(57)【要約】【課題】中間ヨーク部材内の磁束密度の飽和限界を低下させることなく、軸方向の寸法を短小化し得るトルクセンサを提供する。【解決手段】このトルクセンサは、各内側フランジ部１３ｂ，１４ｂの外周側に延設された連結部２２を介して一体に形成された第１ボビン１３及び第２ボビン１４と、該各ボビンにそれぞれ捲回されて上下に軸方向直列に配設された第１コイル１５及び第２コイル１６と、該各コイルにそれぞれ被嵌される第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８と、前記各コイル間に配設された一枚のほぼ円環状の中間ヨーク部材２１と、を備えている。前記中間ヨーク部材内に各コイルにより形成される磁路を共有させつつ、該各コイルの磁界の向きをそれぞれ互いに逆向きに設定した。これにより、前記中間ヨーク部材内の磁界の飽和限界が高められ、該中間ヨーク部材の上下幅方向厚さの薄肉化が図れる。【選択図】図６
2007292522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に軸方向直列に配設された第１コイル及び第２コイルと、
前記第１コイル及び第２コイルを囲繞して設けられて、該第１コイル及び第２コイルの磁路を形成するヨーク部材と、
を備え、前記第１コイル及び第２コイルのインピーダンスの変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサであって、
前記第１コイルと前記第２コイルの間に配設された前記ヨーク部材の中間部内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを、それぞれ互いに逆向きに設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
上下に軸方向直列に配設された第１コイル及び第２コイルと、
前記第１コイル及び第２コイルにそれぞれ被嵌される第１ヨーク部材及び第２ヨーク部材と、前記第１ヨーク部材と前記第２ヨーク部材との間に配設された一枚の中間部材と、から構成されて、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの磁路を形成するヨーク部材と、
を備え、前記第１コイル及び第２コイルのインピーダンスの変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサであって、
前記第１コイルにより形成される磁界と前記第２コイルにより形成される磁界とを前記中間部材内に共有させると共に、該中間部材内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを、それぞれ互いに逆向きに設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
前記第１コイル及び第２コイルがそれぞれ捲回された第１コイルボビン及び第２コイルボビンを備え、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンを、前記中間部材を挟持するように連結したことを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に適用されたトルクセンサの改良に関するものであって、とりわけ、軸方向に小型化し得るトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のパワーステアリング装置に適用された従来のトルクセンサとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
このトルクセンサは、コイルがそれぞれ捲回された一対のコイルボビンと、該各コイルボビンを収容する一対のコイルヨークと、を備えている。前記各コイルヨークは、有蓋、有底円筒状にそれぞれ形成されて対向する開口部から各コイルボビンの一端側にそれぞれ被嵌される一対のヨーク部材と、ほぼ円環状に形成されて各コイルボビンの他端側をそれぞれ閉塞する一対の中間部材と、を有している。そして、前記トルクセンサは、前記各中間部材を突き合わせるようにして、前記各コイル及び各コイルボビンを収容する各コイルヨークがそれぞれ上下に直列に組み立てられている。
【特許文献１】特開平１１−２４８５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のトルクセンサ用コイル部材にあっては、前記各コイルヨークは、それぞれに対応する各コイルによって形成される磁界が流れるために、それぞれ所定の厚さが確保されているが、上下に対向する前記各中間部材には、上下の両コイルによって形成される二つの磁界が流れることから、各ヨーク部材と比較して磁界の飽和が発生しやすくなっている。このため、磁界の飽和によってそれ以上の磁界が流れなくなり、所望とするトルクセンサの出力が得られないおそれがある。
【０００５】
