特許 6691071 トルクセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6691071

(24)【登録日】2020年4月13日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】トルクセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20200421BHJP

【ＦＩ】

   G01L3/10 305

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-69924(P2017-69924)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-173295(P2018-173295A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2019年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

(72)【発明者】

【氏名】清水 辰吾

(72)【発明者】

【氏名】深谷 繁利

(72)【発明者】

【氏名】神野 智

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊朗

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０６０４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９５１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３９４１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ３／１０

Ｇ０１Ｂ ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一軸（１１）と第二軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第一軸と前記第二軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
前記第一軸または前記トーションバーの一端側に固定され、径方向に磁束を発生するＮ極及びＳ極が周方向に交互に設けられている多極磁石（２０）と、
前記第二軸または前記トーションバーの他端側に固定され、前記多極磁石が形成する磁界内に磁気回路を形成する一組の磁気ヨーク（３１，３２）と、
一組の前記磁気ヨークの径外方向に前記磁気ヨークから離間した位置に設けられ、前記トーションバーの中心軸（Ｏ）上からみて径内方向に向かうよう形成されている内側感磁面（４１２，４２２）、及び、前記トーションバーの中心軸上からみて径外方向に向かうよう形成されている外側感磁面（４１３，４２３）を有し、一組の前記磁気ヨークに形成される磁気回路の磁束密度を検出可能な磁気センサ（４１，４２）と、
軟磁性材料から形成され、前記外側感磁面の径外方向に位置し、前記磁気ヨークと前記磁気センサの前記外側感磁面とを磁気結合可能な磁束誘導部（４３，５３）と、
前記磁気センサ及び前記磁束誘導部を収容可能に形成され、前記磁気センサと水とが接触することを防止する被水防止部（４５，５５）と、
を備えるトルクセンサ。

【請求項2】

前記内側感磁面及び前記外側感磁面は、円環状に形成されている前記磁気ヨークの径方向に向かうよう形成されている請求項１に記載のトルクセンサ。

【請求項3】

前記磁気センサは、外部から供給される電力を受電する電源線（４１ｐ，４２ｐ，５１）、グランドに電気的に接続するグランド線（４１ｇ，４２ｇ）、及び、検出した磁気回路の磁束密度に応じた出力信号を外部に出力する信号線（４１ｓ，４２ｓ）を有し、
前記電源線、前記グランド線、及び、前記信号線は、前記トーションバーの中心軸に沿った方向に延びるよう形成されている請求項１または２に記載のトルクセンサ。

【請求項4】

一組の前記磁気ヨークの少なくとも一方に磁気結合され、一組の前記磁気ヨークの少なくとも一方の磁気回路を形成する磁束を誘導する集磁リング（４６，４７）をさらに備え、
前記磁気センサは、前記集磁リングが誘導する磁束密度を検出する請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルクセンサ。

【請求項5】

前記集磁リングは、外部の磁気ノイズに対する磁気シールドとなる請求項４に記載のトルクセンサ。

【請求項6】

前記集磁リングは、一組の前記磁気ヨークと前記磁束誘導部との間、及び、一組の前記磁気ヨークと前記内側感磁面との間、の少なくとも一方に設けられる請求項４または５に記載のトルクセンサ。

【請求項7】

前記磁束誘導部は、外部の磁気ノイズに対する磁気シールドとなる請求項１〜６のいずれか一項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、トルクセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転軸に設けられる多極磁石とともに磁気回路を形成する一組の磁気ヨーク、及び、当該一組の磁気ヨークの間に設けられ磁気回路の磁束密度を検出可能な磁気センサを備えるトルクセンサが知られている。トルクセンサは、磁気回路の磁束密度の変化に基づいて回転軸に作用する軸トルクを検出する。例えば、特許文献１には、軸方向に磁束が発生するよう着磁されている多極磁石に対して径方向に延びるよう形成されている複数の爪を有する一組の磁気ヨーク、当該磁気ヨークの径外方向に設けられ磁気ヨークと磁気結合する一組の集磁リング、及び、一組の集磁リングの間に挟まれるよう設けられる磁気センサを備えるトルクセンサが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許３８７４６４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

