JP2014190850A - 回転角度検出装置、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に磁石を回転部材に組み込むことができる技術を提供する。
【解決手段】第１の回転軸の外周の一部を覆うように設けられるとともに、第１の回転軸の軸方向に沿う切り欠き部２１４が形成された回転部材２１と、第１の回転軸と反対側に位置するように回転部材２１に保持されて磁界を発生する磁石２２と、第１の回転軸と相対回転可能に設けられるとともに磁界を検出する相対角度センサ３０と、を備え、磁石２２は、回転部材２１側に突出する凸部２２１を有し、回転部材２１の切り欠き部２１４には、回転方向の内側に突出する突起２１５が設けられ、磁石２２の凸部２２１が回転部材２１の切り欠き部２１４の突起２１５と接触することで磁石２２は回転部材２１に保持される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転角度検出装置および電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載の装置は、以下のように構成されている。すなわち、一端部に図示しない車輪が取り付けられるフランジ部を有する内軸と、内軸の外周側に同心に配置された外輪と、内軸と外輪の間に介在した複数の玉と、これら玉を周方向に等配に保持する保持器と、軸方向一端側の内軸と外輪との間の環状隙間を密封するシールと、軸方向他端側の環状隙間を密封するシールとしての機能を備えたセンサ部とを備えている。センサ部は、内輪部材の外周面に外嵌固定された円環状のスリンガと、このスリンガに一体回転可能に固定された円環状の着磁パルサリングと、外輪の他端部側の内周面に内嵌固定されるとともに磁気センサを備えた本体部とを有している。本体部は、樹脂等によって円環状に形成されるとともに内部に磁気センサが埋包されている円環部と、円環部に固定された円環状の芯金と、円環部から径外方向に突出して形成されたコネクタとを有している。スリンガは、内輪部材に外嵌された断面Ｌ型に形成された本体部と、この本体部の外周面に外嵌固定されるとともにその外周側で着磁パルサリングを支持している円環状の支持部材を有している。支持部材は、芯金の内周側に配置されるように本体部に固定されており、本体部の外周面に外嵌された内筒部と、この内筒部の外周側に配置された外筒部と、これら両筒部の軸方向一方側を繋ぐ円環部とを有することで断面Ｕ型に形成されている。着磁パルサリングは、プラスチック磁石を用いて円環状に形成されたリング本体よりなり、このリング本体は、支持部材の外筒部の外周面側に配置された筒部と、この筒部の端部から径内方向に円環部に沿うように延びる縁部とを有している。リング本体は、支持部材の外筒部の外周面に緩衝部材を介して圧入されている。着磁パルサリングの筒部の内周面には、径内方向に突出した複数の凸条が形成されている。この凸条は、断面ほぼ楔型で、軸方向に対して斜め方向に延びるように形成されており、周方向に所定の間隔で配置されている。また、支持部材の外筒部の外周面には、凸条が嵌め込まれている溝部が形成されている。そして、着磁パルサリングのリング本体に形成された凸条は、支持部材の外周面に形成された溝部に嵌め込まれることで、リング本体と、内軸と一体回転する支持部材との相対回転を防止する回り止め部を構成している。また、着磁パルサリングのリング本体は、緩衝部材を介在した状態で、支持部材の外筒部の外周面に圧入固定されているが、凸条を軸方向に対して斜め方向に形成しているので、リング本体を外周面に圧入するときは、凸条と溝部とを一致させるように、リング本体を外筒部に対してねじ込むことで、圧入する。

特開２００８−２１５９２１号公報

磁気を発生する磁石と、この磁石を支持するとともに回転軸に固定される回転部材とを含んで構成される装置においては、磁石と回転部材との相対回転を防止する回り止めのための構造を有する場合であっても、磁石を回転部材に容易に組み込むことができる構成であることが好ましい。
本発明は、容易に磁石を回転部材に組み込むことができる装置を提案することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、前記回転軸の外周の一部を覆うように設けられるとともに、当該回転軸の軸方向に沿う切り欠き部が形成された回転部材と、前記回転軸と反対側に位置するように前記回転部材に保持されて磁界を発生する磁石と、前記回転軸と相対回転可能に設けられるとともに、前記磁界を検出する磁気センサと、を備え、前記磁石は、前記回転部材側に突出する凸部を有し、前記回転部材の前記切り欠き部には、回転方向の内側に突出する突起が設けられ、前記磁石の前記凸部が前記回転部材の前記切り欠き部の前記突起と接触することで当該磁石は当該回転部材に保持されることを特徴とする回転角度検出装置である。
ここで、前記回転部材の前記切り欠き部は、当該回転部材における軸方向の一方の端部側が開口するように当該一方の端部に形成されるとよい。

