板ばねと一体成形されるため、例えば接着剤や螺子などにより磁石を板ばねに固定する場合に比べ、容易に磁石を板ばねに固定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のトルクセンサにおいて、前記支持軸の先端は尖鋭状に形成され、前記第２軸に対して点接触するように形成されたことを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、支持軸は第２軸に対して点接触するため、第１軸と第２軸とが相対回転しても、支持軸と第２軸との間で発生する摩擦を低く抑えることができるため、支持軸と第２軸との間に軸受を介在させずともよく、部品点数の増大を抑制できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、前記連結手段は、トーションバーであり、前記磁石には、歯車が設けられ、前記第１軸と前記第２軸との各対向面には歯部がそれぞれ周方向に沿って形成され、該歯部は前記歯車と噛合するものであり、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて前記歯車が回転することにより、前記磁石における各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化することを要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、歯車とともに磁石が回転することにより、各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させるため、経年変化により生じる材料特性（弾性係数など）の変化によらず、第１軸と第２軸との相対回転に応じて精度良く各磁極の軸方向位置を変化させることができる。従って、長期間に亘って安定的に各磁極の軸方向位置を変化させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１又は２に記載のトルクセンサにおいて、前記連結手段は、トーションバーであり、前記磁石及び前記第１軸のいずれか一方には案内溝が形成され、該案内溝は前記各軸の軸方向に沿って延びるものであり、前記磁石及び前記第１軸のいずれか他方には突起部が形成され、該突起部は前記各軸の径方向に突出して前記案内溝に挿入されるものであり、前記磁石は、前記突起部が前記案内溝に挿入された状態で、前記第２軸に対して回転可能に支持され、前記第１軸と前記第２軸との相対回転に応じて前記突起部が前記案内溝を移動することにより該磁石における各磁極の前記軸方向位置が互いに逆方向に変化することを要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、突起部が案内溝を移動して磁石が回転することにより、各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させるため、経年変化により生じる材料特性（弾性係数など）の変化によらず、第１軸と第２軸との相対回転に応じて精度良く各磁極の軸方向位置を変化させることができる。従って、長期間に亘って安定的に各磁極の軸方向位置を変化させることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。
上記構成によれば、ヨークの形状を簡略化することができ、トルクセンサの製造コストの低減を図ることができる。その結果、安価な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ヨークの形状を簡略化することが可能なトルクセンサ及び電動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】
【００２６】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】本実施形態のトルクセンサの概略構成を示す断面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）本実施形態のトルクセンサにおける各磁極の軸方向位置の変化態様を示す模式図。
【図５】入力トルクに対するホールＩＣの出力電圧の変化を示すグラフ。
【図６】別のトルクセンサの概略構成を示す断面図。
【図７】別のトルクセンサにおける各磁極の軸方向位置の変化態様を示す模式図。
【図８】別のトルクセンサの概略構成を示す断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）別のトルクセンサにおける各磁極の軸方向位置の変化態様を示す模式図。
【図１０】（ａ）従来のトルクセンサにおける入力トルクが加えられていない状態の概略構成を示す側面図、（ｂ），（ｃ）従来のトルクセンサにおける入力トルクが加えられた状態の概略構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００２８】
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２２と、該ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するＥＣＵ２３とを備えている。
【００２９】
