JP2017090273A - ヨークカバー、トルク検出装置及び電動パワーステアリング装置、並びにヨークカバーの製造方法及び電動パワーステアリング装置の製造方法 - Google Patents

ヨークカバー、トルク検出装置及び電動パワーステアリング装置、並びにヨークカバーの製造方法及び電動パワーステアリング装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】トルク検出装置を構成する2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーの製造コストを低減すること。
【解決手段】軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨーク11a,11bに挟まれるように、電磁ヨーク11a,11bの円筒部11d,11dの内径にはめあわされる1つのヨークカバー1であって、電磁ヨーク11aにはめあわされる第1円筒面2aが外周面の複数の第1周方向部分に形成され、電磁ヨーク11bにはめあわされる第2円筒面2bが外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分に形成され、第1円筒面2a及び第2円筒面2bが、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面であることを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出装置を構成する、軸方向に対向する2つの電磁ヨークに組み付けられるヨークカバーに関する。
車両の電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操作によって発生する操舵トルクをトルク検出装置(トルクセンサ)により検出し、操舵系にモータによる操舵補助力を付与することにより運転者の操舵負担を軽減するものである(例えば、特許文献1〜3参照)。
図9の部分切断側面図に示す例では、電動モータ30を補助動力の発生源としてステアリングホイール21を操作するために要する力の軽減を図っている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、車両のステアリング装置を図9の例により説明すると、ステアリングホイール21の回転はステアリングギヤユニット22の入力軸23に伝達され、入力軸23の回転に伴って左右一対のタイロッド24,24が押し引きされることにより、前車輪に舵角が付与される。ステアリングホイール21は、ステアリングシャフト25の後端部に支持され、ステアリングシャフト25は、車体に固定されステアリングコラム26に回転自在に支持される。ステアリングシャフト25の前端部は、自在継手27を介して中間シャフト28の後端部に接続され、中間シャフト28の前端部は、自在継手29を介して入力軸23に接続される。
次に、図10の断面図、及び図11の拡大図を参照して、電動パワーステアリング装置のより具体的な構造の一例について説明する。ステアリングコラム26aは、インナコラム31とアウタコラム32とを、二次衝突時に全長を収縮可能に組み合わせて成るものであり、車体に支持される。ステアリングコラム26aの内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト25aは、ロアシャフト33とアッパシャフト34とを、トルク伝達を可能に、且つ、二次衝突時に全長を収縮可能に組み合わせて成る。アウタコラム32の後端開口から突出したアッパシャフト34の後端部には、ステアリングホイール21(図9参照)が固定される。インナコラム31の前端部には、ハウジング35が結合固定されており、ロアシャフト33の前半部は、ハウジング35の内側に挿入される。ハウジング35の内側で、入力軸であるロアシャフト33の前側には、出力軸36が、一対の玉軸受37,38により回転自在に支持される。出力軸36とロアシャフト33とは、トーションバー39を介して連結される。ハウジング35の前端開口から突出した出力軸36の前端部には、自在継手27(図9参照)が結合される。
出力軸36の後端部には、筒状部40が設けられる。筒状部40の外周面には、円周方向に全周にわたる周方向溝41が設けられる。これに対し、筒状部40の内周面には、円周方向に関して凹凸形状の雌ストッパ部42が設けられる。一方、ロアシャフト33の外周面の前端部には、その外径寸法(外接円の直径)が前端寄り部分に比べて小さくなった、円周方向に関して凹凸形状の雄ストッパ部43が設けられる。雄ストッパ部43と、雌ストッパ部42とは、所定角度範囲での相対回転を可能に凹凸係合する。これにより、トーションバー39の過大な捩れ防止が図られる。
ロアシャフト33は、磁性金属である鋼製であり、ロアシャフト33の外周面の前端寄り部分には、円周方向に関して凹凸形状のトルク検出用凹凸部44が設けられる。トルク検出用凹凸部44の外径側には、アルミニウム合金等の導電性を有する非磁性金属製で円筒状のトルク検出用スリーブ45が配置される。トルク検出用スリーブ45の基端部は、筒状部40に外嵌固定される。この状態で、トルク検出用スリーブ45の軸方向の位置決め及び変形防止を図るために、トルク検出用スリーブ45の基端部の縁部分は、周方向溝41にかしめ付けられる。トルク検出用凹凸部44の外径側に位置するトルク検出用スリーブ45の部分には、複数の窓孔46a,46bが設けられる。トルク検出用凹凸部44及びトルク検出用スリーブ45の外径側には、ハウジング35に内嵌固定されたトルク検出部47が配置される。
出力軸36の後端寄り部分には、ウォームホイール48が外嵌固定され、ウォームホイール48には、ハウジング35内に回転自在に支持されたウォーム49が噛合する。ウォームホイール48及びウォーム49がウォーム減速機50を構成する。
ハウジング35には、電動モータ30(図9参照)が支持固定され、電動モータ30の出力軸は、ウォーム48の基端部に、トルク伝達を可能に結合される。