そこで、前記各中間部材における磁界の飽和の発生を防止するためには、該各中間部材を離間させて配置するか、各中間部材の厚さ寸法を大きく設定する必要がある。したがって、前記トルクセンサの上下方向（軸方向）の寸法の長大化が余儀なくされ、装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、中間部材内の磁束密度の飽和限界を低下させることなく、軸方向の寸法を短小化し得るトルクセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、上下に軸方向直列に配設された第１コイル及び第２コイルと、前記第１コイル及び第２コイルを囲繞して設けられて、該第１コイル及び第２コイルの磁路を形成するヨーク部材と、を備え、前記第１コイル及び第２コイルのインピーダンスの変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサであって、前記第１コイルと前記第２コイルの間に配設された前記ヨーク部材の中間部内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを、それぞれ互いに逆向きに設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【０００８】
この発明によれば、前記ヨーク部材の中間部内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを互いに逆向きに設定したことによって、該ヨーク部材の中間部内に形成される磁界の飽和限界を高めることができる。これにより、前記ヨーク部材の中間部の上下幅方向寸法を極力小さく設定することが可能となり、前記トルクセンサの軸方向の短小化が図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上下に軸方向直列に配設された第１コイル及び第２コイルと、前記第１コイル及び第２コイルにそれぞれ被嵌される第１ヨーク部材及び第２ヨーク部材と、前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配設された一枚の中間部材と、から構成されて、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの磁路を形成するヨーク部材と、を備え、前記第１コイル及び第２コイルのインピーダンスの変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサであって、前記第１コイルにより形成される磁界と前記第２コイルにより形成される磁界とを前記中間部材内に共有させると共に、該中間部材内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを、それぞれ互いに逆向きに設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【００１０】
この発明によれば、前記各コイルの磁路を一つの中間部材に共有させると共に該中間部材内に形成される前記第１コイルの磁界の向きと前記第２コイルの磁界の向きとを互いに逆向きに設定したことによって、前記中間部材内に形成される磁界の飽和限界を高めることができる。
【００１１】
これにより、前記中間部材の上下幅方向厚さを低減することが可能となると共に、前記各コイルに対して前記中間部材を別個に形成する必要がないことから、前記トルクセンサの軸方向の短小化が図れる。また、前記トルクセンサにおける前記中間部材の共用化が図られて、該トルクセンサの部品点数を削減することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記第１コイル及び第２コイルがそれぞれ捲回された第１コイルボビン及び第２コイルボビンを備え、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンを、前記中間部材を挟持するように連結したことを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
【００１３】
この発明によれば、請求項２の作用効果に加えて、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンを、前記中間部材を挟持するように連結したことによって、前記各コイルボビンと前記中間部材とを一体化することができる。このため、前記トルクセンサの組み付けの際の前記各コイルボビン及び中間部材の取り扱いが容易となり、該トルクセンサの組み付け作業性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るトルクセンサの各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、このトルクセンサを、例えば車両のパワーステアリング装置に適用したものを示している。
【００１５】
図１〜図６は本発明の第１の実施形態を示しており、このトルクセンサは、図６に示すように、車体に固定されて、アッパハウジング１ａとロワハウジング１ｂとからなるハウジング１内には、一端側が図外のステアリングホイールに連結された入力軸２と、上端側がラック＆ピニオン機構５に連係される出力軸３とが、同軸上に突き合わせ状態に配置されていると共に、それぞれが軸受を介して回動自在に支持されている。
【００１６】
前記入力軸２と出力軸３とは、軸方向に対向する端部が、導電性金属材のトーションバー４を介して連結され、両軸間に作用するトルクが該トーションバー４の捩れ量に変換されるようになっている。
【００１７】
また、前記出力軸３には、図外の電動モータの動力を伝達するウォームホイールが一体に取り付けられており、この電動モータは、前記両軸２，３のトルクに応じた操舵補助トルクを付与するようになっている。
【００１８】
