(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のステアリングシャフトの回動状態の特徴となる測定変量を検出するためのセンサ装置用の磁石ユニット（１）を製造するための方法であって、
‐環状磁石要素（３）を提供する工程と、
‐前記磁石ユニット（１）をステアリングシャフトのシャフト部に連結するためのスリーブ（２）を提供する工程と、
‐前記磁石要素（３）を前記スリーブ（２）に連結する工程と、を備え、
前記スリーブ（２）は、本体（６）と、前記本体（６）から突出する複数のタブ（７）と、を有して構成され、
前記連結工程は、前記磁石要素（３）を加熱しつつ、前記タブ（７）を前記磁石要素（３）のそれぞれの切欠（５）に埋設する工程を有し、
前記タブ（７）の少なくとも１つの縁部（１１、１２、１３）が、それぞれ、歯形構造（１４）を有して構成されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
加熱により、前記磁石要素（３）が前記切欠（５）内で融解し、これにより、一側の前記タブ（７）と他側の前記磁石要素（３）との間でポジティブ係止連結が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記タブ（７）は、前記本体（６）から軸方向に突出するとともに、それぞれの切欠（５）内に軸方向において受容される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記切欠（５）は、前記磁石要素（３）の軸方向端（４）に構成された、軸方向ポケットにより形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３の一項に記載の方法。
【請求項５】
加熱は、前記磁石要素（３）及び／又は前記スリーブ（２）に超音波を付加することにより実施される、
ことを特徴とする請求項１乃至４の一項に記載の方法。
【請求項６】
加熱は、最初に前記タブ（７）を加熱する工程と、次いで前記タブ（７）をそれぞれの切欠（５）に埋設する工程とを備える、
ことを特徴とする請求項１乃至５の一項に記載の方法。
【請求項７】
前記スリーブ（２）は一部品として構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６の一項に記載の方法。
【請求項８】
前記スリーブ（２）は金属からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至７の一項に記載の方法。
【請求項９】
前記磁石要素（３）は充填プラスチックからなる、
ことを特徴とする請求項１乃至８の一項に記載の方法。
【請求項１０】
自動車のステアリングシャフトの回動状態の特徴となる測定変量を検出するためのセンサ装置用の磁石ユニット（１）であって、環状磁石要素（３）と、前記磁石要素（３）に連結されたスリーブ（２）であって当該スリーブ（２）を介して前記磁石ユニット（１）がステアリングシャフトのシャフト部に連結され得るスリーブ（２）と、を備えた磁石ユニット（１）において、
前記スリーブ（２）は、本体（６）と、前記本体（６）から突出するとともに前記磁石要素（３）のそれぞれの切欠（５）に埋設された複数のタブ（７）と、を有しており、
前記タブ（７）の少なくとも１つの縁部（１１、１２、１３）が、それぞれ、歯形構造（１４）を有して構成されている、
ことを特徴とする磁石ユニット（１）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁石ユニット（１）を備えた、自動車のステアリングシャフトの回動状態の特徴となる測定変量を検出するためのセンサ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンサ装置を有する自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリングシャフトの回動状態の特徴となる測定変量を検出するためのセンサ装置用の磁石ユニットを製造するための方法に関する。環状磁石要素が提供される。更に、スリーブが提供される。