以上のように構成される電動パワーステアリング装置の場合、運転者がステアリングホイール21を操作することによって、ステアリングシャフト25aに操舵力であるトルクが付与されると、このトルクの方向及び大きさに応じた分だけ、トーションバー39が弾性的に捩れる。これに伴い、トルク検出用凹凸部44とトルク検出用スリーブ45との円周方向の位置関係が変化することにより、トルク検出部47を構成するコイルにインピーダンス変化が生じる。このため、このインピーダンス変化に基づいて、トルクの方向及び大きさを検出できる。電動モータ30は、このトルクの検出結果に応じた補助動力を発生する。この補助動力はウォーム減速機50により増大された後、出力軸36に付与される。この結果、運転者がステアリングホイール21を操作するために要する力が軽減される。
次に、図12の部分断面斜視図、及び図13の分解斜視図を参照して、特許文献3のトルク検出装置を構成するトルク検出部47について説明する。
トルク検出部47は、ロアシャフト33に形成されたトルク検出用凹凸部44と、ハウジング35の内側に配置された1対の検出コイル13a及び13bと、両者の間に配置されたトルク検出用スリーブ45とを備える。
トルク検出用スリーブ45の外周は、同一規格の検出コイル13a及び13bが捲回されたコイルボビン18を保持する電磁ヨーク15a及び15bで包囲される。即ち、検出コイル13a、13bはトルク検出用スリーブ45と同軸に配置され、検出コイル13aは窓孔46aからなる第1の窓列部分を包囲し、検出コイル13bは窓孔46bからなる第2の窓列部分を包囲する。
また、トルク検出部47では、コイル13a,13bがそれぞれ捲回された同一形状の2つのコイルボビン18を、互いに向かい合わせて用いる。
コイルボビン18のフランジ部18bの側面端部には、基板側コネクタと接続可能なコイル側コネクタを構成する端子取付部18eが形成されており、端子取付部18eをコイルボビン18の上端部に位置させた状態でのコイルボビン18の中心を通る垂線を対称軸として、線対称の位置には、規制部18dが形成される。
規制部18dは、フランジ部18bの一部が径方向外側に突出したベース部と、該ベース部を円周方向に等分した一方の領域に、コイルボビン18の軸方向外側に向かって突出形成された凸部とで構成される。つまり、2つのコイルボビン18を、フランジ部18bを対向させて同一軸上に配置した状態では、円周方向において両者の規制部18dが突き当てられ、回転角度方向の相対位置が決定される構造となっている。
端子取付部18eは、フランジ部18bの側面上端部からさらに径方向外側に突出する略直方体状の部材であり、その上面には、基板側コネクタと接続するための2本の端子18fが圧入固定される。これら2本のコイル側端子18fは平行に配設され、端子取付部18eの上面から径方向外側に突出するように固定される。
さらに、端子取付部18eの一方の側方部には、端子取付部18eの上面からさらに径方向外側に突出する平板状のガイド部18gが形成される。
電磁ヨーク15a及び15bは、同一形状の部材であって、コイルボビン18を外嵌する円筒部15dと、コイルボビン18に固定される際に軸方向外側を向く端部に形成されたリング状の底部15eとから構成されており、当該底部15eの内径は、コイルボビン18の円筒部(溝部18c)の内径と同寸法となっている。
また、電磁ヨーク15a及び15bは、円筒部15dの底部15eとは逆側の端部に、互いに周方向に所定角度ずつ離隔して3つの凹部15cが形成される。
ここで、一つのヨークカバー14は、略リング状の部材であり、その外周面には、互いに周方向に所定角度ずつ離隔して3つの突起部14aが形成される。
ヨークカバー14は、電磁ヨーク15a,15bの凹部15cに突起部14aを嵌合させた状態で、対向する2つの電磁ヨーク15a,15bの両方の円筒部15dの内径に圧入される。
以上のようなヨークカバー14の構成により、特許文献3のトルク検出装置は、特許文献2のトルク検出装置に対して、構成部材点数の削減及び電磁ヨーク15a,15bへのヨークカバー14の圧入回数の削減を実現している。
国際公開第2014/199959号公報 国際公開第2004/018987号パンフレット 特開2014−122869号公報
特許文献3のトルク検出装置における1つのヨークカバー14は、突起部14a以外の円筒面の軸方向両端部が2つの電磁ヨーク15a,15bに圧入されて嵌合するので、ヨークカバー14の前記円筒面の精度を高める必要がある。
また、ヨークカバー14の軸方向の前記円筒面の軸方向両端部が2つの電磁ヨーク15a,15bに圧入されて嵌合した状態で強固な保持力を有するように設計されるので、外周面の一部に圧入性を向上するための角R部14bが形成される。
ヨークカバー14は、角R部14bに沿わせながら電磁ヨーク15a,15bを圧入する際に、突起部14a以外の円筒面が嵌合する部分であることから、圧入する部分の周方向長さが長いため、圧入に必要な力が大きくなって作業能率が低下する場合がある。
ここで、一般的な打ち抜きプレス加工により打ち抜き品を得る例について検討する。
図14(a)の要部拡大縦断面図に示すように、ダイD上に板厚Tの板材Wを置いてパンチPを押し込んで打ち抜きプレス加工を行った場合、加工によりせん断変形を受ける部分は、クリアランスc部分とそのごく近傍の範囲に限られる。
そして、図14(b)の拡大正面図に示す打ち抜きプレス加工により打ち抜かれた打ち抜き品Mには、下端部E1側に精度の高い平滑なせん断面Aが形成され、上端部E2側には精度の高い平滑なせん断面が形成されない。
また、打ち抜き品Mには、せん断面Aよりも下方に抜きダレBが、せん断面Aよりも上方に破断面Cが形成される。
以上のとおり、このような一般的な打ち抜きプレス加工を行っただけでは、せん断面が片側にしか形成されないため、前記のような2つの電磁ヨークに圧入できるヨークカバーを得ることができない。
ここで、2つの電磁ヨークに圧入できるようにするためには、打ち抜きプレス加工後にシェービング加工等を行うことや、打ち抜きプレス加工ではなくファインブランキング加工等の特殊な加工を行うことにより、板厚方向全面に精度の高い平滑なせん断面を形成することが考えられる。
また、圧入性を向上するために軸方向の両端部に形成する角R部については、別加工を行って形成する必要がある。
よって、特許文献3のトルク検出装置におけるヨークカバーは、構成部材点数の削減等の特徴があるものであるが、ヨークカバーを電磁ヨークに組み付ける作業の能率を高めるという観点や、製造コストを低減するという観点で見ると改良の余地がある。
