SUZUKI TOSHIRO (JP)
FUKAYA SHIGETOSHI (JP)
WO2018190185A1 | 2018-10-18 |
〇 2020/175323 28 卩(:171? 2020 /006851 請求の範囲 [請求項 1 ] 対向して配置された第 1磁気回路部 (2 1) と第 2磁気回路部 (2 2) との間に発生する磁束に応じた電気信号を出力する磁気センサで あって、 前記磁束に応じた電気信号を出力する磁気検出素子 (6 0) と、 _端部側に前記磁気検出素子が配置され、 前記一端部側が前記第 1 磁気回路部および前記第 2磁気回路部側に向けられて配置される主部 (4 1) 、 および前記主部に固定され、 前記第 1、 第 2磁気回路部が 収容される収容壁 ( ) に当接する状態で配置されるフランジ部 (4 2) と、 を有するセンサハウジング (4 0) 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ように配置される一対の磁束 誘導部材 (7 1、 7 2) と、 を備え、 前記フランジ部は、 前記主部よりも剛性の高い材料で構成されてお り、 前記一対の磁束誘導部材は、 前記主部に前記磁気検出素子と共に配 置されている磁気センサ。 [請求項 2] 前記磁気検出素子を搭載する回路基板 (5 0) を有し、 前記回路基板が前記主部に固定されることで前記磁気検出素子が前 記主部に配置されている請求項 1 に記載の磁気センサ。 [請求項 3] 前記回路基板には、 開口部 (5 3) が形成されており、 前記磁気検出素子は、 前記回路基板の面方向に対する法線方向にお いて、 前記開口部と重複するように配置され、 前記一対の磁束誘導部材は、 _方の磁束誘導部材が前記開口部内に 配置されている請求項 2に記載の磁気センサ。 [請求項 4] 前記フランジ部と前記主部との間には、 シール材 (9 0) が配置さ れている請求項 1ないし 3のいずれか 1つに記載の磁気センサ。 [請求項 5] 前記主部には、 前記磁気検出素子および前記磁束誘導部材を一体的 〇 2020/175323 29 卩(:171? 2020 /006851 に被覆する防水性の被覆材 (8 0) が配置されている請求項 1ないし 4のいずれか 1つに記載の磁気センサ。 [請求項 6] 前記フランジ部は、 金属材料で構成されている請求項 1ないし 5の いずれか 1つに記載の磁気センサ。 [請求項 7] 前記フランジ部は、 鉄または鉄を主成分とする合金で構成されてい る請求項 6に記載の磁気センサ。 [請求項 8] 第 1シャフト (1 1) と第 2シャフト (1 2) とを回転中心軸 (〇 ) 上にて同軸的に連結する卜ーシヨンバ _ ( 1 3) 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 トルクに対応した電気信号を出力するように 構成されたトルク検出装置 (1 〇) 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 ように前記卜ーシヨンバーと同軸的に配置された多極磁石 (2 0) 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前記第 1磁気回路部と、 前記多極磁石の前記軸方向における他方側に配置された前記第 2磁 気回路部と、 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、 前記磁気センサは、 前記磁束誘導部材が前記第 1磁気回路部と前記 第 2磁気回路部とによって形成される磁気回路と磁気結合されるよう に配置されており、 前記磁束誘導部材は、 前記第 1磁気回路部と対向して配置される本 体部 を有する第 1磁束誘導部材 (7 1) と、 前記第 2磁気 回路部と対向して配置される本体部 (7 2 3) を有する第 2磁束誘導 部材 (7 2) とを有し、 前記第 1磁束誘導部材における本体部および前記第 2磁束誘導部材 における本体部は、 〇 2020/175323 30 卩(:171? 2020 /006851 前記回転中心軸と直交しつつ前記本体部と交差する仮想線を基準線 (<) とすると、 前記基準線を挟んで位置する一対の外端部位 (7 1 1、 7 2 1) を有する形状とされ、 かつ前記回転中心軸との間隔 ( ) において、 前記外端部位側が前記一対の外端部位で挟まれる中間部 位側よりも長くなる形状とされ、 さらに、 前記回転中心軸と、 前記外 端部位のうちの前記回転中心軸側の部分とを結ぶ二本の仮想線 (〇 IV! 1、 〇1\/1 2) で区画される前記第 1シャフトの周方向範囲を磁束放射 範囲とすると、 前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極数が 所定範囲数内となる形状とされているトルク検出装置。 [請求項 9] 前記第 1磁束誘導部材における本体部および前記第 2磁束誘導部材 における本体部は、 前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極 数が 1 . 2〜 2 . 8極となる構成とされている請求項 8に記載のトル ク検出装置。 [請求項 10] 車両に設けられるステアリング装置であって、 請求項 8または 9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電気信号に基づき、 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。 |
明 細 書
発明の名称 : 磁気センサ、 トルク検出装置、 ステアリング装置 関連出願への相互参照
[0001 ] 本出願は、 2 0 1 9年2月 2 5日に出願された日本特許出願番号 2 0 1 9 - 3 1 6 5 9号に基づくもので、 ここにその記載内容が参照により組み入れ られる。
技術分野
[0002] 本開示は、 磁気検出素子を有する磁気センサ、 トルク検出装置、 ステアリ ング装置に関する。
背景技術
[0003] 従来より、 卜ーシヨンバーの捩れに伴って変化する磁束 を検出することに よって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、 このトルク検出装置は、 卜ーシヨンバーの捩りに 応じた磁束を発生させる磁気回路部を備えて いる。 また、 トルク検出装置は 、 磁気回路部と磁気結合されて磁束を誘導する 磁束誘導部材と、 磁束誘導部 材で誘導された磁束に応じた電気信号を出力 する磁気検出素子を有する磁気 センサとを備えている。 なお、 磁束誘導部材と磁気センサとは、 それぞれ別 部材として構成されており、 磁束誘導部材の取付部が磁気センサに形成さ れ た開口部に組み付けられることで一体化され ている。
そして、 トルク検出装置は、 取付孔が形成された収容壁内に磁気回路部等 が収容され、 磁束誘導部材が磁気回路部に近接するように 取付孔に取り付け られることによって構成される。 なお、 磁気センサには、 収容壁と当接する フランジ部が備えられており、 当該フランジ部が金属で構成されている。 こ のため、 フランジ部が熱によって反り難く、 フランジ部と収容壁との間に隙 間が形成され難いようになっている。
先行技術文献
特許文献 〇 2020/175323 2 卩(:171? 2020 /006851
[0004] 特許文献 1 :特開 2 0 0 9 _ 1 6 2 5 4 1号公報
発明の概要
[0005] しかしながら、 上記のようなトルク検出装置では、 磁気センサと磁束誘導 部材とが別体として備えられている。 このため、 磁気センサと磁束誘導部材 とを組み付ける際に磁気検出素子と磁束誘導 部材との位置関係がばらつき易 く、 磁気検出素子と磁束誘導部材との間隔がばら つき易い。 このため、 上記 トルク検出装置では、 感度がばらつき易くなる。
[0006] 本開示は、 感度のばらつき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 。
[0007] 本開示の 1つの観点によれば、 磁気センサは、 磁束に応じた電気信号を出 力する磁気検出素子と、 _端部側に磁気検出素子が配置され、 _端部側が第 1磁気回路部および第 2磁気回路部側に向けられて配置される主部 および 主部に固定され、 第 1、 第 2磁気回路部が収容される収容壁に当接する 態 で配置されるフランジ部と、 を有するセンサハウジングと、 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 るように配置される一対の磁束誘導部材と、 を備えている。 そして、 フラン ジ部は、 主部よりも剛性の高い材料で構成されており 、 一対の磁束誘導部材 は、 主部に磁気検出素子と共に配置されている。
[0008] これによれば、 磁気検出素子および磁束誘導部材が共通のセ ンサハウジン グに配置されるため、 磁気検出素子および磁束誘導部材が別々の部 材に配置 されて一体化される場合と比較して、 磁気検出素子と磁束誘導部材の位置関 係がずれることを抑制できる。 したがって、 磁気センサの感度がばらつくこ とを抑制できる。
[0009] また、 本開示の別の観点によれば、 トルク検出装置は、 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 れていて相対回転に伴って回転 中心軸を中心として回転するように卜ーシヨ ンバーと同軸的に配置された多 極磁石の、 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磁気 回路部と、 多極磁石の軸方向における他方側に配置され た第 2磁気回路部と 〇 2020/175323 3 卩(:171? 2020 /006851
