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JP2002257648A - トルク検出装置及びトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

トルク検出装置及びトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装置

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Publication number
JP2002257648A
JP2002257648A JP2001055969A JP2001055969A JP2002257648A JP 2002257648 A JP2002257648 A JP 2002257648A JP 2001055969 A JP2001055969 A JP 2001055969A JP 2001055969 A JP2001055969 A JP 2001055969A JP 2002257648 A JP2002257648 A JP 2002257648A
Authority
JP
Japan
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torque
rotating shaft
fixed
magnetostrictive
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001055969A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Shimizu
康夫 清水
Shunichiro Sueyoshi
俊一郎 末吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2001055969A priority Critical patent/JP2002257648A/ja
Priority to US10/060,090 priority patent/US6595074B2/en
Priority to DE10206702A priority patent/DE10206702B4/de
Publication of JP2002257648A publication Critical patent/JP2002257648A/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク検出装置において、トルク入力側から
トルク出力側へのトルク伝達時間の遅れを解消するとと
もに、作用トルクの方向と大きさを簡単な構成で確実に
検出できるようにすること。 【解決手段】 トルク検出装置１０は、回転軸２０に、
軸長手方向に一定の距離を有して一対の被固定部２１，
２２を設け、一対の被固定部２１，２２間に、作用トル
クに応じて磁歪特性が変化する永久歪み部２３を設け、
永久歪み部２３の周囲に、永久歪み部２３に生じた磁歪
効果を電気的に検出する多層ソレノイド巻きコイル３２
を設けたものである。永久歪み部２３は、回転軸２０の
うち、被固定部２１，２２を捩ることで永久歪みが付与
された部分である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルク検出装置及
びトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転軸に作用したトルクを検出するトル
ク検出装置としては多くの種類があり、その代表的なも
のとしてトーションバーを用いる方式がある。この種の
トルク検出装置としては、例えば特開平７−３３３０８
２号公報「操舵トルクセンサ」（以下、「従来の技術」
と言う。）が知られている。
【０００３】上記従来の技術は同公報の図１に示される
通り、入力軸６（番号は公報に記載されたものを引用し
た。以下同じ。）と出力軸７との間をトーションバー８
で連結し、これら入・出力軸６，７間の相対ねじれ角を
検出コイル２ａ，２ｂで検出するというものである。こ
のトルク検出装置は電動パワーステアリング装置に搭載
することができる。すなわち、ステアリングホイールを
介して入・出力軸６，７間に作用した操舵トルクをトル
ク検出装置で検出し、操舵トルクに応じた補助トルクを
電動機で発生し、補助トルクを減速機構を介してステア
リング系に付加することで、操舵トルクを補助トルクに
て補助することができる。この結果、運転者の操舵力を
軽減して快適な操舵感覚（操舵フィーリング）を与える
ことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術はトー
ションバー８を用いたものであるから、トルクに応じて
トーションバー８がねじれた分だけ、入・出力軸６，７
間に相対的な角度変位が発生する。このトルク検出装置
を電動パワーステアリング装置に搭載した場合には、ス
テアリングホイールの操舵に対して操舵車輪の動作には
若干の時間遅れが生じる。特に、車速の増加に応じて補
助トルクを減少させることで、ステアリングホイールの
手応え感を増すようにした場合には、車速が増すほど操
舵時のトーションバー８のねじれ量は増大する。ねじれ
量に応じて発生する時間遅れは、操舵感覚に微妙な影響
を及ぼす。一方、電動パワーステアリング装置において
は、運転者の操舵感覚をできるだけ高めることが求めら
れる。しかし、上記従来のトルク検出装置を搭載した場
合に、操舵感覚をより高めるには限界がある。
【０００５】そこで本発明の目的は、（１）トルク検出
装置において、トルク入力側からトルク出力側へのトル
ク伝達時間の遅れを解消できるとともに、作用トルクの
方向と大きさを簡単な構成で確実に検出できる技術を提
供すること、及び、（２）このようなトルク検出装置を
電動パワーステアリング装置に適用することができる技
術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、回転軸に、軸長手方向に一定の距離を有
して一対の被固定部を設け、これら一対の被固定部間
に、被固定部を捩ることで永久歪みが付与され作用トル
クに応じて磁歪特性が変化する永久歪み部を設け、この
永久歪み部の周囲に、永久歪み部に生じた磁歪効果を電
気的に検出する検出部を設けたトルク検出装置である。
【０００７】トルク検出装置の回転軸は、トルク入力側
とトルク出力側とに分割しない一体の軸であるから、ト
ルクが作用したときに、ねじれ角（角度変位）が極めて
小さくてすむ。回転軸のねじれ角が小さくても、トルク
に応じて永久歪み部に生じる磁歪効果を検出部で検出す
ることによって、トルクを速やかに検出することができ
る。
【０００８】さらには、一対の被固定部に工具や治具を
掛けて捩ることで、回転軸のうち被固定部間に正確な永
久歪みを付与した永久歪み部を設けた。この永久歪み部
は、作用トルクに応じて磁歪特性が変化する部分であ
る。回転軸に永久歪み部を設けることで、永久歪み部の
磁歪特性曲線の原点は、永久歪みを付与する前の原点に
対してずれる。永久歪み部に生じた磁歪効果を検出部に
て検出することで、回転軸に作用するトルクの方向と大
きさを検出することができる。
【０００９】請求項２は、回転軸に、軸長手方向に一定
の距離を有して一対の被固定部を設け、回転軸の表面に
且つ一対の被固定部間に、作用トルクに応じて磁歪特性
が変化するメッキ層からなり一対の被固定部を捩ること
で歪みが付与された磁歪膜を所定幅で全周にわたって設
け、この磁歪膜の周囲に、磁歪膜に生じた磁歪効果を電
気的に検出する検出部を設けたトルク検出装置である。
【００１０】トルク検出装置の回転軸は、トルク入力側
とトルク出力側とに分割しない一体の軸であるから、ト
ルクが作用したときに、ねじれ角が極めて小さくてす
む。回転軸のねじれ角が小さくても、トルクに応じて磁
歪膜に生じる磁歪効果を検出部で検出することによっ
て、トルクを速やかに検出することができる。
【００１１】さらには、一対の被固定部に工具や治具を
掛けて捩ることで、回転軸のうち被固定部間に正確な歪
みを付与した磁歪膜を設けた。この磁歪膜は、作用トル
クに応じて磁歪特性が変化する部分である。歪みを付与
した磁歪膜を回転軸に設けることで、磁歪膜の磁歪特性
曲線の原点は、歪みを付与する前の原点に対してずれ
る。回転軸に生じた磁歪効果を検出部にて検出すること
で、回転軸に作用するトルクの方向と大きさを検出する
ことができる。
【００１２】さらにまた、回転軸を捩るトルクは、磁歪
膜に歪みを付与するだけの小さいものですむ。このトル
クは回転軸を弾性領域で緩く捩る程度である。被固定部
に過大なトルクを入力する必要がないので、トルクの管
理は一層容易であり、また、トルクの精度を高くするこ
とができる。しかも、回転軸を弾性領域で緩く捩る程度
であるから、被固定部にトルクを入力する設備を簡単で
軽量な構成にすることができる。
【００１３】請求項３は、請求項１又は請求項２記載の
トルク検出装置を、車両用ステアリングホイールで発生
したステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク
センサとして搭載した電動パワーステアリング装置であ
る。請求項３は、回転軸が、ステアリングホイールで自
在軸継手を介して回転するピニオン軸であり、一対の被
固定部の一方が、自在軸継手に連結するべくピニオン軸
の一端部に形成したスプライン結合部又はセレーション
結合部であり、一対の被固定部の他方が、操舵車輪に連
結するラックアンドピニオン機構のピニオンであること
を特徴とする。
【００１４】電動パワーステアリング装置に搭載したト
ルク検出装置の回転軸は、トルク入力側とトルク出力側
とに分割しない一体の軸であるから、操舵トルクが作用
したときに、ねじれ角が極めて小さくてすむ。このた
め、ステアリングホイールの操舵に対して操舵車輪の動
作に時間遅れが生じることはない。従って、操舵トルク
に応じた補助トルクを発生させて補助する電動パワース
テアリング装置の応答性を、より高めることができる。
このため、操舵感覚をより高めることができる。特に、
車速の増加に応じて補助トルクを減少させることで、ス
テアリングホイールの手応え感を増すようにした場合で
あっても、回転軸のねじれ角が極めて小さくてすむ。こ