このスリーブを介して磁石ユニットはステアリングシャフトのシャフト部に連結され得る。磁石要素はスリーブ連結される。更に、本発明は、環状磁石要素とこの磁石要素に連結されたスリーブとを有する、自動車のセンサ装置用の磁石ユニットに関する。磁石ユニットは、スリーブを介してステアリングシャフトのシャフト部に連結され得る。更に、本発明は、センサ装置及び自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングシャフトに適用される、トルクを検出するためのトルクセンサ装置は既に従来技術である。このようなタイプのトルクセンサ装置は、例えば、電気ステアリングシステムにおいて使用され得る。このようなタイプのトルクセンサシステムは、例えば、ＵＳ２００４／０１９４５６０  Ａ１の文書及びＤＥ１０２  ４０  ０４９  Ａ１の明細書から公知である。これらの技術において、トルクセンサ装置は、ステアリングシャフトの、軸方向において互いに対向する２つのシャフト部又はシャフト断面に取付けられる。例えばリング磁石等の磁石が、第１のシャフト部に配設されるとともに、磁性ステータを有するホルダが他方のシャフト部に取り付けられている。磁性ステータは、径方向において小さいエアギャップの反対側に、永久磁石に対向して配置されている。磁石の磁束は、通常２つの別箇のステータ部からなるステータを介して、第１磁束コンダクタ及び第２磁束コンダクタに向かって案内される。次いで、これらの第１磁束コンダクタ及び第２磁束コンダクタは、磁束を例えばホールセンサ等の磁石センサに出力する。
【０００３】
更に、このようなタイプのトルクセンサ装置は、ＤＥ  １０  ２００７  ０４３  ５０２  Ａ１の文書から公知である。
【０００４】
更にまた、ステアリングシャフトの現在のステアリング角度を検出するステアリング角度センサ装置も従来技術から公知である。例えばＤＥ  １０  ２００８  ０１１  ４４８  Ａ１の文書から公知であるように、このようなタイプの装置は知られ得る。この技術において、ステアリングシャフトの回動動作が、ギア機構を介して、磁石を保持する小型のギアホイールに伝達される。次いで、小型のギアホイールの回動が、磁石センサの支援により検出される。
【０００５】
最初に説明したトルクセンサ装置と次に説明したステアリング角度センサ装置とが単一共通ユニットとして一体に構成されているタイプの装置も、従来技術に属する。
【０００６】
本願における関心は、トルクセンサ装置又は一体型のトルク・ステアリング角度センサ装置の磁石ユニットにある。このタイプの磁石ユニットは、通常、永久磁石の形態において構成された上記磁石要素と金属製スリーブとからなっており、金属製スリーブを介して磁石ユニットはステアリングシャフトの関連するシャフト部に連結される。したがって、スリーブが金属から形成されるのに対し、磁石要素は、概して、磁石粉末で充填されたプラスチックからなる。プラスチックは、その高い充填度のために比較的もろい。スリーブは関連するシャフト部に、例えば、接着剤結合、溶接、かしめ又は圧締めにより固定され得る。
【０００７】
具体的な課題は、一側の磁石要素と他側のスリーブとの間の確実な連結を提供するということである。磁石要素をスリーブに直接的に射出成形する場合、収縮応力が溶解プラスチックの冷却中に生じる。特にスリーブと磁石要素との異なる熱膨張係数と関連して、この収縮応力が、作業中に生じる温度差において磁石要素にひび割れの形成を引き起こす可能性がある。このため、ＥＰ  １  １２３  ７９４  Ａ１の文書は、磁石要素をスリーブに直接的に固定するのではなく、弾性材料からなる中間要素を介して固定することを提案している。換言すれば、磁石要素と金属製スリーブとの間の取付けは、弾性のある中間プラスチックを介して、追加の射出成形封入プロセスにおいて実現される。しかしながら、この解決法は比較的不利であると判明している。なぜならば、連結されるべき部品の非常に複雑なポジティブな（確実な、積極的な）係止連結、及び、射出成形封入プロセスに必要なシーリング面が、スリーブと磁石要素の規格として求められる異なる直径、及びひいては対応する設置スペースを制限するからである。更に、提案された解決法は比較的複雑で費用がかかる。