そこで、本発明の目的は、トルク検出装置を構成する2つの電磁ヨークに1つのヨークカバーを組み付ける作業の能率を高めること、及びヨークカバーの製造コストを低減する点にある。
図14(a)のように打ち抜きプレス加工を行う場合、前記のとおり、図14(b)の打ち抜き品Mには、下端部E1側に精度の高い平滑なせん断面Aが形成され、せん断面Aよりも下方に抜きダレBが、せん断面Aよりも上方に破断面Cが形成される。
それに対して、図14(a)の打ち抜きプレス加工により打ち抜き品Mを打ち抜いた後の板材Wの穴部を形成する内面には、上端部E2側に精度の高い平滑なせん断面が形成され、せん断面よりも上方に抜きダレが、せん断面よりも下方に破断面が形成される。
本願の発明者らは、先ず、このような打ち抜きプレス加工により形成されるせん断面の板厚方向の位置、並びに抜きダレ及び破断面が形成される箇所が、製品になる板材に対するパンチの方向により変わること、及び抜きダレが圧入性を向上するための角R部になることに着目した。
そして、本願の発明者らは、ヨークカバーの外周面に形成する、2つの電磁ヨークの一方にはめあわされるせん断面と他方にはめあわされるせん断面を、周方向の部分で打ち抜き方向を変えて形成するという着想を得、このような着想に基づく検討及び試作評価等を進めることにより本発明を完成するに至った。
また、本願の発明者らは、このような打ち抜きプレス加工により得られるヨークカバーの形状を、打ち抜きプレス加工以外の加工方法により形成しても、電磁ヨークへの組付け作業性を維持しながら製造コストを低減できる可能性があることにも着目した。
すなわち、本発明に係るヨークカバーは、前記課題解決のために、
回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーであって、
前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面を外周面の複数の第1周方向部分に形成するとともに、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわされる第2円筒面を外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分に形成し、
前記第1円筒面よりも前記電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に角R部を形成するとともに、前記第2円筒面よりも前記電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に角R部を形成してなることを特徴とする(請求項1)。
このようなヨークカバーでは、電磁ヨークにはめあわされる円筒面を、一方の電磁ヨークにはめあわされる第1円筒面と他方の電磁ヨークにはめあわされる第2円筒面とに分けるとともに、第1円筒面及び第2円筒面が周方向にずれた位置に形成されている。
また、第1円筒面よりも電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に角R部が形成されるとともに、第2円筒面よりも電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に角R部が形成されている。
よって、ヨークカバーを2つの電磁ヨークにはめあわせる際に、はめあわせる部分の周方向長さが短くなることから必要な力が小さくなるとともに、はめあわせる部分の角部に形成された角R部に沿って電磁ヨークをはめあわせることができるので、作業能率を向上できる。
ここで、前記第1円筒面よりも前記電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に、前記第1円筒面の軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面を形成するとともに、前記第2円筒面よりも前記電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に、前記第2円筒面の軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面を形成してなるのが好ましい(請求項2)。
このようなヨークカバーでは、第1円筒面及び第2円筒面を周方向にずれた位置に形成するとともに、第1円筒面よりも電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に前記テーパー状の面を形成し、第2円筒面よりも電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に前記テーパー状の面を形成している。
よって、精度を高める必要がある円筒面の面積が小さく、精度の高い加工面が少ないため、ヨークカバーの製造コストを低減できる。
また、本発明に係るヨークカバーは、前記課題解決のために、回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーであって、
前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面が外周面の複数の第1周方向部分に形成され、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわされる第2円筒面が外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分に形成されてなり、
前記第1円筒面及び前記第2円筒面が、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面であることを特徴とする(請求項3)。
このようなヨークカバーでは、電磁ヨークにはめあわされる円筒面を、一方の電磁ヨークにはめあわされる第1円筒面と他方の電磁ヨークにはめあわされる第2円筒面とに分けるとともに、第1円筒面及び第2円筒面が周方向にずれた位置に形成されている。
また、第1円筒面よりも電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に、打ち抜きプレス加工の抜きダレにより角R部が形成されるとともに、第2円筒面よりも電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に、打ち抜きプレス加工の抜きダレにより角R部が形成される。
