(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクが与えられる入力軸と、
トルク集合部と、
前記入力軸に与えられた前記トルクのうち第１所定値以下の主トルクを前記トルク集合部に伝達するために前記入力軸と前記トルク集合部との間に前記入力軸と同軸状に設けられる筒状の主トルク伝達部と、
前記入力軸に与えられた前記トルクのうち前記第１所定値を超えた分の過剰トルクを前記トルク集合部に伝達するために前記入力軸と前記トルク集合部との間に設けられる過剰トルク伝達部と、
前記入力軸に第２所定値（第２所定値＜第１所定値）以上のトルクが与えられたとき、前記入力軸に接続されている前記過剰トルク伝達部が前記トルク集合部に対して相対的に変位可能なように、前記入力軸と前記トルク集合部との間において前記主トルク伝達部に直列的に接続されかつ前記第２所定値以上のトルクで変形する弾性部材と、
前記入力軸に与えられる前記トルクが前記第１所定値を超えたとき前記過剰トルク伝達部と前記トルク集合部とをトルク伝達可能に連結する連結部と、
前記トルク集合部に与えられたトルクを出力するために前記トルク集合部に接続される出力軸と、
前記主トルクを検出するために、前記主トルク伝達部に含まれるトルク検出コアおよび前記トルク検出コアと同軸状に設けられるトルク検出ヨークを有するトルク検出部とを備え、
前記主トルク伝達部は、対をなす第１雄部と第１雌部とを含み、
前記連結部は、対をなす第２雄部と第２雌部とを含み、
前記第１雄部と第１雌部との第１ギャップは前記第２雄部と第２雌部との第２ギャップより小さく設定される、トルク伝達装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記主トルク伝達部に付勢される板ばねを含む、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、略環状または略Ｃ字状のばね部材を含む、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記第１ギャップと前記第２ギャップとの差は、前記第１雄部と前記第２雄部との歯幅の差および／または位相の差によって形成される、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
前記第１雌部と前記第２雌部とは同位相に設定される、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項６】
前記主トルク伝達部に沿って前記トルク検出部は前記弾性部材より入力側に設けられる、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項７】
前記主トルク伝達部に沿って前記トルク検出部は前記弾性部材より出力側に設けられる、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トルク伝達装置に関し、より特定的には、電動パワーステアリング装置や電動アシスト自転車等に用いられるトルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術では、過大トルクを考慮してトルク検出部のトルク検出コアの肉厚が大きく形成されていたので、十分な感度を得ることができず、アンプの増幅率を大きくする必要があった。そのため、ＳＮ比が小さくなり、温度、湿度、振動、衝撃などのノイズ耐性が低下するとともに、特性管理のためにアンプが高価になり、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００３】
そこで、トルク検出部に過大なトルクが掛からないようにするために以下のような技術が提案されている。
特許文献１には、トーションバーを用いた電動パワーステアリング装置が開示されている。この技術では、入力軸と出力軸とがトーションバーによって連結されており、入力軸と出力軸との間に捩れが生じると、そのトルクがトルクセンサによって検出される。また、入力軸と出力軸とに凹凸状のストッパを形成することによって、両軸の捩れ角度が規定値以下に規制されている。この技術では、入力軸に与えられるトルクが第１所定値以下であれば、そのトルクはトーションバーを介して出力側に伝達されるが、入力軸に与えられるトルクが第１所定値を超えると、凹凸状のストッパを介して入力軸と出力軸とが接触し、それ以降はトーションバーを介してのトルク伝達に入力軸から出力軸へのダイレクトなトルク伝達が加えられる。
【０００４】
