JP5180483B2 - トルクセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車等の電動パワーステアリング装置に装着され、操舵軸を介在してシャフトに加えられる操舵トルクを磁気的に検出するための検出装置に用いられるトルクセンサの製造方法に関する。

一般に、自動車等に装備される電動パワーステアリング装置は、運転者のハンドル操作によって操舵軸からシャフトに加えられるトルクをトルクセンサによって検出している。電動パワーステアリング装置は、このトルクセンサからの検出信号に応じて、運転者のハンドル操作に対し動力補助する（補助操舵力を付与する）ためのモータを駆動制御し、運転者の操舵力を軽減して快適な操舵フィーリングを与えるようにしている。

このような電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサとしては、磁歪式トルクセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この磁歪式トルクセンサは、シャフトの表面に磁気異方性をもった磁歪膜（例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜）を被着している。そして、シャフトに外部からトルクが作用したときには、シャフトに生じる捩れに応じた磁歪膜の磁気特性（透磁率）の変化を磁気的に非接触で検出する構成となっている。

そこで、自動車の電動パワーステアリング装置に用いられる磁歪式トルクセンサを例に挙げて、従来の磁歪式トルクセンサを説明する。
図９は、従来の電動パワーステアリング装置を示す模式図である。

図９に示すように、電動パワーステアリング装置１０１は、ハンドル１０２からの操舵トルクを検出するトルクセンサ１０３と、ハンドル１０２の操作に対して補助操舵力を付与するモータ１０４と、このモータ１０４の回転トルクを増大させる減速装置１０５と、トルクセンサ１０３および車速センサ１０６等からの検出信号に応じてモータ１０４を駆動制御するＥＣＵ（Electrical Control Unit）１０７と、モータ１０４の回転をタイヤ１０８，１０８に伝えてタイヤ１０８の向きを変えるラック軸１０９およびピニオンギヤ１１０とによって主に構成されている。また、減速装置１０５は、ウォーム１０５Ａとウォームホイール１０５Ｂとにより構成されている。

このような電動パワーステアリング装置１０１では、運転者がハンドル操作したときの操舵トルクを、トルクセンサ１０３を用いて検出すると共に、ＥＣＵ１０７によりトルクセンサ１０３からの検出信号（トルク信号）、車速センサ１０６からの検出信号（車速信号）等に応じてモータ１０４を駆動制御し、このときのモータ１０４のトルクを、減速装置１０５によって増大させると共に、ピニオンギヤ１１０およびラック軸１０９を介在してタイヤ１０８，１０８に伝えている。

この電動パワーステアリング装置１０１では、ハンドル操作の操舵トルクをＴＨとし、ピニオンギヤ１１０に伝わるトルクをＴＰとし、モータ１０４による補助トルクの大きさに関連した定数をＫＡとすると、ＴＨ＝ＴＰ／（１＋ＫＡ）の関係が成り立ち、モータ１０４の補助トルクによって運転者の操舵力を軽減することができる。

次に、図１０を参照してトルクセンサ１０３について説明する。
図１０は、従来の電動パワーステアリング装置における磁歪式トルクセンサの設置状態を示す要部断面図である。

図１０に示すように、トルクセンサ１０３は、アッパケース部１１１Ａおよびロアケース部１１１Ｂからなるセンサ収容ケース１１１に収容されている。そして、トルクセンサ１０３は、ハンドル１０２（図９参照）の操舵軸１０２Ａ（図９参照）に連結され、センサ収容ケース１１１に軸受１１２等を介在して回転可能に支持されたシャフト１１４と、アッパケース部１１１Ａの内周側に上下に離間して設けられた検出手段であるコイル１１５，１１６を備えたコイルユニット１２１，１２２と、コイル１１５，１１６と対向してシャフト１１４の外周面（外表面）に設けられ、互いに逆方向の異方性をもった磁歪膜１１７，１１８とを主に構成されている。

そして、シャフト１１４にハンドル１０２（図９参照）からの操舵トルクが作用したときには、シャフト１１４に生じる捩れに応じた磁歪膜１１７，１１８の磁気特性の変化を、コイル１１５，１１６側でそれぞれ電気的に検出し、このデータからシャフト１１４に加えられる操舵トルクの方向と大きさを検出するようにしている。