トルクセンサを、例えば、車両の電動パワーステアリング装置に適用する場合、水がかかるおそれがある状況においても確実に動作可能なための耐水性、及び、当該車両のエンジンルームの拡大に対応するための小型化が当該トルクセンサには求められる。特に、耐水性は、磁気センサおよび磁気センサと電気的に接続する電気回路が確実に封止されており、部材間の界面など外部から水が侵入可能な経路がないことが必要となる。
しかしながら、特許文献１に記載のトルクセンサのように一組の集磁リングの間に磁気センサが設けられている場合、磁気センサを封止するだけでは集磁リングと封止材との界面を介して水が侵入するおそれがある。このため、特許文献１に記載のトルクセンサでは磁気センサと集磁リングとを一体かつ円環状に封止することとなるため、封止部の構造が複雑になるだけでなく、体格が大きくなる。
また、特許文献１に記載のトルクセンサでは、磁気センサは、感磁面が軸方向に沿うよう形成されており、磁気センサが有する配線は、磁気センサから径外方向に突出するよう形成されている。このため、トルクセンサの径方向の体格は、比較的大きくなる。磁気センサと多極磁石の表面との間に漏れ磁束を遮るものがない場合、多極磁石からの漏れ磁束が磁気センサの検出感度に影響を及ぼすことを防止するため集磁リングから径方向に突出し磁気センサを支持可能な突出部を設ける必要がある。このため、トルクセンサの径方向の体格は、さらに大きくなる。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格を小さくしつつ耐水性を向上するトルクセンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、トルクセンサであって、トーションバー（１３）、多極磁石（２０）、一組の磁気ヨーク（３１，３２）、磁気センサ（４１，４２）、磁束誘導部（４３，５３）、及び、被水防止部（４５，５５）を備える。
トーションバーは、第一軸（１１）と第二軸（１２）とを同軸上に連結し、第一軸と第二軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換する
多極磁石は、第一軸またはトーションバーの一端側に固定され、径方向に磁束を発生するＮ極及びＳ極が周方向に交互に設けられている。
一組の磁気ヨークは、第二軸またはトーションバーの他端側に固定され、多極磁石が形成する磁界内に磁気回路を形成する。
磁気センサは、一組の磁気ヨークの径外方向に設けられる。磁気センサは、トーションバーの中心軸（Ｏ）上からみて径内方向に向かうよう形成されている内側感磁面（４１２，４２２）、及び、トーションバーの中心軸上からみて径外方向に向かうよう形成されている外側感磁面（４１３，４２３）を有する。磁気センサは、一組の磁気ヨークに形成される磁気回路の磁束密度を検出可能である。
磁束誘導部は、軟磁性材料から形成され、外側感磁面の径外方向に位置し、磁気ヨークと磁気センサの外側感磁面とを磁気結合可能である。
被水防止部は、磁気センサ及び磁束誘導部を収容可能に形成され、磁気センサと水とが接触することを防止する。

【0007】

本発明のトルクセンサでは、磁気センサは、二つの感磁面が径方向に沿うよう形成されている。二つの感磁面のうちトーションバーの中心軸上からみて径内方向に向かうよう形成されている内側感磁面が磁気ヨークに対向するよう磁気センサが設けられると、磁気センサは、一組の磁気ヨークのいずれか一方の磁気ヨークの磁気回路と磁気結合しやすくなる。ここで、内側感磁面が「トーションバーの中心軸上からみて径内方向に向かうよう形成されている」とは、内側感磁面が、トーションバー側に向いていることを含む。また、径外方向に向かうよう形成される外側感磁面は、磁束誘導部を介して一組の磁気ヨークのいずれか他方の磁気ヨークと磁気センサとを磁気結合する。ここで、外側感磁面が「トーションバーの中心軸上からみて径外方向に向かうよう形成されている」とは、外側感磁面がトーションバーとは反対側に向いていることを含む。これにより、本発明のトルクセンサが備える磁気センサは、一組の磁気ヨークの磁気回路の磁束密度を確実に検出しつつ、配線を磁気ヨークの径外方向以外の方向に延びるよう形成することができる。したがって、本発明のトルクセンサは、配線が磁気センサから径外方向に突出するよう形成されているトルクセンサに比べ、径方向の体格を小さくすることができる。

【0008】

また、本発明のトルクセンサでは、一組の磁気ヨークの径外方向に設けられる磁気センサ及び磁束誘導部は、被水防止部に収容されている。これにより、例えば、磁気センサが設けられる集磁リングを備えるトルクセンサにおいて磁気センサと集磁リングとを一体かつ円環状に封止する場合に比べ、被水防止部の形状が簡素になり、部材間の界面など外部から水が侵入可能な経路がなくなるため、磁気センサと水との接触を確実に防止することができる。
このように、本発明のトルクセンサでは、内側感磁面を有する磁気センサと、磁気センサの外側感磁面と磁気ヨークとを磁気結合可能な磁束誘導部と、によって磁束密度を確実に検出しつつ径方向の体格を小さくし、簡素な構成の被水防止部によって磁気センサと水との接触を確実に防止し耐水性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第一実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。

【図2】第一実施形態によるトルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図である。

【図3】第一実施形態によるトルクセンサの上面図である。

【図4】第一実施形態によるトルクセンサの側面図である。

【図5】第二実施形態によるトルクセンサの側面図である。

【図6】第三実施形態によるトルクセンサの上面図である。

【図7】第三実施形態によるトルクセンサの側面図である。

【図8】第四実施形態によるトルクセンサの側面図である。

【図9】他の実施形態によるトルクセンサの上面図である。

【図10】図９とは異なる他の実施形態によるトルクセンサの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のトルクセンサの実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0011】