また、他の観点から捉えると、本発明は、回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、前記回転軸の外周の一部を覆うように設けられた回転部材と、前記回転軸と反対側に位置するように前記回転部材に保持されて磁界を発生する磁石と、前記回転軸と相対回転可能に設けられるとともに、前記磁界を検出する磁気センサと、を備え、前記磁石は、内周面から外側に凹んだ凹部を有し、前記回転部材は、前記磁石側に突出する凸部を有し、前記回転部材の前記凸部には、回転方向の外側に突出する突起が設けられ、前記回転部材の前記凸部の前記突起が前記磁石の前記凹部と接触することで当該磁石は当該回転部材に保持されることを特徴とする回転角度検出装置である。

また、他の観点から捉えると、本発明は、ステアリングホイールの操舵に応じて回転する回転軸の回転角度を検出する上述した回転角度検出装置と、前記回転角度検出装置が検出した回転角度に基づいて、前記ステアリングホイールの操舵に対する補助力を付与する電動モータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

本発明によれば、容易に磁石を回転部材に組み込むことができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。 トルク検出システムの斜視図である。 （ａ）は、回転部材と磁石とが連結される前の回転部材、磁石の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）のIIIｂの拡大図である。（ｃ）は（ａ）のIIIc−IIIc部の断面図である。 （ａ）は、回転部材と磁石とが連結された状態の回転部材および磁石の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）のIVｂ−IVｂ部の断面図である。（ｃ）は、（ｂ）のIVc部の拡大図である。 回転部材の他の実施例を示す図である。 （ａ）は、他の実施例に係る回転部材と他の実施例に係る磁石とが連結される前の回転部材、磁石の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）のVIｂの拡大図である。（ｃ）は、（ａ）のVIc−VIc部の断面図である。 （ａ）は、回転部材と磁石とが連結された状態の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）のVIIｂ−VIIｂ部の断面図である。（ｃ）は、（ｂ）のVIIc−VIIc部の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）の断面図である。図２は、実施の形態に係るトルク検出システム１０の斜視図である。なお、図２は、構成を分かり易くするために後述するベース５０およびフラットケーブルカバー６０の一部、後述するハーネスコンプ３００を省略して示した図である。

ステアリング装置１００は、同軸的に回転する第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０とを備えている。第１の回転軸１１０は、例えばステアリングホイールが連結される回転軸であり、第２の回転軸１２０は、トーションバー１３０を介して第１の回転軸１１０に同軸的に結合されている。そして、第２の回転軸１２０に形成されたピニオン１２１が、車輪に連結されるラック軸（不図示）のラック（不図示）と噛み合っており、第２の回転軸１２０の回転運動がピニオン１２１、ラックを介してラック軸の直線運動に変換され、車輪が操舵される。

また、ステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０を回転可能に支持するハウジング１４０を備えている。ハウジング１４０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１５０、第２ハウジング１６０および第３ハウジング１７０から構成される。第２の回転軸１２０は、軸受け１５１を介して第１ハウジング１５０に回転可能に支持され、第１の回転軸１１０は、軸受け１７１を介して第３ハウジング１７０に回転可能に支持されている。

第１ハウジング１５０は、第２の回転軸１２０を回転可能に支持する軸受け１５１を、第２の回転軸１２０の回転軸方向（以下、単に「軸方向」と称する場合もある。）の一方の端部側（図１においては下側）に有し、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）が開口した部材である。第１ハウジング１５０には、後述する電動モータ１９０が装着される。また、第１ハウジング１５０は、後述するウォームホイール１８０を収納する。