のため、ステアリングホイールを操舵したときに、その
操舵角を直接的に操舵車輪に伝達することができ、応答
性の良い小気味良い操舵が可能になる。
【００１５】さらには、回転軸のスプライン結合部又は
セレーション結合部が、一方の被固定部の役割を兼ね、
回転軸のピニオンが、他方の被固定部の役割を兼ねるよ
うにしたので、工具や治具を掛けて捩るための被固定部
を設ける必要がない。従って、回転軸の剛性をより高め
ることができる。
【００１６】請求項４は、回転軸に、軸長手方向に一定
の距離を有して第１被固定部、第２被固定部並びに第３
被固定部をこの順に設け、これら第１・第２被固定部間
に、第１・第２被固定部を捩ることで永久歪みが付与さ
れ作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第１永久歪み
部を設け、第２・第３被固定部間に、第２・第３被固定
部を捩ることで第１永久歪み部とは異なる永久歪みが付
与され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第２永久
歪み部を設け、これら第１・第２永久歪み部の周囲に、
第１・第２永久歪み部に生じた磁歪効果を電気的に検出
する検出部を設けたトルク検出装置である。
【００１７】トルク検出装置の回転軸は、トルク入力側
とトルク出力側とに分割しない一体の軸であるから、ト
ルクが作用したときに、ねじれ角が極めて小さくてす
む。回転軸のねじれ角が小さくても、トルクに応じて永
久歪み部に生じる磁歪効果を検出部で検出することによ
って、トルクを速やかに検出することができる。
【００１８】さらには、第１・第２・第３被固定部に掛
けた工具や治具を捩ることで、回転軸のうち第１・第２
・第３被固定部間に、互いに異なり且つ正確な永久歪み
を付与した第１・第２永久歪み部を設けた。第１・第２
永久歪み部は、作用トルクに応じて磁歪特性が変化する
部分である。回転軸に第１・第２永久歪み部を設けるこ
とで、第１・第２永久歪み部の磁歪特性曲線の原点は、
永久歪みを付与する前の原点に対してずれる。第１永久
歪み部の磁歪特性に対して、第２永久歪み部の磁歪特性
は異なる特性を有する。互いに異なる磁歪特性を有する
第１・第２永久歪み部に生じた磁歪効果を検出部にて各
々検出することで、回転軸に作用するトルクの方向と大
きさを検出することができるとともに、異なる２つの検
出値を比較することでトルク検出装置の故障診断を実施
することができる。しかも、異なる２つの検出値の差分
が、トルク測定範囲において変化するものであれば、２
つの検出値の差分に基づいて、温度特性の影響を排除し
て安定した信号特性を得ることができ、環境温度の変化
に対して変化しない、より優れたトルク検出信号を得る
ことができる。
【００１９】請求項５は、回転軸に、軸長手方向に一定
の距離を有して第１被固定部、第２被固定部並びに第３
被固定部をこの順に設け、回転軸の表面に且つ第１・第
２被固定部間に、作用トルクに応じて磁歪特性が変化す
るメッキ層からなり第１・第２被固定部を捩ることで歪
みが付与された第１磁歪膜を所定幅で全周にわたって設
け、回転軸の表面に且つ第２・第３被固定部間に、作用
トルクに応じて磁歪特性が変化するメッキ層からなり第
２・第３被固定部を捩ることで第１磁歪膜とは異なる歪
みが付与された第２磁歪膜を所定幅で全周にわたって設
け、これら第１・第２磁歪膜の周囲に、第１・第２磁歪
膜に生じた磁歪効果を電気的に検出する検出部を設けた
トルク検出装置である。
【００２０】トルク検出装置の回転軸は、トルク入力側
とトルク出力側とに分割しない一体の軸であるから、ト
ルクが作用したときに、ねじれ角が極めて小さくてす
む。回転軸のねじれ角が小さくても、トルクに応じて第
１・第２磁歪膜に生じる磁歪効果を検出部で検出するこ
とによって、トルクを速やかに検出することができる。
【００２１】さらには、第１・第２・第３被固定部に掛
けた工具や治具を捩ることで、回転軸のうち第１・第２
・第３被固定部間に、互いに異なり且つ正確な歪みを付
与した第１・第２磁歪膜を設けた。第１・第２磁歪膜
は、作用トルクに応じて磁歪特性が変化する部分であ
る。回転軸に第１・第２磁歪膜を設けることで、第１・
第２磁歪膜の磁歪特性曲線の原点は、歪みを付与する前
の原点に対してずれる。第１磁歪膜の磁歪特性に対し
て、第２磁歪膜の磁歪特性は異なる特性を有する。互い
に異なる磁歪特性を有する第１・第２磁歪膜に生じた磁
歪効果を検出部にて各々検出することで、回転軸に作用
するトルクの方向と大きさを検出することができるとと
もに、異なる２つの検出値を比較することでトルク検出
装置の故障診断を実施することができる。しかも、異な
る２つの検出値の差分が、トルク測定範囲において変化
するものであれば、２つの検出値の差分に基づいて、温
度特性の影響を排除して安定した信号特性を得ることが
でき、環境温度の変化に対して変化しない、より優れた
トルク検出信号を得ることができる。
【００２２】さらにまた、回転軸を捩るトルクは、第１
・第２磁歪膜に歪みを付与するだけの小さいものです
む。このトルクは回転軸を弾性領域で緩く捩る程度であ
る。第１・第２・第３被固定部に過大なトルクを入力す
る必要がないので、トルクの管理は一層容易であり、ま
た、トルクの精度を高くすることができる。しかも、回
転軸を弾性領域で緩く捩る程度であるから、第１・第２
・第３被固定部にトルクを入力する設備を簡単で軽量な
構成にすることができる。
【００２３】請求項６は、請求項４又は請求項５記載の
トルク検出装置を、車両用ステアリングホイールで発生
したステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク
センサとして搭載した電動パワーステアリング装置であ
る。請求項６は、回転軸が、ステアリングホイールで自
在軸継手を介して回転するピニオン軸であり、第１被固
定部が、自在軸継手に連結するべくピニオン軸の一端部
に形成したスプライン結合部又はセレーション結合部で
あり、第３被固定部が、操舵車輪に連結するラックアン
ドピニオン機構のピニオンであることを特徴とする。
【００２４】電動パワーステアリング装置に搭載したト
ルク検出装置の回転軸は、トルク入力側とトルク出力側
とに分割しない一体の軸であるから、操舵トルクが作用
したときに、ねじれ角が極めて小さくてすむ。このた
め、ステアリングホイールの操舵に対して操舵車輪の動
作に時間遅れが生じることはない。従って、操舵トルク
に応じた補助トルクを発生させて補助する電動パワース
テアリング装置の応答性を、より高めることができる。
このため、操舵感覚をより高めることができる。特に、
車速の増加に応じて補助トルクを減少させることで、ス
テアリングホイールの手応え感を増すようにした場合で
あっても、回転軸のねじれ角が極めて小さくてすむ。こ
のため、ステアリングホイールを操舵したときに、その
操舵角を直接的に操舵車輪に伝達することができ、応答
性の良い小気味良い操舵が可能になる。
【００２５】さらには、回転軸のスプライン結合部又は
セレーション結合部が、第１被固定部の役割を兼ね、回
転軸のピニオンが、第３被固定部の役割を兼ねるように
したので、工具や治具を掛けて捩るための被固定部とし
ては第２被固定部だけですむ。従って、回転軸の剛性を
より高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。先ずトルク検出装置及びトルク検出装置
を搭載した電動パワーステアリング装置の第１実施例に
ついて、図１〜図６に基づき説明する。
【００２７】図１（ａ）〜（ｅ）は本発明に係るトルク
検出装置（第１実施例）の構成図兼製造手順説明図であ
る。（ｅ）に示す第１実施例のトルク検出装置１０は、
円柱状の回転軸２０に、永久歪みが付与され作用トルク
に応じて磁歪特性が変化する永久歪み部２３を設け、こ
の永久歪み部２３の周囲に、永久歪み部２３に生じた磁
歪効果を電気的に検出する検出部３０を設け、検出部３
０の検出信号を出力回路部４０で処理してトルク検出信
号として出力するようにした、磁歪式トルクセンサであ
る。
【００２８】回転軸２０の材質は、例えばニッケルクロ
ムモリブデン鋼鋼材（JIS-G-4103、記号；ＳＮＣＭ）等
の強磁性の材料である。第１実施例は回転軸２０に、軸
長手方向に一定の距離を有して一対の被固定部２１，２
２を設け、これら一対の被固定部２１，２２間に、被固
定部２１，２２を捩ることで永久歪みが付与された永久
歪み部２３を設けたことを特徴とする。
【００２９】検出部３０は、回転軸２０の永久歪み部２
３を包囲するように設けたものであり、回転軸２０を通
した筒状のコイルボビン３１と、コイルボビン３１に巻
いた多層ソレノイド巻きコイル３２（以下、単に「コイ
ル３２」と言う。）と、コイル３２の周囲を囲う磁気シ
ールド用バックヨーク３３と、からなる。コイル３２
は、回転軸２０の外周面から微小の空隙を有して、回転
軸２０の磁気回路内に配置することで、永久歪み部２３
にトルクが作用したときの透磁率の変化に応じてインピ
ーダンスが変化するものである。
【００３０】次に、回転軸２０に永久歪み部２３を設け
て検出部３０を組付ける手順を、図１（ａ）〜（ｅ）に
基づき説明する。（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であ
る。（ａ）及び（ｂ）に示すように、一対の被固定部２
１，２２は回転軸２０の外周面を２面取り又は４面取り
することで形成した少なくとも一対の平坦面である。回
転軸２０に永久歪み部２３を設けるには、上下の被固定
部２１，２２に工具５１，５２を掛けて回転軸２０を所
定角度だけ捩ることで、所定の永久歪みを付与する。
【００３１】例えば、先ず（ａ）において上下の被固定
部２１，２２に２分割状（半割り状）の工具５１，５２
を当ててボルト５３・・・にて組付ける。工具５１は左右
の工具半体５１Ａ，５１Ｂを組合せた円盤状部材であ
る。工具５２は左右の工具半体５２Ａ，５２Ｂを組合せ
た円盤状部材である。なお、回転軸２０の「ねじれ状
態」の理解を容易にするために、回転軸２０の表面に軸
長手方向に延びる参考線ＳＬを記載した。（ａ）の回転
軸２０に捩れがないので、参考線ＳＬは直線である。
【００３２】次に、（ｃ）において一方の工具５１を固
定するとともに他方の工具５２を捩る、又は、上下の工
