JP2022068578A - トルクセンサ及びマグネットアッセンブリの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出精度の低下を抑制でき且つ生産工程を簡略化できるトルクセンサ及びマグネットアッセンブリの製造方法を提供すること。【解決手段】トルクセンサ1において、スリーブ21は、第1回転部材に取り付けられる環状の部材である。中間部材26は、スリーブ21の外周面に配置される環状の部材である。マグネット25は、中間部材26の外周面に配置される環状の部材である。ヨーク35は、第2回転部材に取り付けられ、且つ径方向でマグネット25に面する。スリーブ21の回転部材接続部211は、円筒状であって、第1回転部材に接する。中間部材接続部215は、回転部材接続部211に対して軸方向にずれた位置にある。中間部材26は、薄肉部261と、薄肉部の261の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部263とを含む。薄肉部261の内周面及び厚肉部263の内周面は、中間部材接続部215と接する。【選択図】図8
Description
本発明は、トルクセンサ及びマグネットアッセンブリの製造方法に関する。
車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサを備えている。トルクセンサは、トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸の相対回転に応じて、出力を変化させる。ECU(Electronic Control Unit)がトルクセンサから得た情報に基づきモータを制御し、モータで生じるトルクが操舵を補助する。例えば特許文献1には、トルクセンサの一例が記載されている。特許文献1のトルクセンサにおいては、マグネットがスリーブを介してステアリングシャフトに取り付けられている。スリーブが、ステアリングシャフトに圧入される小径部と、マグネットが接着剤によって固定される大径部と、を備えている。これにより、スリーブがステアリングシャフトに圧入される時、マグネットを保持する大径部の変形が抑制される。その結果、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなることによって、トルクセンサの検出精度の低下が抑制される。
ところで、特許文献1においてマグネットは接着剤によってスリーブに取り付けられているため、トルクセンサを生産する際に、マグネットをスリーブに対して位置合わせした後に、スリーブに取り付ける必要があり、生産工程が複雑であるという課題が存在していた。
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、検出精度の低下を抑制でき且つ生産工程を簡略化できるトルクセンサ及びマグネットアッセンブリの製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本開示の一態様のトルクセンサは、第1回転部材に取り付けられる環状のスリーブと、前記スリーブの外周面に配置される環状の中間部材と、前記中間部材の外周面に配置される環状のマグネットと、前記第1回転部材に対して回転する第2回転部材に取り付けられ、且つ前記スリーブの中心軸に対して直交する方向である径方向で前記マグネットに面するヨークと、を含み、前記スリーブは、円筒状であって、前記第1回転部材に接する回転部材接続部と、前記回転部材接続部の外径よりも大きな外径を有する円筒状であって、前記回転部材接続部に対して前記中心軸と平行な軸方向にずれた位置にある中間部材接続部と、を含み、前記中間部材は、薄肉部と、前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部と、を含み、前記薄肉部の内周面、及び前記厚肉部の内周面は、前記中間部材接続部と接する。
回転部材接続部が第1回転部材に接することによって、スリーブが第1回転部材に圧入される時、マグネットを保持する中間部材接続部の変形が抑制される。このため、マグネットとヨークとの間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサは、検出精度の低下を抑制できる。さらに、中間部材が薄肉部及び厚肉部を含むことによって、厚肉部がスリーブの外周面に引っ掛かる。中間部材及びスリーブの、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。また、本開示のトルクセンサを生産する場合、スリーブの外周に中間部材を形成した後に、中間部材の外周にマグネットを形成するため、マグネットをスリーブに対して位置決めする必要がなくなるため、生産工程を簡略化できる。
トルクセンサの望ましい態様として、中間部材接続部の外径が、回転部材接続部の外径よりも大きい。
これにより、スリーブを入力軸に圧入する工程で回転部材接続部に生じる応力が、回転部材接続部と中間部材接続部との間にある拡大部が変形することにより吸収される。このため、スリーブの圧入工程で生じた応力が中間部材接続部に伝達することを抑制することができる。
トルクセンサの望ましい態様として、中間部材接続部の外径が、回転部材接続部の外径よりも小さい。
これにより、中間部材接続部の外径が回転部材接続部の外径よりも大きい場合と比較して、マグネットを径方向のより内側に配置することができるようになる。このため、トルクセンサの小型化を図ることが可能である。
トルクセンサの望ましい態様として、中間部材接続部の外径と、回転部材接続部の外径とが同じである。
これにより、中間部材接続部の外径が回転部材接続部の外径よりも大きい場合と比較して、マグネットを径方向のより内側に配置することができるようになる。このため、トルクセンサの小型化を図ることが可能である。また、スリーブの形状が単純になるので、スリーブの製造工程が簡略化することが可能である。
トルクセンサの望ましい態様として、前記マグネットは、前記軸方向の一端に向かって肉厚が小さくなっているテーパー部を含み、前記テーパー部は、前記径方向で前記回転部材接続部と面する。
回転部材接続部を第1回転部材に圧入する時にマグネットに作用する応力を低減するために、マグネットと回転部材接続部との間には径方向の隙間が設けられる。当該隙間を形成するためには、マグネットを形成する時に、当該隙間に金型を侵入させる必要がある。本開示のトルクセンサにおいては、マグネットがテーパー部を含むことによって、マグネットを形成する時に用いる金型の取り外しが容易である。
トルクセンサの望ましい態様として、前記中間部材は、偶数個の前記薄肉部、又は偶数個の前記厚肉部を含み、前記軸方向から見た場合、偶数個の前記薄肉部、又は偶数個の前記厚肉部は、前記中心軸を中心とした円周に沿う方向である周方向で、等間隔に配置される。
薄肉部又は厚肉部に対応するスリーブの凸部又は凹部は、例えばプレス加工によって形成される。偶数個の凸部又は凹部が周方向で等間隔に配置されることになるので、スリーブに対するプレス加工が容易になる。なお、プレス加工により凸部又は凹部を形成することは、スリーブが薄肉円筒状である場合に好適である。スリーブ形状を薄肉化することで、トルクセンサの軽量化を図ることができる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記中心軸を含む断面において、前記厚肉部は、前記軸方向において前記薄肉部の一部と前記薄肉部の他の部分との間にある。
仮に厚肉部を中間部材の軸方向端部に配置する場合、厚肉部によって中間部材のスリーブに対する移動を厚肉部で止めるためには、中間部材の両端に厚肉部を設ける必要がある。すなわち、厚肉部を2列に配置する必要がある。これに対して、本開示のトルクセンサにおいては、厚肉部が少なくとも1つあれば、中間部材のスリーブに対する移動を止めることができる。本開示のトルクセンサは、必要な厚肉部の数を低減することができる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記中間部材接続部は、外周面に設けられる凹部と、内周面の前記凹部に対応する位置に設けられる凸部と、を含む。
これにより、プレス加工によって、凹部及び凸部が容易に形成できる。本開示のトルクセンサは、厚肉部が引っ掛かる部分をスリーブに形成する工程を、容易にすることができる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記凸部は、前記回転部材接続部の内周面よりも、前記径方向で外側に配置される。