特許文献２には、電動パワーステアリング装置が開示されている。この技術は、駆動ギヤと、駆動ギヤに軸方向の弾力を付勢する付勢手段と、駆動ギヤと電動モータの回転軸との間で第１所定値以下のトルクを伝達するトルクリミッタとを備える。トルクリミッタは、一対の摩擦面を有し、第１所定値を超えるトルクが付与された場合には、一対の摩擦面の間ですべりを生じさせてトルク伝達を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４３１８６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、図１３（ａ）に示すように、第１所定値を超えるトルクは、トーションバーを通るルートと入力軸から出力軸に直接与えられるルートとを介して出力軸に伝達される。しかし、入力軸と出力軸との間の捩れを利用してトルク検出を行うので、検出精度を上げるために出力軸に対する入力軸の相対的変位量（相対的回転範囲）は限界まで利用される。このため、図１３（ｂ）に示すように出力軸に対する入力軸の相対的変位が大きなトルク検出となり、ダイレクト感が低く操作フィーリングが悪くなる。
【０００７】
特許文献２の技術では、図１４（ａ）に示すように第１所定値を超えるトルクを出力側へ伝達できない。また、一対の摩擦面にすべりが生じるので、図１４（ｂ）に示すように出力側に対する入力側の相対的変位が無限大になってしまう。
【０００８】
それゆえにこの発明の主たる目的は、第１所定値を超える過大なトルクであっても出力側に伝達できかつ操作フィーリングのよいトルク伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載のトルク伝達装置は、トルクが与えられる入力軸と、トルク集合部と、入力軸に与えられたトルクのうち第１所定値以下の主トルクをトルク集合部に伝達するために入力軸とトルク集合部との間に入力軸と同軸状に設けられる筒状の主トルク伝達部と、入力軸に与えられたトルクのうち第１所定値を超えた分の過剰トルクをトルク集合部に伝達するために入力軸とトルク集合部との間に設けられる過剰トルク伝達部と、入力軸に第２所定値（第２所定値＜第１所定値）以上のトルクが与えられたとき、入力軸に接続されている過剰トルク伝達部がトルク集合部に対して相対的に変位可能なように、入力軸とトルク集合部との間において主トルク伝達部に直列的に接続されかつ第２所定値以上のトルクで変形する弾性部材と、入力軸に与えられるトルクが第１所定値を超えたとき過剰トルク伝達部とトルク集合部とをトルク伝達可能に連結する連結部と、トルク集合部に与えられたトルクを出力するためにトルク集合部に接続される出力軸と、主トルクを検出するために、主トルク伝達部に含まれるトルク検出コアおよびトルク検出コアと同軸状に設けられるトルク検出ヨークを有するトルク検出部とを備え、主トルク伝達部は、対をなす第１雄部と第１雌部とを含み、連結部は、対をなす第２雄部と第２雌部とを含み、第１雄部と第１雌部との第１ギャップは第２雄部と第２雌部との第２ギャップより小さく設定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、弾性部材は、主トルク伝達部に付勢される板ばねを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、弾性部材は、略環状または略Ｃ字状のばね部材を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、第１ギャップと第２ギャップとの差は、第１雄部と第２雄部との歯幅の差および／または位相の差によって形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、第１雌部と第２雌部とは同位相に設定されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、主トルク伝達部に沿ってトルク検出部は弾性部材より入力側に設けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載のトルク伝達装置は、請求項１に記載のトルク伝達装置において、主トルク伝達部に沿ってトルク検出部は弾性部材より出力側に設けられることを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載のトルク伝達装置では、入力軸に与えられたトルクが第２所定値（第２所定値＜第１所定値）未満であれば弾性部材は変形することなく、当該トルクは主トルク伝達部および弾性部材を介してトルク集合部に伝達される。入力軸に与えられたトルクが第２所定値以上になると弾性部材が変形し始めるが、そのトルクは主トルク伝達部および弾性部材を介してトルク集合部に伝達される。弾性部材が変形すると、主トルク伝達部がトルク集合部に対して相対的に変位し、それに伴って過剰トルク伝達部がトルク集合部に対して相対的に変位する。そして、主トルク伝達部に与えられるトルクが第１所定値を超えれば、連結部によって過剰トルク伝達部とトルク集合部とがトルク伝達可能に連結され、第１所定値を超えた分の過剰トルクは過剰トルク伝達部を通ってトルク集合部に伝達される。すなわち、弾性部材と連結部とを含んで実質的にトルクリミッタが構成され、主トルク伝達部を通ってトルク集合部に伝達されるトルクが第１所定値以下に制限される。トルク集合部では、主トルク伝達部および弾性部材からのトルクと過剰トルク伝達部からのトルクとが合成され、その結果、入力軸に与えられた第１所定値以上のトルクが出力軸に伝達される。このように、第１所定値以上のトルクが入力軸に与えられた場合であっても、主トルク伝達部および過剰トルク伝達部の２つのルートを介して当該トルクを出力軸に伝達でき、出力軸から出力できる。また、出力軸に対する入力軸の相対的変位は、主として、入力軸に与えられるトルクが第２所定値から第１所定値までの範囲にあるときに発生するので、その相対的な変位量は小さくなる。したがって、特許文献１とは異なり、ダイレクト感および操作フィーリングが良好となる。
