(57)【要約】【課題】第１の磁性環を合成樹脂により固定する構成において、前記合成樹脂による第１の磁性環の位置ずれをなくすることができるトルク検出装置を提供する。【解決手段】一方の回転軸２に嵌着され、夫々の一端に複数の歯４ａ，５ａが周設されている第１及び第２の磁性環４，５と、第１の磁性環４の歯４ａと向き合う複数の歯６ａが周設され、他方の回転軸３に嵌着される第３の磁性環６とを備え、一方の回転軸２を、第１の磁性環４が嵌着される小径嵌着部２ａと、第２の磁性環５が嵌着され、小径嵌着部２ａとの境界が第２の磁性環５の歯５ａの底面より歯先側となる大径嵌着部２ｂとを有する構成とし、第１の磁性環４を、小径嵌着部２ａに合成樹脂１２により固定し、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂ間の合成樹脂１２の体積を減少させるようにした。【選択図】図１
2007256157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転を可能に連結される二つの回転軸の一方に軸線方向に離隔して嵌着され、夫々の一端に複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、前記第１の磁性環の歯と向き合う複数の歯が周設され、二つの回転軸の他方に嵌着される第３の磁性環と、第１及び第３の磁性環の外周りに配置される第１の励磁コイルと、第１及び第２の磁性環の外周りに配置される第２の励磁コイルとを備えるトルク検出装置において、前記一方の回転軸は、前記第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部と、前記第２の磁性環が嵌着され、前記小径嵌着部との境界が前記第２の磁性環の歯の底面より歯先側となる大径嵌着部とを有しており、前記第１の磁性環は、前記小径嵌着部に合成樹脂により固定してあることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記第１の磁性環の他端の内縁を面取りしてある請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】
相対回転を可能に連結される二つの回転軸の一方に軸線方向に離隔して嵌着され、夫々の一端に複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、前記第１の磁性環の歯と向き合う複数の歯が周設され、二つの回転軸の他方に嵌着される第３の磁性環と、第１及び第３の磁性環の外周りに配置される第１の励磁コイルと、第１及び第２の磁性環の外周りに配置される第２の励磁コイルとを備えるトルク検出装置において、前記一方の回転軸は、前記第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部、及び前記第２の磁性環が嵌着される大径嵌着部を有しており、前記第１の磁性環は、前記小径嵌着部に合成樹脂により固定してあり、前記第１の磁性環の他端の内縁を面取りしてあることを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク検出装置は例えば操舵補助用の電動モータを備える車両用の電動パワーステアリング装置に使用されている（例えば、特許文献１参照。）。このトルク検出装置は、トーションバーにより相対回転を可能に連結された入力軸及び出力軸のうち、入力軸の外周部に軸線方向に離隔して嵌着され、夫々の一端に複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、前記第１の磁性環の歯と向き合う複数の歯が周設され、前記出力軸の外周部に嵌着される第３の磁性環と、第１及び第３の磁性環の外周りに配置される第１の励磁コイルと、第１及び第２の磁性環の外周りに配置される第２の励磁コイルとを備える。そして、第１及び第３の磁性環と、第１の励磁コイルとにより磁気回路を構成し、第１の励磁コイルのインピーダンスの変化で前記入力軸に加わったトルクを検出し、また、第１及び第２の磁性環と、第２の励磁コイルとにより磁気回路を構成し、雰囲気温度による第１の励磁コイルのインピーダンスの変化を、第２の励磁コイルのインピーダンスの変化に基づいて補正し、温度に影響されないトルクを検出することができるように構成されている。
【０００３】
また、入力軸はカラーを介して第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部と、該小径嵌着部に連なり、第２の磁性環が外嵌される大径嵌着部とを有し、第１〜第３の磁性環を夫々レーザ溶接により固着してある。
