特開 2023-117612 操舵装置

(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】P2023117612

(43)【公開日】2023-08-24

(54)【発明の名称】操舵装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20230817BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 305

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022020263

(22)【出願日】2022-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅賀 淳愛

(57)【要約】

【課題】トルクセンサの製造コストを抑えることのできる操舵装置を提供すること。
【解決手段】トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６と、トーションバー８７ａを介してスタブシャフト８７に連結される第１ピニオンギア８８ａに取り付けられ、磁石１６に対向する位置に配置される磁気センサ２１と、磁石１６と磁気センサ２１とを覆うハウジング４０と、ハウジング４０に配置され、磁石１６の磁界を検出するインデックスセンサ２６と、を備え、磁石１６は、周方向における一部の範囲に配置され、インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７と共に磁石１６が回転をする際における軌跡である磁石軌跡１６ａに対して、軸心方向における両側２箇所の位置と径方向における両側２箇所の位置との４箇所のうち、磁気センサ２１が配置される位置を除く３箇所のいずかの位置で磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵トルクを検出するためのトルクセンサを備える操舵装置であって、
前記トルクセンサは、
第１回転軸に取り付けられ、前記第１回転軸の軸心を中心とする周方向における一部の範囲に配置される磁石と、
トーションバーを介して前記第１回転軸に連結される第２回転軸に取り付けられ、前記磁石に対向する位置に配置されて前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、
前記第１回転軸と前記第２回転軸との周囲に配置されて前記磁石と前記磁気センサとを覆うハウジングと、
前記ハウジングに配置され、前記磁石の磁界を検出するインデックスセンサと、
を備え、
前記インデックスセンサは、前記第１回転軸と共に前記磁石が回転をする際における前記磁石の軌跡である磁石軌跡に対して、前記第１回転軸の軸心方向における両側２箇所の位置と前記第１回転軸の径方向における両側２箇所の位置との４箇所のうち、前記磁気センサが配置される位置を除く３箇所のいずかの位置で前記磁石軌跡に対向する位置に配置される操舵装置。

【請求項2】

前記インデックスセンサは、前記磁石軌跡に対して、前記軸心方向における前記第２回転軸が位置する側の反対側の位置に配置される請求項１に記載の操舵装置。

【請求項3】

前記ハウジングは、前記軸心方向における前記磁石よりも前記第２回転軸が位置する側の反対側の位置に、前記磁石軌跡に対して前記軸心方向に重なる部分を有しており、
前記インデックスセンサは、前記ハウジングにおける、前記磁石軌跡に対して前記軸心方向に重なる部分に配置される請求項２に記載の操舵装置。

【請求項4】

前記ハウジングの内側には、前記ハウジングの内周面に対向して前記磁気センサと前記ハウジングの外部とを電気的に接続するスパイラルケーブルが配置され、
前記ハウジングは、軸受を介して前記第１回転軸と前記第２回転軸とを回転可能に支持する請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵装置。

【請求項5】

前記ハウジングの外周面には、前記スパイラルケーブルと電気的に接続される外部コネクタが配置され、
前記インデックスセンサは、前記第１回転軸の軸心を中心とする周方向における位置が、前記周方向における前記外部コネクタの位置の近傍に配置される請求項４に記載の操舵装置。

【請求項6】

前記第２回転軸には、略円板状に形成されるベース部が、前記ベース部の軸心が前記第２回転軸の軸心に一致する向きで取り付けられ、
前記磁気センサは、前記ベース部における前記第１回転軸が位置する側の面に配置されることにより前記ベース部を介して前記第２回転軸に取り付けられ、
前記スパイラルケーブルは、前記ベース部における前記磁気センサが配置される側の面の反対側の面側に、前記第２回転軸の周囲に渦巻状に巻かれて配置される請求項４または５に記載の操舵装置。

【請求項7】

前記スパイラルケーブルは、前記渦巻の内側の位置から、前記ベース部に沿って前記ベース部の径方向における外側に向かって延び、前記ベース部の外周端の位置で前記ベース部における前記磁気センサが配置される側の面に向かって延びて前記磁気センサに電気的に接続される請求項６に記載の操舵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、操舵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転体に加わるトルクを検出するトルクセンサは、操舵装置が有する回転体に取り付けられ、回転体に対して回転トルクが作用した際における回転体の回転方向の角度の変位を検出することにより、トルクを検出することが可能になっている。例えば、特許文献１に記載されたパワーステアリング装置が有する検出装置は、第１の回転軸と第２の回転軸との相対角度を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の検出値を制御装置に出力するフラットケーブルとを備え、磁気検出素子で第１の回転軸と第２の回転軸との相対角度を検出することにより、操舵トルクの検出を行っている。

【0003】

また、特許文献２に記載されたトルクセンサは、トルク検出用の第１磁石と、一対の軟磁性体製の磁気ヨークコアと、磁気ヨークコアから磁束を誘導する一対の集磁リングと、ホールＩＣからなるトルク検出用の第１磁気センサとを備えている。また、特許文献２に記載されたトルクセンサは、ステアリングシャフトの位相が基準の位置にあるときに位置検出信号を出力するインデックスセンサが、操舵トルクを検出するトルクセンサと一体に設けられている。特許文献２におけるインデックスセンサは、第２軸と一体回転する第２磁石と、センサハウジングに固定された第２磁気センサとを有しており、第２軸が１回転する毎に、基準位置にある第２磁気センサに第２磁石が対向することにより、インデックセンサは位置検出信号を出力することが可能になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５００１３０９号公報

【特許文献2】特許第６３２７４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２のようにインデックスセンサを備えるトルクセンサでは、操作トルクの検出に用いる磁石の他に、ステアリングシャフトの位相が基準位置にあることの検出に用いる磁石を備えている。このため、インデックスセンサを備えるトルクセンサは、磁石の数が増える分、製造コストが上昇し易くなっている。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、トルクセンサの製造コストを抑えることのできる操舵装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のトルクセンサは、操舵トルクを検出するためのトルクセンサを備える操舵装置であって、前記トルクセンサは、第１回転軸に取り付けられ、前記第１回転軸の軸心を中心とする周方向における一部の範囲に配置される磁石と、トーションバーを介して前記第１回転軸に連結される第２回転軸に取り付けられ、前記磁石に対向する位置に配置されて前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、前記第１回転軸と前記第２回転軸との周囲に配置されて前記磁石と前記磁気センサとを覆うハウジングと、前記ハウジングに配置され、前記磁石の磁界を検出するインデックスセンサと、を備え、前記インデックスセンサは、前記第１回転軸と共に前記磁石が回転をする際における前記磁石の軌跡である磁石軌跡に対して、前記第１回転軸の軸心方向における両側２箇所の位置と前記第１回転軸の径方向における両側２箇所の位置との４箇所のうち、前記磁気センサが配置される位置を除く３箇所のいずかの位置で前記磁石軌跡に対向する位置に配置される。

【0008】

この構成によれば、トルクセンサにおいて、磁気センサで検出する磁界を発生する磁石と、インデックスセンサで検出する磁界を発生させる磁石とを共用することができ、磁気センサやインデックスセンサで検出する磁界を発生させる磁石の数を減らすことができる。この結果、トルクセンサの製造コストを抑えることができる。

【0009】

望ましい形態として、前記インデックスセンサは、前記磁石軌跡に対して、前記軸心方向における前記第２回転軸が位置する側の反対側の位置に配置される。

【0010】

この構成によれば、インデックスセンサは、磁石軌跡に対して、軸心方向における第２回転軸が位置する側の反対側の位置に配置されるため、トルクセンサの径方向における大きさを抑えることができる。この結果、トルクセンサの小型化を図ることができる。

【0011】

望ましい形態として、前記ハウジングは、前記軸心方向における前記磁石よりも前記第２回転軸が位置する側の反対側の位置に、前記磁石軌跡に対して前記軸心方向に重なる部分を有しており、前記インデックスセンサは、前記ハウジングにおける、前記磁石軌跡に対して前記軸心方向に重なる部分に配置される。

