特開 2022-130102 磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022130102

(43)【公開日】2022-09-06

(54)【発明の名称】磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20220830BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 305

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021029079

(22)【出願日】2021-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】桑原 祐也

(57)【要約】

【課題】組み付け作業を容易にすることができる磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法を提供する。
【解決手段】磁気シールド６０は、永久磁石２０と、各磁気ヨーク３１，３２と、各集磁リング４１，４２とを有するセンサ装置に組み付けられるものである。磁気シールド６０は、センサ装置へ組み付け前の状態で２つに分割された分割部位７０を有している。分割部位７０は、センサ装置への組み付けの際に互いに近接させるように統合される部位である。そして、分割部位７０は、統合された状態で、各集磁リング４１，４２の各本体部４１ａ，４２ａを径方向の外側と軸方向の両側とから取り囲む部位である第１シールド部と、当該第１シールド部から径方向の外側に延びるように各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ、４２ｃを各磁気センサ５１，５２と共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定され、当該第１軸の周方向に着磁された永久磁石と、
前記第２軸に固定され、前記永久磁石を前記回転軸の径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、
前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有し、当該本体部から前記径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リングと、
前記集磁部に対応付けて配置され、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、及び前記集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、を備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられる磁気シールドであって、
前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位を有し、
前記分割部位は、前記センサ装置への組み付けの際に互いに近接又は接触させることで統合される部位であり、当該統合された状態で、前記集磁リングの前記本体部を前記径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と、当該第１シールド部から前記径方向の外側に延びるように前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように構成されている磁気シールド。

【請求項2】

前記分割部位は、第１部位と、第２部位との２つの部位を含み、
前記第１部位と、前記第２部位とは、対称構造をなしており、
前記第２シールド部は、前記第１部位と前記第２部位との境界となる部位である境界部位を含んでいる請求項１に記載の磁気シールド。

【請求項3】

前記磁気ヨークは、前記回転軸の軸方向に並んで設けられた２つの磁気ヨークを含み、
前記集磁リングは、前記軸方向に並んで設けられた２つの集磁リングを含み、
前記集磁部は、前記本体部について前記周方向で互いに離間した２つの集磁部を含み、
前記磁気センサは、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部のうちの前記軸方向で互いに重なる前記集磁部の間にそれぞれ配置された２つの磁気センサを含み、
前記境界部位は、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部と前記軸方向で重ならないなかで当該２つの集磁部が前記周方向で隣接する間の部位と前記軸方向で重なるように構成されている請求項２に記載の磁気シールド。

【請求項4】

前記境界部位について、前記第１部位と前記第２部位とは、前記周方向で隙間を含んでおり、
前記隙間は、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部が前記周方向で隣接する隙間よりも小さく設定されている請求項３に記載の磁気シールド。

【請求項5】

前記第１シールド部は、前記本体部を前記径方向の外側から覆う本体被覆部を有し、
前記本体被覆部の前記回転軸の軸方向の両端部には、当該両端部から前記径方向の内側に延びる部位である縁部が設けられており、
前記縁部の前記径方向の内側の先端を結んでできる仮想円の内径は、前記本体部の外径又は内径よりも小さく設定されている請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の磁気シールド。

【請求項6】

前記縁部は、前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側に向かって延びる複数のスリットを有している請求項５に記載の磁気シールド。

【請求項7】

前記第１シールド部は、前記本体被覆部と前記縁部とを接続する部位である接続部位を有し、
前記接続部位は、アール状をなしており、
前記接続部位について、前記集磁リングが設けられた側の部位の曲率半径は、前記第１シールド部の板厚の２倍以上に設定されている請求項５又は請求項６に記載の磁気シールド。

【請求項8】

請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載の磁気シールドを備えるセンサ装置。

【請求項9】

第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定されて前記回転軸の周方向に着磁された永久磁石、前記第２軸に固定されて前記永久磁石を前記回転軸の径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨーク、前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有して当該本体部から前記径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リング、前記集磁部に対応付けて配置されて前記永久磁石と前記磁気ヨークと前記集磁リングとにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサを備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられる磁気シールドの組み付け方法であって、
前記センサ装置は、前記集磁リングが樹脂モールドされてなるモールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けられるものであり、
前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位が前記集磁リングの前記本体部を前記径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように互いに近接又は接触させることで統合された状態で、前記モールド体の樹脂モールドの際に前記集磁リングと共に樹脂モールドされることで前記センサ装置への組み付けがなされる磁気シールドの組み付け方法。

【請求項10】

第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定されて前記回転軸の周方向に着磁された永久磁石、前記第２軸に固定されて前記永久磁石を前記回転軸の径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨーク、前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有して当該本体部から前記径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リング、前記集磁部に対応付けて配置されて前記永久磁石と前記磁気ヨークと前記集磁リングとにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサを備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられる磁気シールドの組み付け方法であって、
前記センサ装置は、前記集磁リングが樹脂モールドされてなるモールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けられるものであり、
前記モールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けた後に、前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位が前記集磁リングの前記本体部を前記径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように互いに近接又は接触させて統合されることで前記センサ装置への組み付けがなされる磁気シールドの組み付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、例えば、電動パワーステアリング装置に使用され、ステアリング軸に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサが開示されている。トルクセンサは、ステアリング軸を構成する入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに生じる捩れ変位を検出することができるように構成されている。

【0003】

具体的には、トルクセンサは、多極磁石と、２つの磁気ヨークと、２つの集磁リングと、磁気センサとを有している。多極磁石は、入力軸に固定されている。２つの磁気ヨークは、出力軸に固定されている。２つの集磁リングは、２つの磁気ヨークからの磁束を誘導する。磁気センサは、２つの磁気ヨークに誘導された磁束を検出する。

【0004】

特許文献１のトルクセンサでは、検出対象以外からの外部磁場の影響を効果的に防止するために、集磁リングの外周を覆う磁気シールドが設けられている。この磁気シールドは、集磁リングの外周に対して鉄板が巻き付けて固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－１２５７１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

集磁リングの外周に対して鉄板を巻き付けるべく、集磁リングの外周に沿うように鉄板を変形させようとすると、鉄板の部分毎に形状のばらつきが生じてしまう。一方、鉄板の部分毎に形状のばらつきが生じることを抑えようとすれば、作業に要する時間が延びて効率が低下してしまう。つまり、上記特許文献１の場合、磁気シールドについて、集磁リングの外周に対して鉄板を巻き付ける作業が煩雑になっていた。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する磁気シールドは、第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定され、当該第１軸の周方向に着磁された永久磁石と、前記第２軸に固定され、前記永久磁石を前記回転軸の径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有し、当該本体部から前記径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リングと、前記集磁部に対応付けて配置され、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、及び前記集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、を備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられるものであって、前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位を有し、前記分割部位は、前記センサ装置への組み付けの際に互いに近接又は接触させることで統合される部位であり、当該統合された状態で、前記集磁リングの前記本体部を前記径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と、当該第１シールド部から前記径方向の外側に延びるように前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように構成されている。

【0008】

また、上記課題を解決する磁気シールドの組み付け方法は、第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定されて前記回転軸の周方向に着磁された永久磁石、前記第２軸に固定されて前記永久磁石を前記径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨーク、前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有して当該本体部から前記径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リング、前記集磁部に対応付けて配置されて前記永久磁石と前記磁気ヨークと前記集磁リングとにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサを備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられる磁気シールドの組み付け方法であって、前記センサ装置は、前記集磁リングが樹脂モールドされてなるモールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けられるものであり、前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位が前記集磁リングの前記本体部を前記径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように互いに近接又は接触させることで統合された状態で、前記モールド体の樹脂モールドの際に前記集磁リングと共に樹脂モールドされることで前記センサ装置への上記磁気シールドの組み付けがなされる。

