(57)【要約】【課題】回転部材の回転に伴って生ずる磁場の検出精度を向上させる。【解決手段】磁石２は、ステアリングシャフト１００に結合される。第一ヨーク３１と第二ヨーク３２は、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に配列される。検出部４は、磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する。第一ヨーク３１の第一基部３１ａと第二ヨーク３２の第二基部３２ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有する。第一ヨーク３１の複数の第一歯部３１ｂは、回転軸Ａに沿って第一基部３１ａから突出し、かつ回転軸Ａと交差する方向に磁石２と対向する。第二ヨーク３２の複数の第二歯部３２ｂは、回転軸Ａに沿って第二基部３２ａから突出し、かつ回転軸Ａと交差する方向に磁石２と対向する。検出部４は、回転軸Ａに沿う方向における第一基部３１ａと第二基部３２ａの間に配置される。複数の第二歯部３２ｂは、複数の第一歯部３１ｂと逆方向かつ第一基部３１ａから離れる方向に突出している。【選択図】図１
2019190997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨークおよび第二ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部から離れる方向に突出している、
磁場検出装置。
【請求項２】
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨーク、第二ヨーク、および第三ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記第三ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第三基部と、
前記複数の第二歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第三基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第三歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と同方向かつ前記第一基部に近づく方向に突出しており、
前記回転軸に沿う方向における前記複数の第二歯部の長さは、同方向における前記複数の第一歯部の長さよりも短く、
前記複数の第三歯部は、前記複数の第二歯部と逆方向かつ前記第二基部から離れる方向に突出している、
磁場検出装置。
【請求項３】
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨーク、第二ヨーク、第三ヨーク、および第四ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記複数の第一歯部と前記回転方向に沿う異なる位置において前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記第三ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第三基部と、
前記複数の第一歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第三基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第三歯部と、
を備えており、
前記第四ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第四基部と、
前記複数の第二歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第四基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第四歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部に近づく方向に突出しており、
前記複数の第三歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部から離れる方向に突出しており、
前記複数の第四歯部は、前記複数の第二歯部と逆方向かつ前記第二基部から離れる方向に突出している、
磁場検出装置。
【請求項４】
前記回転部材は、相対回転可能に結合されている第一回転部材と第二回転部材を含んでおり、
前記磁場発生源は、前記第一回転部材に結合されており、
前記磁気ヨーク部材は、前記第二回転部材に結合されており、
前記信号に基づき前記回転部材に加わるトルクを検出するトルク検出部を備えている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の磁場検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材の回転に伴って生じる磁場を検出する磁場検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁場検出装置の一例として、特許文献１は、トルク検出装置を開示している。当該トルク検出装置は、回転部材の一例として車両に搭載されるステアリングシャフトに加わるトルクを検出する。ステアリングシャフトは、トーションバーにより連結された入力軸部と出力軸部を備えている。トーションバーは、ねじれ変形が可能な弾性部材である。入力軸部は、ステアリングホイールなどの操舵部材に接続される。出力軸部は、パワーステアリング機構のギア機構に接続される。