【0012】

この構成によれば、インデックスセンサは、ハウジングにおける、磁石軌跡に対して軸心方向に重なる部分に配置されるため、インデックスセンサを、磁石軌跡に対して軸心方向において対向する位置に容易に配置することができる。この結果、トルクセンサの小型化を図ることができる。

【0013】

望ましい形態として、前記ハウジングの内側には、前記ハウジングの内周面に対向して前記磁気センサと前記ハウジングの外部とを電気的に接続するスパイラルケーブルが配置され、前記ハウジングは、軸受を介して前記第１回転軸と前記第２回転軸とを回転可能に支持する。

【0014】

この構成によれば、内側にスパイラルケーブルが配置されるセンサハウジングと、センサハウジングの外側に配置して第１回転軸と第２回転軸とを回転可能に支持するハウジングとを個別に設ける必要がなく、磁石や磁気センサやスパイラルケーブルを覆うハウジングによって、第１回転軸と第２回転軸とを支持することができる。従って、ハウジングが二重で配置されることに起因するトルクセンサの大型化を抑制することができ、トルクセンサの小型化を図ることができる。

【0015】

望ましい形態として、前記ハウジングの外周面には、前記スパイラルケーブルと電気的に接続される外部コネクタが配置され、前記インデックスセンサは、前記第１回転軸の軸心を中心とする周方向における位置が、前記周方向における前記外部コネクタの位置の近傍に配置される。

【0016】

この構成によれば、周方向におけるインデックスセンサの位置を、周方向における外部コネクタの位置の近傍に配置することにより、インデックスセンサから延びるインデックスセンサコードの長さを短くすることができ、インデックスセンサコードを配置する際における容易性を高めることができる。この結果、トルクセンサの製造性を高めることができ、製造コストを抑えることができる。

【0017】

望ましい形態として、前記第２回転軸には、略円板状に形成されるベース部が、前記ベース部の軸心が前記第２回転軸の軸心に一致する向きで取り付けられ、前記磁気センサは、前記ベース部における前記第１回転軸が位置する側の面に配置されることにより前記ベース部を介して前記第２回転軸に取り付けられ、前記スパイラルケーブルは、前記ベース部における前記磁気センサが配置される側の面の反対側の面側に、前記第２回転軸の周囲に渦巻状に巻かれて配置される。

【0018】

この構成によれば、スパイラルケーブルは、ベース部における磁気センサが配置される側の面の反対側の面側に、第２回転軸の周囲に渦巻状に巻いて配置されるため、スパイラルケーブルの収納を目的としたフラットケーブルカバーを設けることなく、ハウジングの内側にスパイラルケーブルを配置することができる。この結果、トルクセンサの小型化を図ることができる。

【0019】

望ましい形態として、前記スパイラルケーブルは、前記渦巻の内側の位置から、前記ベース部に沿って前記ベース部の径方向における外側に向かって延び、前記ベース部の外周端の位置で前記ベース部における前記磁気センサが配置される側の面に向かって延びて前記磁気センサに電気的に接続される。

【0020】

この構成によれば、スパイラルケーブルは、渦巻の内側の位置から径方向における外側に向かって延び、ベース部の外周端の位置で磁気センサに電気的に接続されるため、スパイラルケーブルと、ベース部におけるスパイラルケーブルが配置される側の反対側に配置される磁気センサとの間で、電気的な接続を確保することができる。この結果、ハウジングの外部の電気部材と磁気センサとを、スパイラルケーブルによって電気的に接続することができる。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、磁石の個数を増加させることなく、インデックスセンサ付きのトルクセンサを構成することができるため、操舵装置の製造コストを抑えることができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施形態の操舵装置を説明するための模式図である。

【図2】図２は、図１に示すトルクセンサの断面模式図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図４は、図２に示す外部コネクタ周りの詳細図である。

【図5】図５は、インデックスセンサが外部コネクタと電気的に接続される状態の一例を示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係る操舵装置の変形例であり、トルクセンサのハウジングに形成される連通孔にケーブルコネクタを通す構成を示す説明図である。

【図7】図７は、実施形態に係る操舵装置の変形例であり、端部に外部コネクタが配置されるコード部材をハウジングに設ける構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0024】

[実施形態]
図１は、実施形態の操舵装置８０を説明するための模式図である。図１に示すように、操舵装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、スタブシャフト８７と、ステアリングギア８８と、タイロッド８９とを備える。また、操舵装置８０は、制御装置（以下、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）という。）９０と、トルクセンサ１０と、電動モータ９５を備える。車速センサ９１は、車両に備えられ、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信により車速信号ＶをＥＣＵ９０に出力する。

【0025】

ステアリングシャフト８２は、一方の端部でステアリングホイール８１に連結され、他方の端部でユニバーサルジョイント８４に連結される。

【0026】

ロアシャフト８５は、一方の端部でユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部でユニバーサルジョイント８６に連結される。スタブシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部でトルクセンサ１０に連結される。トルクセンサ１０は、一方の端部でスタブシャフト８７に連結され、他方の端部でステアリングギア８８が有する第１ピニオンギア８８ａに連結されている。

【0027】

詳しくは、第１ピニオンギア８８ａは、スタブシャフト８７に連結される側の反対側の端部に、後述するラックバー８８ｂと噛み合うギア８８ａｇ（図２参照）が形成される軸状の部材になっており、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、トーションバー８７ａ（図２参照）を介して連結されている。トーションバー８７ａは、一端がスタブシャフト８７に連結され、他端が第１ピニオンギア８８ａに連結され、トーションバー８７ａは、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間で回転トルクを伝達する。トルクセンサ１０は、トーションバー８７ａを介してスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間で伝達される回転トルクを検出する。

【0028】

ステアリングギア８８は、第１ピニオンギア８８ａと、ラックバー８８ｂと、第２ピニオンギア８８ｃとを備える。第１ピニオンギア８８ａは、トーションバー８７ａを介してスタブシャフト８７に連結される。ラックバー８８ｂは、ラック歯８８ｂｇ（図２参照）が第１ピニオンギア８８ａのギア８８ａｇ（図２参照）に噛み合う。また、ラックバー８８ｂは、第１ピニオンギア８８ａとは異なる位置で第２ピニオンギア８８ｃに噛み合う。

【0029】

第２ピニオンギア８８ｃには、電動モータ９５が連結されており、第２ピニオンギア８８ｃは、電動モータ９５から伝達される駆動力により回転になっている。電動モータ９５は、図示しないウォーム減速装置を介して、第２ピニオンギア８８ｃを回転させる。電動モータ９５は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。

【0030】

ステアリングギア８８は、第１ピニオンギア８８ａや第２ピニオンギア８８ｃに伝達された回転運動をラックバー８８ｂで直進運動に変換する。本実施形態に係る操舵装置８０は、ラックバー８８ｂが第１ピニオンギア８８ａや第２ピニオンギア８８ｃから伝達される回転運動により直進運動を行うデュアルピニオンアシスト方式である。タイロッド８９は、ラックバー８８ｂに連結される。すなわち、操舵装置８０は、ラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置である。

【0031】

なお、本開示にかかるトルクセンサ１０を適用することができる操舵装置は、デュアルピニオンアシスト方式の操舵装置に限らない。例えば、コラム軸にアシスト力を付与するコラムアシスト方式の操舵装置や、ハンドルと車輪が機械的に分離されたステアバイワイヤ方式の操舵装置にも、本開示にかかるトルクセンサ１０を適用することができる。

【0032】

トルクセンサ１０は、ステアリングホイール８１を介してステアリングシャフト８２に伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ９１は、操舵装置８０が搭載される車両の走行速度（車速）を検出する。電動モータ９５と、トルクセンサ１０と、車速センサ９１とがＥＣＵ９０に、電気的に接続される。