よって、ヨークカバーを2つの電磁ヨークにはめあわせる際に、はめあわせる部分の周方向長さが短くなることから必要な力が小さくなるとともに、はめあわせる部分の角部に形成された角R部に沿って電磁ヨークをはめあわせることができるので、作業能率を向上できる。
その上、第1円筒面及び第2円筒面が周方向にずれた位置に形成されるとともに、第1円筒面よりも電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に打ち抜きプレス加工の破断面が形成され、第2円筒面よりも電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に打ち抜きプレス加工の破断面が形成される。
よって、精度を高める必要がある円筒面の面積が小さく、精度の高い加工面が少ないため、ヨークカバーの製造コストを低減できる。
その上さらに、一方の電磁ヨークにはめあわされる第1円筒面及び他方の電磁ヨークにはめあわされる第2円筒面が、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面であるので、打ち抜きプレス加工後にシェービング加工等を行って形成されたものや、打ち抜きプレス加工ではなくファインブランキング加工等の特殊な加工を行って形成されたものではない。
その上、打ち抜きプレス加工により、第1円筒面よりも一方の電磁ヨーク側の部分及び第2円筒面よりも他方の電磁ヨーク側の部分には抜きダレが形成されることから、はめあい作業を能率良く行うための角R部が第1円筒面及び第2円筒面を形成する打ち抜きプレス加工により自動的に形成されるので、角R部を形成する追加工が不要になる。
よって、ヨークカバーの製造コストをさらに低減できる。
ここで、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分が形成されてなるのが好ましい(請求項4)。
また、外周面に前記電磁ヨークの内径よりも径方向外側に突出する突起部が周方向に複数形成され、前記突起部の隣り合うもの同士の間に前記第1円筒面及び前記第2円筒面が1つずつ形成されるとともに、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分が形成されてなるのが好ましい(請求項5)
これらのような構成によれば、軸方向の中心から一方の電磁ヨークの方へ寄った位置にある第1円筒面及び軸方向の中心から他方の電磁ヨークの方へ寄った位置にある第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成して第1円筒面及び第2円筒面を離間させているので、隣り合う第1円筒面及び第2円筒面間の切替部が電磁ヨークへのはめあい作業に影響することがない。
その上、軸方向に方向性をもたないので、はめあい作業時に方向(表、裏)を考慮する必要がない。
よって、向かい合った2つの電磁ヨークへヨークカバーをはめあわせる際の作業性を向上できる。
本発明に係るトルク検出装置は、回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置であって、前記ヨークカバーを備えたものである(請求項6)。
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置であって、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する前記トルク検出装置と、前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、前記操舵補助力を付与すべく電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えたものである(請求項7)。
本発明に係るヨークカバーの製造方法は、前記課題解決のために、
回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーの製造方法であって、
板材に対し、前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面を、外周面の複数の第1周方向部分にせん断面として形成するように、前記第1円筒面を打ち抜きプレス加工により形成する第1打ち抜き工程と、
前記第1打ち抜き工程を経た前記板材に対し、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわされる第2円筒面を、外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分にせん断面として形成するように、前記第2円筒面を打ち抜きプレス加工により形成する、前記第1打ち抜き工程と打ち抜き方向を変えた第2打ち抜き工程と、を有することを特徴とする(請求項8)。
このようなヨークカバーの製造方法によれば、打ち抜き方向を変えた前記第1打ち抜き工程及び前記第2打ち抜き工程からなる打ち抜きプレス加工により、一方の電磁ヨークにはめあわされる第1円筒面及び他方の電磁ヨークにはめあわされる第2円筒面がせん断面として形成されるので、打ち抜きプレス加工後にシェービング加工等を行う必要がないとともに、ファインブランキング加工等の特殊な加工も行っていない。
その上、打ち抜きプレス加工により、第1円筒面よりも一方の電磁ヨーク側の部分、及び第2円筒面よりも他方の電磁ヨーク側の部分には、抜きダレが形成されることから、はめあい作業を能率良く行うための角R部が第1円筒面及び第2円筒面を形成する打ち抜きプレス加工により自動的に形成されるので、角R部を形成する追加工が不要になる。
よって、ヨークカバーの製造コストを低減できる。
ここで、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成してなるのが好ましい(請求項9)。
また、前記ヨークカバーが、外周面に前記電磁ヨークの内径よりも径方向外側に突出する突起部が周方向に複数形成されたものであり、前記突起部の隣り合うもの同士の間に前記第1円筒面及び前記第2円筒面を1つずつ形成するとともに、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成してなるのが好ましい(請求項10)。