【０００３】
入力軸部に入力される操舵力によっては、ステアリングシャフトに操舵トルクが生じる。これにより、トーションバーがねじれ変形し、入力軸部と出力軸部の間にステアリングシャフトの周方向に沿う相対変位が生じる。
【０００４】
上記のトルク検出装置は、磁石、第一ヨーク、および第二ヨークを備えている。磁石は入力軸部に結合され、第一ヨークと第二ヨークは出力軸部に結合されている。第一ヨークと第二ヨークは、ステアリングシャフトの回転軸に沿う方向に配列されている。
【０００５】
第一ヨークは、第一基部と複数の第一歯部を備えている。第一基部は、ステアリングシャフトの回転方向に沿って延びている。複数の第一歯部は、ステアリングシャフトの回転軸に沿って第一基部から突出しており、ステアリングシャフトの回転軸と交差する方向に磁石と対向している。第二ヨークは、第二基部と複数の第二歯部を備えている。第二基部は、ステアリングシャフトの回転方向に沿って延びている。複数の第二歯部は、ステアリングシャフトの回転軸に沿って第二基部から突出しており、ステアリングシャフトの回転軸と交差する方向に磁石と対向している。
【０００６】
入力軸部と出力軸部の間に相対変位が生じていない場合、第一ヨークと第二ヨークの外部には磁束が漏出しない。他方、入力軸部と出力軸部の間に相対変位が生じると、第一ヨークと第二ヨークの外部に磁束が漏出する。トルク検出装置は、この磁束を検出することによって、ステアリングシャフトに生じたトルクを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−２０６０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、回転部材の回転に伴って生ずる磁場の検出精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための一態様は、磁場検出装置であって、
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨークおよび第二ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部から離れる方向に突出している。
【００１０】
上記の目的を達成するための一態様は、磁場検出装置であって、
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨーク、第二ヨーク、および第三ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記第三ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第三基部と、
前記複数の第二歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第三基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第三歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と同方向かつ前記第一基部に近づく方向に突出しており、
前記回転軸に沿う方向における前記複数の第二歯部の長さは、同方向における前記複数の第一歯部の長さよりも短く、
前記複数の第三歯部は、前記複数の第二歯部と逆方向かつ前記第二基部から離れる方向に突出している。
【００１１】
上記の目的を達成するための一態様は、磁場検出装置であって、
回転部材に結合される磁場発生源と、
前記回転部材の回転軸に沿う方向に配列された第一ヨーク、第二ヨーク、第三ヨーク、および第四ヨークを含む磁気ヨーク部材と、
磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力する検出部と、
を備えており、
前記第一ヨークは、
前記回転部材の回転方向に沿って延びる部分を有する第一基部と、
前記回転軸に沿って前記第一基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第一歯部と、
を備えており、
前記第二ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第二基部と、
前記複数の第一歯部と前記回転方向に沿う異なる位置において前記回転軸に沿って前記第二基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第二歯部と、
を備えており、
前記第三ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第三基部と、
前記複数の第一歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第三基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第三歯部と、
を備えており、
前記第四ヨークは、
前記回転方向に沿って延びる部分を有する第四基部と、
前記複数の第二歯部と前記回転方向に沿う同じ位置において前記回転軸に沿って前記第四基部から突出し、かつ前記回転軸と交差する方向に前記磁場発生源と対向している複数の第四歯部と、