ここで、アッパケース部１１１Ａは、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金によって形成されている。コイルユニット１２１，１２２のヨーク１１９，１２０は、磁気特性の高い軟磁性の電磁鋼板等から形成されている。シャフト（操舵軸）１１４は、ＳＣ材やＳＣＭ材等の鉄合金からなり、その外周面にＦｅ−Ｎｉ系やＦｅ−Ｃｒ系の磁歪膜１１７，１１８がメッキや蒸着等により設けられている。
特開２００４−２３９６５２号公報（段落００２４〜００３４、図１、図７〜図９）

しかしながら、前記特許文献１のようなトルクセンサ１０３では、図１０に示すセンサ収容ケース１１１のアッパケース部１１１Ａと、ヨーク１１９，１２０と、シャフト１１４とがそれぞれ相違する金属材料から形成されているため、それらの線膨張係数が異なっている。
ヨーク１１９，１２０およびシャフト１１４を形成している鉄合金と、磁歪膜１１７，１１８を形成している電磁鋼板と、センサ収容ケース１１１を形成しているアルミニウム合金等とを比較すると、アルミニウム合金の線膨張率が２倍近く大きい。
自動車の電動パワーステアリング装置１０１が使用される環境は、−４０℃〜８０℃であり、それ以上の過酷な温度の場合もある。

したがって、高温時の場合には、ヨーク１１９，１２０に対してセンサ収容ケース１１１が相対的に膨張することによって、センサ収容ケース１１１とヨーク１１９，１２０との間に隙間が形成される。
トルクセンサ１０３は、この隙間により、ヨーク１１９，１２０とセンサ収容ケース１１１との間の与圧量がなくなると共に、ヨーク１１９，１２０とセンサ収容ケース１１１との間にがたつきが発生する。すると、トルクセンサ１０３は、ヨーク１１９，１２０と磁歪膜１１７，１１８との間に隙間ａに変化が生じて、エアギャップの変化による磁路の変化でトルクセンサ１０３の出力が変化し、検出精度が低下する。また、シャフト１１４の軸方向のオフセット、つまり、磁歪膜１１７，１１８の位置に対するコイル１１５，１１６の軸方向のずれによってトルクセンサ１０３の出力が変化する。このため、トルクセンサ１０３は、コイルユニット１１５，１１６の保持部の寸法精度を高めて加工しなければならない。
また、トルクセンサ１０３は、前記がたつきを解消するための対策を施さなければならないので、部品点数や組み付け工数が増加して、構造が複雑化するという問題点がある。

そこで、本発明は、生産性が良好で構造が簡単なトルクセンサの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、請求項１に記載のトルクセンサの製造方法は、回動自在なシャフトに設けられた磁気特性変化部に対向するように設けられた複数の検出コイルを有してなる複数の略円筒状の第１コイルユニットおよび第２コイルユニットと、前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットとの間に、前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットの内径よりも小さな内径の軸受を備えたトルクセンサの製造方法において、下端側が他よりも小径である小径部を備えた上部芯だし軸棒部と、当該上部芯だし軸棒部が連結される下部芯だし軸棒部と、からなる芯だし軸棒部の前記下部芯だし軸棒部に前記第２コイルユニットを嵌入するステップと、前記上部芯だし軸棒部の前記小径部に前記軸受を嵌入し、さらに、前記上部芯だし軸棒部を前記下部芯だし軸棒部に連結し、且つ、前記上部芯だし軸棒部に前記第１コイルユニットを嵌入するステップと、を有し、前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットと前記軸受と芯だし軸棒部を基準金型上に配置する内設部材配置工程と、前記基準金型にその他の金型をセットする金型セット工程と、前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットと前記軸受とを樹脂によりモールド成形するモールド成形工程と、前記モールド成形工程によるモールド成形後に、前記上部芯だし軸棒部と前記下部芯だし軸棒部の連結を解除して、前記基準金型、前記その他の金型、および、前記芯だし軸棒部をはずす工程と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載のトルクセンサの製造方法の発明によれば、モールド成形工程で第１コイルユニットと第２コイルユニットとスペーサとを樹脂によってモールド成形することにより、それらの部材を１度に一体に保持して収納することができる。このため、トルクセンサの構成部材間の寸法誤差を少なくして、検出精度を向上させることができると共に、部品点数および組み付け工数を削減することができる。