これにより、スリーブが第1回転部材に圧入される時に、凸部が第1回転部材に当たらなくなる。このため、第1回転部材から中間部材接続部に直接力が作用しなくなる。本開示のトルクセンサは、中間部材及びマグネットに生じる応力を低減できる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記マグネットと前記ヨークとの間の前記径方向の間隔は、前記薄肉部と前記厚肉部との肉厚差よりも小さい。
これにより、仮にマグネットに異常が生じて、マグネットがヨークに近づく方向に移動した場合であっても、厚肉部がスリーブに引っ掛かった状態が保持される。このため、マグネットがスリーブから脱落しなくなる。本開示のトルクセンサは、信号が出力されない状態になる可能性を低減できる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記中間部材は、樹脂であり、前記マグネットは、磁石粉、及び樹脂を含み、前記中間部材の線膨張係数は、前記マグネットの樹脂の線膨張係数よりも小さい。
これにより、本開示のトルクセンサは、中間部材及びマグネットが温度変化のある環境に晒された場合でも、中間部材及びマグネットに発生する応力を低減できる。
トルクセンサの望ましい態様として、前記中間部材は、樹脂であり、前記マグネットは、磁石粉、及び樹脂を含み、前記中間部材の樹脂、及び前記マグネットの樹脂は、同じ材料である。
これにより、本開示のトルクセンサは、中間部材及びマグネットが温度変化のある環境に晒された場合でも、中間部材及びマグネットに発生する応力を低減できる。
上記の目的を達成するため、本開示の一態様のマグネットアッセンブリの製造方法は、第1回転部材に取り付けるための環状のスリーブと、前記スリーブの外周面に配置される環状の中間部材と、前記中間部材の外周面に配置される環状のマグネットと、を含むトルクセンサのマグネットアッセンブリの製造方法であって、前記スリーブは、円筒状である回転部材接続部と、前記回転部材接続部の外径よりも大きな外径を有する円筒状であって、前記回転部材接続部に対して前記スリーブのお中心軸と平行な軸方向にずれた位置にある中間部材接続部と、を含み、前記中間部材接続部の外側に第1金型を配置する、第1金型配置ステップと、前記第1金型に樹脂を充填することによって、薄肉部と、前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部と、を含む中間部材を形成する、中間部材形成ステップと、前記中間部材の外側に第2金型を配置する、第2金型配置ステップと、前記第2金型に磁石粉を含む樹脂を充填することによって、前記マグネットを形成するマグネット形成ステップと、を含む。
これにより、互いに樹脂を含む中間部材とマグネットとが強固に付着する。このため、中間部材及びマグネットの、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。また、中間部材が薄肉部及び厚肉部を含む。これにより、厚肉部がスリーブの外周面に引っ掛かる。中間部材及びスリーブの、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。このため、マグネットの位置ずれが生じる可能性が低減する。したがって、本開示のマグネットアッセンブリの製造方法は、検出精度の低下をより抑制できる。
マグネットアッセンブリの製造方法の望ましい態様として、前記第1金型配置ステップの前に、前記中間部材接続部の外周面を、前記中心軸に対して直交する方向である径方向に塑性変形させるスリーブ加工工程を含む。
これにより、本開示のマグネットアッセンブリの製造方法は、例えばプレス加工によって、厚肉部が引っ掛かる部分をスリーブに容易に形成することができる。
マグネットアッセンブリの製造方法の望ましい態様として、中間部材形成ステップ及び前記マグネット形成ステップにおいて、射出成型が用いられる。
これにより、本開示のマグネットアッセンブリの製造方法は、中間部材及びマグネットをより容易に形成することができる。
本開示のトルクセンサ及びマグネットアッセンブリの製造方法は、検出精度の低下を抑制でき且つ生産工程を簡略化できる。
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(実施形態)
図1は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図2は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図3は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。図4は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。
図1は、本実施形態のステアリング装置の模式図である。図2は、本実施形態のステアリング装置の斜視図である。図3は、本実施形態のステアリング装置の分解斜視図である。図4は、本実施形態のステアリング装置の断面図である。
図1に示すように、ステアリング装置80は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール81と、ステアリングシャフト82と、操舵力アシスト機構83と、ユニバーサルジョイント84と、中間シャフト85と、ユニバーサルジョイント86と、を含みピニオンシャフト87に接合されている。以下の説明においては、ステアリング装置80が搭載された車両における前方は単に前方と記載され、車両における後方は単に後方と記載される。図2に示すように、操舵力アシスト機構83は、ステアリングホイール81の近傍に設けられており、外部と隔てられた車室内に配置されている。ステアリング装置80は、図3に示すように、ギアボックス920と、中間プレート10と、コラムハウジング820と、を含む。ギアボックス920が車両に取り付けられており、コラムハウジング820が中間プレート10を介してギアボックス920に固定されている。
図1及び図4に示すように、ステアリングシャフト82は、入力軸82aと、出力軸82bと、トーションバー82cと、を含む。入力軸82aは、図4に示すコラムハウジング820に軸受を介して支持されている。入力軸82aは、コラムハウジング820に対して回転できる。入力軸82aの一端は、ステアリングホイール81に連結されている。入力軸82aの他端は、トーションバー82cに連結されている。トーションバー82cは、入力軸82aの中心に設けられた穴に嵌まっており、ピンを介して入力軸82aに固定されている。
図4に示すように、出力軸82bは、軸受71を介して中間プレート10に支持され、且つ軸受72を介してギアボックス920に支持されている。例えば、軸受71は中間プレート10に圧入されており、軸受72はギアボックス920に圧入されている。出力軸82bは、中間プレート10及びギアボックス920に対して回転できる。出力軸82bの一端は、トーションバー82cに連結されている。出力軸82bの他端は、ユニバーサルジョイント84に連結されている。トーションバー82cは、出力軸82bの中心に設けられた穴に圧入されることで出力軸82bに固定されている。
また、入力軸82aの前方端部は、出力軸82bの内側に位置する。入力軸82aの外周面及び出力軸82bの内周面の一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌まっている。これにより、トーションバー82cが連結部材として機能しなくなった場合でも、入力軸82aと出力軸82bとの間でトルクが伝達される。
図1に示すように、中間シャフト85は、ユニバーサルジョイント84とユニバーサルジョイント86とを連結している。中間シャフト85の一方の端部がユニバーサルジョイント84に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント86に連結される。ピニオンシャフト87の一方の端部がユニバーサルジョイント86に連結され、ピニオンシャフト87の他方の端部がステアリングギヤ88に連結される。ユニバーサルジョイント84及びユニバーサルジョイント86は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト82の回転が中間シャフト85を介してピニオンシャフト87に伝わる。すなわち、中間シャフト85はステアリングシャフト82に伴って回転する。