を備えており、
前記検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記第一基部と前記第二基部の間に配置されており、
前記複数の第二歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部に近づく方向に突出しており、
前記複数の第三歯部は、前記複数の第一歯部と逆方向かつ前記第一基部から離れる方向に突出しており、
前記複数の第四歯部は、前記複数の第二歯部と逆方向かつ前記第二基部から離れる方向に突出している。
【００１２】
第一ヨークの第一基部と第二ヨークの第二基部の間に磁場を検出するための検出部が配置される場合、磁場の検出精度を向上させるために二通りの手法が考えられる。第一に、第一基部と第二基部の間隔を狭くすればよい。第二に、各第一歯部と各第二歯部の長さ寸法を大きくして磁束を受ける面積を増大させればよい。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に示された構成の場合、第一の手法と第二の手法は相容れない関係にある。具体的には、第二ヨークにおける複数の第二歯部は、第一ヨークにおける複数の第一歯部と逆方向かつ第一基部に近づく方向に突出している。すなわち、第一基部と第二基部の間隔を狭くすれば、各第一歯部と各第二歯部の長さ寸法を大きくできない。他方、各第一歯部と各第二歯部の突出長さ寸法を大きくすれば、第一基部と第二基部の間隔を狭くできない。
【００１４】
上記の各態様の構成によれば、第一基部と第二基部の間隔を狭くしつつ、各第一歯部と各第二歯部の長さ寸法を大きくできる。したがって、検出部による磁場の検出精度が向上する。
【００１５】
相対回転可能に結合されている第一回転部材と第二回転部材を前記回転部材が含んでいる場合、上記の各態様に係る磁場検出装置において、前記磁場発生源を前記第一回転部材に結合し、前記磁気ヨーク部材を前記第二回転部材に結合することにより、前記検出部は、前記磁場に基づいて前記回転部材に加わるトルクを検出できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転部材の回転に伴って生ずる磁場の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一実施形態に係るトルク検出装置の構成を模式的に示している。
【図２】図１のトルク検出装置における第一ヨークおよび第二ヨークの外観を示している。
【図３】図１のトルク検出装置の有利性を説明する図である。
【図４】第二実施形態に係るトルク検出装置の構成を模式的に示している。
【図５】図４のトルク検出装置における第一ヨーク、第二ヨーク、および第三ヨークの外観を示している。
【図６】図４のトルク検出装置の有利性を説明する図である。
【図７】第三実施形態に係るトルク検出装置の構成を模式的に示している。
【図８】図７のトルク検出装置における第一ヨーク、第二ヨーク、第三ヨーク、および第四ヨークの外観を示している。
【図９】図７のトルク検出装置の有利性を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照しつつ、実施形態例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。添付の図面において、矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。以降の説明に現れる「上方」および「下方」という表現は、説明の便宜のために用いているに過ぎず、図示された構造の使用時における姿勢を限定する意図はない。
【００１９】
図１は、第一実施形態に係るトルク検出装置１Ａの構成を模式的に示している。トルク検出装置１Ａは、磁場検出装置の一例である。
【００２０】
トルク検出装置１Ａは、例えば車両のパワーステアリング装置におけるステアリングシャフト１００に装着される。ステアリングシャフト１００は、回転軸Ａを中心として回転可能な回転部材の一例である。
【００２１】
ステアリングシャフト１００は、入力軸部１０１、出力軸部１０２、およびトーションバー１０３を含んでいる。入力軸部１０１と出力軸部１０２は、トーションバー１０３を介して連結されている。トーションバー１０３は、ねじれ変形が可能な弾性部材である。入力軸部１０１は、ステアリングホイールなどの操舵部材に接続される。出力軸部１０２は、パワーステアリング装置のギア機構などに接続される。入力軸部１０１は、第一回転部材の一例である。出力軸部１０２は、第二回転部材の一例である。
【００２２】
トルク検出装置１Ａは、磁石２を備えている。磁石２は、環形状を有している。磁石２においては、当該環形状の周方向についてＮ極とＳ極が交互に着磁されている。磁石２は、ステアリングシャフト１００の入力軸部１０１に結合される。具体的には、磁石２は、ステアリングシャフト１００の回転方向にＮ極とＳ極が交互に現れるように結合される。磁石２は、磁場発生源の一例である。磁石２は、磁化により強磁性やフェリ磁性を示す磁性体であれば、適宜の部材で置き換えられうる。
【００２３】
トルク検出装置１Ａは、磁気ヨーク部材３を備えている。磁気ヨーク部材３は、スペーサ３０、第一ヨーク３１、および第二ヨーク３２を含んでいる。第一ヨーク３１と第二ヨーク３２の各々は、軟磁性体を含んでいる。スペーサ３０は、非磁性体を含んでいる。
