(57)【要約】【課題】合成樹脂材料により集磁環の凸片とともにモールドされる感磁素子の検出特性に影響を及ぼす要因を低減することができるトルク検出装置及びこれの製造方法を提供する。【解決手段】トルクが加えられる回転体に設けられた磁気回路形成部材の外周りに回転軸線方向へ離隔して配された環部５１及び該環部５１の一部に径方向外方へ突設された凸片５２を有し、前記磁気回路形成部材を通る磁束を集める二つの集磁環５，５と、前記凸片５２，５２の夫々の間に配された感磁素子６と、前記凸片５２，５２の夫々に挿嵌すべき二つの挿嵌凹部１０ａ，１０ａ、及び該挿嵌凹部１０ａ，１０ａの間で感磁素子６を保持する保持部１０ｂを有する規定体１０とを備え、感磁素子６の凸片５２，５２に対する位置を規定し、凸片５２，５２間の距離を規定するようにした。【選択図】図１
2007212198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクが加えられる回転体に設けられた磁気回路形成部材を取り囲み、前記回転体の回転軸線方向に離隔して配された環部及び該環部の一部に径方向外方へ突設された凸片を有し、前記磁気回路形成部材を通る磁束を集める二つの集磁環と、前記凸片の夫々の間に配された感磁素子とを備え、該感磁素子が感知した磁気に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記凸片の夫々及び感磁素子の相対位置を規定する規定体を備えることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記規定体は、前記凸片の夫々に挿嵌すべき二つの挿嵌凹部を有し、該挿嵌凹部の間に前記感磁素子が嵌入されている請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】
請求項２記載のトルク検出装置の製造方法であって、前記感磁素子を前記規定体の挿嵌凹部間に嵌入する嵌入工程と、前記挿嵌凹部の夫々を前記集磁環の凸片の夫々に挿嵌する挿嵌工程と、前記集磁環及び規定体を合成樹脂材料によりモールドするモールド工程とを含むことを特徴とするトルク検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転体に加わるトルクを検出するトルク検出装置及びこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１のトルク検出装置は、トーションバーにより連結された入力軸及び出力軸を有する回転体に設けられた磁気回路形成部材を取り囲み、前記入力軸の回転軸線方向に離隔して配置された環部及び該環部の一部に突設された凸片を有し、前記磁気回路形成部材を通る磁束を集める二つの集磁環と、前記凸片の夫々の間に配された感磁素子と、該感磁素子に接続された検出回路基板とを備えている。
【０００３】
前記磁気回路形成部材は、入力軸及び出力軸の一方に設けられた永久磁石と、入力軸及び出力軸の他方に設けられた磁性環とを備え、永久磁石及び磁性環が相対回転することにより永久磁石と磁性環との間の磁気をその相対回転量と回転方向とに応じて変化させるように構成されている。
【０００４】
集磁環は磁性環から磁気を前記凸片に集めるように構成されており、また、感磁素子は磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化するホール素子からなり、前記相対回転により前記凸片間の磁気の変化に応じて検出信号、換言すれば検出トルクが変わるように構成されている。
【０００５】
このように構成されたトルク検出装置は車両用の電動パワーステアリング装置に組み込まれている。電動パワーステアリング装置はステアリングホイールに繋がる前記入力軸と、該入力軸を収容支持するハウジングと、前記出力軸に減速機構を介して繋がる電動モータと、該電動モータの駆動回路及び前記検出部に接続され、マイクロプロセッサを用いてなる制御部とを備えており、ステアリングホイールを操舵することにより入力軸に加わる回転トルクを前記トーションバーに生じる捩れによって検出部が検出し、検出トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するように構成されている。
【０００６】
