JP2013053865A - ヨーク組立体及びその製造方法並びにトルク検出装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ヨークリングを貫通する位置決め孔を設けずに、両ヨークリングを正確に位置決めできるヨーク組立体を提供する。
【解決手段】ヨーク組立体２６は、内周に複数の磁極爪３７，３８が交互に配置された２個一組のヨークリング３４，３５を樹脂製の保持筒３６で一体に保持してなる。保持筒３６の内周３６ａに、軸方向Ｘ１に延びる挿通溝５０が形成される。挿通溝５０の内面５０ａに、各磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４に設けられた被位置決め部５５，５６が露出している。挿通溝５０は、保持筒３６の成形型に設けられた位置決めピンを抜き出した後に残る溝である。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヨーク組立体およびその製造方法、並びにヨーク組立体を用いたトルク検出装置及び電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System）は、操舵軸の一端に取り付けられたステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用の電動モータを駆動し、前記電動モータの回転力を転舵機構に与えて操舵を補助する。電動パワーステアリング装置は、電動モータの駆動制御に用いるべく、操舵部材に加えられるトルク（操舵トルク）を検出するトルク検出装置を備えている。

通例、操舵軸が、トーションバーを介して同軸に連結された第１軸および第２軸に分割されており、トルク検出装置は、トーションバーの捩じれを伴って第１軸および第２軸間に生ずる相対角変位を検出することにより、操舵トルクを演算している。
具体的には、トルク検出装置は、第１軸と一体回転する円筒状の多極磁石と、この多極磁石の外側を取り囲み第２軸と一体回転する２個一組のヨークリングとを備え、これらのヨークリングと多極磁石との間に形成される磁気回路の変化を利用して前記相対角変位を検出するようにしている。

多極磁石は、短冊形をなす複数の磁石片を円筒形に成形された樹脂製の保持筒に一体に保持してなる。多極磁石は、各複数のＮ極及びＳ極が交互に並ぶ円筒磁石として構成されており、前記保持筒を介して第１軸に外嵌固定されている。 ２個のヨークリングは、軟磁性体製の薄肉の円環である。各ヨークリングの内周縁には、多極磁石の磁極と同数の磁極爪が、周方向に等配をなし、軸長方向の一側に向けて延設されている。各ヨークリングの磁極爪が周方向に等間隔毎に並ぶように交互に配置し、この状態を保って円筒形に成形された樹脂製の保持筒により一体化してヨーク組立体を構成している。ヨーク組立体は、前記保持筒の一側に一体成形された金属製のカラーを介して第２軸の連結側端部に外嵌固定されている。

このように固定された多極磁石とヨーク組立体とは、前記保持筒の内周面に露出して並ぶ２個のヨークリングの磁極爪が、多極磁石の外周面に並ぶＮ極及びＳ極の境界上にそれぞれ整合するように組み立ててある。従って、操舵軸に操舵トルクが加わり、第１，第２軸間に相対角変位が生じた場合、２個のヨークリングの磁極爪と多極磁石の磁極との周方向の位置関係が互いに逆向きに変化する。この位置変化に応じて２個のヨークリング内に発生する磁束が変化するから、この磁束の変化を検出することにより前記操舵トルクを知ることができる。

特許文献１では、一方のヨークリングには、その内周に等配された磁極爪と整合する位置に位置決め孔を設け、他方のヨークリングには、その内周に等配された磁極爪間に整合する位置に位置決め孔を設けている。これらのヨークリングを樹脂製の保持筒により一体に保持してヨーク組立体を構成している。保持筒は、成形時に各ヨークリングの位置決め孔に挿通される共通の位置決めピンの抜き出し後に残るピン孔が形成されている。

特開２００８−２９７９号公報。

しかしながら、各ヨークリングに位置決め孔が設けられているため、ヨークリングにおいて位置決め孔の周辺（特に、ヨークリングにおいて位置決め孔よりもヨークリングの径方向外方に位置する領域）で磁路が狭くなる。したがって、この部分が検出磁界に影響を与えるため、トルクセンサの出力の周期的な変動量（操舵軸１回転当たりの変動量）が大きくなる。

一方、位置決め孔を廃止した場合、一対のヨークリングの位置が不正確となり、検出磁界にばらつきが発生するおそれがある。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、各ヨークリングを貫通する位置決め孔を設けずに、両ヨークリングを正確に位置決めできるヨーク組立体およびその製造方法並びにヨーク組立体を用いたトルク検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、内周（３４ａ，３５ａ）に複数の磁極爪（３７，３８）が等配された２個一組のヨークリング（３４，３５）と、各ヨークリングの磁極爪が交互に並ぶように両ヨークリングを位置決めした状態で一体に保持した樹脂製の保持筒（３６；１３６；２３６）と、を含むヨーク組立体（２６；１２６；２２６）であって、前記保持筒の内周（３６ａ；１３６ａ；２３６ａ）に、軸方向（Ｘ１）に沿って延びる位置決め用の挿通溝（５０；１５０；２５０）が形成され、各ヨークリングの内周の少なくとも２箇所に配置された被位置決め部（５５，５６；１５５，１５６）が、前記挿通溝の内面（５０ａ；１５０ａ；２５０ａ）に露出しているヨーク組立体を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施の形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施の形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記被位置決め部は、前記挿通溝の両側に隣接する一対の磁極爪の側面（５３，５４）の一部に設けられてもよい。

請求項３のように、前記被位置決め部は、前記一対の磁極爪の基部（５１，５２）の側面の一部に設けられてもよい。
請求項４のように、前記一対の磁極爪は、一方のヨークリングに設けられ、前記被位置決め部は、前記一方のヨークリングの前記一対の磁極爪の基部の側面に配置された第１被位置決め部（１５５）と、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く部分（３７１）の一対の側面（３７２）に配置された第２被位置決め部（１５６）と、を含んでいてもよい。

