(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体を設けて製造されることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項２】
絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体が設けられていることを特徴とするロータ。
【請求項３】
絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体が、インサート成形により設けられていることを特徴とするロータ。
【請求項４】
前記筒体は、前記本体に形成された凹部に係止する係止爪が、回転軸方向両側の、前記開口の端部近傍に設けられている、請求項２又は３のロータ。
【請求項５】
周方向に所定間隔を置いて配置される非磁性導電体からなる第１の導電体を有し、回転する第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、
前記第１のロータに対して半径方向に間隔を置いて固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア及び
絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、該本体に設けられる非磁性導電体からなる第２の導電体とを有し、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータを備えた回転センサにおいて、
前記第２のロータは、前記第２の導電体が、周方向に開口が形成された筒体で、該筒体が前記本体に設けられていることを特徴とする回転センサ。
【請求項６】
周方向に所定間隔を置いて配置される非磁性導電体からなる複数の第１の導電体を有し、回転する第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、
前記第１のロータに対して半径方向に間隔を置いて固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア及び
絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、該本体に設けられる非磁性導電体からなる第２の導電体とを有し、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータを備えた回転センサにおいて、
前記第２のロータは、前記第２の導電体が、周方向に所定間隔を置いて複数の開口が形成された筒体で、該筒体が前記本体に設けられていることを特徴とする回転センサ。
【請求項７】
前記第２の導電体は、前記本体に形成された凹部に係止する係止爪が、回転軸方向両側の、前記開口の端部近傍であって、相対的に回転する前記第１のロータの前記第１の導電体に常に対向する範囲内に設けられている、請求項５又は６の回転センサ。
【請求項８】
前記固定コアは、回転軸方向に配置される２つの励磁コイルを有すると共に、前記第２の導電体には、前記複数の開口が周方向の位置をずらして前記回転軸方向に２段に形成されている、請求項６の回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータの製造方法、ロータ及び回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの回転体（ロータ）と、励磁コイルを有する固定体とを備え、相対回転する２本の軸間におけるトルクを検出する回転センサとして、例えば、ハンドル側の主動シャフトがトーションバーを介して車輪側の従動シャフトに連結された自動車のハンドルシャフトにおけるトルクを検出し、ステアリング装置の円滑な電子制御に利用する回転センサが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような回転センサにおいては、従動シャフトに取り付けられる第２ロータは、プラスチックマグネットのような絶縁磁性材から筒状に成形される本体に、非磁性導電体からなる金属箔を周方向に所定間隔、例えば、中心角３０°間隔で貼付したものが用いられている。
【０００４】
このため、第２ロータは、前記本体に複数の金属箔を接着剤で１枚ずつ貼付して製造することから、複数の金属箔のなかには少し斜めの状態で貼付されることがある等、全ての金属箔を正確な位置に精度良く貼りつけることが難しく、製造作業が煩雑で、生産性が低いという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、接着剤を用いることなく極めて容易に製造できるロータの製造方法とロータ及びこのようなロータを用いた回転センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のロータの製造方法においては、絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体を設けて製造される構成としたのである。