、 上記の磁気センサと、 を備えている。 そして、 磁気センサは、 磁束誘導部 材が第 1磁気回路部と第 2磁気回路部とによって形成される磁気回路 磁気 結合されるように配置されており、 磁束誘導部材は、 第 1磁気回路部と対向 して配置される本体部を有する第 1磁束誘導部材と、 第 2磁気回路部と対向 して配置される本体部を有する第 2磁束誘導部材とを有し、 第 1磁束誘導部 材における本体部および第 2磁束誘導部材における本体部は、 回転中心軸と 直交しつつ本体部と交差する仮想線を基準線 とすると、 基準線を挟んで位置 する一対の外端部位を有する形状とされ、 かつ回転中心軸との間隔において 、 外端部位側が一対の外端部位で挟まれる中間 部位側よりも長くなる形状と され、 さらに、 回転中心軸と、 外端部位のうちの回転中心軸側の部分とを結 ぶ二本の仮想線で区画される第 1シャフトの周方向範囲を磁束放射範囲とす ると、 磁束放射範囲に含まれる多極磁石の磁極数が 所定範囲数内となる形状 とされている。
[0010] これによれば、 上記の磁気センサを備えているため、 感度がばらつくこと を抑制できる。 また、 磁束誘導部材の本体部が多極磁石との関係に よって形 状が規定されているため、 ノイズの影響の低減を図ることができる。
[001 1 ] また、 本開示の別の観点によれば、 ステアリング装置は、 上記のトルク検 出装置と、 トルク検出装置で検出された電気信号に基づ き、 乗員が操作する 操作部の操作を補助する駆動力を出力するモ ータと、 を備えている。
[0012] これによれば、 上記のトルク検出装置を備えているため、 感度のばらつき を抑制したステアリング装置とできる。
[0013] 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 _例を示すも のである。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1 ]第 1実施形態におけるトルク検出装置を搭載し 電動パワーステアリン グ装置の概略構成図である。
[図 2]図 1 に示されたトルク検出装置の分解斜視図であ る。 20/175323 4 卩(:171? 2020 /006851
[図 3]図 2に示されたトルク検出装置の組み付け状態 おける、 多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部を拡大した斜視図である。
[図 4八]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 48]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 ]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 5]磁気センサの正面図である。
[図 6]図 5中の V I _ V I線に沿った断面図である。
[図 7]磁気センサを収容壁に取り付けてトルク 出装置を構成した模式図であ る。
[図 8]第 1歯部から第 1 リング板部への磁束の流れを説明するための 図である
[図 9]第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関係を示す図である。
[図 10]図 9中の X方向から視た平面図である。
[図 1 1]図 9中の XI— XI線に沿った断面図である。
[図 12]放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関 に関するシミュレーシヨン 結果を示す図であり、 多極磁石の磁極数が 1 6極である場合の図である。
[図 13]卜ーシヨンバーの捩れ角と、 磁気検出素子を通過する磁束密度との関 係に関するシミュレーシヨン結果を示す図で ある。
[図 14]第 1実施形態の変形例における磁気センサの正 図である。
[図 15]第 1実施形態の変形例における放射範囲磁極数 振れ回りノイズとの 関係に関するシミュレーシヨン結果を示す図 であり、 多極磁石の磁極数が 2 0極である場合の図である。
[図 16]第 2実施形態におけるトルク検出装置を搭載し 電動パワーステアリ ング装置の概略構成図である。
[図 17]第 2実施形態における磁気センサの正面図であ 。 〇 2020/175323 5 卩(:171? 2020 /006851
[図 18]磁気センサを収容壁に取り付けてトルク 出装置を構成した模式図で ある。
[図 19]第 3実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 20]第 4実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 21]図 2 0中のXXI方向から視た平面図である。
[図 22]図 2 0中のXXII _XXII線に沿った断面図である。
[図 23]第 5実施形態における第 1、 第 2磁束誘導部材と、 第 1、 第 2磁気回 路部との配置関係を示す図である。
[図 24]第 5実施形態の変形例における第 1、 第 2磁束誘導部材と、 第 1、 第 2磁気回路部との配置関係を示す図である。
[図 25]第 6実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 26]第 7実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 27]図 2 6中のXXVII方向から視た平面図である。
発明を実施するための形態
[0015] 以下、 本開示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。
[0016] (第 1実施形態)
第 1実施形態について説明する。 本実施形態では、 磁気センサを用いて車 両に備えられる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、 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。
[0017] まず、 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と、 電 〇 2020/175323 6 卩(:171? 2020 /006851
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 1 0と、 図示しない制御部等を備えている。 そして、 電動パワーステアリ ング装置 1 における制御部は、 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を駆動することって電動モータ 6の駆動力をステアリングギア 機構 7に伝達させる。 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を介して車輪丁の向きを変更するための操 力を補助する。 なお、 本実施形態では、 ステアリングホイールが乗員が操作する操舵 部に相当する
[0018] トルク検出装置 1 0は、 ステアリングホイール 5の操作状態に応じた電気 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 1 0は、 第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との連結部分に配置されている 。 第 1シャフト 1 1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 1 2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。
[0019] 第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2とは、 卜ーシヨンバ _ 1 3を介して 、 回転中心軸<3上にて同軸的に連結されてい 。 そして、 トルク検出装置 1 0は、 回転中心軸〇を中心とした第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との 相対回転に起因して卜ーシヨンバ _ 1 3に発生する捩り トルクに対応した電 気信号を出力するように構成されている。 なお、 卜ーシヨンバー 1 3は、 後 述する図 2に示されているように、 第 1シャフト 1 1および第 2シャフト 1 2に対して固定ピン 1 4で固定されている。
[0020] 次に、 本実施形態におけるトルク検出装置 1 0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、 軸が 回転中心軸(3と平行となる右手系 X V 直交座標系を適宜設定する。 この際 、 軸と平行な方向を 「軸方向」 とも称する。 また、 説明の便宜上、 軸正 方向側を 「上側」 とも称し、 軸負方向側を 「下側」 とも称する。 なお、 回 〇 2020/175323 7 卩(:171? 2020 /006851
転中心軸 <3は、 多くの場合、 車高方向と平行とはならない。
[0021 ] トルク検出装置 1 0は、 多極磁石 2 0を備えている。 多極磁石 2 0は、 第