これらのような製造方法によれば、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面である、軸方向の中心から一方の電磁ヨークの方へ寄った位置にある第1円筒面及び軸方向の中心から他方の電磁ヨークの方へ寄った位置にある第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成して第1円筒面及び第2円筒面を離間させているので、隣り合う第1円筒面及び第2円筒面間の切替部が電磁ヨークへのはめあい作業に影響することがない。
その上、軸方向に方向性をもたないので、はめあい作業時に方向(表、裏)を考慮する必要がない。
よって、向かい合った2つの電磁ヨークへヨークカバーをはめあわせる際の作業性を向上できる。
本発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法は、車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の製造方法であって、電動パワーステアリング装置のトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークの円筒部の内径に、前記製造方法で製造されたヨークカバーをはめあわせる工程を含むものである(請求項11)。
以上のように、本発明に係るヨークカバー及びその製造方法によれば、トルク検出装置を構成する2つの電磁ヨークに1つのヨークカバーを組み付ける作業の能率を向上できるとともに、ヨークカバーの製造コストを低減できること等の顕著な効果を奏する。
本発明の実施の形態に係るヨークカバーの斜視図である。 同じく(a)は正面図、(b)は要部拡大正面図である。 (a)はヨークカバーの平面図、(b)は(a)の矢視X−X断面図である。 (a)は電磁ヨークの平面図、(b)は(a)の矢視Y−Y断面図である。 ヨークカバー及び2つの電磁ヨークの分解斜視図である。 ヨークカバーを2つの電磁ヨークの円筒部の内径に圧入した状態を示す正面図であり、トルク検出装置を構成する他の構成部品は省略している。 本発明の実施の形態に係るヨークカバーの製造方法の例を示す説明図であり、(a)は第1打ち抜き工程を、(b)は第2打ち抜き工程を示している。 本発明の実施の形態に係るヨークカバーの製造方法の別の例を示す説明図であり、(a)は第1打ち抜き工程を、(b)は第2打ち抜き工程を示している。 ステアリング装置の部分切断側面図である。 電動パワーステアリング装置の断面図である。 図10における左端寄り上半部の拡大図である。 トルク検出装置の部分断面斜視図である。 検出コイルを省略して示すトルク検出装置の分解斜視図である。 (a)は一般的な打ち抜きプレス加工の例を示す要部拡大縦断面図、(b)は(a)の打ち抜きプレス加工により打ち抜かれた打ち抜き品を示す拡大正面図である。
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
本発明のヨークカバーは、特許文献3のトルク検出装置を構成するヨークカバー(図12及び図13のヨークカバー14)と同等の機能を有し、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされるものである。
また、本発明のトルク検出装置は、特許文献3のトルク検出装置(図12のトルク検出部47を含むトルク検出装置)と同等の機能を有し、回転軸に生じるトルクに応じて互いに逆方向に、又は互いに同方向にインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するものである。
さらに、本発明の電動パワーステアリング装置は、特許文献1の電動パワーステアリング装置と同等の機能を有するものであり、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する前記トルク検出装置と、前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、前記操舵補助力を付与すべく電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えたものである。
図1の斜視図、図2(a)の正面図及び図2(b)の要部拡大正面図、並びに図3(a)の平面図及び図3(b)の断面図に示すように、本発明の実施の形態に係るヨークカバー1は、略リング状の部材であり、その外周面Fには、3箇所の第1周方向部分F1に第1円筒面2aが形成され、第1周方向部分F1から周方向にずれた3箇所の第2周方向部分F2に第2円筒面2bが形成される。第1円筒面2a及び第2円筒面2bは、周方向に交互に配置される。
ここで、第1円筒面2a及び第2円筒面2bを形成する第1周方向部分F1及び第2周方向部分F2並びに突起部1aは2箇所以上あればよい。
本実施の形態におけるヨークカバー1には、周方向等分に3つの突起部1aが形成され、隣り合う突起部1a,1a間に、第1円筒面2a及び第2円筒面2bが1つずつ形成される。
また、突起部1a,1a間で隣り合う第1円筒面2a及び第2円筒面2bの間には平面部分5が形成される。
さらに、突起部1aと第1円筒面2aの間には平面部分6が、突起部1aと第2円筒面2bの間には平面部分7が形成される。
なお、平面部分5,6,7は、平面でなく曲面であってもよく、第1円筒面2a及び第2円筒面2bを含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する面であればよい。
ここで、第1円筒面2a及び第2円筒面2bは、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面であり、第1円筒面2aは軸方向の一方(図1及び図2における下方)へ偏った位置に、第2円筒面2bは軸方向の他方(図1及び図2における上方)へ偏った位置に形成される。そして、図2(b)に示すように、第1円筒面2aは軸方向中央(板厚Tの中央)よりも下方側に位置し、第2円筒面2bは軸方向中央よりも上方側に位置する。
また、第1円筒面2aが打ち抜きプレス加工により形成されたせん断面であるので、第1円筒面2aの軸方向の一方(図1及び図2における下方)寄りにR形状の抜きダレ(角R部)3aが、第1円筒面2aの軸方向の他方(図1及び図2における上方)寄りに破断面4aが形成される。
