(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトと、
その第１シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、
その第１シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第１成形部材と、
その第２シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第２成形部材とを有し、
その第１成形部材は、両シャフトと同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第１検出部を有するように成形され、
その第２成形部材は、前記円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第２検出部を有するように成形され、
両シャフトの相対回転による第１検出部と第２検出部との相対位置変化に応じて、両シャフトによる伝達トルクに対応する信号を出力可能なトルクセンサにおいて、
各成形部材それぞれに位置決め用マークが設けられ、
両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その第１成形部材のマークと第２成形部材のマークとは、前記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置され、
各成形部材は各検出部を有するように型成形され、この型成形により同時に各マークが各成形部材における一定位置に設けられることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するパワーステアリング装置において、その操舵トルクを検出するのに適したトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両のパワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの回転を入力シャフトから出力シャフトを介して車輪に伝達する際、入力シャフトから出力シャフトに伝達される操舵トルクを図９に示すようなトルクセンサ１００により検出している。その検出トルクの大きさに応じて操舵補助力を付与している。
【０００３】
そのトルクセンサ１００においては、入力シャフト１０２と出力シャフト１０３が、トーションバー１０４を介して連結され、伝達トルクに応じて弾性的に相対回転する。その入力シャフト１０２に取り付けられる磁性材製の第１検出リング１０５の端面と、出力シャフト１０３に取り付けられる磁性材製の第２検出リング１０６の端面とに、それぞれ複数の互いに外形同一の歯１０５ａ、１０６ａが、両シャフト１０２、１０３と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。そのハウジング１０１に挿入される磁性材製のコイルホルダー１０７により保持される。そのコイル１０８が磁束を発生することで、第１検出リング１０５、第２検出リング１０６及びコイルホルダー１０７を構成部材として含む磁気回路が構成される。両シャフト１０２、１０３の相対回転により、一方の歯１０５ａと他方の歯１０６ａとの相対位置が変化し、その一方の歯１０５ａと他方の歯１０６ａとの互いとの対向面積が変化する。その面積変化により、その磁気回路の磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化による電磁誘導に基づき、両シャフト１０２、１０３による伝達トルクに対応する信号を出力するトルク検出回路が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来にあっては、両シャフト１０２、１０３が相対回転していない検出原点位置にある時、第１検出リング１０５の各歯１０５ａと第２検出リング１０６の各歯１０６ａとは一対一に相対向するように配置される。しかし、第１検出リング１０５の各歯１０５ａを、第２検出リング１０６の何れの歯１０６ａに対向させるかを定める基準はなかった。そのため、第１検出リング１０５の各歯１０５ａが、第２検出リング１０６の特定の歯１０６ａに対向するように、各シャフト１０２、１０３に検出リング１０５、１０６を取り付けることができなかった。また、各検出リング１０５、１０６の成形時の公差により各歯１０５ａ、１０６ａの寸法は均一ではない。