JP7322811B2 - 磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置に関するものである。

従来より、多極磁石とヨーク部材との相対的回転によって生ずる磁束の変化を磁気センサで検出し、磁気センサの検出信号に基づいて、トーションバーに加わるトルクを検出するトルク検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この磁気センサは、樹脂部材で構成されるケーシングと、ケーシングに配置されて磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子とを備えている。また、磁気センサは、ケーシングに固定され、ヨーク部材からの磁束を磁気検出素子へと誘導する磁束誘導部材を備えている。なお、磁束誘導部材は、ヨーク部材と対向する本体部と、本体部から延設されて磁気検出素子と対向する延設部とを有する構成とされている。そして、磁束誘導部材は、インサート成形によってケーシングに固定される。

特開２０１９－４５４７７号公報

しかしながら、磁束誘導部材をインサート成形でケーシングに固定する場合、磁束誘導部材を支持するための支持部等を金型に構成する必要がある。このため、このような磁気センサは、ケーシングを構成するための金型が複雑になり易く、製造工程が複雑になり易い。

本発明は上記点に鑑み、製造工程が複雑になることを抑制できる磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１、４では、対向して配置された第１ヨーク部（３１０）と第２ヨーク部（３２０）との間に発生する磁束に応じた検出信号を出力する磁気センサであって、磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子（７０）と、中空部（６００ａ）を有し、中空部内に磁気検出素子が配置されるケーシング（５０）と、軟磁性体で形成され、磁束を磁気検出素子へと誘導し、一部が磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材（８１、８２）と、を備え、ケーシングは、固定孔部（６１４ｂ）が形成されており、一対の磁束誘導部材は、圧入部（８１ｄ、８２ｄ）が構成された挿通部（８１ｃ、８２ｃ）を有し、圧入部が固定孔部に固定されることでケーシングに固定されている。
そして、請求項１では、一対の磁束誘導部材は、第１ヨーク部と第２ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部（８１ａ、８２ａ）と、本体部から延設され、磁気検出素子と対向する部分を有する延設部（８１ｂ、８２ｂ）とを有し、挿通部は、延設部に備えられている。
請求項４では、一対の磁束誘導部材は、第１ヨーク部と第２ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部（８１ａ、８２ａ）と、本体部から延設され、磁気検出素子と対向する部分を有する延設部（８１ｂ、８２ｂ）とを有し、一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの挿通部は、本体部の面方向と交差する方向に沿って延設されている。

これによれば、第１、第２磁束誘導部材は、圧入部がケーシングの固定孔部に固定されることでケーシングに固定されている。つまり、第１、第２磁束誘導部材は、アウトサート成形によってケーシングに固定されている。このため、ケーシングを構成する際に第１、第２磁束誘導部材を支持する金型を用意する必要がない。したがって、ケーシングを構成するための金型が複雑になることを抑制でき、製造工程が複雑になることを抑制できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態におけるトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１に示されたトルク検出装置の分解斜視図である。 図２に示されたトルク検出装置の組み付け状態における、多極磁石およびヨーク部材を拡大した斜視図である。 ヨーク部材の斜視図である。 図４Ａ中のIVB－IVB線に沿ったヨーク部材の断面図である。 図３に示された多極磁石、第１ヨーク部、および第２ヨーク部の相対回転状態を示す側面図である。 図３に示された多極磁石、第１ヨーク部、および第２ヨーク部の相対回転状態を示す側面図である。 図３に示された多極磁石、第１ヨーク部、および第２ヨーク部の相対回転状態を示す側面図である。 磁気センサの斜視図である。 図６中のVII－VII線に沿った断面図である。 図６中のVIII－VIII線に沿った断面図である。 図８中の固定孔部近傍の拡大図である。 第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 図１０のXI方向から視た平面図である。 図７および図８のXII方向から視た、第１、第２磁束誘導部材と磁気検出素子との位置関係を示す平面図である。 磁気センサを収容壁に取り付けてトルク検出装置を構成した模式図である。 第１実施形態の変形例における第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 第２実施形態における第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 第１、第２磁束誘導部材と磁気検出素子との位置関係を示す平面図である。 第１実施形態の磁気センサにおける磁束の流れを説明するための図である。 第２実施形態の変形例における第１、第２磁束誘導部材と磁気検出素子との位置関係を示す平面図である。 第３実施形態における第１、第２磁束誘導部材の平面図である。 第４実施形態における第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 第５実施形態における第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 第５実施形態の変形例における第１、第２磁束誘導部材の斜視図である。 他の実施形態における第１、第２磁束誘導部材の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、磁気センサを用いてトルク検出装置を構成し、当該トルク検出装置を用いて電動パワーステアリング装置を構成した例について説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載された、いわゆるコラムタイプの電動パワーステアリング装置について説明する。

電動パワーステアリング装置１は、図１に示されるように、乗員が操作するステアリングホイール５と、電動モータ６と、ステアリングギア機構７と、リンク機構８と、トルク検出装置１０とを備えている。そして、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール５の操作状態に応じて電動モータ６を駆動し、電動モータ６の駆動力をステアリングギア機構７に伝達する。これにより、電動パワーステアリング装置１は、リンク機構８を介して車輪Ｔの向きを変更するための操舵力をアシストする。なお、本実施形態では、ステアリングホイール５が操舵部に相当する。