1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との相対回転に伴って回転中心軸〇を中 心として回転するように、 卜ーシヨンバー 1 3と同軸的に配置されている。 具体的には、 多極磁石 2 0は、 円筒状に形成されており、 第 1シャフト 1 1 の下端部に固定されている。 この多極磁石 2 0は、 回転中心軸〇を囲む周方 向に交互に磁極が反転するように構成されて いる。
[0022] なお、 「周方向」 は、 典型的には、 回転中心軸〇と乂丫平面との交点を中 心として乂丫平面内に形成される円の円周方 向である。 また、 多極磁石 2 0 は、 本実施形態では、 1\1極と 3極とが各 8極、 計 1 6極が 2 2 . 5 ° 間隔で 配置されている。
[0023] 多極磁石 2 0の軸方向における一方側 (すなわち、 上端部側) には、 第 1 磁気回路部 2 1が配置されている。 第 1磁気回路部 2 1は、 第 1 ヨーク部材 2 1 3を有している。 第 1 ヨーク部材 2 1 3 は、 軟磁性体によって形成され たリング状の部材であって、 多極磁石 2 0の軸方向における一端部 (すなわ ち、 上端部) を囲むように設けられている。
[0024] 具体的には、 第 1 ヨーク部材 2 1 3 は、 第 1 リング板部 2 1 匕と、 複数の 第 1歯部 2 1 〇とを有している。 第 1 リング板部 2 1 匕は、 平板状かつリン グ状に形成されており、 回転中心軸〇を囲むように設けられている。 すなわ ち、 第 1 リング板部 2 1 匕には、 回転中心軸〇を中心とする円形の開口部が 形成されている。 複数の第 1歯部 2 1 〇は、 多極磁石 2 0を囲むように、 周 方向に等間隔で配列されている。 そして、 複数の第 1歯部 2 1 〇の各々は、 第 1 リング板部 2 1 匕における上記の開口部の内縁から、 回転中心軸 <3に沿 って、 下側に向かって延設されている。
[0025] 多極磁石 2 0の軸方向における他方側 (すなわち、 下端部側) には、 第 2 磁気回路部 2 2が配置されている。 第 2磁気回路部 2 2は、 第 2ヨーク部材 2 2 3 を有している。 第 2ヨーク部材 2 2 3 は、 軟磁性体によって形成され たリング状の部材であって、 多極磁石 2 0の軸方向における他端部 (すなわ 〇 2020/175323 8 卩(:171? 2020 /006851
ち、 下端部) を囲むように設けられている。
[0026] 具体的には、 第 2ヨーク部材 2 2 3 は、 第 2リング板部 2 2匕と、 複数の 第 2歯部 2 2〇とを有している。 第 2リング板部 2 2匕は、 平板状かつリン グ状に形成されており、 回転中心軸〇を囲むように設けられている。 すなわ ち、 第 2リング板部 2 2匕には、 回転中心軸〇を中心とする円形の開口部が 形成されている。 複数の第 2歯部 2 2〇は、 多極磁石 2 0を囲むように、 周 方向に等間隔で配列されている。 そして、 複数の第 2歯部 2 2〇の各々は、 第 2リング板部 2 2匕における上記の開口部の内縁から、 回転中心軸<3に沿 って、 上側に向かって延設されている。
[0027] 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とは、 軸方向に配列されていて 、 かつ所定のギャップを介して対向配置されて いる。 すなわち、 図 3に示さ れているように、 第 2リング板部 2 2匕は、 第 1 リング板部 2 1 匕と軸方向 に対向するように設けられている。 換言すれば、 第 1 リング板部 2 1 匕と第 2リング板部 2 2匕とは、 軸方向から視た場合、 互いに重なるように配置さ れている。 また、 第 1歯部 2 1 〇と第 2歯部 2 2〇とは、 周方向に交互に配 置されている。 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2は、 第 2シャ フト 1 2の上端部に結合されて第 2シャフト 1 2と一体的に回転することで 、 多極磁石 2 0に対して相対的に回転するようになってい 。 これにより、 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とは、 多極磁石 2 0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、 軸方向が第 1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の配列方向に相当している。
[0028] そして、 卜ーシヨンバー 1 3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 2 0、 第 1磁気回路部 2 1、 および第 2磁気回 路部 2 2は、 図 3および図 4八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 2 1 〇および第 2歯部 2 2〇の周方向における中心位置が、 1\!極と 3極との境界と一致する 状態である。 そして、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2は、 第 1、 第 2シャ フト 1 1、 1 2との相対回転に起因して卜ーシヨンバ _ 1 3に捩り トルクが 〇 2020/175323 9 卩(:171? 2020 /006851
発生すると、 図 4巳および図 4 ( 3に示されているように位相が中立状態 ら ずれる。 これにより、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2は、 位相ずれ量に応 じた磁束密度巳を発生させる。
[0029] そして、 トルク検出装置 1 0は、 図 2に示されるように、 第 1磁気回路部
2 1および第 2磁気回路部 2 2と近接するように、 磁気検出素子 6 0および 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を有する磁気センサ 3 0が配置されるこ とで構成される。 磁気センサ 3 0は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2にて 発生する磁束に対応した電気信号、 すなわち、 卜ーシヨンバ _ 1 3に発生す る捩り トルクに対応した電気信号を出力するように 構成されている。 以下に 、 本実施形態の磁気センサ 3 0の詳細な構成について、 図 5および図 6を参 照しつつ説明する。 なお、 図 5および図 6中の右手系乂丫 直交座標系は、 図 2中の右手系乂丫 直交座標系に対応している。 また、 図 5では、 後述す る被覆材 8 0を省略して示している。
[0030] 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 図 5および図 6に示されるように、 セン サハウジング 4 0と、 回路基板 5 0と、 磁気検出素子 6 0と、 第 1、 第 2磁 束誘導部材 7 1、 7 2とを有する構成とされている。
[0031 ] センサハウジング 4 0は、 ソ軸方向に延設された柱状の主部 4 1 と、 フラ ンジ部 4 2とを備えている。 なお、 以下では、 センサハウジング 4 0および 主部 4 1 において、 図 5中の紙面下側を一端部側、 図 5中の紙面上側を他端 部側とも称する。 つまり、 後述の図 7では、 センサハウジング 4 0および主 部 4 1 において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2側に位置する端部を一端 部側とも称し、 当該一端部側と反対側の端部を他端部側とも 称する。
[0032] 主部 4 1は、 本実施形態では、 絶縁性の合成樹脂が型成型されることによ つて構成されている。 そして、 主部 4 1 には、 一端部側に、 収容凹部 4 3が 形成されている。 この収容凹部 4 3は、 回路基板 5 0を収容するものであり 、 回路基板 5 0の外形に対応した形状とされている。 本実施形態では、 後述 するように、 回路基板 5 0が平面矩形状とされているため、 収容凹部 4 3も 平面矩形状とされている。 そして、 収容凹部 4 3には、 側面に位置決め用の 凸部 4 4が形成されている。
[0033] 主部 4 1のうちの他端部側は、 外部機器との電気的に接続されるコネクタ 部 4 5とされ、 コネクタ部 4 5に開口部 4 5 aが形成されている。 なお、 外 部機器は、 例えば、 E C U (E lect ron i c Cont ro l Un i tの略) 等である。
[0034] さらに、 主部 4 1 には、 複数本のターミナル 4 6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 4 6は、 一端部が収容凹 部 4 3から露出すると共に他端部が開口部 4 5 aから露出するように、 主部 4 1 に備えられている。 そして、 夕ーミナル 4 6のうちの収容凹部 4 3から 露出する一端部は、 後述する回路基板 5 0に形成された揷通孔 5 1 に揷通さ れ、 回路基板 5 0と電気的、 機械的に接続される。 ターミナル 4 6のうちの 開口部 4 5 aから露出する他端部は、 外部機器と電気的に接続される。