また、主トルク伝達部の第１雄部と第１雌部との第１ギャップを、連結部の第２雄部と第２雌部との第２ギャップより小さく設定する。これによって、第１雄部と第１雌部とが噛み合っているが第２雄部と第２雌部とは噛み合っていない状態、すなわち主トルク伝達部からトルク集合部へトルク伝達は可能であるが過剰トルク伝達部からトルク集合部へはトルク伝達ができない非連結状態と、過剰トルク伝達部からトルク集合部へのトルク伝達も可能な連結状態とを容易に形成できる。
【００１９】
請求項２に記載のトルク伝達装置では、たとえば主トルク伝達部とトルク集合部とを板ばねを介して連結させ、その板ばねを第２所定値以上のトルクで変形するように主トルク伝達部に付勢させる。このような板ばねを用いることによって、弾性部材を簡単に構成できる。
【００２０】
請求項３に記載のトルク伝達装置では、第２所定値以上のトルクで変形する略環状または略Ｃ字状のばねを、たとえば主トルク伝達部とトルク集合部との間に介挿するだけで、付勢と接続とを行え、簡単に弾性部材を構成できる。
【００２３】
請求項４に記載のトルク伝達装置では、第１雄部と第２雄部との歯幅の差および／または位相に差を設けることによって、第１ギャップと第２ギャップとの差を簡単に形成できる。
【００２４】
請求項５に記載のトルク伝達装置では、第１雌部と第２雌部とを同位相に設定すれば、第１雄部および第２雄部を調整するだけで、第１ギャップと第２ギャップとの差を簡単に形成できる。
【００２５】
請求項６に記載のトルク伝達装置では、主トルク伝達部に沿ってトルク検出部は弾性部材より入力側に設けられることによって、より直接的に入力トルクの情報が得られて応答性が良いトルク検出が可能となる。また、出力側に弾性部材が設けられているので、出力側からの過大トルクに対してトルク検出コアを保護することができる。
【００２６】
請求項７に記載のトルク伝達装置では、入力側に弾性部材が設けられているので、入力側からの過大トルクに対してトルク検出コアを保護することができる。
【００２７】
なお、第１所定値は、トルク検出コアに与えられる上限トルクに相当する値である。
第２所定値は第１所定値よりも小さい値である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、第１所定値を超える過大なトルクであっても出力側に伝達できかつ操作フィーリングのよいトルク伝達装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態のトルク伝達装置を示す図解図である。
【図２】図１に示すトルク伝達装置の主要部を示す分解斜視図である。
【図３】トルク集合部に取り付けられる板ばねと接続部の脚部とが接触する状態を示す図解図である。
【図４】（ａ）は雄部３４と雄部５０と歯厚の差を示す図解図であり、（ｂ）は雄部３４と雄部５０との位相差を示す図解図である。
【図５】（ａ）は図１に示すトルク伝達装置における入力トルクと出力トルクとの関係を示すグラフであり、（ｂ）はその装置における入力トルクと出力軸に対する入力軸の相対的変位との関係を示すグラフである。
【図６】この発明の他の実施形態のトルク伝達装置を示す図解図である。
【図７】図６に示すトルク伝達装置の主要部を示す分解斜視図である。
【図８】（ａ）はトルク集合部、ばね部材および接続部の他の例を示す分解斜視図であり、（ｂ）はその図解図である。
【図９】ばね部材のその他の例を示す図解図である。
【図１０】トルク集合部、ばね部材、トルク検出コアおよび接続部の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】トルク集合部、トルク検出コアおよび接続部の他の例を示す分解斜視図である。
【図１２】（ａ）はトルク検出コアの入力側にばね部材を設けた場合の一例を示す分解斜視図であり、（ｂ）はその図解図である。
【図１３】（ａ）は特許文献１の技術における入力トルクと出力トルクとの関係を示すグラフであり、（ｂ）はその技術における入力トルクと出力軸に対する入力軸の相対的変位との関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は特許文献２の技術における入力トルクと出力トルクとの関係を示すグラフであり、（ｂ）はその技術における入力トルクと出力側に対する入力側の相対的変位との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１および図２に示すこの発明の一実施形態のトルク伝達装置１０は、電動パワーステアリング装置に用いられ、ケース１２を含む。
【００３１】