（第一実施形態）
第一実施形態によるトルクセンサ１は、図２に示すように、例えば、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。図２は、電動パワーステアリング装置９０を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。
トルクセンサ１は、ハンドル９３に接続されたステアリングシャフト９４に設けられている。ステアリングシャフト９４の先端にはピニオンギア９６が設けられている。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッドなどを介して、一対の車輪９８が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト９４の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、一対の車輪９８が操舵される。

【0012】

トルクセンサ１は、ステアリングシャフト９４を構成する「第一軸」としての入力軸１１と「第二軸」としての出力軸１２との間に設けられている。トルクセンサ１は、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを検出してＥＣＵ９１に出力する。ＥＣＵ９１は、検出された操舵トルクに応じて、モータ９２の出力を制御する。モータ９２が発生する操舵アシストトルクは、減速ギア９５を介して減速され、ステアリングシャフト９４に伝達される。

【0013】

次に、トルクセンサ１の構成について、図１，３，４を参照して説明する。
トルクセンサ１は、トーションバー１３、多極磁石２０、一組の磁気ヨーク３１，３２、二つの磁気センサ４１，４２、「磁束誘導部」としての磁束誘導部材４３、及び、「被水防止部」としてのコネクタ部４５を有する。

【0014】

トーションバー１３は、棒状の弾性部材であって、入力軸１１と出力軸１２との間に設けられている。トーションバー１３は、一端側が入力軸１１に固定ピン１４によって固定されている。また、トーションバー１３は、他端側が出力軸１２に固定ピン１５によって固定されている。これにより、トーションバー１３は、入力軸１１と出力軸１２とを「中心軸」としての回転軸Ｏ上で連結する。トーションバー１３は、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを捩じれ変位に変換する。

【0015】

多極磁石２０は、円筒状の部材であって、入力軸１１に固定されている。多極磁石２０は、径方向に磁束を発生するＮ極及びＳ極が周方向に交互に設けられている。第一実施形態では、多極磁石２０は、例えば、Ｎ極とＳ極との数が、１２対、すなわち、計２４極有している。

【0016】

一組の磁気ヨーク３１，３２は、軟磁性体からなる環状体である。一組の磁気ヨーク３１，３２は、多極磁石２０の径外方向に位置するよう出力軸１２に固定されている。一組の磁気ヨーク３１，３２は、多極磁石２０が形成する磁界内に磁気回路を形成する。

【0017】

磁気ヨーク３１は、環状部３１１及び複数の爪３１２を有する。環状部３１１は、円環状の部位であって、多極磁石２０の入力軸１１側の端部の径外方向に設けられている。複数の爪３１２は、環状部３１１の径方向内側の縁から回転軸Ｏに沿って出力軸１２側に延びるよう形成されている。第一実施形態では、１２個の爪３１２が環状部３１１の全周に等間隔で設けられる。

【0018】

磁気ヨーク３２は、環状部３２１及び複数の爪３２２を有する。環状部３２１は、円環状の部位であって、多極磁石２０の出力軸１２側の端部の径外方向に設けられている。複数の爪３２２は、環状部３２１の径方向内側の縁から回転軸Ｏに沿って入力軸１１側に延びるよう形成されている。第一実施形態では、１２個の爪３２２が環状部３２１の全周に等間隔で設けられる。

【0019】

爪３１２と爪３２２とは、周方向にずれて交互に配置される。すなわち、磁気ヨーク３１と磁気ヨーク３２とは、図４に示すように、回転軸Ｏに沿った方向（以下、「回転軸方向」という）にエアギャップを介して対向している。第一実施形態では、一組の磁気ヨーク３１，３２は、回転軸方向にエアギャップを介して対向している状態で樹脂部３３によって一体となるよう樹脂封止され、出力軸１２に固定されている。

【0020】

磁気センサ４１，４２は、図３，４に示すように、磁気ヨーク３１の径外方向に設けられる。第一実施形態では、磁気センサ４１，４２は、磁気ヨーク３１の近傍に設けられ、回転軸方向に垂直な方向に並ぶよう設けられている。二つの磁気センサ４１，４２は、回路基板４１０，４２０に搭載されている状態で、図３，４に示すように、コネクタ部４５に収容されている。第一実施形態では、二つの磁気センサ４１，４２を利用することによって一方の磁気センサが機能しなくなっても他方の磁気センサによって一組の磁気ヨーク３１，３２に形成される磁気回路の磁束密度を検出する。なお、二つの磁気センサ４１，４２が同時に故障する確率は、極めて低いと考えられる。

