JP5949320B2 - トルク検出装置用ヨーク組立体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に加わる回転トルクを検出するためのトルク検出装置に用いられるヨーク組立体及びその製造方法に関するものである。

ステアリングホイール等の操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出装置として、操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸（回転軸）をトーションバーにより同軸上に連結された第１軸と第２軸とに分割し、第１軸及び第２軸の一方と一体回転する円筒磁石と、この円筒磁石の外側を取り囲んで第１軸及び第２軸の他方と一体回転する２個１組のヨークリングとを備え、２個のヨークリング内に発生する磁束の変化を検出して第１軸と第２軸との間に生じる相対角変位を検出することにより、操舵部材の操作によりステアリング軸に加えられる操舵トルク（回転トルク）を検出するものがある（例えば、特許文献１〜３参照。）。

また、２個１組のヨークリングを樹脂モールドしたヨーク組立体の製造方法として、非磁性体によって形成されたスペーサの軸方向両端面に設けられた突起をヨークリングの隣り合う磁極爪間に嵌め合わせることにより、前記ヨークリングをスペーサに位置決めされた状態で樹脂モールドするもの（特許文献２参照。）、磁極爪に整合する位置を軸長方向に貫通する位置決め孔を備えるヨークリングと、隣り合う磁極爪の間に整合する位置を軸長方向に貫通する位置決め孔を備えるヨークリングとを用い、２個一組のヨークリング夫々の位置決め孔を成形型に設けた共通の位置決めピンに通して位置決めした状態で、成形型内に樹脂を充填して成形するものがある（特許文献３参照。）。

特開２００３−１４９０６２号公報 特開２００４−１２５６２７号公報 特開２００８−００２９７９号公報

特許文献２のようなスペーサを用いて２個１組のヨークリングの位置決めを行うトルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法では、ヨークリングを位置決めするためのスペーサの製造コストが嵩むとともに、射出成形の際に、２個１組のヨークリングをスペーサにセットし、さらにスペーサを金型にセットする必要があるため、手間が掛かるという問題点がある。

これに対して特許文献３のような成形型に設けた位置決めピンを用いて２個１組のヨークリングの位置決めを行うトルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法では、特許文献２の製造方法のようなスペーサが不要になるため、前記問題点を解消することができる。
しかしながら、２個のヨークリングの位置決めを共通の位置決めピンにより行う構成であるので、位置決めピンの長手方向（軸長方向）へ型抜きするために、位置決めピンはその全長にわたってヨークリングの位置決め孔よりも小径にする必要がある。
よって、位置決めピンの剛性及び強度が十分ではなく、細長い位置決めピンが射出成形の圧力により変形してヨークリングの位置決め精度が低下する場合があることや、ロボットによりヨークリングを把持した状態でヨークリングを移動させ、ヨークリングの位置決め孔に成形型に設けた位置決めピンを挿入する作業を行う際に細長い位置決めピンが折れる場合があるため、改良の余地がある。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ヨークリングを位置決めするためのスペーサを無くすことができる構成でありながら、成形型に位置決めピンを設けることなく、成形型内におけるヨークリングの位置決めを精度良く確実に行うことができるトルク検出装置用ヨーク組立体及びその製造方法を提供する点にある。

本発明に係るトルク検出装置用ヨーク組立体は、前記課題解決のために、同軸上に連結された第１軸及び第２軸の一方に固定された、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石が形成する磁界内で、前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクによる相対角変位に応じて生じる磁束の変化を検出するために、前記第１軸及び第２軸の他方に固定される、２個一組のヨークリングを夫々の内周側に等配された複数の磁極爪が交互に並ぶように位置決めした状態で、樹脂製の保持筒により一体に保持された、トルク検出装置用ヨーク組立体であって、前記一組のヨークリングが、それらの円環部の外周縁に、凹部及び凸部からなる周方向位置決め部が形成されたものであり、前記一組のヨークリングの前記凸部の軸長方向前面及び後面が視認されることを特徴とする。

また、本発明に係るトルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法は、前記課題解決のために、同軸上に連結された第１軸及び第２軸の一方に固定された、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石が形成する磁界内で、前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクによる相対角変位に応じて生じる磁束の変化を検出するために、前記第１軸及び第２軸の他方に固定される、２個一組のヨークリングを夫々の内周側に等配された複数の磁極爪が交互に並ぶように位置決めした状態で、樹脂製の保持筒により一体に保持された、トルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法であって、前記一組のヨークリングが、それらの円環部の外周縁に、凹部及び凸部からなる周方向位置決め部が形成されたものであり、前記ヨークリングの周方向位置決め部が嵌合する金型を用いて前記位置決めした状態とし、前記金型を含む成形型内に樹脂を充填して成形することを特徴とする。

