トルクセンサ
【課題】集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができるトルクセンサを提供する。
【解決手段】集磁リング７１、７２に導かれる磁束密度に基づいてトーションバー１２に作用するトルクを検出するトルクセンサ４０において、集磁リング７１、７２は、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、ハウジング２０は、集磁リング７１、７２を収納可能に形成されるとともに、集磁リング７１、７２の端部の厚さよりも深くなるようにハウジング２０の内周壁に凹設される環状溝２４と、環状溝２４に嵌め込まれた集磁リング７１、７２の端部に覆い被さるように集磁リング７１、７２をかしめ固定するとともに内周壁に設けられるかしめ部２５と、を備える。
【解決手段】集磁リング７１、７２に導かれる磁束密度に基づいてトーションバー１２に作用するトルクを検出するトルクセンサ４０において、集磁リング７１、７２は、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、ハウジング２０は、集磁リング７１、７２を収納可能に形成されるとともに、集磁リング７１、７２の端部の厚さよりも深くなるようにハウジング２０の内周壁に凹設される環状溝２４と、環状溝２４に嵌め込まれた集磁リング７１、７２の端部に覆い被さるように集磁リング７１、７２をかしめ固定するとともに内周壁に設けられるかしめ部２５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石から導かれる磁束密度に応じてシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクを磁力によって検出する非接触タイプのトルクセンサが開示されている。このトルクセンサは、ハウジングに回転自在に支持される入力シャフト及び出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとの間で操舵トルクを伝達するトーションバーと、入力シャフトに固定される磁気発生部と、出力シャフトに固定される回転磁気回路部と、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気センサと、を備える。
【０００３】
トーションバーに操舵トルクが作用してトーションバーがねじれ変形すると、磁気発生部と回転磁気回路部との回転方向の相対位置が変化する。これに伴い磁気発生部から回転磁気回路部を通じて固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化する。磁気センサは磁束密度に応じた信号を出力する。トーションバーに作用するトルクは、磁気センサから出力された信号に基づいて検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来のトルクセンサでは、回転磁気回路部は一対の軟磁性リングを備え、固定磁気回路部は各軟磁性リングを取り囲む一対の集磁リングを備えている。集磁リングは、ハウジングに形成された環状溝に嵌め込まれる。集磁リングは、環状溝の縁部が集磁リングの軸方向端面に当接するようにハウジングの内周壁を変形させることによって、ハウジングにかしめ固定される。しかしながら、ハウジングの内周壁に形成されたかしめ部が集磁リングの端面に当接する構成では、かしめ状態によっては集磁リングが環状溝から外れることがあり、ハウジングへの集磁リングの取付性を改善する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができるトルクセンサ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】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、を備え、前記集磁リングに導かれる磁束密度に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、前記ハウジングは、前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集磁リングの端部に覆い被さるようにかしめ部を形成したので、集磁リングが環状溝から外れることがなく、集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるパワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】下部ハウジングを取り除いた状態におけるパワーステアリング装置の分解斜視図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、パワーステアリング装置に設けられるトルクセンサが備える磁気発生部の斜視図及び下面図である。
【図４】トルクセンサが備える回転磁気回路部の斜視図である。
【図５】（Ａ）はトルクセンサが備える固定磁気回路部の第一集磁リングの平面図である。（Ｂ）は第一集磁リングの正面図であり、（Ｃ）は第一集磁リングの一部縦断面図である。
【図６】（Ａ）は第一集磁リングをかしめ固定する前の上部ハウジングの一部縦断面図であり、（Ｂ）は第一集磁リングをかしめ固定した後の上部ハウジングの一部縦断面図である。
【図７】変形例における上部ハウジングの一部縦断面図である。
【図８】他の実施形態による上部ハウジングの一部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態による車両用のパワーステアリング装置１を説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールに連係するステアリングシャフト１０と、車輪に連係するラック軸２とを備え、ステアリングシャフト１０の回転によってラック軸２を軸方向に移動させて車輪を操舵する装置である。
【００１２】
ステアリングシャフト１０は、ボルト２１によって連結される上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０によって支持される軸部材である。上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０は非磁性体のアルミ合金等によって形成される。ステアリングシャフト１０は、第一シャフトとしての入力シャフト１１と、トーションバー１２と、第二シャフトとしての出力シャフト１３と、を備える。
【００１３】
入力シャフト１１は、転がり軸受２２を介して上部ハウジング２０に回転自在に支持される。入力シャフト１１と上部ハウジング２０との間はダストシール２３によってシールされる。ダストシール２３は、転がり軸受２２の上方に配設されている。
【００１４】
出力シャフト１３は、上部ハウジング２０の下端部と下部ハウジング３０の上端部に挟持される転がり軸受３１と、下部ハウジング３０の下端部に設置される滑り軸受３２とによって、回転自在に支持される。
【００１５】
出力シャフト１３の上端部には、入力シャフト１１の下端部を収容可能な収容室１３Ａが形成されている。出力シャフト１３の収容室１３Ａの内周面と、入力シャフト１１の下端部の外周面との間には、滑り軸受１４が介装される。これにより、入力シャフト１１及び出力シャフト１３は、同一軸上で相対回転可能となる。
【００１６】
入力シャフト１１は円筒状に形成されており、入力シャフト１１の内部にはトーションバー１２が同軸に収められる。トーションバー１２の上端部は、ピン１５を介して、入力シャフト１１の上端部に連結される。
【００１７】
トーションバー１２の下端部は、入力シャフト１１の下端開口部より下方に突出する。トーションバー１２の下端部の外周面には、セレーション１２Ａが形成されている。トーションバー１２の下端部は、セレーション１２Ａを介して、収容室１３Ａの底部に形成された係合孔１３Ｂに連結される。
【００１８】
トーションバー１２は、入力シャフト１１に入力される操舵トルクを出力シャフト１３に伝達するとともに、そのトルクに応じて回転軸Ｏを中心にねじれ変形する。