【0021】

磁気センサ４１は、幅及び奥行に対し高さが小さい直方体状に形成されたＩＣパッケージであって、ホール素子４１１、電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、及び、信号線４１ｓを有する。
ホール素子４１１は、略平行に形成されている二つの感磁面４１２，４１３を有する。二つの感磁面４１２，４１３は、回転軸Ｏに対して直角に交わる方向の略平行な方向に向かうよう形成されている。「内側感磁面」としての感磁面４１２は、「トーションバーの中心軸上からみて径内方向」としての磁気ヨーク３１の径内方向に向かうよう形成されている。具体的には、感磁面４１２は、磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう形成されている。「外側感磁面」としての感磁面４１３は、「トーションバーの中心軸上からみて径外方向」としての磁気ヨーク３１の径外方向に向かうよう形成されている。ホール素子４１１は、感磁面４１２，４１３を通過する磁束密度を磁界の強さとして検出し、当該検出した磁界の強さに応じた信号を出力信号として出力する。

【0022】

電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、及び、信号線４１ｓは、図１，４に示すように、磁気センサ４１，４２を搭載する回路基板４１０を介してホール素子４１１と電気的に接続されている。電源線４１ｐは、外部から供給される電力を受電する。グランド線４１ｇは、グランドに電気的に接続する。信号線４１ｓは、ホール素子４１１が検出した磁気回路の磁束密度に応じた出力信号を外部に出力する。電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、及び、信号線４１ｓは、図１に示すように、回転軸方向に延びるよう形成されている。電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、及び、信号線４１ｓは、コネクタ部４５が有する端子４５２を介してＥＣＵ９１に電気的に接続している。

【0023】

磁気センサ４２は、幅及び奥行に対し高さが小さい直方体状に形成されたＩＣパッケージであって、ホール素子４２１、電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓを有する。
ホール素子４２１は、略平行に形成されている二つの感磁面４２２，４２３を有する。二つの感磁面４２２，４２３は、回転軸Ｏに対して直角に交わる方向に向かうよう形成されている。「内側感磁面」としての感磁面４２２は、「トーションバーの中心軸上からみて径内方向」としての磁気ヨーク３１の径内方向に向かうよう形成されている。具体的には、感磁面４２２は、磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう形成されている。「外側感磁面」としての感磁面４２３は、「トーションバーの中心軸上からみて径外方向」として磁気ヨーク３１の径外方向に向かうよう形成されている。ホール素子４２１は、感磁面４２２，４２３を通過する磁束密度を磁界の強さとして検出し、当該検出した磁界の強さに応じた信号を出力信号として出力する。

【0024】

電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓは、図１，４に示すように、回路基板４２０を介してホール素子４２１と電気的に接続されている。電源線４２ｐは、外部から供給される電力を受電する。グランド線４２ｇは、グランドに電気的に接続する。信号線４２ｓは、ホール素子４２１が検出した磁気回路の磁束密度に応じた出力信号を外部に出力する。電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓは、図１に示すように、回転軸方向に延びるよう形成されている。電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓは、コネクタ部４５が有する端子４５２を介してＥＣＵ９１に電気的に接続している。

【0025】

磁束誘導部材４３は、軟磁性材料から形成されている部材であって、回転軸Ｏからみて磁気センサ４１，４２の径外方向及び磁気ヨーク３２の径外方向に設けられる。磁束誘導部材４３は、図３，４に示すように、二つの磁気センサ４１，４２及び回路基板４１０，４２０とともにコネクタ部４５に収容されている。
磁束誘導部材４３は、第一径方向延伸部４３１、軸方向延伸部４３２、及び、第二径方向延伸部４３３を有する。第一径方向延伸部４３１、軸方向延伸部４３２、及び、第二径方向延伸部４３３は、一体に形成されている。磁束誘導部材４３は、磁気ヨーク３１，磁気センサ４１，４２、及び、磁気ヨーク３２と磁気結合し、磁気ヨーク３１，３２に形成されている磁気回路の磁束を誘導する。

【0026】

第一径方向延伸部４３１は、回転軸Ｏからみて磁気センサ４１，４２の径外方向に位置する部位である。第一径方向延伸部４３１は、図４に示すように、磁気センサ４１，４２側の端面４３４が感磁面４１３，４２３に対向するよう設けられている。第一径方向延伸部４３１は、磁気センサ４１，４２の近傍から磁気ヨーク３１の径外方向に延びるよう形成されている。第一径方向延伸部４３１は、磁気センサ４１，４２の感磁面４１３，４２３と磁気結合可能である。第一径方向延伸部４３１は、図３に示すように、回転軸Ｏに垂直な方向であって磁気センサ４１，４２が並ぶ方向（図３の実線矢印Ａ１）の長さＬ４３が、感磁面４１２，４２２を磁気センサ４１の径外方向側から覆うことが可能な長さとなるよう形成されている。

【0027】

軸方向延伸部４３２は、第一径方向延伸部４３１の径方向外側の端部から出力軸１２の方向に延びるよう形成されている。軸方向延伸部４３２は、磁気センサ４１，４２が並ぶ方向の長さが、第一径方向延伸部４３１の長さＬ４３と同じなるよう形成されている。