以上のように、本発明に係るトルク検出装置用ヨーク組立体及びその製造方法によれば、２個一組のヨークリングの位置決めを、ヨークリングの円環部の外周縁に形成した周方向位置決め部を金型に嵌合させることにより行う構成であるので、スペーサによりヨークリングの位置決めを行う構成のように、製造コストが嵩むことや、射出成形の際のセットに手間が掛かることがなく、成形型に設けた位置決めピンを用いてヨークリングの位置決めを行う構成のように、細長い位置決めピンが射出成形の圧力により変形してヨークリングの位置決め精度が低下することや、ロボットによりヨークリングを金型にセットする際に細長い位置決めピンが折れることがなく、成形型内におけるヨークリングの位置決めを精度良く確実に行うことができるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るトルク検出装置用ヨーク組立体を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。 ２個一組のヨークリングを示しており、（ａ）は一方のヨークリングの斜視図、（ｂ）は他方のヨークリングの斜視図である。 ２個一組のヨークリングを示しており、（ａ）は一方のヨークリングの平面図、（ｂ）は他方のヨークリングの平面図である。 成形型内におけるヨークリングの位置決めを模式的に示す斜視図である。 ヨークリングを位置決めするために下型に形成された嵌合部を示す斜視図であり、中芯の記載を省略している。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
本発明のトルク検出装置用ヨーク組立体は、同軸上に連結された第１軸と第２軸との間に生じる相対角変位を検出することにより回転トルクを検出するトルク検出装置に用いられ、前記第１軸及び第２軸の一方に固定された、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石が形成する磁界内で、前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクによる相対角変位に応じて生じる磁束の変化を検出するために、前記第１軸及び第２軸の他方に固定されるものである。

図１（ａ）の斜視図及び図１（ｂ）の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係るトルク検出装置用ヨーク組立体１は、２個一組のヨークリング２，３を夫々の内周側に等配された複数の磁極爪６，６，…が交互に並ぶように位置決めされた状態で、樹脂製の保持筒４により一体に保持され、保持筒４の軸長方向の一側部（ヨークリング２，３が無い部分）の内周側に内嵌された金属製のカラー５を用いて、前記第１軸及び第２軸の他方に固定される。

図２の斜視図及び図３の平面図に示すように、ヨークリング２，３には、それらの円環部２Ａ，３Ａの外周縁に、凹部７及び凸部８からなる周方向位置決め部Ａが形成されており、ヨークリング２，３をインサート成形した後の図１に示すトルク検出装置用ヨーク組立体１では、２個一組のヨークリング２，３の凸部８，８，…の軸長方向前面及び後面８Ａ，８Ａ，…及び８Ｂ，８Ｂ，…が視認される。

なお、凹部７及び凸部８からなる周方向位置決め部Ａは、図２及び図３に示すような凸部８，８，…を周方向等分に突出させた繰り返し凹凸形状にするのが、金型への嵌合のしやすさ等から好ましいものであるが、後述するように金型（下型Ｌ並びに中間型Ｍ１及びＭ２）に軸長方向に位置決めした状態で周方向にも位置決めすることができる構成であればよいので、少なくとも１つの凹凸部（例えば、円環部２Ａ，３Ａの外周縁に形成する凸部８が１個のみであるもの）があればよく、集磁リングの検出に影響の無い形状及び大きさに設定される。また、前記繰り返し凹凸形状は滑らかな波形等、他の形状であってもよい。

次に、トルク検出装置用ヨーク組立体１の製造方法について説明する。
図１に示す樹脂製の保持筒４の成形型は、保持筒４の軸長方向に分離可能な下型及び上型と、これらの間にて径方向に分離可能な一対の中間型とを組み合わせて構成される。
図４の斜視図に示すように、下型Ｌは、上面の中央に垂直に立設された円柱形の中芯１３を備え、中芯１３は、成形対象となる保持筒４の内径と略等しい外径を有し、中芯１３の先端部には、カラー５を嵌め込むための嵌合用段差部１４が周設される。
また、図４の斜視図及び中芯１３の記載を省略して示した図５の斜視図に示すように、下型Ｌの上面には、ヨークリング２を中芯１３に外嵌した状態で、ヨークリング２の周方向位置決め部Ａが嵌合する嵌合部Ｂが形成される。
すなわち、ヨークリング２を、その磁極爪６，６，…の突設側を上に向けて、下型Ｌの中芯１３に嵌め込んだ状態では、ヨークリング２の凸部８，８，…が凹部９，９，…に嵌合し、凸部８，８，…の下面８Ａ，８Ａ，…が当止面１１，１１，…に当て止めされるため、ヨークリング２は下型Ｌに対して軸長方向へ位置決めされるとともに周方向にも位置決めされた状態となる。