図1に示すように、ステアリングギヤ88は、ピニオン88aと、ラック88bとを含む。ピニオン88aは、ピニオンシャフト87に連結される。ラック88bは、ピニオン88aに噛み合う。ステアリングギヤ88は、ピニオン88aに伝達された回転運動をラック88bで直進運動に変換する。ラック88bは、タイロッド89に連結される。ラック88bが移動することで車輪の角度が変化する。
図1に示すように、操舵力アシスト機構83は、減速装置92と、電動モータ93とを含む。減速装置92は、例えばウォーム減速装置であって、図3及び図4に示すようにギアボックス920と、ウォームホイール921と、ウォーム922と、を含む。電動モータ93で生じたトルクは、ウォーム922を介してウォームホイール921に伝達され、ウォームホイール921を回転させる。ウォーム922及びウォームホイール921は、電動モータ93で生じたトルクを増加させる。ウォームホイール921は、出力軸82bに固定されている。例えば、ウォームホイール921が出力軸82bに圧入されている。このため、減速装置92は、出力軸82bに補助操舵トルクを与える。ステアリング装置80はコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置である。
図1に示すように、ステアリング装置80は、ECU(Electronic Control Unit)90と、トルクセンサ1と、車速センサ95と、を含む。電動モータ93、トルクセンサ1及び車速センサ95は、ECU90と電気的に接続される。トルクセンサ1は、入力軸82aに伝達された操舵トルクをCAN(Controller Area Network)通信によりECU90に出力する。車速センサ95は、ステアリング装置80が搭載される車体の走行速度(車速)を検出する。車速センサ95は、車体に設けられ、車速をCAN通信によりECU90に出力する。
ECU90は、電動モータ93の動作を制御する。ECU90は、トルクセンサ1及び車速センサ95のそれぞれから信号を取得する。ECU90には、イグニッションスイッチ98がオンの状態で、電源装置99(例えば車載のバッテリ)から電力が供給される。ECU90は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ECU90は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ93へ供給する電力値を調節する。ECU90は、電動モータ93の誘起電圧の情報又は電動モータ93に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ECU90が電動モータ93を制御することで、ステアリングホイール81の操作に要する力が小さくなる。
図5は、図4の一部の拡大図である。図6は、図4とは異なる平面で本実施形態のステアリング装置を切った断面図である。図7は、図6の一部の拡大図である。図8は、本実施形態のマグネットアッセンブリの周辺の断面図である。図9は、図8の一部の拡大図である。図10は、本実施形態のマグネットアッセンブリ及びヨーク等を示す分解斜視図である。図11は、本実施形態のマグネットアッセンブリの分解斜視図である。
図4に示すように、トルクセンサ1は、コラムハウジング820とギアボックス920との間に配置されている。より具体的には、トルクセンサ1は、コラムハウジング820と中間プレート10とに挟まれる空間に位置する。図4から図7に示すように、トルクセンサ1は、マグネットアッセンブリ20と、スリーブ31(第2スリーブ)と、キャリア32と、ヨーク35と、センサハウジング40と、集磁部材46と、プリント基板43と、ホールIC47と、第1カバー48と、第2カバー49と、を含む。図8に示すように、マグネットアッセンブリ20は、スリーブ21(第1スリーブ)と、中間部材26と、マグネット25と、を含む。
スリーブ21は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)が挙げられる。図5に示すように、スリーブ21は、筒状の部材であって入力軸82aに取り付けられている。スリーブ21は、例えば深絞り加工によって形成される。スリーブ21は、回転部材接続部211と、中間部材接続部215と、拡大部213と、を含む。以下の説明において、スリーブ21の中心軸Zと平行な方向は、軸方向と記載される。中心軸Zに対して直交し且つ中心軸Zを通る直線と平行な方向は、径方向と記載される。中心軸Zを中心とした円周に沿う方向は、周方向と記載される。中心軸Zは、入力軸82aの回転軸と同じ直線である。
図8に示すように、回転部材接続部211は、円筒状の部材であって、入力軸82aの外周面に圧入されている。回転部材接続部211の後方端面は、入力軸82aの***部822aの端面823aに面する。入力軸82aのうち回転部材接続部211の後方端部に対応する部分には、環状の溝821aが設けられている。中間部材接続部215は、円筒状の部材である。中間部材接続部215の外径は、回転部材接続部211の外径よりも大きい。中間部材接続部215は、回転部材接続部211に対して軸方向にずれた位置にある。中間部材接続部215は、回転部材接続部211の前方に位置する。拡大部213は、回転部材接続部211と中間部材接続部215とを接続する。拡大部213の外径は、回転部材接続部211から中間部材接続部215に向かって大きくなっている。
拡大部213により、回転部材接続部211と中間部材接続部215を接続することで、回転部材接続部211と中間部材接続部215を、軸方向において離れた位置かつ径方向に離れた位置に配置することができる。スリーブ21をこのように構成することで、スリーブ21を入力軸82aに圧入する工程で回転部材接続部211に生じる応力が、拡大部213が変形することにより吸収されるため、スリーブ21の圧入工程で生じた応力が中間部材接続部215に伝達することを抑制することができる。
中間部材接続部215には、中間部材26を介してマグネット25が配置されるため、圧入工程で生じた応力が中間部材接続部215と中間部材26を介してマグネット25に伝達されることを抑制することができる。マグネット25に応力が作用することを抑制することで、マグネット25が減磁することに伴いセンサ出力特性が悪化することを抑制することができる。
図8に示すように、中間部材接続部215は、複数の凹部216と、複数の凸部217と、スリーブ端部219と、を含む。凹部216は、中間部材接続部215の外周面に設けられる。凸部217は、中間部材接続部215の内周面に設けられる。凸部217は、凹部216の裏側に設けられる。凹部216及び凸部217は、例えばプレス加工によって一度に形成される。すなわち、中間部材接続部215の外周面を径方向の内側に塑性変形させることによって、凹部216及び凸部217が形成される。凸部217は、回転部材接続部211の内周面よりも、径方向で外側に配置される。すなわち、凸部217の内径I217は、回転部材接続部211の内径I211よりも大きい。凹部216の数、及び凸部217の数は、それぞれ偶数である。図11に示すように、偶数個の凹部216、及び偶数個の凸部217は、周方向に等間隔に配置される。このため、1組の凹部216及び凸部217に対して、中心軸Zを挟んだ反対側に、他の組の凹部216及び凸部217がある。スリーブ端部219は、中間部材接続部215の回転部材接続部211とは反対側(前方側)の端部である。スリーブ端部219は、径方向の外側に向かって延びている。
図8に示すように、中間部材26は、中間部材接続部215の外周面に配置される。中間部材26は、環状に形成されている。中間部材26は、樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS:Poly Phenylene Sulfide)、ポリアミド12(PA12)が挙げられる。