【００２４】
図２の（Ａ）に示されるように、第一ヨーク３１は、第一基部３１ａと複数の第一歯部３１ｂを備えている。第一基部３１ａは、環形状を有している。複数の第一歯部３１ｂは、第一基部３１ａから上方へ突出している。複数の第一歯部３１ｂは、第一基部３１ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００２５】
図２の（Ｂ）に示されるように、第二ヨーク３２は、第二基部３２ａと複数の第二歯部３２ｂを備えている。第二基部３２ａは、環形状を有している。複数の第二歯部３２ｂは、第二基部３２ａから下方へ突出している。複数の第二歯部３２ｂは、第二基部３２ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００２６】
図１に示されるように、磁気ヨーク部材３は、全体として環形状を有している。磁気ヨーク部材３は、ステアリングシャフト１００の出力軸部１０２に装着される。磁気ヨーク部材３は、磁石２と同心状に配置される。
【００２７】
第一ヨーク３１の第一基部３１ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第一歯部３１ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第一基部３１ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。ステアリングシャフト１００の径方向は、回転軸Ａと交差する方向の一例である。
【００２８】
第二ヨーク３２の第二基部３２ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第二歯部３２ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第二基部３２ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。第二ヨーク３２における各第二歯部３２ｂの長さは、第一ヨーク３１における各第一歯部３１ｂの長さと一致している。
【００２９】
磁気ヨーク部材３は、スペーサ３０によって第一ヨーク３１と第二ヨーク３２がステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に離間するように、一体成形されている。すなわち、第一ヨーク３１と第二ヨーク３２は、回転軸Ａに沿う方向に配列されている。
【００３０】
操舵部材を通じて入力軸部１０１に操舵力が入力されると、ステアリングシャフト１００全体が回転する。磁石２と磁気ヨーク部材３もまた、ステアリングシャフト１００とともに回転する。
【００３１】
入力軸部１０１に入力される操舵力によっては、ステアリングシャフト１００に操舵トルクが生じる。これにより、トーションバー１０３がねじれ変形し、入力軸部１０１と出力軸部１０２の間にステアリングシャフト１００の周方向に沿う相対変位が生じる。
【００３２】
図示を省略するが、第一ヨーク３１の周方向における各第一歯部３１ｂの中央部は、ステアリングシャフト１００の径方向から見て磁石２における着磁境界線上に位置している。同様に、第二ヨーク３２の周方向における各第二歯部３２ｂの中央部は、ステアリングシャフト１００の径方向から見て磁石２における着磁境界線上に位置している。
【００３３】
この場合、各第一歯部３１ｂと各第二歯部３２ｂには磁石２のＮ極とＳ極から同数の磁力線が出入りする。第一ヨーク３１と第二ヨーク３２の各内部で磁力線が閉ループを形成するので、磁気ヨーク部材３の外部に磁束が漏出しない。
【００３４】
ステアリングシャフト１００に操舵トルクが生じてトーションバー１０３がねじれ変形すると、磁石２と磁気ヨーク部材３の相対位置が、ステアリングシャフト１００の周方向に変化する。これにより、各第一歯部３１ｂと各第二歯部３２ｂの位置が上記の着磁境界線から当該周方向にずれる。
【００３５】
この場合、第一ヨーク３１と第二ヨーク３２には、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加する。その結果、両ヨーク間に磁束が発生する。すなわち、ステアリングシャフト１００に生じたトルクに応じて磁束が変化する。
【００３６】
トルク検出装置１Ａは、検出部４を備えている。検出部４は、磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力するように構成されている。検出部４は、ホール素子や磁気抵抗素子などの磁気検出素子を含んでいる。検出部４は、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向における第一ヨーク３１の第一基部３１ａと第二ヨーク３２の第二基部３２ａの間に配置されている。具体的には、検出部４は、第一基部３１ａと第二基部３２ａの間に生じた磁束を検出し、当該磁束の密度に応じた検出信号を出力するように構成されている。検出信号は、ＥＣＵなどの制御装置に送られ、信号処理に供される。
【００３７】
本実施形態においては、第二ヨーク３２における複数の第二歯部３２ｂは、第一ヨーク３１における複数の第一歯部３１ｂと逆方向かつ第一基部３１ａから離れる方向に突出している。このような構成の有利性について、図３を参照しつつ説明する。
【００３８】