中間型Ｍ１，Ｍ２は、保持筒４の外径に対応する孔型１５，１５を中心に備え、径方向に分離可能に構成された半円形の割型であり、その上面には、ヨークリング３の周方向位置決め部Ａが嵌合する嵌合部Ｂが形成される。
すなわち、上述のように下型Ｌ上にヨークリング２をセットし、中間型Ｍ１，Ｍ２を合わせるように下型Ｌの上面に移動させ、磁極爪６，６，…の突設側を下に向けたヨークリング３を下型Ｌの中芯１３に嵌め込んだ状態では、ヨークリング３の凸部８，８，…が中間型Ｍ１，Ｍ２の凹部１０，１０，…に嵌合し、凸部８，８，…の下面８Ｂ，８Ｂ，…が当止面１２，１２，…に当て止めされるため、ヨークリング３は中間型Ｍ１，Ｍ２に対して軸長方向へ位置決めされるとともに周方向にも位置決めされた状態となる。
また、この状態では、ヨークリング２，３は、夫々の内周側に等配された複数の磁極爪６，６，…が交互に並ぶように位置決めされた状態となっている。

以上のようにヨークリング２，３を位置決めした後、中芯１３の先端に設けた嵌合用段差部１４に、図１に示す固定用のカラー５を嵌め込んで位置決めし、中間型Ｍ１，Ｍ２の上側に図示しない上型をセットし、この上型と下型Ｌとの間に中間型Ｍ１，Ｍ２を挾持するように型締めした状態で、上型及び下型Ｌ並びに中間型Ｍ１及びＭ２により形成されるキャビティに溶融樹脂を充填することにより、ヨーク組立体１が射出成形される。
このように射出成形された図１に示すヨーク組立体１は、上方へ引き上げて下型Ｌから取り出し可能な形状に形成する必要があるので、ヨークリング２の凸部８，８，…の下面８Ａ，８Ａ，…を当て止めする下型Ｌの当止面１１，１１，…の下側に溶融樹脂が入らない金型形状とされる。

以上のようなトルク検出装置用ヨーク組立体１の製造方法によれば、２個一組のヨークリング２，３の位置決めを、ヨークリング２，３の円環部２Ａ，３Ａの外周縁に形成した周方向位置決め部Ａ，Ａを下型Ｌ及び中間型Ｍ１，Ｍ２に嵌合させることにより行う構成であるので、スペーサによりヨークリングの位置決めを行う構成のように、製造コストが嵩むことや、射出成形の際のセットに手間が掛かることがなく、成形型に設けた位置決めピンを用いてヨークリングの位置決めを行う構成のように、細長い位置決めピンが射出成形の圧力により変形してヨークリングの位置決め精度が低下することや、ロボットによりヨークリングを金型にセットする際に細長い位置決めピンが折れることがなく、成形型内におけるヨークリングの位置決めを精度良く確実に行うことができる。
その上、２個一組のヨークリング２，３を、図２及び図３に示すように、円環部２Ａ，３Ａの外周縁に形成した周方向位置決め部Ａ，Ａも含めて同一形状のものにすることができるため、製造コストの低減化及び部品管理の容易化を図ることができる。

Ａ 周方向位置決め部
Ｂ 嵌合部
Ｌ 下型
Ｍ１，Ｍ２ 中間型
１ ヨーク組立体
２，３ ヨークリング
２Ａ，３Ａ 円環部
４ 保持筒
５ カラー
６ 磁極爪
７ 凹部
８ 凸部
８Ａ，８Ｂ 軸長方向前面又は後面
９，１０ 凹部
１１，１２ 当止面
１３ 中芯
１４ 嵌合用段差部
１５ 孔型

Claims (2)

1. 同軸上に連結された第１軸及び第２軸の一方に固定された、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石が形成する磁界内で、前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクによる相対角変位に応じて生じる磁束の変化を検出するために、前記第１軸及び第２軸の他方に固定される、２個一組のヨークリングを夫々の内周側に等配された複数の磁極爪が交互に並ぶように位置決めした状態で、樹脂製の保持筒により一体に保持された、トルク検出装置用ヨーク組立体であって、
   前記一組のヨークリングが、それらの円環部の外周縁に、凹部及び凸部からなる周方向位置決め部が形成されたものであり、
   前記一組のヨークリングの前記凸部の軸長方向前面及び後面が視認されることを特徴とするトルク検出装置用ヨーク組立体。
   
2. 同軸上に連結された第１軸及び第２軸の一方に固定された、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石が形成する磁界内で、前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクによる相対角変位に応じて生じる磁束の変化を検出するために、前記第１軸及び第２軸の他方に固定される、２個一組のヨークリングを夫々の内周側に等配された複数の磁極爪が交互に並ぶように位置決めした状態で、樹脂製の保持筒により一体に保持された、トルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法であって、
   前記一組のヨークリングが、それらの円環部の外周縁に、凹部及び凸部からなる周方向位置決め部が形成されたものであり、
   前記ヨークリングの周方向位置決め部が嵌合する金型を用いて前記位置決めした状態とし、前記金型を含む成形型内に樹脂を充填して成形することを特徴とするトルク検出装置用ヨーク組立体の製造方法。

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