[0035] フランジ部 4 2は、 主部 4 1 よりも剛性の高い金属材料で構成されており 、 略中央部に貫通孔 4 7が形成された枠状とされている。 なお、 フランジ部 4 2を構成する金属材料は、 鉄または鉄を主成分とする合金、 あるいはアル ミニウムまたはアルミニウムを主成分とする 合金等が用いられる。 そして、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1が貫通孔 4 7を貫通するように当該主部 4 1 に 備えられている。 本実施形態では、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1のうちの収 容凹部 4 3が形成された部分よりも他端部側に備えら ている。 なお、 フラ ンジ部 4 2は、 例えば、 インサート成型されることで主部 4 1 と一体化され る。 また、 フランジ部 4 2は、 例えば、 貫通孔 4 7に主部 4 1が揷入された 後に接着剤等によって主部 4 1 に固定される。
[0036] また、 フランジ部 4 2には、 外縁部に、 y軸方向に沿って貫通する固定孔 4 8が形成されている。
[0037] 回路基板 5 0は、 一面 5 0 aおよび他面 5 0 bを有する平面矩形状とされ 、 ターミナル 4 6の一端部が挿入される揷通孔 5 1が形成されている。 また 、 回路基板 5 0は、 収容凹部 4 3に形成された凸部 4 4に対応する凹部 5 2 が形成されている。 さらに、 回路基板 5 0は、 後述する第 2磁束誘導部材 7 2の延設部 7 2 bが揷入される開口部 5 3が形成されている。 〇 2020/175323 1 1 卩(:171? 2020 /006851
[0038] 磁気検出素子 6 0は、 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とによっ て形成される磁気回路の磁束に対応した電気 信号を出力するものである。 そ して、 本実施形態では、 磁気検出素子 6 0は、 回路基板 5 0の一面 5 0 3 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 6 0を 2つ備えることにより、 一方が故障等によって使用 不要となったとしても、 磁界の検出を継続できるようになっている。
[0039] 各磁気検出素子 6 0は、 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 複数の端子部を有している。 そして、 各磁気検出素子 6 0は、 回路基板 5 0 の面方向に対する法線方向から視たとき、 本体部が開口部 5 3と重複するよ うに、 回路基板 5 0に実装されている。
[0040] そして、 上記のように磁気検出素子 6 0が実装された回路基板 5 0は、 主 部 4 1 に形成された収容凹部 4 3に配置されている。 具体的には、 回路基板 5 0は、 他面 5 0匕が収容凹部 4 3の底面と対向し、 開口部 5 3がセンサハ ウジング 4 0の一端部側に位置するように配置されてい 。 また、 回路基板 5 0は、 凹部 5 2が収容凹部 4 3に形成された凸部 4 4と嵌合しつつ、 夕一 ミナル 4 6が揷通孔 5 1 に揷通されるように、 収容凹部 4 3に配置されてい る。 そして、 回路基板 5 0は、 夕ーミナル 4 6とはんだ等で電気的、 機械的 に接続されることにより、 収容凹部 4 3に固定されている。 なお、 凸部 4 4 を熱かしめすること等により、 回路基板 5 0とセンサハウジング 4 0との機 械的な接続強度を向上させるようにしてもよ い。
[0041 ] 第 1磁束誘導部材 7 1および第 2磁束誘導部材 7 2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磁束誘導部材 7 1は、 図 2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 7 1 3と、 長 手方向と交差する方向に延設されつつ折り曲 げられた延設部 7 1 匕とを有す る構成とされている。 同様に、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 X軸方向を長手方 向とする長方形帯状の本体部 7 2 3と、 長手方向と交差する方向に延設され つつ折り曲げられた延設部 7 2匕とを有する構成とされている。 〇 2020/175323 12 卩(:171? 2020 /006851
[0042] なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における延設部 7 1 7 2匕 は、 磁気検出素子 6 0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 6 0が 2つ備えられるため、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2には、 それぞれ 2つの延設部 7 1 匕、 7 2 13が備えられている。
[0043] そして、 本実施形態では、 第 1磁束誘導部材 7 1は、 本体部 7 1 3が収容 凹部 4 3の側面に接着剤等によって固定されている また、 第 1磁束誘導部 材 7 1は、 延設部 7 1 匕における本体部 7 1 3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 6 0における本体部と対向しつつ、 近 接するように折り曲げられている。
[0044] 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と軸方向において対向す るように、 本体部 7 2 3が収容凹部 4 3の底面に接着剤等を介して固定され ている。 また、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 延設部 7 2匕における本体部 7 2 3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 6 0に おける本体部と対向しつつ、 近接するように折り曲げられ、 当該先端部が開 口部 5 3内に挿入されている。 つまり、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 少なくと も一部が開口部 5 3に揷入されるように、 収容凹部 4 3に配置されている。
[0045] これにより、 磁気センサ 3 0は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と第 2磁束誘導部 材 7 2との間に磁気検出素子 6 0が配置された構成とされる。 つまり、 磁気 センサ 3 0は、 第 2磁束誘導部材 7 2、 磁気検出素子 6 0、 第 1磁束誘導部 材 7 1 を共通のセンサハウジング 4 0に固定した状態で構成されている。 こ のため、 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 磁気検出素子 6 0を搭載する部材 と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を搭載する部材とを別々に備え、 これ らが一体化される場合と比較して、 磁気検出素子 6 0と第 1、 第 2磁束誘導 部材 7 1、 7 2との位置関係がずれることを抑制できる。
[0046] なお、 第 1磁束誘導部材 7 1の延設部 7 1 匕における先端部、 および第 2 磁束誘導部材 7 2の延設部 7 2 における先端部は、 本体部と離れて配置さ れてもよいし、 本体部と接着剤等によって接合されていても よい。 また、 第 1磁束誘導部材 7 1および第 2磁束誘導部材 7 2は、 本体部 7 1 3 、 7 2 3 〇 2020/175323 13 卩(:171? 2020 /006851
がセンサハウジング 4 0の一端部側に配置され、 延設部 7 1 匕、 7 2匕がセ ンサハウジング 4 0の他端部側に向かって延びるように配置さ ている。
[0047] そして、 収容凹部 4 3には、 回路基板 5 0、 磁気検出素子 6 0、 第 1磁束 誘導部材 7 1、 および第 2磁束誘導部材 7 2を一体的に被覆しつつ固定する 防水性の被覆材 8 0が配置されている。 これにより、 回路基板 5 0等が水に 晒されることが抑制されると共に磁気検出素 子 6 0、 第 1磁束誘導部材 7 1 、 および第 2磁束誘導部材 7 2の位置関係が変化することを抑制でき、 故障 したり検出精度が低下したりすることが抑制 される。 なお、 このような被覆 材 8 0は、 例えば、 エポキシ樹脂によって構成される。
[0048] 以上が本実施形態における磁気センサ 3 0の構成である。 そして、 磁気セ ンサ 3 0は、 トルク検出装置 1 0を構成する場合には、 上記のように、 第 1 磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2側にセンサハウジング 4 0の一端 部側が向けられて配置される。 具体的には、 図 7に示されるように、 多極磁 石 2 0、 第 1磁気回路部 2 1、 および第 2磁気回路部 2 2は、 収容壁 内に 収容されている。