【０００８】
スリーブをどのようにして磁石要素に連結させ得るかという点に関する更なる解決法がＤＥ  １９８  ３６  ４５１  Ｃ２に記載されている。この技術においては、スリーブが射出成形によりプラスチック接合磁石材料に封入される。スリーブはタブ形状部を有しており、このタブ形状部は、プラスチックの収縮応力を吸収するように、高度に充填されたプラスチックによって囲まれるとともに高度に充填されたプラスチックに配置されている。この技術においては、スリーブの磁石要素への連結が、射出成形プロセスにおいて実現されている。このため、収縮応力が発生する可能性がある。
【０００９】
冒頭に述べた包括的な方法において、いかにしてスリーブと磁石要素とが、特に確実且つ安全な態様で、特に複雑な方法で挿入されることが必要な追加の中間要素を用いることなく、互いに連結され得るかという解決策を示すことが、本発明の目的である。
【発明の概要】
【００１０】
本発明によれば、当該目的は、各独立特許請求項に記載の特徴を有する方法、磁石ユニット、センサ装置、及び自動車によって、達成される。本発明の有利な実施形態は、従属特許請求項、発明の詳細な説明及び図面の主題である。
【００１１】
本発明による方法において、自動車のステアリングシャフトの回動状態、特にはトルク及び／又はステアリング角度の特徴となる測定変量を検出する役割を果たすセンサ装置のために特別に設計された磁石ユニットが製造される。最初に環状磁石要素が、次いでスリーブが提供される。ビード状のスリーブは、磁石ユニットをステアリングシャフトの関連するシャフト部に連結する役割を果たす。磁石要素及びスリーブの提供後、これらの部品が互いに連結される。本発明によれば、スリーブは本体とこの本体から突出する複数のタブを有するように構成されており、磁石要素のスリーブへの連結は、磁石要素を加熱しつつタブを磁石要素のそれぞれの切欠に埋設することからなる。
【００１２】
従来技術において使用されていた弾性中間部品を省くことにより、本発明による方法は、磁石要素とスリーブとの間の、特に確実で、横滑りせず、安全な連結を有する磁石ユニット提供する。スリーブが射出成型によりプラスチック材料に封入されていないという長所によって、磁石要素におけるひび割れ、すなわち従来技術において収縮応力を原因として生じていたひび割れを回避することができる。更に、複雑な製造性やコストに関する不利益を伴う弾性中間部品を使用する必要がなくなる。
【００１３】
磁石要素の加熱により、この磁石要素は、少なくとも切欠の領域又は切欠の内部において融解する。この結果、一側のタブと他側の磁石要素との間のポジティブな（確実な）係止連結が、タブのそれぞれの切欠への導入中に形成される。切欠内で磁石要素が融解するため、タブは磁石要素の材料によってしっかりと包囲され、これにより効果的な径方向及び／又は軸方向のポジティブ係止連結が形成される。好適には、連結されていない状態において、磁石要素の切欠はタブよりもわずかに小さいかきつく、これにより、切欠内でのタブのとりわけ固定された着座が全体的に確保され得る。
【００１４】
好適には、タブはスリーブの本体から軸方向に突出し、これにより軸方向突出部を形成している。特に、これらの突出部は、本体の軸方向端面から突出して径方向に向いている。したがって、タブは軸方向においてそれぞれの切欠に受容され、それぞれの切欠の内部を軸方向に延びている。したがって、比較的大きい遠心力にも耐え得る非ポジティブ連結が、少なくとも径方向及び周方向において更にもたらされる。
【００１５】
好適には、切欠は、磁石要素の軸方向端面に構成された軸方向ポケットによって形成されている。このような軸方向ポケットは、周方向において細長い構造を有するが径方向において比較的に幅狭であるスロットの形状に構成され得る。このポケットは周方向に閉鎖された構造であり得て、これにより、ポケットは、磁石要素の軸方向端面にタブのための対応する導入開口部を単に有するだけである。したがって、単純な連結が可能となる。
【００１６】