ＥＰＳアクチュエータ２２は、所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２５を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、モータ２１の回転を減速機構２５により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、モータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００３０】
一方、ＥＣＵ２３には、車速センサ２７及びトルクセンサ２８が接続されている。そして、ＥＣＵ２３は、これらセンサにより検出される車速Ｖ及び操舵トルクτに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２２の作動、詳しくは、モータ２１の発生するトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力の制御（パワーアシスト制御）を実行する構成になっている。
【００３１】
次に、本実施形態のトルクセンサ２８の構成について説明する。
図２に示すように、トルクセンサ２８は、第１軸としてのインプットシャフト３１と、同インプットシャフト３１と同軸配置される第２軸としてのロアシャフト３２と、これらインプットシャフト３１とロアシャフト３２とを連結する複数（本実施形態では４つ）の板ばね３３とを備えている。なお、インプットシャフト３１の上端（図２における上側）にはステアリング２（図１参照）が固定され、ロアシャフト３２の下端（図２における下側）にはインターミディエイトシャフト９（図１参照）が接続されている。つまり、インプットシャフト３１、ロアシャフト３２及び各板ばね３３によりコラムシャフト８が構成されている。
【００３２】
詳述すると、インプットシャフト３１の下端（図２における下側）には、径方向外側に延出された第１大径部３５が形成されるとともに、その外周縁から軸方向下側に延びる環状の第１固定部３６が形成されている。一方、ロアシャフト３２の上端（図２における上側）には、径方向外側に延出された第２大径部３８が形成されるとともに、その外周縁から軸方向上側に延びる環状の第２固定部３９が形成されている。また、各板ばね３３は長方形板状に形成されており、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とは、該各板ばね３３の両端が螺子（図示略）等によってそれぞれ第１及び第２固定部３６，３９に対して固定されることにより連結されている。
【００３３】
図３に示すように、各板ばね３３は、その短手方向が径方向に沿うように配置され、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転に伴い、これら両シャフト３１，３２の周方向に弾性変形可能に設けられている。なお、本実施形態では、各板ばね３３は、両シャフト３１，３２の周方向において等角度間隔毎に固定されている。
【００３４】
そして、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とは、該インプットシャフト３１及びロアシャフト３２の少なくとも一方に加えられる入力トルク（例えばインプットシャフト３１に操舵トルクτ）に応じて、各板ばね３３が弾性変形し、軸線Ｌを中心として互いに相対回転するようになっている。
【００３５】
図２に示すように、インプットシャフト３１の第１大径部３５には、その中央から軸方向下側に延びる支持軸４１が一体に形成されており、ロアシャフト３２の第２大径部３８の上端に当接している。これにより、インプットシャフト３１又はロアシャフト３２に軸方向に沿った力が作用した場合に、各板ばね３３が弾性変形することが防止される。また、本実施形態の支持軸４１の先端４２は尖鋭状に形成されており、ロアシャフト３２の第２大径部３８の上端に対して点接触するようになっている。
【００３６】
また、支持軸４１の先端側には、径方向外側に延出する複数（本実施形態では２つ）のストッパ４３が形成されている。一方、図３に示すように、ロアシャフト３２の第２固定部３９には、その内周面４４から径方向外側に向かって凹設された複数（本実施形態では２つ）の凹部４５が上記ストッパ４３と対応する位置に形成されている。詳しくは、このストッパ４３は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対位置が、これら両シャフト３１，３２に対して入力トルクが加えられていない状態の位置（以下、中立位置）にある場合に、凹部４５の周方向における中央に配置される。そして、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転角度が大きくなると、ストッパ４３と凹部４５とが当接することで、これらの相対回転が規制され、板ばね３３がその弾性限界を超えて変形することが防止されるようになっている。
【００３７】