【００１９】
出力シャフト１３は、下端寄りの外周面にギア１３Ｃを備える。出力シャフト１３のギア１３Ｃは、ラック軸２に形成されたラックギア２Ａと噛合する。入力シャフト１１の回転に伴って出力シャフト１３が回転することで、ラック軸２が軸方向に移動し、車輪が操舵される。
【００２０】
パワーステアリング装置１は、操舵トルクを補助的に付与するアシスト機構として、トーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する非接触式のトルクセンサ４０と、検出された操舵トルクに応じてラック軸２に操舵補助トルクを付与する電動モータとを有している。
【００２１】
トルクセンサ４０は、入力シャフト１１とともに回転する磁気発生部５０と、出力シャフト１３とともに回転する回転磁気回路部６０と、上部ハウジング２０に固定される固定磁気回路部７０と、固定磁気回路部７０に導かれる磁束密度を検出する磁気センサ８１とを備える。トルクセンサ４０は、トーションバー１２に作用する操舵トルクを磁気センサ８１の出力に基づいて検出する。
【００２２】
なお、トルクセンサ４０は、出力シャフト１３に磁気発生部５０を設け、入力シャフト１１に回転磁気回路部６０を設ける構成としてもよい。
【００２３】
図１、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）に示すように、磁気発生部５０は、入力シャフト１１に圧入されるバックヨーク５１と、接着剤を介してバックヨーク５１の下端面に固定されるリング磁石５２と、を備える。
【００２４】
バックヨーク５１は、軟磁性体の合金によって形成される環状部材である。バックヨーク５１には、回転軸Ｏ方向に貫通する嵌合孔５１Ａが設けられる。バックヨーク５１は、嵌合孔５１Ａを介して入力シャフト１１の外周面に圧入される。
【００２５】
リング磁石５２は、焼結金属によって形成される環状部材である。リング磁石５２は、ステアリングシャフト１０の回転軸Ｏ方向へ向けて硬磁性体を着磁することによって形成される多極磁石である。
【００２６】
リング磁石５２には、１２個の磁極が周方向にわたって等間隔に形成される。つまり、リング磁石５２の上端面及び下端面には、６個のＮ極と６個のＳ極が周方向に交互に配設される。リング磁石５２に設けられる磁極数は、１２個に限られず、必要に応じて任意に設定される。
【００２７】
リング磁石５２は、リング磁石５２の上端面に塗付された接着剤によって、バックヨーク５１の下端面に固定される。バックヨーク５１はリング磁石５２の磁界によって磁化されるので、バックヨーク５１及びリング磁石５２は、接着剤の接着力だけでなく、磁力によっても結合される。バックヨーク５１は、リング磁石５２の隣り合う磁極を結んで磁束を導く継鉄としての機能を有しており、リング磁石５２の下端面である下部磁極面に磁力を集中させる。
【００２８】
図１、図２、及び図４に示すように、回転磁気回路部６０は、リング磁石５２から出される磁束を導く第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２と、出力シャフト１３に取り付けられる取付部材６３と、取付部材６３に第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２を固定する樹脂モールド６４と、を備える。なお、図４においては、樹脂モールド６４の記載が省略されている。
【００２９】
第一軟磁性リング６１は、環状の第一磁路環部６１Ｃと、第一磁路環部６１Ｃから下向きに突出する６個の第一磁路柱部６１Ｂと、各第一磁路柱部６１Ｂの下端からそれぞれ内向きに屈折してリング磁石５２の下端面に対峙する第一磁路端部６１Ａと、を備える。また、第二軟磁性リング６２は、環状の第二磁路環部６２Ｃと、第二磁路環部６２Ｃから上向きに突出する６個の第二磁路柱部６２Ｂと、各第二磁路柱部６２Ｂの上端からそれぞれ内向きに屈折して、リング磁石５２の下端面に対峙する第二磁路端部６２Ａと、を備える。
【００３０】
第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、それぞれ全周がつながった環状部材である。第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａとが同一面上において交互に等しい角度間隔で並ぶように、回転軸Ｏ方向に間隔をあけて配置される。
【００３１】
第一磁路環部６１Ｃはリング磁石５２の上方に設けられ、第二磁路環部６２Ｃはリング磁石５２の下方に設けられる。したがって、リング磁石５２は、回転軸Ｏ方向において第一磁路環部６１Ｃと第二磁路環部６２Ｃとの間に配置される。
【００３２】
第一磁路柱部６１Ｂと第二磁路柱部６２Ｂは、それぞれ平板状に形成され、回転軸Ｏ方向に延設される。第一磁路柱部６１Ｂは、所定の間隙をあけてリング磁石５２の外周面を囲むように配置される。第二磁路柱部６２Ｂは、回転軸Ｏに沿って第一磁路柱部６１Ｂと反対方向に延設される。
【００３３】
第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａは、それぞれ平板状に形成される。トーションバー１２に操舵トルクが作用していない中立状態では、第一磁路端部６１Ａ及び第二磁路端部６２Ａの各中心線は、リング磁石５２のＮ極とＳ極の境界を指すように設定されている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、固定磁気回路部７０は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周に沿って設けられる第一集磁リング７１と、第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃの外周に沿って設けられる第二集磁リング７２と、第一集磁リング７１に接続される第一集磁ヨーク７３と、第二集磁リング７２に接続される第二集磁ヨーク７４と、を備える。
【００３５】
第一集磁リング７１はスリット７１Ａを有する略Ｃ字状の環状部材であり、第二集磁リング７２はスリット７２Ａを有する略Ｃ字状の環状部材である。上部ハウジング２０の内周壁には、上下一対の環状溝２４が凹設されている。第一集磁リング７１は上側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定され、第二集磁リング７２は下側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定される。
【００３６】
第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、回転磁気回路部６０を取り囲むように配置される。第一集磁リング７１の内周面は第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃに対峙し、第二集磁リング７２の内周面は第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃに対峙する。
【００３７】
第一集磁ヨーク７３及び第二集磁ヨーク７４は、ブロック状の部材である。第一集磁ヨーク７３は第一集磁リング７１の外周面に当接するように設けられ、第二集磁ヨーク７４は第二集磁リング７２の外周面に当接するように設けられる。第一集磁ヨーク７３と第二集磁ヨーク７４との間には、周方向に並ぶ一対の磁気ギャップが形成される。各磁気ギャップ内には、磁気センサ８１が一つずつ配置される。
【００３８】
第一集磁ヨーク７３、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、及び磁気センサ８１と接続する基板８２は、センサホルダ８３に設置される。樹脂製のセンサホルダ８３は、一対のボルト８４を介して、金属製の上部ハウジング２０に固定される。
【００３９】
磁気センサ８１は、ホール素子を通過する磁束密度に応じた電圧を信号として出力する。磁気センサ８１の出力信号は、センサホルダ８３に設けられた端子８３Ａを介して、コントローラに送信される。なお、磁気センサ８１には、ホール素子の信号を増幅する回路、温度補償を行う回路、又はノイズフィルタの回路等を設けてもよい。
