(57)【要約】【課題】トルクセンサにおける集磁リングアッシーの交換性及び集磁リングアッシー交換後のトルクセンサの信頼性を向上させる。【解決手段】トルクセンサ１０は、トーションバー２０と、磁石２８と一対の磁気ヨーク２９，３０を有する磁気回路２２と、第１の円弧状磁性体４１，５１と第２の円弧状磁性体４２，５２に分割可能な集磁リング３１，３２と、第１の円弧状磁性体４１，５１が取り付けられる内周面３４ａを有する第１のハウジング３４と、第２の円弧状磁性体４２，５２が取り付けられる内周面３６ａを有する第２のハウジング３６とが組み立てられた集磁リングアッシー２４と、磁気センサ２６とを備え、各円弧状磁性体４１，４２，５１，５２の両端部が、各ハウジング３４，３６の内周面３４ａ，３６ａの周方向の両端から突出し、対応する端部同士が互いに接触している。【選択図】図２
2015049193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸と第２の軸を連結するトーションバーと、
前記第１の軸に固定された磁石と、前記第２の軸に固定された一対の磁気ヨークとを有し、前記トーションバーにねじれが生じた場合に、前記一対の磁気ヨーク間に磁束密度の変化が生じるように構成された磁気回路と、
前記磁気ヨーク近傍に配置されて前記トーションバーを囲う磁性体のリングであって第１の円弧状磁性体と第２の円弧状磁性体とに分割可能な集磁リングと、前記第１の円弧状磁性体が取り付けられる内周面を有する第１のハウジングと、前記第２の円弧状磁性体が取り付けられる内周面を有する第２のハウジングとが組み立てられた集磁リングアッシーと、
前記集磁リングを介して、前記一対の磁気ヨーク間に生じる磁束密度の変化を検出する磁気センサとを備え、
前記第１の円弧状磁性体の両端部が、前記第１のハウジングの前記内周面の周方向の両端から突出し、
前記第２の円弧状磁性体の両端部が、前記第２のハウジングの前記内周面の周方向の両端から突出し、
前記集磁リングアッシーが組み立てられた状態では、前記第１の円弧状磁性体の各端部と前記第２の円弧状磁性体の各端部とが互いに接触していることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルクなどの検出に用いられるトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転軸に作用する回転方向のトルクを検出するトルクセンサが知られている。この種のトルクセンサは、例えば電動パワーステアリング（ＥＰＳ）に使用され、ステアリング軸に作用する操舵トルクの大きさを検出する。特許文献１には、集磁リングを用いたトルクセンサが記載されている。このトルクセンサでは、一対の集磁リングの集磁部の間に磁気センサが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のトルクセンサでは、トルクセンサに故障（例えば磁気センサの故障、ハーネス断線やショート）が発生した場合に、集磁リングが組み付けられた集磁リングアッシーの交換が必要となる場合がある。しかし、従来のトルクセンサでは、トーションバーを取り外さなければ、集磁リングアッシーを取り外すことができず、交換作業が煩雑になる。また、例えば電動パワーステアリングにトルクセンサを使用した場合、電動パワーステアリングのギアハウジングの分解も必要となる。この場合、集磁リングアッシーの交換作業中にギアハウジング内に異物が混入するおそれがある。このように、従来のトルクセンサは、トルクセンサにおける集磁リングアッシーの交換性が悪く、集磁リングアッシー交換後のトルクセンサの信頼性を保つことが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、トルクセンサにおける集磁リングアッシーの交換性及び集磁リングアッシー交換後のトルクセンサの信頼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】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１の局面は、第１の軸と第２の軸を連結するトーションバーと、第１の軸に固定された磁石と、第２の軸に固定された一対の磁気ヨークとを有し、トーションバーにねじれが生じた場合に、一対の磁気ヨーク間に磁束密度の変化が生じるように構成された磁気回路と、磁気ヨーク近傍に配置されてトーションバーを囲う磁性体のリングであって第１の円弧状磁性体と第２の円弧状磁性体とに分割可能な集磁リングと、第１の円弧状磁性体が取り付けられる内周面を有する第１のハウジングと、第２の円弧状磁性体が取り付けられる内周面を有する第２のハウジングとが組み立てられた集磁リングアッシーと、集磁リングを介して、一対の磁気ヨーク間に生じる磁束密度の変化を検出する磁気センサとを備え、第１の円弧状磁性体の両端部が、第１のハウジングの内周面の周方向の両端から突出し、第２の円弧状磁性体の両端部が、第２のハウジングの内周面の周方向の両端から突出し、集磁リングアッシーが組み立てられた状態では、第１の円弧状磁性体の各端部と第２の円弧状磁性体の各端部とが互いに接触しているトルクセンサである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、トルクセンサが故障した場合など集磁リングアッシーを交換する際に、集磁リングアッシーを第１のハウジングと第２のハウジングに分割して取り外すことで、集磁リングアッシーを容易に取り外すことができる。さらに、各円弧状磁性体の両端部が各ハウジングの内周面の周方向の両端から突出しているため、第１のハウジングと第２のハウジングをそれぞれ取り付ける際に、集磁リングの磁気性能及び信頼性を確保しつつ集磁リングを容易に再構成することができ、トルクセンサを容易に復旧することができる。本発明によれば、集磁リングアッシーを交換する際に、集磁リングアッシー以外の部品（トーションバーなど）の取り外しが必要ないため、トルクセンサにおける集磁リングアッシーの交換性及び集磁リングアッシー交換後のトルクセンサの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係るトルクセンサの概略構成図
【図２】実施の形態に係る集磁リングアッシーを分割した状態の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１及び図２を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。図１は、実施の形態に係るトルクセンサ１０の概略構成図である。図１では、ステアリング軸１２の軸心の右側に断面構成を示し、ステアリング軸１２の軸心の左側に側方から見た構成を示している（部分的に、破断線によりハウジング内の構成も示している）。図２は、実施の形態に係る集磁リングアッシーを分割した状態の斜視図である。
【００１０】
［１．トルクセンセについて］
本実施の形態に係るトルクセンサ１０は、自動車等の車両の電動パワーステアリングに使用されるＥＰＳトルクセンサである。トルクセンサ１０は、ステアリング軸１２に取り付けられて、運転者の操舵トルクの大きさを検出する。なお、ステアリング軸１２は、ステアリングホイール側の入力軸１４（第１の軸）と、ステアリングギア側の出力軸１６（第２の軸）とを備える。入力軸１４と出力軸１６は、同軸上に配置されている。
【００１１】
トルクセンサ１０は、図１に示すように、トーションバー２０、磁気回路２２、集磁リングアッシー２４、及び磁気センサ２６を備えている。トーションバー２０は、棒状の弾性部材である。トーションバー２０の一端部は固定ピンにより入力軸１４に連結され、トーションバー２０の他端部は固定ピンにより出力軸１６に連結されている。
【００１２】
磁気回路２２は、入力軸１４の端部に固定された磁石２８と、出力軸１６の端部に固定された一対の磁気ヨーク２９，３０とを備えている。磁気回路２２は、入力軸１４に作用する回転方向のトルクによりトーションバー２０にねじれが生じた場合に、一対の磁気ヨーク２９，３０の間に磁束密度の変化が生じるように構成されている。ステアリング軸１２に操舵トルクが加えられると、トルクセンサ１０では、トーションバー２０がねじれ、磁石２８と磁気ヨーク２９，３０の相対変位が生じることにより磁束密度の変化が生じ、その磁束密度の変化が磁気センサ２６により検出される。
【００１３】
磁石２８は、周方向にＳ極とＮ極が交互に着磁された円筒状の多極磁石である。磁石２８の内側には、トーションバー２０が挿通されている。
【００１４】
一対の磁気ヨーク２９，３０は、第１の磁気ヨーク２９と第２の磁気ヨーク３０とにより構成されている。各磁気ヨーク２９，３０は、環状体と、環状体の全周に亘って周方向に等間隔で設けられた複数の爪状部（磁石２８のＳ極又はＮ極と同数の爪状部）とを備えた磁性体である。各爪状部は環状体と一体に形成されている。
【００１５】
一対の磁気ヨーク２９，３０は、固定部材２５によって互いに固定されている。一対の磁気ヨーク２９，３０は、磁石２８の外周面に近接した状態で磁石２８を囲い、且つ、ステアリング軸１２の軸方向に間隔を空けて互いに対向するように配置されている。第１の磁気ヨーク２９の各爪状部は第２の磁気ヨーク３０側に延び、第２の磁気ヨーク３０の各爪状部は第１の磁気ヨーク２９側に延びている。第１の磁気ヨーク２９の爪状部と第２の磁気ヨーク３０の爪状部は、周方向にずれて交互に配置されている。トーションバー２０にねじれが生じていない中立状態では、第１の磁気ヨーク２９及び第２の磁気ヨーク３０の各爪状部の中心が、磁石２８の径方向において、磁石２８のＳ極とＮ極の境界の外側に位置している。
【００１６】
磁気センサ２６は、例えばホール素子である。磁気センサ２６は、後述する一対の集磁リング３１，３２を介して、一対の磁気ヨーク２９，３０の間に生じる磁束密度の変化を検出する。
【００１７】
［２．集磁リングアッシーについて］
集磁リングアッシー２４は、一対の集磁リング３１，３２と、第１のハウジング３４と、第２のハウジング３６とが組み立てられた組立体である。各集磁リング３１，３２は、トーションバー２０を囲うように配置される。また、第１のハウジング３４及び第２のハウジング３６は、一対の集磁リング３１，３２が取り付けられる内周面３４ａ，３６ａをそれぞれ有する。
【００１８】
一対の集磁リング３１，３２は、第１の集磁リング３１と第２の集磁リング３２とにより構成されている。各集磁リング３１，３２には、図１に示すように、環状の本体部から外側に延びる略矩形の集磁部３１ａ，３２ａが形成されている。第１の集磁リング３１の集磁部３１ａと第２の集磁リング３２の集磁部３２ａとは互いに対面し、集磁部３１ａと集磁部３２ａの間に磁気センサ２６が配置されている。
【００１９】
各集磁リング３１，３２は、図２に示すように、第１の円弧状磁性体４１，５１と第２の円弧状磁性体４２，５２とに分割可能である。各集磁部３１ａ，３２ａは、各第１の円弧状磁性体４１，５１に設けられている。各第１の円弧状磁性体４１，５１及び各第２の円弧状磁性体４２，５２は、略半環状に形成されている。
【００２０】
第１のハウジング３４は、直方体から略半円筒が切り欠かれた形状を有する。第１のハウジング３４には、略半円筒状の内周面３４ａが形成されている。第１のハウジング３４では、内周面３４ａの反対側の側面に、略矩形の第１の取付用プレート３８が固定されている。第１の取付用プレート３８の外面には、磁気センサ２６に接続するハーネスを取り出すための入出力部５２が設けられている。
【００２１】
第１のハウジング３４の内周面３４ａには、図２における内周面３４ａの上端に沿って第１の集磁リング３１の第１の円弧状磁性体４１が取り付けられ、図２における内周面３４ａの下端に沿って第２の集磁リング３２の第１の円弧状磁性体５１が取り付けられている。これらの円弧状磁性体４１，５１は、内周面３４ａの高さ方向に間隔を隔てて平行に延びている。第１の集磁リング３１の第１の円弧状磁性体４１の両端部４１ａは、第１のハウジング３４の内周面３４ａの周方向の両端から突出している。同様に、第２の集磁リング３２の第１の円弧状磁性体５１の両端部５１ａも、第１のハウジング３４の内周面３４ａの周方向の両端から突出している。
【００２２】
第２のハウジング３６は、直方体から略半円筒が切り欠かれた形状を有する。第２のハウジング３６には、略半円筒状の内周面３６ａが形成されている。第２のハウジング３６は、図２の左右方向おいて、第１のハウジング３４に対して対称に形成されている。第２のハウジング３６では、内周面３６ａの反対側の側面に、略矩形の第２の取付用プレート４０が固定されている。
【００２３】
第２のハウジング３６の内周面３６ａには、図２における内周面３６ａの上端に沿って第１の集磁リング３１の第２の円弧状磁性体４２が取り付けられ、図２における内周面３６ａの下端に沿って第２の集磁リング３２の第２の円弧状磁性体５２が取り付けられている。各第２の円弧状磁性体４２，５２は、内周面３６ａの高さ方向において、対応する第１の円弧状磁性体４１，５１と同じ高さ位置に取り付けられている。これらの円弧状磁性体４２，５２は、内周面３６ａの高さ方向に間隔を隔てて平行に延びている。第１の集磁リング３１の第２の円弧状磁性体４２の両端部４２ａは、第２のハウジング３６の内周面３６ａの周方向の両端から突出している。同様に、第２の集磁リング３２の第２の円弧状磁性体５２の両端部５２ａも、第２のハウジング３６の内周面３６ａの周方向の両端から突出している。
【００２４】
第１の円弧状磁性体４１，５１及び第１の取付用プレート３８が一体化された第１のハウジング３４は、集磁リングアッシー２４の第１のサブアッシーとなり、第２の円弧状磁性体４２，５２及び第２の取付用プレート４０が一体化された第２のハウジング３６は、集磁リングアッシー２４の第２のサブアッシーとなる。
【００２５】
集磁リングアッシー２４は、第１の取付用プレート３８のネジ穴３８ａにおいて第１のサブアッシー（第１の取付用プレート３８）をＥＰＳギアハウジング５０にネジ止めし、第２の取付用プレート４０のネジ穴４０ａにおいて第２のサブアッシー（第２の取付用プレート４０）をＥＰＳギアハウジング５０にネジ止めすることにより組み立てられる。
【００２６】
集磁リングアッシー２４が組み立てられた状態では、ステアリング軸１２の軸方向（図１の高さ方向）において、第１のハウジング３４と第２のハウジング３６が互いに同じ位置に位置している。第１のハウジング３４の内周面３４ａと第２のハウジング３６の内周面３６ａは、同じ高さに位置して、トーションバー２０を挟んで対面している。内周面３４ａ及び内周面３６ａにより、２箇所に隙間がある略円筒面が形成されている。集磁リングアッシー２４では、この略円筒面の内側に、磁石２８、第１の磁気ヨーク２９、及び第２の磁気ヨーク３０が収容されている。また、第１のハウジング３４の内周面３４ａの周方向の両端に位置する長方形の側面３４ｂと、第２のハウジング３６の内周面３６ａの周方向の両端に位置する長方形の側面３６ｂとが、隙間を介して対面している。
【００２７】
また、集磁リングアッシー２４では、第１の円弧状磁性体４１の各端部４１ａ（突出部）と第２の円弧状磁性体４２の各端部４２ａ（突出部）とが接触することにより第１の集磁リング３１が構成されている。第１の集磁リング３１は、第１の磁気ヨーク２９の外周面に近接している。そのため、磁石２８から発生した磁束が、第１の磁気ヨーク２９を通って第１の集磁リング３１に導かれ、その集磁部３１ａに集まる。また、第１の円弧状磁性体５１の各端部５１ａ（突出部）と第２の円弧状磁性体５２の各端部５２ａ（突出部）とが接触することにより第２の集磁リング３２が構成されている。第２の集磁リング３２は、第２の磁気ヨーク３０の外周面に近接している。そのため、磁石２８から発生した磁束が、第２の磁気ヨーク３０を通って第２の集磁リング３２に導かれ、その集磁部３２ａに集まる。
【００２８】
［３．実施の形態の効果］
本実施の形態では、トルクセンサ１０が故障した場合など集磁リングアッシー２４を交換する際に、集磁リングアッシー２４を第１のハウジング３４側の第１のサブアッシーと第２のハウジング３６側の第２のサブアッシーに分割して取り外すことで、集磁リングアッシー２４を容易に取り外すことができる。さらに、各円弧状磁性体４１，４２，５１，５２の両端部４１ａ，４２ａ，５１ａ，５２ａが各ハウジング３４，３６の内周面３４ａ，３６ａの周方向の両端から突出しているため、トーションバー２０の左右から第１のサブアッシーと第２のサブアッシーをＥＰＳギアハウジング５０にそれぞれ取り付ける際に、集磁リング３１，３２の磁気性能及び信頼性を確保しつつ集磁リング３１，３２を容易に再構成することができ、トルクセンサ１０を容易に復旧することができる。本実施の形態によれば、集磁リングアッシー２４を交換する際に、集磁リングアッシー２４以外の部品（トーションバー２０など）の取り外しが必要ないため、トルクセンサ１０における集磁リングアッシー２４の交換性及び集磁リングアッシー２４交換後のトルクセンサ１０の信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、操舵トルクなどの検出に用いられるトルクセンサ等に適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  トルクセンサ
１４  入力軸（第１の軸）
１６  出力軸（第２の軸）
２０  トーションバー
２２  磁気回路
２４  集磁リングアッシー
２６  磁気センサ
２８  磁石
２９  第１の磁気ヨーク
３０  第２の磁気ヨーク
３１  第１の集磁リング
３２  第２の集磁リング
３４  第１のハウジング
３６  第２のハウジング
４１，５１  第１の円弧状磁性体
４２，５２  第２の円弧状磁性体
【図１】
2015049193.tif 000003
【図２】
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