中間部材26は、薄肉部261と、複数の厚肉部263と、中間部材端部269と、を含む。厚肉部263の肉厚は、薄肉部261の肉厚よりも大きい。肉厚は、径方向の厚さを意味し、以下の説明でも同様の意味で使用される。本実施形態においては、図11に示すように、薄肉部261が環状に形成されており、且つ偶数個の厚肉部263が周方向に等間隔に配置されている。図8に示すように、中心軸Zを含む断面において、厚肉部263は、軸方向において薄肉部261の一部と薄肉部261の他の部分との間にある。厚肉部263は、軸方向の両側から薄肉部261に挟まれている。言い換えると、中心軸Zを含む断面において、中間部材26の肉厚は、一定でなく、軸方向の位置によって異なる。薄肉部261及び厚肉部263の内周面は、中間部材接続部215の外周面に接する。厚肉部263の径方向の内側端部は、中間部材接続部215の凹部216の中にある。
中間部材端部269は、中間部材26の回転部材接続部211とは反対側(前方側)の端部である。軸方向から見た場合、中間部材端部269の一部は、スリーブ端部219と重なっている。スリーブ端部219の外径E219は、中間部材端部269の内径I269よりも大きく、且つ中間部材端部269の外径E269よりも小さい。図9に示すように、中間部材端部269は、スリーブ端部219に対して、軸方向に隙間Cを空けて配置される。なお、図9において隙間Cは誇張して描かれており、図示された隙間Cの大きさは実際の大きさとは異なっていてもよい。
図8に示すように、マグネット25は、中間部材26の外周面に配置される。マグネット25は、環状に形成されている。環状のマグネット25において、S極及びN極が周方向に交互に配置されている。マグネット25は、中間部材26を介してスリーブ21に取り付けられているといえる。このため、マグネット25は、入力軸82a及びスリーブ21と共に回転する。マグネット25は、径方向の隙間を空けてヨーク35に面する。マグネット25とヨーク35との間の径方向の間隔L1は、薄肉部261と厚肉部263との肉厚差L2よりも小さい。肉厚差L2は、薄肉部261と厚肉部263との間の段差ともいえる。
マグネット25は、硬質磁性体である磁石粉、及び樹脂を含む。マグネット25は、磁石粉と樹脂と混合した材料を固化することによって形成される。マグネット25は、ボンド磁石と呼ばれる。硬質磁性体の具体例としては、フェライト又はネオジウムが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド12(PA12)が挙げられる。本実施形態において、中間部材26の線膨張係数は、マグネットの樹脂の線膨張係数よりも小さい。なお、マグネット25に用いられる樹脂が、中間部材26に用いられる樹脂と同じであってもよい。
図8に示すように、マグネット25は、取付部251と、テーパー部253と、を含む。取付部251は、中間部材26と接する部分である。取付部251の肉厚は、一定である。テーパー部253は、取付部251の後方に配置される。テーパー部253は、径方向で回転部材接続部211に面する。テーパー部253の肉厚は、軸方向の一端(後方)に向かって小さくなっている。テーパー部253の肉厚は、取付部251から離れるにしたがって小さくなっている。より具体的には、テーパー部253の外径が一定であり、テーパー部253の内径のみが取付部251から離れるにしたがって大きくなっている。例えば、テーパー部253の軸方向の長さは、マグネット25全体の軸方向の長さの1/4以上1/2以下である。軸方向から見た場合、マグネット25は、スリーブ端部219と重なっていない。スリーブ端部219の外径E219は、マグネット25の最小内径I25よりも小さい。
スリーブ31は非磁性体であって金属である。非磁性体の金属の具体例としては、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)が挙げられる。図5に示すように、スリーブ31は、筒状の部材であって出力軸82bに取り付けられている。具体的には、スリーブ31は、出力軸82bの外周面に圧入されている。スリーブ31の前方端面は、出力軸82bに接していない。すなわち、スリーブ31の前方端面と出力軸82bとの間には軸方向の隙間が設けられている。スリーブ31の後方端面の軸方向の位置は、出力軸82bの後方端面の軸方向の位置に等しい。スリーブ31の後方端面を出力軸82bの後方端面に合わせることで、スリーブ31の位置が決まる。
キャリア32は非磁性体である。例えば、キャリア32は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)又はポリアセタール樹脂(POM)が挙げられる。キャリア32は、筒状の部材であって、スリーブ31を介して出力軸82bに取り付けられている。図5に示すように、キャリア32は、小径部321と、大径部322と、突起327と、を含む。図5に示すように、キャリア32は、射出成形でスリーブ31と一体に形成されている。小径部321は、円筒状の部材であって、スリーブ31の外周面に接している。大径部322は、円筒状の部材である。大径部322の外径は、小径部321の外径よりも大きい。大径部322は、小径部321の後方に位置する。大径部322の前方端部は、小径部321の後方端部と連結されている。突起327は、小径部321の後方端面から後方に突出しており、マグネット25に面している。突起327とマグネット25との間には隙間がある。
図10に示すように、ヨーク35は、第1ヨーク351と、第2ヨーク352と、を含む。第1ヨーク351及び第2ヨーク352は、軟質磁性体である。軟質磁性体の具体例としては、ニッケル-鉄合金が挙げられる。第1ヨーク351及び第2ヨーク352は、キャリア32に固定されている。第1ヨーク351及び第2ヨーク352は、出力軸82b、スリーブ31及びキャリア32と共に回転する。第1ヨーク351は、第1リング部351aと、複数の第1ティース部351bと、を含む。第1リング部351aは、軸方向に対して直交する板である。第1ティース部351bは、第1リング部351aから前方に突出している。複数の第1ティース部351bは、周方向に等間隔に配置されている。第2ヨーク352は、第2リング部352aと、複数の第2ティース部352bと、を含む。第2リング部352aは、第1リング部351aと平行な板であって、第1リング部351aの前方に位置する。第2ティース部352bは、第2リング部352aから後方に突出している。複数の第2ティース部352bは、周方向に等間隔に配置されている。1つの第2ティース部352bは、2つの第1ティース部351bの間に位置する。すなわち、第1ティース部351bと第2ティース部352bとが周方向に交互に配置されている。第1ティース部351b及び第2ティース部352bは、マグネット25に面している。
センサハウジング40は、非磁性体である。例えば、センサハウジング40は樹脂である。樹脂の具体例としてはポリブチレンテレフタレート(PBT)又はポリアミド66である。図5に示すように、センサハウジング40の孔401には、ブッシュ403が配置されている。例えば、ブッシュ403は、例えばアルミニウム合金であって、センサハウジング40と一体に形成されている。ブッシュ403を貫通するボルトによって、センサハウジング40が中間プレート10に固定されている。
図7に示すように、集磁部材46は、第1集磁部材461と、第2集磁部材462と、を含む。第1集磁部材461及び第2集磁部材462は、軟質磁性体であって、例えばニッケル-鉄合金である。第1集磁部材461及び第2集磁部材462は、センサハウジング40に固定されている。図7に示すように、第1集磁部材461は、第1リング部351aに面している。第1集磁部材461と第1リング部351aとの間には隙間がある。第1ヨーク351の磁化に応じて、第1集磁部材461が磁化する。第2集磁部材462は、第2リング部352aに面している。第2集磁部材462と第2リング部352aとの間には隙間がある。第2ヨーク352の磁化に応じて、第2集磁部材462が磁化する。
トルクセンサ1は基本的には十分な安全率に基づいて設計されているが、トルクセンサ1に加わる振動又は衝撃等によって、マグネット25がスリーブ21と共に入力軸82aに対して軸方向にずれる可能性がある。又は、ヨーク35がスリーブ31及びキャリア32と共に出力軸82bに対して軸方向にずれる可能性がある。本実施形態のトルクセンサ1においては、スリーブ21が入力軸82aに対して移動した場合でも、マグネット25がキャリア32に当たることで、マグネット25のずれが許容値以下になりやすい。また、スリーブ31及びキャリア32が出力軸82bに対して移動した場合でも、キャリア32がマグネット25に当たることで、ヨーク35のずれが許容値以下になりやすい。このように、トルクセンサ1はロバスト性を有する。したがって、トルクセンサ1は、検出精度の低下を抑制できる。