請求項５のように、前記挿通溝の内面の深さが、少なくとも一方のヨークリングを境にして異なっていてもよい。
請求項６の発明は、内周（３４ａ，３５ａ）に複数の磁極（３７，３８）が等配された２個一組のヨークリング（３４，３５）を各ヨークリングの磁極爪が交互に並ぶように成形型（８０，８４，８６）の内部に位置決めし、前記成形型内に樹脂を充填して成形される樹脂製の保持筒（３６；１３６；２３６）により一体に保持させてなるヨーク組立体（２６；１２６；２２６）の製造方法において、各ヨークリングの内周の少なくとも２箇所に配置された被位置決め部（５５，５６；１５５，１５６）に前記成形型に設けられた共通の位置決めピン（８２，８３；８８；８９）を当接させて、両ヨークリングを相互に位置決めするヨーク組立体の製造方法を提供する。

請求項７のように、前記位置決めピンの両側に当接する、前記被位置決め部としての、一対の磁極爪の側面（５３，５４）の一部によって、対応するヨークリングを周方向（Ｙ１）に位置決めするようにしてもよい。
請求項８のように、前記被位置決め部としての、前記一対の磁極爪の基部（５１，５２）の側面の一部によって、対応するヨークリングを周方向に位置決めするようにしてもよい。

請求項９のように、前記一対の磁極爪は、一方のヨークリングに設けられ、前記一方のヨークリングの一対の磁極爪の基部の側面に配置された第１被位置決め部（１５５）と、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く部分（３７１）の一対の側面に配置された第２被位置決め部（１５６）とよって、両ヨークリングを周方向に位置決めするようにしてもよい。

請求項１０のように、前記位置決めピンに設けられた位置決め段部（８９ａ）によって、少なくとも一方のヨークリングを軸方向（Ｘ１）に位置決めするようにしてもよい。
請求項１１の発明は、トーションバー（１６）を介して同軸に連結された第１軸（１４）および第２軸（１５）と、前記第１軸に固定された多極磁石（２５）と、前記第２軸に固定された前記ヨーク組立体（２６）と、前記多極磁石が形成する磁界内での相対角変位に応じて前記ヨークリングにそれぞれ生じる磁束の変化に基づいて、第１軸および第２軸に加わる回転トルクを検出するトルク検出装置（１７）を提供する。

請求項１２の発明は、前記トルク検出装置を用いて検出された操舵トルクに基づいて操舵補助用の電動モータ（１９）を駆動制御する電動パワーステアリング装置（１）を提供する。

請求項１の発明のヨーク組立体によれば、成形型内において、各ヨークリングの内周に配置された被位置決め部に当接するように位置決めピンを軸方向に挿通し、この状態で保持筒を成形する。保持筒の成形型内でのヨークリングの位置決めを確実且つ容易に行える。離型後の保持筒の内周には、位置決めピンの抜き出し後に残る挿通溝が形成されており、その挿通溝の内面には、被位置決め部が露出している。ヨークリングに位置決め孔を穿孔した従来技術のように磁路が狭くなる等の問題がない。したがって、当該ヨーク組立体を用いたトルク検出装置において、検出精度のばらつきを小さくすることができる。

請求項２の発明によれば、被位置決め部が挿通溝の両側に隣接する一対の磁極爪の側面の一部に設けられている。例えば、前記一対の磁極爪の一方が、一方のヨークリングに設けられ、他方が、他方のヨークリングに設けられている場合には、位置決めピンによって両ヨークリングを周方向に位置決めすることができる。また、例えば、前記一対の磁極爪が、同じヨークリングに設けられている場合には、その同じヨークリングを位置決めピンによって、周方向の双方向に位置決めすることができる。もともと、ヨークリングにおいては磁極爪の位置精度が高くされており、その位置精度の高い磁極爪を用いてヨークリングを周方向に位置決めするので、ヨークリングを成形型に対して精度良く位置決めすることができる。ひいては、両ヨークリングを相互に精度良く位置決めすることができる。

請求項３の発明のヨーク組立体によれば、挿通溝の両側に隣接する一対の磁極爪の基部の側面の一部によって、被位置決め部を構成したので、下記の利点がある。すなわち、通例、ヨークリングは、型を用いて板金により打ち抜き形成した寸法精度の高い製造用中間体から、磁極爪を折り曲げ形成している。その磁極爪の基部の側面であれば、磁極爪の曲げの影響を全く受けないか或いは殆ど受けないので、基部の側面に設けられた被位置決め部に位置決めピンを当接させて、ヨークリングを精度良く位置決めすることができる。

なお、本発明において、磁極爪の基部には、磁極爪の基端部と、磁極爪の基端部からヨークリングに連なる連接部とが含まれるものとする。
請求項４の発明のヨーク組立体によれば、成形型内において、位置決めピンが、一方のヨークリングの一対の磁極爪の基部の側面に配置された第１位置決め部に当接することにより、前記一方のヨークリングが周方向に位置決めされる。また、位置決めピンが、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く部分の一対の側面に配置された第２位置決め部に当接することによって、前記他方のヨークリングが周方向に位置決めされる。この状態で保持筒を成形することにより、保持筒の成形型内で両ヨークリングの位置決めを確実且つ容易に行うことができる。

請求項５の発明のヨーク組立体によれば、成形型内において、位置決め段部を有する位置決めピンによって、少なくとも一方のヨークリングを軸方向に支えることにより、ヨークリングを軸方向に位置決めすることが可能となる。ひいては両ヨークリングを軸方向に精度良く位置決めすることができる。成形後に、保持筒から位置決めピンを抜いた後に残る挿通溝は、その内面の深さが、対応するヨークリングを境にして異なることになる。