また、上記目的を達成するため本発明のロータにおいては、絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体が設けられている構成としたのである。
【０００６】
更に、上記目的を達成するため本発明のロータにおいては、絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に開口が形成された非磁性導電体からなる筒体が、インサート成形により設けられている構成としたのである。
好ましくは、前記筒体は、前記本体に形成された凹部に係止する係止爪を、回転軸方向両側の、前記開口の端部近傍に設ける。
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の回転センサにおいては、周方向に所定間隔を置いて配置される非磁性導電体からなる第１の導電体を有し、回転する第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、前記第１のロータに対して半径方向に間隔を置いて固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア及び絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、該本体に設けられる非磁性導電体からなる第２の導電体とを有し、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータを備えた回転センサにおいて、前記第２のロータは、前記第２の導電体が、周方向に開口が形成された筒体で、該筒体が前記本体に設けられている構成としたのである。
【０００８】
更に、上記目的を達成するため本発明の回転センサにおいては、周方向に所定間隔を置いて配置される非磁性導電体からなる複数の第１の導電体を有し、回転する第１のシャフトに取り付けられる第１のロータ、前記第１のロータに対して半径方向に間隔を置いて固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア及び絶縁磁性材から筒状に成形される本体と、該本体に設けられる非磁性導電体からなる第２の導電体とを有し、前記第１のシャフトに対して相対回転する第２のシャフトに取り付けられる第２のロータを備えた回転センサにおいて、前記第２のロータは、前記第２の導電体が、周方向に所定間隔を置いて複数の開口が形成された筒体で、該筒体が前記本体に設けられている構成としたのである。
【０００９】
好ましくは、前記第２の導電体は、前記本体に形成された凹部に係止する係止爪を、回転軸方向両側の、前記開口の端部近傍であって、相対的に回転する前記第１のロータの前記第１の導電体に常に対向する範囲内に設ける。
また好ましくは、前記固定コアは、回転軸方向に配置される２つの励磁コイルを有すると共に、前記第２の導電体には、前記複数の開口が周方向の位置をずらして前記回転軸方向に２段に形成されている構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のロータの製造方法、ロータ及び回転センサに係る一実施形態として、例えば、自動車においてトーションバーを介して主動シャフトから従動シャフトへ伝達されるステアリングシャフトのトルクを検出する回転センサ及びこの回転センサで用いられるロータ及びその製造方法を図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１１】
回転センサ１０は、図１及び図２に示すように、第１ロータ１１、固定コア１２及び第２ロータ１３を備え、固定コア１２の後述する２つの励磁コイル１２ｂに高周波交流電流を流して第１ロータ１１と第２ロータ１３との相対回転角度を検出し、この相対回転角度に基づいてトルクを検出する際に使用される。ここで、ステアリングシャフトは、図示しないが、ハンドル側の主動シャフトがトーションバーを介して車輪側の従動シャフトと連結され、主動シャフトは、従動シャフトに対して±８°の範囲内で相対回転する。
【００１２】
第１ロータ１１は、図２に示すように、固定コア１２と第２ロータ１３との間に配置され、前記主動シャフトに取り付けられる。第１ロータ１１は、電気絶縁性を有し、成型性に優れた合成樹脂によって、図１及び図２に示すように、フランジ１１ａの外周に回転軸Ａrtと並行する複数の羽板１１ｂを均等に配置して形成されている。各羽板１１ｂは、中心角３０°間隔で形成され、外表面には非磁性導電体からなる第１の導電体である銅箔１１ｃが設けられている。第１ロータ１１は、各羽板１１ｂの内表面あるいは絶縁材で製作された筒体の内表面や内部に一定の厚さの非磁性の導体層（例えば0.２ｍｍの銅箔，或いはアルミニウム，銀等の素材のもの）を銅箔１３ａに対応させて均等に配置してもよい。
【００１３】