トルク検出装置１０は、ステアリングホイール５の操作状態に応じた検出信号（例えば、電圧）を出力するように、ステアリングホイール５とステアリングギア機構７との間に設けられている。具体的には、トルク検出装置１０は、第１シャフト１１と第２シャフト１２との連結部分に配置されている。第１シャフト１１は、ステアリングホイール５と共に回転するように、図示しない連結機構を介してステアリングホイール５と連結されている。第２シャフト１２は、図示しない連結機構を介してステアリングギア機構７と連結されている。

第１シャフト１１と第２シャフト１２とは、トーションバー１３を介して、回転中心軸Ｃ上にて同軸的に連結されている。そして、トルク検出装置１０は、回転中心軸Ｃを中心とした第１シャフト１１と第２シャフト１２との相対回転に起因してトーションバー１３に発生する捩りトルクに対応した検出信号を出力するように構成されている。なお、トーションバー１３は、後述する図２に示されているように、第１シャフト１１および第２シャフト１２に対して固定ピン１４で固定されている。

次に、本実施形態におけるトルク検出装置１０の基本的な構成について、図２を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、以下の各図では、Ｚ軸が回転中心軸Ｃと平行となる右手系ＸＹＺ直交座標系を適宜設定する。なお、回転中心軸Ｃは、多くの場合、車高方向と平行とはならない。

トルク検出装置１０は、多極磁石２０を備えている。多極磁石２０は、第１シャフト１１と第２シャフト１２との相対回転に伴って回転中心軸Ｃを中心として回転するように、トーションバー１３と同軸的に配置されている。具体的には、多極磁石２０は、円筒状に形成されており、第１シャフト１１の下端部に固定されている。この多極磁石２０は、回転中心軸Ｃを囲む周方向に交互に磁極が反転するように構成されている。

なお、周方向は、典型的には、回転中心軸ＣとＸＹ平面との交点を中心としてＸＹ平面内に形成される円の円周方向である。また、多極磁石２０は、本実施形態では、Ｎ極とＳ極とが各８極、計１６極が２２．５°間隔で配置されている。

多極磁石２０の径方向外側には、図２および図３に示されるように、多極磁石２０と対向するように配置される第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０を有する略円筒状のヨーク部材３０が配置されている。以下、本実施形態のヨーク部材３０の構成について、図２、図３、図４Ａ、図４Ｂを参照しつつ具体的に説明する。なお、図２および図３では、ヨーク部材３０における後述する保持部材３４０等を省略して示している。

ヨーク部材３０は、一対の第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０と、固定用カラー３３０と、これらを一体的に保持する保持部材３４０とを有している。

第１ヨーク部３１０は、軟磁性体材料を用いて構成されており、第１リング板部３１１と、複数の第１歯部３１２とを有している。具体的には、第１リング板部３１１は、一面３１１ａおよび他面３１１ｂを有する平板状かつリング状に形成されている。すなわち、第１リング板部３１１には、中心部に円形の開口部が形成されている。複数の第１歯部３１２は、第１リング板部３１１の内縁部側において、当該第１リング板部３１１の一面３１１ａ側に突出すると共に、周方向に等間隔で配列されている。なお、本実施形態では、第１リング板部３１１は、内径および外径が略真円状とされている。また、以下では、第１歯部３１２のうちの開口部側の面を第１歯部３１２の内面３１２ａともいう。そして、本実施形態では、第１歯部３１２は、根本部側から先端部側に向かって幅が狭くなる先細り形状とされている。

同様に、第２ヨーク部３２０は、軟磁性体材料を用いて構成されており、第２リング板部３２１と、複数の第２歯部３２２とを有している。具体的には、第２リング板部３２１は、一面３２１ａおよび他面３２１ｂを有する平板状かつリング状に形成されている。すなわち、第２リング板部３２１には、中心部に円形の開口部が形成されている。複数の第２歯部３２２は、第２リング板部３２１の内縁部側において、当該第２リング板部３２１の一面３２１ａ側に突出すると共に、周方向に等間隔で配列されている。なお、本実施形態では、第２リング板部３２１は、内径および外径が略真円状とされている。また、以下では、第２歯部３２２のうちの開口部側の面を第２歯部３２２の内面３２２ａともいう。そして、本実施形態では、第２歯部３２２は、根本部側から先端部側に向かって幅が狭くなる先細り形状とされている。

そして、第１ヨーク部３１０と第２ヨーク部３２０とは、互いの一面３１１ａ、３２１ａが対向するように配置されている。詳しくは、第１ヨーク部３１０と第２ヨーク部３２０とは、第１歯部３１２と第２歯部３２２とが周方向に交互に配置されつつ、所定の間隔を有するように対向して配置されている。すなわち、第１ヨーク部３１０と第２ヨーク部３２０とは、第１リング板部３１１と第２リング板部３２１とがＺ軸方向に沿って対向するように配置されている。換言すれば、第１リング板部３１１と第２リング板部３２１とは、Ｚ軸方向から視た際に重なるように配置されている。