請求項６の発明のヨーク組立体の製造方法によれば、成形型内において、両ヨークリングの内周に配置された被位置決め部に沿うように位置決めピンを軸方向に挿通し、この状態で保持筒を成形するので、保持筒の成形型内でのヨークリングの位置決めを確実且つ容易に行える。また、ヨークリングに位置決め孔を設けた場合のように、磁路が狭くなる等の問題がなく、したがって、検出精度のばらつきを小さくすることができる。

請求項７の発明のヨーク組立体の製造方法によれば、被位置決め部を、挿通溝の両側に隣接する一対の磁極爪の側面の一部により構成している。例えば、前記一対の磁極爪の一方が、一方のヨークリングに設けられ、他方が、他方のヨークリングに設けられている場合には、位置決めピンによって両ヨークリングを周方向に位置決めすることができる。また、例えば、前記一対の磁極爪が、同じヨークリングに設けられている場合には、その同じヨークリングを位置決めピンによって、周方向の双方向に位置決めすることができる。もともと、ヨークリングにおいては磁極爪の位置精度が高くされており、その位置精度の高い磁極爪を用いてヨークリングを周方向に位置決めするので、ヨークリングを成形型に対して精度良く位置決めすることができる。ひいては、両ヨークリングを相互に精度良く位置決めすることができる。

請求項８の発明のヨーク組立体の製造方法によれば、下記の利点がある。すなわち、通例、ヨークリングは、型を用いて板金により打ち抜き形成した寸法精度の高い製造用中間体から、磁極爪を折り曲げ形成している。その磁極爪の基部の側面であれば、磁極爪の曲げの影響を全く受けないか或いは殆ど受けないので、基部の側面に設けられた被位置決め部に位置決めピンを当接させて、ヨークリングを精度良く位置決めすることができる。

請求項９の発明のヨーク組立体の製造方法によれば、成形型内において、位置決めピンが、一方のヨークリングの一対の磁極爪の基部の側面の一部に配置された第１位置決め部に当接することにより、前記一方のヨークリングが周方向に位置決めされる。また、位置決めピンが、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く板厚面に配置された第２位置決め部に当接することによって、前記他方のヨークリングが周方向に位置決めされる。この状態で保持筒を成形することにより、保持筒の成形型内で両ヨークリングの位置決めを確実且つ容易に行うことができる。

請求項１０の発明のヨーク組立体の製造方法によれば、成形型内において、位置決め段部を有する位置決めピンが、少なくとも一方のヨークリングを軸方向に支えることにより、ヨークリングを軸方向に位置決めすることが可能となる。ひいては両ヨークリングを軸方向に精度良く位置決めすることができる。
請求項１１の発明によれば、両ヨークリングが位置精度良く配列されたヨーク組立体を用いて、高精度のトルク検出が可能なトルク検出装置を安定して提供することが可能となる。

請求項１２の発明によれば、高精度のトルク検出が可能なトルク検出装置によって検出した操舵トルクを用いて、操舵補助用の電動モータを駆動制御することにより、操舵フィンリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態のヨーク組立体を含むトルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 トルク検出装置の分解斜視図である。 トルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 ヨーク組立体の概略斜視図である。 ヨーク組立体の要部の模式的斜視図である。 両ヨークリングの磁極爪の位置決めを説明する概略斜視図である。 ヨーク組立体の製造工程を示す説明図である。 ヨーク組立体の製造工程を示す説明図である。 ヨーク組立体の製造工程を示す説明図である。 ヨーク組立体の製造工程を示す説明図である。 ヨーク組立体の製造工程を示す説明図である。 各ヨークリングの磁極爪と多極磁石の磁極との位置関係を示す説明図である。 本発明の別の実施の形態のヨーク組立体の製造工程を示す概略図である。 本発明のさらに別の実施の形態のヨーク組立体の製造工程を示す概略図である。 図１４の製造工程を経て製造されたヨーク組立体の要部の内周の正面図である。 本発明のさらに別の実施の形態において用いられる位置決めピンの概略図である。 図１６の位置決めピンを用いる、ヨーク組立体の製造工程を示す概略図である。 図１７の製造工程を経て製造されたヨーク組立体の要部の内周を示す概略図である。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、ヨーク組立体を含むトルク検出装置が自動車の電動パワーステアリング装置に適用された例に則して説明するが、本発明のヨーク組立体およびトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置以外の他の装置や機器に適用することもできる。
図１は、本発明の一実施の形態のヨーク組立体を含むトルク検出装置を用いて操舵トルクを検出する電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結される操舵軸３と、操舵軸３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されているピニオン軸７と、ピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を形成して車両の左右方向に延びるラック軸１０とを有している。

ラック軸１０は、筒状のハウジング１１に軸方向移動可能に支持されている。ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１２が連結されており、各タイロッド１２は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１３に連結されている。
操舵部材２が操作されて操舵軸３が回転されると、この回転は中間軸５等を介してピニオン８に伝達され、ピニオン８およびラック９によって、車両の左右方向に沿うラック軸１０の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１３の転舵が達成される。

操舵軸３は、操舵部材２に連なる第１軸としての第１操舵軸１４と、自在継手４に連なる第２軸としての第２操舵軸１５とを有している。これら第１操舵軸１４および第２操舵軸１５は、連結軸としてのトーションバー１６を介して同軸上に互いに連結されている。第１操舵軸１４および第２操舵軸１５は、互いにトルク伝達可能であり、所定の範囲内で相対回転可能とされている。

電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２に負荷される操舵トルクを検出するトルク検出装置１７と、車速を検出する車速センサ１８と、トルク検出装置１７および車速センサ１８の検出結果に基づいて、操舵補助用の電動モータ１９を駆動制御するマイクロコンピュータを含むＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）２０とを備えている。