具５１，５２を互いに逆方向に捩ることで、過大なトル
クを所定時間加え、回転軸２０を塑性変形させて永久歪
みを付与する。このときのトルクは、例えば３０〜４０
Ｋｇｆ・ｍ程度である。
【００３３】その後にトルクを除き、上下の被固定部２
１，２２から工具５１，５２を外す。このようにして、
（ｄ）のように回転軸２０のうち被固定部２１，２２間
に永久歪みを付与することができる。回転軸２０のう
ち、永久歪みを付与された部分は、永久歪み部２３とな
る。この状態では回転軸２０に捩れが有るので、参考線
ＳＬは螺旋状になる。その後、永久歪み部２３を設けた
回転軸２０に、（ｅ）のように検出部３０を組付けるこ
とで、トルク検出装置１０を得ることができる。
【００３４】以上の説明から明らかなように第１実施例
は、回転軸２０に、軸長手方向に一定の距離を有して一
対の被固定部２１，２２を設け、これら被固定部２１，
２２を捩ることで、一対の被固定部２１，２２間に所定
の永久歪みを付与した永久歪み部２３を設けるようにし
たことを特徴とする。一対の被固定部２１，２２に、工
具５１，５２や治具を確実に且つ安定的に掛けることが
できる。従って、工具５１，５２や治具を所定角度だけ
捩ることで、回転軸２０のうち被固定部２１，２２間
に、所定の永久歪みを正確に且つ確実に付与することが
できる。
【００３５】図２は本発明に係るトルク検出装置（第１
実施例）の回路図である。トルク検出装置の出力回路部
４０は、コイル３２と抵抗値一定の抵抗４１とを直列接
続した直列回路４２に、交流電圧供給源４３から交流電
圧を印加し、コイル３２のインピーダンスの変化を交流
電圧に変換し検出部３０の検出信号として取出し、この
交流電圧の検出信号をダイオード４４で整流した後に、
ローパスフィルタ４５でノイズの少ない直流電圧の検出
信号に変換し、この直流電圧の検出信号を増幅器４６で
増幅し、トルク検出信号として出力端子４７から出力す
るようにしたものである。直列回路４２にダイオード４
４を接続した回路は整流回路である。ローパスフィルタ
４５は、抵抗４８とコンデンサ４９とからなる平滑回路
である。
【００３６】図３は本発明に係るトルク検出装置（第１
実施例）の磁歪特性図であり、横軸に回転軸に作用する
トルクＴの変化を示し、縦軸にコイルのインピーダンス
の変化を示す。ここで磁歪特性曲線ＳＰは、横軸のトル
ク原点Ｔ１（トルクＴ＝０の点）から右半分が回転軸２
０に右回りのトルクが作用したときの特性であり、ま
た、トルク原点Ｔ１から左半分が回転軸２０に左回りの
トルクが作用したときの特性であって、トルク原点Ｔ１
を通る縦線に対して左右の特性が線対称である。このた
め、コイル３２のインピーダンスの絶対値から、すなわ
ち、回転軸２０の透磁率の絶対値からは、右回りのトル
クであるか、又は左回りのトルクであるかを判別するこ
とができない。
【００３７】そこで本発明者等は、作用トルクに対する
磁性回転軸２０の透磁率の関係を検討した結果、回転軸
２０を捩って永久歪みを付与することにより、トルク検
出装置に採用する回転軸２０のトルク原点Ｔ１を、トル
ク原点Ｔ２（トルクＴ≠０）にずらすことができること
を見出した。すなわち、トルク作用開始点を移動させ
た。
【００３８】永久歪みを付与した結果、磁歪特性曲線Ｓ
Ｐは、トルク原点Ｔ２を通る縦線に対して左右の特性が
非対称な特性を有する。従って磁歪特性曲線ＳＰのう
ち、トルク原点Ｔ２を基準にした左右一定の範囲Ａ１，
Ａ２を使用することで、インピーダンスの絶対値の大き
さからトルクの方向と大きさが判る。
【００３９】上述のように、正確な永久歪みが付与され
た回転軸２０を用いることにより、上記図２に示す回転
軸２０に作用するトルクに応じて永久歪み部２３の透磁
率が変化し、このときのコイル３２におけるインピーダ
ンスの変化を出力回路部４０にて検出することで、トル
クの方向とトルクの値とを正確に検出することができ
る。
【００４０】次に、上記第１実施例のトルク検出装置１
０を電動パワーステアリング装置に搭載した例について
説明する。図４は本発明に係る電動パワーステアリング
装置（第１実施例）の模式図である。第１実施例の電動
パワーステアリング装置６０は、車両のステアリングホ
イール７１から操舵車輪（前輪）７９，７９に至るステ
アリング系７０と、このステアリング系７０に補助トル
クを加える補助トルク機構８０とからなる。
【００４１】ステアリング系７０は、ステアリングホイ
ール７１にステアリングシャフト７２及び自在軸継手７
３，７３を介して回転軸２０を連結し、回転軸２０にラ
ックアンドピニオン機構７５を介してラック軸７６を連
結し、ラック軸７６の両端に左右のタイロッド７７，７
７及びナックル７８，７８を介して左右の操舵車輪７
９，７９を連結したものである。ラックアンドピニオン
機構７５は、回転軸２０に形成したピニオン２６に、ラ
ック軸７６に形成したラック７６ａを噛み合わせたもの
である。運転者がステアリングホイール７１を操舵する
ことで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機
構７５及び左右のタイロッド７７，７７を介して、左右
の操舵車輪７９，７９を操舵することができる。
【００４２】補助トルク機構８０は、ステアリングホイ
ール７１に加えたステアリング系７０の操舵トルクをト
ルク検出装置１０で検出し、このトルク検出信号に基づ
き制御手段８１で制御信号を発生し、この制御信号に基
づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動機８２で発生
し、補助トルクを減速機構８４及び回転軸２０を介し
て、ステアリング系７０のラックアンドピニオン機構７
５に伝達し、このラックアンドピニオン機構７５及び左
右のタイロッド７７，７７によって、左右の操舵輪７
９，７９を操舵することができる。従って、運転者の操
舵トルクに電動機８２の補助トルクを加えた複合トルク
によって、操舵輪７９，７９を操舵することができる。
【００４３】図５は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置（第１実施例）の全体構成図であり、左端部及び
右端部を断面して表したものである。この図は、電動パ
ワーステアリング装置６０のラック軸７６を、車幅方向
（図左右方向）に延びるハウジング９１に軸方向へスラ
イド可能に収容したことを示す。ラック軸７６は、ハウ
ジング９１から突出した長手方向両端にボールジョイン
ト９２，９２を介してタイロッド７７，７７を連結した
軸である。９３，９３はダストシール用ブーツである。
【００４４】図６は図５の６−６線断面図であり、電動
パワーステアリング装置６０の縦断面構造を示す。電動
パワーステアリング装置６０は、トルク検出装置１０、
回転軸２０、ラックアンドピニオン機構７５及び減速機
構８４をハウジング９１に収納し、このハウジング９１
の上部開口を上部カバー部９４で塞いだものである。ト
ルク検出装置１０は、上部カバー部９４に取付けたもの
である。
【００４５】ハウジング９１は、上下に延びる回転軸２
０の上部、長手中央部及び下端を３個の軸受９５〜９７
を介して回転可能に支承したものであり、さらに電動機
８２を取付けるとともに、ラックガイド１００を備え
る。
【００４６】回転軸２０は、上記図４に示すようにステ
アリングホイール７１で自在軸継手７３を介して回転す
るピニオン軸である。すなわち回転軸２０は、上端部
（一端部）に自在軸継手７３に連結するスプライン結合
部２５又はセレーション結合部２５を形成し、下端部
（他端部）にピニオン２６を形成したものである。
【００４７】ラックガイド１００は、ラック７６ａの反
対側からラック軸７６にガイド部１０１を当て、更に圧
縮ばね１０２を介して調整ボルト１０３にて押すことで
ラック７６ａに予圧を与えて、ラック７６ａをピニオン
２６に押し付けるものである。１０４はロックナットで
ある。
【００４８】減速機構８４は、電動機８２で発生した補
助トルクを回転軸２０に伝達するウォームギヤ機構、す
なわち倍力機構である。詳しく述べると減速機構８４
は、電動機８２の出力軸８３に設けたウォーム８５と、
回転軸２０に結合するとともにウォーム８５に噛み合わ
せたウォームホイール８６（以下、単に「ホイール８
６」と言う。）とからなる。ホイール８６は回転軸２０
に、焼き嵌め等で実質的に一体に結合したものである。
図中、１１１はオイルシール、１１２〜１１４は止め
輪、１１５はスペーサ、１１６はＯリングである。
【００４９】次に、トルク検出装置及びトルク検出装置
を搭載した電動パワーステアリング装置の他の実施例に
ついて説明する。なお、上記図１〜６に示す第１実施例
と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省
略する。
【００５０】図７（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るトルク
検出装置（第２実施例）の構成図兼製造手順説明図であ
る。（ｆ）に示すトルク第２実施例の検出装置２００
は、回転軸２０の表面に磁歪膜２０１を所定幅Ｗで全周
にわたって設け、この磁歪膜２０１の周囲に、磁歪膜２
０１に生じた磁歪効果を電気的に検出する検出部３０を
設け、検出部３０の検出信号を出力回路部４０で処理し
てトルク検出信号として出力するようにした、磁歪式ト
ルクセンサである。
【００５１】磁歪膜２０１は、一対の被固定部２１，２
２間に設けた所定厚みのメッキ層からなる。このメッキ
層は、作用トルクに応じて磁歪特性が変化する膜であ
り、一対の被固定部２１，２２を捩ることで歪みが付与
されたことを特徴とする。磁歪膜２０１は、歪みの変化
に対して磁束密度の変化の大きい材料からなる膜であ
り、例えば、回転軸２０の外周面に気相メッキ法で形成
したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。この合金膜の厚みは
例えば５〜２０μｍ程度である。Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜
は、Ｎｉを概ね２０重量％含んだ場合と概ね５０重量％
含んだ場合に、磁歪定数が大きくなるので磁歪効果が高
まる傾向にあり、このようなＮｉ含有率の材料を使用す
ることが好ましい。例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜とし
て、Ｎｉを５０〜６０重量％含み、残りがＦｅである材
料を使用する。なお、磁歪膜２０１は強磁性体の膜であ
ればよく、パーマロイ（Ｎｉ；約７８重量％、Ｆｅ；残
り）やスーパーマロイ（Ｎｉ；７８重量％、Ｍｏ；５重
量％、Ｆｅ；残り）の膜であってもよい。ここで、Ｎｉ
はニッケル、Ｆｅは鉄、Ｍｏはモリブデンである。
【００５２】上述のように、歪みが付与された磁歪膜２
０１を回転軸２０に設けたので、回転軸２０を介して磁
歪膜２０１にトルクが作用したときに、このトルクに応
じて磁歪膜２０１の透磁率が変化し、このときの上記図
２に示すコイル３２におけるインピーダンスの変化を出
力回路部４０にて検出することで、トルクの方向とトル
クの値とを検出することができる。
【００５３】次に、上記構成の回転軸２０に歪みを有し
た磁歪膜２０１を設けて検出部３０を組付ける手順につ
いて、図７（ａ）〜（ｆ）に基づき説明する。（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。（ａ）〜（ｃ）に示す
手順については、上記図１（ａ）〜（ｃ）に示す手順と
同じなので、説明を省略する。但し、回転軸２０を捩る
際のトルク及びトルク作用時間は、第１実施例よりも小
さいものであり、回転軸２０自体に永久歪みが残らない
程度である。すなわち、回転軸２０を弾性領域で緩く捩
るものである。このトルクは、例えば３〜６Ｋｇｆ・ｍ
程度である。
【００５４】（ｄ）は回転軸２０を捩った状態を示す。
この状態では回転軸２０に捩れが有るので、参考線ＳＬ
は螺旋状になる。次にこの捩った状態で、回転軸２０の
外周面に且つ被固定部２１，２２間の所定位置にメッキ
処理を施すことにより、メッキ層からなる磁歪膜２０１
を形成する。なお、磁歪膜２０１の「ねじれ状態」の理
解を容易にするために、磁歪膜２０１の表面に軸長手方
向に延びる参考線ＳＬ１を記載した。（ｄ）では磁歪膜
２０１に捩れがないので、参考線ＳＬ１は軸長手方向の
直線である。
【００５５】その後、トルクを除いて回転軸２０の捩り
状態を元に戻し、上下の被固定部２１，２２から工具５
１，５２を外す。この状態では回転軸２０に捩れがない
ので、参考線ＳＬは（ｅ）のように軸長手方向の直線に
戻る。また、磁歪膜２０１に捩れが有るので、参考線Ｓ
Ｌ１は螺旋状になる。このようにして、（ｅ）のように
磁歪膜２０１を永久的に変形させることで、結果的に磁
歪膜２０１に永久的に歪みを付与することができる。す
なわち、捩った回転軸２０を元に戻すだけで磁歪膜２０
１に歪みが永久的に残る。その後、磁歪膜２０１を設け
た回転軸２０に、（ｆ）のように検出部３０を組付ける
ことで、トルク検出装置２００を得ることができる。
【００５６】第２実施例によれば、回転軸２０を捩るト
ルクは、結果的に磁歪膜２０１に歪みを付与するだけの
小さいものですむ。このトルクは回転軸２０を弾性領域
で緩く捩る程度である。上記第１実施例のように、被固
定部２１，２２に過大なトルクを入力する必要がないの
で、トルクの管理は一層容易である。しかも、回転軸２
０を弾性領域で緩く捩る程度であるから、被固定部２
１，２２にトルクを入力する設備を簡単で軽量な構成に
することができる。
【００５７】さらには、入力トルクが小さいので、回転
軸２０に設ける被固定部２１，２２を小さくすることが
できる。すなわち、（ｂ）に示す被固定部２１，２２と
しての平坦面を浅くすることができる。その分、回転軸
２０を大径にすることによって回転軸２０のねじり剛性
をより高めることができる。
【００５８】なお、上記図７（ａ）〜（ｆ）の手順にお
いて、回転軸２０のうち被固定部２１，２２間にメッ
キ処理を施して、磁歪膜２０１を形成した後に、被固
定部２１，２２に工具５１，５２を掛けて回転軸２０を
捩ることで、磁歪膜２０１を塑性変形させて所定の永
久歪みを付与することにより、結果的に磁歪膜２０１に
永久的に歪みを与えてもよい。
【００５９】次に、上記構成・作用のトルク検出装置２
００を電動パワーステアリング装置に搭載した例につい
て説明する。図８は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置（第２実施例）の縦断面図であり、上記図６に対
応する図である。第２実施例の電動パワーステアリング
装置２６０は、歪みが付与された磁歪膜２０１を設けた
回転軸２０を用いたことを特徴とする。他の構成につい
ては、上記図４〜図６に示すものと同一であり、説明を
省略する。
【００６０】図９は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置（第３実施例）の縦断面図であり、上記図６に対
応する図である。第３実施例のトルク検出装置３００及
びトルク検出装置３００を搭載した電動パワーステアリ
ング装置３６０は、上記図１〜図６に示す第１実施例の
トルク検出装置１０及び電動パワーステアリング装置６
０に対し、（１）一対の被固定部２１，２２を廃止する
とともに、（２）回転軸２０のスプライン結合部２５又
はセレーション結合部２５が、一方の被固定部２１の役
割を兼ね、（３）回転軸２０のピニオン２６が、他方の
被固定部２２の役割を兼ねるようにしたことを特徴す
る。
【００６１】上述のように回転軸２０は、その軸長手中
央部分にホイール８６を実質的に一体に結合したもので
ある。この結果、回転軸２０のうちホイール８６を結合
した部分の剛性は極めて大きい。スプライン結合部２５
又はセレーション結合部２５に工具を掛けるとともに、
ピニオン２６に工具を掛け、これらの工具を回して回転
軸２０を捩ったときに、回転軸２０は軸長手方向全体に
わたって均一に塑性変形することはない。回転軸２０
は、スプライン結合部２５又はセレーション結合部２５
と、ホイール８６結合部分との間、すなわち径方向の断
面積がほぼ同一の部分で塑性変形が発生する。従って、
この第３実施例の永久歪み部２３も、上記図６に示す第
１実施例と同様の磁歪特性を得ることができる。しか
も、回転軸２０に工具や治具を掛けて捩るための被固定
部を特別に設ける必要はない。従って、回転軸２０の剛
性をより高めることができる。
【００６２】図１０は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置（第４実施例）の縦断面図であり、上記図８に
対応する図である。第４実施例のトルク検出装置４００
及びトルク検出装置４００を搭載した電動パワーステア
リング装置４６０は、上記図７〜図８に示す第２実施例
のトルク検出装置２００及び電動パワーステアリング装
置２６０に対し、（１）一対の被固定部２１，２２を廃
止するとともに、（２）回転軸２０のスプライン結合部
２５又はセレーション結合部２５が、一方の被固定部２
１の役割を兼ね、（３）回転軸２０のピニオン２６が、
他方の被固定部２２の役割を兼ねるようにしたことを特
徴する。第４実施例においても、上記第３実施例と同様
に、回転軸２０に工具や治具を掛けて捩るための被固定
部を特別に設ける必要はない。従って、回転軸２０の剛
性をより高めることができる。
【００６３】図１１（ａ）〜（ｅ）は本発明に係るトル
ク検出装置（第５実施例）の構成図兼製造手順説明図で
ある。（ｅ）に示す第５実施例のトルク検出装置５００
は、回転軸２０に、永久歪みが付与され作用トルクに応
じて磁歪特性が変化する第１永久歪み部５２４及び第２
永久歪み部５２５を設け、これら第１・第２永久歪み部
５２４，５２５の周囲に、第１・第２永久歪み部５２
４，５２５に生じた磁歪効果を電気的に検出する検出部
５３０を設け、検出部５３０の検出信号を出力回路部５
４０で処理してトルク検出信号として出力するようにし
た、磁歪式トルクセンサである。
【００６４】第５実施例は回転軸２０に、軸長手方向に
一定の距離を有して第１被固定部５２１、第２被固定部
５２２並びに第３被固定部５２３をこの順に設け、第１
・第２被固定部５２１，５２２間に、第１・第２被固定
部５２１，５２２を捩ることで永久歪みが付与され作用
トルクに応じて磁歪特性が変化する第１永久歪み部５２
４を設け、第２・第３被固定部５２２，５２３間に、第
２・第３被固定部５２２，５２３を第１・第２被固定部
５２１，５２２とは逆方向に捩ることで永久歪みが付与
され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第２永久歪
み部５２５を設けたことを特徴とする。第１永久歪み部
５２４の永久歪みの方向に対して、第２永久歪み部５２
５の永久歪みの方向は逆向きである。
【００６５】検出部５３０は、回転軸２０の第１・第２
永久歪み部５２４，５２５を包囲するように設けたもの
である。詳しく述べると、検出部５３０は、回転軸２０
を通した筒状のコイルボビン５３１と、コイルボビン５
３１に巻いた第１多層ソレノイド巻きコイル５３２Ａ並
びに第２多層ソレノイド巻きコイル５３２Ｂと、第１・
第２多層ソレノイド巻きコイル５３２Ａ，５３２Ｂの周
囲を囲う磁気シールド用バックヨーク５３３と、からな
る。以下、第１多層ソレノイド巻きコイル５３２Ａのこ
とを「第１コイル５３２Ａ」と言い、第２多層ソレノイ
ド巻きコイル５３２Ｂのことを「第２コイル５３２Ｂ」
と言う。
【００６６】第１コイル５３２Ａは、回転軸２０の外周
面から微小の空隙を有して、回転軸２０の磁気回路内に
配置することで、第１永久歪み部５２４にトルクが作用
したときの透磁率の変化に応じてインピーダンスが変化
するものである。第２コイル５３２Ｂは、回転軸２０の
外周面から微小の空隙を有して、回転軸２０の磁気回路
内に配置することで、第２永久歪み部５２５にトルクが
作用したときの透磁率の変化に応じてインピーダンスが
変化するものである。
【００６７】次に、回転軸２０に第１・第２永久歪み部
５２４，５２５を設けて検出部５３０を組付ける手順
を、図１１（ａ）〜（ｅ）に基づき説明する。（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。（ａ）及び（ｂ）に示
すように、一対の第１・第２・第３被固定部５２１〜５
２３は回転軸２０の外周面を２面取り又は４面取りする
ことで形成した少なくとも一対の平坦面である。回転軸
２０に第１・第２永久歪み部５２４，５２５を設けるに
は、上下の第１・第２・第３被固定部５２１〜５２３に