【００４０】
次に、トルクセンサ４０がトーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する機能について説明する。
【００４１】
トーションバー１２に操舵トルクが作用しない中立状態では、第一軟磁性リング６１の第一磁路端部６１Ａ及び第二軟磁性リング６２の第二磁路端部６２Ａは、それぞれリング磁石５２のＮ極及びＳ極に同一の面積で対峙して両極を磁気短絡する。そのため、磁束は回転磁気回路部６０及び固定磁気回路部７０に導かれない。
【００４２】
ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に特定方向の操舵トルクが作用した場合には、操舵トルクの方向に応じてトーションバー１２はねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は回転磁気回路部６０と固定磁気回路部７０に導かれ、磁気センサ８１は磁場の大きさ及び方向に応じた信号を出力する。
【００４３】
この場合における磁気経路は、Ｎ極から第一軟磁性リング６１、第一集磁リング７１、第一集磁ヨーク７３、磁気センサ８１、第二集磁ヨーク７４、第二集磁リング７２、第二軟磁性リング６２を経由してＳ極に向かう経路である。
【００４４】
一方、ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に上記とは逆方向の操舵トルクが作用した場合には、トーションバー１２が逆方向にねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は、上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれる。磁気センサ８１は、磁場の強さ及び方向に応じた信号を出力する。
【００４５】
この場合における磁気経路は、Ｎ極から第二軟磁性リング６２、第二集磁リング７２、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、第一集磁ヨーク７３、第一集磁リング７１、第一軟磁性リング６１を経由してＳ極に向かう経路である。
【００４６】
第一磁路端部６１Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差、及び第二磁路端部６２Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きいほど、磁気ギャップの磁場は強くなる。磁気ギャップにおける磁場が強くなると、磁気センサ８１の出力信号も増大する。
【００４７】
トーションバー１２に作用する操舵トルクは、磁気センサ８１から出力された信号に基づいて検出される。
【００４８】
次に、図５（Ａ）〜図６（Ｂ）を参照して、上部ハウジング２０への第一集磁リング７１のかしめ固定について説明する。
【００４９】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第一集磁リング７１は、軟磁性体によって形成される環状部材である。第一集磁リング７１には、周方向にわたって所定隙間で開口するスリット７１Ａが形成される。
【００５０】
第一集磁リング７１は回転軸Ｏ方向の中央部７１Ｂが内側に突出するように形成されており、上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの径方向における板厚が中央部７１Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第一集磁リング７１は、上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄが中央部７１Ｂより薄くなるように形成された環状部材である。このように、第一集磁リング７１の内周面は中央部分が内側に突出する凹凸面として形成されており、第一集磁リング７１の外周面は平坦な面として形成されている。
【００５１】
図６（Ａ）に示すように、第一集磁リング７１は上部ハウジング２０の内周壁に沿って凹設された環状溝２４に嵌め込まれる。第一集磁リング７１が環状溝２４に嵌め込まれると、第一集磁リング７１のスリット７１Ａの開口幅は狭まり、スリット７１Ａに起因して生じる磁気ギャップの影響が低減される。
【００５２】
上部ハウジング２０の環状溝２４の溝深さは、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの板厚よりも大きく設定されている。そのため、環状溝２４に第一集磁リング７１が嵌め込まれた状態では、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの内周面は上部ハウジング２０の内周壁よりも環状溝２４側の奥まった位置にあり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周面に所定の隙間をあけて対峙する。
【００５３】
図６（Ｂ）に示すように、環状溝２４に嵌め込まれた第一集磁リング７１は、上部ハウジング２０の内周壁に形成されるかしめ部２５によって、上部ハウジング２０にかしめ固定される。
【００５４】
かしめ部２５は、環状溝２４よりも下方の上部ハウジング２０の内周壁に、周方向に沿って６個形成される。本実施形態ではかしめ部２５を６個形成したが、かしめ部２５の個数は必要に応じて任意に設定される。かしめ部２５は、図６（Ｂ）の矢印の位置においてかしめ工具を上部ハウジング２０の内周壁に打ち込んで、上部ハウジング２０の内周壁の一部を変形させることによって、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成される。
【００５５】
このように第一集磁リング７１は６個のかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定されるので、第一集磁リング７１が環状溝２４内でがたついたり回転したりすることがない。かしめ部２５は第一集磁リング７１の内周面の下側を係止し、第一集磁リング７１の径方向への移動を規制するので、第一集磁リング７１が環状溝２４から外れることを防止できる。
【００５６】
かしめ部２５は、第一集磁リング７１の薄肉の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成されるため、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。つまり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面と上部ハウジング２０の内周壁とは同一円筒面上に位置している。したがって、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止される。
【００５７】
なお、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と略面一に設定してもよい。つまり、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止されるのであれば、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面を、上部ハウジング２０の内周壁よりも僅かに高く又は低く設定することができる。
【００５８】
本実施形態では、第一集磁リング７１が嵌め込まれる環状溝２４の下方位置にかしめ部２５を形成したが、かしめ部２５の形成位置はこれに限られない。例えば、図７に示すように、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるかしめ部２５とは別に、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５を形成してもよい。この場合には、第一集磁リング７１をより確実に上部ハウジング２０にかしめ固定することが可能となる。