第２ハウジング１６０は、軸方向の両端部が開口した部材であり、その軸方向の一方の端部側の開口部が第１ハウジング１５０における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置される。そして、第２ハウジング１６０は、例えばボルトなどにより第１ハウジング１５０に固定される。第２ハウジング１６０の側面には、内外を連通する連通孔１６１が形成されている。連通孔１６１には、後述する電線３１０を保持するグロメット３２０が嵌め込まれる。また、第２ハウジング１６０には、後述するトルク検出システム１０の検出装置２５を支持するブラケット９０を、締付部材９９（例えば、ボルト、ネジ、ビスなど）で取り付けるためのボス１６５が複数（本実施の形態においては３つ）設けられている。

第３ハウジング１７０は、第１の回転軸１１０を回転可能に支持する軸受け１７１を、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）に有し、軸方向の一方の端部側（図１においては下側）が開口した部材である。そして、軸方向の一方の端部側の開口部が第２ハウジング１６０における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置されるとともに、例えばボルトなどにより第２ハウジング１６０に固定される。

また、ステアリング装置１００は、第２ハウジング１６０に装着された電動モータ１９０と、第２の回転軸１２０に固定されたウォームホイール１８０と、を備えている。電動モータ１９０の出力軸に連結されたウォームギヤ１９１とウォームホイール１８０とは噛み合っており、電動モータ１９０の回転力がウォームホイール１８０により減速されて第２の回転軸１２０に伝達される。

また、ステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に基づいてステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出システム１０が設けられている。このトルク検出システム１０については後で詳述する。また、ステアリング装置１００は、このトルク検出システム１０からの出力値に基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する制御手段の一例としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００を備えている。

ＥＣＵ２００は、各種演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、を用いて、トルク検出システム１０からの出力値を基に第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を演算する相対角度演算部２１０を備えている。

以上のように構成されたステアリング装置１００においては、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクが第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度として現れることに鑑み、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に基づいて操舵トルクを把握する。つまり、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度をトルク検出システム１０にて検出し、トルク検出システム１０からの出力値に基づいてＥＣＵ２００が操舵トルクを把握し、把握した操舵トルクに基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する。そして、電動モータ１９０の発生トルクをウォームギヤ１９１、ウォームホイール１８０を介して第２の回転軸１２０に伝達する。これにより、電動モータ１９０の発生トルクが、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。つまり、第２の回転軸１２０は、ステアリングホイールの回転によって発生する操舵トルクと電動モータ１９０から付与される補助トルクとで回転する。

以下に、トルク検出システム１０について詳述する。
トルク検出システム１０は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する回転角度検出装置または回転角度検出手段の一例としての相対角度検出装置ユニット２０（以下、単に「検出装置ユニット２０」と称する場合もある。）と、検出装置ユニット２０の出力値をＥＣＵ２００に伝送するハーネスコンプ３００と、を備えている。

検出装置ユニット２０は、第１の回転軸１１０に固定されて、第１の回転軸１１０とともに回転する回転部材２１と、磁界を発生させるとともに回転部材２１に支持される磁石２２と、を備えている。また、検出装置ユニット２０は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する検出装置２５と、検出装置２５を支持するとともにハウジング１４０に締め付けるための締付部９２が設けられたブラケット９０と、を備えている。これら回転部材２１および磁石２２については後で詳述する。

先ずは検出装置２５について詳述する。
検出装置２５は、磁石２２から発生される磁界に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する相対角度センサ３０と、この相対角度センサ３０を実装するプリント基板４０と、を備えている。また、検出装置２５は、第２の回転軸１２０に取り付けられるとともにプリント基板４０を支持するベース５０と、後述するフラットケーブル７０の周囲を覆うフラットケーブルカバー６０と、を備えている。また、検出装置２５は、一方の端部がプリント基板４０に設けられた端子に接続されるとともに、他方の端部がフラットケーブルカバー６０に固定された端子に接続され、相対角度センサ３０からの電気信号を伝送するフラットケーブル７０と、を備えている。

相対角度センサ３０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２２の外周面の外側であり、第１の回転軸１１０の軸方向には磁石２２が設けられた領域内となるように配置されている。本実施の形態に係る相対角度センサ３０は、磁界によって抵抗値が変化することを利用した磁気センサである磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）、ホールＩＣ等であることを例示することができる。そして、この相対角度センサ３０が、磁石２２から発生される磁界に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力することで、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度を検出する。

プリント基板４０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２２の外周面の外側に配置されるように、例えばボルトなどによりベース５０に固定される。
ベース５０は、円筒状の部位と円盤状の部位とを有する部材であり、円筒状の部位が第２の回転軸１２０に嵌合されることで、この第２の回転軸１２０と共に回転する。円盤状の部位は、相対角度センサ３０を実装したプリント基板４０を支持する。

