JP5953955B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に作用するトルクを検出するトルクセンサに関する。

従来、この種のトルクセンサとしては特許文献１に記載のトルクセンサが知られている。特許文献１のトルクセンサは、いわゆるツインレゾルバタイプの構成からなり、第１の回転軸の回転角を検出する第１のレゾルバ、及び第２の回転軸の回転角を検出する第２のレゾルバを備えている。第１の回転軸及び第２の回転軸はトーションバーを介して連結されている。

第１のレゾルバは、第１の回転軸の外周に嵌合されたロータ、及びロータの周囲を囲むステータを備えている。ステータには複数相の出力巻線が設けられている。第１のレゾルバは、励磁信号の入力に基づき複数相の出力巻線からロータの回転角（電気角）に応じて変化する複数相の信号を出力する。これにより、第１のレゾルバから出力される複数相の信号に基づいて第１の回転軸の回転角（電気角）を算出することができる。

第２のレゾルバは、軸倍角が異なる点を除いて第１のレゾルバと同様の構造を有している。なお、軸倍角とは、出力巻線から出力される電圧信号の倍速比を表すもの、換言すればロータの機械角に対する電気角の倍速比を表すものである。この第２のレゾルバから出力される複数相の信号に基づいて第２の回転軸の回転角（電気角）を算出することができる。

特許文献１のトルクセンサでは、２つのレゾルバの出力信号から第１の回転軸の回転角及び第２の回転軸の回転角をそれぞれ算出し、それらの差分値を演算することでトーションバーの捻れ量を求める。そして、この捻れ量に基づいて回転軸に作用するトルクを算出する。

特開２００８−５８０２６号公報

ところで、特許文献１のトルクセンサのように２つのレゾルバの軸倍角が異なる場合、回転軸へのトルクセンサの組み付けの際に、第１のレゾルバを第１の回転軸に、第２のレゾルバを第２の回転軸に組み付ける必要がある。しかしながら、作業者が組み付け工程で誤って２つのレゾルバのそれぞれのロータを２つの回転軸に逆に組み付けてしまった場合、２つのレゾルバから適切な信号が出力されなくなる。その結果、２つの回転軸のそれぞれの回転角を適切に検出することができず、ひいては正確なトルクを検出することができなくなるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのレゾルバのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることのできるトルクセンサを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１の回転軸の外周に嵌合される第１のロータの回転角に応じた信号を出力する第１のレゾルバと、前記第１の回転軸とトーションバーを介して連結された第２の回転軸の外周に嵌合される第２のロータの回転角に応じた信号を出力する第２のレゾルバとを備え、前記第１のレゾルバ及び前記第２のレゾルバのそれぞれの出力信号に基づき前記第１の回転軸又は前記第２の回転軸に作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、前記第１の回転軸と前記第１のロータとの第１の嵌合部分、及び前記第２の回転軸と前記第２のロータとの第２の嵌合部分が異なる形状又は大きさに形成され、前記第１のロータ及び前記第１の回転軸のそれぞれには、前記第１の回転軸に対する前記第１のロータの相対回転を規制する第１の凹凸係合構造が設けられ、前記第２のロータ及び前記第２の回転軸のそれぞれには、前記第２の回転軸に対する前記第２のロータの相対回転を規制する第２の凹凸係合構造が設けられ、前記第１の凹凸係合構造及び前記第２の凹凸係合構造が異なる形状又は大きさに形成されることを要旨とする。

同構成によれば、作業者が誤って第１のロータを第２の回転軸に組み付けようとした場合、嵌合部分の相違によりそれらを組み付けることができない。このため、作業者は誤組み付けに気付くことができる。また、作業者が誤って第２のロータを第１の回転軸に組み付けようとした場合にも、同様に誤組み付けに気付くことができる。よって、２つのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることができる。また、第１の凹凸係合構造により第１の回転軸に対する第１のロータの相対回転を規制することができるため、第１のレゾルバの検出回転角と実際の回転軸の回転角との間にずれが生じ難くなる。よって、第１のレゾルバの回転角の検出精度が向上する。同様に、第２の凹凸係合構造により第２のレゾルバの回転角の検出精度も向上する。また、２つの凹凸係合構造が異なる形状を有しているため、作業者が誤って第１のロータを第２の回転軸に組み付けようとした場合、それぞれの凹凸係合構造の形状の相違により作業者はロータの誤組み付けに気付くことができる。また、作業者が誤って第２のロータを第１の回転軸を組み付けようとした場合にも、同様に誤組み付けに気付くことができる。よって、２つのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１のロータ及び前記第２のロータは複数の電磁鋼板が転積積層された構造からなり、前記第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、少なくとも一つの電磁鋼板に前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成され、前記第２のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、少なくとも一つの電磁鋼板に前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成されることを要旨とする。