【００５９】
なお、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５のみによって、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定してもよい。
【００６０】
図５に示すように、第二集磁リング７２も第一集磁リング７１と同じ構成を有しており、上端部７２Ｃ及び下端部７２Ｄの径方向における板厚が中央部７２Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第二集磁リング７２は、第一集磁リング７１の下方において環状溝２４に嵌め込まれ、第一集磁リング７１の場合と同様に、上部ハウジング２０の内周壁に形成されたかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定される。第二集磁リング７２のかしめ固定は第一集磁リング７１のかしめ固定と同じであるので、第二集磁リング７２のかしめ固定についての説明は省略する。
【００６１】
上記したトルクセンサ４０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２の内周面の下部をかしめ部２５によって係止することで、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２を上部ハウジング２０にかしめ固定するので、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２が各環状溝２４から外れることを防止できる。これにより、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は上部ハウジング２０により確実にかしめ固定される。
【００６３】
また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。したがって、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２とが干渉することを防止できる。これにより、トルクセンサ４０の組み立て作業性を改善することが可能となる。
【００６４】
次に図８に示す他の実施形態を説明する。図８は、上部ハウジングの一部縦断面図である。これは基本的に図１〜７の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみを説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６５】
上部ハウジング２０の内周壁には、環状溝２４と軸方向に並んで上下のかしめ促進溝２６がそれぞれ凹設される。各かしめ促進溝２６にかしめ工具が打ち込まれることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに当接するかしめ部２８が形成される。
【００６６】
上下のかしめ促進溝２６は、軸方向について環状溝２４に所定の距離（例えば０．５〜１．０ｍｍ）を持って並ぶ環状に形成される。かしめ促進溝２６は、その断面が矩形をしたスリット状に形成される。
【００６７】
上部ハウジング２０の内周壁には、かしめ促進溝２６と環状溝２４の間に、環状のかしめ用壁部２７が残される。このかしめ用壁部２７は、その断面が矩形をしたリブ状に形成される。
【００６８】
第一集磁リング７１の取付時に、第一集磁リング７１を環状溝２４に嵌め込み、かしめ工具をかしめ促進溝２６に打ち込んで、かしめ用壁部２７の先端部（内周端部）を第一集磁リング７１に向けて倒すように曲げ変形させ、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄにそれぞれ覆い被さるフック状のかしめ部２８を形成する。
【００６９】
ところで、前記実施形態では、第一集磁リング７１の取付時に、かしめ工具が上部ハウジング２０の内周壁に打ち込まれ、上部ハウジング２０の内周壁が部分的に盛り上がることによってかしめ部２５が形成される。このため、かしめ部２５は、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚を大きくすることが難しい。
【００７０】
本実施形態では、上部ハウジング２０の内周壁には、環状溝２４と隣り合って形成される（凹設される）かしめ促進溝２６と、このかしめ促進溝２６と環状溝２４の間に残されるかしめ用壁部２７と、が形成され、かしめ促進溝２６に押し付けられるかしめ工具を介してかしめ用壁部２７が曲げ変形することによってかしめ部２８が形成される構成とした。このため、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚が前記実施形態のかしめ部２５に比べて大きくすることが可能となる。これにより、かしめ部２８は、第一集磁リング７１を保持する力が大きくなり、第一集磁リング７１が上部ハウジング２０に固定される強度を高められる。そして、かしめ用壁部２７が変形することによってかしめ部２８が形成されるため、かしめ部２８の形状にバラツキが生じることを抑えられ、品質の向上がはかれる。
【００７１】
かしめ部２８は、周方向に沿って所定の間隔を持って複数個（例えば６個）形成される。なお、これに限らず、ローラ状のかしめ工具をかしめ促進溝２６の全周に渡って押し付けることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げるかしめ部２８を環状に形成してもよい。
【００７２】
また、かしめ促進溝２６は、環状に形成されるものに限らず、かしめ部２８の近傍に位置する複数箇所に形成される凹部としてもよい。
【００７３】
また、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄのそれぞれに当接する上下のかしめ部２８を形成する構成に限らず、上下のかしめ部２８のうちいずれか一方のみを形成して、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定する構成としてもよい。
【００７４】
第二集磁リング７２も、第一集磁リング７１と同様に、かしめ固定される構成とする。
【００７５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００７６】
例えば、上部ハウジング２０が樹脂材料によって形成される場合には、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、熱溶着かしめによって形成されたかしめ部２５、かしめ部２８によって、上部ハウジング２０に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、車両のパワーステアリング装置に設けられるトルクセンサとして用いることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ パワーステアリング装置
１１ 入力シャフト
１２ トーションバー
１３ 出力シャフト
２０ 上部ハウジング
２４ 環状溝
２５ かしめ部
２６ かしめ促進溝
２８ かしめ部
３０ 下部ハウジング
４０ トルクセンサ
５０ 磁気発生部
６０ 回転磁気回路部
７０ 固定磁気回路部
７１ 第一集磁リング
７２ 第二集磁リング
８１ 磁気センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石から導かれる磁束密度に応じてシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクを磁力によって検出する非接触タイプのトルクセンサが開示されている。このトルクセンサは、ハウジングに回転自在に支持される入力シャフト及び出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとの間で操舵トルクを伝達するトーションバーと、入力シャフトに固定される磁気発生部と、出力シャフトに固定される回転磁気回路部と、ハウジングに固定される固定磁気回路部と、固定磁気回路部に導かれる磁束密度を検出する磁気センサと、を備える。