トルク検出装置１７では、トーションバー１６のねじれに起因する第１操舵軸１４と第２操舵軸１５との相対回転変位量に基づく磁束変化から、第１操舵軸１４および第２操舵軸１５に付与されるトルクを検出する。
ＥＣＵ２０が操舵補助用の電動モータ１９を駆動すると、その出力回転（動力）が、駆動ギヤとしてのウォーム２１ａおよび被動ギヤとしてのウォームホイール２１ｂを含む減速機構２１で減速されて、第２操舵軸１５へ伝達される。第２操舵軸１５に伝えられた動力は、さらに中間軸５等を介して、ピニオン軸７、ラック軸１０、タイロッド１２およびナックルアーム等を含む転舵機構２２に伝えられ、運転者の操舵が補助される。

図２は、トルク検出装置１７の要部の概略分解斜視図であり、図３はトルク検出装置を含む電動パワーステアリング装置の要部の縦断面図である。
図２に示すように、トーションバー１６は、捩じりばねとして細径の丸棒の両端に大径の連結部１６ａ，１６ｂを備えている。第１操舵軸１４および第２操舵軸１５は、それぞれ連結孔１４ａ，１５ａを備えている。

トーションバー１６の連結部１６ａおよび連結部１６ｂは、それぞれ、第１操舵軸１４の連結孔１４ａおよび第２操舵軸１５の連結孔１５ａに嵌合されている。トーションバー１６の一端の連結部１６ａは、ピン２３を用いて第１操舵軸１４に一体回転可能に結合されている。また、トーションバー１６の他端の連結部１６ｂは、ピン２４を用いて第２操舵軸１５に一体回転可能に結合されている。

図３に示すように、第２操舵軸１５は、ハウジング４３内に上下２つの軸受９１，９２により両持ち支持されている。２つの軸受９１，９２の間において、第２操舵軸１５に、ウォームホイール２１ｂが一体回転可能に連結されている。
第２操舵軸１５は、軸受９１の上方に配置された連結筒９３と、連結筒９３の端面に開口し且つトーションバー１６用の連結孔１５ａに連続する支持孔９４とを備えている。第１操舵軸１４の連結側端部は、支持孔９４に適長挿入され、支持孔９４に内嵌固定されたブッシュ９５によって同軸を保って支持されている。

トルク検出装置１７の後述するヨーク組立体２６の内周のカラー３９が、第２操舵軸１５の連結筒９３の外周に一体回転可能に嵌合されている。
図２および図３に示すように、トルク検出装置１７は、第１操舵軸１４と一体回転する多極磁石２５と、多極磁石２５の回りに第２操舵軸１５と一体回転するヨーク組立体２６と、一対の集磁リング２７，２８と、一対の磁気センサとしてのホールＩＣ２９，３０とを備えている。

図２に示すように、多極磁石２５は、周方向に各複数のＮ極３１およびＳ極３２を交互に並べ、これらのＮ極３１およびＳ極３２を樹脂製の保持筒３３により一体化してなる円筒磁石として構成されている。多極磁石２５の軸線と、第１操舵軸１４の軸線とは、互いに一致している。
ヨーク組立体２６は、２個一組のヨークリング３４，３５を備えている。ヨーク組立体２６は、両ヨークリング３４，３５を円筒形にモールド成形された保持筒３６によって保持させて構成されている。

図４はヨーク組立体２６の概略斜視図である。図４では、保持筒３６を想像線（二点鎖線）により示し、２個のヨークリング３４，３５の形状および位置関係が示してある。
ヨークリング３４，３５は、軟磁性体製の薄肉の円環であり、それぞれの内周３４ａ，３５ａには、軸方向に延びる各複数の磁極爪３７，３８が周方向に等配をなして連設してある。

磁極爪３７，３８は、先端に向けて縮幅された三角形状を有し、多極磁石２５のＮ極３１とＳ極３２の組と同数設けられている。
ヨーク組立体２６は、２個のヨークリング３４，３５を、それぞれの磁極爪３７，３８の延長側を向き合わせて同軸上に配置し、各磁極爪３７，３８が周方向に等しい間隔を保って交互に並ぶように後述のように位置決めしている。多極磁石２５に対向する各磁極爪３７，３８は、概略斜視図である図５に示すように、保持筒３６の内周３６ａに露出している。

図４に示すように、各ヨークリング３４，３５の内周３４ａ，３５ａの少なくとも２箇所には、保持筒の後述する成形型に設けられた位置決めピン８２，８３（図４において、想像線としての二点鎖線で示されている）を用いて、各ヨークリング３４，３５を周方向に位置決めするための被位置決め部が設けられている。
位置決めピン８２，８３の断面形状は、図に示すような矩形状の他、円形状その他の丸型であってもよい。

具体的には、図５に示すように、保持筒３６の内周３６ａには、軸方向Ｘ１に沿って延びる位置決め用の挿通溝５０が形成されている。挿通溝５０は、各位置決めピン８２，８３を抜き出した後の成形品に残る溝である。その挿通溝５０を挟んだ両側に隣接する一対の磁極爪として、一方のヨークリング３４の磁極爪３７と、他方のヨークリング３５の磁極爪３８とが配置されている。

挿通溝５０の内面５０ａの一側には、一方のヨークリング３４の磁極爪３７の基部５１の側面の一部が、被位置決め部５５として露出している。また、挿通溝５０の内面５０ａの他側には、他方のヨークリング３５の磁極爪３８の基部５２の側面の一部が、被位置決め部５６として露出している。
図４および図５では、簡略化のため、磁極爪３７，３８の基部５１，５２は、その概略形状が模式的に示されている。実際には、プレスにて打ち抜き形成した製造用中間体から、磁極爪３７，３８を曲げ加工している関係上、図６に示すように、各磁極爪３７，３８の基部５１，５２には、各磁極爪３７，３８の基端部６１と、各磁極爪３７，３８の基端部６１からヨークリング３４，３５に連なる連接部６２とが含まれている。