[0049] なお、 本実施形態では、 収容壁 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 1 1 または第 2シャフト 1 2を回転可能に支持しつつ覆うように形成さ たもの である。 そして、 収容壁 には、 貫通孔である取付孔\^/ 1が形成されている 。 また、 図 7では、 図示の煩雑化を回避すると共に理解をし易く するため、 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2を簡略化して示し、 1\1極、 卜 —シヨンバ _ 1 3、 および第 1歯部 2 1 〇にハッチングを施している。 また 、 後述の対応する各図では、 図示の煩雑化を回避すると共に理解をし易く す るため、 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2を簡略化して示し、
1\1極、 卜ーシヨンバー 1 3、 第 1歯部 2 1 〇にハッチングを施している。
[0050] そして、 磁気センサ 3 0は、 センサハウジング 4 0における一端部側が取 付孔\^/ 1から収容壁 の内部に揷入されるように、 収容壁 に固定されてい る。 具体的には、 磁気センサ 3 0は、 フランジ部 4 2の下端面が取付孔\^/ 1 〇 2020/175323 14 卩(:171? 2020 /006851
の周囲における収容壁 の外壁面 (すなわち、 図 7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 4 2における下端面とは、 フ ランジ部 4 2のうちのセンサハウジング 4 0における一端部側の面のことで ある。 そして、 磁気センサ 3 0は、 図示しないボルト等が固定孔 4 8を通じ て収容壁 に固定されることにより、 収容壁 に固定される。
[0051 ] また、 磁気センサ 3 0は、 第 1磁束誘導部材 7 1が第 1磁気回路部 2 1 と 磁気結合されると共に、 第 2磁束誘導部材 7 2が第 2磁気回路部 2 2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 3 0は、 軸方向 において、 第 1磁束誘導部材 7 1が第 1磁気回路部 2 1 と対向すると共に、 第 2磁束誘導部材 7 2が第 2磁気回路部 2 2と対向するように配置される。
[0052] そして、 上記のように、 卜ーシヨンバ _ 1 3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磁気回路部 2 1、 2 2の間に発生し、 当 該磁束が第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を通じて磁気検出素子 6 0に誘 導される。 このため、 磁気検出素子 6 0から磁束に応じた電気信号が出力さ れる。
[0053] この際、 フランジ部 4 2は、 金属で構成されており、 主部 4 1 よりも剛性 の高い金属材料で構成されている。 このため、 例えば、 フランジ部 4 2が主 部 4 1 と同じ樹脂材料で構成されている場合と比較 して、 フランジ部 4 2が 反ることを抑制できる。 したがって、 フランジ部 4 2と収容壁 との密着性 が低下することを抑制できる。 なお、 フランジ部 4 2を鉄または鉄を主成分 とする合金で構成した場合、 フランジ部 4 2は、 外部磁界が磁気検出素子 6 0に達することを抑制する磁気シールドとし の効果も発揮する。
[0054] ここで、 上記のようなトルク検出装置 1 0では、 多極磁石 2 0と第 1、 第
2磁気回路部 2 1、 2 2とが同期して回転する際、 磁気回路を通る磁束が周 期的に変動するため、 この周期的変動が磁気検出素子 6 0から出力される電 気信号に対してノイズとなる。 以下、 周期的に変動するノイズを振れ回りノ イズと称し、 振れ回りノイズについて説明する。
[0055] まず、 第 1磁気回路部 2 1 における第 1歯部 2 1 〇から第 1 リング板部 2 〇 2020/175323 15 卩(:171? 2020 /006851
1 13への磁束の流れについて、 図 8を参照しつつ説明する。 なお、 第 2磁気 回路部 2 2における第 2歯部 2 2〇から第 2リング板部 2 2 匕への磁束の流 れについては、 第 1磁気回路部 2 1 と同様であるため、 詳細な説明は省略す る。
[0056] 図 8に示されるように、 磁束密度は、 磁束源となる多極磁石 2 0と、 当該 多極磁石 2 0に面する第 1磁気回路部 2 1の第 1歯部 2 1 〇との間の距離に よって変化する。 そして、 第 1磁気回路部 2 1 における磁束密度は、 第 1歯 部 2 1 〇に近い部分では高くなり、 第 1歯部 2 1 〇から離れた部分では小さ くなる。
[0057] このため、 多極磁石 2 0と第 1磁気回路部 2 1 とが同期して回転する場合 、 磁気検出素子 6 0が第 1磁気回路部 2 1 における第 1 リング板部 2 1 匕の 特定箇所と対向して配置されていると、 磁気検出素子 6 0にて回転に伴った 磁束の変動が検知される。 さらに、 回転に伴い、 第 1歯部 2 1 〇と第 2歯部 2 2〇との間から漏れる漏れ磁束が加わり、 磁束の変動が大きくなる。 これ が振れ回りノイズとして磁気検出素子 6 0で検出される。 そして、 磁気検出 素子 6 0で検出される信号が相対的に大きくなると 信号とノイズとの比で ある 3 1\1比が低下することとなる。
[0058] したがって、 本実施形態は、 振れ回りノイズを抑制して 3 1\1比を向上でき るようにしている。 以下に、 3 1\1比を向上させる具体的な構成について、 図 9〜図 1 1 を参照して説明する。 なお、 図 9は、 図 1 1中の I X方向から視 た平面図に相当する。 また、 図 9は、 卜ーシヨンバ _ 1 3に捩れ変位が加わ っていない中立状態の図である。 そして、 後述の図 9に対応する各図では、 卜ーシヨンバ _ 1 3に捩れ変位が加わっていない中立状態を示 ている。
[0059] まず、 本実施形態の第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 上記のように 、 本体部 7 1 7 2 3 が長方形帯状に形成されている。 そして、 図 9に示 されるように、 磁気センサ 3 0が収容壁 に取り付けられた際において、 軸 方向から視たとき、 回転中心軸 <3と直交しつつ、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 3 の中心位置と交差する仮想線を基準 〇 2020/175323 16 卩(:171? 2020 /006851
線 <とする。 より詳しくは、 軸方向から視たとき、 回転中心軸 <3と直交しつ つ、 2つの磁気検出素子 6 0の中間位置と交差する仮想線を基準線 <とする 。 そして、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 長辺が基準線 <と直交す るように構成されている。
[0060] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における延設部 7 1 7 2匕 は、 基準線 <に対して対称に配置されている。 このため、 各延設部 7 1 匕、
7 2匕の間に配置される 2つの磁気検出素子 6 0も、 基準線 <に対して対称 に配置されることになる。 これにより、 各磁気検出素子 6 0に第 1、 第 2磁 束誘導部材 7 1、 7 2から同様の磁束が誘導される。
[0061 ] なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 上記のように、 本体部 7 1
3、 7 2 3 がセンサハウジング 4 0の一端部側に配置され、 延設部 7 1 匕、
7 2匕がセンサハウジング 4 0の他端部側に向かって延びるように配置さ ている。 このため、 磁気センサ 3 0が収容壁 に取り付けられた状態では、 延設部 7 1 匕、 7 2匕は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における径方向 (以下では、 単に径方向とも称する) に沿って延設されているともいえる。
[0062] また、 第 1磁束誘導部材 7 1 における本体部 7 1 3において、 基準線 を 挟む一対の両端部位を外端部位 7 1 1 とする。 同様に、 第 2磁束誘導部材 7 2における本体部 7 2 3 において、 基準線 <を挟む一対の両端部位を外端部 位 7 2 1 とする。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における外端部 位 7 1 1、 7 2 1は、 言い換えると、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2に おける本体部 7 1 3、 7 2 3において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2の 周方向両端に位置する部位ともいえる。 また、 第 1磁束誘導部材 7 1および 第 2磁束誘導部材 7 2は、 同じ構成とされており、 2つの磁気検出素子 6 0 を通る仮想面に対して対称に配置されている 。
[0063] そして、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 本体部
7 1 3 、 7 2 3が長方形帯状とされている。 このため、 本体部 7 1 3 , 7 2 3と回転中心軸(3との間隔 は、 外端部位 7 1 1、 7 2 1側が一対の外端部 位 7 1 1、 7 2 1で挟まれる中間部位よりも長くなる。 〇 2020/175323 17 卩(:171? 2020 /006851
[0064] ここで、 以下では、 軸方向から視たとき、 回転中心軸 <3と、 各外端部位 7