そのため、複数のトルクセンサの間において、両検出リング１０５、１０６の相対的な取り付け位置の相異に起因してトルク検出性能にばらつきが生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１シャフトと、その第１シャフトに同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される第２シャフトと、その第１シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第１成形部材と、その第２シャフトに同軸心かつ同行回転するように取り付けられる第２成形部材とを有し、その第１成形部材は、両シャフトと同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第１検出部を有するように成形され、その第２成形部材は、前記円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列すると共に、互いに外形同一の複数の第２検出部を有するように成形され、両シャフトの相対回転による第１検出部と第２検出部との相対位置変化に応じて、両シャフトによる伝達トルクに対応する信号を出力可能なトルクセンサにおいて、各成形部材それぞれに位置決め用マークが設けられ、両シャフトが相対回転していない検出原点位置にある時、その第１成形部材のマークと第２成形部材のマークとは、前記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置され、各成形部材は各検出部を有するように型成形され、この型成形により同時に各マークが各成形部材における一定位置に設けられることを特徴とする。本発明の構成によれば、各成形部材それぞれに設けられる位置決め用マークを基準として、両シャフトが検出原点位置にある時に特定の第１検出部と特定の第２検出部とが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフトに成形部材を取り付けることができる。よって、各検出部の寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ相互の間においては、特定の第１検出部と特定の第２検出部との相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフトの相対回転による両検出部の相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。また、各成形部材における一定位置にマークを正確かつ容易に設けることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態のトルクセンサ１は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ１は、ハウジング２と、第１シャフト３と、第２シャフト４とを備えている。そのハウジング２の一端にステアリングコラム５が連結されている。その第１シャフト３の外周は、そのステアリングコラム５の内周によりブッシュ１２を介して支持される。その第２シャフト４の外周は、ハウジング２の内周により軸受１３、１４を介して支持される。
【０００９】
そのステアリングシャフト６は、一端が第１シャフト３の一端にピン８により連結され、他端がステアリングホイール（図示省略）に接続される。その第１シャフト３と第２シャフト４にトーションバー７が挿入される。そのトーションバー７は、一端が第１シャフト３の一端に上記ピン８により連結され、他端が第２シャフト４にピン１０により連結されている。これにより、その第１シャフト３と第２シャフト４は操舵抵抗に応じたトーションバー７の捩じれにより、同軸心に弾性的に相対回転可能とされている。
【００１０】
その第２シャフト４の回転が、例えばラックピニオン式ステアリングギア等を介して車輪に伝達されることで、その車輪が転舵される。その第２シャフト４の外周にウォームホイール１５が取り付けられる。そのウォームホイール１５は、操舵補助力発生用モータの出力シャフトに取り付けられたウォーム１６に噛み合う。
【００１１】
その第１シャフト３に、磁性材製の第１検出リング（第１成形部材）２１が同軸心かつ同行回転するように取り付けられている。その第２シャフト４に、磁性材製の第２検出リング（第２成形部材）２３が同軸心かつ同行回転するように取り付けられている。その第１検出リング２１の一端面と第２検出リング２３の他端面は、互いに対向するように配置される。図２の（１）、（２）に示すように、その第１検出リング２１の一端面に、複数の互いに外形同一の歯（第１検出部）２１ａが、両シャフト３、４と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。その第１検出リング２１の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部２１ｂとされている。また、その第２検出リング２３の他端面に、複数の互いに外形同一の歯（第２検出部）２３ａが、両シャフト３、４と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列するように設けられている。各歯２１ａ、２３ａは型成形され、例えば、型鍛造や鋳造により各歯２１ａ、２３ａを有すように各検出リング２１、２３が成形される。