【0028】

第二径方向延伸部４３３は、軸方向延伸部４３２の出力軸１２側の端部から磁気ヨーク３２の径内方向に延びるよう形成されている。第二径方向延伸部４３３は、径方向内側の端面４３５が磁気ヨーク３２の環状部３２１の径方向外側の端面に対向するよう形成されている。第二径方向延伸部４３３は、磁気ヨーク３２と磁気結合可能である。

【0029】

コネクタ部４５は、略矩形状の部材である。コネクタ部４５は、中空状の樹脂からなるケース４５０、コネクタ４５１、端子４５２、及び、ポッティング材４５３を有する。
ケース４５０は、内部に磁気センサ４１，４２を搭載する回路基板４１０及び磁束誘導部材４３を収容可能である。
コネクタ４５１は、ケース４５０の外側の壁面に設けられている略有底筒状の部位である。
端子４５２は、コネクタ４５１に収容されている。端子４５２は、磁気センサ４１，４２の電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、信号線４１ｓ、電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓのそれぞれと電気的に接続している。
ポッティング材４５３は、ケース４５０の内部に充填されている。
コネクタ部４５は、収容している磁気センサ４１，４２の感磁面４１２，４２２が磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう設けられている。

【0030】

トルクセンサ１を組み立てるとき、磁気センサ４１，４２を搭載する回路基板４１０及び磁束誘導部材４３をケース４５０の内部に配置する。このとき、電源線４１ｐ、グランド線４１ｇ、信号線４１ｓ、電源線４２ｐ、グランド線４２ｇ、及び、信号線４２ｓのそれぞれを端子４５２に接続する。
次に、回路基板４１０及び磁束誘導部材４３が配置されているケース４５０の内部にポッティング材４５３を充填する。これにより、磁気センサ４１，４２と水との接触を防止する。

【0031】

次に、トルクセンサ１の作動について、説明する。
入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっておらず、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない中立状態のとき、多極磁石２０のＮ極とＳ極との境界と爪３１２または爪３２２の中心とが一致している。中立状態では、爪３１２，３２２のそれぞれには、多極磁石２０のＮ極とＳ極とから同数の磁力線が出入りするため、磁気ヨーク３１と磁気ヨーク３２との間のギャップに磁束が漏れることはなく、磁気センサ４１，４２が検出する磁束密度はゼロとなる。

【0032】

入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが印加されてトーションバー１３に捩じれ変位が生じると、入力軸１１に固定された多極磁石２０と出力軸１２に固定された一組の磁気ヨーク３１，３２との相対位置が周方向に変化する。
例えば、磁気ヨーク３１の爪３１２がＮ極と対向し、磁気ヨーク３２の爪３２２がＳ極と対向すると、磁気ヨーク３１と磁気ヨーク３２とには、それぞれＳ極を有する磁力線とＮ極を有する磁力線とが増加する。これにより、磁気センサ４１，４２を通過する磁束密度は、トーションバー１３の捩じれ変位量に略比例し、かつ、トーションバー１３の捩じれ方向に応じて極性が変化する。磁気センサ４１、４２は、感磁面４１２，４１３，４２２，４２３と直交する方向に通過する磁束密度、すなわち、磁界の強さを検出する。トルクセンサ１は、検出した磁界の強さに応じた電圧を出力信号として出力することによって、入力軸１１と出力軸１２との間の操舵トルクを検出する。

【0033】

第一実施形態によるトルクセンサ１では、磁気センサ４１，４２は、磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう形成されている感磁面４１２，４２２と、磁気ヨーク３１の径外方向に向かうよう形成されている感磁面４１３，４２３とを有する。感磁面４１２，４２２は、磁気ヨーク３１に対向するよう設けられているため、磁気センサ４１，４２は、磁気ヨーク３１の磁気回路と磁気結合しやすくなる。また、感磁面４１３，４２３は、磁束誘導部材４３を介して磁気ヨーク３２と磁気センサ４１，４２とを磁気結合する。これにより、磁気センサ４１，４２は、磁気ヨーク３１，３２の磁気回路の磁束密度を確実に検出することができる。したがって、第一実施形態は、感磁面が軸方向に沿うよう形成されるため配線が磁気センサから径外方向に突出するよう形成されているトルクセンサに比べ、径方向の体格を小さくすることができる。

【0034】

また、トルクセンサ１では、磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材４３は、略矩形状のコネクタ部４５に収容されている。これにより、例えば、磁気センサが設けられる集磁リングを備えるトルクセンサにおいて磁気センサと集磁リングとを一体かつ円環状に封止する場合に比べ、磁気センサ４１，４２と水との接触を防止する部材の形状が簡素になる。したがって、磁気センサ４１，４２と水との接触を防止する部材において部材間の界面など外部から水が侵入可能な経路がなくなるため、磁気センサ４１，４２と水との接触を確実に防止することができる。
このように、トルクセンサ１では、感磁面４１２，４２２を有する磁気センサ４１，４２と、感磁面４１３，４２３と磁気ヨーク３２とを磁気結合可能な磁束誘導部材４３と、によって磁束密度を確実に検出しつつ径方向の体格を小さくし、簡素な構成のコネクタ部４５によって磁気センサ４１，４２と水との接触を確実に防止し耐水性を向上することができる。