したがって、挿通溝５０の内面５０ａに露出する基部５１，５２の側面により構成される被位置決め部５５，５６は、磁極爪３７，３８の基端部６１の側面の少なくとも一部であってもよいし、また、連接部６２の側面の少なくとも一部であってもよい。例えば、丸棒からなる位置決めピン８２’を用いて、各磁極爪３７，３８の基部５１，５２の連接部６２の側面を位置決めしてもよい。その場合、図示していないが、挿通溝５０の内面５０ａには、各磁極爪３７，３８の基部５１，５２の連接部６２の側面が露出することになる。

図３および図４に示すように、ヨークリング３４，３５は、ヨークリング３４，３５と同軸をなして配置された固定用のカラー３９と共に、樹脂製の保持筒３６により一体化されている。図３に示すように、ヨーク組立体２６のカラー３９は、第２操舵軸１５の連結筒９３の外周に一体回転可能に嵌合されている。
多極磁石２５及びヨーク組立体２６が相対回転することによりヨークリング３４，３５間の磁束密度が変化するように構成されている。

ヨーク組立体２６は、第１操舵軸１４および第２操舵軸１５にトルクが加えられていない操舵中立状態において、それぞれの磁極爪３７，３８の先端が、多極磁石２５のＮ極３１及びＳ極３２の境界を指すように配置される。
一対の集磁リング２７，２８は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、ヨークリング３４，３５の回りに相対回転可能に配置されており、ヨークリング３４，３５にそれぞれ磁気的に結合されている。

一対の集磁リング２７，２８は、第１操舵軸１４の軸方向Ｘ１に離隔して対向する平板状の集磁板４０，４１とを有している。集磁板４０，４１間に、ホールＩＣ２９，３０が挿入されている。
一対の集磁リング２７，２８、ホールＩＣ２９，３０および図示しない回路基板等が、樹脂製の保持筒４２内にモールドされている。保持筒４２は、一対の集磁リング２７，２８がハウジング４３と同心になる状態で、ハウジング４３に取り付けられている。

ホールＩＣ２９，３０は、集磁板４０，４１間に生ずる磁束の密度を検出するものであり、集磁板４０，４１間に生ずる磁束のうち、軸方向Ｘ１に平行な成分に応じた出力（電位差）を生じるように配置されている。
ＥＣＵ２０は、ホールＩＣ２９，３０からの出力信号の信号レベル、即ちホールＩＣ２９，３０の出力電圧に基づいて、操舵軸３に入力された操舵トルクを算出する構成となっている。

図４に示した位置決めピン８２，８３は、図５に示すように、一方のヨークリング３４の相隣接する一対の磁極爪３７の基部５１の側面５３間の間隔を規制し、且つ、前記相隣接する一対の磁極爪３７間に介在する、他方のヨークリング３５の１つの磁極爪３８の基部５２の両側の側面５４，５４間の間隔を規制する。すなわち、磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４に、被位置決め部５５，５６が設けられている。

各位置決めピン８２，８３の幅分の間隔によって、両ヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８間の間隔を規制している。位置決めピン８２が、一方のヨークリング３４に対する他方のヨークリング３５の一方向の回転を規制し、位置決めピン８３が、一方のヨークリング３４に対する他方のヨークリング３５の他方向の回転を規制する。
位置決めピン８２，８３の組は、ヨークリング３４，３５の径方向に対応する位置に、もう一組設けられている。各２個二組の位置決めピン８２，８３によって、ヨークリング３４，３５が周方向に位置決めされる。

前記のような被位置決め部５５，５６を用いたヨークリング３４，３５の位置決めは、保持筒３６を成形するための成形型の内部において、固定用のカラー３９の位置決めを含めて以下に示すように実現される。ヨーク組立体２６は、ヨークリング３４，３５が位置決めされた状態で保持筒３６を成形することにより製造される。図７〜図１１は、ヨーク組立体２６の製造手順を示す説明図である。

保持筒３６の成形型は、保持筒３６の軸長方向に分離可能な下型及び上型と、これらの間にて径方向に分離可能な一対の中間型とを組み合わせて構成される。図７に示すように、下型８０は、厚肉の円板であり、上面の中央に垂直に立設された円柱形の中芯８１を備えている。また、下型８０は、中芯８１の外周に近接する同心円周上に同じく垂直に立設された２対の位置決めピン８２，８３を備えている。

中芯８１は、成形対象となる保持筒３６の内径と略等しい外径を有している。中芯８１の先端部には、カラー３９の嵌め込みのための嵌合用段差部８４が周設されている。位置決めピン８２，８３は、ヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８の基部の板厚面に設けられた位置決め部に沿って配置される図示のような板状ないし棒状の長尺材であり、前記同心円周上の相対向する位置に配してある。

図７に示すように、ヨークリング３５を、磁極爪３８の突設側を上に向けて中芯８１に嵌め込む。このとき、ヨークリング３５の磁極爪３８の基部５２の両側の側面５４が、２個一組の位置決めピン８２，８３によって挟まれる態様にて、ヨークリング３５を下型８０の上面に載置する。このように下型８０に載置されたヨークリング３５は、位置決めピン８２，８３の作用により周方向に移動不能に拘束され、下型８０の上に正しく位置決めされる。

中間型８５は、保持筒３６の外径に対応する孔型８６を中心に備え、径方向に分離可能に構成された半円形の割型である。図８中には、一方の中間型８５のみが示されている。中心の孔型８６の上下縁には係合溝８７が周設してある。中間型８５は、図８に示すように下型８０の上面に載置され、図示しない他方の中間型８５と下型８０の中心上にて合わされる。中間型８５と下型８０の中芯８１との間に、保持筒３６の内外径に相当する円環状の空間が形成される。このとき孔型８６の下縁に設けた係合溝８７は、図８に示すように、下型８０に載置されたヨークリング３５の周縁を受け入れ、当該係合溝８７と下型８０との間に挾持する作用をなす。