【００１２】
そのハウジング２の内周に、磁性材製の第１コイルホルダー３１と磁性材製の第２コイルホルダー３２とが挿入されている。その第１コイルホルダー３１の内周に第１コイル３３が挿入され、その第２コイルホルダー３２の内周に第２コイル３４が挿入されている。
【００１３】
その第１コイルホルダー３１と第２コイルホルダー３２との間に環状ディスタンスピース５１が配置されている。その第１、第２コイルホルダー３１、３２とディスタンスピース５１は、ハウジング２の内周に嵌め合わされた止め輪５５とハウジング２の内面２ｄとにより、バネ６０を介して挟まれる。
【００１４】
各コイル３３、３４は、ハウジング２の外面側に取り付けられるプリント基板４１に配線を介して接続される。そのプリント基板４１に、図３に示すトルク検出回路が形成されている。すなわち、第１コイル３３は抵抗４５を介して発振器４６に接続され、第２コイル３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。これにより、第１コイル３３が第１検出リング２１、第２検出リング２３及び第１コイルホルダー３１を通過する磁束を発生することで、第１検出リング２１、第２検出リング２３及び第１コイルホルダー３１を構成部材として含む第１磁気回路が構成される。また、第２コイル３４が第１検出リング２１および第２コイルホルダー３２を通過する磁束を発生することで、第１検出リング２１および第２コイルホルダー３２を構成部材として含む第２磁気回路が構成される。
【００１５】
その第１シャフト３から第２シャフト４へのトルク伝達により、トーションバー７が弾性的に捩れ、両シャフト３、４が相対回転する。これにより、第１検出リング２１と第２検出リング２３とが相対的に回転し、第１検出リング２１の歯２１ａと第２検出リング２３の歯２３ａとの相対位置が変化する。その相対位置変化に応じて伝達トルクに対応する信号が出力される。すなわち、その相対位置変化により、両歯２３ａ、２３ｂの互いとの対向面積が変化する。この面積変化により、その第１磁気回路の磁気抵抗が変化する。その磁気抵抗の変化に基づき第１コイル３３の出力が変化する。これにより、その出力に対応する伝達トルクが検出される。その小径部２１ｂの外径は、操舵トルクの作用していない状態で、その第１磁気回路における磁気抵抗と第２磁気回路における磁気抵抗とが互いに等しくなるように設定される。これにより、温度変動による第１コイル３３の出力変動は、温度変動による第２コイル３４の出力変動に等しくなるので、差動増幅回路４８により打ち消され、第１磁気回路における磁気抵抗の変化に基づく伝達トルクの検出値の温度変動を補償できる。その差動増幅回路４８から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて上記モータが駆動されることで、前記ウォーム１６、ウォームホイール１５、第２シャフト４を介して操舵補助力が付与される。
【００１６】
図２に示すように、各検出リング２１、２３それぞに位置決め用第１、第２マークＭ１、Ｍ２が、各検出リング２１、２３の歯２１ａ、２３ａの型成形時に同時に型成形により設けられている。各マークＭ１、Ｍ２の形態は図示例では円形の刻印状とされているが、他の形状の図、文字、数字等でもよく、また、刻印状でなく検出リング２１、２３の表面から突出するものでもよく、位置決め用として認識可能なシンボルであればよい。さらに、第１マークＭ１と第２マークＭ２とは互いに異なる外形であってもよい。また、本実施形態では、各マークＭ１、Ｍ２は、磁束変化に影響を与えることがないように、第１マークＭ１は第１検出リング２１の一端面における相隣接する２つの歯２１ａの間に設けられ、第２マークＭ２は第２検出リング２３の他端面における相隣接する２つの歯２３ａの間に設けられている。
【００１７】
両シャフト３、４が相対回転していない検出原点位置にある時、その第１検出リング２１の第１マークＭ１と第２検出リング２３の第２マークＭ２とは、両シャフト３、４の軸心まわりの円筒の周方向において、互いに対して予め定められた一定位置に配置される。例えば、第１マークＭ１と第２マークＭ２とは検出原点位置においてシャフト軸方向において対向するようにトルクセンサ１が組み立てられる。