請求項２に記載のトルクセンサの製造方法の発明は、請求項１に記載のトルクセンサの製造方法であって、前記複数の検出コイルの外周には、ヨークが設けられていることを特徴とする。

請求項２記載のトルクセンサの製造方法の発明によれば、検出コイルの外周にヨークが設けたことによって、誘磁率が向上され、トルクセンサの精度を上げることができる。

本発明に係るトルクセンサの製造方法の発明によれば、部品点数および組み付け工数を削減して構造を簡素化することができると共に、生産性を向上させることができる。

次に、図１〜図３に基づき本発明の実施形態に係るトルクセンサ１の製造方法の一例を説明する。
なお、本発明に係るトルクセンサ１は、シャフト４に作用する回転力によってシャフト４が回転するトルクを検出するものであり、以下、本発明の実施形態の一例として、電動パワーステアリング装置１１における操舵トルクを検出する場合を例に挙げて説明する。
まず、本発明の実施形態に係るトルクセンサ１の製造方法を説明するのに先立って、トルクセンサ１が搭載される自動車の電動パワーステアリング装置１１について説明する。また、トルクセンサ１は、設置する方向によって上下左右の方向が変化するものであり、図面の上側を上方向として説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置を示す模式図である。

≪電動パワーステアリング装置の構成≫
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１１は、前記従来技術で説明した図９および図１０に示すトルクセンサ１０３を備えた電動パワーステアリング装置１０１と、トルクセンサ１以外はほぼ同様な構成となっている。
すなわち、図１に示す電動パワーステアリング装置１１は、ハンドル１２から運転者によって入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、運転者の操舵に対して補助操舵力を付与するモータ１４と、このモータ１４の回転トルクを増大させる減速装置１５と、トルクセンサ１および車速センサ１６等からの検出信号に応じてモータ１４を駆動制御するＥＣＵ（Electrical Control Unit）１７と、モータ１４の回転をタイヤ１８，１８に伝えてタイヤ１８の向きを変えるラック軸１９およびピニオンギヤ４１とを主に構成されている。

≪トルクセンサの構成≫
図２は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの設置状態を示す電動パワーステアリング装置の要部概略断面図である。
図２に示すように、トルクセンサ１は、回動自在なシャフト４に設けられた磁気特性変化部（磁歪膜５１，５２）５に対向するように設けられた複数のコイル（検出コイル）７１，７２と、このコイル７１，７２の外周に設けられたヨーク７３，７４と、を有してなる複数の略円筒状のコイルユニット７を備えている。
以下、磁歪膜５１，５２およびコイルユニット（第１コイルユニット７Ａ、第２コイルユニット７Ｂ）７を備えたトルクセンサ１の場合を例に挙げて、本発明の実施形態を説明する。

トルクセンサ１は、シャフト４にハンドル１２（図１参照）からの操舵トルクが作用したときには、シャフト４に生じる捩れに応じた磁歪膜５１，５２の磁気特性の変化を、コイル７１，７２等を用いて電気的に検出することによって、シャフト４に加えられる操舵トルクの方向と大きさを検出する構成となっている。

このトルクセンサ１は、第１コイルユニット７Ａと、第２コイルユニット７Ｂとを備えてなり、スペーサ６，３６と共にシャフト４の軸方向に配置され、第１コイルユニット７Ａと第２コイルユニット７Ｂと各部材間を一定に保つスペーサ６，３６は、樹脂によりモールド成形されたセンサ収容ケース２に収納されて一体化されている。

＜シャフトの構成＞
シャフト４は、図１に示すように、ハンドル１２に自在継手１３，１３を介在して連結され、ハンドル１２と共に回転する操舵軸である。このシャフト４は、図２に示すように、下端部にピニオンギヤ４１が一体的に設けられ、軸受３を介在してセンサ収容ケース２に、上下方向に向けて回転自在に収納されている。このシャフト４のコイル７１，７２に対向する外周面には、磁気特性変化部５の磁歪膜５１，５２が２箇所に配設されている。シャフト４の上端部は、アッパケース部２１の軸孔２１ａおよびリング状のシール材１０を挿通してセンサ収容ケース２から突出した状態に設けられている。