そして、前記ステアリングホイールから入力された操舵力が、前記入力軸２と、トーションバー４、出力軸３及びラック＆ピニオン機構５を介して、図外の転蛇輪に伝達されるようになっている。
【００１９】
前記入力軸２は、下端部がトーションバー４を囲繞した状態で出力軸３との突き合わせ部まで延び、その下端側の縮径部が出力軸３の上端側の凹部に相対回転自在に挿入されている。また、入力軸２の縮径部と出力軸３の凹部には、両軸２，３の相対回動角度位置を制限する図外のストッパが設けられている。
【００２０】
さらに、前記トーションバー４を囲繞する入力軸２の下端側外周には、第１円筒部材６が取り付けられている。この第１円筒部材６は、非磁性で且つ導電性を有するアルミニウム合金材によって形成され、入力軸２の下端部と共に内側磁路を形成するようになっている。
【００２１】
また、第１円筒部材６の周壁には、軸方向に沿う複数のスリット状の透過窓７ａ・・・，７ｂ・・・が円周方向沿って等間隔に上下二段に形成され、隣接する各段の透過窓７ａ，７ａ（７ｂ，７ｂ）間の図外の梁部が磁束の通過を遮断する遮蔽領域を成すようになっている。すなわち、第１円筒部材６は、磁気抵抗の大きい領域と小さい領域とが各段の透過窓７ａ，７ｂと前記梁部によって交互に形成されている。
【００２２】
一方、出力軸３は、上端部に前記入力軸２の下端部と第１円筒部材６の外周側を所定の隙間をもって非接触状態で囲繞する第２円筒部材８がかしめによって固定されている。この第２円筒部材８は、前記第１円筒部材６と同様に、非磁性で且つ導電性を有するアルミニウム合金材によって形成され、その周壁には第１円筒部材６の透過窓７ａ・・・，７ｂ・・・と同数の透過窓９ａ・・・，９ｂ・・・が上下二段に円周方向に等間隔に配置され、該各段の透過窓９ａ，９ｂ同士は周方向に相互オフセットされている。
【００２３】
すなわち、左右の操舵トルク発生時、つまりトーションバー４が捩られると、その捩れ量と方向に応じて前記第１円筒部材６の各段の透過窓７ａ・・・，７ｂ・・・と前記各段の透過窓９ａ・・・，９ｂ・・・との重合面積がそれぞれ増減変化することによって、前記入力軸３の露出面積の変化に伴う磁束の変化に応じて、後述する第１コイル１５及び第２コイル１６の各インピーダンスが増減変化する。
【００２４】
また、前記アッパハウジング１ａの軸方向ほぼ中央位置に設けられたコイル収容部１０内に、前記第２円筒部材８の各段の透過窓９ａ・・・，９ｂ・・・の外周側に非接触状態に挿入配置されたコイルユニット１１を備えている。
【００２５】
このコイルユニット１１は、図１及び図６に示すように、第１ボビン１３と第２ボビン１４とが軸方向へ上下に直列に連結されたコイルボビン１２と、該コイルボビン１２における各ボビン１３，１４の凹部外周にそれぞれ導線が捲回されてなる第１コイル１５及び第２コイル１６と、前記コイルボビン１２に対して軸方向外側から各ボビン１３，１４にそれぞれ被嵌して各コイル１５，１６のそれぞれの磁路を形成する第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８と、前記各ボビン１３，１４の間に挟持状態に介装されて各コイル１５，１６間の磁路を形成するための中間部材である中間ヨーク部材２１と、からそれぞれ構成されている。
【００２６】
そして、前記コイルユニット１１は、図６に示すように、前記コイル収容部１０内に形成された段差部に突き当て状態に収容されると共に、一端側に設けられた皿ばね３１によって下方へ付勢されている一方、他端側に設けられ、両端が開口した有蓋円筒状の規制部材３２によってコイル収容部１０内における軸方向の位置が規制されている。
【００２７】
前記コイルボビン１２は、非磁性材料からなり、図１に示すように、軸方向両端側の外径がそれぞれ拡径した段付き中空円筒状に形成されている。すなわち、前記コイルボビン１２は、前記第１コイル１５及び第２コイル１６がそれぞれ捲回される第１コイル捲回部１３ａ及び第２コイル捲回部１４ａと、該各コイル捲回部１３ａ，１４ａの一端側に設けられて互いに対向する第１内側フランジ部１３ｂ及び第２内側フランジ部１４ｂと、他端側に設けられた第１外側フランジ部１３ｃ及び第２外側フランジ部１４ｃと、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すような前記各内側フランジ部１３ｂ，１４ｂの外周側に突出して設けられた端子部１９ａ，１９ｂと、から構成されている。
【００２８】
前記各端子部１９ａ，１９ｂは、図３に示すように、断面ほぼ矩形状を呈し、径方向外側に延設されており、前記各内側フランジ部１３ｂ，１４ｂの外周側の端面となる前面に、図２（ａ）に示すように、前記各コイル１５，１６の始端部及び終端部がそれぞれ接続される各一対の接続端子２０ａ，２０ｂが所定の間隔を隔てて左右幅方向に並列に配設されている。そして、前記コイルユニット１１は、図６に示すように、前記各接続端子２０ａ，２０ｂを介して後述するインピーダンス検出回路３３に接続されている。
【００２９】
そして、前記コイルボビン１２は、図１に示すように、上下幅方向に渡ってブリッジ状に設けられて前記第１ボビンと第２ボビン１４の各内側フランジ部１３ｂ，１４ｂ同士を連結する縦断面ほぼコ字形状の連結部２２を有している。
【００３０】