工具５５１〜５５３を掛けて回転軸２０を所定角度だけ
捩ることで、所定の永久歪みを付与する。
【００６８】例えば、先ず（ａ）において上下の各被固
定部５２１〜５２３に２分割状（半割り状）の工具５５
１〜５５３を当ててボルト５５４・・・にて組付ける。工
具５５１は左右の工具半体５５１Ａ，５５１Ｂを組合せ
た円盤状部材である。工具５５２は左右の工具半体５５
２Ａ，５５２Ｂを組合せた円盤状部材である。工具５５
３は左右の工具半体５５３Ａ，５５３Ｂを組合せた円盤
状部材である。
【００６９】次に、（ｃ）において上下の工具５５１，
５５３を固定するとともに中央の工具５５２を捩る、又
は、上下の工具５５１，５５３と中央の工具５５２とを
互いに逆方向に捩ることで、過大なトルクを所定時間加
え、回転軸２０を塑性変形させて永久歪みを付与する。
このとき中央の工具５５２に加えるトルクは、例えば６
０〜８０Ｋｇｆ・ｍ程度である。上下の工具５５１，５
５３に加えるトルクは、例えば３０〜４０Ｋｇｆ・ｍ程
度である。
【００７０】その後にトルクを除き、各被固定部５２１
〜５２３から工具５５１〜５５３を外す。このようにし
て、（ｄ）のように回転軸２０のうち、第１・第２被固
定部５２１，５２２間及び第２・第３被固定部５２２，
５２３間に永久歪みを付与することができる。回転軸２
０のうち永久歪みを付与された部分は、第１永久歪み部
５２４及び第２永久歪み部５２５となる。この状態では
第２被固定部５２２を境に、回転軸２０の軸長手方向に
互いに逆方向の捩れが有るので、参考線ＳＬは上下逆向
きの螺旋状になる。その後、第１・第２永久歪み部５２
４，５２５を設けた回転軸２０に、（ｅ）のように検出
部５３０を組付けることで、トルク検出装置５００を得
ることができる。
【００７１】図１２は本発明に係るトルク検出装置（第
５実施例）の回路図である。第５実施例のトルク検出装
置の出力回路部５４０は、２組の回路部（第１回路部５
４０Ａ及び第２回路部５４０Ｂ）と増幅器５４６との組
合せからなる。第１回路部５４０Ａは、第１コイル５３
２Ａと抵抗値一定の抵抗５４１Ａとを直列接続した直列
回路５４２Ａに、交流電圧供給源５４３Ａから交流電圧
を印加し、第１コイル５３２Ａのインピーダンスの変化
を交流電圧に変換し検出部５３０の第１の検出信号とし
て取出し、この交流電圧の検出信号をダイオード５４４
Ａで整流した後に、ローパスフィルタ５４５Ａでノイズ
の少ない直流電圧の検出信号に変換し、この直流電圧の
検出信号を増幅器５４６に出力するようにしたものであ
る。
【００７２】第２回路部５４０Ｂは、上記第１回路部５
４０Ａと同様の回路構成であり、第２コイル５３２Ｂと
抵抗値一定の抵抗５４１Ｂとを直列接続した直列回路５
４２Ｂに、交流電圧供給源５４３Ｂから交流電圧を印加
し、第２コイル５３２Ｂのインピーダンスの変化を交流
電圧に変換し検出部５３０の第２の検出信号として取出
し、この交流電圧の検出信号をダイオード５４４Ｂで整
流した後に、ローパスフィルタ５４５Ｂでノイズの少な
い直流電圧の検出信号に変換し、この直流電圧の検出信
号を増幅器５４６に出力するようにしたものである。
【００７３】増幅器５４６は、第１回路部５４０Ａ及び
第２回路部５４０Ｂからの各検出信号の差を増幅（差動
増幅）し、トルク検出信号として出力端子５４７から出
力するようにしたものである。
【００７４】なお、直列回路５４２Ａ，５４２Ｂにダイ
オード５４４Ａ，５４４Ｂを接続した回路は整流回路で
ある。ローパスフィルタ５４５Ａ，５４５Ｂは、抵抗５
４８とコンデンサ５４９とからなる平滑回路である。
【００７５】図１３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るトル
ク検出装置（第５実施例）の磁歪特性図であり、横軸に
回転軸に作用するトルクＴの変化を示し、縦軸にコイル
のインピーダンスの変化を示し、上記図３に対応する。
（ａ）は第１の磁歪特性曲線ＳＰ１を示す磁歪特性図、
（ｂ）は第２の磁歪特性曲線ＳＰ２を示す磁歪特性図、
（ｃ）は上記（ａ）及び（ｂ）を合成した磁歪特性図で
ある。
【００７６】第１の磁歪特性曲線ＳＰ１は、第１コイル
５３２Ａに対応する特性曲線であって、上記図３に示す
磁歪特性曲線ＳＰと同一曲線である。トルク検出装置に
採用する回転軸２０のトルク原点Ｔ１を、回転軸２０を
捩って永久歪みを付与することにより、トルク原点−Ｔ
２（トルクＴ≠０）にずらした結果、第１の磁歪特性曲
線ＳＰ１は、トルク原点−Ｔ２を通る縦線に対して左右
の特性が非対称な特性を有する。すなわち、トルク作用
開始点を移動させた。
【００７７】また、第２の磁歪特性曲線ＳＰ２は、第２
コイル５３２Ｂに対応する特性曲線であって、（ｃ）に
示すように、トルク原点Ｔ２を通る縦線に対して第１の
磁歪特性曲線ＳＰ１と左右対称な特性、すなわち逆特性
を有する曲線である。トルク検出装置に採用する回転軸
２０のトルク原点Ｔ１を、回転軸２０を逆方向に捩って
永久歪みを付与することにより、（ｂ）に示すようにト
ルク原点Ｔ２（トルクＴ≠０）にずらした結果、第２の
磁歪特性曲線ＳＰ２は、トルク原点Ｔ２を通る縦線に対
して左右の特性が非対称な特性を有する。すなわち、ト
ルク作用開始点を移動させた。
【００７８】従って（ｃ）に示すように、第１・第２の
磁歪特性曲線ＳＰ１，ＳＰ２のうち、トルク原点−Ｔ
２，Ｔ２を基準にした左右一定の範囲Ａ１，Ａ２を使用
することで、インピーダンスの絶対値の大きさからトル
クの方向と大きさが判る。
【００７９】しかも、第５実施例は、互いに逆の磁歪特
性を有する第１・第２永久歪み部５２４，５２５に生じ
た透磁率の変化を、第１・第２コイル５３２Ａ，５３２
Ｂの２つで各々検出し、これらの検出信号を増幅器５４
６で差動増幅し、トルク検出信号として出力するように
したものである。外部環境の温度変化に対応して、第１
の磁歪特性曲線ＳＰ１と第２の磁歪特性曲線ＳＰ２と
は、同じように変化する。例えば温度上昇の場合は、破
線にて示すように変化する。従って、第１・第２の磁歪
特性曲線ＳＰ１，ＳＰ２に応じた各検出信号を、増幅器
５４６にて差動増幅して出力を取り出すと、あるトルク
Ｔにおけるその差の値は、温度変化があった場合にも変
化しない。従って、温度特性の影響を排除して安定した
信号特性を得ることができ、環境温度の変化に対して変
化しない、より優れたトルク検出信号を得ることができ
る。
【００８０】さらに第５実施例では、第１・第２の磁歪
特性曲線ＳＰ１，ＳＰ２が、検出の基準であるトルク原
点−Ｔ２，Ｔ２を通る縦線に対して、左右対称な特性を
有しているので、２つの磁歪特性を比較することによ
り、トルク検出装置５００の故障診断を実施することが
できる。例えば、第１・第２の磁歪特性曲線ＳＰ１，Ｓ
Ｐ２に応じた各検出値を加算した値の１／２は一定であ
るから、この値と大きく異なる値が得られたときは、ト
ルク検出装置５００が故障していると判断することがで
きる。
【００８１】ここで一旦図１２に戻って説明を続ける。
上述のように永久歪みが付与された回転軸２０を用いる
ことにより、第１永久歪み部５２４に生じた磁歪効果を
第１コイル５３２Ａにて検出するとともに、第２永久歪
み部５２５に生じた磁歪効果を第２コイル５３２Ｂにて
検出することで、回転軸２０に作用するトルクの方向と
大きさを検出することができる。すなわち、回転軸２０
に作用するトルクに応じて第１・第２永久歪み部５２
４，５２５の透磁率が変化し、このときの第１・第２コ
イル５３２Ａ，５３２Ｂにおけるインピーダンスの変化
を出力回路部５４０にて検出することで、トルクの方向
とトルクの値とを検出することができる。
【００８２】図１４は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置（第５実施例）の縦断面図であり、上記図６に
対応する図である。第５実施例の電動パワーステアリン
グ装置５６０は、上記図１１〜図１３に示すトルク検出
装置５００を搭載したことを特徴とする。他の構成につ
いては、上記図４〜図６に示すものと同一であり、説明
を省略する。
【００８３】図１５（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るトル
ク検出装置（第６実施例）の構成図兼製造手順説明図で
ある。（ｆ）に示す第６実施例のトルク検出装置６００
は、回転軸２０の表面に第１磁歪膜６０１及び第２磁歪
膜６０２を所定幅Ｗで全周にわたって設け、これら第１
・第２磁歪膜６０１，６０２の周囲に、第１・第２磁歪
膜６０１，６０２に生じた磁歪効果を電気的に検出する
検出部５３０を設け、検出部５３０の検出信号を出力回
路部５４０で処理してトルク検出信号として出力するよ
うにした、磁歪式トルクセンサである。
【００８４】第６実施例は回転軸２０に、軸長手方向に
一定の距離を有して第１被固定部５２１、第２被固定部
５２２並びに第３被固定部５３３をこの順に設け、第１
・第２被固定部５２１，５２２間に第１磁歪膜６０１を
設け、第２・第３被固定部５２２，５２３間に第２磁歪
膜６０２を設けたことを特徴とする。第１磁歪膜６０１
は、作用トルクに応じて磁歪特性が変化する膜であり、
第１・第２被固定部５２１，５２２を捩ることで歪みが
付与されたものである。第２磁歪膜６０２は、作用トル
クに応じて磁歪特性が変化する膜であり、第２・第３被
固定部５２２，５２３を第１・第２被固定部５２１，５
２２とは逆方向に捩ることで歪みが付与されたものであ
る。
【００８５】これら第１・第２磁歪膜６０１，６０２
は、歪みの変化に対して磁束密度の変化の大きい材料か
らなる膜であり、上記図７に示す第２実施例の磁歪膜２
０１と同じ材料で且つ同じ所定厚みのメッキ層からな
る。
【００８６】上述のように、歪みが付与された第１・第
２磁歪膜６０１，６０２を回転軸２０に設けたので、回
転軸２０を介して第１・第２磁歪膜６０１，６０２にト
ルクが作用したときに、このトルクに応じて第１・第２
磁歪膜６０１，６０２の透磁率が変化し、このときの上
記図１２に示す第１・第２コイル５３２Ａ，５３２Ｂに
おけるインピーダンスの変化を出力回路部５４０にて検
出することで、トルクの方向とトルクの値とを検出する
ことができる。
【００８７】次に、上記構成の回転軸２０に歪みを有し
た第１・第２磁歪膜６０１，６０２を設けて検出部５３
０を組付ける手順について、図１５（ａ）〜（ｆ）に基