同構成によれば、第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうちの少なくとも一つに凹部又は凸部を形成すれば、複数の電磁鋼板を転積積層しても、第１のロータにおいて第１の回転軸が嵌合する部分には凹部又は凸部が少なくとも一箇所設けられることとなる。よって、第１の回転軸において第１のロータが嵌合する部分には凹部又は凸部を少なくとも一つ形成するだけでよい。第１のロータを構成する複数の電磁鋼板の全てではなく一部分に凹部又は凸部が形成される場合、第１のロータの磁気特性の偏りを抑制して第１のレゾルバの回転角の検出精度を向上させつつも、第１の回転軸の製造工数を低減することができる。同様に、第２のロータを構成する複数の電磁鋼板の全てではなく一部分に凹部又は凸部が形成される場合、第２のロータの磁気特性の偏りを抑制して第２のレゾルバの回転角の検出精度を向上させつつも、第２の回転軸の製造工数を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のトルクセンサにおいて、前記第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、一つの電磁鋼板にのみ前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成され、前記第２のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、一つの電磁鋼板にのみ前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成されることを要旨とする。

ロータの磁気特性の偏りを抑制するためには、ロータを構成する複数の電磁鋼板を転積積層することが有効である。しかしながら、凹凸係合構造の凹部又は凸部を複数の電磁鋼板の全てに形成した場合、これらを転積積層すると、ロータにおいて回転軸が嵌合する部分には凹部又は凸部が複数箇所設けられることとなる。この場合、回転軸においてロータが嵌合する部分にも複数の凹部又は凸部を形成する必要があるため、回転軸の製造工数が増加する懸念がある。この点、上記構成のように、第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうちの一つにのみ凹部又は凸部を形成すれば、複数の電磁鋼板を転積積層しても、第１のロータにおいて第１の回転軸が嵌合する部分には凹部又は凸部が一箇所だけ設けられることとなる。よって、第１の回転軸において第１のロータが嵌合する部分には凹部又は凸部を一つ形成するだけでよい。これにより、第１のロータの磁気特性の偏りを抑制して第１のレゾルバの回転角の検出精度を向上させつつも、第１の回転軸の製造工数を低減することができる。同様に、第２のロータの磁気特性の偏りを抑制して第２のレゾルバの回転角の検出精度を向上させつつも、第２の回転軸の製造工数を低減することもできる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のトルクセンサにおいて、前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される電磁鋼板は前記第１のロータの端部に配置され、前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される電磁鋼板は前記第２のロータの端部に配置されることを要旨とする。

同構成によれば、凹部又は凸部が形成されていない複数の電磁鋼板を積層した後、その端部に、凹部又は凸部が形成された電磁鋼板を積層するだけで第１のロータが完成する。また、第２のロータも同様の方法で製造することができる。よって、２つのロータを容易に製造することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルクセンサにおいて、前記第１の嵌合部分が多角形状に形成され、前記第２の嵌合部分が前記第１の嵌合部分とは角数が異なる多角形状に形成されることを要旨とする。

同構成によれば、作業者が誤って第１のロータを第２の回転軸に組み付けようとした場合、それぞれの形状の相違により作業者はロータの誤組み付けに気付くことができる。また、作業者が誤って第２のロータを第１の回転軸に組み付けようとした場合にも、同様に作業者は誤組み付けに気付くことができる。よって、２つのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることができる。また、第１の回転軸と第１のロータとが回転方向に係合するため、上述した凹凸係合構造を設けずとも、それらの相対回転を規制することができる。同様に、第２の回転軸と第２のロータとの相対回転も規制することができる。これにより、２つのレゾルバの回転角の検出精度を確保しつつ、凹凸係合構造が不要な分だけ、構造を簡素化することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のトルクセンサにおいて、前記第１の嵌合部分は、前記第１のレゾルバの軸倍角の値に対応した角数からなり、前記第２の嵌合部分は、前記第２のレゾルバの軸倍角の値に対応した角数からなることを要旨とする。

同構成によれば、作業者は２つの回転軸のそれぞれの角数を確認するだけで２種類のロータのいずれを嵌合すべきかを容易に知ることができる。よって、誤組み付けを更に的確に回避することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルクセンサにおいて、前記第１の回転軸において前記第１のロータが嵌合する部分の外径、及び前記第２の回転軸において前記第２のロータが嵌合する部分の外径が異なる大きさに設定され、前記第１のロータが前記第１の回転軸の外周面に嵌合可能な内径を有し、前記第２のロータが前記第２の回転軸の外周面に嵌合可能な内径を有し、前記第１の嵌合部分には、前記第１の回転軸に対する前記第１のロータの相対回転を規制すべく、前記第１のロータに形成された第１の凸部と前記第１の回転軸に形成された第１の凹部とからなる凹凸係合構造が設けられ、前記第２の嵌合部分には、前記第２の回転軸に対する前記第２のロータの相対回転を規制すべく、前記第２のロータに形成された第２の凸部と前記第２の回転軸に形成された第２の凹部とからなる凹凸係合構造が設けられ、前記第１の回転軸の外径が、前記第２のロータの内径よりも大きく設定され、前記第２の回転軸の外径が、前記第１のロータの内径から前記第１の凸部の突出量を減算した長さよりも小さく設定されることを要旨とする。