この連結部２２は、図１に示すように、前記第１内側フランジ部１３ｂと一体に接続された上端側の第１接続部２２ａと、前記第２内側フランジ部１４ｂと一体に接続された下端側の第２接続部２２ｂと、前記第１接続部２２ａと第２接続部２２ｂの各外端縁を連結する上下幅方向に沿って設けられたサポート部２２ｃと、から構成され、図２（ｃ）に示すように、上下対称形状に形成されている。また、前記連結部２２は、図２（ｂ）及び図３に示すように、前記両端子部１９ａ，１９ｂと周方向に１８０°の位相をずらした位置に配設され、前記各ボビン１３，１４と共に型成形によって一体に形成されている。
【００３１】
前記第１接続部２２ａ及び第２接続部２２ｂは、図１及び図２（ｃ）に示すように、その左右幅が前記サポート部２２ｃとほぼ同じ左右幅に設定されており、それぞれの両側部の所定の位置に、該各接続部２２ａ，２２ｂの左右幅よりもさらに外側に若干突出した断面ほぼ矩形状の第１係合突部２３ａ及び第２係合突部２３ｂがそれぞれ一体に設けられている。
【００３２】
また、前記各接続部２２ａ，２２ｂは、図２（ｂ）に示すように、その径方向外側となる端面が、前記各ヨーク部材１７，１８がコイルボビン１２に被嵌した際に、各ヨーク部材１７，１８の外周面とほぼ重なるような径方向長さ（奥行き）に設定され、サポート部２２ｃが各ヨーク部材１７，１８の外周面よりも径方向外側に突出するようになっている。
【００３３】
前記第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８は、磁性材料からなり、図１に示すように、有底円筒状に形成されている。すなわち、前記第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８は、円環状の底壁１７ａ，１８ａと円筒状の周壁１７ｂ，１８ｂとから構成されており、図４に示すように、それぞれの外径が前記コイル収容部１０の内径とほぼ同じに設定されると共に、図１に示すように、コイルボビン１２に対して軸方向から被嵌している。
【００３４】
また、前記第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８の各周壁１７ｂ，１８ｂの端縁には、図２（ａ）及び図３に示すように、ほぼ矩形状に切欠形成され、前記第１端子部１９ａ，１９ｂ及び第２端子部１９ａ，１９ｂをそれぞれ外部に臨ませる第１端子部用窓２４ａ及び第２端子部用窓２４ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
一方、前記各ヨーク部材１７，１８は、図３に示すように、それぞれの周壁１７ｂ，１８ｂの端縁における第１端子部用窓２４ａ及び第２端子部用窓２４ｂとそれぞれ位相を１８０°ずらした位置、すなわち、図１及び図２（ｃ）に示すように、前記連結部２２に対応する周方向位置に、該連結部２２を回避すると共に該連結部２２のサポート部２２ｃを外部に臨ませる第１連結部用窓２５ａ及び第２連結部用窓２５ｂが切欠形成されている。
【００３６】
前記第１端子部用窓２４ａ及び第２端子部用窓２４ｂは、図２（ａ）に示すように、全体がそれぞれ前記各端子部１９ａ，１９ｂの外形よりも若干大きく形成され、前記各ヨーク部材１７，１８をそれぞれコイルボビン１２に被嵌した際に、各端子部１９ａ，１９ｂに対して遊嵌状態に嵌合するようになっている。そして、前記各端子部用窓２４ａ，２４ｂは、図３に示すように、その左右幅方向の寸法が、該各端子部用窓２４ａ，２４ｂの側面と各端子部１９ａ，１９ｂの側面との間に隙間αを形成するように設定されている。
【００３７】
一方、前記第１連結部用窓２５ａ及び第２連結部用窓２５ｂは、図２（ｃ）に示すように、全体がそれぞれ前記連結部２２の外形よりも僅かに大きく形成され、前記各ヨーク部材１７，１８をそれぞれコイルボビン１２に被嵌した際に、連結部２２に対してそれぞれ遊嵌するようになっている。
【００３８】
また、前記第１連結部用窓２５ａ及び第２連結部用窓２５ｂには、図１及び図２（ｃ）に示すように、該各連結部用窓２５ａ，２５ｂの底部側の側部に、前記第１係合突部２３ａ及び第２係合突部２３ｂにそれぞれ対応する凹状の第１係止溝２６ａ及び第２係止溝２６ｂが切欠形成されている。この第１係止溝２６ａ及び第２係止溝２６ｂは、図３に示すように、それぞれの溝深さとなる左右幅方向の寸法が、該各係止溝２６ａ，２６ｂの底面と各係合突部２３ａ，２３ｂの端面との間に隙間βを形成するように設定されている。
【００３９】
このように、前記連結部２２の各接続部２２ａ，２２ｂの左右幅に対して各ヨーク部材１７，１８の開口部の左右幅が小さく設けられていることから、該各ヨーク部材１７，１８は、コイルボビン１２に対して軸方向外側から被嵌させる際に、前記各連結部用窓２５ａ，２５ｂの開口縁が各係合突部２３ａ，２３ｂを撓み変形させることによって、各連結部用窓２５ａ，２５ｂ内にそれぞれ嵌入されるようになっている。すなわち、前記各ヨーク部材１７，１８は、前記各連結部用窓２５ａ，２５ｂの開口縁が各係合突部２３ａ，２３ｂの両外端縁を押圧して弾性変形させつつ該各係合突部２３ａ，２３ｂを各係止溝２６ａ，２６ｂ内に嵌合させることによって、コイルボビン１２にそれぞれ仮固定される。
【００４０】
前記中間ヨーク部材２１は、図２（ａ）に示すように、円環状を呈し、その内径がコイルボビン１２の内径とほぼ同じに設定されていると共に、その外形が第１ヨーク部材１７及び第２ヨーク部材１８の各周壁１７ｂ，１８ｂの外径とほぼ同じに設定されている。さらに、前記中間ヨーク部材２１の上下幅方向寸法は、前記第１ヨーク部材１７と第２ヨーク部材１８の各底壁１７ａ，１８ａの上下幅方向寸法の和よりも小さく設定されている。
