(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が第１の軸に連結され、他端側が第２の軸に連結されて、その両軸間に加わるトルクを捩れ変位に変換するトーションバーと、
前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されたリング形状を有する多極磁石と、
前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、前記多極磁石が発生する磁界内でエアギャップを有する磁気回路を形成する多極ヨークと、
前記エアギャップを通る磁束密度を検出する磁気センサとを備えるトルクセンサの組立方法であって、
前記多極磁石を前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定した後、
前記多極ヨークを前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に回転可能な状態で仮組み付けすることにより、前記多極磁石と前記多極ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって前記多極ヨークが静止する位置を特定し、その静止位置で前記多極ヨークを前記第２の軸または前記トーションバーに固定することを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項２】
請求項１に記載したトルクセンサの組立方法において、
前記多極ヨークは、前記静止位置が特定された後、前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に圧入固定されることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項３】
請求項２に記載したトルクセンサの組立方法において、
前記多極ヨークは、前記第２の軸または前記トーションバーに対する圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、前記調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
前記多極磁石は、前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に圧入固定され、その圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、前記調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項５】
請求項１〜３に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
前記多極磁石は、前記第１の軸または前記トーションバーの一端側にモールド固定されていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項６】
一端側が第１の軸に連結され、他端側が第２の軸に連結されて、その両軸間に加わるトルクを捩れ変位に変換するトーションバーと、
前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されたリング形状を有する多極磁石と、
前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、前記多極磁石が発生する磁界内でエアギャップを有する磁気回路を形成する多極ヨークと、
前記エアギャップを通る磁束密度を検出する磁気センサとを備えるトルクセンサの組立方法であって、
前記多極ヨークを前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定した後、
前記多極磁石を前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に回転可能な状態で仮組み付けすることにより、前記多極磁石と前記多極ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって前記多極磁石が静止する位置を特定し、その静止位置で前記多極磁石を前記第１の軸または前記トーションバーに固定することを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項７】
請求項６に記載したトルクセンサの組立方法において、
前記多極磁石は、前記静止位置が特定された後、前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に圧入固定されることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項８】
請求項７に記載したトルクセンサの組立方法において、
前記多極磁石は、前記第１の軸または前記トーションバーに対する圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、前記調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項９】