図３の（Ａ）は、比較例としての第一ヨーク９１と第二ヨーク９２の構成を模式的に示している。第一ヨーク９１は、第一基部９１ａと複数の第一歯部９１ｂを備えている。第二ヨーク９２は、第二基部９２ａと複数の第二歯部９２ｂを備えている。第二ヨーク９２における複数の第二歯部９２ｂは、第一ヨーク９１における複数の第一歯部９１ｂと逆方向かつ第一基部９１ａに近づく方向に突出している。前述した特許文献１に記載されたトルク検出装置が備えている第一ヨークと第二ヨークは、このような構成を備えている。
【００３９】
第一ヨーク９１の第一基部９１ａと第二ヨーク９２の第二基部９２ａの間に磁場を検出するための検出部が配置される場合、磁場の検出精度を向上させるために二通りの手法が考えられる。第一に、第一基部９１ａと第二基部９２ａの間隔Ｇ９を狭くすればよい。第二に、各第一歯部９１ｂと各第二歯部９２ｂの長さ寸法Ｌ９を大きくして磁束を受ける面積を増大させればよい。
【００４０】
しかしながら、図３の（Ａ）に示された構成の場合、第一の手法と第二の手法は相容れない関係にある。すなわち、第一基部９１ａと第二基部９２ａの間隔Ｇ９を狭くすれば、各第一歯部９１ｂと各第二歯部９２ｂの長さ寸法Ｌ９を大きくできない。他方、各第一歯部９１ｂと各第二歯部９２ｂの突出長さ寸法Ｌ９を大きくすれば、第一基部９１ａと第二基部９２ａの間隔Ｇ９を狭くできない。
【００４１】
図３の（Ｂ）は、本実施形態に係る第一ヨーク３１と第二ヨーク３２の構成を模式的に示している。前述のように、第二ヨーク３２における複数の第二歯部３２ｂは、第一ヨーク３１における複数の第一歯部３１ｂと逆方向かつ第一基部３１ａから離れる方向に突出している。
【００４２】
両図の比較から明らかなように、本実施形態の構成によれば、第一基部３１ａと第二基部３２ａの間隔Ｇ３を狭くしつつ、各第一歯部３１ｂと各第二歯部３２ｂの長さ寸法Ｌ３を大きくできる。したがって、検出部４による磁場の検出精度が向上する。
【００４３】
本実施形態においては、第一ヨーク３１は、環状の第一基部３１ａを有する単一の部材である。しかしながら、第一ヨーク３１は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第一基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００４４】
同様に、第二ヨーク３２は、環状の第二基部３２ａを有する単一の部材である。しかしながら、第二ヨーク３２は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第二基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００４５】
図４は、第二実施形態に係るトルク検出装置１Ｂの構成を模式的に示している。トルク検出装置１Ｂは、磁場検出装置の一例である。第一実施形態に係るトルク検出装置１Ａを参照して説明した構成要素と実質的に同一の構成や機能を有する構成要素については、同一の参照符号を付与して繰り返しとなる説明は省略する。
【００４６】
トルク検出装置１Ｂは、磁気ヨーク部材５を備えている。磁気ヨーク部材５は、スペーサ５０、第一ヨーク５１、第二ヨーク５２、および第三ヨーク５３を含んでいる。第一ヨーク５１、第二ヨーク５２、および第三ヨーク５３の各々は、軟磁性体を含んでいる。スペーサ５０は、非磁性体を含んでいる。
【００４７】
図５の（Ａ）に示されるように、第一ヨーク５１は、第一基部５１ａと複数の第一歯部５１ｂを備えている。第一基部５１ａは、環形状を有している。複数の第一歯部５１ｂは、第一基部５１ａから上方へ突出している。複数の第一歯部５１ｂは、第一基部５１ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００４８】
図５の（Ｂ）に示されるように、第二ヨーク５２は、第二基部５２ａと複数の第二歯部５２ｂを備えている。第二基部５２ａは、環形状を有している。複数の第二歯部５２ｂは、第二基部５２ａから上方へ突出している。複数の第二歯部５２ｂは、第二基部５２ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。各第二歯部５２ｂの長さは、第一ヨーク５１における各第一歯部５１ｂの長さよりも短い。
【００４９】
図５の（Ｃ）に示されるように、第三ヨーク５３は、第三基部５３ａと複数の第三歯部５３ｂを備えている。第三基部５３ａは、環形状を有している。複数の第三歯部５３ｂは、第三基部５３ａから下方へ突出している。複数の第三歯部５３ｂは、第三基部５３ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００５０】
図４に示されるように、磁気ヨーク部材５は、全体として環形状を有している。磁気ヨーク部材５は、ステアリングシャフト１００の出力軸部１０２に装着される。磁気ヨーク部材５は、磁石２と同心状に配置される。
【００５１】
第一ヨーク５１の第一基部５１ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第一歯部５１ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第一基部５１ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００５２】