プリント基板43は、センサハウジング40に固定されている。ホールIC47は、プリント基板43に取り付けられている。ホールIC47は、第1集磁部材461と第2集磁部材462との間に配置されている。ホールIC47と第1集磁部材461との間、及びホールIC47と第2集磁部材462との間には隙間がある。ホールIC47は、第1集磁部材461と第2集磁部材462との間の磁束密度の変化に応じて出力する信号を変化させる。ホールIC47は、信号をECU90に出力する。
ステアリングホイール81が操作されると、入力軸82aにトルクが伝達される。出力軸82bがトーションバー82cを介して入力軸82aに連結されているので、入力軸82aが出力軸82bに対して相対的に回転する。このため、マグネット25が、第1ティース部351b及び第2ティース部352bに対して相対的に回転する。これにより、第1ヨーク351及び第2ヨーク352それぞれの磁化の強さが変化する。このため、第1集磁部材461と第2集磁部材462の間の磁束密度が変化する。ホールIC47は、この磁束密度の変化を検出する。ECU90は、ホールIC47の出力信号に基づき算出した操舵トルクを用いて電動モータ93を制御する。
第1カバー48は、非磁性体である。例えば、第1カバー48は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)又はポリアミド66が挙げられる。図6に示すように、第1カバー48は、センサハウジング40の後方端部に取り付けられている。第1カバー48は、プリント基板43を覆っている。
第2カバー49は、非磁性体である。例えば、第2カバー49は樹脂である。樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)又はポリアミド66が挙げられる。図6に示すように、第2カバー49は、センサハウジング40の前方端部に取り付けられている。図7に示すように、第2カバー49は、環状の本体部491と、複数の爪部492と、を含む。複数の爪部492は、周方向に等間隔に配置されている。爪部492は、本体部491から前方に突出している。複数の爪部492は、軽圧入により中間プレート10に挿入されており、中間プレート10の内周面に接している。これにより、軸方向から見た場合のセンサハウジング40の中心が、中間プレート10の中心と一致しやすくなる。
図12から図18は、本実施形態のマグネットアッセンブリの製造方法を示す模式図である。本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、スリーブ加工工程と、第1金型配置ステップと、中間部材形成ステップと、第2金型配置ステップと、マグネット形成ステップと、を含む。
スリーブ加工工程においては、図12に示すように、中間部材接続部215の外周面が径方向に塑性変形させられる。例えば、プレス加工によって中間部材接続部215の外周面を径方向の内側に塑性変形させることによって、凹部216及び凸部217が形成される。
スリーブ加工工程の後、第1金型配置ステップが行われる。第1金型配置ステップにおいては、図13に示すように、中間部材接続部215の外側に第1金型51が配置される。第1金型51は、金属で形成された中空状の金型である。第1金型51は、樹脂を導入するために導入流路と、樹脂を排出するための排出流路と、を含む。第1金型51は、中心軸Zを含む平面に沿って2つ分割できる。分割された第1金型51が、図13の矢印で示すように中間部材接続部215に両側から取り付けられる。
第1金型配置ステップの後、中間部材形成ステップが行われる。中間部材形成ステップにおいては、図14に示すように、第1金型51に樹脂が充填される。中間部材形成ステップでは、射出成型が用いられる。すなわち、溶融樹脂が入れられたシリンダーのノズルが、第1金型51の導入流路に配置される。溶融樹脂が、シリンダーから押し出され、第1金型51の中に進入する。余った溶融樹脂は、第1金型51の排出流路から排出される。第1金型51の中の溶融樹脂が冷却された後、図15に示すように、第1金型51が取り外される。これにより、薄肉部261と、厚肉部263とを含む中間部材26が形成される。
中間部材形成ステップの後、第2金型配置ステップが行われる。第2金型配置ステップにおいては、図16に示すように、中間部材26の外側に第2金型52が配置される。第2金型52は、金属で形成された中空状の金型である。第2金型52は、樹脂を導入するために導入流路と、樹脂を排出するための排出流路と、を含む。第2金型52は、中心軸Zに対して直交する平面に沿って2つ分割できる。分割された第2金型52が、図16の矢印で示すように中間部材26に両側から取り付けられる。
第2金型配置ステップの後、マグネット形成ステップが行われる。マグネット形成ステップにおいては、図17に示すように、第2金型52に樹脂が充填される。マグネット形成ステップでは、射出成型が用いられる。すなわち、溶融樹脂が入れられたシリンダーのノズルが、第2金型52の導入流路に配置される。溶融樹脂が、シリンダーから押し出され、第2金型52の中に進入する。余った溶融樹脂は、第2金型52の排出流路から排出される。第2金型52の中の溶融樹脂が冷却された後、図18に示すように、第2金型52が取り外される。これにより、取付部251と、テーパー部253とを含むマグネット25が形成される。
なお、スリーブ21は、必ずしも入力軸82aに取り付けられなくてもよい。例えば、スリーブ21及びマグネット25が出力軸82bに取り付けられ、スリーブ31及びヨーク35が入力軸82aに取り付けられてもよい。スリーブ21は、出力軸82bに取り付けられる場合、出力軸82bの外周面に圧入される。
スリーブ21の中間部材接続部215は、必ずしも凹部216及び凸部217を含んでいなくてもよい。中間部材接続部215は、厚肉部263が引っ掛かる部分を含んでいればよい。例えば、中間部材接続部215が貫通穴を有しており、厚肉部263が当該貫通穴の中に入っていてもよい。中間部材接続部215の外径は、必ずしも回転部材接続部211の外径よりも大きくなくてもよい。中間部材接続部215の外径は、回転部材接続部211の外径よりも小さくてもよいし、回転部材接続部211の外径と同じであってもよい。
以上で説明したように、本実施形態のトルクセンサ1は、スリーブ21と、中間部材26と、マグネット25と、ヨーク35と、を含む。スリーブ21は、第1回転部材(入力軸82a)に取り付けられる環状の部材である。中間部材26は、スリーブ21の外周面に配置される環状の部材である。マグネット25は、中間部材26の外周面に配置される環状の部材である。ヨーク35は、第1回転部材に対して回転する第2回転部材(出力軸82b)に取り付けられ、且つスリーブ21の中心軸Zに対して直交する方向である径方向でマグネット25に面する。スリーブ21は、回転部材接続部211と、中間部材接続部215と、を含む。回転部材接続部211は、円筒状であって、第1回転部材に接する。中間部材接続部215は、円筒状であって、回転部材接続部211に対して中心軸Zと平行な軸方向にずれた位置にある。中間部材26は、薄肉部261と、薄肉部261の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部263と、を含む。薄肉部261の内周面、及び厚肉部263の内周面は、中間部材接続部215と接する。
回転部材接続部211が第1回転部材(入力軸82a)に接することによって、スリーブ21が第1回転部材に圧入される時、マグネット25を保持する中間部材接続部215の変形が抑制される。このため、マグネット25とヨーク35(第1ティース部351b及び第2ティース部352b)との間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサ1は、検出精度の低下を抑制できる。ところで、上述した特許文献1においてマグネットは接着剤によってスリーブに取り付けられているため、センサを生産する際に、マグネットをスリーブに対して位置合わせした後に、スリーブに取り付ける必要があり、生産工程が複雑であるという課題が存在していた。これに対して、本実施形態のトルクセンサ1においては、中間部材26が薄肉部261及び厚肉部263を含む。これにより、厚肉部263がスリーブ21の外周面に引っ掛かる。中間部材26及びスリーブ21の、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。また、前述の要領で本実施形態のトルクセンサ1を生産する場合、スリーブ21の外周に中間部材26を形成した後に、中間部材26の外周にマグネット25を形成するため、マグネット25をスリーブ21に対して位置決めする必要がなくなるため、生産工程を簡略化できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材接続部215の外径が、回転部材接続部211の外径よりも大きい。