固定コア１２は、図２に示すように、第１ロータ１１と半径方向に数ｍｍ程度の僅かなギャップをおいて配置され、ステアリングシャフト近傍に位置する固定部材（図示せず）に固定される。固定コア１２は、図１及び図２に示すように、絶縁磁性材からなる２つのコア本体１２ａと、各コア本体１２ａ内に収容される励磁コイル１２ｂと、両コア本体１２ａを収容する遮蔽ケース（以下、単に「ケース」という）１２ｃとを有している。コア本体１２ａは、電気絶縁性を有するＮｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系のフェライトを燒結した燒結体や、ナイロン，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ＡＢＳ樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライトからなる軟磁性材粉を、軟磁性材を１０〜７０体積％混合した絶縁磁性材からリング状に成形されている。各励磁コイル１２ｂは、ケース１２ｃから外部へ延出させた電線１２ｄ（図１参照）によって図示しない信号処理回路と接続され、この信号処理回路から交流電流が流されている。ケース１２ｃは、交流磁界の遮蔽性を有するアルミニウム，銅等の金属によって、各コア本体１２ａを収容する２つの凹部１２ｅを有するリング状に形成されている。
【００１４】
このとき、固定コア１２は、図２に示すように、回転軸Ａrt方向中央において回転軸Ａrtに直交する面に関して、励磁コイル１２ｂを収容した２つのコア本体１２ａ及びケース１２ｃを面対称に配置する。また、２つの励磁コイル１２ｂは、それぞれ巻き方向を逆に設定したり、交流電流を流す向きを逆にすることで、第１ロータ１１との間に形成される磁気回路の向きを逆にしてもよい。
【００１５】
第２ロータ１３は、前記主動シャフトに対して相対回転する前記従動シャフトの軸線方向所定位置に取り付けられる。第２ロータ１３は、図１及び図２に示すように、固定コア１２と同じ絶縁磁性材から円筒状に成形される本体１３ａの下部に合成樹脂製のフランジ１３ｃが取り付けられ、本体１３ａの外周には、筒体１３ｄが取り付けられている。
【００１６】
本体１３ａは、図３に示すように、回転軸Ａrt方向両側に筒体１３ｄを位置決めして取り付ける係止凹部１３ｂが周方向に沿った６ヶ所に形成されている。筒体１３ｄは、非磁性導電体からなる第２の導電体である銅，アルミニウム，銀等から円筒状に成形されている。筒体１３ｄは、図１及び図３に示したように、複数の羽板１１ｂに対応する中心角３０°間隔で、周方向に複数の開口１３ｅが回転軸Ａrt方向に２段に形成されている。筒体１３ｄは、図３に示すように、上側の開口１３ｅと下側の開口１３ｅとが周方向において重ならないように、それぞれの開口１３ｅの位置をずらすと共に、回転軸Ａrt方向両側に複数の係止爪１３ｆが形成されている。このとき、複数の係止爪１３ｆは、回転軸Ａrt方向両側の、開口１３ｅの端部近傍であって、相対的に回転する第１ロータ１１の銅箔１１ｃに常に対向する範囲内に設ける。即ち、複数の係止爪１３ｆは、回転センサ１０を組み立てたときに、相対回転する第１ロータ１１の銅箔１３ａの位置と重なるように、開口１３ｅの端部近傍に設ける。
【００１７】
従って、第２ロータ１３は、本体１３ａの外側に筒体１３ｄを被せた後、上下の各係止爪１３ｆを内側へ折り曲げることによって、筒体１３ｄを本体１３ａに取り付ければよいので、接着剤を用いることなく極めて容易に製造できる。しかも、第２ロータ１３は、係止凹部１３ｂに係止爪１３ｆを係止することによって筒体１３ｄを本体１３ａに精度良く位置決めすることができる。
【００１８】
以上のように構成される回転センサ１０は、第１ロータ１１を前記主動シャフトに、第２ロータ１３を前記従動シャフトに、それぞれ取り付けると共に、固定コア１２を前記固定部材に固定してステアリング装置に組み付けられる。
そして、回転センサ１０は、ステアリングハンドルの操作によってトーションバーを介して主動シャフトから従動シャフトへ伝達されるステアリングシャフトのトルクを、第１ロータ１１と第２ロータ１３との相対回転角度に基づき、予め求めてある前記主動シャフトと前記従動シャフトとの間に作用するトルクと、両シャフト間の相対回転角度との関係に基づいて求めることができる。
【００１９】
このとき、回転センサ１０においては、筒体１３ｄを本体１３ａに取り付けて第２ロータ１３が製造されている。このため、第２ロータ１３は、絶縁磁性材からなる本体に非磁性導電体からなる金属箔を周方向に所定間隔で貼付した従来のロータよりも高精度、かつ、高い生産性の下に安価に製造することができる。しかも、第２ロータ１３は、接着剤を使用していないので、回転センサ１０の特性に影響を及ぼすこともない。
【００２０】
特に、回転センサ１０は、筒体１３ｄの各係止爪１３ｆが、回転軸Ａrt方向両側の、開口１３ｅの端部近傍であって、相対的に回転する第１ロータ１１の銅箔１１ｃに常に対向する範囲内に設けられている。このため、回転センサ１０は、複数の係止爪１３ｆが、磁界に影響を与えることがないので、トルクを検出する特性が安定する。
【００２１】