図２及び図３に示すように、トルクセンサ２８は、各板ばね３３に固定される複数の磁石５１を備えている。詳述すると、磁石５１は、板ばね３３の弾性変形に応じて、各磁極の両シャフト３１，３２の軸方向における位置（軸方向位置）が互いに逆方向に変化するように固定されている。すなわち、磁石５１は、Ｎ極の軸方向位置が軸方向上側に変化するときには、Ｓ極の軸方向位置が軸方向下側に変化し、Ｎ極の軸方向位置が軸方向下側に変化するときには、Ｓ極の軸方向位置が軸方向上側に変化するように固定されている。そして、上記のように各板ばね３３は入力トルクに応じて弾性変形するため、磁石５１における各磁極の軸方向位置は入力トルクに応じて互いに逆方向に変化するようになっている。
【００３８】
本実施形態では、磁石５１はボンド磁石からなり、板ばね３３における厚み方向両側面に固定されている。具体的には、板ばね３３の中央にはその厚み方向に貫通する貫通孔３３ａが形成されており、磁石５１は、射出成形により板ばね３３と一体成形されることで板ばね３３に固定されている。また、各磁石５１は、板ばね３３の厚み方向両側に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）が現れるように形成されており、各磁石５１同士は、周方向に沿って交互に異なる極性の磁極となるように配置されている。なお、本実施形態では、磁石５１は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが中立位置にある状態、すなわち板ばね３３が弾性変形していない状態で、各磁極が軸方向と直交する方向に沿って配置されるように板ばね３３に固定されている。
【００３９】
また、図２及び図３に示すように、トルクセンサ２８は、磁石５１とともに磁気回路を構成する一対のヨーク５３，５４と、この磁気回路に発生する磁束を検出する磁気検出部としてのホールＩＣ５６とを備えている。本実施形態では、一対のヨーク５３，５４は磁石５１に対して両シャフト３１，３２の軸方向両側に互いに離間して配置され、ホールＩＣ５６は、これら各ヨーク５３，５４間に形成される軸方向隙間（エアギャップ５５）を通過する磁束を検出するように構成されている。
【００４０】
詳述すると、各ヨーク５３，５４は、円環状に形成されており、インプットシャフト３１及びロアシャフト３２と同軸状に配置されている。そして、各ヨーク５３，５４は、樹脂材料からなる保持部５８と一体に樹脂モールドされており、車両本体に固定された非回転部位としてのハウジング５９内に圧入固定されている。さらに、各ヨーク５３，５４には、径方向に延びる延出部６１，６２がそれぞれ形成されており、ホールＩＣ５６は延出部６１，６２間のエアギャップ５５に配置されている。このホールＩＣ５６は、ハウジング５９に固定されており、図示しない信号線を介してＥＣＵ２３（図１参照）に接続されている。そして、ホールＩＣ５６は、エアギャップ５５を通過する磁束の変化する電圧を出力信号としてＥＣＵ２３に出力し、ＥＣＵ２３は該出力信号に基づいて入力トルク（操舵トルクτ）を検出する構成となっている。
【００４１】
次に、本実施形態のトルクセンサ２８の作用について説明する。
図４（ａ）に示すように、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが中立位置にある状態では、磁石５１の各磁極（Ｎ極、Ｓ極）が軸方向と直交する方向に沿って配置されるため、各磁石５１のＮ極とヨーク５３との距離と、Ｓ極とヨーク５３との距離とは等しく、また、Ｎ極とヨーク５４との距離と、Ｓ極とヨーク５４との距離とは等しい。そのため、各磁石５１のＮ極から上側のヨーク５３に流れた磁束は、エアギャップ５５を通過せず、同ヨーク５３内を一周して各磁石５１のＳ極に戻る。また、同様に、各磁石５１のＮ極から下側のヨーク５４に流れた磁束は、エアギャップ５５を通過せず、同ヨーク５４内を一周して磁石５１のＳ極に戻る。そのため、トルクが入力されていない状態では、磁束は、ヨーク５３，５４間のエアギャップ５５を通過せず、ホールＩＣ５６によって磁束は検出されない。
【００４２】
一方、例えば運転者がステアリング２を周方向一方側に操舵し、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが相対回転すると、図４（ｂ）に示すように、板ばね３３が弾性変形して磁石５１が回転し、各磁極の軸方向位置が互いに逆方向に変化する。詳しくは、各磁石５１のＮ極の軸方向位置が上側のヨーク５３側に近づき、各磁石５１のＳ極の軸方向位置が下側のヨーク５４側に近づくため、同図に示すように、各磁石５１のＮ極から上側のヨーク５３に流れた磁束の一部は、エアギャップ５５を通過して下側のヨーク５４に流れ、各磁石５１のＳ極に戻る。ここで、ヨーク５３からエアギャップ５５を通過してヨーク５４に流れる磁束（絶対値）は、磁石５１におけるＮ極の軸方向位置がヨーク５３に近づく（Ｓ極の軸方向位置がヨーク５４に近づく）につれて増加する。そして、上記のように各磁石５１における各磁極の軸方向位置は入力トルクに応じて変化するため、図５に示すように、ホールＩＣ５６の出力電圧（絶対値）は、入力トルク（絶対値）に比例して増加する。
【００４３】
また、例えば運転者がステアリング２を周方向他方側に操舵し、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが相対回転すると、図４（ｃ）に示すように、板ばね３３が弾性変形して磁石５１が回転し、各磁極の軸方向位置が互いに逆方向に変化する。詳しくは、各磁石５１のＮ極の軸方向位置がヨーク５４側に近づき、各磁石５１のＳ極の軸方向位置がヨーク５３側に近づくため、同図に示すように、各磁石５１のＮ極から下側のヨーク５４に流れた磁束の一部は、エアギャップ５５を通過して上側のヨーク５３に流れ、各磁石５１のＳ極に戻る。なお、この場合にも、ヨーク５４からエアギャップ５５を通過してヨーク５３に流れる磁束（絶対値）は、磁石５１におけるＮ極の軸方向位置がヨーク５４に近づく（Ｓ極の軸方向位置がヨーク５３に近づく）につれて増加するため、ホールＩＣ５６の出力電圧（絶対値）は、入力トルク（絶対値）に比例して増加する（図５参照）。