フラットケーブルカバー６０は、薄肉円筒状であって段階的に外径が異なる円筒状部６１と、円筒状部６１における軸方向の中間部位から中心側に向かう円盤状の中間部６２と、を備えている。円筒状部６１は、中間部６２を境にして外径が異なっている。そして、円筒状部６１、中間部６２およびベース５０にて形成された空間にフラットケーブル７０が収納される。

中間部６２は、軸方向の一方の端部側（図１においては下側）の面から、軸方向の一方の端部方向（図１においては下方向）に突出し、ブラケット９０をこのフラットケーブルカバー６０に締め付けるための締付部材（例えば、ボルト、ビス）が締め付けられるボス６３を複数有している。本実施の形態においては５つのボス６３が設けられている。また、中間部６２には、第２の回転軸１２０およびこの第２の回転軸１２０に嵌合されたベース５０の円筒状の部位を通す貫通孔６２ａが形成されている。
また、フラットケーブルカバー６０は、円筒状部６１の外側に、ハーネスコンプ３００の後述する第１のコネクタ３３０が接続される接続端子６５を有している。

フラットケーブル７０は、一方の端部がプリント基板４０の端子４１に電気的に接続されるとともに他方の端部がフラットケーブルカバー６０の接続端子６５に電気的に接続されて、フラットケーブルカバー６０の円筒状部６１、中間部６２およびベース５０にて形成された空間内に、渦状に巻かれた状態で収納される。そして、フラットケーブル７０は、軸方向の他方の端部側から見た場合に、図２に示すように、右方向に巻かれており、ステアリングホイール、言い換えれば第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０が右方向に回転された場合には、一方の端部が第２の回転軸１２０の回転に従って右方向に回転するので、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が増加する。他方、ステアリングホイールが左方向に回転された場合には、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が減少する。

次にブラケット９０について説明する。
ブラケット９０は、板金がプレス加工されることにより成形された部材であり、図２に示すように、検出装置２５のフラットケーブルカバー６０の円筒状部６１の軸方向の一方の端部側（図１においては下側）の開口部をカバーする平板状のカバー部９１と、ハウジング１４０に締め付けるための複数（本実施の形態においては３つ）の締付部９２と、を有している。また、ブラケット９０には、第２の回転軸１２０およびこの第２の回転軸１２０に嵌合されたベース５０の円筒状の部位を通す孔である軸用孔９３が形成されている（図１参照）。

カバー部９１には、フラットケーブルカバー６０の中間部６２のボス６３に対応する位置に、このブラケット９０をフラットケーブルカバー６０に締め付けるための締付部材（例えば、ボルト、ビス）９５を通す孔が複数形成されている。
締付部９２は、それぞれ、カバー部９１の面に対して略垂直に軸方向の他方の端部側（図１においては上側）に延びる垂直部と、垂直部における軸方向の端部からカバー部９１の面に水平に（軸方向に直交する方向に）外側に延びる水平部と、を有している。水平部には、このブラケット９０を、ハウジング１４０の第２ハウジング１６０のボス１６５に締め付けるための締付部材（例えば、ボルト、ビス）９９を通す孔であるハウジング用孔が形成されている。また、本実施の形態においては、締付部９２は、軸用孔９３の孔中心を中心として周方向に３つ設けられている。
このように構成されたブラケット９０により、検出装置２５は、ハウジング１４０の第２ハウジング１６０に取り付けられる。

次にハーネスコンプ３００について説明する。
トルク検出システム１０のハーネスコンプ３００は、相対角度センサ３０からの出力信号をＥＣＵ２００に伝送する機能を有する。
ハーネスコンプ３００は、図１に示すように、検出装置ユニット２０の出力値をＥＣＵ２００に伝送する複数の電線３１０と、これら複数の電線３１０を保持するグロメット３２０と、複数の電線３１０の一方の端部に連結されるとともにフラットケーブルカバー６０の接続端子６５（図２参照）に接続される第１のコネクタ３３０と、複数の電線３１０の他方の端部に連結される第２のコネクタ（不図示）と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、グロメット３２０と第１のコネクタ３３０との間において複数の電線３１０を束ねる第１のカバー３４０と、グロメット３２０と第２のコネクタとの間において複数の電線３１０を束ねる第２のカバー（不図示）と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、第２ハウジング１６０に対してボルトにて締め付けられるとともに、第２ハウジング１６０の連通孔１６１からグロメット３２０が抜けるのを抑制する板状のキャップ３５０を備えている。