ケース１２は、入力側開口１２ａと出力側開口１２ｂとを有する。ケース１２内には、トルクが与えられる入力軸１４と、主トルク伝達部１６と、過剰トルク伝達部１８と、トルク集合部２０と、板ばね２２と、連結部２４と、出力軸２６とが設けられている。
【００３２】
入力軸１４は、その一部がケース１２の入力側開口１２ａから突出しかつ入力側開口１２ａから出力側開口１２ｂに向けて配置されている。
【００３３】
主トルク伝達部１６は、入力軸１４に与えられたトルクのうち第１所定値以下の主トルクをトルク集合部２０に伝達するために、入力軸１４とトルク集合部２０との間に入力軸１４と同軸状かつ筒状に形成されている。主トルク伝達部１６は、伝達部２８と、トルク検出コア３０と、接続部３２とを含む。
【００３４】
伝達部２８は、入力軸１４の入力端側に設けられ、その外周面にスプライン状の雄部３４を有する。トルク検出コア３０は、中空円筒状に形成され、その入力端側内周面にスプライン状の雌部３６、その外周面中央部に斜め４５度の多条溝３８ａ，３８ｂ、その出力端側外周面にスプライン状の雄部４０がそれぞれ形成されている。雌部３６は、伝達部２８の雄部３４と対をなす。トルク検出コア３０のうち少なくとも多条溝３８ａ，３８ｂが形成されている部分は、たとえば金属磁性体または金属基材上に磁性薄膜あるいはめっきが施されたものからなり、多条溝３８ａ，３８ｂには形状磁気異方性が付与されている。接続部３２は、中空円筒部４２と２つの脚部４４とを含む。中空円筒部４２の内周面にはスプライン状の雌部４６が形成されており、雌部４６はトルク検出コア３０の雄部４０と対をなす。脚部４４には位置決め用の突部４８が形成されている。
【００３５】
過剰トルク伝達部１８は、入力軸１４に与えられたトルクのうち第１所定値を超えた分の過剰トルクをトルク集合部２０に伝達するために入力軸１４とトルク集合部２０との間、この実施形態では、入力軸１４の出力端側に設けられている。過剰トルク伝達部１８の外周面にはスプライン状の雄部５０が形成されている。
【００３６】
トルク集合部２０は、相互に同軸状に設けられる大径部５２と小径部５４とを含む。大径部５２には、位置決め用の２つの孔５６が形成され、当該孔５６に接続部３２の突部４８が挿入される。孔５６に突部４８が遊嵌されるように、孔５６は楕円状に形成され、突部４８は棒状に形成されている。図３をも参照して、小径部５４の外周面には２つの基部５８が形成され、各基部５８には、座金６０およびボルト６２によって弾性部材としての板ばね２２が取り付けられている。板ばね２２は脚部４４ひいては主トルク伝達部１６に所定のトルクで付勢されている。また、トルク集合部２０の中心部には軸方向に中空部６４が形成され、中空部６４の内周面にはスプライン状の雌部６６が形成されている。雌部６６と過剰トルク伝達部１８の外周面に形成される雄部５０とが連結部２４を構成する。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、主トルク伝達部１６の雄部３４と連結部２４の雄部５０とは、同一ピッチであるが、雄部５０の歯幅Ｔ１は雄部３４の歯幅Ｔ２より狭く設定されている。
【００３８】
図１および２に戻って、トルク集合部２０には出力軸２６が接続されている。出力軸２６はその一部がケース１２の出力側開口１２ｂから突出するように設けられており、トルク集合部２０に与えられたトルクが出力軸２６から出力される。
【００３９】
ケース１２の内面には、コイル６７ａ，６７ｂを有するトルク検出ヨーク６８が設けられている。トルク検出ヨーク６８は、コイル６７ａ，６７ｂがそれぞれトルク検出コア３０の外周面の多条溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられ、トルク検出ヨーク６８はサークリップ７０によって固定されている。トルク検出コア３０とトルク検出ヨーク６８とによってトルク検出部Ｓが構成されている。トルク検出ヨーク６８にはセンサ回路７２が接続され、センサ回路７２にはコントローラ７４が接続されている。主トルク伝達部１６にトルクが加わると、トルク検出コア３０の多条溝３８ａ，３８ｂでの透磁率が相互に逆方向に変化し（一方が上がり、他方が下がる）、それぞれの透磁率の変化に応じたインピーダンスがコイル６７ａ，６７ｂに表れる。そして、コイル６７ａ，６７ｂのインピーダンスに応じた検出電圧および両検出電圧の差がセンサ回路７２によって求められる。当該両検出電圧の差が、主トルク伝達部１６に付与された主トルクを示すセンサ信号として、センサ回路７２からコントローラ７４に与えられる。
【００４０】
入力軸１４とケース１２との間にはベアリング７６が介挿され、出力軸２６とケース１２との間にはベアリング７８が介挿されている。そして、出力軸２６には図示しないラック・アンド・ピニオンステアリング装置等が接続されている。
【００４１】
トルク伝達装置１０によれば、入力軸１４に第２所定値未満のトルクが与えられると、主トルク伝達部１６の雄部３４と雌部３６とが噛み合って連結され、入力軸１４に与えられたトルクは、主トルク伝達部１６（伝達部２８とトルク検出コア３０と接続部３２）と板ばね２２とを介してトルク集合部２０に伝達され、出力部２４から出力される。このとき、板ばね２２は変形せず、連結部２４の雄部５０と雌部６６とは未だ噛み合っていない。すなわち、主トルク伝達部１６の雄部３４および雌部３６に対して連結部２４の雄部５０および雌部６６は、噛み合いの位相が遅れるように構成されている。