同構成のように、第１の回転軸の外径が第２のロータの内径よりも大きければ、作業者が誤って第２のロータを第１の回転軸に組み付けようとしたとき、第２のロータに第１の回転軸を挿入することができない。このため、作業者は第２のロータの誤組み付けに気付くことができる。また、第２の回転軸の外径が、第１のロータの内径から第１の凸部の突出量を減算した長さよりも小さければ、作業者が誤って第１のロータを第２の回転軸に組み付けようとしたとき、第１のロータに第２の回転軸を挿入できるものの、それらを嵌合させることができない。したがって、作業者は第１のロータの誤組み付けに気付くこともできる。これにより、２つのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることができる。

本発明のトルクセンサによれば、２つのレゾルバのロータをそれぞれ対応する回転軸に適切に組み付けることができる。

本発明のトルクセンサの第１の実施形態についてその断面構造を示す断面図。 （ａ）は、第１の実施形態のトルクセンサについて第１のロータの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。 （ａ）は、第１の実施形態のトルクセンサについて第１の回転軸の正面構造を示す正面図。（ｂ）は、第１の回転軸の底面構造を示す底面図。 （ａ）は、第１の実施形態のトルクセンサについて第２のロータの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。 （ａ）は、第１の実施形態のトルクセンサについて第２の回転軸の平面構造を示す平面図。（ｂ）は、第２の回転軸の正面構造を示す正面図。 第１の実施形態のトルクセンサの変形例について第１のロータの平面構造を示す平面図。 （ａ）は、本発明のトルクセンサの第２の実施形態について第１の回転軸の正面構造を示す正面図。（ｂ）は、第１の回転軸の底面構造を示す底面図。 （ａ）は、第２の実施形態のトルクセンサについて第１のロータの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す断面図。 （ａ）は、第２の実施形態のトルクセンサについて第２の回転軸の平面構造を示す平面図。（ｂ）は、第２の回転軸の正面構造を示す正面図。 （ａ）は、第２の実施形態のトルクセンサについて第２のロータの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面構造を示す断面図。 （ａ）は、本発明のトルクセンサの第３の実施形態について第２の回転軸の平面構造を示す平面図。（ｂ）は、第２の回転軸の正面構造を示す正面図。 （ａ）は、第３の実施形態のトルクセンサについて第２のロータの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面構造を示す断面図。 第３の実施形態のトルクセンサについて第１のロータの平面構造を示す平面図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明のトルクセンサを具体化した第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、このトルクセンサは、第１の回転軸Ｓ１の回転角を検出する第１のレゾルバ１、及び第２の回転軸Ｓ２の回転角を検出する第２のレゾルバ２を備えている。第１の回転軸Ｓ１及び第２の回転軸Ｓ２は同一の外径φｓ１を有しており、トーションバー３を介して同一の軸線ｍ上で連結されている。第１のレゾルバ１及び第２のレゾルバ２はハウジング４により覆われることで外部環境から保護されている。

第１のレゾルバ１は、いわゆる可変リラクタンス（ＶＲ）型のレゾルバであって、第１の回転軸Ｓ１の外周面に嵌合された第１のロータ１０、及び第１のロータ１０の周囲を囲むように配置された第１のステータ１１を備えている。

図２（ａ）に示すように、第１のロータ１０の外周には５つの突極部が形成されている。すなわち、第１のレゾルバ１の軸倍角は「５Ｘ」に設定されている。第１のロータ１０の中央部には、第１の回転軸Ｓ１の外周面に嵌合される部分として、第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１よりも若干大きい内径φｒ１を有する貫通孔１０ａが形成されている。図２（ｂ）に示すように、第１のロータ１０は、貫通孔１０ａ及び５つの突極部が形成された５つの電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５を軸方向に転積積層した構造からなる。これにより、第１のロータ１０の磁気特性の偏りが抑制されるため、第１のレゾルバ１の回転角の検出精度が向上する。また、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５のうち、下端に配置された電磁鋼板Ｍ１５の内周面にのみ矩形状の凸部１０ｂが形成されている。図２（ａ）に示すように、この凸部１０ｂの突出量は「Ｌ１」に設定され、その幅は「Ｌ２」に設定されている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１の回転軸Ｓ１の外周面には、その下端面から軸方向に伸びるかたちで凹部３０が形成されている。この凹部３０は第１のロータ１０の凸部１０ｂよりも若干小さく形成されている。すなわち、凹部３０の深さＬ３は凸部１０ｂの突出量Ｌ１よりも若干短く設定され、その幅Ｌ４は凸部１０ｂの幅Ｌ２よりも若干短く設定されている。