ここで、上記実施形態の第２ロータ１３は、複数の係止爪１３ｆによって筒体１３ｄを本体１３ａに取り付けて製造した。しかし、第２ロータ１３は、係止爪１３ｆは必ずしも必要ではなく、筒体１３ｄを本体１３ａに接着剤で接着して取り付けて製造したり、加熱膨張によって前記絶縁磁性材からなる本体１３ａに筒体１３ｄを取り付けて製造してもよい。
【００２２】
また、第２ロータ１３は、筒体１３ｄにインサート成形方法によって前記絶縁磁性材からなる本体１３ａを設けて製造してもよい。このとき、開口１３ｅに配置される本体１３ａの絶縁磁性材の外表面を、筒体１３ｄの厚みの範囲内で筒体１３ｄ内周面より外周面側に突き出して設けるか、筒体１３ｄの外周面と同一（の高さ）に設けるか、あるいは筒体１３ｄの外周面よりも外側に多少突き出して設けると、筒体１３ｄを本体１３ａに確実に固定して設けることができ、さらに回転センサ１０の感度をよくすることができるので好ましい。
【００２３】
一方、上記実施形態の回転センサ１０は、固定コア１２が２つの励磁コイル１２ｂを有するものについて説明したが、励磁コイルが１つのものにも適用できる。励磁コイルが１つの回転センサの場合には、図４に示す本体１５ａや筒体１５ｄを有する第２ロータ１５を使用する。
即ち、本体１５ａは、図３に示す本体１３ａよりも上下方向の長さが短く成形され、係止凹部１３ｂに対応する位置に係止凹部１５ｂが形成されている。一方、筒体１５ｄは、図３に示す筒体１３ｄの開口１３ｅと対応する間隔の複数の開口１５ｅが周方向に１段形成されると共に、係止爪１３ｆに対応する位置に係止爪１５ｆが形成されている。
【００２４】
尚、上記実施形態は、第２ロータを絶縁磁性材から筒状に成形された本体に、周方向に中心角３０°の間隔を置いて複数の開口が形成された非磁性導電体からなる筒体を設けて形成した。しかし、開口の間隔が３０°に限定されることはなく、周方向に所定間隔を置いて非磁性導電体からなる複数の導電体を配置して第１ロータを設け、これに対応して、周方向に所定間隔を置いて複数の開口が形成された非磁性導電体からなる筒体を用いて第２ロータを設けてもよいことは言うまでもない。
【００２５】
さらに、開口は複数に限定されることはなく、例えば、図５に示す第２ロータ１７は、本体１７ａの外周に取り付ける筒体１７ｄに形成する開口を、中心角１８０°で、互いに上下の位置が１８０°ずれた周方向に延びる２つの開口１７ｅとし、第１ロータの第１の導電体にも同様の開口を形成する。但し、開口１７ｅに代えて、上下２段に分かれ、本体１７ａの外周を周方向に半周（＝中心角１８０°）ずらして覆う円筒としてもよい。ここで、第２ロータ１７は、第２ロータ１３と同様に、本体１７ａに係止凹部１７ｂを形成し、係止凹部１７ｂに筒体１７ｄの係止爪１７ｆを係止して取り付けて設けられているが、インサート成形によって設けてもよい。
【００２６】
また、本発明の回転センサは、上記実施形態で説明した自動車のステアリングシャフトの他、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する回転軸間の相対回転角度，回転角度，トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至８の発明によれば、接着剤を用いることなく極めて容易に製造できるロータの製造方法とロータ及びこのようなロータを用いた回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータの製造方法、ロータ及び回転センサに係る一実施形態を示す回転センサの分解斜視図である。
【図２】図１の回転センサの断面正面図である。
【図３】図１の回転センサで用いる第２ロータの本体と筒体の取付前の状態を示す斜視図である。
【図４】第２ロータの他の実施形態に係るもので、本体と筒体の取付前の状態を示す斜視図である。
【図５】第２ロータの第２の導電体の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０            回転センサ
１１            第１ロータ
１１ａ          フランジ
１１ｂ          羽板
１１ｃ          銅箔
１２            固定コア
１２ａ          コア本体
１２ｂ          励磁コイル
１２ｃ          遮蔽ケース
１２ｅ          凹部
１３            第２ロータ
１３ａ          本体
１３ｂ          係止凹部
１３ｃ          フランジ
１５            第２ロータ
１５ａ          本体
１５ｂ          係止凹部
１５ｄ          筒体
１５ｅ          開口
１５ｆ          係止爪
１７            第２ロータ
１７ａ          本体
１７ｂ          係止凹部
１７ｄ          筒体
１７ｅ          開口
Ａrt            回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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