これにより、スリーブ21を入力軸82aに圧入する工程で回転部材接続部211に生じる応力が、回転部材接続部211と中間部材接続部215との間にある拡大部213が変形することにより吸収される。このため、スリーブ21の圧入工程で生じた応力が中間部材接続部215に伝達することを抑制することができる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材接続部215の外径が、回転部材接続部211の外径よりも小さくてもよい。
これにより、中間部材接続部215の外径が回転部材接続部211の外径よりも大きい場合と比較して、マグネット25を径方向のより内側に配置することができるようになる。このため、トルクセンサ1の小型化を図ることが可能である。
中間部材接続部215の外径と、回転部材接続部211の外径とが同じであってもよい。
これにより、中間部材接続部215の外径が回転部材接続部211の外径よりも大きい場合と比較して、マグネット25を径方向のより内側に配置することができるようになる。このため、トルクセンサ1の小型化を図ることが可能である。また、スリーブ21の形状が単純になるので、スリーブ21の製造工程が簡略化することが可能である。
本実施形態のトルクセンサ1において、マグネット25は、軸方向の一端に向かって肉厚が小さくなっているテーパー部253を含む。テーパー部253は、径方向で回転部材接続部211と面する。
回転部材接続部211を第1回転部材(入力軸82a)に圧入する時にマグネット25に作用する応力を低減するために、マグネット25と小径部との間には径方向の隙間が設けられる。当該隙間を形成するためには、マグネット25を形成する時に、当該隙間に金型(第2金型52)を侵入させる必要がある。本実施形態のトルクセンサ1においては、マグネット25がテーパー部253を含むことによって、マグネット25を形成する時に用いる金型の取り外しが容易である。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材26は、偶数個の厚肉部263を含む。偶数個の厚肉部263は、周方向で等間隔に配置される。
厚肉部263に対応するスリーブ21の凹部は、例えばプレス加工によって形成される。偶数個の凹部が周方向で等間隔に配置されることになるので、スリーブ21に対するプレス加工が容易になる。なお、プレス加工により凹部を形成することは、スリーブ21が薄肉円筒状である場合に好適である。スリーブ形状を薄肉化することで、トルクセンサ1の軽量化を図ることができる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中心軸Zを含む断面において、厚肉部263は、軸方向において薄肉部261の一部と薄肉部261の他の部分との間にある。
仮に厚肉部263を中間部材26の軸方向端部に配置する場合、厚肉部263によって中間部材26のスリーブ21に対する移動を厚肉部263で止めるためには、中間部材26の両端に厚肉部263を設ける必要がある。すなわち、厚肉部263を2列に配置する必要がある。これに対して、本実施形態のトルクセンサ1においては、厚肉部263が少なくとも1つあれば、中間部材26のスリーブ21に対する移動を止めることができる。本実施形態のトルクセンサ1は、必要な厚肉部263の数を低減することができる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材接続部215は、外周面に設けられる凹部216と、凹部216の裏側に設けられる凸部217と、を含む。
これにより、プレス加工によって、凹部216及び凸部217が容易に形成できる。本実施形態のトルクセンサ1は、厚肉部263が引っ掛かる部分をスリーブ21に形成する工程を、容易にすることができる。
本実施形態のトルクセンサ1において、凸部217は、回転部材接続部211の内周面よりも、径方向で外側に配置される。
これにより、スリーブ21が第1回転部材(入力軸82a)に圧入される時に、凸部217が第1回転部材に当たらなくなる。このため、第1回転部材から中間部材接続部215に直接力が作用しなくなる。本実施形態のトルクセンサ1は、中間部材26及びマグネット25に生じる応力を低減できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、マグネット25とヨーク35との間の径方向の間隔L1は、薄肉部261と厚肉部263との肉厚差L2よりも小さい。
これにより、仮にマグネット25に異常が生じて、マグネット25がヨーク35に近づく方向に移動した場合であっても、厚肉部263がスリーブ21に引っ掛かった状態が保持される。このため、マグネット25がスリーブ21から脱落しなくなる。本実施形態のトルクセンサ1は、信号が出力されない状態になる可能性を低減できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材26は、樹脂である。マグネット25は、磁石粉、及び樹脂を含む。中間部材26の線膨張係数は、マグネット25の樹脂の線膨張係数よりも小さい。
これにより、本実施形態のトルクセンサ1は、中間部材26及びマグネット25が温度変化のある環境に晒された場合でも、中間部材26及びマグネット25に発生する応力を低減できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材26は、樹脂である。マグネット25は、磁石粉、及び樹脂を含む。中間部材26の樹脂、及びマグネット25の樹脂は、同じ材料である。
これにより、本実施形態のトルクセンサ1は、中間部材26及びマグネット25が温度変化のある環境に晒された場合でも、中間部材26及びマグネット25に発生する応力を低減できる。
本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、第1金型配置ステップと、中間部材形成ステップと、第2金型配置ステップと、マグネット形成ステップと、を含む。第1金型配置ステップは、中間部材接続部215の外側に第1金型51を配置する工程である。中間部材形成ステップは、第1金型51に樹脂を充填することによって、薄肉部261と、薄肉部261の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部263と、を含む中間部材26を形成する工程である。第2金型配置ステップは、中間部材26の外側に第2金型52を配置する工程である。マグネット形成ステップは、第2金型52に磁石粉を含む樹脂を充填することによって、マグネット25を形成する工程である。
これにより、互いに樹脂を含む中間部材26とマグネット25とが強固に付着する。このため、中間部材26及びマグネット25の、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。また、中間部材26が薄肉部261及び厚肉部263を含む。これにより、厚肉部263がスリーブ21の外周面に引っ掛かる。中間部材26及びスリーブ21の、軸方向及び周方向への相対的な移動が抑制される。このため、マグネット25の位置ずれが生じる可能性が低減する。したがって、本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、検出精度の低下をより抑制できる。
本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、第1金型配置ステップの前に、中間部材接続部215の外周面を、中心軸Zに対して直交する方向である径方向に塑性変形させるスリーブ加工工程を含む。
これにより、本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、例えばプレス加工によって、厚肉部263が引っ掛かる部分をスリーブ21に容易に形成することができる。