そして、図１に示すように、第１のレゾルバ１では、第１のロータ１０の貫通孔１０ａに第１の回転軸Ｓ１が嵌入される。この第１の嵌合構造により第１の回転軸Ｓ１に第１のロータ１０が組み付けられている。また、第１の回転軸Ｓ１に第１のロータ１０を嵌合する際、第１の回転軸Ｓ１の凹部３０に第１のロータ１０の凸部１０ｂが係合され、凹部３０及び凸部１０ｂがかしめられる。この凹部３０及び凸部１０ｂからなる係合構造により第１の回転軸Ｓ１に対する第１のロータ１０の相対回転が規制されるため、第１のレゾルバ１の検出回転角と第１の回転軸Ｓ１の実際の回転角との間にずれが生じ難くなる。よって、第１のレゾルバ１の回転角の検出精度が向上する。

また、第１のステータ１１はハウジング４に固定されている。第１のステータ１１には励磁巻線Ｗｅｘ１及び複数相の出力巻線Ｗｓ１が巻回されている。
この第１のレゾルバ１では、交流電圧からなる励磁信号Ｖｅｘが励磁巻線Ｗｅｘ１に入力されると、励磁巻線Ｗｅｘ１により交番磁界が形成される。この交番磁界が第１のロータ１０と第１のステータ１１との間に形成された磁路を通じて複数相の出力巻線Ｗｓ１に付与される。これにより、複数相の出力巻線Ｗｓ１には電磁誘導作用により電圧が誘起され、複数相の出力巻線Ｗｓ１から電圧信号Ｖ１が出力される。また、第１のロータ１０が回転すると、その突極部の位置が変化するため、第１のロータ１０と第１のステータ１１との間のギャップ（隙間）が周期的に変化する。このため、複数相の出力巻線Ｗｓ１から出力される信号Ｖ１が第１のロータ１０の回転角（電気角）に応じて変化する。この第１のレゾルバ１から出力される複数相の信号Ｖ１はトルク演算部５に取り込まれる。

第２のレゾルバ２も、いわゆるＶＲ型レゾルバであって、第２の回転軸Ｓ２の外周面に嵌合された第２のロータ２０、及び第２のロータ２０の周囲を囲むように配置された第２のステータ２１を備えている。

図４（ａ）に示すように、第２のロータ２０の外周には４つの突極部が形成されている。すなわち、第２のレゾルバ２の軸倍角は「４Ｘ」に設定されている。また、第２のロータ２０の中央部には、第２の回転軸Ｓ２に嵌合される部分として、第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ１よりも若干大きい内径φｒ１を有する貫通孔２０ａが形成されている。図４（ｂ）に示すように、第２のロータ２０は、貫通孔２０ａ及び４つの突極部が形成された５つの電磁鋼板Ｍ２１〜Ｍ２５を軸方向に転積積層した構造からなる。これにより、第２のロータ２０の磁気特性の偏りが抑制されるため、第２のレゾルバ２の回転角の検出精度が向上する。また、図４（ｂ）に示すように、電磁鋼板Ｍ２１〜Ｍ２５のうち、上端に配置された電磁鋼板Ｍ２１の内周面にのみ矩形状の凸部２０ｂが形成されている。図４（ａ）に示すように、この凸部２０ｂの突出量Ｌ５は、図２に例示した凸部１０ｂの突出量Ｌ１よりも長く設定され、その幅Ｌ６は、図２に例示した凸部１０ｂの幅Ｌ２よりも短く設定されている。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の外周面には、その上端面から軸方向に伸びるかたちで凹部３１が形成されている。この凹部３１は第２のロータ２０の凸部２０ｂよりも若干小さく形成されている。すなわち、凹部３１の深さＬ７は凸部２０ｂの突出量Ｌ５よりも若干短く設定され、その幅Ｌ８は凸部２０ｂの幅Ｌ６よりも若干短く設定されている。

そして、図１に示すように、第２のレゾルバ２では、第２のロータ２０の貫通孔２０ａに第２の回転軸Ｓ２が嵌入される。この第２の嵌合構造により第２の回転軸Ｓ２に第２のロータ２０が組み付けられている。また、第２の回転軸Ｓ２に第２のロータ２０を嵌合する際、第２の回転軸Ｓ２の凹部３１に第２のロータ２０の凸部２０ｂが係合され、凹部３１及び凸部２０ｂがかしめられる。この凹部３１及び凸部２０ｂからなる係合構造により第２の回転軸Ｓ２に対する第２のロータ２０の相対回転が規制されるため、第２のレゾルバ２の検出回転角と第２の回転軸Ｓ２の実際の回転角との間にずれが生じ難くなる。よって、第２のレゾルバ２の回転角の検出精度が向上する。

また、第２のステータ２１はハウジング４に固定されている。第２のステータ２１には励磁巻線Ｗｅｘ２及び複数相の出力巻線Ｗｓ２が巻回されている。
なお、第２のレゾルバ２の動作は第１のレゾルバ１の動作と基本的に同様であるため、その詳細な説明は省略する。第２のレゾルバ２から出力される複数相の信号Ｖ２はトルク演算部５に取り込まれる。