固定用カラー３３０は、第２シャフト１２に固定されるリング状の部材であり、第２ヨーク部３２０を挟んで第１ヨーク部３１０と反対側に配置されている。

保持部材３４０は、第１ヨーク部３１０、第２ヨーク部３２０、固定用カラー３３０を一体的に保持する部材であり、熱可塑性樹脂等を用いて構成されている。具体的には、保持部材３４０は、内周面３４０ａおよび外周面３４０ｂを有する略円筒状とされ、内周面３４０ａ側から第１歯部３１２の内面３１２ａおよび第２歯部３２２の内面３２２ａが露出するように形成されている。また、保持部材３４０には、外周面３４０ｂに、第１リング板部３１１の一面３１１ａおよび第２リング板部３２１の一面３２１ａを露出させる溝部３４１が形成されている。つまり、保持部材３４０には、外周面３４０ｂのうちの第１リング板部３１１と第２リング板部３２１との間に位置する部分に溝部３４１が形成されている。

以上が本実施形態におけるヨーク部材３０の構成である。そして、このようなヨーク部材３０は、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０が多極磁石２０と径方向において対向するように、第２シャフト１２の上端部に形成されている図示しない連結部に固定用カラー３３０が固定されることで配置される。具体的には、ヨーク部材３０は、多極磁石２０の中心軸とヨーク部材３０の中心軸とが一致するように配置される。また、ヨーク部材３０は、第１ヨーク部３１０が多極磁石２０のＺ軸方向における一端部（すなわち、上端部）を囲むように配置され、第２ヨーク部３２０が多極磁石２０のＺ軸方向における他端部（すなわち、下端部）を囲むように配置される。このため、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０は、回転中心軸Ｃを中心とする円形の開口部が形成され、回転中心軸Ｃに沿って第１歯部３１２または第２歯部３２２を有する構成とされているともいえる。なお、ヨーク部材３０の中心軸とは、第１、第２リング板部３１１、３２１の中心を通る軸ともいえる。

そして、ヨーク部材３０は、第２シャフト１２と一体的に回転することにより、多極磁石２０に対して相対的に回転する。これにより、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０は、多極磁石２０が発生する磁界内に磁気回路を形成する。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向が第１ヨーク部３１０と第２ヨーク部３２０との配列方向に相当している。

ここで、トーションバー１３に対して捩りトルクが作用していない組み付け状態においては、多極磁石２０、第１ヨーク部３１０、および第２ヨーク部３２０は、図３および図５Ａに示されているように、周方向について中立状態に位相合わせされている。中立状態は、全ての第１歯部３１２および第２歯部３２２の周方向における中心位置が、Ｎ極とＳ極との境界と一致する状態である。なお、ここでは、多極磁石２０の中心軸と、ヨーク部材３０の中心軸とが一致しているとする。

そして、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０は、第１、第２シャフト１１、１２との相対回転に起因してトーションバー１３に捩りトルクが発生すると、図５Ｂおよび図５Ｃに示されているように位相が中立状態からずれる。これにより、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０は、位相ずれ量に応じた磁束密度Ｂを発生させる。

そして、トルク検出装置１０は、図２に示されるように、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０と近接するように、磁気検出素子７０および第１、第２磁束誘導部材８１、８２を有する磁気センサ４０が配置されることで構成される。磁気センサ４０は、第１、第２ヨーク部３１０、３２０にて発生する磁束に対応した検出信号、すなわち、トーションバー１３に発生する捩りトルクに対応した検出信号を出力するように構成されている。以下、本実施形態の磁気センサ４０の構成について、図６～図１２を参照しつつ説明する。なお、図６～図１２中の右手系ＸＹＺ直交座標系は、図２中の右手系ＸＹＺ直交座標系に対応している。

本実施形態の磁気センサ４０は、ケーシング５０、回路基板６０、磁気検出素子７０、および第１、第２磁束誘導部材８１、８２等を有する構成とされている。なお、以下では、磁気センサ４０の各部位において、トルク検出装置１０を構成する際に第１、第２ヨーク部３１０、３２０側となる側を一端部側とも称し、一端部側と反対側を他端部側とも称する。例えば、図７および図８中では、紙面左側が一端部側となり、紙面右側が他端部側となる。

ケーシング５０は、図６～図８に示されるように、絶縁性の合成樹脂が型成型されることによって構成されたコネクタケース５００およびキャップ６００を有しており、コネクタケース５００とキャップ６００とが一体化されることで構成されている。

コネクタケース５００は、Ｙ軸方向に延設された略柱状とされている。そして、コネクタケース５００は、図７および図８に示されるように、一端部側に、一対の対向する壁部５０１がＹ軸方向に沿って延設されている。壁部５０１には、後述する回路基板６０に形成された凹部６２と嵌合されて回路基板６０を固定する突起部５０２が形成されている。

また、コネクタケース５００は、他端部が外部機器との電気的に接続されるコネクタ部５０３とされ、コネクタ部５０３に開口部５０３ａが形成されている。なお、外部機器は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unitの略）等である。