【００４２】
入力軸１４に第２所定値以上かつ第１所定値以下のトルクが与えられると、板ばね２２が変形し始めるが、そのトルクは主トルク伝達部１６および板ばね２２を介してトルク集合部２０に伝達される。板ばね２２が変形すると、主トルク伝達部１６がトルク集合部２０に対して相対的に変位し、それに伴って過剰トルク伝達部１８がトルク集合部２０に対して相対的に変位する。
【００４３】
そして、入力軸１４に与えられるトルクが第１所定値を超えると、連結部２４の雄部５０と雌部６６とが漸く噛み合って、過剰トルク伝達部１８とトルク集合部２０とが連結され、第１所定値を超えた分の過剰トルクは過剰トルク伝達部１８を通ってトルク集合部２０に伝達される。すなわち、板ばね２２と連結部２４とを含んで実質的にトルクリミッタが構成され、入力軸１４に第１所定値を超えるトルクが入力されると、図５（ａ）に示すように、主トルク伝達部１６からトルク集合部２０へは第１所定値に相当するトルクが伝達され、過剰トルク伝達部１８からトルク集合部２０へは第１所定値を超えた分のトルクが伝達される。
【００４４】
以上より、入力軸１４に与えられるトルクのうち、第１所定値以下のトルクは、図１において実線矢印Ａ１で示すように、主トルク伝達部１６、板ばね２２およびトルク集合部２０を通って出力軸２６に伝達され、第１所定値を超えるトルクは、図１において破線矢印Ｂ１で示すように、過剰トルク伝達部１８およびトルク集合部２０を通って出力軸２６に伝達される。
【００４５】
トルク集合部２０では、主トルク伝達部１６およびばね２２からのトルクと過剰トルク伝達部１８からのトルクとが合成され、その結果、入力軸１４に与えられた第１所定値以上のトルクが出力軸２４に伝達される。このように、第１所定値以上のトルクが入力軸１４に与えられた場合であっても、主トルク伝達部１６および過剰トルク伝達部１８を介して当該トルクを出力軸２４に伝達でき、出力軸２４から出力できる。
【００４６】
また、図５（ｂ）を参照して、出力軸２４に対する入力軸１４の相対的変位は、主として、入力軸１４に与えられるトルクが第２所定値から第１所定値までの範囲にあるときに発生するので、その相対的な変位量は小さくなり、変位限界よりも遥かに小さくできる。したがって、従来とは異なり、ダイレクト感および操作フィーリングが良好となる。
【００４７】
ここで、変位限界とは、操作フィーリングに悪影響を与えまたは部品の損傷や機能に悪影響を与える変位量をいう。
【００４８】
主トルク伝達部１６とトルク集合部２０との間に板ばね２２を介挿し、その板ばね２２を第２所定値以上のトルクで変形するように主トルク伝達部１６に付勢させる。このような板ばね２２を用いることによって、弾性部材を簡単に構成できる。
【００４９】
トルク伝達装置１０は実質的にトルクミッタを備えているので、トルク検出コア３０が過剰トルクによって塑性変形するのを防止でき、磁気特性を安定させることができる。また、トルク検出コア３０に付加されるトルクを第１所定値以下に制限できトルク検出コア３０を薄くすることができる。したがって、トルク伝達装置１０を軽くできかつトルク検出の感度および信頼性を向上できる。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、主トルク伝達部１６の雄部３４と雌部３６とのギャップＧ１を、連結部２４の雄部５０と雌部６６とのギャップＧ２より小さく設定することによって、雄部３４と雌部３６とが噛み合っているが雄部５０と雌部６６とは噛み合っていない状態、すなわち主トルク伝達部１６からトルク集合部２０へトルク伝達は可能であるが過剰トルク伝達部１８からトルク集合部２０へはトルク伝達ができない非連結状態と、過剰トルク伝達部１８からトルク集合部２０へのトルク伝達も可能な連結状態とを容易に形成できる。
【００５１】
雄部３４と雄部５０とに歯幅の差を設けることによって、ギャップＧ１とギャップＧ２との差を簡単に形成できる。また、雌部３６と雌部６６とを同位相に設定すれば、雄部３４および５０を調整するだけで、ギャップＧ１とギャップＧ２との差を簡単に形成できる。
【００５２】
また、主トルク伝達部１６に沿ってトルク検出部Ｓを板ばね２２より入力側に設けることによって、より直接的に入力トルクの情報が得られて応答性が良いトルク検出が可能となる。また、出力側に板ばね２２が設けられているので、出力側からの過大トルクに対してトルク検出コア３０を保護することができる。
【００５３】
ついで、図６および図７を参照して、この発明の他の実施形態のトルク伝達装置１０ａについて説明する。
トルク伝達装置１０ａは電動アシスト自転車に用いられ、ケース８０を含む。
【００５４】
ケース８０は、入力側開口８０ａを有する第１ケース部８２ａと出力側開口８０ｂを有する第２ケース部８２ｂとを含む。
【００５５】
ケース８０内には、トルクが与えられる入力軸１４ａと、主トルク伝達部１６と、過剰トルク伝達部１８と、トルク集合部２０ａと、板ばね２２と、連結部２４と、一方向クラッチ８６と、出力軸２６ａとが設けられている。