づき説明する。（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であ
る。（ａ）〜（ｃ）に示す手順については、上記図１１
（ａ）〜（ｃ）に示す手順と同じなので、説明を省略す
る。但し、回転軸２０を捩る際のトルク及びトルク作用
時間は、第５実施例よりも小さいものであり、回転軸２
０自体に永久歪みが残らない程度である。このとき中央
の工具５５２に加えるトルクは、例えば６〜１２Ｋｇｆ
・ｍ程度である。上下の工具５５１，５５３に加えるト
ルクは、例えば３〜６Ｋｇｆ・ｍ程度である。
【００８８】（ｄ）は回転軸２０を捩った状態を示す。
この状態では第２被固定部５２２を境に、回転軸２０の
軸長手方向に互いに逆方向の捩れが有るので、参考線Ｓ
Ｌは上下逆向きの螺旋状になる。次に、この捩った状態
で回転軸２０の外周面に且つ、第１・第２被固定部５２
１，５２２間及び第２・第３被固定部５２２，５２３間
の所定位置にメッキ処理を施すことにより、メッキ層か
らなる第１・第２磁歪膜６０１，６０２を形成する。な
お、第１・第２磁歪膜６０１，６０２の「ねじれ状態」
の理解を容易にするために、第１・第２磁歪膜６０１，
６０２の表面に軸長手方向に延びる参考線ＳＬ０１，Ｓ
Ｌ０２を記載した。（ｄ）では第１・第２磁歪膜６０
１，６０２に捩れがないので、参考線ＳＬ０１，ＳＬ０
２は軸長手方向の直線である。
【００８９】その後、トルクを除いて回転軸２０の捩り
状態を元に戻し、上下の各被固定部５２１〜５２３から
工具５５１〜５５３を外す。この状態では回転軸２０に
捩れがないので、参考線ＳＬは（ｅ）のように軸長手方
向の直線に戻る。また、第１・第２磁歪膜６０１，６０
２に捩れが有るので、参考線ＳＬ０１，ＳＬ０２は螺旋
状になる。このようにして、（ｅ）のように第１・第２
磁歪膜６０１，６０２を永久的に変形させることで、結
果的に第１・第２磁歪膜６０１，６０２に永久的に歪み
を付与することができる。すなわち、捩った回転軸２０
を元に戻すだけで第１・第２磁歪膜６０１，６０２に歪
みが永久的に残る。その後、第１・第２磁歪膜６０１，
６０２を設けた回転軸２０に、（ｆ）のように検出部５
３０を組付けることで、トルク検出装置６００を得るこ
とができる。
【００９０】なお、上記図１５（ａ）〜（ｆ）の手順に
おいて、回転軸２０のうち、第１・第２被固定部５２
１，５２２間及び第２・第３被固定部５２２，５２３間
にメッキ処理を施して、第１・第２磁歪膜６０１，６０
２を形成した後に、各被固定部５２１〜５２３に工具
５５１〜５５３を掛けて回転軸２０を捩ることで、第
１・第２磁歪膜６０１，６０２を塑性変形させて所定の
永久歪みを付与することにより、結果的に第１・第２磁
歪膜６０１，６０２に永久的に歪みを与えてもよい。
【００９１】次に、上記構成・作用のトルク検出装置６
００を電動パワーステアリング装置に搭載した例につい
て説明する。図１６は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置（第６実施例）の縦断面図であり、上記図６に
対応する図である。第６実施例の電動パワーステアリン
グ装置６６０は、歪みが付与された第１・第２磁歪膜６
０１，６０２を設けた回転軸２０を用いたことを特徴と
する。他の構成については、上記図１４に示すものと同
一であり、説明を省略する。
【００９２】図１７は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置（第７実施例）の縦断面図であり、上記図１４
に対応する図である。第７実施例のトルク検出装置７０
０及びトルク検出装置７００を搭載した電動パワーステ
アリング装置７６０は、上記図１１〜図１４に示す第５
実施例のトルク検出装置５００及び電動パワーステアリ
ング装置５６０に対し、（１）第１被固定部５２１並び
に第３被固定部５２３を廃止するとともに、（２）回転
軸２０のスプライン結合部２５又はセレーション結合部
２５が、第１被固定部５２１の役割を兼ね、（３）回転
軸２０のピニオン２６が、第３被固定部５２３の役割を
兼ねるようにしたことを特徴する。
【００９３】上述のように回転軸２０は、その軸長手中
央部分にホイール８６を実質的に一体に結合したもので
ある。この結果、回転軸２０のうちホイール８６を結合
した部分の剛性は極めて大きい。スプライン結合部２５
又はセレーション結合部２５に工具を掛けるとともに、
ピニオン２６及び第２被固定部５２２に工具を掛け、こ
れらの工具を回して回転軸２０を捩ったときに、回転軸
２０は軸長手方向全体にわたって均一に塑性変形するこ
とはない。すなわち、回転軸２０は、スプライン結合部
２５又はセレーション結合部２５と第２被固定部５２２
との間、及び、第２被固定部５２２とホイール８６結合
部分との間、すなわち径方向の断面積がほぼ同一の部分
で塑性変形が発生する。従って、この第７実施例の第１
・第２永久歪み部５２４，５２５も、上記図１４に示す
第５実施例と同様の磁歪特性を得ることができる。しか
も、回転軸２０に工具や治具を掛けて捩るための被固定
部は１つだけですむ。従って、回転軸２０の剛性をより
高めることができる。
【００９４】図１８は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置（第８実施例）の縦断面図であり、上記図１６
に対応する図である。第８実施例のトルク検出装置８０
０及びトルク検出装置８００を搭載した電動パワーステ
アリング装置８６０は、上記図１５〜図１６に示す第６
実施例のトルク検出装置６００及び電動パワーステアリ
ング装置６６０に対し、（１）第１被固定部５２１並び
に第３被固定部５２３を廃止するとともに、（２）回転
軸２０のスプライン結合部２５又はセレーション結合部
２５が、第１被固定部５２１の役割を兼ね、（３）回転
軸２０のピニオン２６が、第３被固定部５２３の役割を
兼ねるようにしたことを特徴する。第８実施例において
も、上記第７実施例と同様に、回転軸２０に工具や治具
を掛けて捩るための被固定部は１つだけですむ。従っ
て、回転軸２０の剛性をより高めることができる。
【００９５】ところで、上記図１１〜図１４に示す第５
実施例及び図１７に示す第７実施例については、第１
永久歪み部５２４の永久歪みの方向に対して、第２永久
歪み部５２５の永久歪みの方向を一致させるとともに、
第１永久歪み部５２４の歪み量に対して、第２永久歪
み部５２５の歪み量を異なるように設定してもよい。ま
た、上記図１５〜図１６に示す第６実施例及び図１８に
示す第８実施例については、第１磁歪膜６０１の歪み
の方向に対して、第２磁歪膜６０２の歪みの方向を一致
させるとともに、第１磁歪膜６０１の歪み量に対し
て、第２磁歪膜６０２の歪み量を異なるように設定して
もよい。このように２つの歪みを同方向に設定する一例
として、上記第５実施例を挙げて上記図１１〜図１３に
基づき説明する。
【００９６】上記図１１（ｃ）において、例えば上の工
具５５１を固定するとともに中央の工具５５２及び下の
工具５５３を同一方向に捩ることで、過大なトルクを所
定時間加え、回転軸２０を塑性変形させて永久歪みを付
与する。この場合、第１・第２被固定部５２１，５２２
間に加えるトルクに対して、第２・第３被固定部５２
２，５２３間に加えるトルクが異なるように設定する。
【００９７】その後にトルクを除くと、図１１（ｄ）の
回転軸２０において、第１永久歪み部５２４の永久歪
みの方向に対して、第２永久歪み部５２５の永久歪みの
方向を一致させるとともに、第１永久歪み部５２４の
歪み量に対して、第２永久歪み部５２５の歪み量を異な
るように（例えば小さく）設定することができる。この
状態では回転軸２０の軸長手方向に互いに同方向の捩れ
が有るので、参考線ＳＬは上下同じ向きの螺旋状にな
る。
【００９８】この場合、上記図１２に示す第５実施例の
回路図は、第１回路部５４０Ａの検出信号又は第２回路
部５４０Ｂの検出信号のみを増幅器５４６に入力して増
幅器５４６で増幅し、トルク検出信号として出力する構
成にすればよい。
【００９９】この第５実施例の変形例における第１・第
２コイル５３２Ａ，５３２Ｂの磁歪特性は、上記図１３
の磁歪特性図の代りに次の図１９の磁歪特性図に示すよ
うになる。図１９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るトルク
検出装置（第５実施例の変形例）の磁歪特性図であり、
横軸に回転軸に作用するトルクＴの変化を示し、縦軸に
コイルのインピーダンスの変化を示し、上記図１３に対
応する。（ａ）は第１の磁歪特性曲線ＳＰ１を示す磁歪
特性図、（ｂ）は第２の磁歪特性曲線ＳＰ２を示す磁歪
特性図、（ｃ）は上記（ａ）及び（ｂ）を合成した磁歪
特性図である。
【０１００】第１の磁歪特性曲線ＳＰ１は、第１コイル
５３２Ａに対応する特性曲線であって、上記図１３に示
す第１の磁歪特性曲線ＳＰ１と同一曲線であり、トルク
原点Ｔ１を、トルク原点Ｔ２にずらしたものである。ま
た、第２の磁歪特性曲線ＳＰ２は、第２コイル５３２Ｂ
に対応する特性曲線であって、第１の磁歪特性曲線ＳＰ
１と同じ形状を有する曲線であるが、トルク原点Ｔ１
を、トルク原点Ｔ３（トルクＴ≠０）にずらしたもので
ある。但し、第１永久歪み部５２４の歪み量よりも、第
２永久歪み部５２５の歪み量を小さく設定したので、ト
ルク原点Ｔ３はトルク原点Ｔ１とトルク原点Ｔ２との間
にある。
【０１０１】従って（ｃ）に示すように、第１・第２の
磁歪特性曲線ＳＰ１，ＳＰ２のうち、トルク原点Ｔ２，
Ｔ３を基準にした左右一定の範囲Ａ１，Ａ２を使用する
ことで、インピーダンスの絶対値の大きさからトルクの
方向と大きさが判る。
【０１０２】しかも、この変形例は上述のように、第１
・第２永久歪み部５２４，５２５に生じた透磁率の変化
を、第１・第２コイル５３２Ａ，５３２Ｂの２つで各々
検出し、これらの検出信号のどちらか一方だけを増幅器
５４６に送り、増幅器５４６で増幅し、トルク検出信号
として出力するようにしたものである。なお、この変形
例では、上記第５実施例と同様に２つの磁歪特性に応じ
た検出値を比較することにより、トルク検出装置５００
の故障診断を行うことができる。すなわちこの変形例で
は、左右一定の範囲Ａ１，Ａ２においては、第１・第２
の磁歪特性曲線ＳＰ１，ＳＰ２に応じた２つの検出値の
差分は一定となる。従って、２つの検出値を比較し、通