本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法において、中間部材形成ステップ及びマグネット形成ステップにおいて、射出成型が用いられる。
これにより、本実施形態のマグネットアッセンブリ20の製造方法は、中間部材26及びマグネット25をより容易に形成することができる。
また、本実施形態のトルクセンサ1は、スリーブ21と、中間部材26と、マグネット25と、ヨーク35と、を含む。スリーブ21は、第1回転部材(入力軸82a)に取り付けられる環状の部材である。中間部材26は、スリーブ21の外周面に配置される環状の部材である。マグネット25は、中間部材26の外周面に配置される環状の部材である。ヨーク35は、第1回転部材に対して回転する第2回転部材(出力軸82b)に取り付けられ、且つスリーブ21の中心軸Zに対して直交する方向である径方向でマグネット25に面する。スリーブ21は、回転部材接続部211と、中間部材接続部215と、を含む。回転部材接続部211は、円筒状であって、第1回転部材に接する。中間部材接続部215は、円筒状であって、回転部材接続部211に対して中心軸Zと平行な軸方向にずれた位置にある。中間部材接続部215の回転部材接続部211とは反対側の端部であるスリーブ端部219の外径E219は、マグネット25の最小内径I25よりも小さい。
回転部材接続部211が第1回転部材(入力軸82a)に接することによって、スリーブ21が第1回転部材に圧入される時、マグネット25を保持する中間部材接続部215の変形が抑制される。このため、マグネット25とヨーク35(第1ティース部351b及び第2ティース部352b)との間の距離が設計値からずれにくくなる。したがって、トルクセンサ1は、検出精度の低下を抑制できる。ところで、特許文献1のマグネットを支持するスリーブは、小径部及び大径部を備えながらも、径方向に小型であることが望ましい。しかし、小径部と大径部との間の段差を小さくすると、スリーブをステアリングシャフトに圧入する時に、小径部と大径部との間の段差を押せなくなる。段差の代わりに大径部の先端部を押すことができるが、大径部の先端を押すと、マグネットに応力が生じることがある。マグネットに応力が生じると、マグネットの磁気特性が変化するため、出荷規格を満たさないマグネットが製造される可能性がある。このため、ステアリング装置の製造において、歩留まりが低下する。これに対して、本実施形態のトルクセンサ1は、スリーブ端部219の外径E219が、マグネット25の最小内径I25よりも小さい。このため、スリーブ21を第1回転部材に圧入する時に、スリーブ端部219を押したとしても、マグネット25に応力が生じにくい。したがって、本実施形態のトルクセンサ1は、検出精度の低下を抑制でき且つ回転部材に固定する時にマグネット25に応力が生じることを抑制できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、スリーブ端部219の外径E219は、中間部材26の回転部材接続部211とは反対側の端部である中間部材端部269の内径I269よりも大きく、且つ中間部材端部269の外径E269よりも小さい。
これにより、スリーブ端部219が中間部材26を抜け止めするので、中間部材26の位置ずれが生じる可能性が低減する。したがって、本実施形態のトルクセンサ1は、検出精度の低下が生じる可能性をより低減できる。
本実施形態のトルクセンサ1において、中間部材26は、スリーブ端部219に対して、軸方向に隙間Cを空けて配置される。
これにより、スリーブ21を第1回転部材に圧入する時に、スリーブ端部219を押したとしても、中間部材26に変形が生じにくい。その結果、中間部材26に接したマグネット25において、応力がより生じにくくなる。したがって、本実施形態のトルクセンサ1は、回転部材に固定する時にマグネット25に生じる応力をより抑制できる。
(第1変形例)
図19は、第1変形例のマグネットアッセンブリの周辺の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図19は、第1変形例のマグネットアッセンブリの周辺の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図19に示すように、第1変形例のマグネットアッセンブリ20Aは、スリーブ21Aと、中間部材26Aと、を含む。スリーブ21Aは、中間部材接続部215Aを含む。中間部材接続部215Aは、複数の凸部216Aと、複数の凹部217Aと、スリーブ端部219Aと、を含む。凸部216Aは、中間部材接続部215Aの外周面に設けられる。凹部217Aは、中間部材接続部215Aの内周面に設けられる。凹部217Aは、凸部216Aの裏側に設けられる。凸部216A及び凹部217Aは、例えばプレス加工によって一度に形成される。すなわち、中間部材接続部215Aの外周面を径方向の外側に塑性変形させることによって、凸部216A及び凹部217Aが形成される。複数の凸部216A、及び複数の凹部217Aは、周方向に等間隔に配置される。スリーブ端部219Aは、中間部材接続部215Aの回転部材接続部211とは反対側(前方側)の端部である。スリーブ端部219Aは、径方向の外側に向かって延びている。
中間部材26Aは、厚肉部265と、複数の薄肉部267と、中間部材端部269Aと、を含む。薄肉部267の肉厚は、厚肉部265の肉厚よりも小さい。厚肉部265が環状に形成されており、且つ偶数個の薄肉部267が周方向に等間隔に配置されている。中心軸Zを含む断面において、薄肉部267は、軸方向において厚肉部265の一部と厚肉部265の他の部分との間にある。薄肉部267は、軸方向の両側から厚肉部265に挟まれている。言い換えると、中心軸Zを含む断面において、中間部材26Aの肉厚は、一定でなく、軸方向の位置によって異なる。厚肉部265及び薄肉部267の内周面は、中間部材接続部215Aの外周面に接する。また、マグネット25とヨーク35との間の径方向の間隔L1は、薄肉部261と厚肉部263との肉厚差L3よりも小さい。
中間部材端部269Aは、中間部材26Aの回転部材接続部211とは反対側(前方側)の端部である。軸方向から見た場合、中間部材端部269Aの一部は、スリーブ端部219Aと重なっている。スリーブ端部219Aの外径E219Aは、中間部材端部269Aの内径I269Aよりも大きく、且つ中間部材端部269Aの外径E269Aよりも小さい。図9で示した中間部材端部269とスリーブ端部219との関係と同様に、中間部材端部269Aは、スリーブ端部219Aに対して、軸方向に隙間を空けて配置される。
以上で説明したように、第1変形例において、中間部材26は、偶数個の薄肉部267を含む。軸方向から見た場合、偶数個の薄肉部267、中心軸Zを中心とした円周に沿う方向である周方向で、等間隔に配置される。
薄肉部267に対応するスリーブ21Aの凸部は、例えばプレス加工によって形成される。偶数個の凸部が周方向で等間隔に配置されることになるので、スリーブ21に対するプレス加工が容易になる。なお、プレス加工により凸部を形成することは、スリーブ21Aが薄肉円筒状である場合に好適である。スリーブ形状を薄肉化することで、トルクセンサ1の軽量化を図ることができる。
(第2変形例)
図20は、第2変形例のマグネットアッセンブリの周辺の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図20は、第2変形例のマグネットアッセンブリの周辺の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図20に示すように、第2変形例のマグネットアッセンブリ20Bは、スリーブ21Bを含む。スリーブ21Bは、中間部材接続部215Bを含む。中間部材接続部215Bは、スリーブ端部219Bを含む。スリーブ端部219Bは、中間部材接続部215Bの回転部材接続部211とは反対側(前方側)の端部である。スリーブ端部219Bは、径方向の外側に向かって延びている。
軸方向から見た場合、中間部材端部269は、スリーブ端部219Bと重なっていない。スリーブ端部219Bの外径E219Bは、中間部材端部269の内径I269以下である。例えば第2変形例において、スリーブ端部219Bの外径E219Bは、中間部材端部269の内径I269と等しい。スリーブ端部219Bは、中間部材26及びマグネット25の端面を通る平面に対して、軸方向(前方)に突出している。