【特許文献１】特開２００２−３４０７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１のように第１〜第３の磁性環をレーザ溶接により固着するように構成されたトルク検出装置にあっては、夫々の磁性環の一端で、且つ複数の周方向位置がレーザ溶接されるに過ぎないため、第２及び第３の磁性環の間に配設され、全長が比較的長い第１の磁性環の嵌着強度を高め難いし、また、嵌着作業性が悪く、改善策が要望されていた。
【０００５】
第１の磁性環の嵌着強度を高め、作業性を改善するには例えば大径嵌着部に第２の磁性環が嵌着された入力軸及び第１の磁性環を成形型のキャビティ内に配置し、キャビティ内に注入する溶融合成樹脂により第１の磁性環を小径嵌着部に固定することが考えられる。図４は第１の磁性環を合成樹脂により固定した構成を示す説明図である。
【０００６】
しかし、このように構成した場合、第１の磁性環１００の内周側と、小径嵌着部１０１及び大径嵌着部１０２の間とに合成樹脂１０３があるため（図４参照）、雰囲気温度の上昇変化が大きいとき、前記合成樹脂１０３が膨張し、その膨張力の一部が第１の磁性環１００の他端に加わり、第１の磁性環１００が長手方向へ押圧されて僅かに位置ずれすることがある。この第１の磁性環１００の位置ずれにより第１及び第２の磁性環１００，１０４の離隔距離が僅かに変化し、第１の励磁コイル１０５のインピーダンスが変化する可能性がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は第１の磁性環を合成樹脂により固定する構成において、前記合成樹脂による第１の磁性環の位置ずれを防ぐことができるトルク検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るトルク検出装置は、相対回転を可能に連結される二つの回転軸の一方に軸線方向に離隔して嵌着され、夫々の一端に複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、前記第１の磁性環の歯と向き合う複数の歯が周設され、二つの回転軸の他方に嵌着される第３の磁性環と、第１及び第３の磁性環の外周りに配置される第１の励磁コイルと、第１及び第２の磁性環の外周りに配置される第２の励磁コイルとを備えるトルク検出装置において、前記一方の回転軸は、前記第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部と、前記第２の磁性環が嵌着され、前記小径嵌着部との境界が前記第２の磁性環の歯の底面より歯先側となる大径嵌着部とを有しており、前記第１の磁性環は、前記小径嵌着部に合成樹脂により固定してあることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るトルク検出装置は、前記第１の磁性環の他端の内縁を面取りしてあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係るトルク検出装置は、相対回転を可能に連結される二つの回転軸の一方に軸線方向に離隔して嵌着され、夫々の一端に複数の歯が周設されている第１及び第２の磁性環と、前記第１の磁性環の歯と向き合う複数の歯が周設され、二つの回転軸の他方に嵌着される第３の磁性環と、第１及び第３の磁性環の外周りに配置される第１の励磁コイルと、第１及び第２の磁性環の外周りに配置される第２の励磁コイルとを備えるトルク検出装置において、前記一方の回転軸は、前記第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部、及び前記第２の磁性環が嵌着される大径嵌着部を有しており、前記第１の磁性環は、前記小径嵌着部に合成樹脂により固定してあり、前記第１の磁性環の他端の内縁を面取りしてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部と、第２の磁性環が嵌着される大径嵌着部との境界が第２の磁性環の歯の底面より歯先側になっているため、小径嵌着部及び大径嵌着部の間の合成樹脂の体積を減らすことができる。従って、雰囲気温度の上昇により前記合成樹脂が膨張するとき、第１の磁性環に加わる膨張力を低減することができ、第１の磁性環の長手方向への位置ずれを防ぐことができる。
【００１２】
第２発明によれば、小径嵌着部及び大径嵌着部の間の合成樹脂が膨張するとき、第１の磁性環の他端の内縁側に加わる膨張力を面取り部により分散することができる。従って、雰囲気温度の上昇により前記合成樹脂が膨張するとき、第１の磁性環に加わる膨張力をより一層低減でき、第１の磁性環の長手方向への位置ずれをより一層確実に防ぐことができる。
【００１３】