一方、孔型８６の上縁に周設された係合溝８７は、図示しない他方の中間型８５の係合溝８７と合わされて、上部のヨークリング３４の周縁を受け入れる円形の受け座を構成する。下型８０に突設された位置決めピン８２，８３の先端は、中間型８５の上面よりも上方に適長突出している。上部のヨークリング３４は、図９に示すように、磁極爪３７の突設側を下に向けて中芯８１に嵌め込まれる。このヨークリング３４の対応する２つの磁極３７の基部５１の側面５３間に、２個一組の位置決めピン８２，８３の先端を挿通させて、係合溝８７により形成される前記受け座に載置する。

このように載置された上部のヨークリング３４は、相隣接する２つの磁極爪３７の基部５１の側面５３間に差し込まれる２個一組の位置決めピン８２，８３の作用により、周方向に移動不能に拘束される。また、ヨークリング３４は、中間型８５の厚さ相当分だけ下型８０の上面から離れて位置決めされる。
図示していないが、位置決めピン８２，８３の先端部分には、先細となるように成形された導入部が設けてある。これらの導入部は、位置決めピン８２，８３を、下部のヨークリング３５の磁極爪３８および上部のヨークリング３４の磁極爪３７の間に差し込む動作を容易にし、上下のヨークリング３４，３５の位置決めを確実にする作用をなす。

以上のように上下のヨークリング３４，３５を位置決めした後、図１０に示すように、中芯８１の先端に設けた嵌合用段差部８４に固定用のカラー３９を嵌め込み、このカラー３９の下向き端面を嵌合用段差部８４の上向き端面に突き当てて位置決めする。カラー３９の下向き端面には、図１０に示すように凹部３９ａが設けられ、嵌合用段差部８４の上向き端面には、図７に示すように凹部３９ａに対応する凸部８４ａが設けてある。カラー３９は、凹部３９ａと凸部８４ａとを係合させて周方向にも位置決めされる。

この後、中間型８５の上部に、図示しない上型をセットし、この上型と下型８０との間に、中間型８５を挾持するように型締めし、上型、下型８０及び中間型８５と中芯８１との間の円環状の空間内に、樹脂を充填固化せしめて保持筒３６を成形する。図１１には、保持筒３６の成形後に上型及び中間型８５を取り除いた状態が示されており、本図に示すように、中芯８１を内径とする樹脂製の保持筒３６の外周面に２つのヨークリング３４，３５の外周縁が軸長方向に所定の間隔を隔てて露出し、上端部の内周に固定用のカラー３９が一体化されたヨーク組立体２６が製造される。

ヨーク組立体２６は、上方への引き上げにより下型８０に立設された中芯８１から抜き取り、同時に、ヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８間から位置決めピン８２，８３を抜き出して取り出される。このように製造されるヨーク組立体２６は、図５に示すように、ヨーク組立体２６の保持筒３６の内周３６ａに形成された軸方向に延びる挿通溝５０の内面５０ａに、各ヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４の一部が、被位置決め部５５，５６として露出する形態をなすので、従来の方法により製造されたヨーク組立体との差別化が可能である。

前述したようにヨーク組立体２６のヨークリング３４，３５は、それぞれの内周および磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４の側面の一部に、位置決めピン８２，８３を当接させて位置決めされている。位置決めピン８２，８３は、周方向と共に径方向の位置決め作用もなすから、保持筒３６の成形過程においてヨークリング３４，３５の同心性が良好に保たれる。従って、ヨークリング３４，３５のそれぞれに設けた磁極爪３７，３８は、成形後の保持筒３６の内周３６ａに等しい間隔を保って確実に露出する。

以上のように構成されたヨーク組立体２６は、図３に示すように、保持筒３６の端部に一体化されたカラー３９を介して第２操舵軸１５の上端の連結筒９３に外嵌固定され、保持筒３６の内面に露出するヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８が、第１操舵軸１４に嵌合固定された多極磁石２５の外周面にわずかなエアギャップを隔てて対向し、この多極磁石２５に対し、以下に示す周方向に位置関係が得られるように組み付けられている。

図１２は、ヨークリングの磁極爪と多極磁石の磁極との位置関係を示す説明図である。図１２（ｂ）には、組み付け時の位置関係が示されており、ヨークリング３４，３５と多極磁石２５とは、前者の磁極爪３７，３８が後者の周上に並ぶＮ極３１とＳ極３２との境界と一致するように周方向に位置決めされている。このとき、２個のヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８は、多極磁石２５の周上において互いに相隣するＮ極３１とＳ極３２との間に形成される磁界内に同一の条件下にて位置することとなり、これらの磁極爪３７，３８の基部を連絡するヨークリング３４，３５内に生じる磁束は同一となる。

このような磁極爪３７，３８とＮ極３１およびＳ極３２との周方向の位置関係は、多極磁石２５が固定された第１操舵軸１４と、ヨーク組立体２６が固定された第２操舵軸１５との間にトーションバー１６の捩れを伴って生じる相対角変位に応じて、図１２（ａ）又は図１２（ｃ）に示すように互いに逆向きに変化する。この変化が生じた場合、一方のヨークリング３４の磁極爪３７と他方のヨークリング３５の磁極爪３８とには、逆の極性を有する磁力線が増加し、それぞれのヨークリング３４，３５に正負の磁束が発生する。

このとき発生する磁束の正負は、多極磁石２５とヨーク組立体２６との間、即ち、第１軸操舵１４と第２軸操舵軸１５との間に生じる相対角変位の向きに応じて定まり、正負の磁束の密度は、前記相対角変位の大きさに対応するから、この磁束を集磁リング２７，２８により集めてホールＩＣ２９，３０により検出することにより、第１操舵軸１４と第２操舵軸１５との間の相対角変位、即ち、第１操舵軸１４および第２操舵軸１５に加わる回転トルク（操舵トルク）を知ることができる。