【００１８】
上記第１実施形態の構成によれば、各検出リング２１、２３それぞれに設けられるマークＭ１、Ｍ２を基準として、両シャフト３、４が検出原点位置にある時に第１検出リング２１における特定の歯２１ａと第２検出リング２３における特定の歯２３ａとが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフト３、４に各検出リング２１、２３を取り付けることができる。よって、各歯２１ａ、２３ａの寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ１相互の間において、第１検出リング２１における特定の歯２１ａと第２検出リング２３における特定の歯２３ａとの相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフト３、４の相対回転による両歯２１ａ、２３ａの相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。さらに、各マークＭ１、Ｍ２を各検出リング２１、２３の歯２１ａ、２３ａと同時に型成形により設けることで、各検出リング２１、２３における一定位置に各マークＭ１、Ｍ２を正確かつ容易に設けることができる。
【００１９】
図４〜図８に示す第２実施形態のトルクセンサ１′は、車両のパワーステアリング装置における操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ１′は、ハウジング２′と、第１シャフト３′と、第２シャフト４′とを備えている。各シャフト３′、４′は鋼材等の強磁性体とされている。その第１シャフト３′は、軸受５′を介してハウジング２′により支持され、ブッシュ６′を介して第２シャフト４′の一端に形成された凹部４ａ′の内周により支持される。その第２シャフト４′は、軸受７′を介してハウジング２′により支持される。その検出トルクに応じて操舵補助力が付与される。
【００２０】
その第１シャフト３′に形成された軸方向孔３ａ′と、その第２シャフト４′の凹部４ａ′とにトーションバー８′が挿入されている。そのトーションバー８′の一端はピン９′により第１シャフト３′に同行回転するように連結され、他端はセレーション１０′を介して第２シャフト４′に同行回転するように連結される。これにより、その第２シャフト４′は第１シャフト３′と同軸心に配置されると共に、第１シャフト３′に弾性的に相対回転可能に連結される。その第１シャフト３′の一端側はステアリングホイール（図示省略）に接続され、その第２シャフト４′の他端側は例えばラックピニオン式ステアリングギア等のステアリングギアに接続される。これにより、操舵のためのステアリングホイールの回転が第１、第２シャフト３′、４′を介して車輪に伝達され、操舵角が変化する。
【００２１】
その第１シャフト３′は、円筒形の第１筒状部材（第１成形部材）１１′に圧入されることで、その第１筒状部材１１′と同軸心かつ同行回転するように連結されている。その第２シャフト４′は、円筒形の第２筒状部材（第２成形部材）１２′に圧入されることで、その第２筒状部材１２′と同軸心かつ同行回転するように連結されている。その第２筒状部材１２′は、ハウジング２′内において第１、第２シャフト３′、４′、第１筒状部材１１′と同軸心に配置され、第１筒状部材１１′の外周を隙間を介して覆う。
【００２２】
そのハウジング２′の内周に、磁性材製の第１コイルホルダー３１′と磁性材製の第２コイルホルダー３２′とが挿入されている。図５に示すように、各コイルホルダー３１′、３２′は、円筒状の外周部分３１ａ′、３２ａ′と、その外周部分３１ａ′、３２ａ′の一端側から内方に向かう円環状の周壁部分３１ｂ′、３２ｂ′と、その外周部分３１ａ′、３２ａ′の他端側から内方に向かう円環状の蓋部分３１ｃ′、３２ｃ′とから構成される。各コイルホルダー３１′、３２′は、ハウジング２′の内周に形成される段差２ａ′と、ハウジング２′の内周に嵌め合わされる止め輪５３′とにより、板バネ５４′を介して挟み込まれ、これによりハウジング２′に固定される。
【００２３】
その第１コイルホルダー３１′により保持される第１コイル３３′と、その第２コイルホルダー３２′により保持される第２コイル３４′とが、両シャフト３′、４′の相対回転軸方向に沿って並列する。両コイル３３′、３４′は同一仕様であり、導線３３ａ′、３４ａ′を絶縁材製のボビン３３ｂ′、３４ｂ′に第１シャフト３′の軸心まわりに巻き付けることで構成され、各コイルホルダー３１′、３２′の内周に挿入されている。各コイルホルダー３１′、３２′及びコイル３３′、３４′は、上記第２筒状部材１２′の外周を隙間を介して囲むように配置される。各コイル３３′、３４′は、後述のようにトルク検出回路を構成し、交番磁界を生じるように磁束を発生させる。