請求項６〜８に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
前記多極ヨークは、前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に圧入固定され、その圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、前記調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項１０】
請求項６〜８に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
前記多極ヨークは、前記第２の軸または前記トーションバーの他端側にモールド固定されていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【請求項１１】
請求項３、４、８、９に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、前記多極磁石と前記多極ヨークの何方か一方、またはその両方は、それぞれ径方向に拡大されたフランジ部を有し、このフランジ部の外径部に、前記係合部としての二面幅、または溝、または突起が設けられていることを特徴とするトルクセンサの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多極磁石と多極ヨークとを用いて構成されるトルクセンサの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、本出願人が先に提案したトルクセンサ（特願2001-148894 参照）がある。このトルクセンサは、トーションバーの一端側に第１の軸を介して連結された多極磁石と、トーションバーの他端側に第２の軸を介して連結された一組の多極ヨークと、この一組の多極ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成されている。
ここで、多極磁石と一組の多極ヨークは、トーションバーに捩れが発生していない状態（トルクが加わっていない状態）で、磁気センサの出力（電圧）がゼロになる中点を出すために、多極ヨークに設けられた爪の中心と、多極磁石の着磁境界線（Ｎ極とＳ極との境界）とが一致する様に配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、磁気センサの出力がゼロになる中点を出すために、どうやって多極ヨークと多極磁石の位置決めを行うかが大きな問題である。
一般的には、多極磁石（または多極磁石に付随する部品）と多極ヨーク（または多極ヨークに付随する部品）との各々に位置決め用の溝、あるいは二面幅等の部品加工を施し、それを組み付けて中点を出すことが考えられる。
【０００４】
しかし、この方法では、溝加工あるいは二面幅等の部品加工でコストがアップする上、多極磁石の磁束分布バラツキや多極ヨークの加工精度バラツキの影響により、磁気センサの出力が狙いどおりにゼロにならないという欠点がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、多極磁石の磁束分布バラツキや多極ヨークの加工精度バラツキの影響を受けることなく、磁気センサの出力がゼロになる様に、多極磁石と多極ヨークとの位置決めを容易に行うことのできるトルクセンサの組立方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明のトルクセンサは、多極磁石を第１の軸またはトーションバーの一端側に固定した後、多極ヨークを第２の軸またはトーションバーの他端側に回転可能な状態で仮組み付けすることにより、多極磁石と多極ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって多極ヨークが静止する位置を特定し、その静止位置で多極ヨークを第２の軸またはトーションバーに固定して組み立てられる。
【０００６】
この組立方法では、多極磁石と多極ヨークとが両者間に働く磁気吸引力によって釣り合った位置（回転可能に仮組み付けされた多極ヨークが静止する位置）に固定されるので、多極ヨークのエアギャップに磁束が通ることはなく、磁気センサで検出される磁束密度は０となる。
本発明によれば、多極磁石及び多極ヨークに対する位置決め用の溝や二面幅等の部品加工を必要としないので、コストアップを防ぐことができる。また、多極磁石の磁束分布バラツキや多極ヨークの加工精度バラツキの影響を受けることがないので、正確に磁気センサの出力がゼロになる中点を出すことができる。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したトルクセンサの組立方法において、
多極ヨークは、静止位置が特定された後、第２の軸またはトーションバーの他端側に圧入固定されることを特徴とする。
