JP7099264B2 - ヨーク組立体、及びトルク検出装置、並びにヨーク組立体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを一体成形してなるヨーク組立体、及びトルク検出装置、並びにヨーク組立体の製造方法に関する。

運転者の負担を軽減するために、自動車等の車両には電動パワーステアリング装置が広く用いられている。電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるトルク検出装置を備える（例えば、特許文献１参照）。

一方、自動車等の車両の安全性を向上させるために、横滑り防止装置が広く用いられている。横滑り防止装置には、ステアリングホイールの操舵角度を検出する舵角検出装置が必要になる（例えば、特許文献２、及び非特許文献１参照）。

電動パワーステアリング装置に備えるトルク検出装置及び舵角検出装置において、トルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを射出成形で一体化し、部品点数削減等により製造コストを低減したものがある（例えば、非特許文献１参照）。

トルク検出装置は、回転トルクを検出する軸に前記ヨーク組立体を固定し、円筒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組立体の２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により回転トルクを検出するものである。したがって、前記ヨーク組立体を製造する際には、２個一組のヨークリングを夫々の内周側に等配された複数の磁極爪が交互に並ぶように成形型内で周方向の位置決め（以下、「ヨークリングの周方向位置決め」という）をする必要がある（例えば、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４参照）。

例えば、特許文献１のヨーク組立体の製造方法では、ヨークリングの周方向位置決めを、２個一組のヨークリング５０，５０の円環部に設けた位置決め孔５４，５４及び５５，５５に、下型８０の中芯８１の外周に近接する同心円周上に立設した一対の位置決めピン８２，８２を通すことにより行っている。

また、特許文献３のヨーク組立体の製造方法では、ヨークリングの周方向位置決めを、２個一組のヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４に、下型８０の中芯８１の外周に近接する同心円周上に立設した二対の位置決めピン８２，８３を当接することにより行っている。

さらに、特許文献４のヨーク組立体の製造方法では、ヨークリングの周方向位置決めを、下型１１０の成形品の内径側に設けた凸部１１４の支持面１１６に第１ヨークリング６０の第１磁極歯６１を接触させること、及び前記凸部１１４の側面１１５に第２ヨークリング７０の第２磁極歯７１を接触させることにより行っている。

特許第５１８３０３６号公報 特開２００８－２４１５６４号公報 特許第５８７１１５１号公報 特許第５８４４３８７号公報

村越豊，中村匡秀，「ＥＰＳ一体型舵角センサの開発」，JTEKT ENGINEERING JOURNAL No.1009 自動車関連技術特集号，2011年12月，p.72-76

非特許文献１のようなトルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを一体成形してなるヨーク組立体において、２個一組のヨークリングに対して、固定用カラーと前記メインギヤを反対側に配置したものがある。
このようなヨーク組立体を成形する際には、成形型の下型の上面上に前記メインギヤを成形することになる。

このようなヨーク組立体の成形において、ヨークリングの周方向位置決めを、特許文献１のように、ヨークリング５０，５０の円環部に設けた位置決め孔５４，５４及び５５，５５に、下型８０の上面に立設した一対の位置決めピン８２，８２を通すことにより行うと、前記位置決めピンがある箇所では、前記メインギヤを成形できる十分な肉厚を確保できない。

また、ヨークリングの周方向位置決めを、特許文献３のように、ヨークリング３４，３５の磁極爪３７，３８の基部５１，５２の側面５３，５４に、下型８０の上面に立設した二対の位置決めピン８２，８３を当接することにより行うと、両方のヨークリング３４，３５の間を位置決めピン８２，８３が通るので、位置決めピン８２，８３の径の大きさに制約がある。それにより、射出成形の圧力により細長い位置決めピンが折れる場合や、射出成形の圧力により細長い位置決めピンが変形してヨークリングの位置決め精度が低下するおそれがある。