トルク演算部５は、第１のレゾルバ１への励磁信号Ｖｅｘの出力を行いつつ、第１のレゾルバ１から入力される複数相の信号Ｖ１に基づいて第１のロータ１０の回転角、換言すれば第１の回転軸Ｓ１の回転角（電気角）を算出する。また、トルク演算部５は、第２のレゾルバ２への励磁信号Ｖｅｘへの出力を行いつつ、第２のレゾルバ２から入力される複数相の信号Ｖ２に基づいて第２のロータ２０の回転角、換言すれば第２の回転軸Ｓ２の回転角（電気角）を算出する。トルク演算部５は、演算された第１の回転軸Ｓ１の回転角及び第２の回転軸Ｓ２の回転角の差分値を演算することでトーションバーの捻れ量を求める。そして、求めた捻れ量にトーションバーのばね定数を乗算することにより第１の回転軸Ｓ１又は第２の回転軸Ｓ２に作用するトルクを算出する。

次に、本実施形態のトルクセンサの作用を説明する。
作業者が誤って第１の回転軸Ｓ１に第２のロータ２０を組み付けようとしたとする。この場合、図３（ｂ）に示すように、第１の回転軸Ｓ１の凹部３０の形状と、図中に二点鎖線で示す第２のロータ２０の凸部２０ｂの形状とが相違するため、作業者は凹部３０に凸部２０ｂを係合させることができない。よって、作業者は第１の回転軸Ｓ１に対する第２のロータ２０の誤組み付けに気付くことができる。

また、作業者が誤って第２の回転軸Ｓ２に第１のロータ１０を組み付けようとしたとする。この場合、図５（ａ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の凹部３１の形状と、図中に二点鎖線で示す第１のロータ１０の凸部１０ｂの形状とが相違するため、作業者は凹部３１に凸部１０ｂを係合させることができない。よって、作業者は第２の回転軸Ｓ２に対する第１のロータ１０の誤組み付けに気付くことができる。

このように本実施形態では、２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。

また、図２（ａ），（ｂ）に例示した凸部１０ｂを仮に電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５の全てに形成した場合、これらを転積積層すると、図６に示すように、第１のロータ１０の内周面には凸部１０ｂが周方向に沿って五箇所設けられることとなる。第１のロータ１０がこのような形状を有する場合、第１の回転軸Ｓ１の外周面には、対応する五箇所に凹部３０を形成する必要があるため、第１の回転軸Ｓ１の製造工数が増加する懸念がある。この点、図２（ａ），（ｂ）に示すように、電磁鋼板Ｍ１５にのみ凸部１０ｂを形成すれば、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５を転積積層しても、第１のロータ１０において第１の回転軸Ｓ１が嵌合する部分には凸部１０ｂが一箇所だけ設けられることとなる。よって、第１の回転軸Ｓ１において第１のロータ１０が嵌合する部分には凹部３０を一つ形成するだけでよい。このため、第１の回転軸Ｓ１の製造工数を低減することができる。同様に、第２の回転軸Ｓ２の製造工数を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサによれば、以下のような効果が得られる。
（１）第１の回転軸Ｓ１と第１のロータ１０との第１の嵌合部分に第１の凹凸係合構造を設けた。また、第２の回転軸Ｓ２と第２のロータ２０との第２の嵌合部分に第２の凹凸係合構造を設けた。そして、第１の凹凸係合構造と第２の凹凸係合構造とを互いに異なる形状に形成した。これにより、作業者は２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。また、第１の回転軸Ｓ１に対する第１のロータ１０の相対回転、並びに第２の回転軸Ｓ２に対する第２のロータ２０の相対回転が規制されるため、２つのレゾルバ１，２の回転角の検出精度が向上する。

（２）第１のロータ１０を構成する５つの電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５を転積積層した。そして、それらのうちの電磁鋼板Ｍ１５にのみ凸部１０ｂを形成した。また、第２のロータ２０を構成する５つの電磁鋼板Ｍ２１〜Ｍ２５も転積積層した。そして、それらのうちの電磁鋼板Ｍ２１にのみ凸部２０ｂを形成した。これにより、２つの回転軸Ｓ１，Ｓ２には凸部１０ｂ，２０ｂに対応する凹部３０、３１をそれぞれ一つだけ設けるだけでよいため、２つの回転軸Ｓ１，Ｓ２の製造工数を低減することができる。

（３）凸部１０ｂが形成された電磁鋼板Ｍ１５を第１のロータ１０の端部に配置した。また、凸部２０ｂが形成された電磁鋼板Ｍ２１を第２のロータ２０の端部に配置した。これにより、第１のロータ１０の製造の際に、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１４を転積積層した後、その端部に電磁鋼板Ｍ１５を積層するだけで第１のロータ１０が完成する。また、第２のロータ２０を同様の方法で製造することができる。よって、２つのロータ１０，２０を容易に製造することができる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明のトルクセンサを具体化した第２の実施形態について図７〜図１０を参照して説明する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、第１の回転軸Ｓ１の下端部の外周が五角形状に形成されている。また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１のロータ１０の中央部には、第１の回転軸Ｓ１に嵌合される部分として、第１の回転軸Ｓ１の外周よりも若干大きい五角形状の貫通孔１０ａが形成されている。この貫通孔１０ａに第１の回転軸Ｓ１が嵌入されることで第１の回転軸Ｓ１に第１のロータ１０が組み付けられる。こうした構造により第１の回転軸Ｓ１と第１のロータ１０とが回転方向に係合するため、第１の実施形態のような凹凸係合構造を設けずとも、第１の回転軸Ｓ１に対する第１のロータ１０の相対回転が規制される。