図９は従来のトルク検出装置の構成を示す断面図である。特許文献１のように構成されたトルク検出装置は、感磁素子１００に接続された検出回路基板１０１を備えており、感磁素子１００及び該感磁素子１００の検出回路基板１０１との接続部が合成樹脂材料によりモールドされた後、このモールド部品の感磁素子１００と前記二つの集磁環１０２，１０２とが合成樹脂材料によりモールドされている。このモールドは、成形型のキャビティに配置された二つの集磁環１０２，１０２の凸片１０３，１０３間にモールド部品の感磁素子１００を配置した状態で溶融合成樹脂材料がキャビティに注入されることにより行われる。
【特許文献１】特開２００５−３００２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１のように感磁素子１００及び集磁環１０２，１０２がモールドされるトルク検出装置にあっては、キャビティで成形するとき、キャビティに注入された溶融合成樹脂材料の成形圧により、感磁素子１００の凸片１０３，１０３に対する位置がずれやすく、また、二つの集磁環１０２，１０２の凸片１０３，１０３間の距離も変わり易いため、この位置ずれ等が感磁素子１００の検出特性に影響を及ぼし、複数のトルク検出装置の間で検出特性がバラツクことになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は合成樹脂材料により集磁環とともにモールドされる感磁素子の検出特性に影響を及ぼす要因を低減することができ、複数のトルク検出装置の間で検出特性がバラツクのを少なくすることができるトルク検出装置及びこれの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係るトルク検出装置は、トルクが加えられる回転体に設けられた磁気回路形成部材を取り囲み、前記回転体の回転軸線方向に離隔して配された環部及び該環部の一部に径方向外方へ突設された凸片を有し、前記磁気回路形成部材を通る磁束を集める二つの集磁環と、前記凸片の夫々の間に配された感磁素子とを備え、該感磁素子が感知した磁気に基づいて前記回転体に加わったトルクを検出するトルク検出装置において、前記凸片の夫々及び感磁素子の相対位置を規定する規定体を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るトルク検出装置は、前記規定体は、前記凸片の夫々に挿嵌すべき二つの挿嵌凹部を有し、該挿嵌凹部の間に前記感磁素子が嵌入されていることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るトルク検出装置の製造方法は、第２発明のトルク検出装置の製造方法であって、前記感磁素子を前記規定体の挿嵌凹部間に嵌入する嵌入工程と、前記挿嵌凹部の夫々を前記集磁環の凸片の夫々に挿嵌する挿嵌工程と、前記集磁環及び規定体を合成樹脂材料によりモールドするモールド工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明にあっては、二つの集磁環の凸片の夫々及び感磁素子の相対位置を規定体により規定してあるため、この相対位置を規定した状態で感磁素子及び集磁環を溶融合成樹脂によりモールドすることが可能である。従ってモールドされるとき、溶融合成樹脂材料の成形圧により、感磁素子の凸片に対する位置がずれたり、二つの集磁環の凸片間の距離が変わったりするのを防ぐことが可能であり、感磁素子の検出特性に影響を及ぼす要因を低減でき、複数のトルク検出装置の間で検出特性がバラツクのを少なくすることができる。
【００１３】
第２発明にあっては、二つの挿嵌凹部の間に感磁素子が嵌入された規定体の挿嵌凹部を集磁環の夫々の凸片に挿嵌することにより、凸片に対する感磁素子の位置、及び凸片間の距離を正確に維持することが可能である。従って、感磁素子の凸片に対する位置がずれたり、凸片間の距離が変わるのを簡易に防ぐことができ、コストの低減を図ることができる。
【００１４】
第３発明にあっては、嵌入工程及び挿嵌工程により二つの集磁環の凸片の夫々及び感磁素子の相対位置を規定体により規定することができ、この規定した状態で集磁環及び規定体をモールドするため、溶融合成樹脂材料の成形圧により、感磁素子の凸片に対する位置がずれたり、凸片間の距離が変わったりするのを防ぐことができる。従って、複数のトルク検出装置の間で検出特性がバラツクのを少ないトルク検出装置を簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るトルク検出装置の構成を示す断面図、図２は模式的分解斜視図、図３は回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。