さらに、ヨークリングの周方向位置決めを、特許文献４のように、下型１１０の成形品の内径側に設けた凸部１１４の支持面１１６に第１ヨークリング６０の第１磁極歯６１を接触させること、及び前記凸部１１４の側面１１５に第２ヨークリング７０の第２磁極歯７１を接触させることにより行うと、第２ヨークリングの周方向の位置決め精度が低下するおそれがある。すなわち、第２ヨークリングの第２磁極歯の基端部は曲げ加工により周方向に曲げ部が膨らむ方向に変形する（曲げ巾の根元寸法がプラスに変化する）ので、前記凸部の側面に接触させて位置決めした際に周方向の位置決め精度を出し難い。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとする課題は、トルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを一体成形してなるヨーク組立体で、ヨークリングに対して固定用カラーと前記メインギヤを反対側に配置したもの、及び前記ヨーク組立体を備えたトルク検出装置、並びに前記ヨーク組立体の製造方法において、ヨークリングの周方向位置決めを精度良く行うことである。

本発明の要旨は以下の通りである。
〔１〕トルク検出装置の部品であり、２個一組のヨークリング、及び固定用金属製カラー、並びに舵角検出装置のメインギヤを備えた樹脂製保持筒からなるヨーク組立体であって、
前記２個一組のヨークリングは、夫々円環部及び磁極爪からなり、各磁極爪の軸方向へ延びる爪部同士を向かい合わせて各磁極爪が周方向に等間隔に並ぶように配置したものであり、
前記ヨークリングは、軸方向で、前記カラーと前記メインギヤとの間に位置し、
前記保持筒の前記メインギヤの端面の内径側に、
前記円環部が前記カラーに近い前記ヨークリングにおける、前記メインギヤに近づくように軸方向へ延びる爪部の少なくとも一つに対し、前記爪部の爪先の側方に繋がる一対の溝部を有するとともに、
前記保持筒の前記メインギヤの端面に、
前記円環部が前記メインギヤに近い前記ヨークリングにおける、前記円環部の内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部の少なくとも二つに対し、前記内方延出部の側面に繋がる孔部を有する、
ヨーク組立体。

〔２〕同軸上に連結された第１軸及び第２軸に対し、円筒磁石を前記第１軸に固定し、請求項１記載のヨーク組立体を前記第２軸に固定し、前記円筒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組立体の前記２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを検出するトルク検出装置。

〔３〕トルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを射出成形により一体成形するヨーク組立体の製造方法であって、
前記トルク検出装置は、
同軸上に連結された第１軸及び第２軸に対し、円筒磁石を前記第１軸に固定し、前記ヨーク組立体を前記第２軸に固定し、前記円筒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組立体の２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを検出するものであり、
前記ヨーク組立体は、
前記２個一組のヨークリング、及び前記第２軸が圧入される金属製カラー、並びに舵角検出装置のメインギヤを備えた樹脂製保持筒からなり、
前記２個一組のヨークリングは、夫々円環部及び磁極爪からなり、各磁極爪の軸方向へ延びる爪部同士を向かい合わせて各磁極爪が周方向に等間隔に並ぶように配置したものであり、
前記ヨークリングは、軸方向で、前記カラーと前記メインギヤとの間に位置し、
成形型における下型に、
前記円環部が前記カラーに近い前記ヨークリングにおける、前記メインギヤに近づくように軸方向へ延びる爪部の少なくとも一つに対し、前記爪部の爪先の周方向両側の側面に当接する一対の突起を設けるとともに、
前記円環部が前記メインギヤに近い前記ヨークリングにおける、前記円環部の内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部の少なくとも二つに対し、前記内方延出部の側面に当接する位置決めピンを立設してなり、
前記成形型を開いて、インサート品である、前記２個一組のヨークリング及び前記カラーを前記下型にセットする工程と、
前記成形型を閉じて、溶融した前記保持筒の成形樹脂材料を射出して、前記保持筒を射出成形する工程と、
を含むヨーク組立体の製造方法。