常の差分と大きく異なる値が得られたときは、トルク検
出装置５００が故障していると判断することができる。
【０１０３】なお、上記実施の形態において、トルク検
出装置は電動パワーステアリング装置に備えたものに限
定されるものではなく、各種装置に適用可能である。
【０１０４】また、上記図１５に示す第６実施例のトル
ク検出装置６００や上記図１８に示す第８実施例のトル
ク検出装置８００においては、第１・第２磁歪膜６０
１，６０２の透磁率変化（組成）を互いに変えること
で、互いに異なる傾きの磁歪特性を得るようにしてもよ
い。例えば、回転軸２０に所定のトルクを加えた状態で
メッキ処理を施すことにより、互いに透磁率変化の異な
る（組成の異なる）メッキ層の第１・第２磁歪膜６０
１，６０２を形成する。互いに異なる組成の例示として
は、第１磁歪膜６０１が、Ｎｉ５０重量％を含むＮｉ−
Ｆｅ系の合金膜であり、第２磁歪膜６０２が、Ｎｉ５０
重量％を含むＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。
【０１０５】第１・第２磁歪膜６０１，６０２の互いに
異なる傾きの磁歪特性を第１・第２コイル５３２Ａ，５
３２Ｂで検出し、これらの検出信号を上記図１２の増幅
器５４６で差動増幅し、トルク検出信号として出力する
ことができる。この場合においても、温度特性の影響を
排除して安定した信号特性を得ることができる。また、
２つの磁歪特性を比較することにより、トルク検出装置
６００，８００の故障診断を実施することができる。
【０１０６】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、トルク検出装置の回転軸を、トルク
入力側とトルク出力側とに分割しない一体の軸としたの
で、トルクが作用したときに、回転軸のねじれ角が極め
て小さくてすむ。従って、トルク検出装置における回転
軸の、トルク入力側からトルク出力側へのトルク伝達時
間の遅れを解消することができる。
【０１０７】さらに請求項１は、回転軸に、軸長手方向
に一定の距離を有して一対の被固定部を設け、これら一
対の被固定部間に、被固定部を捩ることで永久歪みが付
与され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する永久歪み
部を設け、この永久歪み部の周囲に、永久歪み部に生じ
た磁歪効果を電気的に検出する検出部を設けたので、回
転軸のねじれ角が極めて小さいにもかかわらず、トルク
に応じて永久歪み部に生じる磁歪効果を検出部で検出す
ることによって、トルクを確実に検出することができ
る。
【０１０８】さらにまた請求項１は、回転軸に、軸長手
方向に一定の距離を有して一対の被固定部を設けたの
で、一対の被固定部に工具や治具を掛けて捩ることによ
って、回転軸のうち被固定部間に正確な永久歪みを付与
した永久歪み部を設けることができる。回転軸に永久歪
みを付与することで、永久歪み部を有する部分の磁歪特
性曲線の原点を、永久歪みを付与する前の原点に対して
ずらすことができる。従って、永久歪み部に生じた磁歪
効果を検出部にて検出することにより、回転軸に作用す
るトルクの方向と大きさを簡単な構成で確実に且つ速や
かに検出することができる。
【０１０９】請求項２は、トルク検出装置の回転軸を、
トルク入力側とトルク出力側とに分割しない一体の軸と
したので、トルクが作用したときに、回転軸のねじれ角
が極めて小さくてすむ。従って、トルク検出装置におけ
る回転軸の、トルク入力側からトルク出力側へのトルク
伝達時間の遅れを解消することができる。
【０１１０】さらに請求項２は、回転軸に、軸長手方向
に一定の距離を有して一対の被固定部を設け、回転軸の
表面に且つ一対の被固定部間に、作用トルクに応じて磁
歪特性が変化するメッキ層からなり一対の被固定部を捩
ることで歪みが付与された磁歪膜を所定幅で全周にわた
って設け、この磁歪膜の周囲に、磁歪膜に生じた磁歪効
果を電気的に検出する検出部を設けたので、回転軸のね
じれ角が極めて小さいにもかかわらず、トルクに応じて
磁歪膜に生じる磁歪効果を検出部で検出することによっ
て、トルクを確実に検出することができる。
【０１１１】さらにまた請求項２は、回転軸に、軸長手
方向に一定の距離を有して一対の被固定部を設けたの
で、一対の被固定部に工具や治具を掛けて捩ることによ
って、回転軸のうち被固定部間に正確な歪みを付与した
磁歪膜を設けることができる。歪みを付与した磁歪膜を
回転軸に設けることで、磁歪膜の磁歪特性曲線の原点
は、歪みを付与する前の原点に対してずらすことができ
る。従って、磁歪膜に生じた磁歪効果を検出部にて検出
することにより、回転軸に作用するトルクの方向と大き
さを簡単な構成で確実に且つ速やかに検出することがで
きる。
【０１１２】さらに請求項２は、回転軸を捩るトルク
が、磁歪膜に歪みを付与するだけの小さいものですむ。
このトルクは回転軸を弾性領域で緩く捩る程度である。
被固定部に過大なトルクを入力する必要がないので、ト
ルクの管理は一層容易であり、また、トルクの精度を高
くすることができる。しかも、回転軸を弾性領域で緩く
捩る程度であるから、被固定部にトルクを入力する設備
を簡単で軽量な構成にすることができる。さらには、入
力トルクが小さいので、回転軸に設ける被固定部を小さ
くすることができる。その分、回転軸を大径にすること
によって回転軸のねじり剛性をより高めることができ
る。
【０１１３】請求項３は、電動パワーステアリング装置
に搭載したトルク検出装置の回転軸を、トルク入力側と
トルク出力側とに分割しない一体の軸としたので、操舵
トルクが作用したときに、ねじれ角が極めて小さくてす
む。このため、ステアリングホイールの操舵に対して操
舵車輪の動作に時間遅れが生じることはない。従って、
操舵トルクに応じた補助トルクを発生させて補助する電
動パワーステアリング装置の応答性を、より高めること
ができる。このため、操舵感覚をより高めることができ
る。特に、車速の増加に応じて補助トルクを減少させる
ことで、ステアリングホイールの手応え感を増すように
した場合であっても、回転軸のねじれ角が極めて小さく
てすむ。このため、ステアリングホイールを操舵したと
きに、その操舵角を直接的に操舵車輪に伝達することが
でき、応答性の良い小気味良い操舵が可能になる。
【０１１４】さらに請求項３は、回転軸のスプライン結
合部又はセレーション結合部が、一方の被固定部の役割
を兼ね、回転軸のピニオンが、他方の被固定部の役割を
兼ねるようにしたので、工具や治具を掛けて捩るための
被固定部を設ける必要がない。従って、回転軸の剛性を
より高めることができる。
【０１１５】請求項４は、トルク検出装置の回転軸を、
トルク入力側とトルク出力側とに分割しない一体の軸と
したので、トルクが作用したときに、回転軸のねじれ角
が極めて小さくてすむ。従って、トルク検出装置におけ
る回転軸の、トルク入力側からトルク出力側へのトルク
伝達時間の遅れを解消することができる。
【０１１６】さらに請求項４は、回転軸に、軸長手方向
に一定の距離を有して第１被固定部、第２被固定部並び
に第３被固定部をこの順に設け、これら第１・第２被固
定部間に、第１・第２被固定部を捩ることで永久歪みが
付与され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第１永
久歪み部を設け、第２・第３被固定部間に、第２・第３
被固定部を捩ることで第１永久歪み部とは異なる永久歪
みが付与され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第
２永久歪み部を設け、これら第１・第２永久歪み部の周
囲に、第１・第２永久歪み部に生じた磁歪効果を電気的
に検出する検出部を設けたので、回転軸のねじれ角が極
めて小さいにもかかわらず、トルクに応じて第１・第２
永久歪み部に生じる磁歪効果を検出部で検出することに
よって、トルクを確実に検出することができる。
【０１１７】さらにまた請求項４は、回転軸に、軸長手
方向に一定の距離を有して第１・第２・第３被固定部を
設けたので、第１・第２・第３被固定部に掛けた工具や
治具を捩ることによって、回転軸のうち第１・第２・第
３被固定部間に、互いに異なり且つ正確な永久歪みを付
与した第１・第２永久歪み部を設けることができる。。
回転軸に永久歪みを付与することで、第１・第２永久歪
み部を有する部分の磁歪特性曲線の原点を、永久歪みを
付与する前の原点に対してずらすことができる。従っ
て、第１・第２永久歪み部に生じた磁歪効果を検出部に
て検出することにより、回転軸に作用するトルクの方向
と大きさを簡単な構成で確実に且つ速やかに検出するこ
とができる。しかも、第１・第２永久歪み部に生じた互
いに異なる磁歪特性による磁歪効果を検出部にて検出す
ることができる。従って、異なる２つの検出値を比較す
ることでトルク検出装置の故障診断を実施することがで
きる。また、異なる２つの検出値の差が、トルク測定範
囲において変化するものであれば、これらの検出信号の
差をとらえることで、温度特性の影響を排除して安定し
た信号特性を得ることができ、環境温度の変化に対して
変化しない、より優れたトルク検出信号を得ることがで
きる。
【０１１８】請求項５は、トルク検出装置の回転軸を、
トルク入力側とトルク出力側とに分割しない一体の軸と
したので、トルクが作用したときに、回転軸のねじれ角
が極めて小さくてすむ。従って、トルク検出装置におけ
る回転軸の、トルク入力側からトルク出力側へのトルク
伝達時間の遅れを解消することができる。
【０１１９】さらに請求項５は、回転軸に、軸長手方向
に一定の距離を有して第１被固定部、第２被固定部並び
に第３被固定部をこの順に設け、回転軸の表面に且つ第
１・第２被固定部間に、作用トルクに応じて磁歪特性が
変化するメッキ層からなり第１・第２被固定部を捩るこ
とで歪みが付与された第１磁歪膜を所定幅で全周にわた
って設け、回転軸の表面に且つ第２・第３被固定部間
に、作用トルクに応じて磁歪特性が変化するメッキ層か
らなり第２・第３被固定部を第１・第２被固定部とは逆
方向に捩ることで歪みが付与された第２磁歪膜を所定幅
で全周にわたって設け、これら第１・第２磁歪膜の周囲
に、第１・第２磁歪膜に生じた磁歪効果を電気的に検出
する検出部を設けたので、回転軸のねじれ角が極めて小
さいにもかかわらず、トルクに応じて第１・第２磁歪膜