【0035】

また、コネクタ部４５は、磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材４３を収容しつつ磁気センサ４１，４２の感磁面４１２，４２２が磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう設けられる。このことは、例えば、磁気センサが設けられる集磁リングを備えるトルクセンサの場合に比べ、一組の磁気ヨーク３１，３２とコネクタ部４５との位置関係の調整のみによって磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材４３を磁束密度の検出において最適な位置に設けることができることを示している。すなわち、磁気センサ４１，４２の磁束密度の検出感度を向上することができる。
また、磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材４３は、コネクタ部４５に収容され一体に形成されているため、コネクタ部４５を出力軸１２に固定されている一組の磁気ヨーク３１，３２から容易に切り離すことができる。これより、磁気センサ４１，４２の着脱を容易に行うことができる。

【0036】

また、磁気センサ４１，４２は、磁気ヨーク３１の環状部３１１の径方向外側の端面に対向するよう設けられている。これにより、多極磁石２０からの漏れ磁束は、磁気ヨーク３１によって遮られる。これにより、多極磁石２０からの漏れ磁束による磁気センサ４１，４２の検出感度の低下を防止することができる。

【0037】

また、磁束誘導部材４３は、第一径方向延伸部４３１の端面４３４が感磁面４１３，４２３の近傍に設けられている。これにより、磁束誘導部材４３は、外部の磁気ノイズの磁束が感磁面４１３，４２３を通過することを防止する磁気シールドとして機能する。したがって、外部の磁気ノイズによるトルクセンサ１の検出感度の低下を防止することができる。

【0038】

（第二実施形態）
第二実施形態によるトルクセンサを図５に基づき説明する。第二実施形態では、コネクタ部の構成が第一実施形態と異なる。

【0039】

第二実施形態によるトルクセンサ２は、トーションバー１３、多極磁石２０、一組の磁気ヨーク３１，３２、二つの磁気センサ４１，４２、「磁束誘導部」としての磁束誘導部材５３、及び、「被水防止部」としてのコネクタ部５５を有する。
第二実施形態では、二つの磁気センサ４１，４２は、第一実施形態と異なり、回路基板に搭載されていない。磁気センサ４１，４２は、ホール素子４１１，４２１と電気的に接続し直線状に回転軸Ｏに沿って延びるよう形成されている電気配線（図５には、磁気センサ４１と電気的に接続する電源線５１ｐのみを示す）が、コネクタ部５５が有する端子５５１を介してＥＣＵ９１に電気的に接続している。

【0040】

磁束誘導部材５３は、軟磁性材料から形成されている部材であって、回転軸Ｏからみて磁気センサ４１，４２の径外方向及び磁気ヨーク３２の径外方向に設けられる。磁束誘導部材５３は、図５に示すように、二つの磁気センサ４１，４２とともにコネクタ部４５に収容されている。
磁束誘導部材５３は、軸方向延伸部５３１、及び、径方向延伸部５３２を有する。軸方向延伸部５３１及び径方向延伸部５３２は、一体に形成されている。磁束誘導部材５３は、磁気ヨーク３１，磁気センサ４１，４２、及び、磁気ヨーク３２と磁気結合し、磁気ヨーク３１，３２に形成されている磁気回路の磁束を誘導する。

【0041】

軸方向延伸部５３１は、回転軸Ｏからみて磁気センサ４１，４２の径外方向から出力軸１２の方向に延びるよう形成されている。軸方向延伸部５３１は、磁気センサ４１，４２の近傍の端面５３３が感磁面４１３，４２３に対向するよう設けられている。軸方向延伸部５３１は、磁気センサ４１，４２の感磁面４１３，４２３と磁気結合可能である。

【0042】

径方向延伸部５３２は、軸方向延伸部５３１の出力軸１２側の端部から磁気ヨーク３２の径内方向に延びるよう形成されている。径方向延伸部５３２は、径方向内側の端面５３４が磁気ヨーク３２の環状部３２１の径方向外側の端面に対向するよう形成されている。径方向延伸部５３２は、磁気ヨーク３２と磁気結合可能である。

【0043】

コネクタ部５５は、略矩形状の部材である。コネクタ部５５は、封止部５５０、及び、端子５５１を有する。
封止部５５０は、樹脂から形成されている略矩形状の部位である。封止部５５０は、内部に磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材５３を収容している。
端子５５１は、一部が封止部５５０から突出するよう形成されている。端子５５１は、磁気センサ４１，４２が有する複数の電気配線のそれぞれと電気的に接続している。