【００５６】
入力軸１４ａは、その両端が入力側開口８０ａおよび出力側開口８０ｂから突出するように配置されている。
【００５７】
主トルク伝達部１６は、伝達部２８とトルク検出コア３０と接続部３２とを含み、先の実施形態のトルク伝達装置１０と同様に構成されるので、その重複する説明は省略する。また、過剰トルク伝達部１８、板ばね２２および連結部２４もトルク伝達装置１０と同様に構成されるので、その重複する説明は省略する。トルク集合部２０ａは、その軸方向に貫通する貫通孔８８を含み、貫通孔８８は出力側に大径部８８ａを有する。この点を除いて、トルク集合部２０ａはトルク集合部１０のトルク集合部２０と同様に構成されるので、その重複する説明は省略する。
【００５８】
貫通孔８８の大径部８８ａには、一方向クラッチ８６の入力側端部が嵌入されている。そして、一方向クラッチ８６の出力側端部には中空円筒状の出力軸２６ａが接続され、出力軸２６ａは、その一部が第２ケース部８２ｂの出力側開口８０ｂから突出するように配置されている。
【００５９】
また、ケース８０の内面には、コイル６７ａ，６７ｂを有するトルク検出ヨーク６８ａが設けられている。トルク検出ヨーク６８ａは、コイル６７ａ，６７ｂがそれぞれトルク検出コア３０の外周面の多条溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられている。トルク検出ヨーク６８ａは、その入力側端部に鍔部６８ｂを有し、鍔部６８ｂをゴムパッキン９０とともに第１ケース部８２ａと第２ケース部８２ｂとの間に挟むことによって、所定位置に位置決めされる。これによって、トルク伝達装置１０ａの車載時の振動に対して、トルク検出コア３０とトルク検出ヨーク６８ａとの相互の相対移動を抑制でき、センサ出力を安定させることができる。トルク検出コア３０とトルク検出ヨーク６８ａとによってトルク検出部Ｓａが構成される。
【００６０】
トルク検出ヨーク６８ａにはセンサ回路７２が接続され、センサ回路７２にはコントローラ７４が接続されている。トルク伝達装置１０のトルク検出ヨーク６８と同様に、主トルク伝達部１６にトルクが加わると、トルク検出コア３０の多条溝３８ａ，３８ｂでの透磁率が相互に逆方向に変化し（一方が上がり、他方が下がる）、それぞれの透磁率の変化に応じたインピーダンスがコイル６７ａ，６７ｂに表れる。そして、コイル６７ａ，６７ｂのインピーダンスに応じた検出電圧および両検出電圧の差がセンサ回路７２によって求められる。当該両検出電圧の差が、主トルク伝達部１６に付与された主トルクを示すセンサ信号として、センサ回路７２からコントローラ７４に与えられる。
【００６１】
なお、入力軸１４ａとケース８０の第１ケース部８２ａとの間にはベアリング７６が介挿され、出力軸２６ａとケース８０の第２ケース部８２ｂとの間にはベアリング７８が介挿されている。
【００６２】
そして、入力軸１４ａの両端部にはそれぞれ、図示しないクランクおよびペダルが取り付けられ、出力軸２６ａには、スプロケット９２が取り付けられ、スプロケット９２にはチェーン９４が装着されている。
【００６３】
トルク伝達装置１０ａにおいても、トルク伝達装置１０と同様に動作する。
【００６４】
そして、入力軸１４ａに与えられるトルクのうち、第１所定値以下のトルクは、図６において実線矢印Ａ２で示すように、主トルク伝達部１６、板ばね２２、トルク集合部２０ａおよび一方向クラッチ８６を通って出力軸２６ａに伝達され、第１所定値を超えた分のトルクは、図６において破線矢印Ｂ２で示すように、過剰トルク伝達部１８、トルク集合部２０ａおよび一方向クラッチ８６を通って出力軸２６ａに伝達される。
【００６５】
トルク集合部２０ａでは、主トルク伝達部１６からのトルクと過剰トルク伝達部１８からのトルクとが合成され、その結果、入力軸１４ａに与えられた第１所定値以上のトルクが出力軸２６ａに伝達される。このように、第１所定値を超えるトルクが入力軸１４ａに与えられた場合であっても、主トルク伝達部１６および過剰トルク伝達部１８を介して当該トルクを出力軸２６ａに伝達でき、出力軸２６ａから出力できる。当該トルクによって、出力軸２６ａに取り付けられるスプロケット９２およびスプロケット９２に装着されるチェーン９４を介して後輪（図示せず）が駆動される。
【００６６】
トルク伝達装置１０ａによれば、トルク伝達装置１０と同様の効果が得られる。
【００６７】
なお、上述の実施形態において、図４（ｂ）に示すように、主トルク伝達部１６の雄部３４と連結部２４の雄部５０とに位相差Ｄを設けてもよい。たとえば、主トルク伝達部１６の雌部３６と連結部２４の雌部６６とを同位相に設定し、連結部２４の雄部５０の位相を主トルク伝達部１６の雄部３４の位相よりも遅くする。言い換えれば、主トルク伝達部１６の雄部３４と雌部３６との位相差を、連結部２４の雄部５０と雌部６６との位相差よりも小さく設定する。このようにすれば、ギャップＧ１とギャップＧ２との差を簡単に形成できる。また、バックラッシュを低下させることができる。
【００６８】