なお２つのホールＩＣ（磁気センサ）２９，３０を設けてあるのは、一方をトルク検出用とし、他方をフェイル判定用とするためである。このフェイル判定は、例えば、２つホールＩＣ２９，３０の出力を経時的に比較し、両者間に有意差が存在するとき、その前後に非定常な出力変化を示しているホールＩＣ２９または３０がフェイル状態にあると判定する公知の手順により行われる。

本実施の形態のヨーク組立体およびその製造方法によれば、成形型内において、各ヨークリング３４，３５の内周３４ａ，３５ａに配置された被位置決め部５５，５６に当接するように位置決めピン８２，８３を軸方向Ｘ１に挿通し、この状態で保持筒３６を成形する。保持筒３６の成形型内でのヨークリング３４，３５の位置決めを確実且つ容易に行える。

離型後の保持筒３６の内周３６ａには、位置決めピン８２，８３の抜き出し後に残る挿通溝５０が形成されており、その挿通溝５０の内面５０ａには、被位置決め部５５，５６が露出しているので、従来の方法により製造されたヨーク組立体との差別化が可能である。
ヨークリングに位置決め孔を穿孔した従来技術のように磁路が狭くなる等の問題がない。したがって、当該ヨーク組立体２６を用いたトルク検出装置１７において、検出精度のばらつきを小さくすることができる。

また、被位置決め部５５，５６が挿通溝５０の両側に隣接する一対の磁極爪３７，３８の側面の一部に設けられている。具体的には、前記一対の磁極爪３７，３８のうち一方の磁極爪３７が、一方のヨークリング３４に設けられ、他方の磁極爪３８が、他方のヨークリング３５に設けられているので、位置決めピン８２，８３によって両ヨークリング３４，３５を周方向に位置決めすることができる。

また、挿通溝５０の両側に隣接する一対の磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４の一部によって、被位置決め部５５，５６を構成したので、下記の利点がある。すなわち、通例、ヨークリング３４，３５は、型を用いて板金により打ち抜き形成した寸法精度の高い製造用中間体から、磁極爪３７，３８を折り曲げ形成している。
その磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４であれば、磁極爪３７，３８の曲げの影響を全く受けないか或いは殆ど受けないので、基部５１，５２の側面５３，５４に設けられた被位置決め部５，５６にそれぞれ位置決めピン８２，８３を当接させて、ヨークリング３４，３５を精度良く位置決めすることができる。

ただし、本発明において、図６に示すように、磁極爪３７，３８の基部５１，５２には、磁極爪３７，３８の基端部６１と、磁極爪３７，３８の基端部６１からヨークリング３４，３５に連なる連接部６２とが含まれるものとする。
また、本発明に係るトルク検出装置１７においてヨーク組立体２６のヨークリング３４，３５は、前述した位置決めにより、それぞれの磁極爪３７，３８が周方向Ｙ１に等しい間隔を隔てて並び、良好な同心性が確保された状態で一体化されている。したがって、第１操舵軸１４および第２操舵軸１５に加わる回転トルクの作用に応じた磁束の変化が安定して生じ、ホールＩＣ（磁気センサ）２９，３０の出力変化に基づく回転トルクの検出を高精度に行わせることができる。

ひいては、トルク検出装置１７により高精度に検出された操舵トルクに基づいて、操舵補助用の電動モータ１９を駆動制御することにより、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置１を提供することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態では、位置決めピン８２，８３は２個一組であったが、これに限らず、３組以上としてもよい。

また、図１３に示すように、２個一組の位置決めピン８２，８３間に、ヨークリング３５の磁極爪３８が２個以上配置されていてもよい。また、図示していないが、２個一組の位置決めピン８２，８３間に、ヨークリング３４の磁極爪３７が２個以上配置されていてもよい。
また、２個一組の位置決めピン８２，８３に代えて、図１４に示すように、広幅の位置決めピン８８を用いてもよい。すなわち、位置決めピン８８は、一対のヨークリング３４，３５の何れか一方、例えば、ヨークリング３５の隣接する一対の磁極爪３８，３８の基部５２，５２間の間隔に相当する幅を有している。位置決めピン８８は、ヨークリング３５の隣接する一対の磁極爪３８，３８の基部５２，５２の側面の一部に配置された第１被位置決め部１５５，１５５を位置決めすることにより、ヨークリング３５を周方向Ｙ１の双方向に位置決めする。

また、位置決めピン８８は、ヨークリング３４の磁極爪３７の、基部５１を除く部分としての頂部３７１の、一対の側面３７２を受ける凹部８８ａを有している。これにより、位置決めピン８８は、ヨークリング３４の磁極爪３７の頂部３７１の一対の側面３７２にそれぞれ配置された一対の第２被位置決め部１５６，１５６よって、ヨークリング３４を周方向Ｙ１の双方向に位置決めする。ひいては、位置決めピン８８によって、両ヨークリング３４，３５が周方向Ｙ１に相互に位置決めされる。

この場合、図１５に示すように、ヨーク組立体１２６において、成形後の保持筒１３６の内周１３６ａに形成された挿通溝１５０の内面１５０ａに、一対の第１被位置決め部１５５，１５５および一対の第２被位置決め部１５６，１５６が露出することになる。位置決めピン８８は、周方向Ｙ１の少なくとも２箇所（例えば対称位置）に設ければよい。
本実施の形態によれば、少数のピン２８によって、両ヨークリング３４，３５を精度良く位置決めすることができる。また、ヨークリング３４を軸方向Ｘ１に位置決めすることも可能となる。