同様に、第2円筒面2bが、第1円筒面2aを形成する打ち抜きプレス加工と打ち抜き方向を変えて打ち抜きプレス加工により形成されたせん断面であるので、第2円筒面2bの軸方向の一方(図1及び図2における下方)寄りに破断面4bが、第2円筒面2bの軸方向の他方(図1及び図2における上方)寄りにR形状の抜きダレ(角R部)3bが形成される。
ここで、破断面4aは、第1円筒面2aの上端縁から上方に行くにしたがって(第1円筒面2aの上端縁から軸方向に離間するにしたがって)外径が徐々に小さくなるテーパー状の面であり、破断面4bは、第2円筒面2bの下端縁から下方に行くにしたがって(第2円筒面2bの下端縁から軸方向に離間するにしたがって)外径が徐々に小さくなるテーパー状の面である。
図4(a)の平面図及び図4(b)の断面図、並びに図5の分解斜視図に示すように、ヨークカバー1が圧入される2つの電磁ヨーク11a,11bは、同一形状の部材であって、図示しないコイルボビンを外嵌する円筒部11dと、コイルボビンに固定される際に軸方向外側を向く端部に形成されたリング状の底部11eとから構成される。
また、電磁ヨーク11a,11bは、円筒部11dの底部11eとは逆側の端部(ヨークカバー1側の端部)に、周方向等分に3つの凹部11cが形成されるとともに、隣り合う凹部11c,11cの間に切欠部11fが形成される。凹部11c及び切欠部11fは、周方向に交互に配置される。図5では、切欠部11fの周方向長さが凹部11cの周方向長さよりも長いが、これらの大小は問わない。
ここで、切欠部11fには、コイルホビン(図13のコイルボビン18参照)の端子取付部(図13の端子取付部18e参照)が係合する。
トルク検出装置を構成する他の構成部品は省略して示した図5の分解斜視図、及び図6の正面図に示すように、ヨークカバー1を2つの電磁ヨーク11a,11bの円筒部11dの内径に圧入する際に、3箇所の第1円筒面2aが電磁ヨーク11aに圧入されて嵌合するとともに、3箇所の第2円筒面2bが電磁ヨーク11bに圧入されて嵌合する。
ここで、ヨークカバー1の第1円筒面2aが電磁ヨーク11aの係合突片G1の内面に嵌合し、ヨークカバー1の第2円筒面2bが電磁ヨーク11bの係合突片G2の内面に嵌合する。また、ヨークカバー1の突起部1aが、電磁ヨーク11a,11bの凹部11c,11cに係合する。
図5のようにヨークカバー1を電磁ヨーク11a,11bに圧入する際には、ヨークカバー1にR形状の抜きダレ3a,3b(図1も参照)があることなら、圧入性が向上する。
このように2つの電磁ヨーク11a,11bにヨークカバー1を組み付けると、ヨークカバー1の第1円筒面2a及び第2円筒面2bが精度の高い平滑なせん断面であることから、電磁ヨーク11a,11bの円筒部11d,11dの内径にヨークカバー1を圧入させて嵌合した状態で安定した強固な保持力が発生している。
ここで、ヨークカバー1が電磁ヨーク11a,11bに圧入されるときの圧入深さは、図6に示すようにヨークカバー1の突起部1aと電磁ヨーク11a,11bの凹部11c,11cとにより規制され、ヨークカバー1の厚さの半分未満の深さが圧入される。
なお、ヨークカバー1と電磁ヨーク11a,11bとのはめあいは、ヨークカバー1を電磁ヨーク11a,11bに組み付けた状態で電磁ヨーク11a,11bが相対的に動かし得ない状態になればよいので、圧入(しまりばめ)ではなく中間ばめであってもよい。
次に、ヨークカバー1の製造方法について説明する。
ヨークカバー1(本実施の形態の図1〜図3参照)の製造方法は、打ち抜きプレス加工を行う、第1打ち抜き工程及び第2打ち抜き工程を有する。
第1打ち抜き工程は、板材に対し、2つの電磁ヨーク11a,11bの一方11aにはめあわされる第1円筒面2aを、外周面Fの複数の第1周方向部分F1にせん断面として形成するように、第1円筒面2aを打ち抜きプレス加工により形成するものである。
また、第2打ち抜き工程は、前記第1打ち抜き工程を経た前記板材に対し、2つの電磁ヨーク11a,11bの他方11bにはめあわされる第2円筒面2bを、外周面Fの前記第1周方向部分F1から周方向にずれた複数の第2周方向部分F2にせん断面として形成するように、第2円筒面2bを、前記第1打ち抜き工程と打ち抜き方向を変えた打ち抜きプレス加工により形成するものである。
次に、本発明の実施の形態に係るヨークカバー1の製造方法の例について説明する。
(第1打ち抜き工程)
図7(a)の説明図に示すように、図中のハッチング部分である第1抜き型8aにより板材に対して打ち抜きプレス加工を行う(例えば、図7(a)の裏面側から表面側へ打ち抜く)。
第1抜き型8aは、突起部1aを含んでいるとともに、円弧部分R1、及び直線部分S1,S2,S3を有している。
よって、板材には、突起部1a、せん断面である第1円筒面2a、抜きダレ3a及び破断面4a、並びに平面部分5,6,7が形成される(図1〜図3参照)。
(第2打ち抜き工程)
図7(b)の説明図に示すように、図中のハッチング部分である第2抜き型8bにより板材に対して打ち抜きプレス加工を行う(例えば、図7(b)の表面側から裏面側へ打ち抜く)。
第2抜き型8bは、円弧部分R2を有している。
よって、板材には、せん断面である第2円筒面2b、抜きダレ3b及び破断面4bが形成される(図1〜図3参照)。
また、第2抜き型8bでヨークカバー1の外周及び内径部分1bを同時に打ち抜いているので、外内径の精度(同軸度)を確保できる。
次に、本発明の実施の形態に係るヨークカバー1の製造方法の別の例について説明する。
(第1打ち抜き工程)
図8(a)の説明図に示すように、図中のハッチング部分である第1抜き型9aにより板材に対して打ち抜きプレス加工を行う(例えば、図8(a)の裏面側から表面側へ打ち抜く)。
第1抜き型9aは、円弧部分R1、及び直線部分S1,S2を有している。
よって、板材には、せん断面である第1円筒面2a、抜きダレ3a及び破断面4a、並びに平面部分5,6が形成される(図1〜図3参照)。
(第2打ち抜き工程)
図8(b)の説明図に示すように、図中のハッチング部分である第2抜き型9bにより板材に対して打ち抜きプレス加工を行う(例えば、図8(b)の表面側から裏面側へ打ち抜く)。
第2抜き型9bは、円弧部分R2、及び直線部分S3を有している。