タブの少なくとも１つの縁部、特には軸方向縁部又は軸方向に延びる縁部が歯形構造を有して構成されている場合、有利であると判明している。このタイプの歯形状縁部は、タブをそれぞれの切欠に埋め込む際、及び磁石要素を融解させる際に、磁石要素の融解材料が歯形状構造に、すなわち個々の歯の間の隙間に入り込んで、これにより特にタブの長手方向及び好適には軸方向において、特に固定されたポジティブ係止連結が確保されるという状態を実現する。換言すれば、歯形構造の個々の歯が磁石要素の材料を支持して係合し、この結果、磁石材料の冷却後は、２つの連結部品が破壊せずに再び分離することが不可能となる。
【００１７】
磁石要素及び／又はスリーブが超音波を付加されるという事実の長所によって、磁石要素の材料は、各領域において加熱され、好適には融解され得る。したがって、２つの部品の連結は超音波処理において実施され得る。超音波処理において、機械的振動がスリーブ及び／又は磁石要素に与えられ、このような機械的振動によって摩擦が生じることにより、連結領域において磁石要素の材料が加熱されることとなる。このようにして、２つの連結部品は、非常に確実に且つ多大な手間をかけることなく互いに連結することができる。
【００１８】
これに加えて又はこれに代えて、加熱は、最初にタブを、特には誘導的に（誘導加熱で）及び／又は加熱パンチを用いて加熱することも含み得る。次いで、加熱されたタブは、それぞれの切欠に埋設され得る。ここで、磁石要素の材料が、プラスチック材料が融解しているために多大な手間をかけることなく幅狭の切欠に受容され得るような温度にされたタブを介して間接的に加熱され得る。このようなタイプの連結は、比較的簡単に実施され得る。
【００１９】
好適には、スリーブは単独部品構成を有し、これにより、本体とタブは一体の単独部品ユニットを形成している。したがって、部品数が最小限に削減される。
【００２０】
したがって、単独部品スリーブが磁石要素に、特には直接的かつ中間部品を使用することなく連結される。
【００２１】
磁石要素もまた単独部品構成を有し得る。
【００２２】
好適には、磁石要素は充填プラスチックから、すなわち磁石粉末が充填されたプラスチックから形成されている。したがって、磁石要素は、多大な手間をかけることなく部分的に融解され得る。
【００２３】
好適には、スリーブは金属から構成されている。したがって、ステアリングシャフトへの堅固な取付けが可能とされる。
【００２４】
特に、タブは、２つの連結部品間の熱膨張を、スリーブの円周及び／又は本体における軸方向の長さ及び部分的開口に亘って、等しくすることができるように設計されている。
【００２５】
更に、本発明は、センサ装置用の磁石ユニットに関する。磁石ユニットは、環状磁石要素とこの磁石要素に連結されたスリーブとを有し、スリーブを介して磁石要素がシャフト部分に連結可能となっている。スリーブは、本体と、この本体から突出するとともに特にポジティブ係止の態様で磁石要素のそれぞれの切欠に埋設された複数のタブと、を有している。
【００２６】
本発明によるセンサ装置は、自動車のステアリングシャフトの回動状態の特徴となる測定変量を検出するように構成され、本発明による磁石ユニットを備えている。
【００２７】
本発明による自動車、特に乗用車は、本発明によるセンサ装置を備えている。
【００２８】
本発明による方法に関連して提案される好適な実施形態とその利点は、本発明による磁石ユニットに対して、本発明によるセンサ装置に対して、及び本発明による自動車に対して、対応して当てはまるものである。
【００２９】
本発明の更なる特徴は、以下の請求項、図面及び図面に関する説明から由来する。上述の全ての特徴及び特徴の組合せ、及び以下の図面に関する説明及び／又は図面のみにおいて示される特徴及びこれらの特徴の組合せは、それぞれ特定の組合せにおいてのみならず、他の組合せやそれ以外においても使用され得る。
【００３０】
本発明を、１つの好適な例示的実施形態を用いて添付図面を参照しつつ、以下に更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、互いに連結されたスリーブと磁石要素とを有する磁石ユニットの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図に示す磁石ユニット１は、自動車、特には乗用車において使用されるように設計されている。磁石ユニット１は、ステアリングシャフトのトルク及び／又はステアリング角度を検出する役割を果たすセンサ装置の構成部品である。本発明において、磁石ユニット１は、ステアリングシャフトのシャフト部に固定される。