第二ヨーク５２の第二基部５２ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第二歯部５２ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第二基部５２ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００５３】
第三ヨーク５３の第三基部５３ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第三歯部５３ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第三基部５３ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００５４】
磁気ヨーク部材５は、スペーサ５０によって第一ヨーク５１と第二ヨーク５２がステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に離間するように一体成形されている。また、磁気ヨーク部材５は、第二ヨーク５２と第三ヨーク５３が回転軸Ａに沿う方向に隣接するように、スペーサ５０と一体成形されている。第一ヨーク５１、第二ヨーク５２、および第三ヨーク５３は、上からこの順序で回転軸Ａに沿う方向に配列されている。
【００５５】
トルク検出装置１Ｂは、検出部４を備えている。検出部４は、磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力するように構成されている。検出部４は、ホール素子や磁気抵抗素子などの磁気検出素子を含んでいる。検出部４は、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向における第一ヨーク５１の第一基部５１ａと第二ヨーク５２の第二基部５２ａの間に配置されている。具体的には、検出部４は、第一基部５１ａと第二基部５２ａの間に生じた磁束を検出し、当該磁束の密度に応じた検出信号を出力するように構成されている。検出信号は、ＥＣＵなどの制御装置に送られ、信号処理に供される。
【００５６】
本実施形態においては、第二ヨーク５２における複数の第二歯部５２ｂは、第一ヨーク５１における複数の第一歯部５１ｂと同方向かつ第一基部５１ａに近づく方向に突出している。第三ヨーク５３における複数の第三歯部５３ｂは、第二ヨーク５２における複数の第二歯部５２ｂと逆方向かつ第二基部５２ａから離れる方向に突出している。
【００５７】
図６の（Ｂ）に示されるように、第三ヨーク５３における複数の第三歯部５３ｂは、第二ヨーク５２における複数の第二歯部５２ｂとステアリングシャフト１００の回転方向に沿う同じ位置において、第三基部５３ａから突出している。
【００５８】
前述のように、第二ヨーク５２における各第二歯部５２ｂの長さは、第一ヨーク５１における各第一歯部５１ｂの長さＬ５よりも短い。第三ヨーク５３における各第三歯部５３ｂの長さは、第二歯部５２ｂの長さと第三歯部５３ｂの長さの合計が、第一歯部５１ｂの長さＬ５と実質的に等しくなるように定められる。
【００５９】
図６の（Ａ）は、図３の（Ａ）に示されたものと同一の比較例を示している。両者の比較から明らかなように、本実施形態の構成によれば、第一基部５１ａと第二基部５２ａの間隔Ｇ５を狭くしつつ、複数の第一歯部５１ｂ、複数の第二歯部５２ｂ、および複数の第三歯部５３ｂによって磁束を受ける面積を増大できる。したがって、検出部４による磁場の検出精度が向上する。
【００６０】
加えて、図３の（Ｂ）に示される第一実施形態との比較から明らかなように、同じ歯部の長さを得るために必要なステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向の磁気ヨーク部材の寸法を、より小さくできる。
【００６１】
本実施形態においては、第一ヨーク５１は、環状の第一基部５１ａを有する単一の部材である。しかしながら、第一ヨーク５１は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第一基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００６２】
同様に、第二ヨーク５２は、環状の第二基部５２ａを有する単一の部材である。しかしながら、第二ヨーク５２は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第二基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００６３】
同様に、第三ヨーク５３は、環状の第三基部５３ａを有する単一の部材である。しかしながら、第三ヨーク５３は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第三基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００６４】
図７は、第三実施形態に係るトルク検出装置１Ｃの構成を模式的に示している。トルク検出装置１Ｃは、磁場検出装置の一例である。第一実施形態に係るトルク検出装置１Ａを参照して説明した構成要素と実質的に同一の構成や機能を有する構成要素については、同一の参照符号を付与して繰り返しとなる説明は省略する。
【００６５】
トルク検出装置１Ｃは、磁気ヨーク部材６を備えている。磁気ヨーク部材６は、スペーサ６０、第一ヨーク６１、第二ヨーク６２、第三ヨーク６３、および第四ヨーク６４を含んでいる。第一ヨーク６１、第二ヨーク６２、第三ヨーク６３、および第四ヨーク６４の各々は、軟磁性体を含んでいる。スペーサ６０は、非磁性体を含んでいる。