【0009】

また、上記課題を解決する磁気シールドの組み付け方法は、第１軸と第２軸とがトーションバーを通じて互いに連結されてなる回転軸の前記第１軸に固定されて前記回転軸の周方向に着磁された永久磁石、前記第２軸に固定されて前記永久磁石を前記径方向の外側から取り囲むように当該永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨーク、前記磁気ヨークを前記径方向の外側から取り囲むように配置された本体部を有して当該本体部から前記回転軸の径方向の外側に向かって延びる部位である集磁部が設けられた集磁リング、前記集磁部に対応付けて配置されて前記永久磁石と前記磁気ヨークと前記集磁リングとにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサを備えるセンサ装置に対して前記集磁リングを前記径方向の外側から取り囲むように組み付けられる磁気シールドの組み付け方法であって、前記センサ装置は、前記集磁リングが樹脂モールドされてなるモールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けられるものであり、前記モールド体を前記磁気センサと共に前記回転軸に対して被せるように取り付けた後に、前記センサ装置へ組み付け前の状態で複数に分割された部位である分割部位が前記集磁リングの前記本体部を径方向の外側から取り囲む部位である第１シールド部と前記集磁リングの前記集磁部を前記磁気センサと共に取り囲む部位である第２シールド部とを有するように互いに近接又は接触させて統合されることで前記センサ装置への上記磁気シールドの組み付けがなされる。

【0010】

上記各構成によれば、分割部位としては、センサ装置への組み付けをし易い形状に成形するとともに、センサ装置への組み付けをし易いように分割することができる構造とすることができる。例えば、集磁リングを径方向の外側から取り囲むように磁気シールドをセンサ装置へ組み付けるとしても、集磁リングの形状に沿うように磁気シールドを変形させながら組み付ける必要がなくなる。つまり、集磁リングの形状に沿うように磁気シールドを変形させながら組み付ける必要がなければ、磁気シールドの部分毎に形状のばらつきが生じてしまうことも抑えられるようになる。この場合、磁気シールドの部分毎に形状のばらつきが生じることを抑えようとして作業に要する時間が延びて効率が低下してしまうこともなくなる。したがって、集磁リングを径方向の外側から取り囲むように磁気シールドをセンサ装置へ組み付ける作業が煩雑になることを抑えることができる。

【0011】

上記磁気シールドにおいて、前記分割部位は、第１部位と、第２部位との２つの部位を含み、前記第１部位と、前記第２部位とは、対称構造をなしており、前記第２シールド部は、前記第１部位と前記第２部位との境界となる部位である境界部位を含んでいることが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、第１部位と、第２部位とが対称構造をなさない場合に比べて、磁気シールドの成形がし易くなる。
上記磁気シールドにおいて、前記磁気ヨークは、前記回転軸の軸方向に並んで設けられた２つの磁気ヨークを含み、前記集磁リングは、前記軸方向に並んで設けられた２つの集磁リングを含み、前記集磁部は、前記本体部について前記周方向で互いに離間した２つの集磁部を含み、前記磁気センサは、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部のうちの前記軸方向で互いに重なる前記集磁部の間にそれぞれ配置された２つの磁気センサを含み、前記境界部位は、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部と前記軸方向で重ならないなかで当該２つの集磁部が前記周方向で隣接する間の部位と前記軸方向で重なるように構成されていることが好ましい。

【0013】

上記構成の場合、第１部位と第２部位との境界部位は、磁気シールドについて、２つの集磁リングの間で軸方向にて互いに重なる集磁部の間に配置された磁気センサを磁束が通過する方向に沿って延びることになる。つまり、第２シールド部については、磁気センサを磁束が通過する方向で途切れる部分を有さないで連続的に繋がるように構成することができる。この場合、第２シールド部には、外部磁場の磁気回路として、磁気センサを磁束が通過する成分に沿った迂回路を形成することができる。したがって、外部磁場については上記迂回路を通過することで磁気センサを通過し難くなり、外部磁場がセンサ装置に与える影響を抑えることができる。

【0014】

上記磁気シールドにおいて、前記境界部位について、前記第１部位と前記第２部位とは、前記周方向で隙間を含んでおり、前記隙間は、前記２つの集磁リングにそれぞれ設けられた前記２つの集磁部が前記周方向で隣接する隙間よりも小さく設定されていることが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、境界部位が隙間を有していたとしても、第１部位と第２部位との間の隙間を外部磁場が通過し難くなる。これは、外部磁場がセンサ装置に与える影響を抑えるのに効果的である。

【0016】

上記磁気シールドにおいて、前記第１シールド部は、前記本体部を前記径方向の外側から覆う本体被覆部を有し、前記本体被覆部の前記回転軸の軸方向の両端部には、当該両端部から前記径方向の内側に延びる部位である縁部が設けられており、前記縁部の前記径方向の内側の先端を結んでできる仮想円の内径は、前記本体部の外径又は内径よりも小さく設定されていることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、第１シールド部は、本体被覆部によって集磁リングの周方向外周を覆うだけではなく、縁部によって回転軸の軸方向における集磁リングの両端の少なくとも一部を覆うことができる。このため、磁気シールドでは、回転軸の軸方向から侵入しようとする外部磁場を第１シールド部の縁部を通じて磁気センサへの影響を抑えるように誘導することができる。これは、外部磁場がセンサ装置に与える影響を抑えるのに効果的である。

【0018】

上記磁気シールドにおいて、前記縁部は、前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側に向かって延びる複数のスリットを有していることが好ましい。
上記構成によれば、磁気シールドでは、例えば、本体被覆部の軸方向の端部を当該本体被覆部に対して径方向の内側へ屈曲させるようにして縁部を成形するとしても、当該屈曲させる作業がし易くなる。

【0019】

上述のように、磁気シールドでは、例えば、本体被覆部の軸方向の端部を当該本体被覆部に対して径方向の内側へ屈曲させるようにして縁部を成形することが考えられる。この場合、縁部を成形するべく屈曲させる際の起点となる根本の部位では、応力の発生が懸念される。これは、応力の発生により生じる残留応力が磁気シールドの磁気特性を変化させるからである。

【0020】

これに対して、上記磁気シールドにおいて、前記第１シールド部は、前記本体被覆部と前記縁部とを接続する部位である接続部位を有し、前記接続部位は、アール状をなしており、前記接続部位について、前記集磁リングが設けられた側の部位の曲率半径は、前記第１シールド部の板厚の２倍以上に設定されていることが好ましい。

【0021】

上記構成によれば、磁気シールドでは、本体被覆部の軸方向の端部を当該本体被覆部に対して径方向の内側へ屈曲させて縁部を成形するとしても、当該屈曲させる際の起点となる根本の部位への応力の発生を抑えることができる。したがって、応力の発生により残留応力を生じることが抑えられ、磁気シールドの磁気特性の変化が抑えられる。

【0022】

上記の磁気シールドは、センサ装置に用いられるのに好適である。この場合、集磁リングを径方向の外側から取り囲むように磁気シールドを組み付ける作業が煩雑になることを抑えることができるセンサ装置を実現できる。

【発明の効果】

【0023】

本発明の磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法によれば、組み付け作業を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態について、センサ装置の概略構成を示す斜視図。

【図2】第１実施形態について、センサ装置の概略構成を示す分解斜視図。

【図3】第１実施形態のセンサ装置の構成について、軸方向の上方から見た平面図。

【図4】図３について、４－４線で切断した構造を示す端面図。

【図5】トルク変動について、接続部位の径方向の内側の部位の曲率半径との関係を説明する図。

【図6】（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態のセンサ装置の組み立て工程を説明する図。

【図7】第２実施形態のセンサ装置の概略構成を示す斜視図。

【図8】第２実施形態のセンサ装置の構成について、図４と同様の位置で切断した構造を示す端面図。

【図9】トルク変動について、シールド内径との関係を説明する図。

【図10】（ａ），（ｂ）は、第２実施形態のセンサ装置の組み立て工程を説明する図。

【図11】他の実施形態の磁気シールドの構成について、軸方向の上方から見た平面図。

【図12】他の実施形態のセンサ装置の構成について、図４と同様の位置で切断した構造を示す端面図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第１実施形態）
以下、磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法の第１実施形態を図面に従って説明する。

【0026】

＜センサ装置１＞
図１及び図２に示すように、センサ装置１は、回転軸１０に設けられている。本実施形態のセンサ装置１は、回転軸１０に加わるトルクを検出するトルクセンサである。回転軸１０は、例えば、電動パワーステアリング装置のステアリングホイールに連結されたステアリング軸である。回転軸１０は、第１軸である入力軸１１と、第２軸である出力軸１２と、トーションバー１３とを備えている。トーションバー１３は、入力軸１１と出力軸１２との間に配置されている。入力軸１１と出力軸１２とは、トーションバー１３を介して同一軸線上に連結されている。