【００３３】
磁石ユニット１は、金属から形成されたスリーブ２と、永久磁石である磁石要素３と、を備えている。磁石要素３は、磁石粉末が充填されたプラスチックから形成されている。
【００３４】
磁石要素３は、環状ビード状の構成を有している。端面４に軸方向凹部として設けられた切欠５が、磁石要素３の軸方向端面４に軸方向において構成されている。切欠５は、スロット形状の構造を有する周方向に閉鎖したポケットである。切欠５は、周方向において等距離に分散配置されている。例えば、３個、又は４個、又は５個、又は６個、又は７個又はそれ以上のこのようなタイプの切欠５が設けられている。
【００３５】
スロット形状の切欠５は、周方向において細長い構造を有している。これに対して、切欠５は径方向において比較的に幅狭である。
【００３６】
スリーブ２は、本体６と、本体６と一体部品として構成されるとともに本体６から軸方向に突出している複数のタブ７と、を有している。この場合、タブ７の個数は切欠５の個数に一致している。切欠５に対応するタブ７は、同様に、径方向において比較的に幅狭の構造を有するが、周方向において細長い構造を有し、これにより全体として歯のような形状の構造を有している。タブ７は軸方向に向いている。同様に、タブ７は、周方向において等距離に分散配置されている。
【００３７】
本発明において、タブ７は、環状本体６の軸方向端面８から軸方向に突出しており、これにより、タブ７は全体として軸方向突出部を形成している。本発明において、スリーブ２は、タブ７が周方向においてわずかに幅広のウェブ９を介して本体６の軸方向端面８に取付けられるように設計されている。本発明において、ウェブ９はストッパを形成しており、このウェブ９に至るまでタブ７はそれぞれの切欠５に受容され得る。ウェブ９は周方向に分布されているため、同様に周方向に分布されている軸方向凹部１０がウェブ９の間に構成されている。一側の本体６の軸方向端面８と他側の磁石要素３の軸方向端面４との間の隙間が、連結状態において前述の凹部１０により形成される。特に、この軸方向隙間は、スリーブ２と磁石要素３との間の熱膨張を補償可能とするという利点を有する。
【００３８】
各タブ７は、それぞれの側において、軸方向において延びる又は軸に平行に延びる２つの軸方向縁部１１、１２を有している。２つの軸方向縁部１１、１２は、周方向に延びるとともに縁部１１、１２に対して直交して配置された端縁部１３を介して連結されている。例示的な実施形態において、各タブ７の軸方向縁部１１、１２は、歯形構造１４を有している。
【００３９】
タブ７は、少なくとも周方向において切欠５よりもわずかに幅広である。選択的に、タブ７は、径方向においても切欠５よりわずかに幅広であり得る。
【００４０】
スリーブ２の磁石要素３への連結は以下のように実施される。最初に、タブ７の端縁部１３を磁石要素３の軸方向端面４に接触させることにより、タブ７をそれぞれの切欠５上に位置させる。スリーブ２及び／又は磁石要素３に超音波が付加され、これにより機械的振動が与えられて磁石要素３の材料が摩擦により加熱される。本発明において、熱は切欠５の領域において発生するため、磁石要素３は切欠５の領域において融解し、タブ７が切欠５内に受容される。
【００４１】
このようにして、タブ７がそれぞれの切欠５にポジティブ係止の態様で埋設され、磁石要素３の融解材料が歯形構造１４に入り込む。タブ７は、ウェブ９が磁石要素３の軸方向端面４に接触するまで埋め込まれる。したがって、ポジティブ係止連結が、軸方向、径方向の両方において、及び周方向において形成される。
【００４２】
超音波処理に加えて又はこれに代えて、あらかじめタブ７が加熱パンチを用いて及び／又は誘導的に（誘導加熱で）加熱され得る。このような加熱は、スリーブ２の磁石要素３への複雑性の低い結合を確保する。
【図１】
0006345765.tif 000002