【００６６】
図８の（Ａ）に示されるように、第三ヨーク６３は、第三基部６３ａと複数の第三歯部６３ｂを備えている。第三基部６３ａは、環形状を有している。複数の第三歯部６３ｂは、第三基部６３ａから上方へ突出している。複数の第三歯部６３ｂは、第三基部６３ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００６７】
図８の（Ｂ）に示されるように、第一ヨーク６１は、第一基部６１ａと複数の第一歯部６１ｂを備えている。第一基部６１ａは、環形状を有している。複数の第一歯部６１ｂは、第一基部６１ａから下方へ突出している。複数の第一歯部６１ｂは、第一基部６１ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００６８】
図８の（Ｃ）に示されるように、第二ヨーク６２は、第二基部６２ａと複数の第二歯部６２ｂを備えている。第二基部６２ａは、環形状を有している。複数の第二歯部６２ｂは、第二基部６２ａから上方へ突出している。複数の第二歯部６２ｂは、第二基部６２ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００６９】
図８の（Ｄ）に示されるように、第四ヨーク６４は、第四基部６４ａと複数の第四歯部６４ｂを備えている。第四基部６４ａは、環形状を有している。複数の第四歯部６４ｂは、第四基部６４ａから下方へ突出している。複数の第四歯部６４ｂは、第四基部６４ａの周方向に沿って等間隔に配列されている。
【００７０】
図７に示されるように、磁気ヨーク部材６は、全体として環形状を有している。磁気ヨーク部材６は、ステアリングシャフト１００の出力軸部１０２に装着される。磁気ヨーク部材６は、磁石２と同心状に配置される。
【００７１】
第一ヨーク６１の第一基部６１ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第一歯部６１ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第一基部６１ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００７２】
第二ヨーク６２の第二基部６２ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第二歯部６２ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第二基部６２ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００７３】
第三ヨーク６３の第三基部６３ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第三歯部６３ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第三基部６３ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００７４】
第四ヨーク６４の第四基部６４ａは、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる部分を有している。複数の第四歯部６４ｂは、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に第四基部６４ａから突出しつつ、ステアリングシャフト１００の径方向に磁石２と対向している。
【００７５】
磁気ヨーク部材６は、スペーサ６０によって第一ヨーク５１と第二ヨーク５２がステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向に離間するように一体成型されている。また、磁気ヨーク部材６は、第一ヨーク６１と第三ヨーク６３が回転軸Ａに沿う方向に隣接するように、かつ第二ヨーク６２と第四ヨーク６４が回転軸Ａに沿う方向に隣接するように、スペーサ６０と一体成形されている。第三ヨーク６３、第一ヨーク６１、第二ヨーク６２、および第四ヨーク６４は、上からこの順序で回転軸Ａに沿う方向に配列されている。
【００７６】
トルク検出装置１Ｃは、検出部４を備えている。検出部４は、磁場を検出し、検出された磁場に応じた信号を出力するように構成されている。検出部４は、ホール素子や磁気抵抗素子などの磁気検出素子を含んでいる。検出部４は、ステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向における第一ヨーク６１の第一基部６１ａと第二ヨーク６２の第二基部６２ａの間に配置されている。具体的には、検出部４は、第一基部６１ａと第二基部６２ａの間に生じた磁束を検出し、当該磁束の密度に応じた検出信号を出力するように構成されている。検出信号は、ＥＣＵなどの制御装置に送られ、信号処理に供される。
【００７７】
本実施形態においては、第二ヨーク６２における複数の第二歯部６２ｂは、第一ヨーク６１における複数の第一歯部６１ｂと逆方向かつ第一基部６１ａに近づく方向に突出している。第三ヨーク６３における複数の第三歯部６３ｂは、第一ヨーク６１における複数の第一歯部６１ｂと逆方向かつ第一基部６１ａから離れる方向に突出している。第四ヨーク６４における複数の第四歯部６４ｂは、第二ヨーク６２における複数の第二歯部６２ｂと逆方向かつ第二基部６２ａから離れる方向に突出している。