【0027】

具体的には、センサ装置１は、永久磁石２０と、磁気ヨーク３０と、集磁リング４０と、磁気センサ５０と、磁気シールド６０とを備えている。永久磁石２０と、磁気ヨーク３０とは、回転軸１０に固定されている。集磁リング４０と、磁気センサ５０と、磁気シールド６０とは、センサ装置１の外郭を規定する樹脂製のハウジング１００の内部に収容されている。そして、センサ装置１は、永久磁石２０と磁気ヨーク３０とが固定された回転軸１０に対して、永久磁石２０が固定された入力軸１１の側からハウジング１００を被せるようにして取り付けられている。なお、以下では、説明の便宜上、回転軸１０を基準として、入力軸１１の側を「上方」とし、出力軸１２の側を「下方」とする。また、回転軸１０の軸線Ｘに沿った方向を軸方向とし、回転軸１０の軸線Ｘに直交する方向を径方向とし、回転軸１０の軸線Ｘ周りの方向を周方向とする。

【0028】

＜永久磁石２０＞
図２に示すように、永久磁石２０は、円筒状をなしている。永久磁石２０は、入力軸１１に対して一体回転可能に嵌合されている。永久磁石２０は、例えば、入力軸１１の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。

【0029】

＜磁気ヨーク３０＞
磁気ヨーク３０は、第１磁気ヨーク３１と、第２磁気ヨーク３２とを有する。各磁気ヨーク３１，３２は、円筒状をなしている。各磁気ヨーク３１，３２は、永久磁石２０との間に径方向で隙間を有した状態で、当該永久磁石２０を径方向の外側から取り囲むようにそれぞれ配置されている。各磁気ヨーク３１，３２は、出力軸１２に対して一体回転可能に嵌合されている。各磁気ヨーク３１，３２は、永久磁石２０が形成する磁界内に配置されており、当該永久磁石２０の磁界に応じた磁気回路の一部をそれぞれ形成する。第１磁気ヨーク３１と、第２磁気ヨーク３２とは、軸方向に並んで設けられている。

【0030】

第１磁気ヨーク３１は、円環状の第１環状部３１ａを有している。第１環状部３１ａは、永久磁石２０の全周を取り囲むように周方向に連続的に延びている。第１環状部３１ａには、第１環状部３１ａの内周側の端部から軸方向の下方に向かって突出する部位である板状の複数の第１歯部３１ｂが設けられている。各第１歯部３１ｂは、第１環状部３１ａの周方向に等間隔を空けて設けられている。なお、第２磁気ヨーク３２は、第１磁気ヨーク３１に対応する構成として、第２環状部３２ａと、複数の第２歯部３２ｂとを有している。

【0031】

各磁気ヨーク３１，３２は、各第１歯部３１ｂと、各第２歯部３２ｂとが軸方向において互いに異なる方向に突出するように組み合わされている。また、各第１歯部３１ｂと、各第２歯部３２ｂとは、径方向において互いに重ならないように周方向において互い違いに配置されている。

【0032】

＜集磁リング４０＞
集磁リング４０は、第１集磁リング４１と、第２集磁リング４２とを有する。各集磁リング４１，４２は、円環状をなしている。第１集磁リング４１は、第１磁気ヨーク３１との間に径方向で隙間を有した状態で第１磁気ヨーク３１を径方向の外側から取り囲むように配置されている。第２集磁リング４２は、第２磁気ヨーク３２との間に径方向で隙間を有した状態で第２磁気ヨーク３２を径方向の外側から取り囲むように配置されている。各集磁リング４１，４２は、永久磁石２０が形成する磁界内に配置されており、当該永久磁石２０の磁界に応じた磁気回路の一部をそれぞれ形成する。第１集磁リング４１と、第２集磁リング４２とは、軸方向に並んで設けられている。

【0033】

第１集磁リング４１は、軸方向から見た場合にＣ字の筒状の第１本体部４１ａを有する。第１本体部４１ａは、第１磁気ヨーク３１の第１環状部３１ａの外周の一部を取り囲むように周方向に連続的に延びている。第１本体部４１ａには、第１本体部４１ａの下方側の端部から径方向の外側に向かって突出する部位である２つの第１集磁部４１ｂ、４１ｃが設けられている。２つの第１集磁部４１ｂ、４１ｃは、第１本体部４１ａの周方向に所定の間隔を空けて配置されている。各第１集磁部４１ｂ，４１ｃは、軸方向から見た場合に略長方形状をなしている。なお、第２集磁リング４２は、第１集磁リング４１に対応する構成として、第２本体部４２ａと、各第２集磁部４２ｂ，４２ｃとを有している。

【0034】

＜磁気センサ５０＞
磁気センサ５０は、第１磁気センサ５１と、第２磁気センサ５２とを有する。各磁気センサ５１，５２としては、例えば、ホールセンサが採用されている。第１磁気センサ５１は、第１集磁部４１ｂと第２集磁部４２ｂとの間に配置されている。また、第２磁気センサ５２は、第１集磁部４１ｃと第２集磁部４２ｃとの間に配置されている。各磁気センサ５１，５２は、永久磁石２０、第１磁気ヨーク３１、第２磁気ヨーク３２、第１集磁リング４１、及び第２集磁リング４２により形成される磁気回路の磁束を電気信号として検出する。

【0035】

回転軸１０の入力軸１１と出力軸１２との間に相対的な回転変位が生じると、トーションバー１３に捩れ変形が生じる。各第１歯部３１ｂは、トーションバー１３に捩れ変形が生じている状態において、トーションバー１３に捩れ変形が生じていない状態に対して周方向にずれる等して角度差が生じる。これは、各第２歯部３２ｂについても同様である。これにより、トーションバー１３に捩れ変形が生じている状態において、永久磁石２０の磁界に応じた磁気回路が各磁気ヨーク３１，３２、各集磁リング４１，４２で形成されて、トーションバー１３の捩れ変形の量に応じた磁束が各歯部３１ｂ，３２ｂに伝わるように構成されている。そして、各磁気センサ５１，５２は、トーションバー１３の捩り変形に応じて導かれる磁気回路の磁束に応じた電気信号を生成する。各磁気センサ５１，５２に接続される図示しない制御装置は、各磁気センサ５１，５２により生成された電気信号に基づいて回転軸１０に作用するトルクを操舵トルクとして演算する。

【0036】

＜磁気シールド６０＞
図１及び図２に示すように、磁気シールド６０は、集磁リング４０、すなわち各集磁リング４１，４２を径方向や軸方向から取り囲むように配置されている。磁気シールド６０は、磁気を遮断できる金属の材料、例えば、冷間圧延鋼板であるＳＰＣＣ又は電気亜鉛メッキ鋼板であるＳＥＣＣ等の鋼板で構成されている。つまり、磁気シールド６０は、検出対象以外の外部磁場が磁気ノイズとして集磁リング４０、すなわち各集磁リング４１，４２、ひいては磁気センサ５０、すなわち各磁気センサ５１，５２に伝達されることを抑制する。本実施形態において、磁気シールド６０は、ハウジング１００に樹脂モールドされている。

【0037】

磁気シールド６０は、第１シールド部６１と、第２シールド部６２とを有する。第１シールド部６１は、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃが設けられた周辺以外の各本体部４１ａ，４２ａを径方向の外側と軸方向の両側とから取り囲む部位である。第２シールド部６２は、第１シールド部６１から径方向の外側に延びており、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃを各磁気センサ５１，５２と共に取り囲む部位である。

【0038】

＜第１シールド部６１＞
具体的には、図１及び図２に示すように、第１シールド部６１は、本体被覆部６１ａと、縁部６１ｂとを有する。本体被覆部６１ａは、径方向に厚みを有し、周方向で一部が途切れている略円筒状をなしている。本体被覆部６１ａは、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃが設けられた周辺以外の各本体部４１ａ，４２ａの径方向の外周面を取り囲むように周方向に連続的に延びている。

【0039】

縁部６１ｂは、本体被覆部６１ａの軸方向の両端部から径方向の内側に向かってそれぞれ延びる部位である。各縁部６１ｂは、軸方向に厚みを有し、周方向で一部が途切れている略環状をなしている。各縁部６１ｂは、各縁部６１ｂの径方向の内側の端部から径方向の外側である本体被覆部６１ａに向かって延びる複数のスリット６１ｃを通じて周方向で複数に分割されている。本体被覆部６１ａは、各スリット６１ｃのうちの本体被覆部６１ａ及び各縁部６１ｂのそれぞれの両端の周方向の中心に設けられたスリット６１ｄを通じて周方向で２つに分割されている。なお、スリット６１ｄ以外の各スリット６１ｃは、本体被覆部６１ａの軸方向の両端部の一部までそれぞれ延びている。そして、各縁部６１ｂは、各本体部４１ａ，４２ａの軸方向の両端面を取り囲むように周方向に各スリット６１ｃを介して断続的に延びている。