【００２４】
その第１筒状部材１１′は磁性材製とされ、第１シャフト３′の外周を囲むと共にコイル３３′、３４′の発生磁束の通過位置に配置される磁束通過部を有する。その磁束通過部に第１検出部として上部開口４１′と下部開口４２′とがそれそれ複数形成されている。図６、図７に示すように、それら上部開口４１′は、両シャフトフト３′、４′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。それら下部開口４２′は、両シャフトフト３′、４′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。各開口４１′、４２′の外形は互いに同一とされ、本実施形態ではシャフト軸方向に平行な縁とシャフト周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有する。その上部開口４１′と下部開口４２′とは、シャフト軸方向に沿って間隔をおいて並列配置されている。各開口４１′、４２′の周方向寸法Ｓ１′は、各開口４１′、４２′の相互間における磁束通過部の周方向寸法Ｓ２′よりも大きくされている。
【００２５】
その第１筒状部材１１′の磁束通過部の内周と第１シャフト３′の外周との間に、上記開口４１′、４２′に通じる環状の隙間δが形成されている。本実施形態では、その第１シャフト３′の外周に周溝３ａ′が形成され、その周溝３ａ′の両縁部の外周に第１筒状部材１１′の両周縁部の内周が圧入され、その周溝３ａ′の底面と第１筒状部材１１′の内周との間が隙間δとされている。両シャフト３′、４′の相対回転軸方向において、その隙間δの両端δ′、δ″間に開口４１′、４２′が配置され、後述の磁束の漏れの遮断効果を高め、第１シャフト３′の第１筒状部材１１′への圧入力を小さくしている。
【００２６】
その第２筒状部材１２′は、導電性を有する非磁性材製とされ、その第１筒状部材１１′の磁束通過部を囲むと共に各コイル３３′、３４′の発生磁束の通過位置に配置される磁束規制部を有する。その磁束規制部に第２検出部として第１開口４３′と第２開口４４′とがそれそれ複数形成されている。その第１開口４３′と第２開口４４′とは、シャフト軸方向における間隔をおいて配置されている。それら第１開口４３′は、両シャフトフト３′、４′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。それら第２開口４４′は、両シャフトフト３′、４′と同軸心の円筒の周方向に沿って等間隔をおいて並列する。各開口４３′、４４′の外形は互いに同一とされ、本実施形態ではシャフト軸方向に平行な縁とシャフト周方向に平行な縁とを有する４辺形に沿う形状を有する。上記第１コイル３３′は各第１開口４３′を通過する磁束を発生する位置に配置され、上記第２コイル３４′は各第２開口４４′を通過する磁束を発生する位置に配置される。
【００２７】
各開口４１′、４２′、４３′、４４′は型成形され、例えば、筒状部材１１′、１２′を構成するパイプ材から金型を用いてプレス成形により開口４１′、４２′、４３′、４４′部分が打ち抜かれたり、鋳造により開口４１′、４２′、４３′、４４′を有するように筒状部材１１′、１２′が成形される。
【００２８】
図５に示すように、シャフト軸方向において、各開口４３′、４４′の寸法は各コイル３３′、３４′の寸法を超えると共に各コイルホルダー３１′、３２′の寸法未満とされ、第１開口４３′は第１コイルホルダー３１′の両端間に配置され、第２開口４４′は第２コイルホルダー３２′の両端間に配置され、第１コイル３３′は第１開口４３′の両端間に配置され、第２コイル３４′は第２開口４４′の両端間に配置される。これにより、第１シャフト３′、第２シャフト４′、第１コイル３３′、第２コイル３４′、および第２筒状部材１２′の軸方向における相対位置が、製造公差や組み立て公差により変動しても、両シャフト３′、４′の相対回転軸方向において開口４３′、４４′をコイル３３′、３４′の発生磁束の通過位置に配置できる。よって、その磁束通過部の通過磁束の公差による変動をなくし、検出精度の低下を防止できる。
【００２９】