【0033】

ＥＣＵ９０は、電動モータ９５の動作を制御する。また、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０及び車速センサ９１のそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から操舵トルクＴを取得し、かつ車速センサ９１から車両の車速信号Ｖを取得する。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）９９から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと車速信号Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ９０は、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ９５へ供給する電力値Ｘを調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９５から誘起電圧の情報又は電動モータ９５に設けられたレゾルバ等の回転検出装置から出力される情報を動作情報Ｙとして取得する。

【0034】

ステアリングホイール８１に入力された操作者（運転者）の操舵力は、第１ピニオンギア８８ａに伝達される。第１ピニオンギア８８ａに伝達された操舵力は、ステアリングギア８８を介してタイロッド８９に伝達され、車輪を変位させる。

【0035】

また、ステアリングホイール８１に入力された操作者の操舵力は、ステアリングホイール８１から第１ピニオンギア８８ａまでの操舵力の伝達経路に配置されるトルクセンサ１０に伝わる。このとき、ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴをトルクセンサ１０から取得し、かつ車速信号Ｖを車速センサ９１から取得する。そして、ＥＣＵ９０は、電動モータ９５の動作を制御する。電動モータ９５が作り出した補助操舵トルクは、第２ピニオンギア８８ｃに伝達される。

【0036】

第２ピニオンギア８８ｃに伝達された補助操舵トルクは、ステアリングギア８８を介してタイロッド８９に伝達され、車輪を変位させる。すなわち、操舵装置８０は、第１ピニオンギア８８ａを介してラックバー８８ｂに伝達された操作者の操舵力に加え、第２ピニオンギア８８ｃを介してラックバー８８ｂに伝達された電動モータ９５の補助操舵トルクも用いて車輪を変位させる。

【0037】

図１に示すように、操舵装置８０は、第２ピニオンギア８８ｃにアシスト力が付与されるデュアルピニオン方式であるがこれに限定されない。操舵装置８０は、例えば、ステアリングシャフト８２にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式や、第１ピニオンギア８８ａにアシスト力が付与されるシングルピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置でもよい。また、ボールネジによりラックバー８８ｂにアシスト力を付与するボールネジ式など、ピニオンを介さずにラックバー８８ｂにアシスト力を付与する種類のラックアシスト式の電動パワーステアリング装置でもよい。

【0038】

図２は、図１に示すトルクセンサ１０の断面模式図である。なお、以下の説明では、トルクセンサ１０が配置されるスタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａの軸心方向を、トルクセンサ１０においても軸心方向として説明する。同様に、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａの軸心を中心とする周方向を、トルクセンサ１０においても周方向として説明し、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａの軸心を中心とする径方向を、トルクセンサ１０においても径方向として説明する。

【0039】

トルクセンサ１０は、第１回転軸であるスタブシャフト８７と、トーションバー８７ａを介してスタブシャフト８７に連結される第２回転軸である第１ピニオンギア８８ａとの端部付近に配置されている。即ち、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、いずれも中空の軸になっており、一方の軸の端部が、他方の軸の端部から当該軸の内側に入り込んでいる。本実施形態では、スタブシャフト８７が、第１ピニオンギア８８ａの内側に入り込んでいる。

【0040】

トーションバー８７ａは、スタブシャフト８７の内側から第１ピニオンギア８８ａの内側に亘って配置されており、一端がスタブシャフト８７に連結され、他端が第１ピニオンギア８８ａに連結されている。つまり、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、直接連結されておらず、軸状の部材であるトーションバー８７ａを介して連結されている。このため、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａは相対回転が可能になっており、トーションバー８７ａに捩じれが発生した際には、トーションバー８７ａの捩じれに伴って、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは相対回転をする。

【0041】

トルクセンサ１０は、これらのようにトーションバー８７ａを介して連結されるスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの端部付近に配置されており、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの相対回転の角度を検出することにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間で作用するトルクを検出することが可能になっている。トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６と、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられて磁石１６の磁界を検出する磁気センサ２１とを備えており、磁石１６の磁界の変化を磁気センサ２１で検出することにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの相対回転の角度を検出することが可能になっている。

【0042】

図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。磁石１６は、永久磁石からなり、磁石スリーブ１７により支持されて、磁石組み立体１５としてスタブシャフト８７に取り付けられている。磁石スリーブ１７は、内径がスタブシャフト８７の外径と同程度の大きさとなる略円筒形の形状で形成され、スタブシャフト８７における第１ピニオンギア８８ａ側の端部寄りの位置に嵌められている。磁石１６は、磁石スリーブ１７の外周面側の位置で、磁石スリーブ１７の周方向における一部の比較的短い範囲に配置され、磁石スリーブ１７に支持されている。一部の範囲とは、例えば、半周以下である。即ち、磁石スリーブ１７の外周面側の位置に配置される磁石１６は、磁石スリーブ１７の軸心方向に見た場合において、円弧の中心が磁石スリーブ１７の中心と同じ位置となり磁石スリーブ１７の外周面に沿って形成される円弧状、或いは略扇状の形状で形成されて磁石スリーブ１７によって支持されている。

【0043】

第１ピニオンギア８８ａに取り付けられる磁気センサ２１は、ベース部２０に取り付けられている。ベース部２０は、第１ピニオンギア８８ａの外径と同程度の大きさの孔が中心に形成された略円板状の部材に、内径が第１ピニオンギア８８ａの外径と同程度の大きさとなる略円筒形のスリーブ部２０ａが接続される形態で形成されている。ベース部２０は、スリーブ部２０ａに第１ピニオンギア８８ａが入り込んでスリーブ部２０ａが第１ピニオンギア８８ａに嵌められることにより、第１ピニオンギア８８ａにおけるスタブシャフト８７側の端部付近に取り付けられる。これにより、ベース部２０は、略円板状の部材やスリーブ部２０ａの軸心が、第１ピニオンギア８８ａの軸心に一致する向きで第１ピニオンギア８８ａに取り付けられている。その際に、ベース部２０は、軸心方向においてスタブシャフト８７が位置する側にスリーブ部２０ａが配置される向きで、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられる。磁気センサ２１は、このように第１ピニオンギア８８ａに取り付けられるベース部２０におけるスタブシャフト８７が位置する側の面に配置されている。

【0044】

磁気センサ２１は、軸心方向における位置が、磁石組み立体１５によってスタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６の軸心方向における位置と、ほぼ同じ位置になっている。また、磁気センサ２１は、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６に対して、径方向における外側の位置で磁石１６の近傍に配置されている。

【0045】

さらに、磁気センサ２１は、周方向における配置位置と配置範囲が、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６の配置位置及び配置範囲と近くなる形態で配置されており、即ち、磁気センサ２１は、磁石１６に対向する位置に磁石１６に沿って配置されている。つまり、径方向において磁石１６の外側に配置される磁気センサ２１は、円弧の中心がスタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａの中心である軸心の位置と実質的に同じ位置となり、磁石１６に沿って形成される円弧状、或いは略扇状の形状で、ベース部２０に取り付けられている。

【0046】

磁気センサ２１は、このように磁石１６に沿って磁石１６の近傍に配置されることにより、磁石１６の磁界を検出することが可能になっている。即ち、磁気センサ２１は、磁気センサ２１に作用する磁束密度の変化を検出し、検出した磁束密度の変化を電気信号に変換して電気信号として出力することが可能なホールＩＣを有して構成されている。なお、磁気センサ２１は、ホールＩＣに代えて、磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗効果を応用した磁気センサを用いることができる。要するに、磁気センサ２１は、磁気センサ２１に作用する磁束密度の変化を、電気信号として出力することができればよい。