【0040】

＜第２シールド部６２＞
第２シールド部６２は、第１センサ被覆部６２ａと、第２センサ被覆部６２ｂとを有する。第１センサ被覆部６２ａは、本体被覆部６１ａの周方向の両端から径方向にそれぞれ延びる部位であり、周方向に厚みを有する平板状をなしている。各第１センサ被覆部６２ａは、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃについて、互いに隣接する側と反対側の周方向の外面を取り囲むように軸方向に連続的に延びている。

【0041】

第２センサ被覆部６２ｂは、各第１センサ被覆部６２ａの軸方向の両端を周方向でそれぞれ接続する部位であり、軸方向に厚みを有する平板状をなしている。各第２センサ被覆部６２ｂの径方向の内側の先端と、各縁部６１ｂの径方向の先端とを結んだ場合に、軸線Ｘを通る中心点Ｃ０を有する仮想円Ｃ１を形成するように構成されている。つまり、各第２センサ被覆部６２ｂの径方向の内側の一部の部位は、各縁部６１ｂから周方向に延びる部位である。

【0042】

各第２センサ被覆部６２ｂは、各第２センサ被覆部６２ｂの径方向の内側の端部から径方向の外側である第１センサ被覆部６２ａに向かって延びる単数のスリット６２ｃを通じて周方向で２つに分割されている。スリット６２ｃは、第２センサ被覆部６２ｂの周方向の中心に設けられている。つまり、スリット６２ｃは、互いに周方向で隣接する各第１集磁部４１ｂ，４１ｃの周方向の中心に設けられている。これは、互いに周方向で隣接する各第２集磁部４２ｂ，４２ｃに対しても同様である。また、スリット６２ｃは、第１シールド部６１に設けられたスリット６１ｄに対して周方向で１８０度だけ位相がずれている。そして、第２センサ被覆部６２ｂは、各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃの軸方向の両端面を取り囲むように周方向にスリット６２ｃを介して断続的に延びている。

【0043】

＜分割部位７０＞
図２に示すように、磁気シールド６０は、第１部位７１と、第２部位７２との２つの部位が互いに近接することで統合されてなる分割部位７０を有する。各部位７１，７２は、センサ装置１へ組み付け前の状態で２つに分割された部位であり、互いに対称構造をなしている。各部位７１，７２は、第１シールド部６１に設けられたスリット６１ｄと、第２シールド部６２に設けられたスリット６２ｃとを境界部位として２つに分割されている。

【0044】

各部位７１，７２は、上記金属の材料からなる板状の鋼板を折り曲げる等してセンサ装置１へ組み付け前に予めそれぞれ成形される。各部位７１，７２は、センサ装置１への組み付けをし易い形状に成形されるとともに、センサ装置１への組み付けをし易いように分割することができる構造とされる。

【0045】

具体的には、第１部位７１は、第２部位７２と統合された状態で、第１シールド部６１の本体被覆部６１ａとなる対応部位として、スリット６１ｄを通じて本体被覆部６１ａを２つに分割した形状をなす第１本体分割部７１ａを有する。また、第１部位７１は、第２部位７２と統合された状態で、第１シールド部６１の各縁部６１ｂとなる対応部位として、スリット６１ｄを通じて各縁部６１ｂを２つに分割した形状をなす第１縁分割部７１ｂを有する。また、第１部位７１は、第２部位７２と統合された状態で、第２シールド部６２となる対応部位として、スリット６２ｃを通じて各センサ被覆部６２ａ，６２ｂを２つに分割した形状をなす第１センサ分割部７１ｃを有する。

【0046】

なお、第２部位７２は、第１部位７１に対応する構成として、当該第１部位７１と統合された状態で、第１シールド部６１の本体被覆部６１ａとなる対応部位として、第２本体分割部７２ａを有する。また、第２部位７２は、第１部位７１と統合された状態で、第１シールド部６１の各縁部６１ｂとなる対応部位として、第２縁分割部７２ｂを有する。また、第２部位７２は、第１部位７１と統合された状態で、第２シールド部６２となる対応部位として、第２センサ分割部７２ｃを有する。

【0047】

＜スリット６２ｃ＞
図３に示すように、第２シールド部６２を２つに分割するべく、各第２センサ被覆部６２ｂに設けられたスリット６２ｃは、軸方向の上方から見た場合に、第１集磁リング４１にて互いに周方向で隣接して設けられた各第１集磁部４１ｂ、４１ｃの周方向の中心に配置されている。これは、第２集磁リング４２についても同様である。つまり、スリット６２ｃは、互いに隣接して設けられた各第２集磁部４２ｂ、４２ｃの周方向の中心に配置されている。そして、スリット６２ｃの周方向での隙間Ｗ１は、各第１集磁部４１ｂ，４１ｃが互いに周方向で隣接する隙間Ｗ２よりも小さく設定されている。例えば、隙間Ｗ１は、検出対象以外の外部磁場がスリット６２ｃの間を通過し難くする観点で、製造公差等の各種の公差を考慮して実験的に求められた範囲の大きさに設定されている。なお、第１シールド部６１について、各本体分割部７１ａ，７２ａ及び各縁分割部７１ｂ，７２ｂの２つにそれぞれ分割するべく当該第１シールド部６１に設けられたスリット６１ｄの周方向での隙間Ｗ３は、隙間Ｗ１と略同一に設定されている。

【0048】

ここで、第２シールド部６２では、スリット６２ｃを設ける場合、当該スリット６２ｃでの磁気抵抗を他の部位と比べて大きくすることができる。また、第２シールド部６２について、第１センサ被覆部６２ａは、各磁気センサ５１，５２を磁束が通過する方向である軸方向で途切れる部分を有さないで連続的に繋がるように構成されている。この場合、例えば、軸方向の上方から磁気シールド６０に伝わる外部磁場は、第２シールド部６２にて、スリット６２ｃを介在して非連続的に延びる周方向に伝達しないで、スリット６２ｃを介在しないで連続的に延びる軸方向に伝達する。

【0049】

＜シールド内径Ｌ１＞
図３及び図４に示すように、磁気シールド６０について、各縁部６１ｂと、各第２センサ被覆部６２ｂとの径方向の内側の先端を結んでできる軸線Ｘを通る中心点Ｃ０を有する仮想円Ｃ１の内径であるシールド内径Ｌ１は、各集磁リング４１，４２の各本体部４１ａ，４２ａの内径であるリング内径Ｌ２ａよりも大きく設定されている。また、シールド内径Ｌ１は、各集磁リング４１，４２の各本体部４１ａ，４２ａの外径であるリング外径Ｌ２ｂよりも小さく設定されている。つまり、シールド内径Ｌ１は、各磁気ヨーク３１，３２の各環状部３１ａ，３２ａの外径であるヨーク外径Ｌ３よりも大きく設定されている。

【0050】

＜接続部位７１ｄ＞
図４に示すように、第１部位７１について、第１本体分割部７１ａの軸方向の両端部と、各第１縁分割部７１ｂの径方向の外側の端部とは、アール状をなす接続部位７１ｄを通じてそれぞれ接続されている。つまり、各接続部位７１ｄは、第１シールド部６１について、本体被覆部６１ａの軸方向の両端部と、各縁部６１ｂの径方向の外側の端部とを連結する部位である。このため、第１本体分割部７１ａの軸方向の両端部と、各第１縁分割部７１ｂの径方向の外側の端部とは、互いに延びる方向で略直角で交差するような部位を間に存在させない状態で接続されている。そして、各接続部位７１ｄについて、各集磁リング４１、４２が設けられた側である径方向の内側の部位の仮想中心Ｒ０からの曲率半径Ｒ１は、第１本体分割部７１ａの径方向及び各第１縁分割部７１ｂの軸方向における厚みである板厚Ｔの２倍の値を基準として、製造公差等の各種の公差を考慮して若干大きく設定されている。これは、図４中に括弧で示すように、第２部位７２について、第２本体分割部７２ａの軸方向の両端部と、第２縁分割部７２ｂの径方向の外側の端部とを連結する部位である接続部位７２ｄについても同様である。