この場合、多極ヨークの静止位置が特定された後、その位置で第２の軸またはトーションバーの他端側に圧入できるので、静止位置からずれる可能性が小さくなり、磁気センサの出力を狙いどおりゼロにすることが可能である。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項２に記載したトルクセンサの組立方法において、
多極ヨークは、第２の軸またはトーションバーに対する圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
この場合、第２の軸またはトーションバーの他端側に圧入された多極ヨークの圧入位置を、調整治具により回転方向に微調整することが可能である。
【０００９】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
多極磁石は、第１の軸またはトーションバーの一端側に圧入固定され、その圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
この場合、第１の軸またはトーションバーの一端側に圧入された多極磁石の圧入位置を、調整治具により回転方向に微調整することが可能である。
【００１０】
（請求項５の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
多極磁石は、第１の軸またはトーションバーの一端側にモールド固定されていることを特徴とする。
この場合、多極磁石と第１の軸またはトーションバーとの同軸性を確保できるので、軸ずれによる出力変動を抑えることができる。
【００１１】
（請求項６の発明）
本発明のトルクセンサは、多極ヨークを第２の軸またはトーションバーの他端側に固定した後、多極磁石を第１の軸またはトーションバーの一端側に回転可能な状態で仮組み付けすることにより、多極磁石と多極ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって多極磁石が静止する位置を特定し、その静止位置で多極磁石を第１の軸またはトーションバーに固定して組み立てられる。
【００１２】
この組立方法では、多極磁石と多極ヨークとが両者間に働く磁気吸引力によって釣り合った位置（回転可能に仮組み付けされた多極磁石が静止する位置）に固定されるので、多極ヨークのエアギャップに磁束が通ることはなく、磁気センサで検出される磁束密度は０となる。
本発明によれば、多極磁石及び多極ヨークに対する位置決め用の溝や二面幅等の部品加工を必要としないので、コストアップを防ぐことができる。また、多極磁石の磁束分布バラツキや多極ヨークの加工精度バラツキの影響を受けることがないので、正確に磁気センサの出力がゼロになる中点を出すことができる。
【００１３】
（請求項７の発明）
請求項６に記載したトルクセンサの組立方法において、
多極磁石は、静止位置が特定された後、第１の軸またはトーションバーの一端側に圧入固定されることを特徴とする。
この場合、多極磁石の静止位置が特定された後、その位置で第１の軸またはトーションバーの一端側に圧入できるので、静止位置からずれる可能性が小さくなり、磁気センサの出力を狙いどおりゼロにすることが可能である。
【００１４】
（請求項８の発明）
請求項７に記載したトルクセンサの組立方法において、
多極磁石は、第１の軸またはトーションバーに対する圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
この場合、第１の軸またはトーションバーの一端側に圧入された多極磁石の圧入位置を、調整治具により回転方向に微調整することが可能である。
【００１５】
（請求項９の発明）
請求項６〜８に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
多極ヨークは、第２の軸またはトーションバーの他端側に圧入固定され、その圧入位置を調整治具により回転方向に調整するために、調整治具に係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
この場合、第２の軸またはトーションバーの他端側に圧入された多極ヨークの圧入位置を、調整治具により回転方向に微調整することが可能である。
【００１６】
（請求項１０の発明）
請求項６〜８に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、
多極ヨークは、第２の軸またはトーションバーの他端側にモールド固定されていることを特徴とする。
この場合、多極ヨークと第２の軸またはトーションバーとの同軸性を確保できるので、軸ずれによる出力変動を抑えることができる。
【００１７】
（請求項１１の発明）
請求項３、４、８、９に記載した何れかのトルクセンサの組立方法において、多極磁石と多極ヨークの何方か一方、またはその両方は、それぞれ径方向に拡大されたフランジ部を有し、このフランジ部の外径部に、係合部としての二面幅、または溝、または突起が設けられていることを特徴とする。
この場合、調整治具を二面幅または溝または突起に嵌め合わせることで位置決めできるので、回転方向の微調整を容易に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はトルクセンサ１の斜視図である。