また、上述の実施形態において、トルク集合部２０、板ばね２２および接続部３２に代えて、図８（ａ）および（ｂ）に示すようなトルク集合部９６、ばね部材９８および接続部１００が用いられてもよい。
【００６９】
トルク集合部９６は、相互に同軸状に設けられる大径部１０２と小径部１０４とを含む。大径部１０２には、位置決め用の２つの孔１０６が形成されている。孔１０６には接続部１００の突部１１６（後述）が遊嵌される。小径部１０４の外周面は八角形状に形成され、当該外周面には弾性部材としての楕円状かつ線状のばね部材９８が装着されている。また、トルク集合部９６の中心部には軸方向に中空部１０８が形成され、中空部１０８の内周面にはスプライン状の雌部１１０が形成されている。この場合、雌部１１０と過剰トルク伝達部１８の外周面に形成される雄部５０とが連結部を構成する。
【００７０】
接続部１００は、中空円筒状に形成され、その入力側にスプライン状の雌部１１２が形成されており、雌部１１２はトルク検出コア３０の雄部４０と対をなす。また、図８（ｂ）に示すように、接続部１００の出力側には八角形状の孔１１４が形成され、接続部１００の出力側端面には２つの突部１１６が形成されている。
【００７１】
そして、小径部１０４にばね部材９８が装着された状態で、トルク集合部９６の孔１０６に接続部１００の突部１１６を合わせて、トルク集合部９６に接続部１００を嵌め込む。すると、孔１１４と小径部１０４との間にばね部材９８が圧入される。これによって、ばね部材９８は接続部１００ひいては主トルク伝達部１６に所定のトルクで付勢される。ばね部材９８は、第２所定値未満のトルクでは変形せず、第２所定値以上のトルクで変形する。
【００７２】
この場合、トルク集合部９６と接続部１００ひいては主トルク伝達部１６との接続が簡単となり、ばね部材９８の装着に取り付け部材が不要となるので、コストを抑えることができる。また、ばね部材９８は主トルク伝達部１６に対して正逆双方向の回転方向に付勢できる。
【００７３】
なお、上述のトルク集合部９６をトルク伝達装置１０ａに用いる場合、中空部１０８は、一方向クラッチ８６を嵌入できる貫通孔として形成される。
【００７４】
また、図８のばね部材９８に代えて、図９に示すＣ字状のばね部材１１８が用いられてもよい。
【００７５】
図８および図９に示す例において、小径部１０４の外形および孔１１４の形状は、八角形に限定されず、たとえば楕円形状などの任意の形状でよい。
【００７６】
また、トルク伝達装置１０，１０ａにおいて、トルク集合部２０、板ばね２２、トルク検出コア３０および接続部３２に代えて、図１０に示すようなトルク集合部１２０、ばね部材１２２、トルク検出コア１２４および接続部１２６が用いられてもよい。
【００７７】
トルク集合部１２０は、相互に同軸状に設けられる大径部１２８と小径部１３０とを含む。大径部１２８には、位置決め用の４つの突部１３２が等間隔に形成され、突部１３２が中空円筒状の接続部１２６の出力側に嵌入される。小径部１３０の中心部には軸方向に中空部１３３が形成され、中空部１３３の内周面にはスプライン状の雌部１３４が形成されている。この場合、雌部１３４と過剰トルク伝達部１８の外周面に形成される雄部５０とが連結部を構成する。
【００７８】
ばね部材１２２は、中空状に形成され、その入力側の角筒部１３６と、その出力側の円筒部１３８とを含む。円筒部１３８にはたとえばプレス成形によって打ち抜かれた２つの板ばね１４０が形成されている。なお、図１０には１つの板ばね１４０のみが図示されている。
【００７９】
ばね部材１２２の円筒部１３８は板ばね１４０とともに接続部１２６の入力側に嵌入され、これによって板ばね１４０は接続部１２６内に圧入される。さらに、２つの板ばね１４０には、接続部１２６の外周面の孔１４２に螺入されるボルト１４４によって圧力が付加されている。これによって、ばね部材１２２は接続部１２６ひいては主トルク伝達部１６に所定のトルクで付勢されている。
【００８０】
トルク検出コア１２４は、その出力端側に中空状の角筒部１４６が形成されている点を除いて、トルク検出コア３０と同様である。角筒部１４６はばね部材１２２の角筒部１３６に嵌入される。
【００８１】
この場合、部材が安価に得られかつ部材の接続が簡単になる。また、板ばね１４０はプレス成形によって量産できる。
【００８２】
なお、上述のトルク集合部１２０をトルク伝達装置１０ａに用いる場合、中空部１３３は、一方向クラッチ８６を嵌入できる貫通孔として形成される。
【００８３】
さらに、トルク伝達装置１０，１０ａにおいて、トルク集合部２０、板ばね２２、トルク検出コア３０および接続部３２に代えて、図１１に示すようなトルク集合部１４８、トルク検出コア１５０および接続部１５２が用いられてもよい。
【００８４】
トルク集合部１４８は、位置決め用の２つの孔１５４を有し、当該孔１５４に接続部１５２の突部１７４（後述）が遊嵌される。トルク集合部１４８の中心部には軸方向に中空部１５６が形成され、中空部１５６の内周面にはスプライン状の雌部１５８が形成されている。この場合、雌部１５８と過剰トルク伝達部１８の外周面に形成される雄部５０とが連結部を構成する。
【００８５】