【0051】

各部位７１，７２について、各本体分割部７１ａ，７２ａは、上記金属の材料からなる板状の鋼板を半円筒状に湾曲させて成形される。各縁分割部７１ｂ，７２ｂは、半円筒状に湾曲させて成形された各本体分割部７１ａ，７２ａの軸方向の両端から所定範囲の部分を、各接続部位７１ｄ，７２ｄとなる当該部分の根本の部位を起点に径方向の内側に屈曲させて成形される。そして、各縁分割部７１ｂ，７２ｂを成形する際の屈曲の起点となる根元の部位には、当該屈曲に伴って応力が作用することに起因して残留応力が生じる。金属の材料に対して残留応力が生じる部位では、金属の材料が本来有する磁気特性とは異なる磁気特性を有するように、磁気特性を変化させることが知られている。

【0052】

本実施形態のように、磁気シールド６０の材料として、上記ＳＰＣＣ又は上記ＳＥＣＣを採用する場合、残留応力が生じる部位である各縁分割部７１ｂ，７２ｂを成形する際の屈曲の起点となる根元の部位では、他の部位と比べて磁気特性が悪化する。この場合、各縁分割部７１ｂ，７２ｂを成形する際の屈曲の起点となる根元の部位では、他の部位と比べて磁気の伝達効率が低下する。これは、残留応力が大きいほど顕著である。そして、残留応力が大きくなることは、曲率半径Ｒ１が小さくなり接続部位７１ｄの形状がアール状から直角状に近付くという関係を意味する。磁気の伝達効率が低下するということは、外部磁場の影響が大きくなること、すなわちセンサ装置１での検出結果としての操舵トルクの変動であるトルク変動が大きくなるという関係を意味する。こうした関係は、磁気シールド６０に用いる金属の材料の板厚Ｔの大きさを用いて曲率半径Ｒ１を定義することで説明することができる。

【0053】

例えば、図５に、磁気シールド６０に用いる金属の材料として、上記ＳＰＣＣ又は上記ＳＥＣＣを採用する場合についてのトルク変動の特性として実験的に得られた結果を示す。詳しくは、横軸は曲率半径Ｒ１であり、縦軸はトルク変動の大きさである。

【0054】

図５に示すように、曲率半径Ｒ１がゼロ値付近から大きくなるほど、トルク変動が小さく抑えられるように変動する特性を示す結果が得られた。これは、曲率半径Ｒ１が大きくなるほど、各接続部位７１ｄでの他の部位に対する磁気特性の悪化が抑えられることに起因したものである。さらに続いて、曲率半径Ｒ１が各接続部位７１ｄでの他の部位に対する磁気特性の悪化が見られなくなるほど曲率半径Ｒ１が大きくなると、当該曲率半径Ｒ１が大きくなってもトルク変動がほとんど変化しなくなるように変動する特性を示す結果が得られた。そして、トルク変動が小さく抑えられるように変動する特性と、トルク変動がほとんど変化しなくなるように変動する特性との境界は、板厚Ｔの２倍の値と一致する場合であることを示す結果が得られた。

【0055】

上記で説明した各接続部位７１ｄに関する構成は、第２シールド部６２について、第１センサ被覆部６２ａの軸方向の両端部と、各第２センサ被覆部６２ｂのスリット６２ｃと周方向で反対側の端部とを接続する部位についても同様に適用されている。

【0056】

＜磁気シールド６０の組み付け方法＞
以下、本実施形態のセンサ装置１の組み立て方法について、磁気シールド６０の組み付け方法と合わせて説明する。

【0057】

本実施形態のセンサ装置１の組み立て方法には、大きく分けて、実施する順に沿って、一次成形工程と、シールド組付工程と、二次成形工程と、組立工程との４つの工程がある。

【0058】

図６（ａ）に示すように、一次成形工程では、各集磁リング４１，４２を樹脂モールドしてなる第１モールド体８０を成形する。一次成形工程での樹脂モールドの際に、各集磁リング４１，４２は、各本体部４１ａ，４２ａ、各集磁部４１ｂ，４２ｂ、及び各集磁部４１ｃ，４２ｃがそれぞれ軸方向で重なるようにそれぞれの位置が調整されている。また、各集磁リング４１，４２は、各本体部４１ａ，４２ａが軸方向で離間するようにそれぞれの位置が調整されている。つまり、各集磁部４１ｂ，４２ｂの軸方向の間には、第１磁気センサ５１を配置するための領域が確保されている。また、各集磁部４１ｃ，４２ｃの軸方向の間には、第２磁気センサ５２を配置するための領域が確保されている。

【0059】

そして、第１モールド体８０は、各集磁リング４１，４２の内周に沿って軸線Ｘを軸心として得られる円柱の領域を軸方向に延ばして得られる第１軸孔８１を有する円筒状をなすように成形されている。また、第１モールド体８０では、各本体部４１ａ，４２ａの径方向の内側の部位が露出されているとともに、各本体部４１ａ，４２ａの径方向の外側の部位が被覆されている。また、第１モールド体８０では、各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃの全体が露出されている。

【0060】

図６（ｂ）に示すように、次に、シールド組付工程では、分割部位７０、すなわち第１部位７１と第２部位７２とを第１モールド体８０に対して組み付ける。シールド組付工程の組み付けの前に、分割部位７０は、各部位７１，７２としてそれぞれ個別に成形されて予め準備されている。シールド組付工程の組み付けの際に、予め準備された各部位７１，７２は、各縁分割部７１ｂ，７２ｂの互いの先端が対向した状態で、各センサ分割部７１ｃ，７２ｃが各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃに応じた位置となるようにそれぞれの位置が調整されている。つまり、各部位７１，７２は、軸線Ｘを通るとともに、互いに周方向で隣接する各第１集磁部４１ｂ，４１ｃ又は各第２集磁部４２ｂ，４２ｃの周方向の中心を通る平面Ｆに対して対称構造となるようにそれぞれの位置が調整されている。そして、各部位７１，７２は、境界部位である各スリット６１ｄ，６２ｃが現れるように、第１モールド体８０の径方向の外側から当該第１モールド体８０を間に挟み込み、互いに近接するように統合される。

【0061】

このシールド組付工程により、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃが設けられた周辺以外の各本体部４１ａ，４２ａを径方向の外側と軸方向の両側とから取り囲む部位である第１シールド部６１が現れる。これと合わせて、各集磁リング４１，４２の各集磁部４１ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４２ｃを取り囲む部位である第２シールド部６２が現れる。この場合、特に、スリット６２ｃについては、軸方向の上方から見た場合に、第１集磁リング４１にて互いに周方向で隣接して設けられた各第１集磁部４１ｂ、４１ｃの周方向の中心に配置されている。これは、第２集磁リング４２についても同様である。このようにして、磁気シールド６０の第１モールド体８０への組み付けが完了する。

【0062】

図６（ｃ）に示すように、次に、二次成形工程では、磁気シールド６０が組み付けされた状態の第１モールド体８０を樹脂モールドしてなる第２モールド体９０を成形する。二次成形工程での樹脂モールドの後に、各磁気センサ５１，５２が搭載されたセンサ基板等の各種の部品は、第２モールド体９０の内部へ挿入されて、例えば、熱かしめ等によって当該第２モールド体９０に対して固定される。この場合、上記センサ基板は、第１磁気センサ５１が各集磁部４１ｂ，４２ｂの間、第２磁気センサ５２が各集磁部４１ｃ，４２ｃの間にそれぞれ配置されるようにそれぞれの位置が調整されている。

【0063】

そして、第２モールド体９０は、第１モールド体８０の第１軸孔８１を軸方向に延ばして得られる第２軸孔９１を有するように成形される。また、第２モールド体９０では、磁気シールド６０が組み付けされた状態の第１モールド体８０の全体が被覆されている。つまり、磁気シールド６０は、第２モールド体９０の樹脂モールドの際に各集磁リング４１，４２と共に樹脂モールドされることでセンサ装置１への組み付けがなされる。また、第２モールド体９０では、二次成形工程を通じて成形される部位がハウジング１００として機能する。