よって、板材には、せん断面である第2円筒面2b、抜きダレ3b及び破断面4b、並びに平面部分7が形成される(図1〜図3参照)。
また、第2抜き型9bでヨークカバー1の外周及び内径部分1bを同時に打ち抜いているので、外内径の精度(同軸度)を確保できる。
なお、図8(a)及び(b)の工程では、突起部1aの外周部分を打ち抜いていないので、追加工が必要になる。第2打ち抜き工程で突起部1aの外周部分を打ち抜くようにしてもよいのは勿論である。
以上のような第1打ち抜き工程及び第2打ち抜き工程の打ち抜きプレス加工を行うことにより、ヨークカバー1を製造できる。
なお、第1打ち抜き工程でせん断面である第1円筒面2aを形成し、第2打ち抜き工程でせん断面である第2円筒面2bを形成するので、第1円筒面2aの中心と第2円筒面2bの中心とがずれる場合(芯ずれがある場合)が想定される。
しかしながら、そのような場合であっても、図2(b)に示すように、第1円筒面2aが軸方向中央よりも軸方向の一方側に位置し、第2円筒面2bが軸方向中央よりも軸方向の他方側に位置していることから、第1円筒面2aを一方の電磁ヨーク11aにはめあわせる際に第2円筒面2bが干渉することはなく、第2円筒面2bを他方の電磁ヨーク11bにはめあわせる際に第1円筒面2aが干渉することもない。
以上のようなヨークカバー1の製造方法によれば、打ち抜き方向を変えた前記第1打ち抜き工程及び前記第2打ち抜き工程からなる打ち抜きプレス加工により、一方の電磁ヨーク11aにはめあわされる第1円筒面2a及び他方の電磁ヨーク11bにはめあわされる第2円筒面2bがせん断面として形成されるので、打ち抜きプレス加工後にシェービング加工等を行う必要がない。また、サイクルタイムが遅く生産性が低下するファインブランキング加工等の特殊な加工も行っていない。
また、打ち抜きプレス加工により、第1円筒面2aよりも一方の電磁ヨーク11a側の部分、及び第2円筒面2bよりも他方の電磁ヨーク11b側の部分には、抜きダレが形成されることから、はめあい作業を能率良く行うための角R部が第1円筒面2a及び第2円筒面2bを形成する打ち抜きプレス加工により自動的に形成されるので、角R部を形成する追加工が不要になる。
よって、ヨークカバー1の製造コストを低減できる。
さらに、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面である、軸方向の中心から一方の電磁ヨーク11aの方へ寄った位置にある第1円筒面2a及び軸方向の中心から他方の電磁ヨーク11bの方へ寄った位置にある第2円筒面2bの間に平面部分5を形成して第1円筒面2a及び第2円筒面2bを離間させているので、隣り合う第1円筒面2a及び第2円筒面間2bの切替部が電磁ヨーク11a,11bへのはめあい作業に影響することがない。
その上、軸方向に方向性をもたないので、はめあい作業時に方向(表、裏)を考慮する必要がない。
よって、これらのような製造方法により製造されたヨークカバー1を向かい合った2つの電磁ヨーク11a,11bへはめあわせる際の作業性を向上できる。
以上の説明においては、図1及び図2(a)の形状のヨークカバー1を打ち抜きプレス加工により製造する場合を示したが、図1及び図2(a)の形状のヨークカバー1を、機械加工、鍛造、又は鋳造等により製造してもよい。
図1及び図2(a)のような形状にしたヨークカバー1では、電磁ヨーク11a,11bにはめあわされる円筒面を、一方の電磁ヨーク11aにはめあわされる第1円筒面2aと他方の電磁ヨーク11bにはめあわされる第2円筒面2bとに分けるとともに、第1円筒面2a及び第2円筒面2bが周方向にずれた位置に形成されている。
また、第1円筒面2aよりも電磁ヨークの一方11a寄りの軸方向部分に角R部3aが形成されるとともに、第2円筒面2bよりも電磁ヨークの他方11b寄りの軸方向部分に角R部3bが形成されている。
よって、ヨークカバー1を2つの電磁ヨーク11a,11bにはめあわせる際に、はめあわせる部分の周方向長さが短くなることから必要な力が小さくなるとともに、はめあわせる部分の角部に形成された角R部に沿って電磁ヨーク11a,11bをはめあわせることができるので、作業能率を向上できる。
その上、第1円筒面2a及び第2円筒面2bを周方向にずれた位置に形成するとともに、第1円筒面2aよりも電磁ヨークの他方11b寄りの軸方向部分に、第1円筒面2aの軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面4aを形成し、第2円筒面2bよりも電磁ヨークの一方11a寄りの軸方向部分に、第2円筒面2bの軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面4bを形成している。
よって、精度を高める必要がある円筒面の面積が小さく、精度の高い加工面が少ないため、ヨークカバー1の製造コストを低減できる。
1 ヨークカバー 1a 突起部
1b 内周部分
2a 第1円筒面(第1打ち抜き工程によるせん断面)
2b 第2円筒面(第2打ち抜き工程によるせん断面)
3a,3b 角R部(抜きダレ) 4a,4b テーパー状の面(破断面)
5,6,7 平面部分 8a,9a 第1抜き型
8b,9b 第2抜き型 11a,11b 電磁ヨーク
11c 凹部 11d 円筒部
11e 底部 11f 切欠部
13a,13b 検出コイル 14 ヨークカバー
14a 突起部 15a,15b 電磁ヨーク
15c 凹部 15d 円筒部
15e 底部 18 コイルボビン
18a,18b フランジ部 18c 溝部
18d 規制部 18e 端子取付部
18f 端子 18g ガイド部
21 ステアリングホイール 22 ステアリングギヤユニット
23 入力軸 24 タイロッド
25,25a ステアリングシャフト 26,26a ステアリングコラム
27 自在継手 28 中間シャフト
29 自在継手 30 電動モータ
31 インナコラム 32 アウタコラム
33 ロアシャフト 34 アッパシャフト
35 ハウジング 36 出力軸
37,38 玉軸受 39 トーションバー
40 筒状部 41 周方向溝
42 雌ストッパ部 43 雄ストッパ部
44 トルク検出用凹凸部 45 トルク検出用スリーブ
46a,46b 窓孔 47 トルク検出部
48 ウォームホイール 49 ウォーム
50 ウォーム減速機
A せん断面 B 抜きダレ