【００４１】
また、前記アッパハウジング１ａには、図４及び図６に示すように、前記コイル収容部１０と並行して形成された外部に開口する凹状の回路収容部２７が設けられている。この回路収容部２７は、前記開口部がほぼ板状のカバー部材２８により閉塞されている一方、その底部には、コイル収容部１０と連通する切欠部２９が切欠形成され、該切欠部２９を介して前記コイルユニット１１の各端子部１９ａ，１９ｂが臨設されている。
【００４２】
さらに、前記回路収容部２７の内部には、前記各コイル１５，１６のインピーダンスの差によって操舵補助トルクを演算する前記インピーダンス検出回路３３が収容されている。このインピーダンス検出回路３３は、ビスにより回路収容部２７内に固定され、背面側となる回路収容部２７の底部側から前記切欠部２９を介して臨設された各端子部１９ａ，１９ｂのそれぞれの接続端子２０ａ，２０ｂが接続されている。
【００４３】
そして、前記コイル収容部１０の内周部には、図４に示すように、前記切欠部２９と位相を１８０°ずらした位置、すなわち、前記連結部２２に対応する周方向位置に、該連結部２２を回避する横断面ほぼ矩形状に形成された凹溝３０が、前記コイル収容部１０の下端側開口から軸方向に沿って設けられている。
【００４４】
この凹溝３０の溝幅の寸法は、該凹溝３０の側面と前記連結部２２のサポート部２２ｃの側面との間に隙間γを形成するように設定されていて、前記切欠部２９の側面と端子部１９ａ，１９ｂの側面との間に形成された隙間δよりも小さく設定されている。
【００４５】
次に、従来のトルクセンサと本実施の形態のトルクセンサのそれぞれの中間ヨーク部材２１内の磁束密度を測定する実験によって得られたそれぞれのトルクセンサの各コイル１５，１６の磁界の向きによる中間ヨーク部材２１の磁化特性を、図５に基づいて説明する。
【００４６】
この実験では、前記トルクセンサの第１コイル１５及び第２コイル１６にそれぞれ所定の電流を通電させた際に、所定の厚さ寸法に設定された第１ヨーク部材１７、第２ヨーク部材１８及び中間ヨーク部材２１内に形成される磁束の密度を測定したものである。図５（ａ）は、従来と同様に、前記中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を同じ向きに設定した場合の計算結果を示し、図５（ｂ）は、本実施の形態のように、中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を互いに逆向きに設定した場合の計算結果を示している。
【００４７】
前記トルクセンサは、前記第１コイル１５及び第２コイル１６を通電させると、前記第１ヨーク部材１７、第２ヨーク部材１８及び中間ヨーク部材２１に内に、図５（ａ）及び図５（ｂ）中のそれぞれの矢印が示すような各コイル１５，１６の磁界がそれぞれ形成される。
【００４８】
そして、従来のように、前記中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を同じ向きに設定した場合、図５（ａ）に示すように、特に中間ヨーク部材２１の外端部に磁束が集中して、該中間ヨーク部材２１の外端部において磁束の飽和が発生している。
【００４９】
一方、前記中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を互いに逆向きに設定した場合、図５（ｂ）に示すように、該中間ヨーク部材２１内において磁束が集中して発生する箇所がなく、中間ヨーク部材２１の磁化に伴う磁束の飽和は発生していない。
【００５０】
このように、同一の条件にて実験を行った結果、前記中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を同じ向きに設定すると該中間ヨーク部材２１の磁化飽和が発生するにもかかわらず、中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を互いに逆向きに設定すると該中間ヨーク部材２１の磁化飽和の飽和限界には到達しないことが明らかである。
【００５１】
これにより、前記中間ヨーク部材２１は、該中間ヨーク部材２１に形成される各コイル１５，１６の磁界の方向を互いに逆向きに設定することによって、中間ヨーク部材２１の飽和限界を高めることができ、従来の中間ヨーク部材２１の厚さ寸法を縮小して、該中間ヨーク部材２１の薄肉化を図ることが可能となる。
【００５２】
また、コイルユニット１１近傍に外部磁界が発生した際には、図６に示すように、コイルユニット１１の近傍で最も大きい断面積を有するトーションバー４の軸方向に最も大きな外部磁界が発生する。そこで、前記中間ヨーク部材２１に形成される第１コイル１５及び第２コイル１６のそれぞれの磁界の向きを互いに逆向きに設定したことによって、図６中の細矢印に示すように、コイルユニット１１の内周側に形成される各コイル１５，１６の磁界を同一の方向に流すことが可能となる。
【００５３】
これにより、前記各コイル１５，１６の磁界は前記外部磁界の影響によって同じ量だけ増大又は減少することになるため、前記インピーダンス検出回路３３によって行われる各コイル１５，１６のそれぞれのインピーダンスの差に基づく操舵補助トルクの演算において、外部磁界の影響による各コイル１５，１６のインピーダンスの変化量を相殺することができる。
【００５４】