【００４４】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）トルクセンサ２８は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とを相対回転可能に連結する板ばね３３と、板ばね３３に固定された磁石５１に対して両シャフト３１，３２の軸方向両側に互いに離間して配置され、該磁石５１とともに磁気回路を構成する一対のヨーク５３，５４と備えた。また、各ヨーク５３，５４間のエアギャップ５５を通過する磁束を検出するホールＩＣ５６を備え、該ホールＩＣ５６により検出される磁束に基づいて入力トルクを検出するようにした。そして、磁石５１をインプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転に応じて各磁極の両シャフト３１，３２の軸方向における位置（軸方向位置）が互いに逆方向に変化するように板ばね３３に固定した。
【００４５】
上記構成では、磁石５１における各磁極の軸方向位置は入力トルクに応じて互いに逆方向に変化するとともに、一対のヨーク５３，５４が磁石５１に対して両シャフト３１，３２の軸方向両側にそれぞれ配置されているため、各ヨーク５３，５４間のエアギャップ５５を通過する磁束は、入力トルクに応じて変化することになる。従って、ホールＩＣ５６により検出される磁束に基づいて入力トルクを検出することができる。このように、磁石５１における各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させることでエアギャップ５５を通過する磁束を変化させるため、磁石５１の軸方向両側に各ヨーク５３，５４が配置されていればよく、従来のように各ヨーク５３，５４に対して軸方向に延びる部分（爪）を形成する必要がない。従って、各ヨーク５３，５４の形状を簡略化することができ、トルクセンサ２８の製造コストの低減を図ることができ、ひいては安価な電動パワーステアリング装置１を提供することができる。
【００４６】
（２）一対のヨーク５３，５４及びホールＩＣ５６をそれぞれハウジング５９に固定した。
ここで、一対のヨーク５３，５４間のエアギャップは、その組み付け誤差等の原因により、該各ヨーク５３，５４の周方向位置によってその大きさが異なる。また、一般に、ホールＩＣ５６は非回転部位に固定されるため、一対のヨーク５３，５４をインプットシャフト３１又はロアシャフト３２に固定した場合には、これらの軸の回転に伴ってヨーク５３，５４におけるホールＩＣ５６の周方向位置が変化し、該ホールＩＣ５６が配置されるエアギャップの大きさが変化する。一方、エアギャップの磁気抵抗は非常に大きいため、その大きさが僅かに変化しても該エアギャップを通過する磁束は大きく変化してしまう。そのため、各ヨーク５３，５４をインプットシャフト３１又はロアシャフト３２に固定した場合には、各磁極の軸方向位置の変化によって生じる磁束の変化を精度良く検出することができなくなる虞がある。
【００４７】
この点、上記構成によれば、各ヨーク５３，５４及びホールＩＣ５６が非回転部位であるハウジング５９に固定される。そのため、インプットシャフト３１及びロアシャフト３２が回転しても、ヨーク５３，５４におけるホールＩＣ５６の周方向位置が変化せず、ホールＩＣ５６は一定の大きさのエアギャップを通過する磁束を検出することができ、各磁極の軸方向位置の変化による磁束の変化を精度良く検出することができる。
【００４８】
また、従来の構成では、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転を検出するためには、インプットシャフト３１にリング磁石を設けるとともに、ロアシャフト３２にヨークを設ける必要がある。従って、ホールＩＣ５６が一定のエアギャップを通過する磁束を検出できるようにするためには、ロアシャフト３２に設けられたヨークとは別に、さらに一対のヨークを用意してハウジングに固定する必要がある。
【００４９】
この点、上記構成によれば、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転を各磁極の軸方向位置の変化とするため、ヨーク５３，５４をハウジング５９に設けても、その相対回転に応じて変化する磁束を検出することができる。従って、磁石５１における各磁極の軸方向位置の変化による磁束の変化を精度良く検出しつつ、従来に比べて部品点数を削減することができる。また、一対のヨークを削減し、ロアシャフト（第２軸）に設けたヨークとハウジングに設けたヨークとの間のエアギャップを廃することで、従来に比べて磁気回路中のエアギャップの数を少なくすることができるため、ホールＩＣ５６にて検出される磁束の強さを確保して、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００５０】