【０００３】
トーションバーに操舵トルクが作用してトーションバーがねじれ変形すると、磁気発生部と回転磁気回路部との回転方向の相対位置が変化する。これに伴い磁気発生部から回転磁気回路部を通じて固定磁気回路部に導かれる磁束密度が変化する。磁気センサは磁束密度に応じた信号を出力する。トーションバーに作用するトルクは、磁気センサから出力された信号に基づいて検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来のトルクセンサでは、回転磁気回路部は一対の軟磁性リングを備え、固定磁気回路部は各軟磁性リングを取り囲む一対の集磁リングを備えている。集磁リングは、ハウジングに形成された環状溝に嵌め込まれる。集磁リングは、環状溝の縁部が集磁リングの軸方向端面に当接するようにハウジングの内周壁を変形させることによって、ハウジングにかしめ固定される。しかしながら、ハウジングの内周壁に形成されたかしめ部が集磁リングの端面に当接する構成では、かしめ状態によっては集磁リングが環状溝から外れることがあり、ハウジングへの集磁リングの取付性を改善する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができるトルクセンサ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】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、を備え、前記集磁リングに導かれる磁束密度に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、前記ハウジングは、前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集磁リングの端部に覆い被さるようにかしめ部を形成したので、集磁リングが環状溝から外れることがなく、集磁リングをより確実にハウジングにかしめ固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるパワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】下部ハウジングを取り除いた状態におけるパワーステアリング装置の分解斜視図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、パワーステアリング装置に設けられるトルクセンサが備える磁気発生部の斜視図及び下面図である。
【図４】トルクセンサが備える回転磁気回路部の斜視図である。
【図５】（Ａ）はトルクセンサが備える固定磁気回路部の第一集磁リングの平面図である。（Ｂ）は第一集磁リングの正面図であり、（Ｃ）は第一集磁リングの一部縦断面図である。
【図６】（Ａ）は第一集磁リングをかしめ固定する前の上部ハウジングの一部縦断面図であり、（Ｂ）は第一集磁リングをかしめ固定した後の上部ハウジングの一部縦断面図である。
【図７】変形例における上部ハウジングの一部縦断面図である。
【図８】他の実施形態による上部ハウジングの一部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態による車両用のパワーステアリング装置１を説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールに連係するステアリングシャフト１０と、車輪に連係するラック軸２とを備え、ステアリングシャフト１０の回転によってラック軸２を軸方向に移動させて車輪を操舵する装置である。
【００１２】
ステアリングシャフト１０は、ボルト２１によって連結される上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０によって支持される軸部材である。上部ハウジング２０及び下部ハウジング３０は非磁性体のアルミ合金等によって形成される。ステアリングシャフト１０は、第一シャフトとしての入力シャフト１１と、トーションバー１２と、第二シャフトとしての出力シャフト１３と、を備える。
【００１３】
入力シャフト１１は、転がり軸受２２を介して上部ハウジング２０に回転自在に支持される。入力シャフト１１と上部ハウジング２０との間はダストシール２３によってシールされる。ダストシール２３は、転がり軸受２２の上方に配設されている。
【００１４】
出力シャフト１３は、上部ハウジング２０の下端部と下部ハウジング３０の上端部に挟持される転がり軸受３１と、下部ハウジング３０の下端部に設置される滑り軸受３２とによって、回転自在に支持される。
【００１５】
出力シャフト１３の上端部には、入力シャフト１１の下端部を収容可能な収容室１３Ａが形成されている。出力シャフト１３の収容室１３Ａの内周面と、入力シャフト１１の下端部の外周面との間には、滑り軸受１４が介装される。これにより、入力シャフト１１及び出力シャフト１３は、同一軸上で相対回転可能となる。
【００１６】
入力シャフト１１は円筒状に形成されており、入力シャフト１１の内部にはトーションバー１２が同軸に収められる。トーションバー１２の上端部は、ピン１５を介して、入力シャフト１１の上端部に連結される。
【００１７】
トーションバー１２の下端部は、入力シャフト１１の下端開口部より下方に突出する。トーションバー１２の下端部の外周面には、セレーション１２Ａが形成されている。トーションバー１２の下端部は、セレーション１２Ａを介して、収容室１３Ａの底部に形成された係合孔１３Ｂに連結される。
【００１８】
トーションバー１２は、入力シャフト１１に入力される操舵トルクを出力シャフト１３に伝達するとともに、そのトルクに応じて回転軸Ｏを中心にねじれ変形する。
【００１９】
出力シャフト１３は、下端寄りの外周面にギア１３Ｃを備える。出力シャフト１３のギア１３Ｃは、ラック軸２に形成されたラックギア２Ａと噛合する。入力シャフト１１の回転に伴って出力シャフト１３が回転することで、ラック軸２が軸方向に移動し、車輪が操舵される。
【００２０】
パワーステアリング装置１は、操舵トルクを補助的に付与するアシスト機構として、トーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する非接触式のトルクセンサ４０と、検出された操舵トルクに応じてラック軸２に操舵補助トルクを付与する電動モータとを有している。
【００２１】
トルクセンサ４０は、入力シャフト１１とともに回転する磁気発生部５０と、出力シャフト１３とともに回転する回転磁気回路部６０と、上部ハウジング２０に固定される固定磁気回路部７０と、固定磁気回路部７０に導かれる磁束密度を検出する磁気センサ８１とを備える。トルクセンサ４０は、トーションバー１２に作用する操舵トルクを磁気センサ８１の出力に基づいて検出する。
【００２２】
なお、トルクセンサ４０は、出力シャフト１３に磁気発生部５０を設け、入力シャフト１１に回転磁気回路部６０を設ける構成としてもよい。
【００２３】
図１、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）に示すように、磁気発生部５０は、入力シャフト１１に圧入されるバックヨーク５１と、接着剤を介してバックヨーク５１の下端面に固定されるリング磁石５２と、を備える。
【００２４】
バックヨーク５１は、軟磁性体の合金によって形成される環状部材である。バックヨーク５１には、回転軸Ｏ方向に貫通する嵌合孔５１Ａが設けられる。バックヨーク５１は、嵌合孔５１Ａを介して入力シャフト１１の外周面に圧入される。
【００２５】
リング磁石５２は、焼結金属によって形成される環状部材である。リング磁石５２は、ステアリングシャフト１０の回転軸Ｏ方向へ向けて硬磁性体を着磁することによって形成される多極磁石である。
【００２６】
リング磁石５２には、１２個の磁極が周方向にわたって等間隔に形成される。つまり、リング磁石５２の上端面及び下端面には、６個のＮ極と６個のＳ極が周方向に交互に配設される。リング磁石５２に設けられる磁極数は、１２個に限られず、必要に応じて任意に設定される。
【００２７】