以上で説明したように、第2変形例において、スリーブ端部219Bの外径E219Bは、中間部材26の回転部材接続部211とは反対側の端部である中間部材端部269の内径I269以下である。
これにより、スリーブ21Bを第1回転部材に圧入する時に、スリーブ端部219Bを押したとしても、中間部材26に変形が生じにくい。その結果、中間部材26に接したマグネット25において、応力がより生じにくくなる。したがって、第2変形例のマグネットアッセンブリ20Bは、回転部材に固定する時にマグネット25に生じる応力をより抑制できる。
1 トルクセンサ
10 中間プレート
20、20A、20B マグネットアッセンブリ
21、21A、21B スリーブ
25 マグネット
26、26A 中間部材
31 スリーブ
32 キャリア
35 ヨーク
40 センサハウジング
43 プリント基板
46 集磁部材
47 ホールIC
71、72 軸受
80 ステアリング装置
81 ステアリングホイール
82 ステアリングシャフト
82a 入力軸
82b 出力軸
82c トーションバー
83 操舵力アシスト機構
84 ユニバーサルジョイント
85 中間シャフト
86 ユニバーサルジョイント
87 ピニオンシャフト
88 ステアリングギヤ
88a ピニオン
88b ラック
89 タイロッド
90 ECU
92 減速装置
93 電動モータ
95 車速センサ
98 イグニッションスイッチ
99 電源装置
211 回転部材接続部
213 拡大部
215、215A、215B 中間部材接続部
216 凹部
216A 凸部
217 凸部
217A 凹部
219、219A、219B スリーブ端部
251 取付部
253 テーパー部
261 薄肉部
263 厚肉部
265 厚肉部
267 薄肉部
269、269A 中間部材端部
321 小径部
322 大径部
327 突起
920 ギアボックス
921 ウォームホイール
922 ウォーム
C 隙間
L1 間隔
L2、L3 肉厚差
Z 中心軸
10 中間プレート
20、20A、20B マグネットアッセンブリ
21、21A、21B スリーブ
25 マグネット
26、26A 中間部材
31 スリーブ
32 キャリア
35 ヨーク
40 センサハウジング
43 プリント基板
46 集磁部材
47 ホールIC
71、72 軸受
80 ステアリング装置
81 ステアリングホイール
82 ステアリングシャフト
82a 入力軸
82b 出力軸
82c トーションバー
83 操舵力アシスト機構
84 ユニバーサルジョイント
85 中間シャフト
86 ユニバーサルジョイント
87 ピニオンシャフト
88 ステアリングギヤ
88a ピニオン
88b ラック
89 タイロッド
90 ECU
92 減速装置
93 電動モータ
95 車速センサ
98 イグニッションスイッチ
99 電源装置
211 回転部材接続部
213 拡大部
215、215A、215B 中間部材接続部
216 凹部
216A 凸部
217 凸部
217A 凹部
219、219A、219B スリーブ端部
251 取付部
253 テーパー部
261 薄肉部
263 厚肉部
265 厚肉部
267 薄肉部
269、269A 中間部材端部
321 小径部
322 大径部
327 突起
920 ギアボックス
921 ウォームホイール
922 ウォーム
C 隙間
L1 間隔
L2、L3 肉厚差
Z 中心軸
Claims (15)
- 第1回転部材に取り付けられる環状のスリーブと、
前記スリーブの外周面に配置される環状の中間部材と、
前記中間部材の外周面に配置される環状のマグネットと、
前記第1回転部材に対して回転する第2回転部材に取り付けられ、且つ前記スリーブの中心軸に対して直交する方向である径方向で前記マグネットに面するヨークと、
を含み、
前記スリーブは、
円筒状であって、前記第1回転部材に接する回転部材接続部と、
円筒状であって、前記回転部材接続部に対して前記中心軸と平行な軸方向にずれた位置にある中間部材接続部と、
を含み、
前記中間部材は、薄肉部と、前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部と、を含み、
前記薄肉部の内周面、及び前記厚肉部の内周面は、前記中間部材接続部と接する
トルクセンサ。 - 前記中間部材接続部の外径が、前記回転部材接続部の外径よりも大きい
請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材接続部の外径が、前記回転部材接続部の外径よりも小さい
請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材接続部の外径と、前記回転部材接続部の外径とが同じである
請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記マグネットは、前記軸方向の一端に向かって肉厚が小さくなっているテーパー部を含み、
前記テーパー部は、前記径方向で前記回転部材接続部と面する
請求項1から4のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材は、偶数個の前記薄肉部、又は偶数個の前記厚肉部を含み、
前記軸方向から見た場合、偶数個の前記薄肉部、又は偶数個の前記厚肉部は、前記中心軸を中心とした円周に沿う方向である周方向で、等間隔に配置される
請求項1から5のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記中心軸を含む断面において、前記厚肉部は、前記軸方向において前記薄肉部の一部と前記薄肉部の他の部分との間にある
請求項1から6のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材接続部は、外周面に設けられる凹部と、内周面の前記凹部に対応する位置に設けられる凸部と、を含む
請求項1から7のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記凸部は、前記回転部材接続部の内周面よりも、前記径方向で外側に配置される
請求項8に記載のトルクセンサ。 - 前記マグネットと前記ヨークとの間の前記径方向の間隔は、前記薄肉部と前記厚肉部との肉厚差よりも小さい
請求項1から9のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材は、樹脂であり、
前記マグネットは、磁石粉、及び樹脂を含み、
前記中間部材の線膨張係数は、前記マグネットの樹脂の線膨張係数よりも小さい
請求項1から10のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記中間部材は、樹脂であり、
前記マグネットは、磁石粉、及び樹脂を含み、
前記中間部材の樹脂、及び前記マグネットの樹脂は、同じ材料である
請求項1から10のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 第1回転部材に取り付けるための環状のスリーブと、
前記スリーブの外周面に配置される環状の中間部材と、
前記中間部材の外周面に配置される環状のマグネットと、
を含むトルクセンサのマグネットアッセンブリの製造方法であって、
前記スリーブは、
円筒状である回転部材接続部と、
円筒状であって、前記回転部材接続部に対して前記スリーブのお中心軸と平行な軸方向にずれた位置にある中間部材接続部と、
を含み、
前記中間部材接続部の外側に第1金型を配置する、第1金型配置ステップと、
前記第1金型に樹脂を充填することによって、薄肉部と、前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部と、を含む中間部材を形成する、中間部材形成ステップと、
前記中間部材の外側に第2金型を配置する、第2金型配置ステップと、
前記第2金型に磁石粉を含む樹脂を充填することによって、前記マグネットを形成するマグネット形成ステップと、
を含むマグネットアッセンブリの製造方法。 - 前記第1金型配置ステップの前に、前記中間部材接続部の外周面を、前記中心軸に対して直交する方向である径方向に塑性変形させるスリーブ加工工程
を含む請求項13に記載のマグネットアッセンブリの製造方法。 - 中間部材形成ステップ及び前記マグネット形成ステップにおいて、射出成型が用いられる
請求項13又は14に記載のマグネットアッセンブリの製造方法。
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