シャフト４は、例えば、クロムモリブデン鋼材（例えば、ＳＣＭ８２２）等を用いて形成されている。そして、このシャフト４は、クロムモリブデン鋼材に予め焼き入れ等の熱処理を施した後、磁歪膜５１，５２をスパッタリングやイオンプレーティング等のＰＶＤ法、メッキ法、プラズマ溶射法等を用いて被着し、ロックウェル硬さでＨＲＣ４０〜６５の範囲内に設定されている。

＜磁気特性変化部の構成＞
磁気特性変化部５は、シャフト４に操舵トルクが印加されることによって発生する歪により磁歪膜５１，５２の磁気特性（透磁率）を変化させるものであり、シャフト４の外周面（外方面）に、軸方向に所定間隔を介して上下に複数配置された磁歪膜５１，５２によって構成されている。
磁歪膜５１，５２は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系や、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金膜等からなる磁歪材をメッキや蒸着によってシャフト４に一体的に固定されている。この磁歪膜５１，５２は、互いに逆方向の異方性をもった磁歪材からなる。

＜コイルユニットの構成＞
コイルユニット７は、磁歪膜５１，５２の磁気特性を電気的に検出することによって、シャフト４の操舵トルクを検出するものである。このコイルユニット７は、第１コイルユニット７Ａと、第２コイルユニット７Ｂと、を備えてなる。これらの第１コイルユニット７Ａと、第２コイルユニット７Ｂと、この第１コイルユニット７Ａと第２コイルユニット７Ｂの間の距離を一定に保つスペーサ３６は、樹脂によりモールド成形されたアッパケース部２１内に固定される。

＜第１コイルユニットおよび第２コイルユニットの構成＞
第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂは、複数のコイル７１，７２と、このコイル７１，７２の周辺に設けられてそれぞれのコイル７１，７２を保持するヨーク７３，７４と、を備えてなる。この第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂは、磁気特性変化部５と所定距離をおいて対向して配置され、磁気特性変化部５の磁気特性変化を検出することによって、シャフト４に印加されたトルクを検出する検出部である。
この第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂは、図１に示すように、磁歪特性の変化に合わせてコイル７１，７２が交番通電されて発信されるトルク検出電圧を検出する検出回路７５，７６を介してＥＣＵ１７に電気的に接続されている。

＜コイルの構成＞
図２に示すように、コイル７１，７２は、磁歪膜５１，５２に通電して、操舵トルク入力時に、磁歪膜５１，５２の磁歪特性である透磁率の変化を検出する検出用の励磁コイルからなる。このコイル７１，７２は、アッパケース部２１の内周側に上下に離間して配設されている。コイル７１，７２は、ボビン（図示せず）に巻回されて各ヨーク７３，７４内に配設され、磁歪膜５１，５２に所定間隔ｂを介してそれぞれ対向させて配置される。

＜ヨークの構成＞
図２に示すように、ヨーク７３，７４は、コイル７１，７２の外枠を構成する部材であり、例えば、断面が略コ字状の環状部材からなる。ヨーク７３，７４は、例えば、軟磁性の鋼板等から形成されている。このヨーク７３，７４には、上下の外周端部に、約４５度に面取りするように形成されたテーパ面７３ａ，７４ａがそれぞれ形成されている。ヨーク７３，７４間のシャフト４の軸方向には、環状保持部材３５に保持されたベアリング（軸受３）３４から構成されるスペーサ３６が介在されて、ヨーク７３，７４間の距離が一定に保たれている。

ヨーク７３，７４は、樹脂でモールド成形されたセンサ収納部２１ｂ内において、開口部２１ｃから上側のヨーク７３、環状保持部材３５、下側のヨーク７４、スペーサ６、ベアリング３４の順番で、軸方向に内設されて、下側のヨーク７４の下端のテーパ面７４ａとスペーサ６の傾斜面６ａとが互いに当接した状態で、センサ収容ケース２内に収納されている。
なお、テーパ面７３ａ，７４ａおよび後記するスペーサ６の傾斜面６ａの角度は、４５度に限定されるものではなく、適宜に変更可能であって、例えば、３０度や６０度等であってもよい。

＜軸受（スペーサ）の構成＞
図２に示すように、軸受３は、前記シャフト４を回動自在に軸支する部材であり、例えば、複数のベアリング３１，３２，３３，３４から構成されている。そのうちベアリング３１，３２は、例えば、ボールベアリングまたはローラベアリングからなり、シャフト４の下端部や、ピニオンギヤ４１の上側のシャフト４をそれぞれ軸支するようにロアケース部２２内に装着される。