リング磁石５２は、リング磁石５２の上端面に塗付された接着剤によって、バックヨーク５１の下端面に固定される。バックヨーク５１はリング磁石５２の磁界によって磁化されるので、バックヨーク５１及びリング磁石５２は、接着剤の接着力だけでなく、磁力によっても結合される。バックヨーク５１は、リング磁石５２の隣り合う磁極を結んで磁束を導く継鉄としての機能を有しており、リング磁石５２の下端面である下部磁極面に磁力を集中させる。
【００２８】
図１、図２、及び図４に示すように、回転磁気回路部６０は、リング磁石５２から出される磁束を導く第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２と、出力シャフト１３に取り付けられる取付部材６３と、取付部材６３に第一軟磁性リング６１及び第二軟磁性リング６２を固定する樹脂モールド６４と、を備える。なお、図４においては、樹脂モールド６４の記載が省略されている。
【００２９】
第一軟磁性リング６１は、環状の第一磁路環部６１Ｃと、第一磁路環部６１Ｃから下向きに突出する６個の第一磁路柱部６１Ｂと、各第一磁路柱部６１Ｂの下端からそれぞれ内向きに屈折してリング磁石５２の下端面に対峙する第一磁路端部６１Ａと、を備える。また、第二軟磁性リング６２は、環状の第二磁路環部６２Ｃと、第二磁路環部６２Ｃから上向きに突出する６個の第二磁路柱部６２Ｂと、各第二磁路柱部６２Ｂの上端からそれぞれ内向きに屈折して、リング磁石５２の下端面に対峙する第二磁路端部６２Ａと、を備える。
【００３０】
第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、それぞれ全周がつながった環状部材である。第一磁路環部６１Ｃ及び第二磁路環部６２Ｃは、第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａとが同一面上において交互に等しい角度間隔で並ぶように、回転軸Ｏ方向に間隔をあけて配置される。
【００３１】
第一磁路環部６１Ｃはリング磁石５２の上方に設けられ、第二磁路環部６２Ｃはリング磁石５２の下方に設けられる。したがって、リング磁石５２は、回転軸Ｏ方向において第一磁路環部６１Ｃと第二磁路環部６２Ｃとの間に配置される。
【００３２】
第一磁路柱部６１Ｂと第二磁路柱部６２Ｂは、それぞれ平板状に形成され、回転軸Ｏ方向に延設される。第一磁路柱部６１Ｂは、所定の間隙をあけてリング磁石５２の外周面を囲むように配置される。第二磁路柱部６２Ｂは、回転軸Ｏに沿って第一磁路柱部６１Ｂと反対方向に延設される。
【００３３】
第一磁路端部６１Ａと第二磁路端部６２Ａは、それぞれ平板状に形成される。トーションバー１２に操舵トルクが作用していない中立状態では、第一磁路端部６１Ａ及び第二磁路端部６２Ａの各中心線は、リング磁石５２のＮ極とＳ極の境界を指すように設定されている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、固定磁気回路部７０は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周に沿って設けられる第一集磁リング７１と、第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃの外周に沿って設けられる第二集磁リング７２と、第一集磁リング７１に接続される第一集磁ヨーク７３と、第二集磁リング７２に接続される第二集磁ヨーク７４と、を備える。
【００３５】
第一集磁リング７１はスリット７１Ａを有する略Ｃ字状の環状部材であり、第二集磁リング７２はスリット７２Ａを有する略Ｃ字状の環状部材である。上部ハウジング２０の内周壁には、上下一対の環状溝２４が凹設されている。第一集磁リング７１は上側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定され、第二集磁リング７２は下側の環状溝２４に嵌め込まれた状態で上部ハウジング２０にかしめ固定される。
【００３６】
第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、回転磁気回路部６０を取り囲むように配置される。第一集磁リング７１の内周面は第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃに対峙し、第二集磁リング７２の内周面は第二軟磁性リング６２の第二磁路環部６２Ｃに対峙する。
【００３７】
第一集磁ヨーク７３及び第二集磁ヨーク７４は、ブロック状の部材である。第一集磁ヨーク７３は第一集磁リング７１の外周面に当接するように設けられ、第二集磁ヨーク７４は第二集磁リング７２の外周面に当接するように設けられる。第一集磁ヨーク７３と第二集磁ヨーク７４との間には、周方向に並ぶ一対の磁気ギャップが形成される。各磁気ギャップ内には、磁気センサ８１が一つずつ配置される。
【００３８】
第一集磁ヨーク７３、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、及び磁気センサ８１と接続する基板８２は、センサホルダ８３に設置される。樹脂製のセンサホルダ８３は、一対のボルト８４を介して、金属製の上部ハウジング２０に固定される。
【００３９】
磁気センサ８１は、ホール素子を通過する磁束密度に応じた電圧を信号として出力する。磁気センサ８１の出力信号は、センサホルダ８３に設けられた端子８３Ａを介して、コントローラに送信される。なお、磁気センサ８１には、ホール素子の信号を増幅する回路、温度補償を行う回路、又はノイズフィルタの回路等を設けてもよい。
【００４０】
次に、トルクセンサ４０がトーションバー１２に作用する操舵トルクを検出する機能について説明する。
【００４１】
トーションバー１２に操舵トルクが作用しない中立状態では、第一軟磁性リング６１の第一磁路端部６１Ａ及び第二軟磁性リング６２の第二磁路端部６２Ａは、それぞれリング磁石５２のＮ極及びＳ極に同一の面積で対峙して両極を磁気短絡する。そのため、磁束は回転磁気回路部６０及び固定磁気回路部７０に導かれない。
【００４２】
ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に特定方向の操舵トルクが作用した場合には、操舵トルクの方向に応じてトーションバー１２はねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は回転磁気回路部６０と固定磁気回路部７０に導かれ、磁気センサ８１は磁場の大きさ及び方向に応じた信号を出力する。
【００４３】
この場合における磁気経路は、Ｎ極から第一軟磁性リング６１、第一集磁リング７１、第一集磁ヨーク７３、磁気センサ８１、第二集磁ヨーク７４、第二集磁リング７２、第二軟磁性リング６２を経由してＳ極に向かう経路である。
【００４４】
一方、ステアリングホイールが操作され、トーションバー１２に上記とは逆方向の操舵トルクが作用した場合には、トーションバー１２が逆方向にねじれ変形する。トーションバー１２がねじれ変形すると、第一磁路端部６１ＡはＮ極よりＳ極に大きな面積を持って対峙する一方、第二磁路端部６２ＡはＳ極よりＮ極に大きな面積を持って対峙する。リング磁石５２からの磁束は、上記の磁気経路と逆の磁気経路にて導かれる。磁気センサ８１は、磁場の強さ及び方向に応じた信号を出力する。
【００４５】
この場合における磁気経路は、Ｎ極から第二軟磁性リング６２、第二集磁リング７２、第二集磁ヨーク７４、磁気センサ８１、第一集磁ヨーク７３、第一集磁リング７１、第一軟磁性リング６１を経由してＳ極に向かう経路である。
【００４６】
第一磁路端部６１Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差、及び第二磁路端部６２Ａがリング磁石５２のＮ極とＳ極に対峙する面積差が大きいほど、磁気ギャップの磁場は強くなる。磁気ギャップにおける磁場が強くなると、磁気センサ８１の出力信号も増大する。
【００４７】
トーションバー１２に作用する操舵トルクは、磁気センサ８１から出力された信号に基づいて検出される。
【００４８】