本実施例のトルクセンサ１は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられる。電動パワーステアリング装置は、図４に示す様に、ステアリング２の操舵機構に動力を与えてステアリング２の操舵力を補助する電動モータ３と、ステアリング２の操舵力を検出する本発明のトルクセンサ１と、このトルクセンサ１によって検出された操舵力の大きさに応じて電動モータ３に流す電流量を制御する制御回路４とを備えている。
【００１９】
トルクセンサ１は、ステアリングシャフト５を構成する入力軸５ａ（本発明の第１の軸または第２の軸）と出力軸５ｂ（本発明の第２の軸または第１の軸）との間に設けられ、図２に示す様に、トーションバー６、多極磁石７、一組の多極ヨーク８（８Ａ、８Ｂ）、及び磁気センサ９等より構成される。
トーションバー６は、一端側が入力軸５ａ（または出力軸５ｂ）に連結され、他端側が出力軸５ｂ（または入力軸５ａ）に連結されて、ステアリングシャフト５に操舵トルクが加わると、その操舵トルクの大きさに応じて捩じれ変位を生じる。
【００２０】
多極磁石７は、トーションバー６の一端側に嵌合するリング形状を有し、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている（図２参照）。
一組の多極ヨーク８は、図１に示す様に、トーションバー６の他端側に固定されるホルダ部１０を介して多極磁石７の外周面に近接して同心円上に配置されている。個々の多極ヨーク８は、複数（多極磁石７のＮ極及びＳ極と同数）の磁極爪８ａが周方向に等間隔に設けられ、互いの磁極爪８ａが交互に噛み合う様に、一定のエアギャップを保って対向配置されている。
【００２１】
磁気センサ９は、一方の多極ヨーク８Ａと他方の多極ヨーク８Ｂとの間に設けられるエアギャップ内に挿入されて、そのエアギャップに発生する磁束密度を検出する。この磁気センサ９は、例えばホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子等が用いられ、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して制御回路４に出力する。
【００２２】
上述した多極磁石７と一組の多極ヨーク８は、トーションバー６に捩れが生じていない状態（ステアリングシャフト５に操舵トルクが加わっていない状態）で、磁気センサ９の出力（電圧）がゼロになる中点を出すために、多極ヨーク８に設けられた各磁極爪８ａの中心と多極磁石７の着磁境界線（Ｎ極とＳ極との境界）とが一致する様に配置されている（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
以下に、トーションバー６に対する多極磁石７と一組の多極ヨーク８の組み付け方法（位置決め方法）について説明する。
ａ）ホルダ部１０をトーションバー６の他端側に圧入固定して一組の多極ヨーク８を位置決めする。
ｂ）多極磁石７をトーションバー６の一端側に回転可能な状態で仮組み付けする。
ｃ）多極磁石７と一組の多極ヨーク８との間に生じる磁気吸引力によって多極磁石７が静止する位置を特定する。
ｄ）その静止位置で多極磁石７をトーションバー６の一端側に圧入固定する。
【００２４】
次に、本実施例の作動を説明する。
トーションバー６にトルクが加わっていない状態、つまりトーションバー６に捩じれ変位が発生していない状態では、図３（ｂ）に示す様に、多極ヨーク８に設けられている各磁極爪８ａの中心と多極磁石７の着磁境界線とが一致している。この場合、多極ヨーク８の磁極爪８ａには、多極磁石７のＮ極とＳ極から同数の磁力線が出入りするため、一方の多極ヨーク８Ａと他方の多極ヨーク８Ｂの内部でそれぞれ磁力線が閉じている。従って、両ヨーク間のエアギャップに磁束が洩れることはなく、磁気センサ９の出力はゼロとなる。
【００２５】
ステアリングシャフト５に操舵トルクが入力されると、トーションバー６に捩じれ変位が生じるため、多極磁石７と一組の多極ヨーク８との相対位置が周方向に変化する。これにより、図３（ａ）または（ｃ）に示す様に、多極ヨーク８に設けられている各磁極爪８ａの中心と多極磁石７の着磁境界線とが周方向にずれるため、一方の多極ヨーク８Ａと他方の多極ヨーク８Ｂ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、両ヨーク間のエアギャップには、トーションバー６の捩じれ量に略比例した正負の磁束が発生するため、この磁束密度を磁気センサ９で検出し、電気信号に変換して制御回路４へ出力する。
【００２６】
（第１実施例の効果）
本実施例のトルクセンサ１は、トーションバー６の一端側に多極磁石７を固定する際に、多極磁石７と一組の多極ヨーク８との間に作用する磁気吸引力を利用して多極磁石７が静止する位置を特定し、その静止位置で多極磁石７をトーションバー６の一端側に圧入固定している。これにより、トーションバー６に捩じれが発生していない状態では、多極磁石７のＮ極とＳ極から同数の磁力線が多極ヨーク８の各磁極爪８ａに出入りするため、多極ヨーク８の内部で磁力線が閉じていることになる。従って、両ヨーク間のエアギャップに磁束が洩れることはなく、磁気センサ９で検出される磁束密度は０となる。
【００２７】