1 1、 7 2 1のうちの回転中心軸(3側の部分とを結ぶ二 の仮想線を仮想線 〇1\/1 2とする。 より詳しくは、 回転中心軸 <3と、 各外端部位 7 1 1 における基準線 <と反対側に位置する端部のうちの回転中 軸 0側の部分と を結ぶ二本の仮想線を仮想線 0 1\/1 1、 0 1\/1 2とする。 そして、 二本の仮想線 〇1\/1 2で区画される周方向 (すなわち、 第 1シャフト 1 1の周方向 ) の範囲を磁束放射範囲とし、 磁束放射範囲に含まれる多極磁石 2 0の磁極 数を放射範囲磁極数とする。 この場合、 図 9に示す例では、 放射範囲磁極数 は、 2 . 0極となる。
[0065] そして、 本発明者らは、 放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係に つい て検討を行い、 図 1 2に示されるシミュレーシヨン結果を得た。 すなわち、 図 1 2に示されるように、 振れ回りノイズは、 放射範囲磁極数が 1 . 0極か ら増加するにつれて低減し、 約 2 . 0極で最小となることが確認される。 そ して、 振れ回りノイズは、 放射範囲磁極数が 2 . 0極から 3 . 0極に増加す るにしたがって増加することが確認される。
[0066] この場合、 振れ回りノイズの許容閾値を丁 II 1 に設定すると、 放射範囲磁 極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲で振れ回りノイズが許容閾値丁 1 を下回 る。 なお、 ここでの許容閾値丁 II 1は、 一般的な振れ回りノイズとして許容 される 3 0〇 丁を想定している。 したがって、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放射範囲磁極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲に含まれるように 設定されることが好ましい。
[0067] さらに、 振れ回りノイズの許容閾値を丁 II 1 よりも低い丁 II 2に設定した 場合、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 . 5極の範囲で振れ回りノイズが許容 閾値丁 II 2を下回る。 なお、 ここでの許容閾値丁 II 2は、 一般的に十分に小 さい振れ回りノイズと認識されている 1 7〇 丁を想定している。 したがっ て、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 . 5極となる範囲では振れ回りノイズの 低減効果をより大きくできる。 特に放射範囲磁極数が 2 . 0極の場合、 振れ 回りノイズの低減効果を最大とできる。 〇 2020/175323 18 卩(:171? 2020 /006851
[0068] したがって、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放 射範囲磁極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲となるように構成される。 そして 、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 .
5極の範囲となるように構成されるのがよ 好ましい。
[0069] 以上説明したように、 本実施形態では、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1 より も剛性の高い材料で構成されている。 このため、 磁気センサ 3 0を収容壁 に固定した際、 例えば、 フランジ部 4 2が主部 4 1 と同じ材料で構成されて いる場合と比較して、 フランジ部 4 2が反り難くなる。 このため、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2と磁気センサ 3 0における第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2との位置関係が変動し難くなり、 検出精度が低下することを抑制 できる。 なお、 フランジ部 4 2を鉄または鉄を主成分とする合金で構成し 場合、 フランジ部 4 2は、 外部磁界が磁気検出素子 6 0に達することを抑制 する磁気シールドとしての効果も発揮する。
[0070] また、 磁気センサ 3 0は、 磁気検出素子 6 0および第 1、 第 2磁束誘導部 材 7 1、 7 2が共通のセンサハウジング 4 0に備えられている。 このため、 磁気検出素子 6 0を搭載する部材と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を搭 載する部材とを別々に備え、 これらが一体化される場合と比較して、 磁気検 出素子 6 0と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の位置関係がずれることを 抑制できる。 したがって、 磁気センサ 3 0の感度がばらつくことを抑制でき る。
[0071 ] また、 本実施形態では、 回路基板 5 0には、 開口部 5 3が形成されており 、 第 2磁束誘導部材 7 2が開口部 5 3内に配置されている。 このため、 磁気 検出素子 6 0と第 2磁束誘導部材 7 2とを近接して配置でき、 検出精度の向 上を図ることができる。
[0072] さらに、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 一対の外端部位 7 1 1、
7 2 1 を有する本体部 7 1 3 , 7 2 3に延設部 7 1 匕、 7 2匕が備えられた 構成とされている。 このため、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が環状と されている一般的なものと比較して、 材料の削減を図ることができる。 この 〇 2020/175323 19 卩(:171? 2020 /006851
場合、 本発明者らが検討したところ、 図 1 3に示されるように、 第 1、 第 2 磁束誘導部材 7 1、 7 2の大きさを変化させても誘導される磁束密 は、 ほ ぼ変化しないことが確認されている。 なお、 図 1 3中の 1 / 2の磁束誘導部 材は、 環状の磁束誘導部材における周方向の長さに 対して本体部 7 1 7 2 3の長手方向の長さを 1 / 2としたものである。 同様に、 図 1 3中の 1 / 3の磁束誘導部材は、 環状の磁束誘導部材における周方向の長さに 対して本 体部 7 1 3 , 7 2 3の長手方向の長さを 1 / 3としたものである。
[0073] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 環状とされている場合には 、 第 2シャフト 1 2を周方向に一周するように備えられる。 しかしながら、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が環状とされていない ため、 第 2シャフト 1 2を周方向に一周するようには備えられない このた め、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を着脱する際に第 2シャフト 1 2を 考慮しなくてもよく、 部材交換を容易に行うことができる。
[0074] さらに、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 振れ回りノイズを低減で きる放射範囲磁極数となるように構成されて いる。 このため、 振れ回りノイ ズを低減でき、 磁気検出素子 6 0における 3 1\1比の向上を図ることができる
[0075] また、 センサハウジング 4 0には、 回路基板 5 0、 磁気検出素子 6 0、 第
1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2等を一体的に封止する防水性の被覆材 8 0 が配置されている。 このため、 これらの部材に対する防水性を向上できる。
[0076] (第 1実施形態の変形例)
第 1実施形態の変形例について説明する。 第 1実施形態において、 フラン ジ部 4 2が配置される位置は、 適宜変更可能である。
[0077] 例えば、 図 1 4に示されるように、 フランジ部 4 2は、 一部が回路基板 5
0上に位置するように、 主部 4 1 に備えられていてもよい。 なお、 このよう な磁気センサ 3 0とする場合には、 収容凹部 4 3に回路基板 5 0が配置され た後にフランジ部 4 2を主部 4 1 に配置するようにすればよい。
[0078] また、 上記第 1実施形態では、 多極磁石 2 0の磁極数が 1 6である場合に 〇 2020/175323 20 卩(:171? 2020 /006851
ついて説明したが、 多極磁石 2 0の磁極数は適宜変更可能であり、 例えば、 多極磁石 2 0の磁極数が 2 0とされていてもよい。
[0079] この場合、 図 1 5に示されるように、 上記第 1実施形態と同等サイズの磁 気検出素子 6 0を使用する前提では、 放射範囲磁極数が 2 . 5極以下の範囲 となると、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の形状が成立し難くなる。 但 し、 より小さいサイズの磁気検出素子 6 0を使用することを想定すると、 振 れ回りノイズは、 破線で示すように、 放射範囲磁極数が 2 . 0極〜 2 . 5極 の範囲において、 磁極数が 1 6極の場合と同様に低下すると想定される。 こ のため、 このように多極磁石 2 0の磁極数を変化させたとしても、 放射範囲 磁極数が 2 . 0極に近づくほど振れ回りノイズを低減でき 。