さらに、コネクタケース５００には、複数本のターミナル５１０がインサート成型等によって一体化されている。具体的には、各ターミナル５１０は、一端部が一対の壁部５０１の間から露出すると共に他端部が開口部５０３ａから露出するように、コネクタケース５００に備えられている。そして、ターミナル５１０のうちの一対の壁部５０１の間から露出する一端部は、後述する回路基板６０に形成された挿通孔６１に挿通され、回路基板６０と電気的、機械的に接続される。ターミナル５１０のうちの開口部５０３ａから露出する他端部は、外部機器と電気的に接続される。

回路基板６０は、一面６０ａおよび他面６０ｂを有する平面矩形状とされ、ターミナル５１０の一端部が挿入される挿通孔６１が形成されている。また、回路基板６０は、側面に、各壁部５０１に形成された突起部５０２に対応する凹部６２が形成されている。さらに、回路基板６０は、挿通孔６１が形成される側と反対側の端部において、後述する第２磁束誘導部材８２の延設部８２ｂが挿入される開口部６３が形成されている。なお、開口部６３は、回路基板６０の外縁部に達するように形成されていてもよいし、回路基板６０の外縁部に達しないように、回路基板６０の内縁部に形成されていてもよい。

磁気検出素子７０は、第１ヨーク部３１０と第２ヨーク部３２０とによって形成される磁気回路の磁束に対応した検出信号を出力する。本実施形態では、磁気検出素子７０は、回路基板６０の一面６０ａ側において、Ｘ軸方向に沿って２つ配置されている。本実施形態では、このように磁気検出素子７０を２つ備えることにより、一方が故障等によって使用不可となったとしても、磁界の検出を継続できるようになっている。なお、図７は図６中のVII－VII線に沿った断面図であり、図８は図６中のVIII－VIII線に沿った断面図である。そして、図７中の磁気検出素子７０と、図８中の磁気検出素子７０とは、異なる磁気検出素子を示している。

各磁気検出素子７０は、具体的な構成については省略するが、内部にホール素子等の磁気感応素子等を封止して構成されており、平面略矩形状に形成された本体部と、本体部に備えられた複数の端子部を有する構成とされている。各磁気検出素子７０は、回路基板６０の面方向に対する法線方向から視た際、本体部が開口部６３と重複しつつ、端子部が開口部６３の近傍に配置された配線パターン等と接続されるように、回路基板６０の一面６０ａに実装されている。

そして、上記のように磁気検出素子７０が実装された回路基板６０は、コネクタケース５００に固定されている。具体的には、回路基板６０は、磁気検出素子７０がコネクタケース５００の一端部側から突出するように、ターミナル５１０が挿通孔６１に挿通されつつ、凹部６２が壁部５０１に形成された突起部５０２と嵌合するように配置されている。そして、回路基板６０は、ターミナル５１０と図示しないはんだ等で電気的、機械的に接続されることにより、コネクタケース５００に固定されている。なお、突起部５０２を熱かしめすること等により、回路基板６０とコネクタケース５００との機械的な接続強度を向上させるようにしてもよい。

キャップ６００は、内部に中空部６００ａを有し、一端部側に底部を有すると共に他端部側が開口部とされた有底筒状とされている。具体的には、キャップ６００は、図６～図８に示されるように、一端部側が直方筒状の先端部６１０とされ、他端部側が円筒状のボディ部６２０とされている。そして、先端部６１０は、先端部６１０とボディ部６２０との配列方向に沿った（すなわち、Ｙ軸方向に沿った）辺を短辺とし、当該配列方向と直交する方向に沿った（すなわち、Ｘ軸方向に沿った）辺を長辺とする一対の主面６１１を有している。また、先端部６１０は、主面６１１よりも面積が小さくされ、一対の主面６１１を繋ぐ一対の側面６１２、一対の主面６１１および一対の側面６１２を繋ぐ先端面６１３を有する構成とされている。ボディ部６２０は、他端部側にフランジ部６２１が形成されている。フランジ部６２１には、Ｙ軸方向に沿って貫通する固定孔６２１ａが形成されている。

そして、キャップ６００は、回路基板６０や磁気検出素子７０等が中空部６００ａ内に収容されるように、圧入やスナップフィット接続等によってコネクタケース５００と一体化されている。具体的には、コネクタケース５００およびキャップ６００は、磁気検出素子７０が先端部６１０内に位置するように、一体化されている。また、コネクタケース５００およびキャップ６００は、回路基板６０の一面６０ａおよび他面６０ｂが先端部６１０の各主面６１１と対向するように一体化されている。

そして、キャップ６００は、各主面６１１のうちの磁気検出素子７０と対向する部分を含む部分に、それぞれ凹部６１４が形成されている。凹部６１４は、第１磁束誘導部材８１および第２磁束誘導部材８２を配置するためのものであり、第１磁束誘導部材８１および第２磁束誘導部材８２と対応する形状とされている。

そして、凹部６１４のうちの、後述する第１、第２磁束誘導部材８１、８２の延設部８１ｂ、８２ｂが配置される部分には、中空部６００ａと連通する貫通孔部６１４ａが形成されている。また、凹部６１４には、後述する第１、第２磁束誘導部材８１、８２の挿通部８１ｃ、８２ｃが配置される部分に、固定孔部６１４ｂが形成されている。