【００１６】
トルク検出装置は、トーションバー１により同軸的に連結された第１の回転体２及び第２の回転体３が有する磁気回路形成部材４を取り囲み、前記回転体２，３の回転軸線方向へ離隔して配置され、該磁気回路形成部材４を通る磁束を集める二つの集磁環５，５と、各集磁環５，５が集めた磁束の磁気に基づいて第１の回転体２に加わったトルクを検出する感磁素子６と、該感磁素子６に導線７により接続された検出回路基板８と、集磁環５，５及び検出回路基板８を収容するケース９とを備えている。尚、磁気回路形成部材４は、第１の回転体２の外周部に取着された複数の永久磁石４１と、該永久磁石４１の外周りに配置され、第２の回転体３に外嵌固定された二つの磁性環４２，４２とからなる。
【００１７】
永久磁石４１は周方向に複数のＮ極とＳ極とが交互に着磁された多極着磁の円筒形をなしており、第１の回転体２の外周部に外嵌固定されている。
【００１８】
磁性環４２，４２は第２の回転体３の回転軸線方向に離隔して向き合う二つの環板部４２ａ，４２ａ及び環板部４２ａ，４２ａの内周部から互いに接近する方向へ延出された複数の櫛歯４２ｂ，４２ｂを有しており、永久磁石４１と相対回転することにより磁性環４２，４２間の磁気が変化するように構成されている。また、櫛歯４２ｂ，４２ｂは周方向に交互に噛み合うように等間隔に配置されており、櫛歯４２ｂ，４２ｂが交互に噛み合う状態で磁性環４２，４２が合成樹脂材料によりモールドされ、モールド体になっている。
【００１９】
集磁環５，５は軸線方向に離隔して配された環部５１，５１及び該環部５１，５１の周方向の１個所から径方向外側へ延出され、感磁素子６の両側に配置される凸片５２，５２を有する円筒形をなしており、凸片５２，５２に磁束が集まるように構成されている。また、集磁環５，５は鉄板等の磁性板を成形してなり、凸片５２，５２に規定体１０が挿嵌されている。
【００２０】
この規定体１０は、凸片５２，５２の夫々に挿嵌される角筒形をなす二つの挿嵌凹部１０ａ，１０ａと、該挿嵌凹部１０ａ，１０ａの開放口内縁を連結する連結部１０ｂ及び挿嵌凹部１０ａ，１０ａの間で感磁素子６を保持する保持部１０ｃとを有しており、透磁気性を有する合成樹脂材料により一体成形されている。  
【００２１】
感磁素子６は磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化するホール素子からなり、集磁環５，５の凸片５２，５２間に発生する磁気の変化に応じて検出信号が変わるように構成されており、検出信号はマイクロプロセッサを用いてなる制御部に与えられる。このように構成された感磁素子６は、導線７により垂下された状態で導線７及び検出回路基板８の導線側部分とともに透磁気性を有する合成樹脂材料によりモールドされてモールド部品になっている。尚、感磁素子６はホール素子である他、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する素子であればよく、ホール素子に制限されない。
【００２２】
検出回路基板８は、略Ｌ字形をなしており、一片８ａが感磁素子６とともにモールドされており、他片８ｂがケース９内にボルトにより取付けられている。
【００２３】
ケース９は集磁環５，５の内周面に対応する貫通孔を有する環部９１と、該環部９１の外周部から径方向へ延出された有底の角筒部９２と、該角筒部９２の外周りに突設されたフランジ９３とを有しており、溶融した合成樹脂材料により規定体１０とともにモールドされたモールド体からなる。環部９１及び角筒部９２内は連通孔９４により連通しており、環部９１に集磁環５，５が内嵌固定され、該集磁環５，５の凸片５２，５２及び感磁素子６が連通孔９４に配置されている。また、角筒部９２内に検出回路基板８が取付けられている。
【００２４】
図４はトルク検出装置の製造工程を示す説明図である。図１も参照して、以上のように構成されたトルク検出装置は、次の工程で製造される。