[0080] (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、 ラ ックタイプの電動パワーステアリング装置 1 を構成したものである。 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。
[0081 ] まず、 本実施形態におけるラックタイプの電動パワ ーステアリング装置 1 は、 図 1 6に示されるように、 ステアリングシャフト 3と、 ステアリングコ ラム 4と、 ステアリングホイール 5とを備えている。 また、 ラックタイプの 電動パワーステアリング装置 1は、 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、 ゴムブーツ 9と、 トルク検出装置 1 0とを備えてい る。 なお、 ステアリングシャフト 3、 ステアリングコラム 4、 およびゴムブ —ツ 9は、 図 1 に示されているコラムタイプにおいても設け られているが、 図 1 においては、 符号による明示または図示が省略されている 。
[0082] ステアリングシャフト 3は、 ステアリングコラム 4によって回転可能に支 持されている。 そして、 ステアリングシャフト 3は、 一端部がステアリング ホイール 5と連結され、 ステアリングホイール 5の操作に応じて回転するよ うに設けられている。
[0083] 電動モータ 6は、 ステアリングホイール 5の操作状態に応じて駆動される ことで、 車輪丁の向きを変更するための操舵力をアシ ストするアシストカを 〇 2020/175323 21 卩(:171? 2020 /006851
ステアリングギア機構 7に入力するように設けられている。 図 1 6に示され るように、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1 においては、 電動 モータ 6は、 ステアリングギア機構 7のケーシングに装着されている。 なお 、 上記のように、 図 1 に示されているコラムタイプでは、 電動モータ 6は、 ステアリングコラム 4に装着されている。
[0084] ステアリングギア機構 7の両端部におけるリンク機構 8との連結箇所には 、 ゴムブーツ 9が装着されている。 ゴムブーツ 9は、 ステアリングギア機構 7とリンク機構 8との連結箇所からステアリングギア機構 7の内部に水が浸 入することを防止するために設けられている 。
[0085] そして、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1 においては、 トル ク検出装置 1 〇は、 ステアリングギア機構 7のケーシングに装着されている 。 なお、 図 1 に示されているコラムタイプにおいては、 トルク検出装置 1 0 は、 ステアリングコラム 4に装着されている。 すなわち、 図 1 に示されてい るコラムタイプでは、 収容壁 は、 上記のように、 ステアリングコラム 4の ケーシングを構成する壁材である。 一方、 ラックタイプにおいては、 収容壁 は、 ステアリングギア機構 7のケーシングを構成する壁材となる。
[0086] ここで、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1では、 トルク検出 装置 1 0がゴムブーツと同様の搭載高さに備えられ いる。 このため、 ラッ クタイプの電動パワーステアリング装置 1では、 コラムタイプの電動パワー ステアリング装置 1 より、 トルク検出装置 1 〇が被水環境となり易い。 つま り、 磁気センサ 3 0と収容壁 との間において、 収容壁 の外部から内部に 水が浸入し易い。
[0087] このため、 本実施形態では、 図 1 7に示されるように、 主部 4 1 とフラン ジ部 4 2との間には、 エポキシ樹脂等で構成されるシール材 9 0が配置され ている。 これにより、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間の隙間を通じて収容 壁 内に水が浸入することを抑制できる。
[0088] 以上が本実施形態における磁気センサ 3 0の構成である。 そして、 このよ うな磁気センサ 3 0は、 図 1 8に示されるように、 収容壁 に取り付けられ 〇 2020/175323 22 卩(:171? 2020 /006851
る場合には、 図中の矢印で示されるように、 シール材としての〇リング 1 0 0が収容壁 に対してシールされた状態で取り付けられる 。 つまり、 本実施 形態では、 収容壁 には、 〇リング 1 0 0をシールできるように取付孔 1 が形成されている。 これにより、 磁気センサ 3 0と収容壁 とのシール性を 向上できる。 なお、 図 1 8では、 理解をし易くするため、 収容壁 および〇 リング 1 0 0を断面図として示している。
[0089] 以上説明したように、 上記第 1実施形態の構成をラックタイプの電動パワ —ステアリング装置 1 に適用することもできる。 そして、 本実施形態では、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間には、 シール材 9 0が配置されている。 こ のため、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間の隙間を通じて収容壁 内に水が 浸入することを抑制できる。
[0090] また、 本実施形態では、 磁気センサ 3 0と収容壁 の間には、 〇リング 1
0 0が配置されている。 このため、 磁気センサ 3 0と収容壁 との間から水 が浸入することも抑制できる。
[0091 ] (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 7 1、 7 2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。
[0092] 本実施形態では、 図 1 9に示されるように、 磁気センサ 3 0を用いてトル ク検出装置 1 〇を構成した際、 第 1磁束誘導部材 7 1は、 軸方向から視たと き、 本体部 7 1 3が基準線<に対して対称な同心円弧を対辺 する円弧帯状 に形成されている。 具体的には、 本体部 7 1 3 は、 基準線<上で回転中心軸 〇を挟んで磁気検出素子 6 0とは反対側に位置する点 0を中心とし、 回転中 心軸<3を中心とする円弧よりも曲率が小さ 同心円弧を有する円弧帯状とさ れている。
[0093] なお、 特に図示しないが、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7
1 と同様の形状とされている。
[0094] 以上説明したように、 本体部 7 1 7 2 3 を円弧帯状としても、 上記第 〇 2020/175323 23 卩(:171? 2020 /006851
1実施形態と同様の効果を得ることができ 。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部 材 7 1、 7 2の回転中心軸(3側の辺が直線である第 1実施形態は、 本実施形 態の点〇が無限遠に存在し、 円弧の曲率が無限小となる特殊な形態として も 解釈され得る。
[0095] (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 7 1、 7 2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。
[0096] 本実施形態では、 図 2 0〜図 2 2に示されるように、 磁気センサ 3 0を用 いてトルク検出装置 1 0を構成した際、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 は次のように配置されている。 具体的には、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、
7 2は、 軸方向から視たとき、 本体部 第 2磁気回路 部 2 1、 2 2の外形より径方向外側に位置するように配 されている。 より 詳しくは、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 径方向において、 第 1、 第 2リング板部 2 1 匕、 2 2匕の側面と対向するように配置されている
[0097] 以上説明したように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が第1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の径方向外側に配置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。
[0098] (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 7 1、 7 2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。