また、図１６に示すように、位置決めピン８９に位置決め段部８９ａを設け、成形型内で、図１７に示すように、一対のヨークリング３４，３５の少なくとも一方、例えばヨークリング３４を、位置決め段部８９ａによって受けて、ヨークリング３４を軸方向Ｘ１に位置決めするようにしてもよい。
この場合、図１８に示すように、ヨーク組立体２２６では、成形後の保持筒２３６の内周２３６ａに形成された挿通溝２５０の内面２５０ａにおいて、深さが相対的に深い第１部分２５１と、深さが相対的に浅い第２部分２５２とが形成され、両部分２５１，２５２の間に段部２５３が形成されることになる。

図示していないが、段部２５３には、ヨークリング３４の一部が露出する。すなわち、ヨークリング３４を境として、すなわち、第１部分２５１と第２部分２５２とで、挿通溝２５０の内面２５０ａの深さが異なることになる。本実施の形態によれば、ヨークリング３４を軸方向Ｘ１に精度良く位置決めすることができる。
なお、図示していないが、位置決めピン８９が、前記位置決め段部８９ａに代えて、或いは前記位置決め段部８９ａとともに、ヨークリング３５を軸方向Ｘ１に位置決めする位置決め段部を有していてもよい。

前記の実施の形態では、磁気センサとして２つのホールＩＣ２９，３０を用いたが、単一のホールＩＣを用いるようにしてもよい。また、磁気センサとして、ホールＩＣに代えて、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いるようにしてもよい。その他、請求項記載の範囲内で種々の変更が可能である。

１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、１４…第１の操舵軸（第１の軸）、１５…第２の操舵軸（第２の軸）、１６…トーションバー、１７…トルク検出装置、１８…車速センサ、１９…電動モータ、２０…ＥＣＵ、２１…減速機構、２２…転舵機構、２５…多極磁石、２６；１２６；２２６…ヨーク組立体、２７，２８…集磁リング、２９，３０…ホールＩＣ（磁気センサ）、３１…Ｎ極、３２…Ｓ極、３４，３５…ヨークリング、３４ａ，３５ａ…内周、３６；１３６；２３６…保持筒、３６ａ；１３６ａ；２３６ａ…内周、３７，３８…磁極爪、３７１…頂部（磁極爪の、基部を除く部分）、３７２…側面、５０；１５０；２５０…挿通溝、５０ａ；１５０ａ，２５０ａ…内面、５１，５２…基部、５３，５４…側面、５５，５６；１５５，１５６…被位置決め部、６１…基端部、６２…連接部、８０…下型、８２，８３；８８；８９…位置決めピン、８５…中間型、８６…孔型、８９ａ…位置決め段部、Ｘ１…軸方向、Ｙ１…周方向

Claims (12)

1. 内周に複数の磁極爪が等配された２個一組のヨークリングと、各ヨークリングの磁極爪が交互に並ぶように両ヨークリングを位置決めした状態で一体に保持した樹脂製の保持筒と、を含むヨーク組立体であって、
   前記保持筒の内周に、軸方向に沿って延びる位置決め用の挿通溝が形成され、
   各ヨークリングの内周の少なくとも２箇所に配置された被位置決め部が、前記挿通溝の内面に露出しているヨーク組立体。
2. 請求項１において、前記被位置決め部は、前記挿通溝の両側に隣接する一対の磁極爪の側面の一部に設けられるヨーク組立体。
3. 請求項２において、前記被位置決め部は、前記一対の磁極爪の基部の側面の一部に設けられるヨーク組立体。
4. 請求項３において、前記一対の磁極爪は、一方のヨークリングに設けられ、
   前記被位置決め部は、前記一方のヨークリングの前記一対の磁極爪の基部の側面に配置された第１被位置決め部と、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く部分の一対の側面に配置された第２被位置決め部と、を含むヨーク組立体。
5. 請求項１から４の何れか１項において、前記挿通溝の内面の深さが、少なくとも一方のヨークリングを境にして異なっているヨーク組立体。
6. 内周に複数の磁極が等配された２個一組のヨークリングを各ヨークリングの磁極爪が交互に並ぶように成形型の内部に位置決めし、前記成形型内に樹脂を充填して成形される樹脂製の保持筒により一体に保持させてなるヨーク組立体の製造方法において、
   各ヨークリングの内周の少なくとも２箇所に配置された被位置決め部に前記成形型に設けられた共通の位置決めピンを当接させて、両ヨークリングを相互に位置決めするヨーク組立体の製造方法。
7. 請求項６において、前記位置決めピンの両側に当接する、前記被位置決め部としての、一対の磁極爪の側面の一部によって、対応するヨークリングを周方向に位置決めするヨーク組立体の製造方法。
8. 請求項７において、前記被位置決め部としての、前記一対の磁極爪の基部の側面の一部によって、対応するヨークリングを周方向に位置決めするヨーク組立体の製造方法。
9. 請求項８において、前記一対の磁極爪は、一方のヨークリングに設けられ、
   前記一方のヨークリングの一対の磁極爪の基部の側面に配置された第１被位置決め部と、他方のヨークリングの磁極爪の、基部を除く部分の一対の側面に配置された第２被位置決め部とよって、両ヨークリングを周方向に位置決めするヨーク組立体の製造方法。
10. 請求項６から９の何れか１項において、前記位置決めピンに設けられた位置決め段部によって、少なくとも一方のヨークリングを軸方向に位置決めするヨーク組立体の製造方法。
11. トーションバーを介して同軸に連結された第１軸および第２軸と、
    前記第１軸に固定された多極磁石と、
    前記第２軸に固定された請求項１から５の何れか１項に記載のヨーク組立体と、
    前記多極磁石が形成する磁界内での相対角変位に応じて前記ヨークリングにそれぞれ生じる磁束の変化に基づいて、第１軸および第２軸に加わる回転トルクを検出するトルク検出装置。
12. 請求項１１に記載のトルク検出装置を用いて検出された操舵トルクに基づいて操舵補助用の電動モータを駆動制御する電動パワーステアリング装置。

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