第３発明によれば、第１の磁性環が嵌着される小径嵌着部と、第２の磁性環が嵌着される大径嵌着部との境界が第２の磁性環の歯の底面より歯先側になっているため、小径嵌着部及び大径嵌着部の間の合成樹脂の体積を減らすことができ、また、合成樹脂が膨張するとき、第１の磁性環の他端の内縁側に加わる膨張力を面取り部により分散することができる。従って、雰囲気温度の上昇により前記合成樹脂が膨張するとき、第１の磁性環に加わる膨張力をより一層低減することができ、第１の磁性環の長手方向への位置ずれをより一層確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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及び図３は要部の構成を示す拡大断面図である。
【００１５】
トルク検出装置は、トーションバー１により相対回転を可能に連結された第１及び第２の回転軸２，３と、第１の回転軸２の外周部に固着され、軸線方向に離隔して固着され、夫々の一端に複数の歯４ａ，５ａが周設されている第１及び第２の磁性環４，５と、第１の磁性環４の歯４ａと向き合う複数の歯６ａが周設され、第２の回転軸３の外周部に固着される第３の磁性環６と、第１及び第３の磁性環４，６の外周りに配置された第１の励磁コイル７と、第１及び第２の磁性環４，５の外周りに配置された第２の励磁コイル８と、各励磁コイル７，８を別個に収容し、磁性材料からなる２つのコイル収容環９，１０と、各コイル収容環９，１０の間に介された環状の磁性体１１と、各励磁コイル収容環９，１０に二つの導線により接続された検出回路基板とを備えている。
【００１６】
第１及び第２の回転軸２，３は夫々の一端部が相対回転を可能に嵌合された円筒形をなしており、内部にトーションバー１が挿入され、該トーションバー１の一端が第１の回転軸２にダウエルピンにより連結され、トーションバー１の他端が第２の回転軸３の内部にセレーション嵌合により連結されている。
【００１７】
第１の回転軸２の途中には第１の磁性環４が嵌着される小径嵌着部２ａと、第２の磁性環５が嵌着され、小径嵌着部２ａとの境界段部２ｃが第２の磁性環５の歯５ａの底面より歯先側となる大径嵌着部２ｂとを有しており、小径嵌着部２ａに第１の磁性環４を後記する合成樹脂１２により固定し、大径嵌着部２ｂに第２の磁性環５を嵌着してある。大径嵌着部２ｂは、第２の磁性環５の歯５ａの底面より境界段部２ｃ側が台形円錐形をなし、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂ間の合成樹脂１２の体積を減少するように構成されている。
【００１８】
第２の回転軸２の一端部には第３の磁性環６を嵌着してある。
【００１９】
第１〜第３の磁性環４〜６はほぼ等しい外径に形成されており、第１の磁性環４は第２及び第３の磁性環５，６より長く、且つ小内径に形成されている。第１及び第３の磁性環４，６の対向する一端面と、第２の磁性環５の、第１の磁性環４と対向する一端面とには、四角柱形の８個の歯４ａ，５ａ，６ａが等ピッチで周設されており、第１の磁性環４の、第２の磁性環５の歯５ａと対向する他端面４ｂは歯がなく平坦になっている。また、第１の磁性環４の他端面４ｂの内縁は１／４円弧で湾曲するように面取り４ｃしてある。
【００２０】
第１の磁性環４は、小径嵌着部２ａに成形する合成樹脂１２により固定してある。この固定は、大径嵌着部２ｂに第２の磁性環５が嵌着された第１の回転軸２と、第１の磁性環４とを成形型のキャビティ内に配置し、溶融合成樹脂をキャビティ内に注入し、該キャビティ内で硬化した合成樹脂１２が小径嵌着部２ａに固定する。このとき、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間の境界段部２ｃは第２の磁性環５の歯５ａの底面より歯先側にあり、第１の磁性環４の他端面４ｂと境界段部２ｃとの間の空間容積を低減でき、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂ間の合成樹脂１２の体積を減少することができる。
【００２１】
合成樹脂１２は、図１〜３に示すように第１の磁性環４の内周側、歯４ａの間、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間及び第２の磁性環５の歯５ａの間に設けられる。歯４ａの間の樹脂厚さｈは、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間の樹脂厚さｈ１より厚くし、雰囲気温度の上昇により合成樹脂１２が膨張するとき、第１の磁性環４の他端面４ｂに加わる膨張力が、歯４ａの底面に加わる膨張力以下となるようにしてある。尚、歯５ａの歯先と第１の磁性環４の他端面４ｂとの間は成形型により合成樹脂１２が設けられていない。
【００２２】