さらに、前記コイルユニット１１の内周側に形成される各コイル１５，１６の磁界の向きを同一、例えば図６中の細矢印のように下から上に流れるようにしたことによって、トーションバー４の軸方向に図６中の太矢印のように上から下に向かって流れる外部磁界に対しては、各コイル１５，１６のそれぞれの磁界の向きが外部磁界に対して逆向きとなることから、該外部磁界を打ち消すように作用する。
【００５５】
したがって、この実施の形態によれば、前記中間ヨーク部材２１内に形成される第１コイル１５の磁界の向きと第２コイル１６の磁界の向きとを互いに逆向きに設定したことによって、該中間ヨーク部材２１内の磁界の飽和限界を高めることができるため、中間ヨーク部材２１の薄肉化を図ることが可能となる。
【００５６】
具体的には、前記中間ヨーク部材２１の上下幅方向厚さを、前記各ヨーク部材１７，１８の底壁１７ａ，１８ａの上下幅方向厚さの和よりも小さく設定することが可能となっており、前記トルクセンサの仕様によっては、前記各ヨーク部材１７，１８の底壁１７ａ，１８ａとほぼ同じ上下幅方向厚さに設定することも可能となっている。これにより、前記トルクセンサの軸方向の短小化を図ることができる。
【００５７】
さらに、前記中間ヨーク部材２１を薄肉化できることから、各コイル１５，１６によって形成される磁路を一枚の中間ヨーク部材２１内に共有させることができる。これにより、前記中間ヨーク部材２１を各コイル１５，１６ごとに別個に設ける必要がなく、前記トルクセンサの部品点数を削減することもできる。
【００５８】
また、前記コイルボビン１２を、前記連結部２２を介して中間ヨーク部材２１を挟持するように第１ボビン１３と第２ボビン１４とを一体に形成したことによって、前記コイルユニット１１の組立の際のコイルボビン１２及び中間ヨーク部材２１の取り扱いが容易となり、前記トルクセンサの組み付け作業性の向上が図れる。
【００５９】
そして、前記各ヨーク部材１７，１８の周壁１７ｂ，１８ｂの端縁に各連結部用窓２５ａ，２５ｂをそれぞれ形成して連結部２２を回避したことによって、前記中間ヨーク部材２１に各ボビン１３，１４の連結に伴う逃げ加工などを一切施すことなく該各ボビン１３，１４を連結することが可能となっている。これにより、中間ヨーク部材２１の逃げ加工などに伴う該中間ヨーク部材２１の磁化飽和限界の低下を抑制することが可能となるため、前記連結部２２の形成に伴う中間ヨーク部材２１の上下幅方向厚さの増加を抑制することができ、前記トルクセンサの軸方向の短小化が図れる。
【００６０】
また、前記連結部２２を中間ヨーク部材２１の径方向外側に延設し、前記トルクセンサのセンシング部（中心）から最も遠い位置となる各ヨーク部材１７，１８の周壁１７ｂ，１８ｂの端縁を切欠加工して各連結部用窓２５ａ，２５ｂを設けたことによって、各ボビン１３，１４の連結に伴う各コイル１５，１６のコイル特性の変化を最小限に抑えることができる。
【００６１】
また、前記各ヨーク部材１７，１８の周壁１７ｂ，１８ｂの端縁に各連結部用窓２５ａ，２５ｂを切欠形成し、該各連結部用窓２５ａ，２５ｂからサポート部２２ｃを外部に臨ませる一方、前記コイル収容部１０内にサポート部２２ｃを回避する凹溝３０を設けたことによって、コイル収容部１０内におけるコイルユニット１１の回転方向の移動を抑制することが可能となっている。これにより、コイルユニット１１とインピーダンス検出回路３３との接続部のぐらつきや接触不良などの不具合を防止することができる。
【００６２】
さらに、前記各連結部用窓２５ａ，２５ｂの側面とサポート部２２ｃの側面との間隔γを、前記切欠部２９の側面と端子部１９ａ，１９ｂの側面との間隔δよりも小さく設定したことによって、前記各コイル１５，１６から各端子部１９ａ，１９ｂに向かって引き出される導線の切欠部２９の側面への接触を防止することができることから、各コイル１５，１６の短絡が防止される。
【００６３】
そして、前記コイルボビン１２の連結部２２に各係合突部２３ａ，２３ｂを設ける一方、前記各ヨーク部材１７，１８の連結部用窓２５ａ，２５ｂ内に各係止溝２６ａ，２６ｂを設けたことによって、コイルボビン１２に対して各ヨーク部材１７，１８をそれぞれ係止固定可能としたことから、コイルボビン１２、中間ヨーク部材２１及び各ヨーク部材１７，１８をすべて一体化することが可能となっている。
【００６４】
これにより、前記トルクセンサの組み付けの際に、各ボビン１３，１４、中間ヨーク部材２１及び各ヨーク部材１７，１８の取り扱いが容易となることは勿論、手扱いや搬送などにおけるコイルユニット１１の分裂のおそれがなく、このコイルユニット１１の分裂に伴うトルクセンサの特性試験を再度行うなどのトルクセンサの組み付け作業性の低下を防止することができる。
【００６５】
さらに、前記各ヨーク部材１７，１８をコイルボビン１２に係止固定するものの、この固定は仮止めであることから、コイルユニット１１の特性試験の判定結果が不良であった場合には、各ヨーク部材１７，１８をコイルボビン１２から取り外して該各ヨーク部材１７，１８を他のヨーク部材と組み替えて再試験を行うことができる。これにより、コイルユニット１１の歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