次に、回転部材２１および磁石２２について説明する。
図３（ａ）は、回転部材２１と磁石２２とが連結される前の回転部材２１、磁石２２の斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIｂの拡大図である。図３（ｃ）は図３（ａ）のIIIc−IIIc部の断面図である。
図４（ａ）は、回転部材２１と磁石２２とが連結された状態の回転部材２１および磁石２２の斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVｂ−IVｂ部の断面図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）のIVc部の拡大図である。

回転部材２１は、第１の回転軸１１０（図１、図２参照）の外周面に沿う薄肉円筒状の第１の円筒状部２１１と、第１の回転軸１１０の軸方向を中心線方向とするとともに第１の円筒状部２１１の内径よりも大きな内径の薄肉円筒状の第２の円筒状部２１２と、第１の円筒状部２１１と第２の円筒状部２１２とを接続する接続部２１３と、を備えている。
第２の円筒状部２１２は、図３（ａ）に示すように、第１の回転軸１１０の軸方向における第２の回転軸１２０側（一方の端部側）が開口するようにこの端部から軸方向に沿うように切り欠かれた切り欠き部２１４が形成されている。本実施の形態に係る回転部材２１においては、切り欠き部２１４は、第１の回転軸１１０の回転方向（周方向）に等間隔に３個形成されている。各切り欠き部２１４には、図３（ｂ）に示すように、第１の回転軸１１０の回転方向（周方向）の内側に突出する突起２１５が、回転方向には両側に、軸方向には切り欠き部２１４の略中央部に設けられている。

回転部材２１は、板金を絞り加工にて成形した物であることを例示することができる。また、回転部材２１を第１の回転軸１１０に固定する方法としては、回転部材２１の第１の円筒状部２１１を第１の回転軸１１０の外周面に圧入する方法、第１の回転軸１１０の外周面に凹部を設けるとともに、この凹部の形状に第１の円筒状部２１１が沿うように塑性変形させる（かしめる）ことで固定する方法を例示することができる。

磁石２２は、基本的には円筒状の部材であり、その内周面の内径は、回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外径よりも大きい。また、磁石２２は、内周面から内側（回転部材２１側）に突出した凸部２２１を、周方向に等間隔に複数（回転部材２１の切り欠き部２１４の数と同数。本実施の形態においては３個。）有している。各凸部２２１における第１の回転軸１１０の回転方向（周方向）の幅Ｗ１は、回転部材２１の切り欠き部２１４に設けられた２つの突起２１５の先端部間の幅Ｗ２よりも大きい。そして、これら複数の凸部２２１が、回転部材２１の切り欠き部２１４に圧入されることで、磁石２２は回転部材２１に保持される。これにより、磁石２２は、回転部材２１を介して第１の回転軸１１０に装着され、第１の回転軸１１０とともに回転する。磁石２２は、第１の回転軸１１０の円周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに円周方向に着磁され、その極数としては、Ｎ極およびＳ極がそれぞれ１２個ある２４であることを例示することができる。また、磁石２２は、相対角度センサ３０と対向する部位に、Ｎ極およびＳ極がそれぞれ１極ずつ着磁されたものであってもよい。

なお、磁石２２は、磁性粉末と合成樹脂とを混合した材料の成形体である。例えば、磁石２２は、磁性粉末と合成樹脂とを混合した材料を用いて射出成形されている。磁性粉末は、フェライトやネオジウム鉄ボロン系合金等であることを例示することができる。つまり、磁石２２は、フェライト磁石やネオジウム磁石等であることを例示することができる。
また、磁石２２が着磁して磁界を発生させる機能を備えるようにするのは、回転部材２１と連結する前であってもよいし、回転部材２１と連結した後であってもよい。後者の場合は、例えば、未着磁のまま、回転部材２１と磁石２２とを連結した状態で第１の回転軸１１０に取り付けた後に、磁石２２に励磁コイルを接近させるとよい。これにより、磁石２２がＳ極、Ｎ極に着磁され、磁界を発生させる機能が備わる。