シャフト径方向における開口４３′、４４′と上記第１筒状部材１１′の磁束通過部との重なり面積が両シャフト３′、４′の相対回転に応じて変化するように、その開口４３′、４４′と上記第１検出部とは両シャフト３′、４′の径方向において部分的に重なるように配置されている。すなわち、図７に示すように、シャフト軸方向において、各第１検出部を構成する上下部開口４１′、４２′それぞれは、各第２検出部を構成する第１、第２開口４３′、４４′それぞれよりも長寸とされている。その第１開口４３′は、トルク検出範囲に対応する両シャフト３′、４′の相対回転範囲では、シャフト軸方向において上部開口４１′の両端間に配置され、シャフト径方向において上部開口４１′におけるシャフト軸方向に沿う単一の縁４１ａ′と重なる。その第２開口４４′は、トルク検出範囲に対応する両シャフト３′、４′の相対回転範囲では、シャフト軸方向において下部開口４２′の両端間に配置され、シャフト径方向において下部開口４２′におけるシャフト軸方向に沿う単一の縁４２ａ′と重なる。
【００３０】
両シャフト３′、４′が検出原点位置にある時、すなわち舵角が零の時、第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積は、第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積と等しくされている。すなわち図６、図７に示すように、両シャフト３′、４′が相対回転していない検出原点位置にある時、各上部開口４１′におけるシャフト軸方向に沿う一つの縁４１ａ′は、各第１開口４３′におけるシャフト軸方向に沿う中心と径方向において重なるように配置され、各下部開口４２′におけるシャフト軸方向に沿う一つの縁４２ａ′は、各第２開口４４′におけるシャフト軸方向に沿う中心と径方向において重なるように配置されている。各開口４３′、４４′の周方向寸法Ｐ１′は、各開口４１′、４２′の周方向寸法Ｓ１′および各開口４１′、４２′の相互間における磁束通過部の周方向寸法Ｓ２′よりも小さくされている。
【００３１】
また、シャフト径方向における第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積は、両シャフト３′、４′が一方向に相対回転する時は増加し、両シャフト３′、４′が他方向に相対回転する時は減少するように、その第１開口４３′と上部開口４１′とは相対配置されている。また、シャフト径方向における第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積は、両シャフト３′、４′が一方向に相対回転する時は減少し、両シャフト３′、４′が他方向に相対回転する時は増加するように、その第２開口４４′と下部開口４２′とは相対配置されている。すなわち、各第１開口４３′の周方向間に各第２開口４４′が配置され、第１開口４３′と重なる上部開口４１′の縁４１ａ′と、第２開口４４′と重なる下部開口４２′の縁４２ａ′とは、シャフト周方向において第１検出部側の開口４１′、４２′の中心からみて互いに逆の側に位置するものとされている。両シャフト３′、４′の相対回転時において、第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値と、第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値とは互いに等しくされている。
【００３２】
図５において二点鎖線βで示すように、第１コイル３３′の発生磁束が第１コイルホルダー３１′、第２筒状部材１２′の第１開口４３′、第１筒状部材１１′の磁束通過部を通過することで、その第１コイルホルダー３１′および第１筒状部材１１′の磁束通過部を構成要素として含む第１磁気回路が構成される。また、第２コイル３４′の発生磁束が第２コイルホルダー３２′、第２筒状部材１２′の第２開口４４′、第１筒状部材１１′の磁束通過部を通過することで、その第２コイルホルダー３２′および第２筒状部材１２′の磁束通過部を構成要素として含む第２磁気回路が構成される。
【００３３】
上記構成において、トルク伝達時における両シャフト３′、４′の相対回転により、磁性材製の第１筒状部材１１′の磁束通過部に形成された第１検出部を構成する開口４１′、４２′と、導電性を有する非磁性材製の第２筒状部材１２′の磁束規制部に形成された第２検出部を構成する開口４３′、４４′との相対位置が変化する。この第１検出部４１′、４２′と第２検出部４３′、４４′との相対位置に応じて、両シャフト３′、４′による伝達トルクに対応する信号が出力される。すなわち、シャフト径方向における第２検出部を構成する開口４３′、４４′と磁束通過部との重なり面積が、両シャフト３′、４′の相対回転に応じて変化する。その第１筒状部材１１′は磁性材製であり、その第２筒状部材１２′は非磁性材製であるので、その重なり面積の変化によって、その磁束通過部の通過磁束が変化する。また、コイル３３′、３４′の磁束発生に基づき生じる交番磁界内で導電性の第１筒状部材１１′に生じる渦電流によっても、その磁束通過部に至る磁束が遮られる。これにより、その磁束通過部の通過磁束を、その重なり面積の変化に応じて変化させることができる。その面積変化は伝達トルクに対応する両シャフト３′、４′の相対回転に対応する。その磁束変化に基づく電磁誘導によりコイル３３′、３４′出力が変化するものとされ、そのコイル出力の変化に基づき伝達トルクが検出される。