（１）  検出回路基板８の一片８ａに導線７により接続された感磁素子６と、導線７及び一片８ａを成形型のキャビティに収容し、キャビティにエポキシ樹脂等の溶融合成樹脂材料を注入してモールドし、モールド部品を製造する。
（２）  モールド部品の感磁素子６を規定体１０の保持部１０ｃに嵌入して保持し、モールド部品と規定体１０とをユニットにする。
（３）  二つの集磁環５，５及びユニットを成形型のキャビティに収容し、規定体１０の挿嵌凹部１０ａ，１０ａを集磁環５，５の夫々の凸片５２，５２に挿嵌し、規定体１０を凸片５２，５２に保持する。この規定体１０により、感磁素子６の凸片５２，５２に対する位置を規定するとともに、凸片５２，５２間の距離を適正長さに規定する。
（４）  キャビティにポリブチレンテレフタレート等の溶融合成樹脂材料を注入してケース９を成形するとともに集磁環５，５及び規定体１０をモールドし、規定体１０を集磁環５，５と一体にする。このとき、感磁素子６は規定体１０の保持部１０ｃに保持されており、規定体１０は凸片５２，５２に挿嵌保持されているため、感磁素子６及び規定体１０の集磁環５，５に対する位置ずれを防ぐことができる。尚、検出回路基板８の周りは空洞にしてある。
（５）  検出回路基板８周りの空洞に共重合ポリエステル等の溶融合成樹脂材料を注入し、検出回路基板を被覆する被覆層１２を設ける。
【００２５】
以上のように二つの挿嵌凹部１０ａ，１０ａ及び保持部１０ｃを有する規定体１０の保持部１０ｃに感磁素子６を保持し、挿嵌凹部１０ａ，１０ａを集磁環５，５の凸片５２，５２に挿嵌保持し、該規定体１０を集磁環５，５とともにモールドしてケース９を形成し、トルク検出装置を製造するため、溶融合成樹脂材料の成形圧により、感磁素子６の凸片５２，５２に対する位置がずれたり、凸片５２，５２間の距離が変わったりするのを防ぐことができ、検出特性を安定させることができる。また、規定体１０を集磁環５，５とともにモールドするため、簡易に成形することができる。
【００２６】
尚、以上説明した実施の形態では規定体１０を合成樹脂性としたが、その他、規定体１０はアルミニウム等の非磁性の金属製であってもよく、その材料及び形状は特に制限されない。
また、上記（４）と（５）の工程が逆の順序であってもよい。
【００２７】
図５はトルク検出装置の他の実施の形態を示す断面図、図６は要部の拡大断面図、図７は物体に組込んだ状態を示す断面図である。このトルク検出装置は、環部９１及びフランジ９３を有するケース９の環部９１の外周りを被覆する磁気遮蔽板１３と、ケース９が取着される適宜の物体１４に対してケース９が振動するのを抑制する制振体１５とを備えている。
【００２８】
磁気遮蔽板１３はケース９の外面に対応して略Ｕ字形をなしており、珪素鋼板等の可撓性を有する非磁性材により形成されている。また、磁気遮蔽板１３の両端部には、環部９１に形成された二つの凹所９１ａにカシメにより係止される係止片１３ａが突設されている。
【００２９】
物体１４は、磁気回路形成部材４を取り囲む円筒部１４ａと、該円筒部１４ａの外周部一個所に突設され、ケース９を取着するための取着座１４ｂと、該取着座１４ｂを径方向に貫通し、集磁環５，５及び環部９１を円筒部１４ａ内に配置するための断面矩形をなす貫通孔１４ｃとを有するハウジングからなり、二つの螺子孔１４ｄ，１４ｄが取着座１４ｂに設けられている。
【００３０】
制振体１５は取着座１４ｂ及びフランジ９３の間に配され、取着座１４ｂ及びフランジ９３の間を封止するとともに、物体１４からケース９への伝振を抑制するものであり、ばね定数が低い（高弾性）のウレタンゴム、衝撃吸収性に優れたブチルゴム、粘稠性を有する合成樹脂系接着剤等の封止性及び制振性を有する材料により環状のシートに形成されている。また、制振体１５には螺子孔１４ｄ，１４ｄに対応する挿通孔１５ａ，１５ａが設けられており、螺子孔１４ｄ，１４ｄに対応してフランジ９３に設けられている挿通孔９５，９５及び挿通孔１５ａ，１５ａに挿通されるボルト１６，１６が螺子孔１４ｄ，１４ｄに緊締されることにより、制振体１５が挾着されるように構成されている。
【００３１】
この実施の形態にあっては、制振体１５が封止性及び制振性を有するため、湿気に対して集磁環５，５部分を保護することができ、また、ケース９が支持される物体１４に外部から振動が伝達されるとき、該物体１４からケース９に伝達される振動を制振体１５により制振することができ、ケース９の振動を抑制することができる。従って、物体１４に伝達される振動によりケース９が振動するのを抑制することができるため、ケース９の外側に取付けられている磁気遮蔽板１３がケース９に対してガタつくのを抑制でき、磁気遮蔽板１３による音鳴りを低減できる。