なお、前記連結部２２を、前記端子部１９ａ，１９ｂに対して１８０°位相をずらした位置に形成したことによって、特に各ヨーク部材１７，１８の各端子部用窓２４ａ，２４ｂ及び各連結部用窓２５ａ，２５ｂの形成を一工程で行うことができるため、該各ヨーク部材１７，１８の加工作業性が良好となっている。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施の形態について図７に基づいて説明すると、基本構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、前記第１の実施の形態における連結部２２の上下方向に対向する各係合突部２３ａ，２３ｂの一側部が基端側に向かって漸次拡大するほぼテーパ状に形成されている。さらに、該各係合突部２３ａ，２３ｂは、その先端側がほぼ円弧状の丸みを帯びた形状に形成されている。
【００６８】
一方、前記各連結部用窓２５ａ，２５ｂは、その左右幅方向長さが開口端から底部側に向かって漸次拡大するように切欠形成されている。すなわち、前記各係止溝２６ａ，２６ｂが、各係合突部２３ａ，２３ｂの外形に対応する形状に形成されている。
【００６９】
この実施の形態によれば、前記各係合突部２３ａ，２３ｂの先端側を円弧状に形成したことにより、コイルボビン１２に対する各ヨーク部材１７，１８の脱着の際の引っかかりが緩和されて、前記トルクセンサの組み付け作業性の向上が図れる。なお、特に、前記各ヨーク部材１７，１８を取り外す場合には、前記テーパ状に形成された各係合突部２３ａ，２３ｂによって各連結部用窓２５ａ，２５ｂの開口縁が軸方向外側へと滑らかに案内されるため、コイルボビン１２から各ヨーク部材１７，１８の取り外しがより一層容易に行えるようになっている。
【００７０】
また、前記各係合突部２３ａ，２３ｂの一側部を基端側に向かってテーパ状に形成したことから、該各係合突部２３ａ，２３ｂの強度の向上に貢献することができ、コイルボビン１２に対する各ヨーク部材１７，１８の脱着の際の各係合突部２３ａ，２３ｂの破損を防止することができる。
【００７１】
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
【００７２】
請求項（１）  前記第１コイルボビン及び第２コイルボビンは軸方向両端側にそれぞれフランジ部を有し、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンの間に対向する前記両フランジ部を、該両フランジ部の径方向外側に延設されて前記中間部材の外周縁を抱持するように形成された連結部によって連結したことを特徴とする請求項３に記載のトルクセンサ。
【００７３】
この発明によれば、前記中間部材の外周縁を抱持するように形成した連結部を介して前記各コイルボビンを連結したことによって、前記中間部材に孔や溝などの加工を施すことがないため、前記中間部材内の前記各コイルの磁界の飽和限界の低下を抑制することが可能となる。これにより、前記連結部の形成に伴う前記中間部材の厚さ寸法の増加を抑制することができ、前記トルクセンサの軸方向の短小化が図れる。
【００７４】
請求項（２）  前記第１コイルボビン及び第２コイルボビンは軸方向両端側にそれぞれフランジ部を有し、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンの間に対向する前記両フランジ部を、該両フランジ部の径方向外側に延設されて前記中間部材の外周縁を抱持するように形成された連結部によって連結すると共に、前記第１ヨーク部材の周壁の端縁に前記連結部の上半部を回避する第１切欠窓を設ける一方、前記第２ヨーク部材の周壁の端縁に前記連結部の下半部を回避する第２切欠窓を設けたことを特徴とする請求項３に記載のトルクセンサ。
【００７５】
この発明によれば、前記中間部材の外周側に連結部を延設すると共に、前記各ヨーク部材の開口端縁に前記各切欠窓を設けて、前記中間部材に加工を施さずに前記各コイルボビンを連結したことによって、前記中間部材内の前記各コイルの磁界の飽和限界の低下を抑制することが可能となる。これにより、前記連結部の形成に伴う前記中間部材の厚さ寸法の増加を抑制することができ、前記トルクセンサの軸方向の短小化が図れる。
【００７６】
また、前記連結部を前記中間部材の径方向外側に延設して前記各コイルボビンを連結し、前記中間部材ではなく前記トルクセンサのセンシング部（中心）から最も遠い前記各ヨーク部材の周壁の端縁を切欠加工して前記切欠窓を設けたことによって、前記各コイルボビンの連結に伴う前記各コイルのコイル特性の変化を最小限に抑えることができる。
【００７７】
請求項（３）  前記連結部の周方向両側部の上半側に、周方向外側に突出する第１係合突部を延設し、前記連結部の周方向両側部の下半側に、周方向外側に突出する第２係合突部を延設する一方、前記第１切欠窓内に前記第１係合突部に係止する第１係止溝を設け、前記第２切欠窓内に前記第２係合突部に係止する第２係止溝を設けたことを特徴とする請求項（２）に記載のトルクセンサ。
【００７８】
この発明によれば、前記第１コイルボビンに対して前記第１ヨーク部材を係止固定すると共に、前記第２コイルボビンに対して前記第２ヨーク部材を係止固定したことによって、前記各コイルボビン、前記中間部材及び前記各ヨーク部材をすべて一体化することができる。このため、前記トルクセンサの組み付け時における前記各コイルボビン、前記中間部材及び前記各ヨーク部材の取り扱いが容易となり、該トルクセンサの組み付け作業性の向上が図れる。
【００７９】