以上のような本発明に係るヨーク組立体、及びトルク検出装置、並びにヨーク組立体の製造方法によれば、ヨークリングに対して固定用カラーと舵角検出装置のメインギヤを反対側に配置したヨーク組立体、及びその製造方法において、主に以下のような作用効果を奏する。

（１）ヨーク組立体を成形する際に、成形型の下型に設けた位置決めピンを、下型に近いヨークリングの内方延出部の側面に当接させて当該ヨークリングの周方向位置決めを行う。それにより、抜き加工で寸法が安定する内方延出部の側面に位置決めピンを当接させているので、当該ヨークリングの周方向の位置決め精度が高くなる。
（２）ヨーク組立体を成形する際に、成形型の下型に設けた一対の突起を、下型から遠いヨークリングの軸方向へ延びる爪部の爪先の周方向両側面に当接させて当該ヨークリングの周方向位置決めを行う。それにより、抜き加工で寸法が安定する爪部の爪先の側面に突起を当接させているので、当該ヨークリングの周方向の位置決め精度が高くなる。

本発明の実施の形態に係るヨーク組立体の斜視図である。 同じく上下を反転させた斜視図である。 本発明の実施の形態に係るヨーク組立体の縦断面斜視図である。 同じく上下を反転させた縦断面斜視図である。 インサート品であるヨークリング及びカラー、並びに前記下型の分解斜視図である。 インサート品であるヨークリング及びカラーを成形型の下型にセットした状態を示す部分縦断面斜視図である。 前記下型の平面図である。 位置決めピンによるヨークリングの位置決めを示す平面図である。 位置決めピンによるヨークリングの位置決めを示す要部拡大平面図である。 インサート成形品であるヨーク組立体の縦断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明のヨーク組立体は、トルク検出装置の部品である。
トルク検出装置は、同軸上に連結された第１軸及び第２軸に対し、外周に複数の磁極を並設した円筒磁石を前記第１軸に固定し、前記ヨーク組立体を前記第２軸に固定し、前記円筒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組立体の２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを検出する。

本明細書において、トルク検出装置が検出する回転トルクの回転軸の方向を「軸方向」という。
ヨーク組立体については、その上下を言う場合、自動車等の車両の電動パワーステアリング装置におけるトルク検出装置としての使用状態を基準とする。すなわち、ステアリングホイール側を「上」とする。

＜ヨーク組立体＞
図１Ａ及び図１Ｂの斜視図、並びに図２Ａ及び図２Ｂの縦断面斜視図に示すように、本発明の実施の形態に係るヨーク組立体１は、上側ヨークリング２及び下側ヨークリング３、前記第２軸が圧入される金属製カラー４、並びに樹脂製保持筒５を備える。
保持筒５は、２個一組のヨークリング２，３を夫々の内周側に等配された複数の磁極爪６，６，…が交互に並ぶように位置決めした状態で、ヨークリング２，３及びカラー４を一体に保持するとともに、舵角検出装置のメインギヤ７を備える。

ヨークリング２，３は、軸方向で、カラー４とメインギヤ７との間に位置する。
上側ヨークリング２の円環部２Ａは、下側ヨークリング３の円環部３Ａよりもメインギヤ７に近く、下側ヨークリング３の円環部３Ａは、上側ヨークリング２の円環部２Ａよりもカラー４に近い。
保持筒５のメインギヤ７の端面７Ａの内径側には、後述するように形成された溝部Ａ，Ａ，…があり、メインギヤ７の端面７Ａには、後述するように形成された孔部Ｂ，Ｂがある。

図３の分解斜視図、及び図４の部分縦断面斜視図は、成形型８の下型９とともに、インサート品であるヨークリング２，３、及びカラー４を示している。
ヨーク組立体１の保持筒５を成形する際には、上側ヨークリング２の円環部２Ａを下側に、下側ヨークリング３の円環部３Ａを上側に配置し、磁極爪６，６，…の方向を図３及び図４のようにした状態で、図１Ｂのようなヨーク組立体１を成形する。