【0044】

トルクセンサ２を組み立てるとき、磁気センサ４１，４２、磁束誘導部材４３、及び、磁気センサ４１，４２が有する複数の電気配線のそれぞれと電気的に接続している複数の端子５５１を樹脂などによって封止する。これにより、磁気センサ４１，４２と水との接触を防止する。

【0045】

第二実施形態によるトルクセンサ２は、磁気センサ４１，４２、感磁面４１３，４２３と磁気ヨーク３２とを磁気結合可能な磁束誘導部材５３、並びに、磁気センサ４１，４２及び磁束誘導部材５３を収容するコネクタ部５５を備える。これにより、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

【0046】

また、トルクセンサ２では、磁気センサ４１，４２が有する電源線５１ｐなどの電気配線は、第一実施形態と異なり、磁気センサ４１，４２から直線状に回転軸Ｏに沿って延びるよう形成されている。また、磁束誘導部材５３は、第一実施形態と異なり、磁気センサ４１，４２の近傍に位置する部位である軸方向延伸部５３１は、磁気センサ４１，４２の径外方向から出力軸１２の方向に延びるよう形成されている。これにより、コネクタ部５５の径方向の体格を第一実施形態に比べ、さらに小さくすることができる。

【0047】

（第三実施形態）
第三実施形態によるトルクセンサを図６，７に基づき説明する。第三実施形態では、二つの集磁リングを備える点が第一実施形態と異なる。

【0048】

第三実施形態によるトルクセンサ３は、トーションバー１３、多極磁石２０、一組の磁気ヨーク３１，３２、二つの磁気センサ４１，４２、二つの集磁リング４６，４７、磁束誘導部材４３、及び、コネクタ部４５を有する。

【0049】

集磁リング４６は、軟磁性材料から形成されている略環状の部材である。集磁リング４６は、本体部４６１、及び、二つの集磁部４６２，４６３を有する。本体部４６１と集磁部４６２，４６３とは、一体に形成される。

【0050】

本体部４６１は、磁気ヨーク３１の径外方向に設けられている環状の部位である。本体部４６１の一部は、磁気ヨーク３１の環状部３１１と磁気センサ４１，４２との間に位置する。本体部４６１は、磁気ヨーク３１と磁気結合する。
集磁部４６２は、環状部３１１と磁気センサ４１との間に位置する本体部４６１に設けられている略平板状の部位である。集磁部４６２は、磁気センサ４１の近傍において感磁面４１２に対向するよう形成されている。集磁部４６２は、本体部４６１に形成される磁束を磁気センサ４１に誘導する。
集磁部４６３は、環状部３１１と磁気センサ４２との間に位置する本体部４６１に設けられている略平板状の部位である。集磁部４６３は、磁気センサ４２の近傍において感磁面４２２に対向するよう形成されている。集磁部４６３は、本体部４６１に形成される磁束を磁気センサ４２に誘導する。

【0051】

集磁リング４７は、軟磁性材料から形成されている環状の部材である。集磁リング４７は、本体部４７１、及び、集磁部４７２を有する。本体部４７１と集磁部４７２とは、一体に形成される。

【0052】

本体部４７１は、磁気ヨーク３２の径外方向に設けられている環状の部位である。本体部４７１の一部は、磁気ヨーク３２の環状部３２１と磁束誘導部材４３との間に位置する。本体部４７１は、磁気ヨーク３２と磁気結合する。
集磁部４７２は、環状部３２１と磁束誘導部材４３との間に位置する本体部４７１に設けられている略平板状の部位である。集磁部４７２は、磁束誘導部材４３の近傍において端面４３５に対向するよう形成されている。集磁部４７２は、本体部４７１に形成される磁束を磁束誘導部材４３に誘導する。

【0053】

第二実施形態では、二つの集磁リング４６，４７は、樹脂部４８によって樹脂封止され、一体となるよう形成されている。樹脂部４８は、図６，７に示すように、コネクタ部４５と離間した状態で設けられる。

【0054】

第三実施形態によるトルクセンサ３は、磁気センサ４１，４２、磁束誘導部材４３、及び、コネクタ部４５を備える。これにより、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

【0055】

また、集磁リング４６は、磁気センサ４１，４２の近傍において感磁面４１２，４２２に対向するよう形成されている。また、集磁リング４７は、磁束誘導部材４３の第二径方向延伸部４３３の端面４３５の近傍に位置している。これにより、集磁リング４６，４７は、外部の磁気ノイズの磁束が感磁面４１２，４２２や端面４３５を通過することを防止する磁気シールドとして機能する。したがって、トルクセンサ３の検出感度の低下を防止することができる。