次に、図５（Ａ）〜図６（Ｂ）を参照して、上部ハウジング２０への第一集磁リング７１のかしめ固定について説明する。
【００４９】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第一集磁リング７１は、軟磁性体によって形成される環状部材である。第一集磁リング７１には、周方向にわたって所定隙間で開口するスリット７１Ａが形成される。
【００５０】
第一集磁リング７１は回転軸Ｏ方向の中央部７１Ｂが内側に突出するように形成されており、上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの径方向における板厚が中央部７１Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第一集磁リング７１は、上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄが中央部７１Ｂより薄くなるように形成された環状部材である。このように、第一集磁リング７１の内周面は中央部分が内側に突出する凹凸面として形成されており、第一集磁リング７１の外周面は平坦な面として形成されている。
【００５１】
図６（Ａ）に示すように、第一集磁リング７１は上部ハウジング２０の内周壁に沿って凹設された環状溝２４に嵌め込まれる。第一集磁リング７１が環状溝２４に嵌め込まれると、第一集磁リング７１のスリット７１Ａの開口幅は狭まり、スリット７１Ａに起因して生じる磁気ギャップの影響が低減される。
【００５２】
上部ハウジング２０の環状溝２４の溝深さは、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの板厚よりも大きく設定されている。そのため、環状溝２４に第一集磁リング７１が嵌め込まれた状態では、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ及び下端部７１Ｄの内周面は上部ハウジング２０の内周壁よりも環状溝２４側の奥まった位置にあり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は、第一軟磁性リング６１の第一磁路環部６１Ｃの外周面に所定の隙間をあけて対峙する。
【００５３】
図６（Ｂ）に示すように、環状溝２４に嵌め込まれた第一集磁リング７１は、上部ハウジング２０の内周壁に形成されるかしめ部２５によって、上部ハウジング２０にかしめ固定される。
【００５４】
かしめ部２５は、環状溝２４よりも下方の上部ハウジング２０の内周壁に、周方向に沿って６個形成される。本実施形態ではかしめ部２５を６個形成したが、かしめ部２５の個数は必要に応じて任意に設定される。かしめ部２５は、図６（Ｂ）の矢印の位置においてかしめ工具を上部ハウジング２０の内周壁に打ち込んで、上部ハウジング２０の内周壁の一部を変形させることによって、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成される。
【００５５】
このように第一集磁リング７１は６個のかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定されるので、第一集磁リング７１が環状溝２４内でがたついたり回転したりすることがない。かしめ部２５は第一集磁リング７１の内周面の下側を係止し、第一集磁リング７１の径方向への移動を規制するので、第一集磁リング７１が環状溝２４から外れることを防止できる。
【００５６】
かしめ部２５は、第一集磁リング７１の薄肉の下端部７１Ｄに覆い被さるように形成されるため、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と面一になる。つまり、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面と上部ハウジング２０の内周壁とは同一円筒面上に位置している。したがって、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止される。
【００５７】
なお、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面は上部ハウジング２０の内周壁と略面一に設定してもよい。つまり、トルクセンサ４０の組み立てにおいて、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及びかしめ部２５との衝突が防止されるのであれば、第一集磁リング７１の中央部７１Ｂの内周面を、上部ハウジング２０の内周壁よりも僅かに高く又は低く設定することができる。
【００５８】
本実施形態では、第一集磁リング７１が嵌め込まれる環状溝２４の下方位置にかしめ部２５を形成したが、かしめ部２５の形成位置はこれに限られない。例えば、図７に示すように、第一集磁リング７１の下端部７１Ｄに覆い被さるかしめ部２５とは別に、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５を形成してもよい。この場合には、第一集磁リング７１をより確実に上部ハウジング２０にかしめ固定することが可能となる。
【００５９】
なお、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃに覆い被さるかしめ部２５のみによって、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定してもよい。
【００６０】
図５に示すように、第二集磁リング７２も第一集磁リング７１と同じ構成を有しており、上端部７２Ｃ及び下端部７２Ｄの径方向における板厚が中央部７２Ｂの板厚よりも薄く設定されている。第二集磁リング７２は、第一集磁リング７１の下方において環状溝２４に嵌め込まれ、第一集磁リング７１の場合と同様に、上部ハウジング２０の内周壁に形成されたかしめ部２５によって上部ハウジング２０にかしめ固定される。第二集磁リング７２のかしめ固定は第一集磁リング７１のかしめ固定と同じであるので、第二集磁リング７２のかしめ固定についての説明は省略する。
【００６１】
上記したトルクセンサ４０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２の内周面の下部をかしめ部２５によって係止することで、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２を上部ハウジング２０にかしめ固定するので、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２が各環状溝２４から外れることを防止できる。これにより、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は上部ハウジング２０により確実にかしめ固定される。
【００６３】
また、かしめ固定された状態では、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、上部ハウジング２０の内周壁よりも内側に突出することがない。したがって、回転磁気回路部６０が固定された出力シャフト１３を上部ハウジング２０内に挿入する場合に、回転磁気回路部６０の構成部材と第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２とが干渉することを防止できる。これにより、トルクセンサ４０の組み立て作業性を改善することが可能となる。
【００６４】
次に図８に示す他の実施形態を説明する。図８は、上部ハウジングの一部縦断面図である。これは基本的に図１〜７の実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみを説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６５】
上部ハウジング２０の内周壁には、環状溝２４と軸方向に並んで上下のかしめ促進溝２６がそれぞれ凹設される。各かしめ促進溝２６にかしめ工具が打ち込まれることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに当接するかしめ部２８が形成される。