一方、図９（ａ），（ｂ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の上端部の外周は四角形状に形成されている。また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、第２のロータ２０の中央部には、第２の回転軸Ｓ２に嵌合される部分として、第２の回転軸Ｓ２の外周よりも若干大きい四角形状の貫通孔２０ａが形成されている。この貫通孔２０ａに第２の回転軸Ｓ２が嵌入されることで第２の回転軸Ｓ２に第２のロータ２０が組み付けられる。こうした構造により第２の回転軸Ｓ２と第２のロータ２０とが回転方向に係合するため、第１の実施形態のような凹凸係合構造を設けずとも、第２の回転軸Ｓ２に対する第２のロータ２０の相対回転が規制される。

なお、図８（ａ）に二点鎖線で示すように、第１のロータ１０の貫通孔１０ａは第２の回転軸Ｓ２を挿入できない形状及び大きさとなっている。また、図１０（ａ）に二点鎖線で示すように、第２のロータ２０の貫通孔２０ａは第１の回転軸Ｓ１を挿入できない形状及び大きさとなっている。

次に、本実施形態のトルクセンサの作用を説明する。
作業者が誤って第１の回転軸Ｓ１に第２のロータ２０を組み付けようとしたとする。この場合、図７（ｂ）に示すように、第１の回転軸Ｓ１の外周と、図中に二点鎖線で示す第２のロータ２０の貫通孔２０ａの形状とが相違するため、作業者は貫通孔２０ａに第１の回転軸Ｓ１を挿入することができない。よって、作業者は第２のロータ２０の誤組み付けに気付くことができる。

また、作業者が誤って第２の回転軸Ｓ２に第１のロータ１０を組み付けようとしたとする。この場合、図９（ａ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の外周と、図中に二点鎖線で示す第１のロータ１０の貫通孔１０ａの形状とが相違するため、作業者は貫通孔１０ａに第２の回転軸Ｓ２を挿入することができない。よって、作業者は第１のロータ１０の誤組み付けに気付くことができる。

一方、本実施形態では、第１の回転軸Ｓ１の外周が第１のレゾルバ１の軸倍角の値に対応した角数を有し、第２の回転軸Ｓ２の外周が第２のレゾルバ２の軸倍角の値に対応した角数を有している。このため、作業者は２つの回転軸Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの角数を確認するだけで２種類のロータのいずれを嵌合すべきかを容易に知ることができる。よって、誤組み付けを更に的確に回避することができる。

このように本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサによれば、以下のような効果が得られる。
（４）第１の回転軸Ｓ１と第１のロータ１０との第１の嵌合部分を五角形状に形成した。また、第２の回転軸Ｓ２と第２のロータ２０との第２の嵌合部分を四角形状に形成した。これにより、作業者は２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。また、凹凸係合構造を設けずとも、第１の回転軸Ｓ１に対する第１のロータ１０の相対回転、並びに第２の回転軸Ｓ２に対する第２のロータ２０の相対回転が規制される。よって、２つのレゾルバの回転角の検出精度を確保しつつ、凹凸係合構造が不要な分だけ、構造を簡素化することができる。さらに、作業者は２つの回転軸Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの外周の角数を確認するだけで２種類のロータ１０，２０のいずれを嵌合すべきかを容易に知ることができるため、誤組み付けを更に的確に回避することができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明のトルクセンサを具体化した第３の実施形態について図１１〜図１３を参照して説明する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態は、第１の回転軸Ｓ１の外径が「φｓ１」に設定されている点は第１の実施形態と共通するが、第２の回転軸Ｓ２の外径が「φｓ１」と異なる径φｓ２に設定されている点で第１の実施形態と異なる。

詳しくは、図２（ａ）に示すように、第１のロータ１０の内径が「φｒ１」に、その凸部１０ｂの突出量が「Ｌ１」に設定されているとする。このとき、図１１（ｂ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ２は、「φｓ２＜φｒ１−Ｌ１」なる関係を満たすように設定されている。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第２のロータ２０の中央部に形成された貫通孔２０ａの内径φｒ２は、第２の回転軸Ｓ２の外周面に嵌合可能なように、第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ２よりも若干長く設定されている。そして、図１２（ａ）に二点鎖線で示すように、第２のロータ２０の内径φｒ２は第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１よりも小さくなるように設定される。また、図１２（ｂ）に示すように、電磁鋼板Ｍ２１の内周面に形成された凸部２０ｂは、第１のロータ１０に形成された凸部１０ｂと同一の形状を有している。すなわち、凸部２０ｂの突出量は「Ｌ１」に設定され、その幅は「Ｌ２」に設定されている。