以上のように構成されたトルク検出装置は、第１の励磁コイル７が発生した磁束により第１及び第３の磁性環４，６で第１の磁気回路を構成し、第２の励磁コイル８が発生した磁束により第１及び第２の磁性環４，５で第２の磁気回路を構成する。このため、第１の回転軸２に回転トルクが加えられ、トーションバー１が捩じれた場合、第１の磁性環４の歯４ａと第３の磁性環６の歯６ａとの対向面積が変化して第１の励磁コイル７のインピーダンスが変化し、その変化に応じて出力される電圧によりトーションバー１に加えられたトルクを検出することができる。このとき、第２の磁性環５の歯５ａは、第１の磁性環４の平坦な他端面４ｂと対向しているため、第１及び第２の励磁コイル７，８の雰囲気温度が変わらない限り第２の励磁コイル８のインピーダンスは変化しない。
【００２３】
前記雰囲気温度が変わると、第１の励磁コイル７のインピーダンスは、トーションバー１に加えられた実際のトルクに加えて前記雰囲気温度によって変化し、また、第２の励磁コイル８のインピーダンスが前記雰囲気温度によって変化し、この変化に応じて出力される電圧により前記トルクが補正される。即ち、第１の励磁コイル７のインピーダンスは、トーションバー１に加えられた実際のトルクに加えて、第１の励磁コイル７の雰囲気温度によって変化するため、この雰囲気温度による第１の励磁コイル７のインピーダンスの変化を補正し、温度に影響されないトルクを検出することができる。
【００２４】
また、前記雰囲気温度の上昇変化が大きくなると合成樹脂１２は膨張し易くなるが、該合成樹脂１２における小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間の体積を、大径嵌着部２ｂの境界段部２ｃ側部分により減らしてあるため、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間で発生する長手方向への膨張力を微小にでき、この膨張力が第１の磁性環４の他端面４ｂに加わるのを低減できる。従って、合成樹脂１２の膨張力により第１の磁性環４が長手方向へ位置ずれするのを防ぐことができる。
【００２５】
また、第１の磁性環４の他端面４ｂの内縁には面取り４ｃが設けられているため、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂの間で発生する長手方向への膨張力が他端面４ｂに加わるとき、該膨張力を他端面４ｂの面取り４ｃに沿って分散させることができ、膨張力が他端面４ｂに加わるのをより一層低減できる。従って、合成樹脂１２の膨張力により第１の磁性環４が長手方向へ位置ずれするのをより一層確実に防ぐことができる。
【００２６】
尚、以上説明した実施の形態では第１の回転軸２の途中に、小径嵌着部２ａ及び該小径嵌着部２ａとの境界段部２ｃが第２の磁性環５の歯５ａの底面より歯先側となる大径嵌着部２ｂとを有する構成とすることにより、小径嵌着部２ａ及び大径嵌着部２ｂ間の合成樹脂１２の体積を減少させ、また、第１の磁性環４の他端面４ｂの内縁に面取り４ｃを設けて、合成樹脂１２の膨張力が第１の磁性環４の他端面４ｂに加わるのを低減するように構成したが、その他、合成樹脂１２の体積を前記したように減少させることなく、第１の磁性環４の他端面４ｂの内縁に面取り４ｃを設けて、合成樹脂１２の膨張力が第１の磁性環４の他端面４ｂに加わるのを低減するように構成してもよいし、また、前記面取り４ｃをなくした構成としてもよい。前者のように面取り４ｃを設ける場合、第１の回転軸２は、小径嵌着部２ａ及び該小径嵌着部２ａとの境界段部２ｃが第２の磁性環５の歯５ａの底面の箇所となる大径嵌着部２ｂとを有する。
また、以上説明した実施の形態では、大径嵌着部２ｂは、第２の磁性環５の歯５ａの底面より境界段部２ｃ側が台形円錐形をなす構成としたが、その他、大径嵌着部２ｂは境界段部２ｃに亘って等径としてもよく、大径嵌着部２ｂの境界段部２ｃ側の形状は特に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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要部の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係るトルク検出装置の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図４】第１の磁性環を合成樹脂により固定した構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
２，３  回転軸、２ａ  小径嵌着部、２ｂ  大径嵌着部、２ｃ  境界段部（境界）、
４  第１の磁性環、４ａ  歯、４ｂ  他端面（他端）、４ｃ  面取り、５  第２の磁性環
５ａ  歯、６  第３の磁性環、６ａ  歯、７  第１の励磁コイル、８  第２の励磁コイル
１２  合成樹脂
【図１】
2007256157.tif 000003
【図２】
2007256157.tif 000004
【図３】
2007256157.tif 000005
【図４】
2007256157.tif 000006