[0099] 本実施形態では、 図 2 3に示されるように、 磁気センサ 3 0を用いてトル ク検出装置 1 〇を構成した際、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 第 1 、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2の軸方向の外側に位置するように配置され い る。 つまり、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側において 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における第 1、 第 2リング板部 2 1 13、 2 2 13の環状面と対向するように配置されている 言い換えると、 第 1、 第 2 〇 2020/175323 24 卩(:171? 2020 /006851
磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側において、 本体部 7 1 3 、 7 2 3 が第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2と対向するように構成されている。
[0100] 以上説明したように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が第1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の軸方向外側に配置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、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1 、 7 2は、 上記第 3実施形態のように、 円弧を対辺とする円弧帯状とされて いてもよい。
[0101 ] (第 5実施形態の変形例)
第 5実施形態の変形例について説明する。 第 6実施形態において、 図 2 4 に示されるように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側お よび径方向において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における第 1、 第 2 リング板部 2 1 匕、 2 2匕の環状面および側面と対向するようにし もよい 。 なお、 このような構成とする場合には、 本体部 7 1 3、 7 2 3は、 第 1、 第 2リング板部 2 1 匕、 2 2匕の側面とも対向するように、 略断面!-字状と される。
[0102] (第 6実施形態)
第 6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 7 1、 7 2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。
[0103] まず、 上記各実施形態では、 磁気検出素子 6 0を 2つ備える構成としたが 、 磁気検出素子 6 0を 1つのみ備える構成としてもよい。 この場合、 図 2 5 に示されるように、 第 1磁束誘導部材 7 1 には、 1つのみ延設部 7 1 匕が備 えられる。 なお、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と同様の 形状とされている。 また、 このような構成では、 基準線<は、 1つの磁気検 出素子 6 0と回転中心軸(3を結ぶ仮想直線となる。
[0104] このように、 2つの延設部 7 1 匕、 7 2匕を備えず、 磁気検出素子 6 0を
1つのみ備える構成としても、 上記第 1実施形態と同様の効果を得ることが できる。 〇 2020/175323 25 卩(:171? 2020 /006851
[0105] (第 7実施形態)
第 7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 7 1、 7 2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。
[0106] 本実施形態では、 図 2 6および図 2 7に示されるように、 第 1、 第 2磁束 誘導部材 7 1、 7 2は、 長方形帯状とされた本体部 7 1 3 , 7 2 3のみで構 成され、 延設部 7 1 匕、 7 2匕を有していない。 そして、 第 1、 第 2磁束誘 導部材 7 1、 7 2には、 本体部 7 1 3、 7 2 3 のうちの磁気検出素子 6 0と 対向する部分が軸方向に折り曲げられた折り 曲げ部 7 1 2、 7 2 2が構成さ れている。 つまり、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 各本体部 7 1 3 、 7 2 3が互いの本体部 7 1 3 , 7 2 3側に折り曲げられた折り曲げ部 7 1
2、 7 2 2を有している。
[0107] なお、 本実施形態では、 第 2磁束誘導部材 7 2における折り曲げ部 7 2 2 が開口部 5 3内に配置される。
[0108] このように、 本体部 7 1 3、 7 2 3に折り曲げ部 7 1 2、 7 2 2を形成す 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
[0109] (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。
[01 10] 例えば、 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、 回転中心軸〇は、 多くの場合、 車高方向と交 差する方向となる。
[01 1 1 ] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 3 が長方 形帯状に形成されている上記各実施形態では 、 本体部 7 1 7 2 3 は略長 方形帯状とされていればよい。 そして、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 〇 2020/175323 26 卩(:171? 2020 /006851
の本体部 7 1 3, 723が円弧帯状に形成されている上記各実施形 態では、 本体部 7 1 3, 723は略円弧帯状態とされていればよい。
[0112] また、 上記各実施形態において、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の本 72 3 は、 放射範囲磁極数が 1. 2極〜 2. 8極となるように 構成されていなくてもよい。 このような構成としても、 第 1、 第 2磁束誘導 部材 7 1、 72の本体部 7 1 3, 723が環状とされている場合と比較すれ ば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72を構成する材料の削減を図ることが できる。
[0113] また、 上記各実施形態において、 回路基板 50は、 一面 50 3 が収容凹部 43の底面と対向するように配置されていても い。 そして、 回路基板 50 の開口部 53には、 他面 50匕側から第 1磁束誘導部材 7 1の一部が配置さ れるようにしてもよい。
[0114] さらに、 上記各実施形態において、 回路基板 50に形成される開口部 53 の形状は、 適宜変更可能である。 例えば、 開口部 53は、 一部が回路基板 5 〇の外縁部まで達するように形成されていて もよい。
[0115] そして、 上記各実施形態において、 フランジ部 42は、 主部 4 1 よりも剛 性の高い材料で構成されるのであれば、 金属材料ではない別の材料を用いて もよい。
[0116] また、 上記第 1、 第 2実施形態では、 回路基板 50に形成された開口部 5
3に第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の一部が配置されるのであれば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の形状は適宜変更可能である。 例えば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 22を囲 むリング状の部分を有する構成としてもよい 。
[0117] さらに、 上記各実施形態において、 回路基板 50をセンサハウジング 40 に搭載しないようにし、 磁気検出素子 60を直接センサハウジング 40に配 置するようにしてもよい。 また、 上記各実施形態において、 回路基板 50に は、 開口部 53が形成されていなくてもよい。
[0118] また、 上記各実施形態のトルク検出装置 1 0は、 電動パワーステアリング 〇 2020/175323 27 卩(:171? 2020 /006851
装置 1 に限らず、 軸トルクを検出する様々な装置に適用するこ とができる。
[01 19] そして、 上記各実施形態を適宜組わせてもよい。 例えば、 トルク検出装置
1 0を構成する場合には、 次のようにしてもよい。 すなわち、 上記第 3〜第 7実施形態を適宜第 2実施形態に組み合わせ、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1 、 7 2の形状や、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2と第1、 第 2磁気回路 部 2 1、 2 2との位置関係を変更するようにしてもよい 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 わせるようにしてもよい。