その他の構成及び作用は図１〜４に記載の実施の形態と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３２】
図８はトルク検出装置の他の実施の形態を示す断面図である。このトルク検出装置は、ケース９の環部９１に取着され、該環部９１の外周りを被覆する磁気遮蔽板１３に係止爪１７，１７を設け、該係止爪１７，１７に対応する係止凹部１４ｅ，１４ｅを物体１４の貫通孔１４ｃに設け、ボルトを用いることなくケース９を物体１４に取着可能にしたものである。
【００３３】
環部９１の外面は略Ｕ字形をなしている。磁気遮蔽板１３はケース９の外面に対応して略Ｕ字形をなしており、該磁気遮蔽板１３の両端部には、図５に示した係止片と、前記係止爪１７，１７とが設けられている。係止爪１７，１７は切起しにより撓み可能に形成されており、環部９１が貫通孔１４ｃに挿入されるとき該貫通孔１４ｃの内面に当接して撓み、弾性復元力により係止凹部１４ｅ，１４ｅと係合するように構成されている。
【００３４】
貫通孔１４ｃの対向面には、環部９１が貫通孔１４ｃに挿入されたとき係止爪１７，１７と係合する係止凹部１４ｅ，１４ｅが設けられている。
【００３５】
また、フランジ９３の取着座１４ｂ側には位置決め突起１８，１８が離隔して平行的に突設されており、取着座１４ｂには位置決め突起１８，１８に対応する位置決め孔１９，１９が設けられている。
【００３６】
この実施の形態にあっては、ケース９の環部９１を物体１４の貫通孔１４ｃに挿入することにより、係止爪１７，１７が係止凹部１４ｅ，１４ｅに係合し、ケース９の抜出しを防ぐことができる。従って、ボルトを用いることなく、挿入作業を行うだけでトルク検出装置を物体１４に取着することができ、取着作業性を向上できる。また、この取着作業時、位置決め突起１８を位置決め凹部１９に挿入することにより、取着位置を正確にでき、位置ずれを生じさせることなく適正位置に簡易に取着することができる。
その他の構成及び作用は図１〜７に記載の実施の形態と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３７】
尚、図８に示した実施の形態では磁気遮蔽板１３を備える構成としたが、その他、磁気遮蔽板１３を備えていない場合、ケース９の環部９１に係止爪１７を設ける。また、図８に示した実施の形態ではピンからなる位置決め突起１８を用いているが、その他、この位置決め突起１８はフランジ９３と一体の構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置の模式的分解斜視図である。
【図３】回転体が一方向に回転した場合に発生する磁気回路の説明図である。
【図４】本発明に係るトルク検出装置の製造工程を示す説明図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るトルク検出装置の要部の拡大断面図である。
【図７】本発明に係るトルク検出装置を物体に組込んだ状態を示す断面図である。
【図８】本発明に係るトルク検出装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】従来のトルク検出装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２    第１の回転体（回転体）
３    第２の回転体（回転体）
５    集磁環
５１  環部
５２  凸片
６    感磁素子
９    ケース
１０  規定体
１０ａ  挿嵌凹部
【図１】
2007212198.tif 000003
【図２】
2007212198.tif 000004
【図３】
2007212198.tif 000005
【図４】
2007212198.tif 000006
【図５】
2007212198.tif 000007
【図６】
2007212198.tif 000008
【図７】
2007212198.tif 000009
【図８】
2007212198.tif 000010
【図９】
2007212198.tif 000011