【００３４】
また、上記構成においては、トルク伝達時に両シャフト３′、４′が一方向に相対回転すると、その相対回転量に応じて第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積が増加し、第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積が減少する。また、トルク伝達時に両シャフト３′、４′が他方向に相対回転すると、その相対回転量に応じて第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積が減少し、第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積が増加する。各重なり面積の変化に応じて磁束通過部を通過する磁束が変化する。また、両シャフト３′、４′の相対回転時において、その第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値と、その第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積の変化の絶対値とは互いに等しくされている。よって、第１開口４３′と磁束通過部との重なり面積の変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化と、第２開口４４′と磁束通過部との重なり面積の変化に応じた磁束通過部の通過磁束の変化との差に基づき、両シャフト３′、４′により伝達されるトルクを検出でき、トルク検出感度が増大する。また、両シャフト３′、４′が一方向に相対回転した時と、他方向に相対回転した時の何れの場合にも、その相対回転量に応じたトルクを検出できる。しかも、温度が変動した場合、第１開口４３′と重なる磁束通過部を通過する磁束と、第２開口４４′と重なる磁束通過部を通過する磁束とは同じだけ変化するので、両磁束変化の差に基づきトルクを検出することで温度変動による検出トルクの変動を相殺できる。
また、磁性材製の第１筒状部材１１′における磁束通過部の内周と、強磁性体の第１シャフト３′の外周との間に、環状の隙間δが形成されているので、コイル３３′、３４′まわりの磁気回路から第１シャフト３′への磁束の漏れを、その隙間δにより遮断することができる。その第１筒状部材１１′と第１シャフト３′とは別部材であるので、その第１筒状部材１１′としては磁気回路を構成する上で必要とされる磁気特性を充足するものを選定でき、その第１シャフト３′としては、トルクを伝達する構造部材として必要な機械的特性を充足するものを選定できる。また、その第１シャフト３′を第１筒状部材１１′に圧入することで、その第１筒状部材１１′を第１シャフト３′に固定するための部材が不要で部品点数を削減できる。さらに、その第１筒状部材１１′における磁束通過部の内周と第１シャフト３′の外周との間の環状の隙間δにより、その圧入荷重を低減し、圧入荷重による第１筒状部材１１′の歪み発生を防止し、検出精度低下を阻止できる。
【００３５】
本実施形態では、各コイル３３′、３４′は、ハウジング２′の外面側に取り付けられるプリント基板３５′に配線を介して接続される。そのプリント基板３５′に、図８に示すトルク検出回路が形成されている。その回路において、第１コイル３３′は抵抗４５′を介して発振器４６′に接続され、第２コイル３４′は抵抗４７′を介して発振器４６′に接続され、各コイル３３′、３４′は差動増幅回路４８′に接続される。これにより、両シャフト３′、４′間でのトルク伝達によりトーションバー８′が捩れることで両シャフト３′、４′が弾性的に相対回転し、その伝達トルクに応じて第２検出部を構成する開口４３′、４４′と磁束通過部との重なり面積が変化し、その重なり面積の変化により磁束通過部の通過磁束が変化することで、第１、第２コイル３３′、３４′の出力が変化する。その第１開口４３′と重なる磁束通過部の通過磁束の変化と、第２開口４４′と重なる磁束通過部の通過磁束の変化との差に対応する差動増幅回路４８′の出力に基づき、両シャフト３′、４′により伝達されるトルクが検出される。その差動増幅回路４８′から出力される伝達トルクに対応した信号に応じて駆動されるモータ等の図外アクチュエータにより操舵補助力が付与される。その操舵補助力の付与機構は公知の構成を採用できる。