ベアリング３３，３４は、例えば、ボールベアリングからなり、シャフト４に装着されると共にアッパケース部２１のセンサ収納部２１ｂに内設される。ベアリング３４と環状保持部材３５は、第１コイルユニット７Ａと第２コイルユニット７Ｂとの距離を一定に保つスペーサ３６を構成すると共に、シャフト４の軸受としての機能も果たす。また、ベアリング３３、および後記するスペーサ６も、スペーサ３６と同様に部材間の距離を一定に保つ機能を備えている。

センサ収納部２１ｂの下端部に装着されるベアリング３３は、スペーサ６の下面に当接した状態で設置される。ベアリング３３は、内輪がシャフト４に装着され、外輪がアッパケース部２１にモールド成形される。

センサ収納部２１ｂの中央部に配設されるベアリング３４は、環状保持部材３５内に装着されて、前記センサ収納部２１ｂの下端部に配設されるベアリング３３より小さく形成されている。ベアリング３４は、内輪がシャフト４に装着され、外輪が環状保持部材３５に固定されている。ベアリング３４の内輪の内径は、第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂの内径より小さく形成されて、コイルユニット７と磁気特性変化部５との隙間ｂを一定に保っている。
環状保持部材３５は、上面が、上側のヨーク７３の下面に当接し、下面が、下側のヨーク７４の上面に当接した状態で、アッパケース部２１にモールド成形される。

＜スペーサの構成＞
図２に示すように、スペーサ６と前記ベアリング３３とは、第２コイルユニット７Ｂの高さを一定に保つ機能を備えている。スペーサ６は、外周部に、シャフト４の軸心側に向かって傾斜して断面が略直角三角形の傾斜面６ａを有する金属製の環状部材からなる。このスペーサ６は、下側のヨーク７４とベアリング３３との間に介在されて、外周部に形成された傾斜面６ａが、常に、下側のヨーク７４のテーパ面７４ａに当接した状態で、センサ収納部２１ｂ内に配設される。
このスペーサ６は、傾斜面６ａをヨーク７４のテーパ面７４ａに当接させてセンサ収納部２１ｂ内に収納されることによって、このセンサ収納部２１ｂ内に配設されたヨーク７３，７４、環状保持部材３５、ベアリング３３を軸方向に押圧して、それぞれ隣設された部材同士が互いに押し合って圧接するように収納される。

＜センサ収容ケース（ハウジング）の構成＞
センサ収容ケース２は、トルクセンサ１等を収納するためのケースであり、上側に配置されるアッパケース部２１と、このアッパケース部２１の下側に合致させてボルト締めされるロアケース部２２とからなる。センサ収容ケース２において、少なくともアッパケース部２１は樹脂によって形成されている。
なお、センサ収容ケース２を構成するアッパケース部２１は、特許請求の範囲に記載の
「ハウジング」に相当する。

アッパケース部２１は、第１コイルユニット７Ａ、第２コイルユニット７Ｂ、ベアリング３３，３４、環状保持部材３５、およびスペーサ６を樹脂によりモールド成形（いわゆるインサート成形）して一体化されたハウジングである。このアッパケース部２１は、第１コイルユニット７Ａ、第２コイルユニット７Ｂ、ベアリング３３，３４、環状保持部材３５、およびスペーサ６の互いに隣接する部材が弾接する状態に密着固定されるセンサ収納部２１ｂと、シャフト４を挿通する軸孔２１ａと、開口部２１ｃとを有するケースである。このアッパケース部２１は、軸孔２１ａにシール材１０を配設していることにより、センサ収容ケース２内の密閉性を保っている。

なお、アッパケース部２１の材料としては、例えば、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性、および機械加工性に優れているＭＣナイロン（登録商標）等の合成樹脂が使用される。

ロアケース部２２は、軸受３およびピニオンギヤ４１等を収納するためのケースである。その他このロアケース部２２には、モータ１４（図１参照）、減速装置１５（図１参照）、ラック軸１９等が設けられる。なお、ロアケース部２２は、例えば、樹脂によって形成されるが、金属で形成しても構わない。

≪トルクセンサの製造方法≫
次に、図３〜図６を参照して本発明の実施形態に係るトルクセンサ１の製造方法を説明する。トルクセンサ１は、次のように、ＭＣナイロン（登録商標）等の合成樹脂によって金型成形される。