第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、軟磁性体材料を用いて構成されている。本実施形態では、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、図１０および図１１に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形帯状の本体部８１ａ、８２ａと、長手方向と交差するＹ軸方向に延設されつつ折り曲げられた延設部８１ｂ、８２ｂとを有する構成とされている。また、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、キャップ６００に固定される挿通部８１ｃ、８２ｃを有する構成とされている。本実施形態では、挿通部８１ｃ、８２ｃは、第１、第２磁束誘導部材８１、８２における本体部８１ａ、８２ａのうちの長手方向の両端部に備えられている。そして、挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの面方向と直交する方向に折り曲げられ、本体部８１ａ、８２ａ側と反対側の先端部に楔型の圧入部８１ｄ、８２ｄが備えられている。

なお、本実施形態の第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、本体部８１ａ、８２ａの中心を通り、本体部８１ａ、８２ａの長手方向と直交する方向に延びる仮想線（以下では、単に仮想線ともいう）Ｋに対して対称形状とされ、互いに同じ形状とされている。また、第１、第２磁束誘導部材８１、８２における延設部８１ｂ、８２ｂは、磁気検出素子７０に対応する数だけ備えられている。つまり、本実施形態では、磁気検出素子７０が２つ備えられるため、第１、第２磁束誘導部材８１、８２には、それぞれ２つの延設部８１ｂ、８２ｂが備えられている。

そして、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、各主面６１１に形成された凹部６１４にそれぞれ配置されて固定される。本実施形態では、第１磁束誘導部材８１は、回路基板６０の一面６０ａと対向する主面６１１側に配置され、第２磁束誘導部材８２は、回路基板６０の他面６０ｂと対向する主面６１１側に配置される。

具体的には、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、各凹部６１４に形成された固定孔部６１４ｂに挿通部８１ｃ、８２ｃの圧入部８１ｄ、８２ｄが圧入されて固定されることにより、キャップ６００に固定されている。つまり、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、キャップ６００（すなわち、ケーシング５０）にアウトサート成形されることによって固定されている。

この場合、本実施形態では、第１、第２磁束誘導部材８１、８２が同じ形状とされている。このため、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、図１２に示されるように、本体部８１ａ、８２ａおよび挿通部８１ｃ、８２ｃがそれぞれＺ軸方向において対向するように配置される。つまり、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の圧入部８１ｄ、８２ｄは、Ｚ軸方向において対向して配置されることにより、近接して配置される。なお、本実施形態では、第１、第２磁束誘導部材８１、８２をアウトサーと成形する際、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、主面６１１に対する法線方向（すなわち、Ｚ軸方向）から圧入される。

また、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、図７に示されるように、延設部８２ｂが貫通孔部６１４ａを介して本体部８２ａ側と反対側の端部（以下では、先端部とも称する）が磁気検出素子７０と対向しつつ、近接するように折り曲げられて配置されている。言い換えると、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の延設部８１ｂ、８２ｂは、各凹部６１４に配置された際、当該延設部８２ｂの先端部が磁気検出素子７０と対向しつつ、近接するように折り曲げられている。この場合、第２磁束誘導部材８２は、延設部８２ｂの先端部が開口部６３内に挿入されるように配置されている。

これにより、磁気センサ４０は、第１磁束誘導部材８１と第２磁束誘導部材８２との間に磁気検出素子７０が配置された構成とされる。なお、第１磁束誘導部材８１の延設部８１ｂにおける先端部、および第２磁束誘導部材８２の延設部８２ｂにおける先端部は、磁気検出素子７０と離れて配置されてもよいし、磁気検出素子７０と当接していてもよい。

以上が本実施形態における磁気センサ４０の構成である。そして、磁気センサ４０は、トルク検出装置１０を構成する場合には、上記のように、第１ヨーク部３１０および第２ヨーク部３２０側にケーシング５０の一端部側が向けられて配置される。

具体的には、図１３に示されるように、多極磁石２０およびヨーク部材３０は、収容壁Ｗ内に収容されている。なお、図１３では、理解をし易くするため、ヨーク部材３０を簡略化して示し、Ｎ極、トーションバー１３、および第１歯部３１２にハッチングを施している。さらに、図１３では、理解をし易くするため、キャップ６００における先端部６１０を省略して示し、第１ヨーク部３１０、磁気検出素子７０、第１磁束誘導部材８１との位置関係が明確になるようにしている。また、収容壁Ｗは、本実施形態では、図１に示された電動パワーステアリング装置１におけるケーシングを構成する壁材であって、第１シャフト１１または第２シャフト１２を回転可能に支持しつつ覆うように形成されたものである。そして、収容壁Ｗには、貫通孔である取付孔Ｗ１が形成されている。なお、図６および図１３では特に図示していないが、実際には、キャップ６００にＯリング等のシール部材が配置されており、シール部材によって磁気センサ４０と収容壁Ｗとの隙間が封止されている。