【0056】

また、トルクセンサ３では、トーションバー１３に捩じれによって、磁気ヨーク３１、集磁リング４６、磁気センサ４１，４２、磁束誘導部材４３、集磁リング４７、及び、磁気ヨーク３２を通る磁気回路が形成される。これにより、集磁リングがない場合に比べ、磁気センサ４１，４２を通過する磁束密度を増大させることができる。したがって、第三実施形態は、磁気センサ４１，４２による磁束密度の検出感度を向上することができる。

【0057】

（第四実施形態）
第四実施形態によるトルクセンサを図８に基づき説明する。第四実施形態では、一つの集磁リングを備える点が第一実施形態と異なる。

【0058】

第四実施形態によるトルクセンサ４は、トーションバー１３、多極磁石２０、一組の磁気ヨーク３１，３２、二つの磁気センサ４１，４２、集磁リング４６、磁束誘導部材４３、及び、コネクタ部４５を有する。

【0059】

第四実施形態によるトルクセンサ４は、磁気センサ４１，４２、磁束誘導部材４３、及び、コネクタ部４５を備える。これにより、第四実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、トルクセンサ３は、図８に示すように、集磁リング４６が磁気ヨーク３１の径外方向に設けられている。これにより、第四実施形態は、第三実施形態と同様に、磁気センサ４１，４２の検出感度の低下を防止し、かつ、向上することができる。

【0060】

（他の実施形態）
上述の実施形態では、トルクセンサは、電動パワーステアリング装置に適用されるとした。しかしながら、本発明のトルクセンサが適用される装置はこれに限定されない。トルクを捩じれ変位に変換するトーションバーが適用される装置であればよい。

【0061】

上述の実施形態では、二つの磁気センサに対して一つの磁束誘導部材が設けられるとした。しかしながら、二つの磁気センサのそれぞれに磁束誘導部材が設けられてよい。すなわち、磁束誘導部材は複数あってもよい。また、磁気センサは、一つであってもよい。
具体的には、第一実施形態の変形例としての図９に示すトルクセンサ１のように、一つの磁気センサ４１に対して一つの磁束誘導部材４３を備えてもよい。

【0062】

上述の実施形態では、感磁面は、回転軸Ｏに対して直角に交わる方向の略平行な方向に向かうよう形成されるとした。しかしながら、感磁面が向かう方向はこれに限定されない。感磁面は、回転軸方向とは異なる方向に向かうよう形成されていればよい。

【0063】

図１０に、第二実施形態の変形例としてのトルクセンサ２を示す。なお、図１０では、図面が煩雑になるのを避けるため、端子５５１及び端子５５１を収容する部位を省略している。
図１０に示すトルクセンサ２では、二つの磁気センサ４１，４２のそれぞれの感磁面４１２，４２２は、磁気ヨーク３１の径内方向に向かうよう形成されている。具体的には、感磁面４１２，４２２は、磁気ヨーク３１の環状部３２１の径方向外側の端面であって曲面状に形成されている端面３１３に沿うよう形成されている。このとき、磁気センサ４１の感磁面４１３及び磁気センサ４２の感磁面４２３は、磁気ヨーク３１の径外方向に向かうよう形成される。
図１０に示すトルクセンサ２は、磁気センサ４１，４２のそれぞれに対応する二つの磁束誘導部材５３を備える。磁束誘導部材５３の軸方向延伸部５３１が有し感磁面４１３，４２３に対向する端面５３３は、図１０に示すように、それぞれ感磁面４１３，４２３に略平行となるよう形成されている。
このように、二つの磁気センサ４１，４２の感磁面４１２，４２２を磁気ヨーク３１の環状部３２１の径方向外側の端面に沿うよう形成することによって、磁気センサ４１，４２の磁束密度の検出感度を向上することができる。また、磁束誘導部材５３の端面５３３を感磁面４１３，４２３に略平行となるよう形成することによって、さらに磁気センサ４１，４２の磁束密度の検出感度を向上することができる。

【0064】

上述の実施形態では、電源線、グランド線、及び、信号線は、回転軸方向に延びるよう形成されるとした。しかしながら、電源線、グランド線、及び、信号線は、回転軸方向に延びるよう形成されていなくてもよい。例えば、回転軸上の点を中心とする仮想円の接線方向に延びるよう形成されてもよい。

【0065】

上述の実施形態では、集磁リングは、略環状の部材であるとした。しかしながら、集磁リングの形状はこれに限定されない。集磁リングの形状は、円弧状であってもよい。

【0066】

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

【符号の説明】

【0067】

１，２，３，４・・・トルクセンサ（検出装置）
１１・・・入力軸（第一軸）
１２・・・出力軸（第二軸）
１３・・・トーションバー
２０・・・多極磁石
３１、３２・・・磁気ヨーク
４１、４２・・・磁気センサ
４１２，４２２・・・感磁面（内側感磁面）
４１３，４２３・・・感磁面（外側感磁面）
４３・・・コネクタ部（被水防止部）
４５・・・磁束誘導部材（磁束誘導部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】