【0064】

図６（ｄ）に示すように、次に、組立工程では、二次成形工程を通じて成形された第２モールド体９０、すなわちハウジング１００を上記センサ基板等の各種の部品と共に、永久磁石２０と各磁気ヨーク３１，３２とが固定された回転軸１０に対して、永久磁石２０が固定された入力軸１１の側から被せるようにして取り付ける。組立工程での回転軸１０への取り付けの際、第２モールド体９０は、第２軸孔９１、すなわち第１軸孔８１への回転軸１０の挿入を通じて取り付けられる。この場合、シールド内径Ｌ１とヨーク外径Ｌ３との関係によっては、磁気シールド６０と各磁気ヨーク３１，３２との干渉が懸念されるところ、シールド内径Ｌ１をヨーク外径Ｌ３よりも大きく設定することで磁気シールド６０と各磁気ヨーク３１，３２との干渉が回避されている。

【0065】

そして、第２モールド体９０は、回転軸１０に被せた状態で、永久磁石２０と、各磁気ヨーク３１，３２と、各集磁リング４１，４２と、各磁気シールド６０とが径方向で重なるなかで所定の配置を実現するようにそれぞれの位置が調整されている。このようにして、センサ装置１の組み立てが完了する。

【0066】

以下、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、分割部位７０としては、センサ装置１への組み付けをし易い形状に成形するとともに、センサ装置１への組み付けをし易いように分割することができる構造とすることができる。

【0067】

具体的には、上記のシールド組付工程で説明したように、分割部位７０は、各部位７１，７２としてそれぞれ個別に上記金属の材料から成形されて予め準備されている。こうして予め準備された各部位７１，７２は、第１モールド体８０の径方向の外側から当該第１モールド体８０を間に挟み込み、互いに近接するように統合されるのみで、磁気シールド６０を第１モールド体８０、すなわちセンサ装置１へ組み付けることができる。

【0068】

つまり、本実施形態では、各集磁リング４１，４２を径方向や軸方向から取り囲むように磁気シールド６０をセンサ装置１へ組み付けるとしても、各集磁リング４１，４２の形状に沿うように磁気シールド６０を変形させながら組み付ける必要がなくなる。

【0069】

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１－１）本実施形態では、各集磁リング４１，４２の形状に沿うように磁気シールド６０を変形させながら組み付ける必要がなければ、磁気シールド６０の部分毎に形状のばらつきが生じてしまうことも抑えられるようになる。この場合、磁気シールド６０の部分毎に形状のばらつきが生じることを抑えようとして作業に要する時間が延びて効率が低下してしまうこともなくなる。したがって、各集磁リング４１，４２を径方向や軸方向から取り囲むように磁気シールド６０をセンサ装置１へ組み付ける作業が煩雑になることを抑えることができる。

【0070】

（１－２）分割部位７０について、各部位７１，７２は、各スリット６１ｄ，６２ｃを通じて２つに分割した対称構造をなしている。つまり、本実施形態によれば、各部位７１，７２が対称構造をなさない場合に比べて、磁気シールド６０の成形がし易くなる。

【0071】

（１－３）磁気シールド６０について、スリット６２ｃは、互いに周方向で隣接する各第１集磁部４１ｂ，４１ｃの周方向の中心に設けられている。これは、互いに周方向で隣接する各第２集磁部４２ｂ，４２ｃに対しても同様である。

【0072】

本実施形態の構成の場合、スリット６２ｃは、磁気シールド６０について、各集磁リング４１，４２の間で軸方向にて互いに重なる各集磁部４１ｂ，４２ｂ又は各集磁部４１ｃ，４２ｃの間に配置された各磁気センサ５１，５２を磁束が通過する方向に沿って延びることになる。つまり、第２シールド部６２については、各磁気センサ５１，５２を磁束が通過する方向で途切れる部分を有さないで連続的に繋がるように構成することができる。この場合、第２シールド部６２には、外部磁場の磁気回路として、各磁気センサ５１，５２を磁束が通過する成分に沿った迂回路を形成することができる。したがって、外部磁場については上記迂回路を通過することで各磁気センサ５１，５２を通過し難くなり、外部磁場がセンサ装置１に与える影響を抑えることができる。

【0073】

（１－４）スリット６２ｃの周方向での隙間Ｗ１は、各第１集磁部４１ｂ，４１ｃが互いに周方向で隣接する隙間Ｗ２よりも小さく設定されている。この場合、スリット６２ｃが隙間Ｗ１を有していたとしても、各部位７１，７２の間の隙間Ｗ２を外部磁場が通過し難くなる。これは、外部磁場がセンサ装置１へ与える影響を抑えるのに効果的である。

【0074】

（１－５）シールド内径Ｌ１は、リング外径Ｌ２ｂよりも小さく設定されている。この場合、第１シールド部６１は、本体被覆部６１ａによって各集磁リング４１，４２の周方向外周を覆うだけではなく、縁部６１ｂによって軸方向における各集磁リング４１，４２の両端を部分的に覆うことができる。このため、磁気シールド６０では、軸方向から侵入しようとする外部磁場を第１シールド部６１の縁部６１ｂを通じて各磁気センサ５１、５２への影響を抑えるように誘導することができる。これは、外部磁場がセンサ装置１へ与える影響を抑えるのに効果的である。

【0075】

（１－６）各第１縁分割部７１ｂは、複数のスリット６１ｄを有するようにしている。本実施形態では、磁気シールド６０について、例えば、第１部位７１について、第１本体分割部７１ａの軸方向の端部を当該本体分割部７１ａに対して径方向の内側へ屈曲させて各第１縁分割部７１ｂを成形する手法を採用している。こうした成形する手法を採用する場合であっても、各第１縁分割部７１ｂを成形する際の作業がし易くなる。これは、第２部位７２についても同様である。

【0076】

（１－７）上述のように、例えば、第１本体分割部７１ａの軸方向の端部を当該本体分割部７１ａに対して径方向の内側へ屈曲させて各第１縁分割部７１ｂを成形する手法を採用する場合、縁部を成形するべく屈曲させる際の起点となる根本の部位では、応力の発生が懸念される。これは、応力の発生により生じる残留応力が磁気シールド６０の磁気特性を変化させるからである。

【0077】

これに対して、本実施形態では、第１シールド部６１について、第１本体分割部７１ａの軸方向の両端部と、各第１縁分割部７１ｂの径方向の外側の端部とは、アール状をなす接続部位７１ｄを通じて接続されるようにしている。そして、接続部位７１ｄについて、曲率半径Ｒ１は、第１本体分割部７１ａの径方向及び各第１縁分割部７１ｂ軸方向における厚みである板厚Ｔの２倍の値を基準として、製造公差等の各種の公差を考慮して若干大きく設定されている。この場合、磁気シールド６０では、例えば、第１本体分割部７１ａの軸方向の端部を当該本体分割部７１ａに対して径方向の内側へ屈曲させて各第１縁分割部７１ｂを成形する手法を採用したとしても、当該屈曲の根本の部位への応力の発生を抑えることができる。したがって、応力の発生により残留応力を生じることが抑えられ、磁気シールドの磁気特性の変化が抑えられる。これは、第２部位７２の各第２縁分割部７２ｂについても同様である。

【0078】

（１－８）二次成形工程の際、第１軸孔８１には、例えば、リング内径Ｌ２ａと略同径の治具が挿入される場合がある。治具は、第１モールド体８０を所定の位置に保持等する。この場合、シールド内径Ｌ１とリング内径Ｌ２ａとの関係によっては、磁気シールド６０と上記治具との干渉が懸念される。これに対して、本実施形態では、上記治具を使用するにしてもシールド内径Ｌ１をリング内径Ｌ２ａよりも大きく設定することで磁気シールド６０と上記治具との干渉を回避することができる。

【0079】

（１－９）本実施形態のセンサ装置１では、磁気シールド６０を用いることで、各集磁リング４１，４２を径方向や軸方向から取り囲むように磁気シールド６０を組み付ける作業が煩雑になることを抑えることができる。

【0080】

（第２実施形態）
次に、磁気シールド、センサ装置、及び磁気シールドの組み付け方法の第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0081】

図７に示すように、本実施形態のセンサ装置１は、上記第１実施形態では磁気シールド６０がハウジング１００の内部に収容されて構成されていたのに対して、磁気シールド６０が本実施形態のハウジング１１０の外部に露出した状態で嵌め込み固定されている点が異なる。