【0047】

このように、磁束密度の変化を検出可能な磁気センサ２１は、ベース部２０を介して第１ピニオンギア８８ａに取り付けられており、磁石１６は、磁石スリーブ１７によってスタブシャフト８７に取り付けられているため、磁気センサ２１は、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとが相対的に微小に回転をした際における磁界の変化を検出することが可能になっている。つまり、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、トーションバー８７ａを介して連結されているため、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間でトーションバー８７ａを介してトルクが伝達された際には、トーションバー８７ａが僅かに捩じれることにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとが相対的に微小に回転をする。スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとが相対的に微小に回転をすると、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６から、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられる磁気センサ２１に対して作用する磁束が変化するため、磁気センサ２１は、磁束の変化を検出することにより、磁石１６の磁界の変化を検出することができる。

【0048】

トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石組み立体１５と、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられて磁気センサ２１を備えるベース部２０とを覆い、トルクセンサ１０における筐体を構成するハウジング４０を有している。本実施形態では、ハウジング４０は樹脂材料により形成されている。ハウジング４０は、軸心方向における位置によって径が異なる筒状の形状で形成され、磁石組み立体１５とベース部２０とを覆って、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの周囲に配置されている。また、ハウジング４０は、軸受５０を介してスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとを回転可能に支持している。

【0049】

詳しくは、ハウジング４０は、軸心方向における、磁石組み立体１５及びベース部２０が配置される位置の両側に亘って配置されている。ハウジング４０におけるスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの支持に用いる軸受５０のうち、スタブシャフト８７を支持する軸受５０である入力側軸受５１は、軸心方向において、磁石組み立体１５に対してベース部２０が位置する側の反対側に配置されて、スタブシャフト８７を支持している。また、ハウジング４０におけるスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの支持に用いる軸受５０のうち、第１ピニオンギア８８ａを支持する軸受５０である出力側軸受５２は、軸心方向において、ベース部２０に対して磁石組み立体１５が位置する側の反対側に配置されて、第１ピニオンギア８８ａを支持している。

【0050】

さらに、ハウジング４０は、第１ピニオンギア８８ａにおけるラックバー８８ｂが形成される部分も覆っている。即ち、第１ピニオンギア８８ａには、軸心方向においてスタブシャフト８７が連結される側の端部の反対側の端部寄りの位置に、ラックバー８８ｂと噛み合うギア８８ａｇが形成されており、ハウジング４０は、第１ピニオンギア８８ａにおけるギア８８ａｇが形成される側の端部も覆って形成されている。これらのように、ハウジング４０において第１ピニオンギア８８ａにおけるギア８８ａｇが位置する側を覆う部分は、ハウジング４０における磁石組み立体１５やベース部２０を覆う部分とは分割されて形成されている。即ち、ハウジング４０は、ハウジング４０における磁石組み立体１５やベース部２０を覆う第１ハウジングであるセンサ側ハウジング４０ａと、第１ピニオンギア８８ａのギア８８ａｇが位置する側を覆う第２ハウジングであるピニオン側ハウジング４０ｂとが、軸心方向において分割されている。ハウジング４０は、センサ側ハウジング４０ａとピニオン側ハウジング４０ｂとが組み合わされることにより、磁石組み立体１５やベース部２０を覆うと共に、軸受５０を介してスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとを回転可能に支持する。

【0051】

第１ピニオンギア８８ａにおけるギア８８ａｇが形成される側の端部付近の位置とハウジング４０との間には、第１ピニオンギア８８ａを支持する軸受であるピニオン軸受５３が配置されている。このため、第１ピニオンギア８８ａは、スタブシャフト８７に連結される側の端部寄りに配置される出力側軸受５２と、ギア８８ａｇが形成される側の端部寄りに配置されるピニオン軸受５３とにより、回転可能に支持される。

【0052】

また、第１ピニオンギア８８ａを覆う第２ハウジングであるピニオン側ハウジング４０ｂは、第１ピニオンギア８８ａに噛み合うラックバー８８ｂも覆っている。このため、ラックバー８８ｂは、ラックバー８８ｂに形成されるラック歯８８ｂｇが、第１ピニオンギア８８ａに形成されるギア８８ａｇに噛み合った状態で、第１ピニオンギア８８ａと共にハウジング４０に覆われてハウジング４０内に配置される。

【0053】

また、ピニオン側ハウジング４０ｂには、ラックバー８８ｂにおける第１ピニオンギア８８ａのギア８８ａｇに噛み合う側の反対側の位置に、貫通孔４０ｃが形成されている。貫通孔４０ｃには、押圧部材６０と、バネ６１と、封止部材６２とが収容されている。押圧部材６０は、ラックバー８８ｂにおける第１ピニオンギア８８ａが位置する側の反対側から、ラックバー８８ｂに当接している。封止部材６２は、貫通孔４０ｃの開口部に配置されて開口部を封止している。

【0054】

バネ６１は、圧縮バネからなり、封止部材６２と押圧部材６０との間で押し縮められた状態で封止部材６２と押圧部材６０との間に配置されている。このため、押圧部材６０は、バネ６１からの付勢力によりラックバー８８ｂに押し付けられており、ラックバー８８ｂは、押圧部材６０からの付勢力により、ラック歯８８ｂｇが形成される面が、第１ピニオンギア８８ａのギア８８ａｇに押し付けられている。これにより、ラックバー８８ｂは、ラック歯８８ｂｇが第１ピニオンギア８８ａのギア８８ａｇに対して噛み合う状態が維持される。

【0055】

また、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの少なくともいずれか一方と、ハウジング４０との間には、シール部材５４が配置されている。本実施形態では、スタブシャフト８７とハウジング４０との間に、シール部材５４が配置されている。シール部材５４は、軸心方向において入力側軸受５１に対して磁石組み立体１５が位置する側の反対側の位置で、スタブシャフト８７とハウジング４０との間に配置されている。本実施形態では、トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７が位置する側が上側となり、第１ピニオンギア８８ａが位置する側が下側になる向きで配置される。このため、シール部材５４は、ハウジング４０における上端付近に配置されており、トルクセンサ１０の上側から水等がハウジング４０内に入り込むことを抑制できる。

【0056】

これらのように構成されるハウジング４０は、車体に対して回転不可の状態で取り付けられ、軸心方向における磁石組み立体１５とベース部２０との両側に配置される軸受５０によって、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａを回転自在に支持する。磁石組み立体１５はスタブシャフト８７に取り付けられ、ベース部２０は第１ピニオンギア８８ａに取り付けられているため、軸受５０により支持されるスタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａがハウジング４０に対して相対回転をした際には、磁石組み立体１５やベース部２０も、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａと一体となって回転をする。つまり、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａがハウジング４０に対して相対回転をした際には、磁石１６や磁気センサ２１も、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａと一体となって回転をする。

【0057】

磁石１６や磁気センサ２１を、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａと共に回転可能な状態で内側に配置するハウジング４０の内側には、磁気センサ２１とハウジング４０の外部とを電気的に接続するスパイラルケーブル３０（図２参照）が配置される。スパイラルケーブル３０は、ベース部２０における、磁気センサ２１が配置される側の面の反対側の面側に配置されている。スパイラルケーブル３０は、複数の電線が平行に並んで帯状に形成されるフラットケーブルからなり、帯の幅方向が軸心方向となり、第１ピニオンギア８８ａの軸心を中心とする渦巻状に巻かれて、ハウジング４０の内側でベース部２０に隣接して配置されている。即ち、スパイラルケーブル３０は、ベース部２０におけるスリーブ部２０ａが位置する側の面側に配置され、ベース部２０のスリーブ部２０ａを中心として渦巻状に巻かれて配置されている。これにより、スパイラルケーブル３０は、第１ピニオンギア８８ａの周囲に渦巻状に巻かれて配置されている。