以上のように構成された回転部材２１および磁石２２においては、磁石２２が回転部材２１に連結された状態で、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）から第１の回転軸１１０に挿入された後に回転部材２１が第１の回転軸１１０に固定される。ここで、第１の回転軸１１０における、回転部材２１および磁石２２が取り付けられる部位よりも軸方向の一方の端部側には、回転部材２１が固定される部位よりも外側に突出する拡径部１１１が設けられている。磁石２２が連結された回転部材２１を第１の回転軸１１０に装着する際には、軸方向の他方の端部側から挿入した回転部材２１を拡径部１１１に突き当てることで回転部材２１と第１の回転軸１１０との位置決めを行えばよい。

そして、上述したように回転部材２１と磁石２２とを形成することで以下の利点を有する。
すなわち、回転部材２１に回転方向の内側に突出する突起２１５が設けられた切り欠き部２１４が形成され、磁石２２に回転部材２１側に突出した凸部２２１が設けられ、磁石２２の凸部２２１が回転部材２１の切り欠き部２１４に圧入されることで、磁石２２が回転部材２１に保持されるので、磁石２２が回転部材２１に対して相対的に回転することが抑制される。

また、磁性粉末と合成樹脂とを混合した材料の成形体である磁石２２の線膨張係数は、金属製である回転部材２１の線膨張係数よりも大きいため、低温になった場合、磁石２２の方が回転部材２１よりも大きく収縮する。比較例として、磁石２２の内周面の内径を回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外径よりも小さくし、磁石２２の内周面と第２の円筒状部２１２の外周面とが接触するように磁石２２を回転部材２１に圧入することで両者を一体化する構成が挙げられる。かかる構成である場合、低温になった場合、磁石２２の方が回転部材２１よりも大きく収縮しようとして、回転部材２１は磁石２２により締め付けられようとし、磁石２２は回転部材２１から反力を受ける。これに対して、本実施の形態に係る磁石２２の内周面の内径は、回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外径よりも大きいので、低温になった場合の、回転部材２１が磁石２２により締め付けられる力および磁石２２が回転部材２１から受ける力は比較例よりも小さい。磁石２２の内周面と回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外周面との間の隙間によっては、これらの力を零にすることも可能である。したがって、線膨張係数の差に起因して回転部材２１あるいは磁石２２が損傷することを抑制することができる。

また、磁石２２の凸部２２１の幅Ｗ１は、回転部材２１の切り欠き部２１４の突起２１５の先端部間の幅Ｗ２よりも大きく、凸部２２１が回転部材２１の切り欠き部２１４に圧入されているので、低温になったとしても、磁石２２が回転部材２１から脱落し難い。言い換えれば、想定される低温側の温度にたとえなったとしても、磁石２２が回転部材２１から脱落しないように、凸部２２１の幅Ｗ１と切り欠き部２１４の突起２１５の先端部間の幅Ｗ２とを設定することで、磁石２２が回転部材２１から脱落し難くなる。

また、回転部材２１と磁石２２とを連結する態様は、磁石２２の凸部２２１を、回転部材２１における軸方向の一方の端部側が開口するようにこの端部から軸方向に沿うように切り欠かれた切り欠き部２１４に設けられた突起２１５間に圧入する態様である。ゆえに、磁石２２を回転部材２１に組み付ける際には、凸部２２１と切り欠き部２１４との位置決めを行った後に、回転部材２１における軸方向の一方の端部側から軸方向に磁石２２を移動させて、凸部２２１を両突起２１５間に嵌め込めばよい。したがって、上述した比較例のように、磁石２２の内周面と第２の円筒状部２１２の外周面とを接触させることで磁石２２を回転部材２１に圧入する構成と比較すると、磁石２２を回転部材２１に組み付ける際の両者の接触面積が小さいため容易に磁石２２を回転部材２１に組み付けることができる。また、凸部２２１を両突起２１５間に嵌め込むのは、回転部材２１における軸方向の一方の端部側から軸方向に磁石２２を移動させるだけでよいので、例えば軸方向に傾斜する方向に移動させなければならない構成と比較すると容易に磁石２２を回転部材２１に組み付けることができる。