この方法によれば、多極磁石７及び多極ヨーク８に対する位置決め用の溝や二面幅等の部品加工を必要としないので、コストアップを防ぐことができる。また、多極磁石７の磁束分布バラツキや多極ヨーク８の加工精度バラツキの影響を受けることがないので、正確に磁気センサ９の出力がゼロになる中点を出すことができる。
また、本実施例では、多極磁石７の静止位置が特定された後、その静止位置で多極磁石７をトーションバー６の一端側に圧入固定しているので、静止位置からずれる可能性が小さくなり、磁気センサ９の出力を狙いどおりゼロにすることが可能である。
【００２８】
上記の第１実施例では、トーションバー６に対して一組の多極ヨーク８を予め固定した状態で、回転可能に仮組み付けされた多極磁石７の静止位置を特定して位置決めしているが、その逆の方法、つまりトーションバー６に対して予め多極磁石７を固定した状態で、回転可能に仮組み付けされた一組の多極ヨーク８の静止位置を特定して位置決めしても良い。
【００２９】
また、多極磁石７あるいは一組の多極ヨーク８をトーションバー６に固定する際に、圧入によらず、例えば接着剤によって固定する方法も可能である。
更に、第１実施例では、多極磁石７をトーションバー６の一端側に固定し、一組の多極ヨーク８をトーションバー６の他端側に固定しているが、例えば多極磁石７を入力軸５ａまたは出力軸５ｂに固定し、一組の多極ヨーク８を出力軸５ｂまたは入力軸５ａに固定しても良い。
【００３０】
（第２実施例）
図５はトルクセンサ１の分解斜視図である。
本実施例のトルクセンサ１は、多極磁石７が入力軸５ａに圧入固定され、一組の多極ヨーク８が出力軸５ｂに圧入固定されるもので、その多極磁石７及び多極ヨーク８の圧入位置を回転方向に調整する方法について説明する。
なお、入力軸５ａと出力軸５ｂは、トーションバー６の一端側と他端側に、それぞれピン１１によって連結されている。
【００３１】
また、本実施例のトルクセンサ１は、多極ヨーク８の外周に近接して配置される一組の集磁リング１２を有している。この集磁リング１２は、多極ヨーク８から磁束を集めるもので、周方向の一カ所に平板状の集磁部１２ａが設けられて、互いの集磁部１２ａ同士が対向して配置され、その集磁部１２ａ同士の間に磁気センサ９が配置される。
多極磁石７と多極ヨーク８には、図５に示す様に、それぞれ径方向に拡大されたフランジ部１３、１４が設けられ、このフランジ部１３、１４の外径部に係合部１３ａ、１４ａが形成されている。
【００３２】
係合部１３ａ、１４ａは、図６に示す様に、フランジ部１３、１４の径方向両側に設けられる（ａ）二面幅、（ｂ）溝、（ｃ）突起などである。
この係合部１３ａまたは１４ａに図示しない調整治具を嵌め合わせて、多極磁石７または多極ヨーク８の圧入位置を回転方向に微調整することにより、多極磁石７と多極ヨーク８とのゼロ点位置合わせを行うことができる。
なお、図５では、多極磁石７と多極ヨーク８の両方に係合部１３ａ、１４ａを形成しているが、何方か一方のみに係合部１３ａ、１４ａを形成しても良い。
【００３３】
（第３実施例）
図７はステアリングシャフト（入力軸５ａと出力軸５ｂ）に取り付けられたトルクセンサ１の断面図である。
第１実施例では、多極ヨーク８をトーションバー６に圧入固定しているが、本実施例では、圧入固定する代わりに、出力軸５ｂに対して多極ヨーク８をモールド樹脂１５で固定する方法を採用した。この構成では、出力軸５ｂと多極ヨーク８との同軸性を確保できるので、軸ずれによる出力変動を抑えることができる。
【００３４】
なお、本実施例の方法は、多極磁石７を入力軸５ａに固定する場合にも適用できる。つまり、第１実施例に記載した様に、多極磁石７と多極ヨーク８との間に作用する磁気吸引力を利用して多極磁石７と多極ヨーク８とのゼロ点位置を調整する方法では、多極磁石７を予め入力軸５ａに固定しておく場合に、その多極磁石７を入力軸５ａにモールド固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルクセンサの斜視図である。
【図２】トルクセンサの分解斜視図である。
【図３】本実施例の作動説明図である。
【図４】電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図５】トルクセンサの分解斜視図である（第２実施例）。
【図６】係合部を有するフランジ部の平面図である（第２実施例）。
【図７】ステアリングシャフトに取り付けられたトルクセンサの断面図である（第３実施例）。
【符号の説明】
１    トルクセンサ
６    トーションバー
７    多極磁石
８    多極ヨーク
９    磁気センサ
５ａ  入力軸（第１の軸）
５ｂ  出力軸（第２の軸）
１３    多極磁石のフランジ部
１３ａ  係合部
１４    多極ヨークのフランジ部
１４ａ  係合部
１５    モールド樹脂
【図１】
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【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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