一方、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第２の回転軸Ｓ２の外周面に形成された凹部３１は、第１の回転軸Ｓ１に形成された凹部３０と同一の形状を有している。すなわち、凹部３１の深さは「Ｌ３」に設定され、その幅は「Ｌ４」に設定されている。

次に、本実施形態のトルクセンサの作用を説明する。
作業者が誤って第１の回転軸Ｓ１に第２のロータ２０を組み付けようとしたとする。この場合、図１２（ａ）に二点鎖線で示すように、第２のロータ２０の内径φｒ２よりも第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１の方が大きいため、作業者は第２のロータ２０の貫通孔２０ａに第１の回転軸Ｓ１を挿入することができない。よって、作業者は第２のロータ２０の誤組み付けに気付くことができる。

また、作業者が誤って第２の回転軸Ｓ２に第１のロータ１０を組み付けようとしたとする。この場合、図１３に二点鎖線で示すように、第１のロータ１０に第２の回転軸Ｓ２を挿入できるが、それぞれが対応する大きさではないため、それらを嵌合させることができない。よって、作業者は第１のロータ１０の誤組み付けに気付くこともできる。

このように本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサによれば、以下のような効果が得られる。
（５）第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１を第２のロータ２０の内径φｒ２よりも大きく設定した。また、第１のロータ１０の内径が「φｒ１」に、その凸部１０ｂの突出量が「Ｌ１」に設定されているとき、第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ２を「φｓ２＜φｒ１−Ｌ１」なる関係を満たすように設定した。これにより、作業者は２つのロータ１０，２０の誤組み付けに気付くことができるため、２つのロータ１０，２０をそれぞれ対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２に適切に組み付けることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１の実施形態では、第１のロータ１０の凸部１０ｂ及び第１の回転軸Ｓ１の凹部３０からなる第１の凹凸係合構造の形状を適宜変更してもよい。また、第２のロータ２０の凸部２０ｂ及び第２の回転軸Ｓ２の凹部３１からなる第２の凹凸係合構造の形状を適宜変更してもよい。要は、第１の凹凸係合構造及び第２の凹凸係合構造が異なる形状を有していればよい。

・第１の実施形態では、第２の実施形態のように、第１のロータ１０と第１の回転軸Ｓ１との第１の嵌合部分を五角形状に形成するとともに、第２のロータ２０と第２の回転軸Ｓ２との第２の嵌合部分を四角形状に形成してもよい。また、第３の実施形態のように、第２の回転軸Ｓ２の外径を第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１と異なる径φｓ２に設定してもよい。

・第１の実施形態及び第３の実施形態では、第１のロータ１０を構成する電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１４のいずれかに凸部１０ｂを形成してもよい。また、第２のロータ２０を構成する電磁鋼板Ｍ２２〜Ｍ２５のいずれかに凸部２０ｂを形成してもよい。

・第１の実施形態及び第３の実施形態では、第１のロータ１０を構成する電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５の全てに凸部１０ｂを形成してもよい。また、一つの電磁鋼板の内周面に形成される凸部１０ｂの数は一つに限定されず、例えば、一つの電磁鋼板の内周面に、周方向に沿って５つの凸部１０ｂを形成してもよい。この場合、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５を転積積層すると、図６に例示したように、第１のロータ１０において第１の回転軸Ｓ１が嵌合する部分には凸部１０ｂが周方向に沿って五箇所設けられることとなる。よって、第１の回転軸Ｓ１において第１のロータ１０が嵌合する部分には、対応する五箇所に凹部３０を設ける必要がある。一方、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５を転積積層しないのであれば、電磁鋼板Ｍ１１〜Ｍ１５にそれぞれ形成された凸部１０ｂを一箇所に重ねて配置することができる。この場合、第１の回転軸Ｓ１には凹部３０を一箇所にだけ設ければよいため、第１の回転軸Ｓ１の構造を簡素化することができる。なお、第２のロータ２０を構成する電磁鋼板Ｍ２１〜Ｍ２５についても同様に、それらの全てに凸部２０ｂを形成してもよい。

・第１の実施形態及び第３の実施形態では、第１のロータ１０に凹部を設け、この凹部に係合する凸部を第１の回転軸Ｓ１に設けてもよい。また、第２のロータ２０に凹部を設け、この凹部に係合する凸部を第２の回転軸Ｓ２に設けてもよい。

・第２の実施形態では、第１のロータ１０と第１の回転軸Ｓ１との第１の嵌合部分の形状を五角形状以外の適宜の多角形状に変更してもよい。また、第２のロータ２０と第２の回転軸Ｓ２との第２の嵌合部分の形状を四角形状以外の適宜の多角形状に変更してもよい。要は、第１のロータ１０と第１の回転軸Ｓ１との第１の嵌合部分が第１の多角形状に、第２のロータ２０と第２の回転軸Ｓ２との第２の嵌合部分が第２の多角形状に形成されているとき、第１の多角形状の角数と第２の多角形状の角数とが異なっていればよい。