磁気センサ４０は、キャップ６００側である一端部側が取付孔Ｗ１から収容壁Ｗの内部に挿入されるように、収容壁Ｗに固定されている。具体的には、磁気センサ４０は、フランジ部６２１の下端面が取付孔Ｗ１の周囲における収容壁Ｗの外壁面（すなわち、図１３における上側の表面）に当接するように配置される。なお、フランジ部６２１における下端面とは、フランジ部６２１のうちの先端部６１０側の面のことである。そして、磁気センサ４０は、図示しないボルト等が固定孔６２１ａを通じて収容壁Ｗに固定されることにより、収容壁Ｗに固定される。

また、磁気センサ４０は、第１磁束誘導部材８１が第１ヨーク部３１０と磁気結合されると共に、第２磁束誘導部材８２が第２ヨーク部３２０と磁気結合されるように配置される。本実施形態では、磁気センサ４０は、Ｚ軸方向において、第１磁束誘導部材８１が第１ヨーク部３１０の第１リング板部３１１と対向すると共に、第２磁束誘導部材８２が第２ヨーク部３２０の第２リング板部３２１と対向するように配置される。つまり、磁気センサ４０は、第１磁束誘導部材８１および第２磁束誘導部材８２がヨーク部材３０に形成された溝部３４１内に位置するように配置される。すなわち、本実施形態では、ヨーク部材３０には、このように第１磁束誘導部材８１および第２磁束誘導部材８２を配置するために、外周面３４０ｂに溝部３４１が形成されている。そして、トルク検出装置１０は、第１ヨーク部３１０の第１リング板部３１１と第２ヨーク部３２０の第２リング板部３２１との間の部分のうちの一部に、第１磁束誘導部材８１および第２磁束誘導部材８２が配置された状態となっている。

これにより、上記のようにトーションバー１３に捩りトルクが発生すると、当該捩りに応じた磁束が第１、第２ヨーク部３１０、３２０の間に発生し、当該磁束が第１、第２磁束誘導部材８１、８２を通じて磁気検出素子７０に誘導される。このため、磁気検出素子７０から磁束に応じた検出信号が出力される。本実施形態では、このようにしてトルク検出装置１０が構成されている。

以上説明した本実施形態では、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、圧入部８１ｄ、８２ｄがケーシング５０の固定孔部６１４ｂに圧入されることで固定されている。つまり、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、アウトサート成形によってケーシング５０に固定されている。このため、ケーシング５０を構成する際に第１、第２磁束誘導部材８１、８２を支持する金型を用意する必要がない。したがって、ケーシング５０を構成するための金型が複雑になることを抑制でき、製造工程が複雑になることを抑制できる。

また、挿通部８１ｃ、８２ｃは、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の本体部８１ａ、８２ａにおける両端部に形成されている。このため、磁気センサ４０における収容壁Ｗに対する挿入方向の長さが長くなることを抑制できる。つまり、磁気センサ４０における収容壁Ｗ内に挿入される長さは、第１、第２磁束誘導部材８１、８２をインサート成形で構成する場合と同様の長さとなる。このため、従来のトルク検出装置における収容壁Ｗと第１、第２ヨーク部３１０、３２０との位置関係をそのまま利用することができ、汎用性の向上を図ることができる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態の変形例について説明する。例えば、上記第１実施形態において、図１４に示されるように、挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａのうちの両端部よりも内側の内縁部に形成されていてもよい。この場合、挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの内縁部のうちの延設部８１ｂ、８２ｂが配置される側に備えられることにより、磁気センサ４０における挿入方向の長さが長くなることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、これらのような構成は、後述する第２、第３、第５実施形態においても適宜適用可能である。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図１５に示されるように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、仮想線Ｋに対して非対称形状とされており、互いに同じ形状とされている。具体的には、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、一方の延設部８１ｂ、８２ｂから本体部８１ａ、８２ａにおける一方の端部までの距離と、他方の延設部８１ｂ、８２ｂから本体部８１ａ、８２ａにおける他方の端部までの距離とが異なる構成とされている。

このため、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、上記のように延設部８１ｂ、８２ｂが磁気検出素子７０と対向するように配置されると、図１５および図１６に示されるように、圧入部８１ｄ、８２ｄがＸ軸方向においてずれて配置される。なお、図１６は、図７中のXII方向から視た、第１、第２磁束誘導部材と磁気検出素子との位置関係を示す平面図に相当している。

以上説明した本実施形態によれば、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の圧入部８１ｄ、８２ｄがずれて配置される。このため、検出精度が低下することを抑制しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

すなわち、上記第１実施形態の磁気センサ４０では、図１７に示されるように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の圧入部８１ｄ、８２ｄが対向して配置されることで近接するため、対向する圧入部８１ｄ、８２ｄの間にも磁束が流れ易くなる。このため、上記第１実施形態の磁気センサ４０では、例えば、第１磁束誘導部材８１の延設部８１ｂから磁気検出素子７０を通過して第２磁束誘導部材８２の延設部８２ｂへと磁束が流れる際、磁気検出素子７０を通過する磁束が低減する可能性がある。