【0082】

具体的には、ハウジング１１０は、磁気シールド６０を外部から嵌め込むための嵌合部１２０を有する。なお、嵌合部１２０は、磁気シールド６０を嵌め込んだ状態で、各集磁リング４１，４２の各本体部４１ａ，４２ａを径方向や軸方向から取り囲むことができるように構成されていればよい。例えば、嵌合部１２０は、周方向の全体に連続的に延びる溝状であってもよいし、周方向の一部、例えば、各スリット６１ｄ，６２ｃに対応する部位を除いた間で連続的に延びる溝状であってもよい。

【0083】

図８に示すように、本実施形態の磁気シールド６０について、シールド内径Ｌ１は、リング内径Ｌ２ａ以下に設定されるとともに、ヨーク外径Ｌ３よりも小さく設定されている。また、シールド内径Ｌ１は、永久磁石２０の外径である磁石外径Ｌ４よりも大きく設定されている。

【0084】

＜シールド内径Ｌ１＞
ここで、シールド内径Ｌ１をヨーク外径Ｌ３よりも小さく設定する場合、センサ装置１での検出結果としての操舵トルクの変動であるトルク変動に影響を与えることが考えられる。これは、シールド内径Ｌ１をヨーク外径Ｌ３に対して小さくしていくと、磁石外径Ｌ４に近付いていくことに起因する。シールド内径Ｌ１が磁石外径Ｌ４に近付いていくと、磁気シールド６０が形成する磁気回路は、永久磁石２０が発生させる磁界の磁気回路となる。この場合、センサ装置１の各磁気センサ５１，５２で検出されるべき磁束の一部が磁気シールド６０を通過してしまい、これがトルク変動を大きくするという関係を示す。こうした関係は、磁石外径Ｌ４の大きさを用いてシールド内径Ｌ１の大きさを定義することで説明することができる。

【0085】

例えば、図９に、シールド内径Ｌ１の大きさを変化させた場合についてのトルク変動の特性として実験的に得られた結果を示す。詳しくは、横軸はシールド内径Ｌ１であり、縦軸はトルク変動の大きさである。

【0086】

図９に示すように、シールド内径Ｌ１が最も大きい値である最大値Ｌｍａｘからヨーク外径Ｌ３と一致する値である第１閾値Ｌｔｈ１に向かって小さくなるほど、トルク変動が小さく抑えられるように変動する特性を示す結果が得られた。これは、シールド内径Ｌ１が小さくなるほど、各集磁リング４１，４２に伝達する外部磁場を磁気シールド６０を通じて遮断できる範囲が拡げられることに起因したものである。なお、最大値Ｌｍａｘは、本体被覆部６１ａの内周面が円を形成する場合の当該円の半径の値と一致する。

【0087】

さらに続いて、シールド内径Ｌ１が小さくなると、トルク変動がさらに小さく抑えるように変動する特性を示した後、磁石外径Ｌ４と一致する付近の値である第２閾値Ｌｔｈ２を過ぎた後、トルク変動が大きくなるように変動する特性を示す結果が得られた。これは、シールド内径Ｌ１が磁石外径Ｌ４に近付くことで、永久磁石２０が発生させる磁束として磁気シールド６０を通過する磁束が多くなることに起因したものである。そして、トルク変動が小さく抑えられるように変動する特性と、トルク変動が大きくなるように変動する特性との境界は、トルク変動が最も小さく抑えられる特性点である。この特性点となる第２閾値Ｌｔｈ２は、ヨーク外径Ｌ３と磁石外径Ｌ４との間でこれらの中間値を基準として、さらに磁石外径Ｌ４に若干寄った大きさの値と一致する場合であることを示す結果が得られた。したがって、本実施形態では、シールド内径Ｌ１が第２閾値Ｌｔｈ２に設定されている。

【0088】

＜磁気シールド６０の組み付け方法＞
以下、本実施形態のセンサ装置１の組み立て方法について、磁気シールド６０の組み付け方法と合わせて説明する。

【0089】

本実施形態のセンサ装置１の組み立て方法には、大きく分けて、実施する順に沿って、一次成形工程と、二次成形工程と、組立工程と、シールド組付工程との４つの工程がある。

【0090】

図１０（ａ）に示すように、一次成形工程では、上記第１実施形態で説明した一次成形工程と同様の方法で、各集磁リング４１，４２を樹脂モールドしてなる第１モールド体８０を成形する。

【0091】

図１０（ｂ）に示すように、次に、二次成形工程では、第１モールド体８０を樹脂モールドしてなる第２モールド体１３０を成形する。二次成形工程での樹脂モールドの後に、上記第１実施形態で説明した一次成形工程と同様の方法で、磁気センサ５１，５２が搭載されたセンサ基板等の各種の部品が第２モールド体１３０に対して固定される。この場合、上記センサ基板は、第１磁気センサ５１が各集磁部４１ｂ，４２ｂの間、第２磁気センサ５２が各集磁部４１ｃ，４２ｃの間にそれぞれ配置されるようにそれぞれの位置が調整されている。

【0092】

そして、第２モールド体１３０は、第１モールド体８０の第１軸孔８１を軸方向に延ばして得られる第２軸孔１３１を有するとともに、嵌合部１２０を有するように成形される。また、第２モールド体１３０では、第１モールド体８０の全体が被覆されていてもよいし、第１モールド体８０の一部が嵌合部１２０を通じて露出していてもよい。また、第２モールド体１３０では、二次成形工程を通じて成形される部位がハウジング１１０として機能する。

【0093】

同図１０（ｂ）中に矢印Ａで示すように、次に、組立工程では、二次成形工程を通じて成形された第２モールド体１３０、すなわちハウジング１１０を上記センサ基板等の各種の部品と共に、永久磁石２０と各磁気ヨーク３１，３２とが固定された回転軸１０に対して、永久磁石２０が固定された入力軸１１の側から被せるようにして取り付ける。組立工程での回転軸１０への取り付けの際、第２モールド体１３０は、第２軸孔１３１、すなわち第１軸孔８１への回転軸１０の挿入を通じて取り付けられる。

【0094】

そして、第２モールド体１３０は、回転軸１０に被せた状態で、永久磁石２０と、各磁気ヨーク３１，３２と、各集磁リング４１，４２とが径方向で重なるなかで所定の配置を実現するようにそれぞれの位置が調整されている。

【0095】

同図１０（ｂ）中に矢印Ｂで示すように、次に、シールド組付工程では、分割部位７０、すなわち第１部位７１と第２部位７２とを、組立工程を通じて回転軸１０に被せた状態の第２モールド体１３０、すなわちハウジング１１０に対して組み付ける。シールド組付工程の組み付けの際に、上記第１実施形態で説明したシールド組付工程と同様の方法で、予め準備された各部位７１，７２は、ハウジング１１０の外部から当該ハウジング１１０の嵌合部１２０にそれぞれ嵌め込まれる。この場合、各部位７１，７２は、境界部位である各スリット６１ｄ，６２ｃが現れるように、ハウジング１１０の外部から第１モールド体８０を間に挟み込み、互いに近接するように統合される。

【0096】

このシールド組付工程により、第１シールド部６１と、第２シールド部６２とが現れることは、上記第１実施形態で説明したのと同様である。また、磁気シールド６０が組み付けされた状態の第２モールド体１３０では、シールド内径Ｌ１がリング内径Ｌ２ａよりも小さい分だけ、各縁部６１ｂと、各第２センサ被覆部６２ｂとの径方向の内側の先端の一部が第１軸孔８１内に突出する。この場合、第２モールド体１３０では、シールド内径Ｌ１がヨーク外径Ｌ３よりも小さいことで、各縁部６１ｂと、各第２センサ被覆部６２ｂとの径方向の内側の先端の一部が各磁気ヨーク３１，３２と軸方向で重なる。このようにして、磁気シールド６０のセンサ装置１への組み付けが完了するとともに、センサ装置１の組み立てが完了する。

【0097】

こうした本実施形態によれば、上記第１実施形態に準じた作用及び効果に加えて、以下の効果を奏する。
（２－１）シールド内径Ｌ１は、リング内径Ｌ２ａよりも小さく設定されている。この場合、第１シールド部６１は、本体被覆部６１ａによって各集磁リング４１，４２の周方向外周を覆うだけではなく、縁部６１ｂによって軸方向における各集磁リング４１，４２の両端を全体的に覆うことができる。このため、磁気シールド６０では、軸方向から侵入しようとする外部磁場を第１シールド部６１の縁部６１ｂを通じて各磁気センサ５１、５２への影響を抑えるように誘導することができる。これは、外部磁場がセンサ装置１へ与える影響を抑えるのに効果的である。