【0058】

なお、図２では、渦巻状に巻かれて配置されるスパイラルケーブル３０の断面を模式的に図示している。

【0059】

スパイラルケーブル３０は、ベース部２０に配置される磁気センサ２１に一端が電気的に接続され、他端がハウジング４０の外部と電気的に接続される。スパイラルケーブル３０は、例えば、渦巻の内側の位置から、ベース部２０における磁気センサ２１が配置される面の反対側の面に沿ってベース部２０の径方向における外側に向かって延び、ベース部２０の外周端の位置で、ベース部２０における磁気センサ２１が配置される側の面に向かって延びて配置される。スパイラルケーブル３０における、ベース部２０の磁気センサ２１が配置される側の面に向かって延びる部分は、径方向における磁気センサ２１の外側部分に位置するケーブル接続部２２（図３参照）で、磁気センサ２１に電気的に接続される。

【0060】

また、ハウジング４０には、外部の電線類が備えるコネクタ（図示省略）が接続される外部コネクタ４３（図２参照）が、ハウジング４０の外周面４１に配置されている。外部コネクタ４３は、軸心方向における位置が、軸心方向においてスパイラルケーブル３０の配置される位置に近い位置となって配置されている。スパイラルケーブル３０は、ハウジング４０の内周面４２との間に他の部材が介在することなく、ハウジング４０の内周面４２に直接対向して配置されており、磁気センサ２１に接続される側の端部の反対側の端部が、外部コネクタ４３に接続されている。これにより、スパイラルケーブル３０は、磁気センサ２１とハウジング４０の外部とを電気的に接続することが可能になっている。

【0061】

図４は、図２に示す外部コネクタ４３周りの詳細図である。ハウジング４０の外周面４１に形成される外部コネクタ４３は、ハウジング４０と同じ素材でハウジング４０と一体に形成されている。即ち、外部コネクタ４３は、ハウジング４０を形成する樹脂材料と同じ樹脂材料からなり、ハウジング４０から連続してハウジング４０と一体に形成されている。外部コネクタ４３は金属材料からなる棒状の導体４５を、外部コネクタ４３からハウジング４０内に向けて有している。導体４５は、スパイラルケーブル３０が有する複数の電線に合わせて、複数が配置されている。導体４５は、外部コネクタ４３においては、外部コネクタ４３に接続されるコネクタと間で電気的に接続される、コネクタピンとして用いられる。

【0062】

また、導体４５は、外部コネクタ４３からハウジング４０の内側に向かって延び、ハウジング４０の内周面４２からハウジング４０内に向けて突出して形成されている。スパイラルケーブル３０における、磁気センサ２１に接続される側の端部の反対側の端部には、ケーブルコネクタ３１が備えられている。ケーブルコネクタ３１は、渦巻状に巻かれるスパイラルケーブル３０における、渦巻の外側に位置する端部に設けられている。

【0063】

ケーブルコネクタ３１は、ハウジング４０の内周面４２から突出する導体４５に対して挿抜することが可能になっており、ケーブルコネクタ３１を導体４５に挿すことにより、スパイラルケーブル３０が有する複数の電線と導体４５とを電気的に接続することが可能になっている。外部コネクタ４３は、コネクタピンとしても用いられる導体４５に、ケーブルコネクタ３１を挿してスパイラルケーブル３０が有する複数の電線と導体４５とを電気的に接続することにより、ハウジング４０内に配置されるスパイラルケーブル３０と電気的に接続される。

【0064】

外部コネクタ４３は、ハウジング４０の内周面４２から突出する導体４５にケーブルコネクタ３１が挿し込まれた状態で、外部の電線類が備えるコネクタが外部コネクタ４３に接続されることにより、外部の電線類とスパイラルケーブル３０とを電気的に接続することが可能になっている。本実施形態では、外部コネクタ４３には、トルクセンサ１０からの信号をＥＣＵ９０に伝達する信号線が接続される。

【0065】

ハウジング４０におけるベース部２０が配置される位置の内径は、渦巻状の形態でハウジング４０内に配置されるスパイラルケーブル３０に基づいて定められるのが好ましい。つまり、スパイラルケーブル３０は、一端が磁気センサ２１に接続され、ハウジング４０の外周面４１に配置される外部コネクタ４３に対して他端が内周面４２側から電気的に接続されている。また、磁気センサ２１は、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとがハウジング４０に対して相対回転をした際に、第１ピニオンギア８８ａと共にハウジング４０に対して回転をする。

【0066】

このため、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとがハウジング４０に対して相対回転をした際には、スパイラルケーブル３０における磁気センサ２１に接続される側の端部も、ハウジング４０に対して相対回転をする。これにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとがハウジング４０に対して相対回転をした際には、渦巻状に配置されるスパイラルケーブル３０は、渦巻が締まる方向、または渦巻が緩む方向に、渦巻の状態が変化する。渦巻が緩む方向にスパイラルケーブル３０の渦巻の状態が変化した場合は、スパイラルケーブル３０は、径方向における大きさが大きくなる。

【0067】

このため、ハウジング４０におけるベース部２０が配置される位置の内径は、ハウジング４０に対するスタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａの相対回転の範囲に基づいて、スパイラルケーブル３０の渦巻が最も緩んで径方向における大きさが大きくなった状態のスパイラルケーブル３０をハウジング４０内に収めることができ、且つ、極力小さな大きさで形成されるのが好ましい。

【0068】

トルクセンサ１０は、多回転するステアリングシャフト８２等の操舵部材の位置が基準位置にあることを検出するインデックスセンサ２６を有している。ここでいう基準位置は、操舵部材の回転方向における位置であり、即ち、操舵部材の回転方向における、基準となる任意の回転角度になっている。インデックスセンサ２６は、磁石スリーブ１７によってスタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６が、周方向においてインデックスセンサ２６に対して重なった際に、磁石１６の磁界を検出することにより、操舵部材が基準位置にあることを検出する。インデックスセンサ２６は、操舵部材であるスタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａの位置が基準位置にあることを磁石１６の磁界に基づいて検出したときに、ＥＣＵ９０に対して位置検出信号を出力する。ＥＣＵ９０は、インデックスセンサ２６から出力された位置検出信号に基づいて、操舵部材が何回転目にあるかを検出する。

【0069】

スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６で発生する磁界は、磁気センサ２１で検出する他、このようにインデックスセンサ２６によっても検出する。つまり、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６で発生する磁界は、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられるベース部２０に配置される磁気センサ２１と、ハウジング４０に配置されるインデックスセンサ２６との双方で検出する。

【0070】

インデックスセンサ２６は、ハウジング４０に配置されており、ハウジング４０における内周面４２側に配置されてハウジング４０の内側に露出している。また、インデックスセンサ２６は、磁石スリーブ１７によってスタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６で発生する磁界を検出することができる位置に配置されている。つまり、インデックスセンサ２６は、ハウジング４０の内周面４２に配置される一方で、スタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６は、スタブシャフト８７の回転に伴ってハウジング４０に対して回転をする。このため、インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７と共に磁石１６が回転をする際における磁石１６の軌跡である磁石軌跡１６ａ（図３参照）における任意の位置に、磁石１６が位置する場合における、磁石１６で発生する磁界を検出することができる位置に配置されている。

【0071】

つまり、インデックスセンサ２６は、磁石軌跡１６ａに対して、軸心方向における両側２箇所の位置と、径方向における両側２箇所の位置との４箇所のうち、いずれかの位置に配置される。ここで、操舵トルクを検出する磁気センサ２１は、磁石１６に対して、当該磁石１６の磁界を検出することができる位置に配置されており、即ち、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向における両側２箇所と、径方向における両側２箇所との４箇所のうち、いずれかの１箇所の位置に配置されている。このため、インデックスセンサ２６は、磁石軌跡１６ａに対して、軸心方向における両側２箇所と、径方向における両側２箇所との４箇所のうち、磁気センサ２１が配置される位置を除く３箇所のうちのいずれかの位置で磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置される。