＜内設部材配置工程の説明＞
図３は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、内設部材配置工程を示す説明図である。
まず、図３を参照しながら内設部材配置工程に使用される金型８を説明する。ここで、内設部材とは、アッパケース部２１（図２参照）を樹脂でモールド成形したときに、このアッパケース部２１に内設される部材をいう。

図３に示すように、トルクセンサ１を形成する金型８を構成する基準金型８１は、アッパケース部２１（図２参照）の下面部分を形成する下型であり、例えば、台座８２と上部芯だし軸棒部８３とから構成されている。

台座８２は、ベアリング３３、スペーサ６および第２コイルユニット７Ｂが嵌入されて支持される円柱形状の下部芯だし軸棒部８２ａと、この下部芯だし軸棒部８２ａの上端面中央に形成されて上部芯だし軸棒部８３の下端部中央に形成された突起８３ａが挿入される盲穴８２ｂとを有する。なお、台座８２と下部芯だし軸棒部８２ａとは、精度よく形成されている。第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂは、基準金型８１に、下部芯だし軸棒部８２ａを基準に精度よく保持されるように形成されている。

上部芯だし軸棒部８３は、環状保持部材３５内に装着されたベアリング３４、および第１コイルユニット７Ａ等が嵌入されて支持される軸棒からなり、下端部中央に、前記台座８２に連結するための突起８３ａが一体形成されている。上部芯だし軸棒部８３は、内径が、第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂの内径より小さく形成されていることにより、モールド成形後に、この上部芯だし軸棒部８３を抜くことを可能にするため、前記台座８２とは別体に形成されている。
なお、下部芯だし軸棒部８２ａおよび上部芯だし軸棒部８３は、特許請求の範囲に記載の「芯だし軸棒部」に相当する。

第１工程である内設部材配置工程では、後記するセンサ収容ケース（ハウジング）２に内設されるベアリング３３、スペーサ６、第２コイルユニット７Ｂ、環状保持部材３５内に装着されたベアリング３４、および第１コイルユニット７Ａを、下部芯だし軸棒部８２ａおよび上部芯だし軸棒部８３（芯だし軸棒部）に順番に嵌入して、基準金型８１の台座８２上に配置する。

＜金型セット工程の説明＞
図４は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、金型セット工程を示す説明図である。
図４を参照しながら金型セット工程に使用される金型８を説明する。
図４に示すように、基準金型８１の上方に配置される金型８は、アッパケース部２１（図２参照）の側面を形成する側部金型８４と、アッパケース部２１（図２参照）の側面を形成すると共に、アッパケース部２１にインタフェースを設けるための穴部８５ａを形成するための側部金型８５と、アッパケース部２１の上面を形成する上部金型８６と、から構成されている。

第２工程である金型セット工程では、基準金型８１上に、前記側部金型８４，８５、上部金型８６をセットする。セット後、基準金型８１、側部金型８４，８５および上部金型８６の型締めを行う。
なお、側部金型８４，８５、上部金型８６は、特許請求の範囲に記載の「その他の金型」に相当する。

＜モールド成形工程の説明＞
図５は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、モールド成形工程を示す説明図である。
次に、図５に示すように、射出ノズルから溶融樹脂Ｐをポート（図示せず）に噴射して、金型８内に溶融樹脂Ｐを充填し、第１コイルユニット７Ａと第２コイルユニット７Ｂとスペーサ６等を樹脂モールド成形する。

図６は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、モールド成形されたアッパケース部を示す説明図である。
その後、金型８を冷却した後、上部金型８６、側部金型８４，８５、上部芯だし軸棒部８３、および基準金型８１を外して製品Ｓを取り出す。すると、図６に示すような製品Ｓ（アッパケース部２１）ができる。

このトルクセンサ１の製造方法によれば、製品Ｓ（図６参照）は、図５に示すように、第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂが、シャフト４（図２参照）に見立てた基準金型８１の下部芯だし軸棒部８２ａと、上部芯だし軸棒部８３とによって、精度よく支持されて形成される。さらに、製品Ｓ（図６参照）は、アッパケース部２１に見立てた基準金型８１の台座８２に対しても精度よく形成される。