【0098】

（他の実施形態）
上記各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。

【0099】

・上記各実施形態では、例えば、図１１に示すように、第１シールド部６１の軸方向から見た場合の外郭が多角形状をなしていてもよい。この場合、本体被覆部６１ａ、すなわち各本体分割部７１ａ，７２ａは、各スリット６１ｃ，６１ｄが設けられた部位をそれぞれ頂点とし、隣接する頂点の間で径方向の外側の面がそれぞれ平面をなしている。本形態によれば、各縁分割部７１ｂ，７２ｂを成形する際の作業がし易くなる。

【0100】

・上記各実施形態において、曲率半径Ｒ１は、各本体分割部７１ａ，７２ａの径方向及び各縁分割部７１ｂ，７２ｂの軸方向における厚みである板厚Ｔの２倍の値と一致してもよい。また、曲率半径Ｒ１は、上記板厚Ｔの２倍未満に設定されていてもよい。この場合、各接続部位７１ｄ，７２ｄやこれを同様の構成を有する部位は、アール状ではなく直角状をなす場合も含むことになる。例えば、接続部位７１ｄが直角状をなす場合、第１部位７１は、第１本体分割部７１ａと各第１縁分割部７１ｂとを別部材として構成し、これらを溶接や接着等を通じて接合させて成形してもよい。これは、第２部位７２についても同様である。

【0101】

・上記各実施形態において、各縁部６１ｂでは、各スリット６１ｃを削除してもよい。また、第１シールド部６１では、スリット６１ｄが現れないように構成してもよい。この場合、分割部位７０は、第１部位７１と、第２部位７２との２つの部位が互いに接触することで統合される部位である。つまり、本体被覆部６１ａは、各部位７１，７２が統合された状態で、隙間なく当接してもよい。これと同様、第２シールド部６２では、スリット６２ｃが現れないように構成してもよい。つまり、各第２センサ被覆部６２ｂは、各部位７１，７２が統合された状態で、隙間なく当接してもよい。

【0102】

・上記各実施形態において、例えば、図１２に示すように、シールド内径Ｌ１は、リング内径Ｌ２ａよりも小さい、且つ、ヨーク外径Ｌ３よりも大きく設定することもできる。この場合、第１シールド部６１は、本体被覆部６１ａによって各集磁リング４１，４２の周方向外周を覆うだけではなく、縁部６１ｂによって軸方向における各集磁リング４１，４２の両端を全体的に覆うことができる。その他、シールド内径Ｌ１は、リング内径Ｌ２ａ、リング外径Ｌ２ｂ、又はヨーク外径Ｌ３と同径に設定することもできるし、リング内径Ｌ２ａ以上に設定することもできる。なお、シールド内径Ｌ１は、最大値Ｌｍａｘと一致してもよい。つまり、第１シールド部６１では各縁部６１ｂを削除してもよいし、第２シールド部６２では各第２センサ被覆部６２ｂを削除してもよい。

【0103】

・上記各実施形態において、スリット６２ｃについて、隙間Ｗ１は、例えば、外部磁場が通過し難くなるのであれば、隙間Ｗ２以上に設定することもできる。その他、隙間Ｗ１は、軸方向からの外部磁場の侵入を考慮する必要がなければ、隙間Ｗ２に関係なく設定してもよい。

【0104】

・上記各実施形態では、スリット６２ｃは、互いに隣接して設けられた各第１集磁部４１ｂ、４１ｃ又は各第２集磁部４２ｂ，４２ｃの周方向の中心から周方向のいずれかにずらして配置してもよい。この場合、各部位７１，７２は、非対象構造を有することになる。なお、各部位７１，７２が非対称構造を有する構成では、スリット６２ｃを各第２センサ被覆部６２ｂに設けないで、当該スリット６２ｃの機能を各縁部６１ｂに設けられた各スリット６１ｃのいずれかで代用するようにしてもよい。これは、分割部位７０を３つ以上に分割する等、磁気シールド６０に対する設計の自由度を高めるのに効果的である。

【0105】

・上記各実施形態では、各部位７１，７２を軸方向に分割するように構成することもできる。この場合、各第１センサ被覆部６２ａの軸方向の中心には、スリット６２ｃに対応するスリットを設けるようにすればよい。これと合わせて、本体被覆部６１ａは、軸方向の中心から当該軸方向で２つに分割されるように構成すればよい。本形態では、各第２センサ被覆部６２ｂは、周方向に連続的に延びている。これは、各集磁部４１ｂ，４２ｃ、及び各集磁部４１ｃ，４２ｃがそれぞれ周方向で重なるように構成される場合に有効である。

【0106】

・上記各実施形態では、各集磁リング４１，４２について、集磁部をそれぞれ１つのみとしてもよいし、３つ以上としてもよい。この場合、磁気センサ５０は、集磁部の数と同数となるように、１つのみとしたり、３つ以上としたりすればよい。

【0107】

・上記各実施形態において、各部位７１，７２では、上記ＳＰＣＣ又は上記ＳＥＣＣ以外の金属の材料を採用してもよいし、熱可塑性の樹脂材料に金属粉末が含まれた樹脂材料を採用してもよい。各部位７１，７２として金属粉末が含まれた樹脂材料を採用する場合、各部位７１，７２は、金型を用いた射出成型を通じて成形することができる。

【0108】

・上記各実施形態において、各縁部６１ｂについて、スリット６１ｃの数は、増加させたり減少させたり適宜変更してもよい。なお、各部位７１，７２が非対称構造を有する構成では、各部位７１，７２の間でスリット６１ｃの数を異ならせてもよい。

【0109】

・上記第２実施形態では、一次成形工程と、二次成形工程とを一の工程として実現することもできる。この場合、一次成形工程と同様にして各集磁リング４１，４２を纏めて樹脂モールドしてなる第２モールド体１３０に相当するモールド体を成形するようにすればよい。

【0110】

・上記各実施形態において、入力軸１１には各磁気ヨーク３１，３２を固定し、出力軸１２には永久磁石２０を固定するようにしてもよい。この場合、出力軸１２が第１軸に相当し、入力軸１１が第２軸に相当する。

【0111】

・上記各実施形態において、第１集磁リング４１は、第１本体部４１ａの第１部品と、各集磁部４１ｂ、４１ｃを集約した第２部品との個別の２部品を一体的に固定することで得られるようにしてもよい。この場合、第１部品には、例えば、治具等の部品を介して第２部品が一体的に固定されるようにすればよい。これは、第２集磁リング４２についても同様である。また、個別の２部品とする対象は、各集磁リング４１，４２の両方としてもよいし、各集磁リング４１，４２のいずれか一方のみとしてもよい。

【0112】

・上記各実施形態では、各磁気センサ５１，５２として磁気抵抗センサを採用してもよい。
・上記各実施形態では、センサ装置１として、トルクを検出するためのトルクセンサに具体化したが、例えば、回転軸１０の回転角度を検出する機能を追加したトルクアングルセンサに具体化してもよい。

【0113】

・上記各実施形態において、センサ装置１は、電動パワーステアリングのステアリング軸に加わるトルクを検出したが、操舵部と転舵部との間の動力伝達が分離したステアバイワイヤ式の操舵装置の回転軸に加わるトルクを検出してもよい。

【符号の説明】

【0114】

１…センサ装置
１０…回転軸
１１…入力軸（第１軸）
１２…出力軸（第２軸）
１３…トーションバー
２０…永久磁石
３０…磁気ヨーク
３１…第１磁気ヨーク
３２…第２磁気ヨーク
４０…集磁リング
４１…第１集磁リング
４２…第２集磁リング
４１ａ…第１本体部
４１ｂ，４１ｃ…第１集磁部
４２ａ…第２本体部
４２ｂ，４２ｃ…第２集磁部
５０…磁気センサ
５１…第１磁気センサ
５２…第２磁気センサ
６０…磁気シールド
６１…第１シールド部
６１ａ…本体被覆部
６１ｂ…縁部
６１ｃ，６１ｄ…スリット
６２…第２シールド部
６２ｃ…スリット（境界部位）
７０…分割部位
７１…第１部位
７１ｄ…接続部位
７２…第２部位
７２ｄ…接続部位
８０，９０，１３０…モールド体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】