【0072】

本実施形態では、磁気センサ２１は、磁石１６に対して径方向における外側の位置に配置されており、即ち、磁気センサ２１は、磁石軌跡１６ａに対して径方向における外側の位置に配置されている。また、ハウジング４０に配置されるインデックスセンサ２６は、磁石軌跡１６ａに対して、軸心方向において第１ピニオンギア８８ａが位置する側の反対側、即ち、軸心方向における入力側軸受５１が配置される側の位置で、磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置されている。詳しくは、軸心方向における位置によって径が異なる筒状の形状で形成されるハウジング４０は、軸心方向において磁石１６が位置する部分よりも、入力側軸受５１が配置される側の部分の方が、径が小さくなっている。このため、ハウジング４０には、軸心方向における磁石１６よりも入力側軸受５１が位置する側の位置に、磁石１６に対して軸心方向に重なる部分、即ち、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向に重なる部分を有しており、インデックスセンサ２６は、ハウジング４０における、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向に重なる部分に配置されている。このように、磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置されるインデックスセンサ２６の周方向における配置位置は、スタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａの回転方向における位置が、基準である場合に、磁石１６で発生する磁界を検出することが出来る位置に配置される。

【0073】

例えば、インデックスセンサ２６で検出するスタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａの基準位置として、車両が直進する状態における位置が設定される場合は、インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７の回転方向における位置が、車両が直進する状態における位置のときに、磁石１６に対してインデックスセンサ２６が対向する状態となる位置に配置されている。即ち、インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７の回転方向における位置が、車両が直進する状態における位置のときに、磁石１６に対して軸心方向における入力側軸受５１が位置する側から対向する状態となる位置に配置されている。

【0074】

インデックスセンサ２６は、インデックスセンサ２６の近傍でインデックスセンサ２６に対して対向する位置に磁石１６が位置する場合は、磁石１６からインデックスセンサ２６に作用する磁界を検出することが可能になっている。即ち、インデックスセンサ２６は、インデックスセンサ２６に作用する磁束密度の変化を検出し、検出した磁束密度の変化を電気信号に変換して電気信号として出力することが可能なホールＩＣを有して構成されている。なお、インデックスセンサ２６は、ホールＩＣに代えて、磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗効果を応用した磁気センサを用いることができる。要するに、インデックスセンサ２６は、インデックスセンサ２６に作用する磁束密度の変化を、電気信号として出力することができればよい。

【0075】

このように、磁束密度の変化を検出可能なインデックスセンサ２６に対して、磁石１６は、スタブシャフト８７と一体となって相対回転が可能に配置されている。このため、インデックスセンサ２６は、周方向における磁石１６の位置が、インデックスセンサ２６から離れている状態と、インデックスセンサ２６と磁石１６との周方向における位置が重なる状態との磁界の変化を検出することが可能になっている。

【0076】

つまり、インデックスセンサ２６は、磁石１６の周方向における位置が、インデックスセンサ２６から離れている状態では、磁石１６から作用する磁界を検出せず、磁石１６の周方向における位置が、インデックスセンサ２６の周方向における位置と重なる状態になったら、磁石１６から作用する磁界を検出する。これにより、インデックスセンサ２６は、磁石１６の周方向における位置が、インデックスセンサ２６の周方向における位置に位置しているか否かを検出することが可能になっている。

【0077】

インデックスセンサ２６は、インデックスセンサ２６から延びるコードが、スパイラルケーブル３０とは別の経路で外部コネクタ４３と電気的に接続されている。このため、トルクセンサ１０からの信号をＥＣＵ９０に伝達する信号線が外部コネクタ４３に接続された場合は、インデックスセンサ２６から出力された信号も信号線によってＥＣＵ９０に伝達される。

【0078】

図５は、インデックスセンサ２６が外部コネクタ４３と電気的に接続される状態の一例を示す模式図である。インデックスセンサ２６は、例えば、図５に示すように、インデックスセンサ２６からの電気信号を伝達するインデックスセンサコード２６ａがハウジング４０の壁面内を通って外部コネクタ４３まで延びて配設される。この場合、インデックスセンサコード２６ａは、外部コネクタ４３に配置されてコネクタピンとしても用いられる導体４５に接続される。これにより、インデックスセンサ２６は、外部コネクタ４３に、ハウジング４０の外部のコネクタ類が接続されることにより、ハウジング４０の外部と電気的に接続される。

【0079】

なお、図５では、外部コネクタ４３には、インデックスセンサコード２６ａが接続される導体４５のみが図示されているが、外部コネクタ４３には導体４５は複数が配置され、そのうちの１本または複数本の導体４５に、インデックスセンサコード２６ａが接続される。

【0080】

なお、このようにインデックスセンサ２６から延びるインデックスセンサコード２６ａを、外部コネクタ４３に向けて配置する際には、インデックスセンサ２６の周方向における位置と、外部コネクタ４３の周方向における位置とは、極力近い位置に配置するのが好ましい。即ち、インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７の軸心を中心とする周方向における位置が、周方向における外部コネクタの位置の近傍に配置されるのが好ましい。

【0081】

次に、本実施形態に係るトルクセンサ１０の作用について説明する。トルクセンサ１０が搭載される車両の運転時に、ステアリングホイール８１が操作をされた場合は、ステアリングホイール８１に付与された操舵力は、ステアリングホイール８１からステアリングシャフト８２に伝えられる。ステアリングシャフト８２に伝えられた操舵力は、操舵トルクとしてステアリングシャフト８２からロアシャフト８５に伝達され、ロアシャフト８５からスタブシャフト８７を経て第１ピニオンギア８８ａに伝達される。これにより、第１ピニオンギア８８ａを有するステアリングギア８８は、第１ピニオンギア８８ａから伝達された回転運動を、ラックバー８８ｂの直線運動に変換し、タイロッド８９を動作させる。

【0082】

また、本実施形態に係る操舵装置８０は、運転者の操舵をアシストする補助操舵トルクを発生させる電動モータ９５を有している。電動モータ９５は、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａと間に亘って配置されるトルクセンサ１０により検出した操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを発生する。

【0083】

トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７に付与された操舵トルクを、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとが相対回転した際における相対回転の角度に基づいて検出する。即ち、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、トーションバー８７ａを介して連結されているため、スタブシャフト８７に操舵トルクが付与された際には、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間では、トーションバー８７ａを介して操舵トルクが伝達される。その際に、トーションバー８７ａが僅かに捩じれることにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、相対回転をする。

【0084】

トルクセンサ１０は、磁石１６がスタブシャフト８７に取り付けられ、磁気センサ２１が第１ピニオンギア８８ａに取り付けられることにより、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとが相対回転をした際には、トルクセンサ１０が有する磁石１６と磁気センサ２１も、相対的に回転をする。磁石１６と磁気センサ２１と相対回転の角度は、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間で作用する操舵トルクが大きくなるに従って相対回転の角度が大きくなる。磁気センサ２１は、磁石１６からの磁束を検出することができるため、磁石１６と磁気センサ２１が相対回転をした際には、磁石１６から磁気センサ２１に作用する磁束の変化を検出し、磁石１６からの磁界の変化を検出することができる。

【0085】

このように、磁気センサ２１で検出する、磁石１６から作用する磁界は、磁石１６と磁気センサ２１と相対回転の角度に応じて変化する。磁気センサ２１は、磁石１６と磁気センサ２１と相対回転の角度に応じて変化する磁石１６からの磁界の変化を電気信号に変換し、スパイラルケーブル３０からハウジング４０の外部に伝達し、ＥＣＵ９０に伝達する。

【0086】

ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から伝達された電気信号に基づいて電動モータ９５を作動させ、電動モータ９５に補助操舵トルクを発生させる。つまり、トルクセンサ１０の磁気センサ２１からＥＣＵ９０に伝達された電気信号は、磁石１６と磁気センサ２１と相対回転の角度に応じて変化し、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとの間で作用する操舵トルクＴに基づいて変化する。このため、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０の磁気センサ２１から伝達された電気信号を、スタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａに作用する操舵トルクＴによって変化する情報として使用し、磁気センサ２１から伝達される電気信号に基づいて電動モータ９５へ供給する電力値Ｘを調節し、電動モータ９５に補助操舵トルクを発生させる。