これに対し、本実施形態では、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の圧入部８１ｄ、８２ｄがずれて配置されており、圧入部８１ｄ、８２ｄの間の距離を長くすることができる。つまり、第１磁束誘導部材８１における圧入部８１ｄと、第２磁束誘導部材８２における圧入部８２ｄとの間の磁気抵抗を大きくできる。したがって、例えば、第１磁束誘導部材８１から第２磁束誘導部材８２へと磁束が流れる際、圧入部８１ｄ、８２ｄの間で磁束が流れることを抑制できる。これにより、例えば、第１磁束誘導部材８１の延設部８１ｂから磁気検出素子７０を通過して第２磁束誘導部材８２の延設部８２ｂへと磁束が流れる際、磁気検出素子７０を通過する磁束が低減することを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できる。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態の変形例について説明する。上記第２実施形態において、第１、第２磁束誘導部材８２は、互いに異なる形状とされることにより、圧入部８１ｄ、８２ｄがＸ軸方向においてずれて配置されるようにしてもよい。例えば、図１８に示されるように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、それぞれ仮想線Ｋに対して対称形状であるが、本体部８１ａ、８２ａのＸ軸方向の長さが互いに異なるようにしてもよい。このような構成としても、第１、第２磁束誘導部材８１、８２がケーシング５０に固定された際には、圧入部８１ｄ、８２ｄがＸ軸方向にずれて配置されるため、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図１９に示されるように、第１磁束誘導部材８１は、挿通部８１ｃが本体部８１ａの長手方向の端部における延設部８１ｂ側と反対側に形成されている。一方、第２磁束誘導部材８２は、挿通部８２ｃが本体部８２ａの長手方向の端部における延設部８２ｂ側に形成されている。このため、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、上記のように延設部８１ｂ、８２ｂが磁気検出素子７０と対向するように配置されると、圧入部８１ｄ、８２ｄがＹ軸方向にずれて配置される。なお、図１９は、図１０のXI方向から視た平面図に相当している。

以上説明した本実施形態のように、圧入部８１ｄ、８２ｄがＹ軸方向にずれて配置されるようにしても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図２０に示されるように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、挿通部８１ｃ、８２ｃが延設部８１ｂ、８２ｂに形成されている。また、特に図示しないが、コネクタケース５００に形成される凹部６１４は、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の形状に対応する形状とされており、延設部８１ｂ、８２ｂが配置される貫通孔部６１４ａの近傍に固定孔部６１４ｂが形成されている。そして、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、挿通部８１ｃ、８２ｃの圧入部８１ｄ、８２ｄが固定孔部６１４ｂに固定されて凹部６１４に配置されている。

以上説明した本実施形態では、挿通部８１ｃ、８２ｃが延設部８１ｂ、８２ｂに形成されている。このため、第１、第２磁束誘導部材８１、８２がケーシング５０に固定される際、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、磁気検出素子７０の近傍でケーシング５０に固定される。したがって、第１、第２磁束誘導部材８１、８２と磁気検出素子７０との位置関係がずれることを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図２１示されるように、第１、第２磁束誘導部材８２には、本体部８１ａ、８２ａの内縁部のうちの延設部８１ｂ、８２ｂ側の部分に、本体部８１ａ、８２ａの面方向に沿った挿通部８１ｃ、８２ｃが形成されている。また、特に図示しないが、コネクタケース５００に形成される凹部６１４は、第１、第２磁束誘導部材８１、８２の形状に対応する形状とされており、主面６１１の面方向に沿って固定孔部６１４ｂが形成されている。そして、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、挿通部８１ｃ、８２ｃの圧入部８１ｄ、８２ｄが固定孔部６１４ｂに固定されて凹部６１４に配置されている。なお、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、主面６１１の面方向に沿った方向（すなわち、Ｙ軸方向）から圧入部８１ｄ、８２ｄが固定孔部６１４ｂに圧入されて固定される。

以上説明した本実施形態のように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２は、主面６１１の面方向に沿った方向から圧入されて固定されるようにしても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図２１では、挿通部８１ｃ、８２ｃが本体部８１ａ、８２ａの内縁部に形成されている図を示しているが、挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの両端部に形成されていてもよい。

（第５実施形態の変形例）
上記第５実施形態の変形例について説明する。上記第５実施形態において、図２２に示されるように、圧入部８１ｄ、８２ｄは、延設部８１ｂ、８２ｂの先端部に形成されていてもよい。この場合、延設部８１ｂ、８２ｂの先端部が挿通部８１ｃ、８２ｃとしても機能する。これによれば、従来の延設部８１ｂ、８２ｂに圧入部８１ｄ、８２ｄを形成すればよく、設計変更を容易にできる。なお、このような第１、第２磁束誘導部材８１、８２を用いる場合には、延設部８１ｂ、８２の先端部に形成された圧入部８１ｄ、８２ｄを圧入できるように、ケーシング５０の内部の形状が適宜調整される。

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

例えば、上記各実施形態では、コラムタイプの電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明した。しかしながら、上記各実施形態は、ラックタイプの電動パワーステアリング装置にも適用できる。