なお、磁石２２が回転部材２１から脱落したとしても、磁石２２は第１の回転軸１１０の拡径部１１１の上に載り、かかる状態では凸部２２１の一部が切り欠き部２１４内にあるので、磁石２２は第１の回転軸１１０とともに回転する。したがって、磁石２２の、第１の回転軸１１０に対する空転を防止することができるので、操舵トルク検出の信頼性を高めることができる。

また、本実施の形態に係る磁石２２のように、凸部２２１を切り欠き部２１４に圧入して回転部材２１に連結することで、回転部材２１と磁石２２とを接着剤にて固定する構成と比べて低コスト化を実現できる。すなわち、回転部材２１と磁石２２とを接着剤にて固定する構成では、製造工程における接着剤のはみ出しへの対応や、接着面を洗浄する工程、接着後に乾燥する工程などが必要であるが、接着剤を用いないことで、これらを廃止することができ、低コスト化を実現できる。ただし、本実施の形態の構成においても、回転部材２１と磁石２２との間に接着剤を塗布してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、磁石２２の凸部２２１を回転部材２１の切り欠き部２１４に設けられた突起２１５に接触させることで磁石２２を回転部材２１に圧入して磁石２２を回転部材２１に保持するようにし、磁石２２の内周面の内径を回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外径よりも大きくしているが、特にかかる態様に限定されない。磁石２２の内周面の内径を回転部材２１の第２の円筒状部２１２の外径と同じか小さくしてもよい。磁石２２の内周面と第２の円筒状部２１２の外周面との間の摩擦力のみで磁石２２を回転部材２１に保持する上述した比較例と比較すると、同じ保持力とする場合には、磁石２２の凸部２２１と回転部材２１の切り欠き部２１４に設けられた突起２１５との間に摩擦力が生じている分、磁石２２の内周面と第２の円筒状部２１２の外周面との間の摩擦力を小さくすることができる。それゆえ、比較例よりも、磁石２２の内周面の内径と第２の円筒状部２１２の外周面の外径の締め代を小さくすることができるので、磁石２２を回転部材２１に組み付ける際の圧入荷重を小さくすることができ、比較例よりも容易に磁石２２を回転部材２１に組み付けることができる。

なお、上述した回転部材２１の切り欠き部２１４には、回転方向（周方向）の内側に突出する突起２１５を両側に設けているが、特にかかる態様に限定されない。
図５は、回転部材２１の他の実施例を示す図である。図５（ａ）は、図３（ａ）のIIIｂの拡大図であり、図５（ｂ）は、図４（ｂ）のIVc部の拡大図である。
図５に示すように、切り欠き部２１４に設ける回転方向（周方向）の内側に突出する突起２１５を片側だけに設け、突起２１５の先端部とこの突起２１５と対向する部位との間の距離である幅Ｗ２を、磁石２２の凸部２２１の幅Ｗ１（図３（ｃ）参照）よりも小さくしてもよい。かかる構成でも上述した構成と同様に、線膨張係数の差に起因して回転部材２１あるいは磁石２２が損傷することを抑制することができるとともに磁石２２を回転部材２１に容易に組み付けることができる。また、凸部２２１を切り欠き部２１４に嵌め込むために軸方向に磁石２２を移動させる際には、凸部２２１の側面を切り欠き部２１４の側面に沿って移動させればよいので磁石２２を回転部材２１に容易に組み付けることができる。

また、上述した実施の形態においては、回転部材２１に回転方向の内側に突出する突起２１５が設けられた切り欠き部２１４が形成され、磁石２２に回転部材２１側に突出した凸部２２１が設けられ、磁石２２の凸部２２１が回転部材２１の切り欠き部２１４に圧入され、凸部２２１が切り欠き部２１４の突起２１５に接触することで、磁石２２が回転部材２１に保持されるが、特にかかる態様に限定されない。
図６（ａ）は、他の実施例に係る回転部材２１と他の実施例に係る磁石２２とが連結される前の回転部材２１、磁石２２の斜視図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のVIｂの拡大図である。図６（ｃ）は図６（ａ）のVIc−VIc部の断面図である。
図７（ａ）は、回転部材２１と磁石２２とが連結された状態の斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ部の断面図である。図７（ｃ）は図７（ｂ）のVIIc−VIIc部の断面図である。