【００３６】
図４、図７に示すように、各筒状部材１１′、１２′それぞに位置決め用第１、第２マークＭ１′、Ｍ２′が、各筒状部材１１′、１２′の開口４１′、４２′、４３′、４４′の型成形時に同時に型成形されることで設けられている。各マークＭ１′、Ｍ２′の形態は図示例では三角形の刻印状とされているが、他の形状の図、文字、数字等でもよく、また、刻印状でなく筒状部材１１′、１２′の表面から突出するものでもよく、位置決め用として認識可能なシンボルであればよい。さらに、第１マークＭ１′と第２マークＭ２′とは互いに異なる外形であってもよい。また、本実施形態では、各マークＭ１′、Ｍ２′は、磁束変化に影響を与えることがないように、各筒状部材１１′、１２′の外周であって第１磁気回路の磁束通過位置よりもステアリングホイール側に離れた位置に設けられている。
【００３７】
両シャフト３′、４′が相対回転していない検出原点位置にある時、その第１筒状部材１１′の第１マークＭ１′と第２筒状部材１２′の第２マークＭ２′とは、両シャフト３′、４′と同軸心の円筒の周方向において、互いに対して予め定められた一定位置に配置される。例えば、第１マークＭ１′と第２マークＭ２′とは検出原点位置においてシャフト軸方向において対向するようにトルクセンサ１が組み立てられる。
【００３８】
上記第２実施形態の構成によれば、各筒状部材１１′、１２′それぞれに設けられるマークＭ１′、Ｍ２′を基準として、両シャフト３′、４′が検出原点位置にある時に第１筒状部材１１′における特定の開口４１′、４２′と第２筒状部材１２′における特定の開口４３′、４４′とが上記円筒の周方向において互いに対して予め定められた一定位置に配置されるように、各シャフト３′、４′に筒状部材１１′、１２′を取り付けることができる。よって、各開口４１′、４２′、４３′、４４′の寸法が公差により均一でなくても、複数のトルクセンサ１相互の間において、第１筒状部材１１′における特定の開口４１′、４２′と第２筒状部材１２′における特定の開口４３′、４４′との相対位置が上記円筒の周方向において不均一になるのを防止できる。これにより、両シャフト３′、４′の相対回転による第１筒状部材１１′の開口４１′、４２′と第２筒状部材１２′の開口４３′、４４′との相対位置変化に基づくトルク検出性能を均一化できる。さらに、各マークＭ１′、Ｍ２′を開口４１′、４２′、４３′、４４′と同時に型成形により設けることで、各筒状部材１１′、１２′における一定位置に各マークＭ１、Ｍ２を正確かつ容易に設けることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、トルク検出性能にばらつきのないトルクセンサを構造を複雑化することなく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のトルクセンサの断面図
【図２】本発明の第１実施形態のトルクセンサにおける検出リングの（１）は正面図、（２）は部分側面図
【図３】本発明の第１実施形態のトルクセンサの回路構成の説明図
【図４】本発明の第２実施形態のトルクセンサの断面図
【図５】本発明の第２実施形態のトルクセンサの要部の断面図
【図６】本発明の第２実施形態のトルクセンサの要部の横断面図
【図７】本発明の第２実施形態のトルクセンサの筒状部材の部分展開図
【図８】本発明の第２実施形態のトルク検出回路を示す図
【図９】従来のトルクセンサの断面図
【符号の説明】
１、１′  トルクセンサ
３、３′  第１シャフト
４、４′  第２シャフト
１１′、１２′  筒状部材（成形部材）
２１、２３  検出リング（成形部材）
２１ａ、２３ａ  歯（検出部）
４１′、４２′、４３′、４４′  開口（検出部）
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１′、Ｍ２′  マーク
【図１】
0004034028.tif 000002
【図２】
0004034028.tif 000003
【図３】
0004034028.tif 000004
【図４】
0004034028.tif 000005
【図５】
0004034028.tif 000006
【図６】
0004034028.tif 000007
【図７】
0004034028.tif 000008
【図８】
0004034028.tif 000009
【図９】
0004034028.tif 000010