【0087】

即ち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ１０から操舵トルクＴの信号を取得し、車速センサ９１から車両の車速信号Ｖを取得し、さらに、電動モータ９５に設けられた回転検出装置から電動モータ９５の動作情報Ｙを取得し、これらの動作情報Ｙと操舵トルクＴと車速信号Ｖとに基づいて電動モータ９５に補助操舵トルクを発生させる。電動モータ９５で発生した補助操舵トルクは、第２ピニオンギア８８ｃに伝達される。第２ピニオンギア８８ｃを有するステアリングギア８８は、第２ピニオンギア８８ｃから伝達された回転運動を、ラックバー８８ｂの直線運動に変換する。これにより、運転者がステアリングホイール８１に付与した操舵力は、電動モータ９５で発生した補助操舵トルクによりアシストされる。

【0088】

また、運転者がステアリングホイール８１を操舵した際には、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは操舵力が伝達されることにより回転をする。トルクセンサ１０が有するハウジング４０は、車体に対して回転不可の状態で取り付けられており、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとは、軸受５０を介してハウジング４０に対して回転可能にハウジング４０に支持されている。

【0089】

一方で、第１ピニオンギア８８ａにベース部２０を介して取り付けられる磁気センサ２１は、第１ピニオンギア８８ａの回転時には、第１ピニオンギア８８ａと一体となって回転をする。このように、第１ピニオンギア８８ａと共に回転する磁気センサ２１は、渦巻状に巻かれて配置されるスパイラルケーブル３０によって、ハウジング４０の外部の信号線と電気的に接続されている。このため、第１ピニオンギア８８ａが回転をした際には、回転の方向に応じてスパイラルケーブル３０の渦巻が締まったり緩んだりすることにより、第１ピニオンギア８８ａと共に回転をする磁気センサ２１は、ハウジング４０の外部の信号線と接続される状態が維持される。即ち、第１ピニオンギア８８ａが回転をすることにより、磁気センサ２１がハウジング４０に対して相対回転をする場合でも、第１ピニオンギア８８ａの回転に応じて渦巻の状態が変化するスパイラルケーブル３０によって、磁気センサ２１は、ハウジング４０の外部の信号線と電気的に接続される状態が維持される。

【0090】

また、スタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａが回転をした場合には、磁石スリーブ１７によってスタブシャフト８７に取り付けられる磁石１６も、スタブシャフト８７と一体となって回転をするが、磁石１６で発生する磁界は、インデックスセンサ２６によっても検出する。つまり、インデックスセンサ２６は、ハウジング４０の内周面４２における、磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置されている。このため、スタブシャフト８７と共に磁石１６が回転し、インデックスセンサ２６に対向する位置を磁石１６が通過したり、対向する位置に磁石１６が停止したりした場合は、インデックスセンサ２６は、磁石１６の磁界を検出する。

【0091】

インデックスセンサ２６は、スタブシャフト８７の回転方向における位置が、車両の直進時の位置である場合に、磁石１６がインデックスセンサ２６に対して対向する状態となるように配置されており、スタブシャフト８７が１回転するごとに、磁石１６はインデックスセンサ２６に対向する。インデックスセンサ２６で検出する磁石１６からの磁界は、磁石１６がインデックスセンサ２６に対向したり、対向している状態から対向しなくなったりするごとに変化するため、インデックスセンサ２６は、このように変化する磁界を電気信号に変換してＥＣＵ９０に伝達する。ＥＣＵ９０は、インデックスセンサ２６に基づいて、多回転するスタブシャフト８７及び第１ピニオンギア８８ａが何回転目にあるかを検出し、車両の走行制御を行う。

【0092】

以上のように、本実施形態に係る操舵装置８０は、トルクセンサ１０の磁石１６が、周方向における一部の範囲に配置され、インデックスセンサ２６が、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向における両側２箇所と径方向における両側２箇所との４箇所のうち、磁気センサ２１が配置される位置を除く３箇所のいずかの位置で磁石軌跡１６ａに対向する位置に配置されている。これにより、磁気センサ２１で検出する磁界を発生する磁石１６と、インデックスセンサ２６で検出する磁界を発生させる磁石１６とを共用することができ、磁気センサ２１やインデックスセンサ２６で検出する磁界を発生させる磁石の数を減らすことができる。この結果、本実施形態に係る操舵装置８０は、磁石の個数を増加させることなく、インデックスセンサ２６付きのトルクセンサ１０を構成することができるため、トルクセンサ１０の製造コストを抑えることができ、操舵装置８０の製造コストを抑えることができる。また、トルクセンサ１０で使用する磁石の数を減らすことができるため、軽量化を図ることができる。

【0093】

また、インデックスセンサ２６は、磁石軌跡１６ａに対して、軸心方向における第１ピニオンギア８８ａが位置する側の反対側の位置に配置されるため、トルクセンサ１０の径方向における大きさを抑えることができる。この結果、トルクセンサ１０の小型化を図ることができる。

【0094】

また、インデックスセンサ２６は、ハウジング４０における、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向に重なる部分に配置されるため、インデックスセンサ２６を、磁石軌跡１６ａに対して軸心方向において対向する位置に容易に配置することができる。この結果、トルクセンサ１０の小型化を図ることができる。

【0095】

また、ハウジング４０は、軸受５０を介してスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとを回転可能に支持し、ハウジング４０の内側には、磁気センサ２１とハウジング４０の外部とを電気的に接続するスパイラルケーブル３０が配置されている。これにより、内側にスパイラルケーブル３０が配置されるセンサハウジングと、センサハウジングの外側に配置してスタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとを回転可能に支持するハウジングとを個別に設ける必要がなく、磁石１６や磁気センサ２１やスパイラルケーブル３０を覆うハウジング４０によって、スタブシャフト８７と第１ピニオンギア８８ａとを支持することができる。従って、ハウジングが二重で配置されることに起因するトルクセンサ１０の大型化を抑制することができる。この結果、本実施形態に係る操舵装置８０は、トルクセンサ１０の小型化を図ることができる。

【0096】

また、ハウジング４０の外周面４１には、スパイラルケーブル３０と電気的に接続される外部コネクタ４３が配置されるため、ハウジング４０の内側に配置されるスパイラルケーブル３０と、ハウジング４０の外部の電気部材とを、容易に電気的に接続することができる。この結果、トルクセンサ１０のスパイラルケーブル３０とハウジング４０の外部の電気部材とを電気的に接続する際における製造コストを抑えることができる。

【0097】

また、外部コネクタ４３に、インデックスセンサ２６を電気的に接続することにより、外部コネクタ４３に外部のコネクタ類を接続するのみで、磁気センサ２１に加えてインデックスセンサ２６も、ハウジング４０の外部と電気的に接続することができる。これにより、トルクセンサ１０に接続するコネクタの数を低減することができ、トルクセンサ１０に外部のコネクタ類を接続する際における利便性を高めることができる。

【0098】

また、周方向におけるインデックスセンサ２６の位置を、周方向における外部コネクタ４３の位置の近傍に配置することにより、インデックスセンサコード２６ａの長さを短くすることができ、インデックスセンサコード２６ａを配置する際における容易性を高めることができる。この結果、トルクセンサ１０の製造性を高めることができ、製造コストを抑えることができる。また、インデックスセンサコード２６ａに代えて、導電性の板状部材（いわゆるバスバー）を用いてもよい。