に生じる磁歪効果を検出部で検出することによって、ト
ルクを確実に検出することができる。
【０１２０】さらにまた請求項５は、回転軸に、軸長手
方向に一定の距離を有して第１・第２・第３被固定部を
設けたので、第１・第２・第３被固定部に掛けた工具や
治具を捩ることによって、回転軸のうち第１・第２・第
３被固定部間に、互いに異なり且つ正確な歪みを付与し
た第１・第２磁歪膜を設けることができる。第１・第２
磁歪膜に歪みを付与することで、第１・第２磁歪膜を有
する部分の磁歪特性曲線の原点を、歪みを付与する前の
原点に対してずらすことができる。従って、第１・第２
磁歪膜に生じた磁歪効果を検出部にて検出することによ
り、回転軸に作用するトルクの方向と大きさを簡単な構
成で確実に且つ速やかに検出することができる。しか
も、第１・第２磁歪膜に生じた互いに異なる磁歪特性に
よる磁歪効果を検出部にて検出することができる。従っ
て、異なる２つの検出値を比較することでトルク検出装
置の故障診断を実施することができる。また、異なる２
つの検出値の差が、トルク測定範囲において変化するも
のであれば、これらの検出信号の差をとらえることで、
温度特性の影響を排除して安定した信号特性を得ること
ができ、環境温度の変化に対して変化しない、より優れ
たトルク検出信号を得ることができる。
【０１２１】さらに請求項５は、回転軸を捩るトルク
が、第１・第２磁歪膜に歪みを付与するだけの小さいも
のですむ。このトルクは回転軸を弾性領域で緩く捩る程
度である。第１・第２・第３被固定部に過大なトルクを
入力する必要がないので、トルクの管理は一層容易であ
り、また、トルクの精度を高くすることができる。しか
も、回転軸を弾性領域で緩く捩る程度であるから、第１
・第２・第３被固定部にトルクを入力する設備を簡単で
軽量な構成にすることができる。さらには、入力トルク
が小さいので、回転軸に設ける第１・第２・第３被固定
部を小さくすることができる。その分、回転軸を大径に
することによって回転軸のねじり剛性をより高めること
ができる。
【０１２２】請求項６は、電動パワーステアリング装置
に搭載したトルク検出装置の回転軸を、トルク入力側と
トルク出力側とに分割しない一体の軸としたので、操舵
トルクが作用したときに、ねじれ角が極めて小さくてす
む。このため、ステアリングホイールの操舵に対して操
舵車輪の動作に時間遅れが生じることはない。従って、
操舵トルクに応じた補助トルクを発生させて補助する電
動パワーステアリング装置の応答性を、より高めること
ができる。このため、操舵感覚をより高めることができ
る。特に、車速の増加に応じて補助トルクを減少させる
ことで、ステアリングホイールの手応え感を増すように
した場合であっても、回転軸のねじれ角が極めて小さく
てすむ。このため、ステアリングホイールを操舵したと
きに、その操舵角を直接的に操舵車輪に伝達することが
でき、応答性の良い小気味良い操舵が可能になる。
【０１２３】さらに請求項６は、回転軸のスプライン結
合部又はセレーション結合部が、第１被固定部の役割を
兼ね、回転軸のピニオンが、第３被固定部の役割を兼ね
るようにしたので、工具や治具を掛けて捩るための被固
定部としては第２被固定部だけですむ。従って、回転軸
の剛性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置（第１実施例）の
構成図兼製造手順説明図
【図２】本発明に係るトルク検出装置（第１実施例）の
回路図
【図３】本発明に係るトルク検出装置（第１実施例）の
磁歪特性図
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
１実施例）の模式図
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
１実施例）の全体構成図
【図６】図５の６−６線断面図
【図７】本発明に係るトルク検出装置（第２実施例）の
構成図兼製造手順説明図
【図８】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
２実施例）の縦断面図
【図９】本発明に係る電動パワーステアリング装置（第
３実施例）の縦断面図
【図１０】本発明に係る電動パワーステアリング装置
（第４実施例）の縦断面図
【図１１】本発明に係るトルク検出装置（第５実施例）
の構成図兼製造手順説明図
【図１２】本発明に係るトルク検出装置（第５実施例）
の回路図
【図１３】本発明に係るトルク検出装置（第５実施例）
の磁歪特性図
【図１４】本発明に係る電動パワーステアリング装置
（第５実施例）の縦断面図
【図１５】本発明に係るトルク検出装置（第６実施例）
の構成図兼製造手順説明図
【図１６】本発明に係る電動パワーステアリング装置
（第６実施例）の縦断面図
【図１７】本発明に係る電動パワーステアリング装置
（第７実施例）の縦断面図
【図１８】本発明に係る電動パワーステアリング装置
（第８実施例）の縦断面図
【図１９】本発明に係るトルク検出装置（第５実施例の
変形例）の磁歪特性図
【符号の説明】
１０，２００，３００，４００，５００，６００，７０
０，８００…トルク検出装置（操舵トルクセンサ）、２
０…回転軸（ピニオン軸）、２１，２２…一対の被固定
部、２３…永久歪み部、２５…スプライン結合部又はセ
レーション結合部、２６…ピニオン、３０，５３０…検
出部、６０，２６０，３６０，４６０，５６０，６６
０，７６０，８６０…電動パワーステアリング装置、７
０…ステアリング系、７１…車両用ステアリングホイー
ル、７３…自在軸継手、７５…ラックアンドピニオン機
構、７９…操舵車輪、２０１…磁歪膜、５２１…第１被
固定部、５２２…第２被固定部、５２３…第３被固定
部、５２４…第１永久歪み部、５２５…第２永久歪み
部、６０１…第１磁歪膜、６０２…第２磁歪膜。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転軸に、軸長手方向に一定の距離を有
    して一対の被固定部を設け、これら一対の被固定部間
    に、被固定部を捩ることで永久歪みが付与され作用トル
    クに応じて磁歪特性が変化する永久歪み部を設け、この
    永久歪み部の周囲に、永久歪み部に生じた磁歪効果を電
    気的に検出する検出部を設けたトルク検出装置。
  2. 【請求項２】 回転軸に、軸長手方向に一定の距離を有
    して一対の被固定部を設け、前記回転軸の表面に且つ一
    対の被固定部間に、作用トルクに応じて磁歪特性が変化
    するメッキ層からなり一対の被固定部を捩ることで歪み
    が付与された磁歪膜を所定幅で全周にわたって設け、こ
    の磁歪膜の周囲に、磁歪膜に生じた磁歪効果を電気的に
    検出する検出部を設けたトルク検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のトルク検出
    装置を、車両用ステアリングホイールで発生したステア
    リング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサとし
    て搭載した電動パワーステアリング装置であって、前記
    回転軸は、前記ステアリングホイールで自在軸継手を介
    して回転するピニオン軸であり、前記一対の被固定部の
    一方は、前記自在軸継手に連結するべく前記ピニオン軸
    の一端部に形成したスプライン結合部又はセレーション
    結合部であり、前記一対の被固定部の他方は、操舵車輪
    に連結するラックアンドピニオン機構のピニオンである
    ことを特徴とするトルク検出装置を搭載した電動パワー
    ステアリング装置。
  4. 【請求項４】 回転軸に、軸長手方向に一定の距離を有
    して第１被固定部、第２被固定部並びに第３被固定部を
    この順に設け、これら第１・第２被固定部間に、第１・
    第２被固定部を捩ることで永久歪みが付与され作用トル
    クに応じて磁歪特性が変化する第１永久歪み部を設け、
    前記第２・第３被固定部間に、第２・第３被固定部を捩
    ることで前記第１永久歪み部とは異なる永久歪みが付与
    され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第２永久歪
    み部を設け、これら第１・第２永久歪み部の周囲に、第
    １・第２永久歪み部に生じた磁歪効果を電気的に検出す
    る検出部を設けたトルク検出装置。
  5. 【請求項５】 回転軸に、軸長手方向に一定の距離を有
    して第１被固定部、第２被固定部並びに第３被固定部を
    この順に設け、前記回転軸の表面に且つ第１・第２被固
    定部間に、作用トルクに応じて磁歪特性が変化するメッ
    キ層からなり第１・第２被固定部を捩ることで歪みが付
    与された第１磁歪膜を所定幅で全周にわたって設け、前
    記回転軸の表面に且つ第２・第３被固定部間に、作用ト
    ルクに応じて磁歪特性が変化するメッキ層からなり第２
    ・第３被固定部を捩ることで前記第１磁歪膜とは異なる
    歪みが付与された第２磁歪膜を所定幅で全周にわたって
    設け、これら第１・第２磁歪膜の周囲に、第１・第２磁
    歪膜に生じた磁歪効果を電気的に検出する検出部を設け
    たトルク検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５記載のトルク検出
    装置を、車両用ステアリングホイールで発生したステア
    リング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサとし
    て搭載した電動パワーステアリング装置であって、前記
    回転軸は、前記ステアリングホイールで自在軸継手を介
    して回転するピニオン軸であり、前記第１被固定部は、
    前記自在軸継手に連結するべく前記ピニオン軸の一端部
    に形成したスプライン結合部又はセレーション結合部で
    あり、前記第３被固定部は、操舵車輪に連結するラック
    アンドピニオン機構のピニオンであることを特徴とする
    トルク検出装置を搭載した電動パワーステアリング装
    置。
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