（３）周方向に弾性変形可能に配置される板ばね３３により、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とを連結するとともに、インプットシャフト３１に軸方向に延びてロアシャフト３２の第２大径部３８に当接する支持軸４１を形成し、磁石５１を板ばね３３の弾性変形により磁極の各軸方向位置が変化するように該板ばね３３に固定した。上記構成では、支持軸４１がロアシャフト３２の第２大径部３８に当接することで、インプットシャフト３１又はロアシャフト３２に軸方向の力が作用した場合に、板ばね３３が弾性変形することを防止し、入力トルクの誤検出を防止できる。また、各磁極の軸方向位置は板ばね３３の弾性変形により変化するため、該各磁極の軸方向位置が変化する際に、磁石が固定された部材（板ばね３３）が他の部材と摺動せず、異音の発生を抑制することができる。
【００５１】
（４）板ばね３３に貫通孔３３ａを形成するとともに、磁石５１をボンド磁石により構成し、射出成形により板ばね３３と一体成形したため、例えば接着剤や螺子などにより磁石を板ばねに固定する場合に比べ、容易に磁石５１を板ばね３３に固定することができる。
【００５２】
（５）支持軸４１の先端４２を尖鋭状に形成し、該支持軸４１がロアシャフト３２の第２大径部３８に対して点接触するように形成した。そのため、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが相対回転しても、支持軸４１と第２大径部３８との間で発生する摩擦を低く抑えることができるため、支持軸４１と第２大径部３８との間に軸受を介在させずともよく、部品点数の増大を抑制できる。
【００５３】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とを板ばね３３により連結し、磁石５１を板ばね３３に固定したが、これに限らず、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転（入力トルク）に応じて磁石５１における各磁極の軸方向位置が互いに逆方向に変化すれば、その他の構成でもよい。
【００５４】
例えば、連結手段としてトーションバーを用い、歯車機構により各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させるようにしてもよい。具体的には、図６に示すように、この別の実施形態に係るトルクセンサ２８は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが連結手段としてのトーションバー７１により連結されている。また、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との間には、複数の歯車７２が配置され、第１及び第２固定部３６，３９の各対向面には、歯車７２と噛合する周方向に沿った歯部７３，７４がそれぞれ形成されている。そして、各歯車７２には、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが中立位置にある状態で、軸方向と直交する方向に沿って各磁極が配置されるように磁石７５が固定されている。このように構成されたトルクセンサ２８では、図７に示すように、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転に応じて歯車７２とともに磁石７５が回転することにより、各磁極の軸方向位置が互いに逆方向に変化するようになる。この構成によれば、歯車機構を用いて各磁極の軸方向位置を変化させるため、経年変化により生じる材料特性（弾性係数など）の変化によらず、インプットシャフト３１とロアシャフト３２の相対回転に応じて精度良く各磁極の軸方向位置を変化させることができる。従って、長期間に亘って安定的に各磁極の軸方向位置を変化させることができる。
【００５５】
また、例えば、連結手段としてトーションバーを用い、インプットシャフト３１とロアシャフト３２との相対回転により案内溝を突起が移動することで各磁極の軸方向位置を互いに逆方向に変化させるようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、この別の実施形態に係るトルクセンサ２８は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが連結手段としてのトーションバー８１により連結されている。また、磁石８２には両シャフト３１，３２の軸方向に沿って延びる案内溝８３が形成されており、ロアシャフト３２にはその径方向に突出して案内溝８３に挿入される突起部８４が形成されている。そして、磁石８２は、突起部８４が案内溝８３に挿入された状態で、インプットシャフト３１に対してピン８５により回転可能に支持されている。このように構成されたトルクセンサ２８では、図９（ａ）に示す状態から、インプットシャフト３１がロアシャフト３２に対して周方向一方側に相対回転した場合には、同図（ｂ）に示すように、突起部８４が案内溝８３を移動して磁石８２が回転することにより、各磁極の軸方向位置が変化する。なお、インプットシャフト３１がロアシャフト３２に対して周方向他方側に相対回転した場合にも、同様に突起部８４が案内溝８３を移動して磁石８２が回転することにより磁石８２における各磁極の軸方向位置が互いに逆方向に変化する。この構成によれば、突起部８４が案内溝８３を移動することで各磁極の軸方向位置を変化させるため、経年変化により生じる材料特性（弾性係数など）の変化によらず、インプットシャフト３１とロアシャフト３２の相対回転に応じて精度良く各磁極の軸方向位置を変化させることができる。従って、長期間に亘って安定的に各磁極の軸方向位置を変化させることができる。なお、図８に示すトルクセンサ２８において、突起部を磁石８２に形成するとともに、ロアシャフト３２に案内溝を形成するようにしてもよい。