図６および図７に示すように、回転部材２１に、磁石２２側に突出した凸部２１６を設けるとともにこの凸部２１６における回転方向の両側にそれぞれ回転方向に突出する突起２１７を設け、磁石２２に、内周面から外側（回転部材２１側とは反対側）に凹んだ凹部２２２を設ける。そして、回転部材２１の凸部２１６に設けられた２つの突起２１７の先端部間の幅Ｗ３を、磁石２２の凹部２２２における回転方向の幅Ｗ４よりも大きくし、回転部材２１の凸部２１６が磁石２２の凹部２２２に圧入されることで、磁石２２が回転部材２１に保持される構成でもよい。

また、かかる構成において、回転部材２１の凸部２１６に設ける突起２１７を回転方向の片側にだけ設け、突起２１７の先端部とこの突起２１７が設けられていない凸部２１６の側面との間の距離を、磁石２２の凹部２２２における回転方向の幅Ｗ４よりも大きくして、回転部材２１の凸部２１６が磁石２２の凹部２２２に圧入されることで、磁石２２が回転部材２１に保持される構成としてもよい。
これらの構成でも上述した実施の形態に係る構成と同様に、線膨張係数の差に起因して回転部材２１あるいは磁石２２が損傷することを抑制することができるとともに磁石２２を回転部材２１に容易に組み付けることができる。

以上の説明においては、上述した特徴点を有する回転部材２１および磁石２２を、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を検出する相対角度検出装置ユニット２０に適用した例を示したが、上述した特徴点を有する回転部材２１および磁石２２を適用するのは相対角度検出装置ユニット２０に限定されない。例えば、ステアリングホイールが連結される回転軸の回転角度を検出する装置である操舵角検出装置に適用してもよい。すなわち、ステアリングホイールが連結される回転軸に固定された回転部材２１と、この回転部材２１に保持される磁石２２と、この回転軸の少なくとも一部を覆うとともにこの回転軸を回転可能に支持するハウジングに取り付けられる相対角度センサ３０と、を含んで構成される装置に適用してもよい。また、回転軸に固定された回転部材２１と、この回転部材２１に保持される磁石２２と、この回転軸の少なくとも一部を覆うとともにこの回転軸を回転可能に支持するハウジングに取り付けられる相対角度センサ３０と、を含んで構成されるその他の回転角度検出装置に適用することができる。

１０…トルク検出システム、２０…検出装置ユニット、２１…回転部材、２２…磁石、２５…検出装置、３０…相対角度センサ、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…第１の回転軸、１２０…第２の回転軸、１３０…トーションバー、１４０…ハウジング、２１４…切り欠き部、２１５、２１７…突起、２１６…凸部、２２１…凸部、２２２…凹部

Claims (4)

1. 回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
   前記回転軸の外周の一部を覆うように設けられるとともに、当該回転軸の軸方向に沿う切り欠き部が形成された回転部材と、
   前記回転軸と反対側に位置するように前記回転部材に保持されて磁界を発生する磁石と、
   前記回転軸と相対回転可能に設けられるとともに、前記磁界を検出する磁気センサと、
   を備え、
   前記磁石は、前記回転部材側に突出する凸部を有し、
   前記回転部材の前記切り欠き部には、回転方向の内側に突出する突起が設けられ、
   前記磁石の前記凸部が前記回転部材の前記切り欠き部の前記突起と接触することで当該磁石は当該回転部材に保持される
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記回転部材の前記切り欠き部は、当該回転部材における軸方向の一方の端部側が開口するように当該一方の端部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
   前記回転軸の外周の一部を覆うように設けられた回転部材と、
   前記回転軸と反対側に位置するように前記回転部材に保持されて磁界を発生する磁石と、
   前記回転軸と相対回転可能に設けられるとともに、前記磁界を検出する磁気センサと、
   を備え、
   前記磁石は、内周面から外側に凹んだ凹部を有し、
   前記回転部材は、前記磁石側に突出する凸部を有し、
   前記回転部材の前記凸部には、回転方向の外側に突出する突起が設けられ、
   前記回転部材の前記凸部の前記突起が前記磁石の前記凹部と接触することで当該磁石は当該回転部材に保持される
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
4. ステアリングホイールの操舵に応じて回転する回転軸の回転角度を検出する請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転角度検出装置と、
   前記回転角度検出装置が検出した回転角度に基づいて、前記ステアリングホイールの操舵に対する補助力を付与する電動モータを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images