トルク検出コア１５０は、中空円筒状に形成され、その入力端側内周面にスプライン状の雌部１６０、その外周面に中央部から出力端側に向かって斜め４５度の多条溝１６２ａ，１６２ｂ、ばね部材１６４および雄ねじ１６６が順に形成されている。雄ねじ１６６にはナット１６８が装着されている。雌部１６０は、伝達部２８の雄部３４と対をなす。多条溝１６２ａ，１６２ｂにはトルクを検出するために形状磁気異方性が付与されている。ばね部材１６４は、トルク検出コア１５０にたとえばスリットを設けることによって、トルク検出コア１５０の一部に形成される。
【００８６】
接続部１５２は、中空状に形成され、相互に同軸状の大径部１７０と小径部１７２とを含む。大径部１７０には位置決め用の２つの突部１７４が設けられ、小径部１７２の内周面には雌ねじ１７６が形成されている。雌ねじ１７６には、トルク検出コア１５０の雄ねじ１６６が螺入され、ナット１６８によってトルク検出コア１５０と接続部１５２との接続が固定される。
【００８７】
このように、ばね部材１６４をトルク検出コア１５０の一部に形成することによって、部品数を少なくでき、簡単にばね部材を構成できる。
【００８８】
なお、図１０に示す例において、ばね部材１２２とトルク検出コア１２４との位置が入れ替えられてもよい。また、図１１に示すトルク検出コア１５０において、多条溝１６２ａ，１６２ｂとばね部材１６４との位置が入れ替えられてもよい。これらの場合、各部材の接続部分の形状は適宜変形されることはいうまでもない。
【００８９】
また、トルク伝達装置１０および１０ａにおいて、トルク検出コア３０に代えて、図１２（ａ）および（ｂ）に示すトルク検出コア１７８が用いられてもよい。
【００９０】
トルク検出コア１７８は、その入力側端部に形成される鍔部１８０を含む。鍔部１８０には花びら状の孔１８２が形成されている。孔１８２には、花びら状の部材１８４が花びら状のばね部材１８６を装着した状態で嵌入される。部材１８４の中心部には、伝達部２８のスプライン状の雄部３４と対をなすスプライン状の雌部１８８が形成されている。
【００９１】
このようなトルク検出コア１７８では、たとえば鍔部１８０に対して部材１８４が±１°変位（回転）可能に構成され、トルクが解除されると元の位置に戻る。このようなトルク検出コア１７８を用いれば、双方向のトルクリミッタを構成することができる。花びら状のばね部材１８６は板状に形成されてもよく、鍛造によって形成されてもよい。
【００９２】
なお、このような花びら状のばね部材１８６は、図８に示すような接続部とトルク集合部との連結部分に適用されてもよい。
【００９３】
また、図８や図９に示す略環状や略Ｃ字状のばね部材は、図１２に示すような伝達部とトルク検出コアとの連結部分に適用されてもよい。
【００９４】
以上の実施形態および変形例において、トルク検出コアとばね部材との位置関係が逆であってもよい。たとえば、主トルク伝達部に沿ってトルク検出部ひいてはトルク検出コアをばね部材より出力側に設けてもよい。この場合、入力側にばね部材が設けられているので、入力側からの過大トルクに対してトルク検出コアを保護することができる。
【００９５】
トルク伝達装置１０および１０ａにおいて、トルク検出コア３０と接続部材３２とは一体的に形成されてもよい。
【００９６】
また、トルク検出コアの全体が弾性部材で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０，１０ａ      トルク伝達装置
１４，１４ａ      入力軸
２０，２０ａ，９６，１２０，１４８      トルク集合部
１６      主トルク伝達部
１８      過剰トルク伝達部
２２，１４０      板ばね
２４      連結部
２６，２６ａ      出力軸
３０，１２４，１５０，１７８      トルク検出コア
３４，４０，５０      雄部
３６，４６，６６，１１０，１１２，１３４，１５８，１６０，１８８      雌部
６８，６８ａ      トルク検出ヨーク
９０      ゴムパッキン
９８，１１８，１２２，１６４，１８６      ばね部材
Ｓ，Ｓａ      トルク検出部
Ｇ１，Ｇ２      ギャップ
Ｔ１，Ｔ２      歯幅
Ｄ      位相差
【図１】
0005496559.tif 000002
【図２】
0005496559.tif 000003
【図３】
0005496559.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005496559.tif 000006
【図６】
0005496559.tif 000007
【図７】
0005496559.tif 000008
【図８】
0005496559.tif 000009
【図９】
0005496559.tif 000010
【図１０】
0005496559.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005496559.tif 000014
【図１４】
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