【0099】

また、スパイラルケーブル３０は、第１ピニオンギア８８ａに取り付けられるベース部２０における、磁気センサ２１が配置される側の面の反対側の面側に、第１ピニオンギア８８ａの周囲に渦巻状に巻いて配置されている。このため、スパイラルケーブル３０の収納を目的としたフラットケーブルカバーを設けることなく、ハウジング４０の内側にスパイラルケーブル３０を配置することができる。この結果、トルクセンサ１０の小型化を図ることができる。

【0100】

また、スパイラルケーブル３０は、渦巻の内側の位置から、ベース部２０に沿ってベース部２０の径方向における外側に向かって延び、ベース部２０の外周端の位置で磁気センサ２１に電気的に接続されている。このため、スパイラルケーブル３０と、ベース部２０におけるスパイラルケーブル３０が配置される側の反対側に配置される磁気センサ２１との間で、電気的な接続を確保することができる。この結果、ハウジング４０の外部の電気部材と磁気センサ２１とを、スパイラルケーブル３０によって電気的に接続することができる。

【0101】

［変形例］
なお、上述した実施形態では、スパイラルケーブル３０は、外部コネクタ４３に配置される導体４５にケーブルコネクタ３１が接続されることにより、ハウジング４０の外部と電気的に接続可能になっているが、スパイラルケーブル３０は、これ以外の形態でハウジング４０の外部と電気的に接続可能に構成されていてもよい。

【0102】

図６は、実施形態に係る操舵装置８０の変形例であり、トルクセンサ１０のハウジング４０に形成される連通孔４４にケーブルコネクタ３１を通す構成を示す説明図である。ハウジング４０には、図６に示すように、ハウジング４０の内側と外側とを連通する連通孔４４を形成し、スパイラルケーブル３０の端部に備えられるケーブルコネクタ３１は、連通孔４４に通して連通孔４４で保持してもよい。

【0103】

つまり、ハウジング４０に形成される連通孔４４は、ケーブルコネクタ３１の挿抜方向にケーブルコネクタ３１を見た場合におけるケーブルコネクタ３１の形状と同等の形状で、内周面４２側から外周面４１側にかけて連通する孔として形成する。このように形成する連通孔４４には、連通孔４４の内周面に溝部４４ａを形成し、溝部４４ａにはシール部材であるＯリング４４ｂを配置する。

【0104】

ケーブルコネクタ３１は、ケーブルコネクタ３１の延在方向における長さが、ハウジング４０の壁面の厚みよりも長い長さで形成される。このように形成されるケーブルコネクタ３１は、ハウジング４０に形成される連通孔４４に対して、ハウジング４０の内側から外側に向けて通され、ケーブルコネクタ３１は、ハウジング４０の外周面４１から突出する状態で連通孔４４によって保持される。その際に、連通孔４４にはＯリング４４ｂが配置されるため、ケーブルコネクタ３１を保持する連通孔４４は、Ｏリング４４ｂによってシール性が確保される。

【0105】

スパイラルケーブル３０は、ケーブルコネクタ３１がハウジング４０の外周面４１から突出して配置されるため、ハウジング４０の外部のコネクタ類を、ケーブルコネクタ３１に直接接続することにより、ハウジング４０の外部と電気的に接続することができる。このように、スパイラルケーブル３０の端部に配置されるケーブルコネクタ３１に、ハウジング４０の外部のコネクタ類を直接接続可能に構成することにより、トルクセンサ１０の部品点数を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。

【0106】

図７は、実施形態に係る操舵装置８０の変形例であり、端部に外部コネクタ４８が配置されるコード部材４７をハウジング４０に設ける構成を示す説明図である。ハウジング４０には、図７に示すように、端部に外部コネクタ４８が配置されるコード部材４７を設け、コード部材４７によって、スパイラルケーブル３０をハウジング４０の外部と電気的に接続することができるようにしてもよい。

【0107】

詳しくは、ハウジング４０には、ハウジング４０の内側でスパイラルケーブル３０と電気的に接続される導体４５を設ける。この場合における導体４５は、実施形態における導体４５と同様に、金属材料からなる棒状の形状で形成され、ハウジング４０の内周面４２からハウジング４０内に向けて突出し、ケーブルコネクタ３１を挿抜することが可能になっている。また、この場合における導体４５は、実施形態とは異なり、ハウジング４０の内周面４２から突出する側の端部の反対側の端部は、ハウジング４０の内周面４２と外周面４１との間の位置で、ハウジング４０の壁面に埋設される。

【0108】

コード部材４７は、複数の電線４７ａが束ねられ、可撓性を有して構成される。コード部材４７は、ハウジング４０の外周面４１からハウジング４０の外側に延びると共に、一端が導体４５に接続され、他端に外部コネクタ４８が配置される。詳しくは、コード部材４７は、コード部材４７が有する電線４７ａが、ハウジング４０の壁面の中に入り込み、ハウジング４０の壁面に埋設される導体４５に対して、接続部４６で接続される。接続部４６は、例えば、はんだ付けや抵抗溶接により、コード部材４７の電線４７ａと導体４５とを接続する。また、導体４５、接続部４６、コード部材４７が接続された状態で、ハウジング４０を射出成形等により成形することで、導体４５、接続部４６、コード部材４７を、ハウジング４０と一体的に形成してもよい。

【0109】

コード部材４７の端部に配置される外部コネクタ４８は、ハウジング４０の外部のコネクタ類を接続することが可能になっている。これにより、スパイラルケーブル３０は、スパイラルケーブル３０の端部に配置されるケーブルコネクタ３１が接続される導体４５と、コード部材４７とを介して、ハウジング４０の外部と電気的に接続することができる。その際に、コード部材４７は、可撓性を有しているため、コード部材４７の端部に配置される外部コネクタ４８は、コード部材４７が撓むことにより、向きや位置を変えることができる。これにより、外部コネクタ４８にコネクタ類を接続する際に、接続し易い位置や角度で接続することができ、トルクセンサ１０に外部のコネクタ類を接続する際における利便性を高めることができる。

【0110】

また、上述した実施形態では、シール部材５４は、スタブシャフト８７とハウジング４０との間に配置されているが、シール部材５４は、第１ピニオンギア８８ａとハウジング４０との間に配置されていてもよい。また、実施形態では、シール部材５４は、軸受５０から独立して配置されているが、軸受５０に、シール部材と軸受とが一体となったシール付き軸受を用いることにより、スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａとハウジング４０との間に、シール部材を配置してもよい。スタブシャフト８７や第１ピニオンギア８８ａとハウジング４０との間に配置するシール部材は、ハウジング４０の外からハウジング４０内への水等の侵入を防ぐことができれば、その形態は問わない。

【0111】

また、上述した実施形態では、ハウジング４０は樹脂材料により形成されているが、ハウジング４０は、樹脂材料以外の材料が用いられていてもよい。ハウジング４０は、例えば、外部コネクタ４３と外部コネクタ４３の近傍は樹脂材料により形成され、それ以外の部位は金属材料により形成されていてもよい。この場合、外部コネクタ４３の位置では導体４５との間の絶縁性を確保しつつ、ハウジング４０全体の強度を確保することができる。

【0112】

以上、本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。実施形態や変形例として説明した構成は、適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0113】

１０ トルクセンサ
１５ 磁石組み立体
１６ 磁石
１７ 磁石スリーブ
２０ ベース部
２１ 磁気センサ
２６ インデックスセンサ
３０ スパイラルケーブル
３１ ケーブルコネクタ
４０ ハウジング
４１ 外周面
４２ 内周面
４３ 外部コネクタ
４４ 連通孔
４５ 導体
４７ コード部材
４８ 外部コネクタ
５０ 軸受
５１ 入力側軸受
５２ 出力側軸受
５３ ピニオン軸受
５４ シール部材
８０ 操舵装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８５ ロアシャフト
８７ スタブシャフト
８７ａ トーションバー
８８ ステアリングギア
８８ａ 第１ピニオンギア
８８ｂ ラックバー
８８ｃ 第２ピニオンギア
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】