・第２の実施形態では、第１のロータ１０の貫通孔１０ａが第２の回転軸Ｓ２を挿入可能な大きさを有していてもよい。また、第２のロータ２０の貫通孔２０ａが第１の回転軸Ｓ１を挿入可能な大きさを有していてもよい。

・第３の実施形態では、第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ２が「φｒ１−Ｌ１≦φｓ２＜φｓ１」なる関係を満たしてもよい。要は、第１の回転軸Ｓ１の外径φｓ１と第２の回転軸Ｓ２の外径φｓ２とが異なる大きさに設定されていればよい。

・各実施形態では、２つのロータ１０，２０を構成する電磁鋼板の数を適宜変更してもよい。また、複数の電磁鋼板を転積積層させずに、単に積層させるだけでもよい。
・各実施形態では、２つのレゾルバ１，２のそれぞれの軸倍角を適宜変更してもよい。

・本発明は、ＶＲ型のレゾルバを２つ備えるトルクセンサに限らず、励磁巻線がロータに巻回され、出力巻線がステータに巻回されたレゾルバを２つ備えるトルクセンサにも適用可能である。

Ｓ１…第１の回転軸、Ｓ２…第２の回転軸、Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２５…電磁鋼板、１…第１のレゾルバ、２…第２のレゾルバ、１０…第１のロータ、１０ｂ，２０ｂ…凸部、２０…第２のロータ、３０，３１…凹部。

Claims (7)

1. 第１の回転軸の外周に嵌合される第１のロータの回転角に応じた信号を出力する第１のレゾルバと、前記第１の回転軸とトーションバーを介して連結された第２の回転軸の外周に嵌合される第２のロータの回転角に応じた信号を出力する第２のレゾルバとを備え、前記第１のレゾルバ及び前記第２のレゾルバのそれぞれの出力信号に基づき前記第１の回転軸又は前記第２の回転軸に作用するトルクを検出するトルクセンサにおいて、
   前記第１の回転軸と前記第１のロータとの第１の嵌合部分、及び前記第２の回転軸と前記第２のロータとの第２の嵌合部分が異なる形状又は大きさに形成され、
   前記第１のロータ及び前記第１の回転軸のそれぞれには、前記第１の回転軸に対する前記第１のロータの相対回転を規制する第１の凹凸係合構造が設けられ、
   前記第２のロータ及び前記第２の回転軸のそれぞれには、前記第２の回転軸に対する前記第２のロータの相対回転を規制する第２の凹凸係合構造が設けられ、
   前記第１の凹凸係合構造及び前記第２の凹凸係合構造が異なる形状又は大きさに形成される
   ことを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記第１のロータ及び前記第２のロータは複数の電磁鋼板が転積積層された構造からなり、
   前記第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、少なくとも一つの電磁鋼板に前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成され、
   前記第２のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、少なくとも一つの電磁鋼板に前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される
   請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記第１のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、一つの電磁鋼板にのみ前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成され、
   前記第２のロータを構成する複数の電磁鋼板のうち、一つの電磁鋼板にのみ前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される
   請求項２に記載のトルクセンサ。
4. 前記第１の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される電磁鋼板は前記第１のロータの端部に配置され、
   前記第２の凹凸係合構造の凹部又は凸部が形成される電磁鋼板は前記第２のロータの端部に配置される
   請求項３に記載のトルクセンサ。
5. 前記第１の嵌合部分が多角形状に形成され、
   前記第２の嵌合部分が前記第１の嵌合部分とは角数が異なる多角形状に形成される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルクセンサ。
6. 前記第１の嵌合部分は、前記第１のレゾルバの軸倍角の値に対応した角数からなり、
   前記第２の嵌合部分は、前記第２のレゾルバの軸倍角の値に対応した角数からなる
   請求項５に記載のトルクセンサ。
7. 前記第１の回転軸において前記第１のロータが嵌合する部分の外径、及び前記第２の回転軸において前記第２のロータが嵌合する部分の外径が異なる大きさに設定され、前記第１のロータが前記第１の回転軸の外周面に嵌合可能な内径を有し、前記第２のロータが前記第２の回転軸の外周面に嵌合可能な内径を有し、
   前記第１の嵌合部分には、前記第１の回転軸に対する前記第１のロータの相対回転を規制すべく、前記第１のロータに形成された第１の凸部と前記第１の回転軸に形成された第１の凹部とからなる凹凸係合構造が設けられ、
   前記第２の嵌合部分には、前記第２の回転軸に対する前記第２のロータの相対回転を規制すべく、前記第２のロータに形成された第２の凸部と前記第２の回転軸に形成された第２の凹部とからなる凹凸係合構造が設けられ、
   前記第１の回転軸の外径が、前記第２のロータの内径よりも大きく設定され、
   前記第２の回転軸の外径が、前記第１のロータの内径から前記第１の凸部の突出量を減算した長さよりも小さく設定される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルクセンサ。