(57)【要約】【課題】トルクをコイルで検出するトルクセンサにおいて、トルク検出の精度をより高める。【解決手段】トルクセンサは、回転軸に作用するトルクを、回転軸を包囲するように配置されたコイル８５，８５によって検出するものであって、コイルを巻くコイルボビン８４，８４と、コイル及びコイルボビンを収納する磁性のヨークとを備える。ヨークは、カップ状のヨーク本体８８，８８と、ヨーク本体８８，８８の開口に嵌め込むことで開口を塞ぐヨーク底板８９とからなる。ヨーク底板の嵌め込み面８９ｂには、ヨーク本体の嵌め込み面８８ｄ、８８ｄに圧入する圧入凸部８９ｃを有する。ヨーク底板は、ヨークの中心に対してコイルボビンの中心の位置ずれを規制するように、コイルボビンと互いに係合し合う係合部８９ｄ、８９ｄを有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に作用するトルクを、前記回転軸を包囲するように配置されたコイルによって検出するトルクセンサであって、前記コイルを巻くコイルボビンと、これらのコイル及びコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、
前記ヨークと前記コイルボビンとは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、前記ヨークと前記コイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有していることを特徴としたトルクセンサ。
【請求項２】
回転軸に作用するトルクを、前記回転軸を包囲するとともに前記回転軸の軸方向に並べて配置された一対のコイルによって検出するトルクセンサであって、前記一対のコイルを各々巻く一対のコイルボビンと、これらの一対のコイル及び一対のコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、
前記ヨークは、前記一対のコイルボビンの間に介在する平板状のヨーク板を備え、
前記ヨーク板と前記一対のコイルボビンとは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、前記ヨーク板と前記一対のコイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有していることを特徴としたトルクセンサ。
【請求項３】
回転軸に作用するトルクを、前記回転軸を包囲するように配置されたコイルによって検出するトルクセンサであって、前記コイルを巻くコイルボビンと、これらのコイル及びコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、
前記ヨーク又は前記コイルボビンは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、前記ヨークと前記コイルボビンの少なくとも一方に係合部を有しており、
前記ヨークは、カップ状のヨーク本体と、このヨーク本体の開口に嵌め込むことで開口を塞ぐヨーク底板とからなり、
前記ヨーク本体と前記ヨーク底板の少なくとも一方の嵌め込み面には、相手の嵌め込み面に圧入する圧入凸部を有していることを特徴としたトルクセンサ。
【請求項４】
請求項１、請求項２又は請求項３に記載のトルクセンサは、車両用ステアリングハンドルに加えられたステアリング系の操舵トルクを検出するセンサであり、前記回転軸の表面に設けられて前記トルクに応じて磁歪特性が変化する磁歪膜を有し、この磁歪膜に生じた磁歪効果を前記コイルによって検出する磁歪式トルクセンサからなることを特徴としたトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に作用したトルクをコイルによって検出するトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクセンサとしては、回転軸に作用したトルクを、回転軸を包囲するように配置されたコイルによって検出するものが各種知られている。このようなトルクセンサのうち、例えば磁歪式トルクセンサの開発が進められている（例えば、特許文献１−２参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−１６４９３２号公報
【特許文献２】特開２００３−４２８６２公報
【０００３】
特許文献１及び特許文献２による従来の磁歪式トルクセンサは、回転軸の表面に、トルクに応じて磁歪特性が変化する磁歪膜を設け、この磁歪膜に生じた磁歪効果をコイルによって磁気的に検出するというものである。
このような磁歪式トルクセンサは、コイルを巻く樹脂製のコイルボビンと、これらのコイル及びコイルボビンを収納する磁性材のヨークとを備えている。
【０００４】
ところで、ヨークが磁性材料からなるのに対して、コイルボビンは樹脂製品である。このように異種材料からなる部材同士を組み合わせるのであるから、熱膨張差や寸法公差を考慮する必要がある。熱膨張差を吸収するためには、ヨークの内径に対してコイルボビンの外径を若干小さくすることが考えられる。しかし、ヨークの中心に対するコイルボビンの中心の位置ずれを防止するための、配慮が必要となる。また、外部からの振動によって、位置ずれが発生し得る。偏心した場合には、磁歪膜とコイルとの間の空隙（エアギャップ）に偏りが発生し、この結果、コイルで検出する磁気特性が変化し得る。このようなことから、トルクセンサによるトルク検出精度を高めるには改良の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、トルクをコイルによって検出するトルクセンサにおいて、トルク検出の精度をより高めることができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明では、回転軸に作用するトルクを、回転軸を包囲するように配置されたコイルによって検出するトルクセンサであって、コイルを巻くコイルボビンと、これらのコイル及びコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、ヨークとコイルボビンとは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨークとコイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有していることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明では、回転軸に作用するトルクを、回転軸を包囲するとともに回転軸の軸方向に並べて配置された一対のコイルによって検出するトルクセンサであって、一対のコイルを各々巻く一対のコイルボビンと、これらの一対のコイル及び一対のコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、ヨークは、一対のコイルボビンの間に介在する平板状のヨーク板を備え、ヨーク板と一対のコイルボビンとは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨーク板と一対のコイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明では、回転軸に作用するトルクを、回転軸を包囲するように配置されたコイルによって検出するトルクセンサであって、コイルを巻くコイルボビンと、これらのコイル及びコイルボビンを収納する磁性のヨークとを、備えたトルクセンサにおいて、ヨーク又はコイルボビンは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨークとコイルボビンの少なくとも一方に係合部を有しており、ヨークは、カップ状のヨーク本体と、このヨーク本体の開口に嵌め込むことで開口を塞ぐヨーク底板とからなり、ヨーク本体とヨーク底板の少なくとも一方の嵌め込み面には、相手の嵌め込み面に圧入する圧入凸部を有していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明では、請求項１、請求項２又は請求項３のトルクセンサは、車両用ステアリングハンドルに加えられたステアリング系の操舵トルクを検出するセンサであり、回転軸の表面に設けられてトルクに応じて磁歪特性が変化する磁歪膜を有し、この磁歪膜に生じた磁歪効果をコイルによって検出する磁歪式トルクセンサからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、磁気シールド用のヨークとコイルボビンとで、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨークとコイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有している。
【００１１】
テーパ形状の係合部によって、互いの径方向の位置ずれを規制した場合には、ヨークの中心に対するコイルボビンの中心の位置ずれを、係合部によって規制することができる。このため、寸法公差、熱膨張、振動等の影響によって、ヨークの中心に対するコイルボビンの中心がずれることはない。
回転軸の中心に対してヨークの中心が合致するように組み立てることにより、回転軸の中心に対してコイルボビンの中心も、自動的に合致する。このように、簡単な構成によって、トルクセンサを容易に且つ精度良く組み立てることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸とコイルとの間の空隙（エアギャップ）に偏りが発生することはない。従って、トルクセンサによる検出精度を、より高めるとともに、高精度の状態を維持することができる。
【００１２】
また、テーパ形状の係合部によって、互いの軸方向の位置ずれを規制した場合には、ヨークに対するコイルボビンの軸方向の位置ずれを、係合部によって規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対してコイルボビンの軸方向の位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対するコイルの軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００１３】
また、テーパ形状の係合部によって、互いの径方向と軸方向の位置ずれの両方を規制した場合には、ヨークに対するコイルボビンの中心の位置ずれの他に、軸方向の位置ずれをも規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対してコイルボビンの位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対するコイルの径方向並びに軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、一対のコイルボビンの間に介在するヨーク板と、一対のコイルボビンとで、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨーク板と一対のコイルボビンの少なくとも一方にテーパ形状の係合部を有している。
【００１５】
テーパ形状の係合部によって、互いの径方向の位置ずれを規制した場合には、ヨークの中心（ヨーク板の中心）に対する一対のコイルボビンの中心の位置ずれを、係合部によって規制することができる。このため、一対のコイルボビンであっても、寸法公差、熱膨張、振動等の影響によって、ヨークの中心に対する一対のコイルボビンの中心がずれることはない。
回転軸の中心に対してヨークの中心が合致するように組み立てることにより、回転軸の中心に対して一対のコイルボビンの中心も、自動的に合致する。このように、簡単な構成によって、トルクセンサを容易に且つ精度良く組み立てることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸と一対のコイルとの間の空隙に偏りが発生することはない。従って、トルクセンサによる検出精度を、より高めるとともに、高精度の状態を維持することができる。
【００１６】
また、テーパ形状の係合部によって、互いの軸方向の位置ずれを規制した場合には、ヨーク（ヨーク板）に対する一対のコイルボビンの軸方向の位置ずれを規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対してコイルボビンの軸方向の位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対するコイルの軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００１７】
また、テーパ形状の係合部によって、互いの径方向と軸方向の位置ずれの両方を規制した場合には、ヨーク（ヨーク板）に対する一対のコイルボビンの中心の位置ずれの他に、軸方向の位置ずれをも規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対して一対のコイルボビンの位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対する一対のコイルの径方向並びに軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、磁気シールド用のヨークとコイルボビンとで、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨークとコイルボビンの少なくとも一方に係合部を有している。
【００１９】
係合部によって、互いの径方向の位置ずれを規制した場合には、ヨークの中心に対するコイルボビンの中心の位置ずれを、係合部によって規制することができる。このため、寸法公差、熱膨張、振動等の影響によって、ヨークの中心に対するコイルボビンの中心がずれることはない。
回転軸の中心に対してヨークの中心が合致するように組み立てることにより、回転軸の中心に対してコイルボビンの中心も、自動的に合致する。このように、簡単な構成によって、トルクセンサを容易に且つ精度良く組み立てることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸とコイルとの間の空隙（エアギャップ）に偏りが発生することはない。従って、トルクセンサによる検出精度を、より高めるとともに、高精度の状態を維持することができる。
【００２０】
また、係合部によって、互いの軸方向の位置ずれを規制した場合には、ヨークに対するコイルボビンの軸方向の位置ずれを、係合部によって規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対してコイルボビンの軸方向の位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対するコイルの軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００２１】
また、係合部によって、互いの径方向と軸方向の位置ずれの両方を規制した場合には、ヨークに対するコイルボビンの中心の位置ずれの他に、軸方向の位置ずれをも規制することができる。このため、回転軸に対してヨークを組み立てただけで、回転軸に対してコイルボビンの位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、回転軸に対するコイルの径方向並びに軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサによる検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００２２】
さらに、請求項３に係る発明では、カップ状のヨーク本体の開口を塞ぐためにヨーク底板を嵌め込むときに、ヨーク本体又は／及びヨーク底板の嵌め込み面に有している圧入凸部を、相手の嵌め込み面に圧入することによって、ヨーク本体にヨーク底板を固定することができる。
ヨーク本体にヨーク底板を嵌め込んだときには、嵌め込み面の一部だけに圧入凸部が圧入されることになる。このため、圧入する力は小さくてすむ。圧入したことによって生じる応力を低減することができる。応力を下げることによって、ヨークにおける透磁率のばらつきを抑制することができる。この結果、トルクセンサの出力特性のばらつきを抑制することができる。
【００２３】
請求項４に係る発明では、トルクセンサを磁歪式トルクセンサによって構成し、この磁歪式トルクセンサで、車両用ステアリングハンドルに加えられたステアリング系の操舵トルクを検出するようにしたので、操舵トルクを長期にわたって精度良く検出できる。このような高精度の磁歪式トルクセンサを車両用電動パワーステアリング装置に搭載することによって、より正確な操舵トルクに基づいて、操舵感覚（操舵フィーリング）を高めた操舵トルク制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。以下、トルクセンサを電動パワーステアリング装置に搭載した例を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル２１から車両の操舵車輪（前輪）２９，２９に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０とからなる。
【００２６】
ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介してピニオン軸２４（つまり、回転軸２４）の一端部２４ａを連結し、ピニオン軸２４の他端部２４ｂにラックアンドピニオン機構２５を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のタイロッド２７，２７及びナックル２８，２８を介して左右の操舵車輪２９，２９を連結したものである。
ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオン軸２４に形成したピニオン３１と、ラック軸２６に形成したラック３２とからなる。
【００２７】
ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングハンドル２１を操舵することで、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５を介して、操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２８】
補助トルク機構４０は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクをトルクセンサ４１で検出し、この検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータ４３で発生し、補助トルクをウォームギヤ機構４４を介してピニオン軸２４に伝達し、さらに、補助トルクをピニオン軸２４からステアリング系２０のラックアンドピニオン機構２５に伝達するようにした機構である。
電動パワーステアリング装置１０によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪２９，２９を操舵することができる。
【００２９】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図であり、左端部及び右端部を破断して表したものである。この図は、電動パワーステアリング装置１０のラック軸２６を、車幅方向（図２の左右方向）に延びるハウジング５１に、軸方向にスライド可能に収容したことを示す。
ラック軸２６は、ハウジング５１から突出した長手方向両端にボールジョイント５２，５２を介してタイロッド２７，２７を連結した軸である。５３，５３はダストシール用ブーツである。
【００３０】
図３は図２の３−３線断面図であり、電動パワーステアリング装置１０の縦断面構造を示す。図４は図３に示されるトルクセンサ周りの拡大図である。
図３に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオン軸２４、ラックアンドピニオン機構２５、トルクセンサ４１及びウォームギヤ機構４４をハウジング５１に収納し、このハウジング５１の上部開口を上部ハウジング５４で塞いだものである。以下、「ハウジング５１」と言うときには、上部ハウジング５４を含むものとする。
【００３１】
電動モータ４３はモータ軸が、紙面の向こう側から手前のハウジング５１内に水平に延びたものである。モータ軸は、ウォームギヤ機構４４のウォーム軸４６を連結した出力軸である。ウォーム軸４６は、一体に形成したウォーム４７を備える。ハウジング５１は、水平に延びるウォーム軸４６の両端部を、軸受を介して回転可能に支承することになる。
【００３２】
ウォームギヤ機構４４は、駆動側のウォーム４７にトルク伝達用ウォームホイール４８を噛合わせることで、ウォーム４７からトルク伝達用ウォームホイール４８を介して負荷側にトルクを伝達するようにした構成である。さらにウォームギヤ機構４４は、トルク伝達用ウォームホイール４８の他に補助ウォームホイール４９を備える。補助ウォームホイール４９は、ウォーム４７とトルク伝達用ウォームホイール４８との間の、バックラッシを除去するために設けた補助的な歯車である。
【００３３】
図１及び図３に示すように、ピニオン軸２４（回転軸２４）の一端部２４ａは、自在軸継手２３，２３及びステアリングシャフト２２を介してステアリングハンドル２１に連結される軸端部分である。一端部２４ａは軸端に、自在軸継手２３を連結するためのセレーション２４ｃを有している。ピニオン軸２４の中心線ＣＬ１に対して、ピニオン軸２４の一端部２４ａに連結される自在軸継手２３の中心線ＣＬ２は、角度θ１（以下、「傾き角θ１」と言う。）だけ傾いている。
一方、ピニオン軸２４の他端部２４ｂは、ラックアンドピニオン機構２５を介して操舵車輪２９に連結される軸端部分である。
【００３４】
図３に示すように、ピニオン軸２４は、一端部２４ａを除いて、他の部分だけが３個の軸受５５〜５７を介してハウジング５１で支持されたものである。つまり、ピニオン軸２４は、軸長手中央部にトルク伝達用ウォームホイール４８を備え、軸長手中央部よりも一端側（一端部２４ａ）にトルクセンサ４１の磁歪部８１，８２を備え、軸長手中央部よりも他端側（他端部２４ｂ）にピニオン３１を備えている。
【００３５】
ピニオン軸２４は、（１）他端部２４ｂの軸端位置を第１の軸受５５を介して、（２）ピニオン３１とトルク伝達用ウォームホイール４８との間の位置を第２軸受５６を介して、（３）トルク伝達用ウォームホイール４８と磁歪部８１，８２との間の位置を第３軸受５７を介して、それぞれハウジング５１で回転可能に支持されている。これら３個の軸受５５〜５７は、ボールベアリング等の転がり軸受である。なお、ピニオン軸２４は、ハウジング５１に対して軸方向移動が規制されている。
【００３６】
ここで、ピニオン軸２４の一端部２４ａとは、第３軸受５７よりもセレーション２４ｃ側のことを言う。一端部２４ａは、３個の軸受５５〜５７で支持されないので、基本的には自由端であると言うことができる。
【００３７】
ところで、図３及び図４に示すように、ピニオン軸２４の一端部２４ａのうち磁歪部８１，８２の近傍は、自由端用軸受６１で支持されている。自由端用軸受６１は、自由端である一端部２４ａを支持する軸受なので、自由端用軸受と呼ぶ。自由端用軸受６１による支持構造について、以下に説明する。
【００３８】
図５（ａ），（ｂ）は図４に示される自由端用軸受及び弾性体周りの断面図兼作用図である。図４及び図５（ａ）に示すように、自由端用軸受６１は、ボールベアリング等の転がり軸受である。この自由端用軸受６１は、弾性体６３を介してハウジング５１で支持されている。
【００３９】
詳しく述べると、ピニオン軸２４のうち、２つの磁歪部８１，８２間を自由端用軸受６１内に嵌合することで、自由端用軸受６１で一端部２４ａを回転可能に支持することができる。
この自由端用軸受６１は、環状の軸受保持部材６２内に相対回転及び軸方向移動が規制されて、取り付けられている。軸受保持部材６２は、外周面６２ａに環状の溝６２ｂを有しており、この溝６２ｂに環状の弾性体６３が嵌合にて取り付けられている。弾性体６３は、ラバー等の所定の柔軟性を有する材料からなり、例えばＯリングからなる。
【００４０】
このような軸受保持部材６２は、ハウジング５１内に軸方向移動が規制されて、収納されることになる。ハウジング５１の内径Ｄ１に対して軸受保持部材６２の外径Ｄ２は小さく設定されている。このため、ハウジング５１の内面５１ａと軸受保持部材６２の外周面６２ａとの間には、寸法δの隙間Ａｇを有している。ハウジング５１に軸受保持部材６２を嵌合したときに、弾性体６３の外周面はハウジング５１の内面５１ａにほぼ均一に接触した状態となる。
【００４１】
ピニオン軸２４の一端部２４ａは、隙間Ａｇの寸法δ分だけ径方向へ変位することができる。つまり、ピニオン軸２４に撓みが発生したときには、径方向に作用する力に応じて、弾性体６３は弾性変形し得る。この結果、図５（ｂ）に示すように、ハウジング５１の内面５１ａに軸受保持部材６２の外周面６２ａに当たるまで変位できる。このときにピニオン軸２４の中心線ＣＬ１は、寸法δだけ偏心する。
【００４２】
図３に示すように、ハウジング５１は、オイルシール５８及びラックガイド７０を備える。ラックガイド７０は、ラック３２の反対側からラック軸２６に当てるガイド部７１と、ガイド部７１を圧縮ばね７２を介して押す調整ボルト７３と、ラック軸２６の背面を滑らせる当て部材７４と、調整ボルト７３の位置決めをするロックナット７５とからなる。
【００４３】
図３及び図４に示すように、トルクセンサ４１は、ピニオン軸２４と、このピニオン軸２４の一端部２４ａの表面に設けられ、トルクに応じて磁歪特性が変化する上下一対の磁歪部８１，８２と、この磁歪部８１，８２の近傍に配置され、磁歪部８１，８２に生じた磁歪効果を検出するコイル８５，８５とからなる、磁歪式トルクセンサである。
言い換えると、トルクセンサ４１は、ピニオン軸２４に設けた一対の磁歪部８１，８２と、磁歪部８１，８２の周囲に設けた一対の検出部８３，８３とからなる。
【００４４】
図４に示すように、磁歪部８１，８２は、ピニオン軸２４の軸長手方向に互いに逆方向の残留歪みが付与された磁歪膜からなる。磁歪膜８１，８２は、歪みの変化に対して磁束密度の変化の大きい材料からなる膜であり、例えば、ピニオン軸２４の外周面に気相メッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。この合金膜の厚みは望ましくは５〜２０μｍ程度である。なお、合金膜の厚みは、これ以下又はこれ以上であってもよい。第１磁歪膜８１の磁歪方向に対して、第２磁歪膜８２の磁歪方向は異なっている（磁歪異方性を有する。）。なお、２つの磁歪膜８１，８２は、軸長手方向に所定の間隔を有して配列したものである。
【００４５】
Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜は、Ｎｉを概ね２０重量％含んだ場合と概ね５０重量％含んだ場合に、磁歪定数が大きくなるので磁歪効果が高まる傾向にあり、このようなＮｉ含有率の材料を使用することが好ましい。例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜として、Ｎｉを５０〜６０重量％含み、残りがＦｅである材料を使用する。なお、磁歪膜８１，８２は強磁性体の膜であればよく、パーマロイ（Ｎｉ；約７８重量％、Ｆｅ；残り）やスーパーマロイ（Ｎｉ；７８重量％、Ｍｏ；５重量％、Ｆｅ；残り）の膜であってもよい。ここで、Ｎｉはニッケル、Ｆｅは鉄、Ｍｏはモリブデンである。
【００４６】
図４に示すように、一対の検出部８３，８３は、磁歪部８１，８２に生じた磁歪効果を電気的に検出し、その検出信号をトルク検出信号として出力するものであり、ハウジング５１内に収納されている。以下、検出部８３，８３について詳しく説明する。
【００４７】
先ず、検出部８３の第１実施例について、図４及び図６〜図８に基づき説明する。図６は本発明に係るトルクセンサの検出部（第１実施例）の断面図である。図７は図６に示す検出部（第１実施例）を分解した拡大図である。図８は図７の８−８線矢視図である。
【００４８】
図４、図６及び図７に示すように、第１実施例の検出部８３は、ピニオン軸２４を通された上下一対の筒状（略円環状）のコイルボビン８４，８４と、コイルボビン８４，８４にそれぞれ巻かれたコイル８５，８５と、コイルボビン８４，８４に備えたカプラ８６と、コイルボビン８４，８４及びコイル８５，８５を収納する磁性を有した筒状（略円環状）のヨーク８７とからなる。コイルボビン８４，８４及びコイル８５，８５をヨーク８７で囲うことができる。
【００４９】
コイルボビン８４は、コイル８５が巻かれる円筒部８４ａと、円筒部８４ａの両端に有する一対のフランジ８４ｂ，８４ｃとからなる、樹脂成形品である。一対のコイル８５，８５は、コイルボビン８４に巻かれることで略円環状を呈しており、ピニオン軸２４を包囲するとともにピニオン軸２４の軸方向に並べて配置されることになる。カプラ８６は、一対のコイル８５，８５の検出信号を外部へ取り出す端子部分である。
【００５０】
ヨーク８７は、一対のコイル８５，８５の周囲を囲う磁気シールド用バックヨーク（磁路を形成するコイルヨーク）であり、磁性材料からなる。このヨーク８７は、上下一対のヨーク本体８８，８８と、これらのヨーク本体８８，８８の開口８８ａ，８８ａにそれぞれ嵌め込むことで開口８８ａ，８８ａを塞ぐ１つのヨーク底板８９とからなる。
なお、ヨーク８７は、ハウジング５１内に径方向移動及び軸方向移動が規制されて、収納されることになる。
【００５１】
詳しくは、ヨーク本体８８は、平底８８ｂを有した浅いカップ状の部材であって、平底８８ｂには中心線ＣＬ１上にピニオン軸２４（図４参照）が貫通する貫通孔８８ｃを有している。ヨーク本体８８の内径は、コイルボビン８４におけるフランジ８４ｂ，８４ｃの外径よりも若干大きく設定されている。
【００５２】
図６〜図８に示すように、ヨーク底板８９は円形の平板からなり、中心線ＣＬ１上にピニオン軸２４が貫通する貫通孔８９ａを有し、外周面８９ｂ（つまり、嵌め込み面８９ｂ）にはヨーク本体８８の開口８８ａにおける内周面８８ｄ（つまり、嵌め込み相手の嵌め込み面８８ｄ）に圧入する、複数の圧入凸部８９ｃ・・・を有している。これらの圧入凸部８９ｃ・・・は中心線ＣＬ１を基準に等ピッチで配列された小突起であって、例えば先端が円弧状を呈している。
【００５３】
圧入凸部８９ｃ・・・を、相手の嵌め込み面８８ｄに圧入することによって、ヨーク本体８８にヨーク底板８９を固定することができる。
ヨーク本体８８にヨーク底板８９を嵌め込んだときには、相手の嵌め込み面８８ｄの一部だけに圧入凸部８９ｃが圧入されることになる。このため、圧入したことによってヨーク８７に生じる応力を低減することができる。応力を下げることによって、ヨーク８７の変形や残留応力による透磁率のばらつきを抑制することができる。この結果、トルクセンサ４１（図４参照）の出力特性のばらつきを抑制することができる。
【００５４】
図６及び図７に示すように、各々コイルボビン８４，８４を収納した一対のヨーク本体８８，８８の開口８８ａ，８８ａを向かい合わせにし、１つのヨーク底板８９を各開口８８ａ，８８ａにそれぞれ半分ずつ嵌め込むことで、各ヨーク８７，８７の内部にコイルボビン８４，８４及びコイル８５，８５を収納することができる。この場合、コイルボビン８４，８４は、平底８８ｂ，８８ｂとヨーク底板８９とで挟み込まれている。
【００５５】
ところで、ヨーク８７は、ヨーク８７の中心ＣＬ１に対して複数のコイルボビン８４，８４の中心の位置ずれを規制するように、複数のコイルボビン８４，８４と互いに係合し合う係合部８９ｄ，８９ｄを有している。
【００５６】
より具体的に述べると、コイルボビン８４は、ヨーク底板８９に対向する面に且つ円筒部８４ａの孔における縁に、係合部８４ｄを有している。言い換えると、係合部８４ｄは、ヨーク底板８９に対向するフランジ８４ｃと円筒部８４ａとのコーナに形成されている。この係合部８４ｄは、ヨーク本体８８の平底８８ｂ側へ向かって先細りとなるテーパ形状の雌テーパ、すなわち、軸方向にテーパ形状の構成（前記コーナを面取りした構成）である。
【００５７】
一方、ヨーク底板８９は表裏両面に、一対のコイルボビン８４，８４の係合部８４ｄ，８４ｄと係合し合う、一対の係合部８９ｄ，８９ｄを有している。ヨーク底板８９の係合部８９ｄは、コイルボビン８４の係合部８４ｄに合致するテーパ形状、すなわち、軸方向にテーパ形状の雄テーパである。
【００５８】
以上の説明をまとめると、図６及び図７に示すように、ヨーク８７は、一対のコイルボビン８４，８４の間に介在する平板状のヨーク底板８９（つまり、ヨーク板８９）を備えている。ヨーク底板８９と一対のコイルボビン８４，８４とは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨーク底板８９と一対のコイルボビン８４，８４の少なくとも一方にテーパ形状の係合部８９ｄ，８４ｄを有している。
【００５９】
このようにしたので、一対のヨーク本体８８，８８にヨーク底板８９を嵌め込むことによって、これらのヨーク本体８８，８８の中心線ＣＬ１にヨーク底板８９の中心を自動的に合致させることができる。
【００６０】
しかも、ヨーク本体８８，８８内に収納されたコイル８５，８５を、平底８８ｂとヨーク底板８９との間で挟持して組み立てたときに、コイルボビン８４，８４における雌テーパ状の係合部８４ｄ，８４ｄに対して、雄テーパ状の係合部８９ｄ，８９ｄが個別に自動的に係合することになる。これらの係合部８４ｄ，８９ｄは、中心線ＣＬ１を基準とした軸方向のテーパであり、しかも、テーパ角は同一又はほぼ同一である。このため、雌・雄テーパ状の係合部８４ｄ，８９ｄ同士を係合させることによって、ヨーク８７の中心ＣＬ１に対して、複数のコイルボビン８４，８４の中心を自動的に合致させることができるとともに、中心の位置ずれを規制することができる。
【００６１】
従って、複数のコイルボビン８４，８４であるにもかかわらず、寸法公差、熱膨張、振動等の影響により、ヨーク８７の中心ＣＬ１に対するコイルボビン８４，８４の中心がずれることはない。
さらには、一対のコイルボビン８４，８４に対して、一対のヨーク本体８８，８８の位置ずれを規制するのに、ヨーク底板８９を１つ設けるだけですむ。このため部品数が少なくてすむ。
【００６２】
このように、簡単な構成によって、トルクセンサ４１（図４参照）を容易に且つ精度良く組み立てることができる。しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、ピニオン軸２４と複数のコイル８５との間の空隙（エアギャップ）に偏りが発生することはない。従って、トルクセンサ４１による検出精度を、より高めるとともに、高精度の状態を維持することができる。
【００６３】
さらには、係合部８４ｄ，８９ｄが軸方向にテーパ形状であるので、ヨーク８７に対して、中心ＣＬ１の位置ずれの他に、軸方向の位置ずれをも規制することができる。このため、ピニオン軸２４（図４参照）に対してヨーク８７を組み立てただけで、ピニオン軸２４に対してコイルボビン８４の位置を精度良く合わせることができる。
しかも、熱膨張や振動等の外乱があっても、ピニオン軸２４に対するコイル８５の径方向並びに軸方向の位置ずれを防止することができる。従って、トルクセンサ４１による検出精度を、より一層高めるとともに、この高精度の状態を維持することができる。
【００６４】
さらにまた、トルクセンサ４１を磁歪式トルクセンサによって構成し、図１に示すように、この磁歪式トルクセンサで、ステアリングハンドル２１に加えられたステアリング系２０の操舵トルクを検出するようにしたので、操舵トルクを長期にわたって精度良く検出できる。このような高精度の磁歪式トルクセンサを車両用電動パワーステアリング装置１０に搭載することによって、より正確な操舵トルクに基づいて、操舵感覚（操舵フィーリング）を高めた操舵トルク制御を行うことができる。
【００６５】
なお、図４に示すように、軸受保持部材６２の下端と、その下方の検出部８３におけるヨーク本体８８との間には、板ばね９１が介在している。この板ばね９１は、ハウジング５１内に収納されている、軸受保持部材６２及び検出部８３、８３の軸方向の隙間を吸収することによって、がたつきを除去するための部材であって、薄板環状のばね、例えば皿ばねからなる。
【００６６】
次に、検出部８３の第２実施例について、図９及び図１０に基づき説明する。なお、上記第１実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図９は本発明に係るトルクセンサの検出部（第２実施例）の断面図である。図１０は図９に示す検出部（第２実施例）を分解した拡大図である。
【００６７】
図９及び図１０に示すように、第２実施例の検出部８３は、第１実施例の係合部８４ｄ，８９ｄを変更したことを特徴とする。
詳しく述べると、ヨーク８７に対してコイルボビン８４が第１実施例とは逆向きに収納されるとともに、ヨーク底板８９に対向するフランジ８４ｂの外周部分の縁に係合部８４ｄを有している。この場合の係合部８４ｄは、ヨーク底板８９側へ向かって軸方向に先細りとなる雄テーパである。一方、ヨーク底板８９の係合部８９ｄは、コイルボビン８４の係合部８４ｄに合致するテーパ形状、すなわち、軸方向にテーパ形状の雌テーパである。
この第２実施例においても、上記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
【００６８】
次に、検出部８３の第３実施例について、図１１〜図１３に基づき説明する。なお、上記第１〜第２実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１１は本発明に係るトルクセンサ（第３実施例）周りの拡大図である。図１２は本発明に係るトルクセンサの検出部（第３実施例）の断面図である。図１３は図１２に示す検出部（第３実施例）を分解した拡大図である。
【００６９】
図１１〜図１３に示すように、第３実施例の検出部８３はコイルボビン８４、コイル８５及びヨーク本体８８を１個ずつにしたことを特徴とする。
以上の説明をまとめると、図１２及び図１３に示すように、ヨーク８７（つまり、平板状のヨーク底板８９、ヨーク板８９）とコイルボビン８４とは、互いの径方向及び／又は軸方向の位置ずれを規制するように、ヨーク８７とコイルボビン８４の少なくとも一方にテーパ形状の係合部８９ｄ，８４ｄを有している。
【００７０】
この第３実施例においても、上記第１〜第２実施例と同様の作用、効果を発揮する。すなわち、雌・雄テーパ状の係合部８４ｄ，８９ｄ同士を係合させることによって、ヨーク８７の中心ＣＬ１に対して、コイルボビン８４の中心を自動的に合致させることができるとともに、中心の位置ずれを規制することができる。しかも、ヨーク８７に対して、中心ＣＬ１の位置ずれの他に、軸方向の位置ずれをも規制することができる。
【００７１】
次に、検出部８３の第４実施例について、図１４及び図１５に基づき説明する。なお、上記第１〜第３実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１４は本発明に係るトルクセンサの検出部（第４実施例）の断面図である。図１５は図１４に示す検出部（第４実施例）を分解した拡大図である。
【００７２】
図１４及び図１５に示すように、第４実施例の検出部８３は上記第２実施例の変形例であって、上記第３実施例と同様にコイルボビン８４、コイル８５及びヨーク本体８８を１個ずつにしたことを特徴とする。さらに第４実施例は、コイルボビン８４のフランジ８４ｂに雄テーパ状の係合部８４ｄを有するとともに、ヨーク底板８９に雌テーパ状の係合部８９ｄを有していることを特徴とする。
この第４実施例においても、上記第１〜第３実施例と同様の作用、効果を発揮する。
【００７３】
なお、本発明の実施の形態において、圧入凸部８９ｃは、ヨーク本体８８とヨーク底板８９（ヨーク板８９）との、少なくとも一方の嵌め込み面に、相手の嵌め込み面に圧入するように備えられた構成であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のトルクセンサ４１は、ステアリングハンドル２１で発生した操舵トルクを検出し、その検出信号を電動モータ４３に伝えて補助トルクを発生させるようにした、車両用電動パワーステアリング装置１０に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３に示されるトルクセンサ周りの拡大図である。
【図５】図４に示される自由端用軸受及び弾性体周りの断面図兼作用図である。
【図６】本発明に係るトルクセンサの検出部（第１実施例）の断面図である。
【図７】図６に示す検出部（第１実施例）を分解した拡大図である。
【図８】図７の８−８線矢視図である。
【図９】本発明に係るトルクセンサの検出部（第２実施例）の断面図である。
【図１０】図９に示す検出部（第２実施例）を分解した拡大図である。
【図１１】本発明に係るトルクセンサ（第３実施例）周りの拡大図である。
【図１２】本発明に係るトルクセンサの検出部（第３実施例）の断面図である。
【図１３】図１２に示す検出部（第３実施例）を分解した拡大図である。
【図１４】本発明に係るトルクセンサの検出部（第４実施例）の断面図である。
【図１５】図１４に示す検出部（第４実施例）を分解した拡大図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…ステアリング系、２１…ステアリングハンドル、２４…回転軸（ピニオン軸）、２９…操舵車輪、４１…トルクセンサ、４３…電動モータ、４４…ウォームギヤ機構、８１，８２…磁歪膜、８４…コイルボビン、８４ｄ…コイルボビンの係合部、８５…コイル、８７…ヨーク、８８…ヨーク本体、８８ａ…ヨーク本体の開口、８８ｄ…相手の嵌め込み面、８９…ヨーク底板、８９ｂ…一方の嵌め込み面、８９ｃ…圧入凸部、８９ｄ…ヨークの係合部、ＣＬ１…ヨークの中心。
【図１】
2007240311.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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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