【００５６】
・上記実施形態では、複数の板ばね３３により、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とを連結したが、これに限らず、板ばね３３は１つであってもよい。
・上記実施形態では、各ヨーク５３，５４を円環状に形成したが、これに限らず、磁石５１が回転した際に、各磁石５１から各ヨーク５３，５４に流れた磁束がエアギャップ５５を通過して各磁石５１に戻ればよく、その一部が切り欠かれた円弧状に形成してもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、一対のヨーク５３，５４及びホールＩＣ５６をハウジング５９に固定したが、これに限らず、ホールＩＣ５６をハウジング５９に固定し、インプットシャフト３１又はロアシャフト３２と一体回転するようにしてもよい。また、スリップリング等を用いることにより、ホールＩＣ５６をインプットシャフト３１又はロアシャフト３２と一体回転するようにしてもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、磁石５１を板ばね３３における厚み方向両側面に固定したが、これに限らず、磁石５１を板ばね３３における短手方向の一側面に固定してもよい。
・上記実施形態では、ホールＩＣ５６は各ヨーク５３，５４間に形成される軸方向隙間（エアギャップ５５）を通過する磁束を検出するようにしたが、これに限らず、各ヨーク５３，５４間に周方向隙間が形成されるように該各ヨーク５３，５４を構成し、同周方向隙間を通過する磁束を検出するようにしてもよい。
【００５９】
・上記実施形態では、板ばね３３に貫通孔３３ａを形成するとともに、磁石５１をボンド磁石により構成し、射出成形により板ばね３３と磁石５１とを一体成形したが、これに限らず、磁石５１をフェライト磁石などにより構成し、板ばね３３に対して接着剤や螺子等により固定するようにしてもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、磁石５１は、インプットシャフト３１とロアシャフト３２とが中立位置にある状態で、各磁極が軸方向と直交する方向に沿って配置されるように板ばね３３に固定したが、これに限らず、同中立位置にある状態で、各磁極が軸方向と交差する方向に沿って配置されるように板ばね３３に固定してもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、支持軸４１の先端４２を尖鋭状に形成し、該支持軸４１がロアシャフト３２の第２大径部３８に対して点接触するように形成したが、これに限らず、支持軸４１の先端を平面状に形成し、支持軸４１と第２大径部３８との間に軸受を介在されるようにしてもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、磁気検出部としてホールＩＣ５６を用いたが、これに限らず、ＭＲ素子等、その他の磁気センサを磁気検出部としてもよい。
・上記実施形態では、インプットシャフト３１を第１軸とし、ロアシャフト３２を第２軸としたが、これに限らず、インプットシャフト３１を第２軸とし、ロアシャフト３２を第１軸としてもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、トルクセンサ２８はコラムシャフト８に設けられることとしたが、ピニオンシャフト１０に設けられるものであってもよい。
・上記実施形態では、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化したが、ＥＰＳ以外の用途に用いられるトルク検出装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２８…トルクセンサ、３１…インプットシャフト、３２…ロアシャフト、３３…板ばね、４１…支持軸、４２…先端、５１，７５，８２…磁石、５３，５４…ヨーク、５５…エアギャップ、５６…ホールＩＣ、５９…ハウジング、７１，８１…トーションバー、７２…歯車、７３，７４…歯部、８３…案内溝、８４…突起部。
【図１】
2011080870.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011080870.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011080870.tif 000008
【図７】
2011080870.tif 000009
【図８】
2011080870.tif 000010
【図９】
2011080870.tif 000011
【図１０】
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