また、上記各実施形態において、各方向は、実施形態の説明の便宜上設定したものである。このため、回転中心軸Ｃは、多くの場合、車高方向と交差する方向となる。

さらに、上記第１実施形態において、図２３に示されるように、第１、第２磁束誘導部材８１、８２における挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの面方向と直交する方向ではなく、当該直交する方向に対して傾いていてもよい。同様に、特に図示しないが、第２～第４実施形態において、第１、第２磁束誘導部材８１、８２における挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの面方向と直交する方向ではなく、当該直交する方向に対して傾いていてもよいまた、上記第５実施形態において、第１、第２磁束誘導部材８２における挿通部８１ｃ、８２ｃは、本体部８１ａ、８２ａの面方向と平行な方向ではなく、当該面方向に対して傾いていてもよい。

また、上記各実施形態において、挿通部８１ｃ、８２ｃの個数は適宜変更可能である。

そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第５実施形態を上記第４実施形態に組み合わせ、挿通部８１ｃ、８２ｃは、延設部８１ｂ、８２ｂに形成されていてもよい。また、上記各実施形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせてもよい。

４０ 磁気センサ
５０ ケーシング
７１、７２ 磁束誘導部材
８１ｃ、８２ｃ 挿通部
８１ｄ、８２ｄ 圧入部
３１０ 第１ヨーク部
３２０ 第２ヨーク部

Claims (9)

1. 対向して配置された第１ヨーク部（３１０）と第２ヨーク部（３２０）との間に発生する磁束に応じた検出信号を出力する磁気センサであって、
   前記磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子（７０）と、
   中空部（６００ａ）を有し、前記中空部内に前記磁気検出素子が配置されるケーシング（５０）と、
   軟磁性体で形成され、前記磁束を前記磁気検出素子へと誘導し、一部が前記磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材（８１、８２）と、を備え、
   前記ケーシングは、固定孔部（６１４ｂ）が形成されており、
   前記一対の磁束誘導部材は、圧入部（８１ｄ、８２ｄ）が構成された挿通部（８１ｃ、８２ｃ）を有し、前記圧入部が前記固定孔部に固定されることで前記ケーシングに固定されており、
   前記一対の磁束誘導部材は、前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部（８１ａ、８２ａ）と、前記本体部から延設され、前記磁気検出素子と対向する部分を有する延設部（８１ｂ、８２ｂ）とを有し、
   前記挿通部は、前記延設部に備えられている磁気センサ。
2. 前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部の面方向に沿って延設されている請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部の面方向と交差する方向に沿って延設されている請求項１に記載の磁気センサ。
4. 対向して配置された第１ヨーク部（３１０）と第２ヨーク部（３２０）との間に発生する磁束に応じた検出信号を出力する磁気センサであって、
   前記磁束に応じた検出信号を出力する磁気検出素子（７０）と、
   中空部（６００ａ）を有し、前記中空部内に前記磁気検出素子が配置されるケーシング（５０）と、
   軟磁性体で形成され、前記磁束を前記磁気検出素子へと誘導し、一部が前記磁気検出素子を挟んで対向する状態で配置される一対の磁束誘導部材（８１、８２）と、を備え、
   前記ケーシングは、固定孔部（６１４ｂ）が形成されており、
   前記一対の磁束誘導部材は、圧入部（８１ｄ、８２ｄ）が構成された挿通部（８１ｃ、８２ｃ）を有し、前記圧入部が前記固定孔部に固定されることで前記ケーシングに固定されており、
   前記一対の磁束誘導部材は、前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部との間に配置されて互いに対向する面を有する本体部（８１ａ、８２ａ）と、前記本体部から延設され、前記磁気検出素子と対向する部分を有する延設部（８１ｂ、８２ｂ）とを有し、
   前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部の面方向と交差する方向に沿って延設されている磁気センサ。
5. 前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部に備えられている請求項４に記載の磁気センサ。
6. 前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記本体部は、前記延設部の延設方向と交差する方向を長手方向とする前記面を有し、
   前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記本体部における長手方向の両端部に備えられている請求項５に記載の磁気センサ。
7. 前記一対の磁束誘導部材におけるそれぞれの前記挿通部は、前記一対の磁束誘導部材の配列方向において、それぞれの前記圧入部がずれて配置されている請求項４ないし６のいずれか１つに記載の磁気センサ。
8. 第１シャフト（１１）と第２シャフト（１２）とを回転中心軸（Ｃ）上にて同軸的に連結するトーションバー（１３）に、前記回転中心軸を中心とした前記第１シャフトと前記第２シャフトとの相対回転に起因して発生する、捩りトルクに対応した検出信号を出力するように構成されたトルク検出装置であって、
   前記回転中心軸を囲む周方向に交互に磁極が反転するように構成されていて前記相対回転に伴って前記回転中心軸を中心として回転するように前記トーションバーと同軸的に配置された多極磁石（２０）と、
   前記多極磁石のうちの、前記回転中心軸と平行な軸方向における一方側に配置された第１ヨーク部（３１０）と、
   前記多極磁石のうちの前記軸方向における他方側に配置された第２ヨーク部（３２０）と、
   請求項１ないし７のいずれか１つに記載の磁気センサと、を備えているトルク検出装置。
9. 車両に設けられるステアリング装置であって、
   請求項８に記載のトルク検出装置と、
   前記トルク検出装置で検出された前記検出信号に基づき、乗員が操作する操舵部（５）の操作を補助する駆動力を出力するモータ（６）と、を備えるステアリング装置。

Images