【００６６】
上下のかしめ促進溝２６は、軸方向について環状溝２４に所定の距離（例えば０．５〜１．０ｍｍ）を持って並ぶ環状に形成される。かしめ促進溝２６は、その断面が矩形をしたスリット状に形成される。
【００６７】
上部ハウジング２０の内周壁には、かしめ促進溝２６と環状溝２４の間に、環状のかしめ用壁部２７が残される。このかしめ用壁部２７は、その断面が矩形をしたリブ状に形成される。
【００６８】
第一集磁リング７１の取付時に、第一集磁リング７１を環状溝２４に嵌め込み、かしめ工具をかしめ促進溝２６に打ち込んで、かしめ用壁部２７の先端部（内周端部）を第一集磁リング７１に向けて倒すように曲げ変形させ、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄにそれぞれ覆い被さるフック状のかしめ部２８を形成する。
【００６９】
ところで、前記実施形態では、第一集磁リング７１の取付時に、かしめ工具が上部ハウジング２０の内周壁に打ち込まれ、上部ハウジング２０の内周壁が部分的に盛り上がることによってかしめ部２５が形成される。このため、かしめ部２５は、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚を大きくすることが難しい。
【００７０】
本実施形態では、上部ハウジング２０の内周壁には、環状溝２４と隣り合って形成される（凹設される）かしめ促進溝２６と、このかしめ促進溝２６と環状溝２４の間に残されるかしめ用壁部２７と、が形成され、かしめ促進溝２６に押し付けられるかしめ工具を介してかしめ用壁部２７が曲げ変形することによってかしめ部２８が形成される構成とした。このため、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げる部位の肉厚が前記実施形態のかしめ部２５に比べて大きくすることが可能となる。これにより、かしめ部２８は、第一集磁リング７１を保持する力が大きくなり、第一集磁リング７１が上部ハウジング２０に固定される強度を高められる。そして、かしめ用壁部２７が変形することによってかしめ部２８が形成されるため、かしめ部２８の形状にバラツキが生じることを抑えられ、品質の向上がはかれる。
【００７１】
かしめ部２８は、周方向に沿って所定の間隔を持って複数個（例えば６個）形成される。なお、これに限らず、ローラ状のかしめ工具をかしめ促進溝２６の全周に渡って押し付けることによって、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄに乗り上げるかしめ部２８を環状に形成してもよい。
【００７２】
また、かしめ促進溝２６は、環状に形成されるものに限らず、かしめ部２８の近傍に位置する複数箇所に形成される凹部としてもよい。
【００７３】
また、第一集磁リング７１の上端部７１Ｃ、下端部７１Ｄのそれぞれに当接する上下のかしめ部２８を形成する構成に限らず、上下のかしめ部２８のうちいずれか一方のみを形成して、第一集磁リング７１を上部ハウジング２０にかしめ固定する構成としてもよい。
【００７４】
第二集磁リング７２も、第一集磁リング７１と同様に、かしめ固定される構成とする。
【００７５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００７６】
例えば、上部ハウジング２０が樹脂材料によって形成される場合には、第一集磁リング７１及び第二集磁リング７２は、熱溶着かしめによって形成されたかしめ部２５、かしめ部２８によって、上部ハウジング２０に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、車両のパワーステアリング装置に設けられるトルクセンサとして用いることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ パワーステアリング装置
１１ 入力シャフト
１２ トーションバー
１３ 出力シャフト
２０ 上部ハウジング
２４ 環状溝
２５ かしめ部
２６ かしめ促進溝
２８ かしめ部
３０ 下部ハウジング
４０ トルクセンサ
５０ 磁気発生部
６０ 回転磁気回路部
７０ 固定磁気回路部
７１ 第一集磁リング
７２ 第二集磁リング
８１ 磁気センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、を備え、前記集磁リングに導かれる磁束密度に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、
前記ハウジングは、
前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、
前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記集磁リングの中央部の内周面は、前記ハウジングの内周壁に対して略面一となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記かしめ部は、前記集磁リングの少なくとも一方の端部側において、前記内周壁に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記ハウジングの内周壁には、
前記環状溝と隣り合って形成されるかしめ促進溝と、
前記かしめ促進溝と前記環状溝の間に残されるかしめ用壁部と、が形成され、
前記かしめ用壁部が変形することによって前記かしめ部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のトルクセンサ。
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフトと前記第二シャフトとの間でトルクを伝達するトーションバーと、前記第一シャフトに固定される磁気発生部と、前記第二シャフトに固定される回転磁気回路部と、前記回転磁気回路部と対峙するように前記ハウジングに取り付けられる集磁リングと、を備え、前記集磁リングに導かれる磁束密度に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、
前記集磁リングは、軸方向の端部が中央部より薄くなるように形成された環状部材であり、
前記ハウジングは、
前記集磁リングを収納可能に形成されるとともに、前記集磁リングの端部の厚さよりも深くなるように前記ハウジングの内周壁に凹設される環状溝と、
前記環状溝に嵌め込まれた前記集磁リングの端部に覆い被さるように前記集磁リングをかしめ固定するとともに前記内周壁に設けられるかしめ部と、を備えることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
前記集磁リングの中央部の内周面は、前記ハウジングの内周壁に対して略面一となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記かしめ部は、前記集磁リングの少なくとも一方の端部側において、前記内周壁に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記ハウジングの内周壁には、
前記環状溝と隣り合って形成されるかしめ促進溝と、
前記かしめ促進溝と前記環状溝の間に残されるかしめ用壁部と、が形成され、
前記かしめ用壁部が変形することによって前記かしめ部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のトルクセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１１８８７（Ｐ２０１２−２１１８８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３７９３（Ｐ２０１１−１９３７９３）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
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