C 破断面 c クリアランス
D ダイ E1 下端部
E2 上端部 F 外周面
F1 第1周方向部分 F2 第2周方向部分
G1,G2 係合突片 M 打ち抜き品
P パンチ R1,R2 円弧部分
S1,S2,S3 直線部分 T 板厚

Claims (11)

  1. 回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーであって、
    前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面を外周面の複数の第1周方向部分に形成するとともに、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわされる第2円筒面を外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分に形成し、
    前記第1円筒面よりも前記電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に角R部を形成するとともに、前記第2円筒面よりも前記電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に角R部を形成してなることを特徴とするヨークカバー。
  2. 前記第1円筒面よりも前記電磁ヨークの他方寄りの軸方向部分に、前記第1円筒面の軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面を形成するとともに、前記第2円筒面よりも前記電磁ヨークの一方寄りの軸方向部分に、前記第2円筒面の軸方向端縁から軸方向に離間するにしたがって外径が徐々に小さくなるテーパー状の面を形成してなる請求項1記載のヨークカバー。
  3. 回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーであって、
    前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面が外周面の複数の第1周方向部分に形成され、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわされる第2円筒面が外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分に形成されてなり、
    前記第1円筒面及び前記第2円筒面が、打ち抜きプレス加工により打ち抜き方向を変えて形成されたせん断面であることを特徴とするヨークカバー。
  4. 隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分が形成されてなる請求項1〜3の何れか1項に記載のヨークカバー。
  5. 外周面に前記電磁ヨークの内径よりも径方向外側に突出する突起部が周方向に複数形成され、前記突起部の隣り合うもの同士の間に前記第1円筒面及び前記第2円筒面が1つずつ形成されるとともに、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分が形成されてなる請求項1〜3の何れか1項に記載のヨークカバー。
  6. 回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置であって、
    請求項1〜5の何れか1項に記載のヨークカバーを備えたトルク検出装置。
  7. 車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置であって、
    ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する請求項6記載のトルク検出装置と、前記トルク検出装置で検出した操舵トルクに基づいて、前記操舵補助力を付与すべく電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置。
  8. 回転軸に生じるトルクに応じてインピーダンスが変化する、対になる検出コイルを備え、前記検出コイルの出力電圧に基づいて前記トルクを検出するトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークに挟まれるように、前記2つの電磁ヨークの円筒部の内径にはめあわされて前記2つの電磁ヨークを保持する1つのヨークカバーの製造方法であって、
    板材に対し、前記2つの電磁ヨークの一方にはめあわされる第1円筒面を、外周面の複数の第1周方向部分にせん断面として形成するように、前記第1円筒面を打ち抜きプレス加工により形成する第1打ち抜き工程と、
    前記第1打ち抜き工程を経た前記板材に対し、前記2つの電磁ヨークの他方にはめあわ圧入される第2円筒面を、外周面の前記第1周方向部分から周方向にずれた複数の第2周方向部分にせん断面として形成するように、前記第2円筒面を打ち抜きプレス加工により形成する、前記第1打ち抜き工程と打ち抜き方向を変えた第2打ち抜き工程と、
    を有することを特徴とするヨークカバーの製造方法。
  9. 隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成してなる請求項8記載のヨークカバーの製造方法。
  10. 前記ヨークカバーが、外周面に前記電磁ヨークの内径よりも径方向外側に突出する突起部が周方向に複数形成されたものであり、前記突起部の隣り合うもの同士の間に前記第1円筒面及び前記第2円筒面を1つずつ形成するとともに、隣り合う前記第1円筒面及び前記第2円筒面の間に、前記第1円筒面及び前記第2円筒面を含む仮想円筒面よりも径方向内側に位置する平面又は曲面部分を形成してなる請求項8記載のヨークカバーの製造方法。
  11. 車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の製造方法であって、
    電動パワーステアリング装置のトルク検出装置を構成する、軸方向に互いに向かい合わせた2つの電磁ヨークの円筒部の内径に、請求項8〜10の何れか1項に記載の製造方法で製造されたヨークカバーをはめあわせる工程を含む電動パワーステアリング装置の製造方法。
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