このようにしてモールド成形された製品Ｓ（トルクセンサ１）は、図６に示すように、第１コイルユニット７Ａと環状保持部材３５と、第２コイルユニット７Ｂと、スペーサ６と、ベアリング３３と、アッパケース部２１とが一体となって１つの部品となる。このため、部品点数や組み付け工数を削減できると共に、アッパケース部２１に内設される各部材の温度変化等による寸法精度管理を解消することがきる。

そして、図２に示すように、トルクセンサ１は、磁歪膜５１，５２を有するシャフト４等を組み付けたロアケース部２２に、前記アッパケース部２１を合致させてボルト締めすることにより、完成される。

このようにして形成されたトルクセンサ１は、アッパケース部がコイルユニットと別体に形成される一般のトルクセンサと比較して、寸法精度を向上させるための加工精度管理や、温度変化によるがたつきの発生を解消させるためのばね部材が不要となるので、部品点数を削減して構造を簡素化し、大量生産性を向上させることができる。

≪トルクセンサの作用≫
次に、図１および図２を参照して、トルクセンサ１の作用を説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１１では、運転者がハンドル操作したときの操舵トルクを、トルクセンサ１を用いて検出すると共に、ＥＣＵ１７によりトルクセンサ１からの検出信号、車速センサ１６からの検出信号等に応じてモータ１４を駆動制御し、このときのモータ１４のトルクを、減速装置１５により増大させると共にピニオンギヤ４１、ラック軸１９を介在してタイヤ１８，１８に伝えている。

図２に示すように、トルクセンサ１は、アッパケース部２１内において、スペーサ６の傾斜面６ａと第２コイルユニット７Ｂのテーパ面７４ａとが互いに当接し合って内設されている。そして、モールド成形されたトルクセンサ１は、アッパケース部２１を形成する樹脂が、成形後に収縮するので、アッパケース部２１に内設された第１コイルユニット７Ａと環状保持部材３５と、第２コイルユニット７Ｂと、スペーサ６と、ベアリング３３と、アッパケース部２１とが軸方向および径方向に与圧を持って保持されている。このため、アッパケース部２１に内設された各部材は、温度変化によりがたつくことが解消される。
その結果、トルクセンサ１は、各部材間の間隔が一定となり、がたつくことがないため、操舵トルクの検出精度が良好に保たれる。

また、トルクセンサ１を、自動車のステアリング機構に対して補助操舵力を付与する電動パワーステアリング装置１１に適用する構成としたので、トルクセンサ１により操舵トルクの検出精度を高めることができ、電動パワーステアリング装置１１の性能、信頼性等を高めることができる。

［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
次に、図７および図８を主に参照して、本発明の変形例を説明する。なお、変形例において、図１〜図６に示した前記実施形態に係るトルクセンサ１と同一機能を有する部材の説明は省略する。

≪第１変形例≫
まず、図７を参照して、本発明の第１変形例を説明する。
図７は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法の第１変形例を示す図であり、モールド成形工程のときの状態を示す説明図である。

前記実施形態のトルクセンサ１（図２参照）は、図７に示す第１変形例のトルクセンサ１Ａのように、第１コイルユニット７Ｃと第２コイルユニット７Ｄとの間に、比較的小型のベアリング３７からなるスペーサ６Ａを介在させてもよい。
また、図７に示すように、トルクセンサ１Ａは、前記実施形態のスペーサ６およびベアリング３３（図２参照）を備えていなくてもよい。このようにすれば、トルクセンサ１Ａの小型化およびシンプル化を図ることができる。

さらに、図３に示す前記実施形態のトルクセンサ１の製造方法における金型８の下部芯だし軸棒部８２ａおよび上部芯だし軸棒部８３は、図７に示す変形例の金型８Ａの基準金型８１Ａのように、基準金型８１Ａに一体形成された１本の芯だし軸棒部８３Ａからなるものであってもよい。
このようにすれば、芯だし軸棒部８３Ａに連結部分がないため、さらに、芯だし軸棒部８３Ａの寸法精度を向上させることが可能である。

≪第２変形例≫
図８は、本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法の第２変形例を示す図であり、トルクセンサの設置状態を示す電動パワーステアリング装置の要部概略断面図である。
図２に示す第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂのヨーク７３，７４は、図８に示すように、コイル７１，７２をそれぞれ備えたものであれば、なくても構わない。