請求項（４）  前記第１コイル及び第２コイルがそれぞれ捲回されると共に前記連結部を介して互いに連結された前記第１コイルボビン及び第２コイルボビンと、該第１コイルボビン及び第２コイルボビンにそれぞれ被嵌された前記第１ヨーク部材及び第２ヨーク部材と、前記第１コイルボビンと前記第２コイルボビンとの間に挟持状態に保持された前記中間部材とからなるコイルユニットを収容するほぼ円柱状のコイル収容部を有するハウジングをさらに備え、前記コイル収容部の内壁部に軸方向に沿って形成すると共に、前記コイルユニットの連結部と嵌合して前記コイルユニットの回転方向の移動を規制する凹溝を設けたことを特徴とする請求項（１）に記載のトルクセンサ。
【００８０】
この発明によれば、前記ハウジングのコイル収容部内に前記凹溝を設けて前記コイルユニットの回転方向の移動を規制したことによって、前記トルクセンサと回路基板との接続部に対する負荷の発生が防止される。この結果、前記接続部のぐらつきによる接触不良などの不具合を防止することができる。
【００８１】
請求項（５）  前記ヨーク部材の中間部の上下幅方向寸法を、前記第１コイル側の前記ヨーク部材の上端部の上下幅方向寸法と前記第２コイル側の下端部の上下幅方向寸法との和よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【００８２】
この発明によれば、前記ヨーク部材の中間部に形成される前記第１コイルの磁界と前記第２コイルの磁界とが互いに前記中間部内における磁界の飽和限界を高めるように作用することから、前記第１コイルを囲繞する前記ヨーク部材と前記第２コイルを囲繞する前記ヨーク部材とを離間して配置する必要がなくなる。この結果、前記中間部の上下幅方向寸法を小さく設定することができる。
【００８３】
請求項（６）  前記ヨーク部材の中間部の上下幅方向寸法を、前記第１コイル側の前記ヨーク部材の上端部の上下幅方向寸法又は前記第２コイル側の下端部の上下幅方向寸法よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【００８４】
この発明によれば、前記ヨーク部材の中間部に形成される前記第１コイルの磁界と前記第２コイルの磁界とが互いに前記中間部内における磁界の飽和限界を高めるように作用することから、前記第１コイル又は第２コイルによって形成される磁界のみが流れる前記ヨーク部材の他の部位よりも磁界の飽和限界が高くなる。この結果、前記中間部の上下幅方向寸法を小さく設定することができる。
【００８５】
本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記コイルボビン１２及び各ヨーク部材１７，１８の形状、大きさ及び数量を、自動車の仕様や大きさなどによって自由に変更することができる
また、前記コイルボビン１２と各ヨーク部材１７，１８との仮固定手段は、前記凹凸嵌合に限定されるものではなく、例えばコイルボビン１２の連結部２２の各接続部２２ａ，２２ｂを、前記各係合突部２３ａ，２３ｂを設けることなくサポート部２２ｃと同じ左右幅に形成する一方、各ヨーク部材１７，１８の各連結部用窓２５ａ，２５ｂの両側部を、前記各係止溝２６ａ，２６ｂを設けることなくほぼ直線状に形成すると共に、該各連結部用窓２５ａ，２５ｂの左右幅を各接続部２２ａ，２２ｂの左右幅よりも若干小さく設定することによってコイルボビン１２と各ヨーク部材１７，１８とを圧入状態に仮固定しても、前記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８６】
さらに、前記連結部２２は、前記端子部１９ａ，１９ｂに対して１８０°位相をずらした位置に限定されるものではなく、前記各内側フランジ部１３ｂ，１４ｂの外周部であればどの位置に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示し、本発明のコイルユニットを説明する分解斜視図である。
【図２】本発明に係るコイルユニットを示し、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の背面図である。
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明に係るコイルユニットに形成される磁界を示す模式図であって、（ａ）は従来のように各コイルの磁界の方向を同じ向きに設定した場合のコイルユニットに形成される磁界の向きを示す実験結果、（ｂ）は各コイルの磁界の方向を互いに逆向きに設定した場合のコイルユニットに形成される磁界の向きを示す実験結果である。
【図６】本発明に係るパワーステアリング装置の概略図である。
【図７】本発明に係る第２の実施の形態を示し、コイルユニットの背面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０…コイル収容部
１１…コイルユニット
１２…コイルボビン
１３…第１ボビン（第１コイルボビン）
１４…第２ボビン（第２コイルボビン）
１５…第１コイル
１６…第２コイル
１７…第１ヨーク部材（ヨーク部材）
１８…第２ヨーク部材（ヨーク部材）
２１…中間ヨーク部材（中間部材）
２２…連結部
２３ａ…第１係合突部（係合突部）
２３ｂ…第２係合突部（係合突部）
２５ａ…第１連結部用窓（第１切欠窓）
２５ｂ…第２連結部用窓（第２切欠窓）
２６ａ…第１係止溝
２６ｂ…第２係止溝
３０…凹溝
【図１】
2007292522.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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