【００７８】
図９の（Ｂ）に示されるように、第三ヨーク６３における複数の第三歯部６３ｂは、第一ヨーク６１における複数の第一歯部６１ｂとステアリングシャフト１００の回転方向に沿う同じ位置において、第三基部６３ａから突出している。第四ヨーク６４における複数の第四歯部６４ｂは、第二ヨーク６２における複数の第二歯部６２ｂとステアリングシャフト１００の回転方向に沿う同じ位置において、第四基部６４ａから突出している。
【００７９】
各第一歯部６１ｂの長さ、各第二歯部６２ｂの長さ、各第三歯部６３ｂの長さ、および各第四歯部６４ｂの長さは、第一歯部６１ｂの長さと第三歯部６３ｂの長さの合計が、第二歯部６２ｂの長さと第四歯部６４ｂの長さの合計と実質的に等しくなるように（本例においては長さＬ６）定められる。
【００８０】
図９の（Ａ）は、図３の（Ａ）に示されたものと同一の比較例を示している。両者の比較から明らかなように、本実施形態の構成によれば、第一基部６１ａと第二基部６２ａの間隔Ｇ６を狭くしつつ、複数の第一歯部６１ｂ、複数の第二歯部６２ｂ、複数の第三歯部６３ｂ、および複数の第四歯部６４ｂによって磁束を受ける面積を増大できる。したがって、検出部４による磁場の検出精度が向上する。
【００８１】
加えて、図３の（Ｂ）に示される第一実施形態や図６の（Ｂ）に示される第二実施形態との比較から明らかなように、同じ歯部の長さを得るために必要なステアリングシャフト１００の回転軸Ａに沿う方向の磁気ヨーク部材の寸法を、より小さくできる。
【００８２】
本実施形態においては、第一ヨーク６１は、環状の第一基部６１ａを有する単一の部材である。しかしながら、第一ヨーク６１は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第一基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００８３】
同様に、第二ヨーク６２は、環状の第二基部６２ａを有する単一の部材である。しかしながら、第二ヨーク６２は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第二基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００８４】
同様に、第三ヨーク６３は、環状の第三基部６３ａを有する単一の部材である。しかしながら、第三ヨーク６３は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第三基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００８５】
同様に、第四ヨーク６４は、環状の第四基部６４ａを有する単一の部材である。しかしながら、第四ヨーク６４は、ステアリングシャフト１００の回転方向に沿って延びる弧状の第四基部を有する複数の部材によって構成されうる。
【００８６】
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。
【００８７】
上記の実施形態においては、検出部４による磁場の検出を通じて、入力軸部１０１と出力軸部１０２が相対回転可能に結合されたステアリングシャフト１００に加わるトルクを検出している。しかしながら、上述した磁気ヨーク部材３、磁気ヨーク部材５、および磁気ヨーク部材６の構成は、回転部材の回転の有無を検出するために使用されうる。この場合、当該回転部材は、相対回転可能に結合された二つの回転部材を備える必要はない。磁石２を当該回転部材に結合し、磁気ヨーク部材３、磁気ヨーク部材５、および磁気ヨーク部材６のいずれかをステータとして磁石２と同心状に配置することにより、当該回転部材の回転に伴う磁場の変化を検出部４によって検出できる。
【符号の説明】
【００８８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：トルク検出装置、２：磁石、３：磁気ヨーク部材、３１：第一ヨーク、３１ａ：第一基部、３１ｂ：第一歯部、３２：第二ヨーク、３２ａ：第二基部、３２ｂ：第二歯部、４：検出部、５：磁気ヨーク部材、５１：第一ヨーク、５１ａ：第一基部、５１ｂ：第一歯部、５２：第二ヨーク、５２ａ：第二基部、５２ｂ：第二歯部、５３：第三ヨーク、５３ａ：第三基部、５３ｂ：第三歯部、６：磁気ヨーク部材、６１：第一ヨーク、６１ａ：第一基部、６１ｂ：第一歯部、６２：第二ヨーク、６２ａ：第二基部、６２ｂ：第二歯部、６３：第三ヨーク、６３ａ：第三基部、６３ｂ：第三歯部、６４：第四ヨーク、６４ａ：第四基部、６４ｂ：第四歯部、１００：ステアリングシャフト、１０１：入力軸部、１０２：出力軸部、Ａ：回転軸
【図１】
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【図２】
2019190997.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019190997.tif 000007
【図６】
2019190997.tif 000008
【図７】
2019190997.tif 000009
【図８】
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【図９】
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