このようにすれば、ヨーク７３，７４の分だけ部品点数を削減して、製造時の内設部材配置工程（第１工程）の一部を省略化して、トルクセンサの構造を簡素化することができる。このようにした場合には、ヨークが省略された分だけ、誘磁率が低下するがトルクセンサとして使用することが可能である。
この場合、コイル７１とコイル７２との間にはスペーサ３６を介在させ、そのコイル７２とベアリング３３との間にはスペーサ６を介在させる。

≪その他の変形例≫
例えば、図２に示す第１コイルユニット７Ａおよび第２コイルユニット７Ｂの断面がそれぞれ略Ｅ字状に形成されて、コイル７１，７２それぞれ２つずつ備えてなる二層構造にしたものであってもよい。

図２に示すスペーサ６は、センサ収納部２１ｂに収納されたコイルユニット７を付勢して、がたつきや、第１コイルユニット７Ａと第２コイルユニット７Ｂとの間の隙間等を解消するための板ばねや、さらばねや、ばね座金、コイルばね等の弾性部材を介在したものであってもよい。

また、トルクセンサ１は、操舵トルクに応じてモータ１４を駆動して車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置１１に適用した場合を例に挙げて説明したが、その他に、トーションバーや、その他の各種装置に適用してもよい。

本発明の実施形態に係るトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの設置状態を示す電動パワーステアリング装置の要部概略断面図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、内設部材配置工程を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、金型セット工程を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、モールド成形工程を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法を示す図であり、モールド成形されたアッパケース部を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法の変形例を示す図であり、モールド成形工程のときの状態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサの製造方法の第２変形例を示す図であり、トルクセンサの設置状態を示す電動パワーステアリング装置の要部概略断面図である。 従来の電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 従来の電動パワーステアリング装置における磁歪式トルクセンサの設置状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１，１Ａ トルクセンサ
２ センサ収容ケース（ハウジング）
４ シャフト
５ 磁気特性変化部
６，６Ａ，３６ スペーサ
７ コイルユニット
７Ａ，７Ｃ 第１コイルユニット
７Ｂ，７Ｄ 第２コイルユニット
８，８Ａ 金型
１１ 電動パワーステアリング装置
１４ モータ
２１ アッパケース部（ハウジング）
３４ ベアリング（スペーサ）
３５ 環状保持部材（スペーサ）
７１，７１Ａ、７２,７２Ａ コイル（検出コイル）
７３，７３Ａ，７４，７４Ａ ヨーク
８１，８１Ａ 基準金型
８２ａ 下部芯だし軸棒部（芯だし軸棒部）
８３ 上部芯だし軸棒部（芯だし軸棒部）
８３Ａ 芯だし軸棒部
８４，８５ 側部金型（その他の金型）
８６ 上部金型（その他の金型）

Claims (2)

1. 回動自在なシャフトに設けられた磁気特性変化部に対向するように設けられた複数の検出コイルを有してなる複数の略円筒状の第１コイルユニットおよび第２コイルユニットと、
   前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットとの間に、前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットの内径よりも小さな内径の軸受を備えたトルクセンサの製造方法において、
   下端側が他よりも小径である小径部を備えた上部芯だし軸棒部と、当該上部芯だし軸棒部が連結される下部芯だし軸棒部と、からなる芯だし軸棒部の前記下部芯だし軸棒部に前記第２コイルユニットを嵌入するステップと、
   前記上部芯だし軸棒部の前記小径部に前記軸受を嵌入し、さらに、前記上部芯だし軸棒部を前記下部芯だし軸棒部に連結し、且つ、前記上部芯だし軸棒部に前記第１コイルユニットを嵌入するステップと、を有し、
   前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットと前記軸受と芯だし軸棒部を基準金型上に配置する内設部材配置工程と、
   前記基準金型にその他の金型をセットする金型セット工程と、
   前記第１コイルユニットと前記第２コイルユニットと前記軸受とを樹脂によりモールド成形するモールド成形工程と、
   前記モールド成形工程によるモールド成形後に、前記上部芯だし軸棒部と前記下部芯だし軸棒部の連結を解除して、前記基準金型、前記その他の金型、および、前記芯だし軸棒部をはずす工程と、
   を有することを特徴とするトルクセンサの製造方法。
2. 前記複数の検出コイルの外周には、ヨークが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサの製造方法。

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