上側ヨークリング２は、円環部２Ａ及び磁極爪６，６，…からなり、下側ヨークリング３は、円環部３Ａ及び磁極爪６，６，…からなる。
上側ヨークリング２の磁極爪６は、円環部２Ａの内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部６Ａ、及び内方延出部６Ａの内周縁から軸方向へ、カラー４に近づくように延びる爪部６Ｂからなる。
下側ヨークリング３の磁極爪６は、円環部３Ａの内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部６Ａ、及び内方延出部６Ａの内周縁から軸方向へ、カラー４から遠ざかるように（メインギヤ７に近づくように）延びる爪部６Ｂからなる。

＜ヨーク組立体の製造方法＞
（成形型）
ヨーク組立体１の樹脂製の保持筒５を成形する成形型８は、図３の分解斜視図、及び図４の部分縦断面斜視図に示す下型９、及び図示しない上型と、これらの間にて径方向に分離可能な、図示しない一対の中間型とを組み合わせて構成される。
下型９は、上面の中央に垂直に立設された円柱形の中芯１０を備える。中芯１０は、成形対象となる保持筒５の内径と略等しい外径を有し、カラー４を受ける段部１０Ａを備える。

また、下型９は、円環部３Ａがカラー４に近いヨークリング３における、メインギヤ７に近づくように軸方向へ延びる爪部６Ｂの少なくとも一つに対し、爪部６Ｂの爪先の周方向両側の側面に当接する一対の突起１１，１１を備える。突起１１，１１は、ヨークリング２には接触しないように設ける。
一対の突起１１，１１は、図５の平面図に示すように、例えば周方向の２箇所に備えているが、１箇所のみ、又は３箇所以上としてもよい。すなわち、一対の突起１１，１１は、少なくとも１箇所に設ける。
さらに、下型９には、円環部２Ａがメインギヤ７に近いヨークリング２における、内方延出部６Ａ，６Ａ，…の二つに対し、内方延出部６Ａの側面に当接する位置決めピン１２，１２を立設している。位置決めピン１２は、少なくとも二つ設ける。

（インサート品セット工程）
成形型８を開いて、インサート品である、２個一組のヨークリング２，３及びカラー４を、図３及び図４に示すように、下型９の中芯１０に外嵌するようにセットするインサート品セット工程を行う。
ヨークリング２，３は、それらの円環部２Ａ，３Ａが前記中間型に嵌め込まれるので、軸方向に位置決めされる。
カラー４は、中芯１０の段部１０Ａに受け止められるので、軸方向に位置決めされる。

この状態では、図６Ａの平面図、及び図６Ｂの要部拡大平面図に示すように、下型９の位置決めピン１２，１２が、ヨークリング２の対向する内方延出部６Ａ，６Ａの側面に当接している。それにより、ヨークリング２が時計回り及び反時計回りの両方向へ移動できない。よって、位置決めピン１２，１２に内方延出部６Ａ，６Ａの側面を当接させることにより、ヨークリング２の周方向の位置決めが完了する。
位置決めピン１２を、爪部６Ｂを曲げ加工した際に周方向に膨らむ方向に変形した曲げ部には当接させず、抜き加工で寸法が安定する内方延出部６Ａの側面に当接させているので、ヨークリング２の周方向の位置決め精度が高くなる。
その上、位置決めピン１２，１２で、一方のヨークリング２のみを位置決めするとともに、ヨークリング２の円環部２Ａは、ヨークリング３の円環部３Ａよりも下型９の上面に近い。それにより、位置決めピン１２，１２の長さを短くできるとともに、射出成形工程におけるメインギヤ７の歯の成形に干渉しない位置に位置決めピン１２，１２を配置できる。

また、図４に示すように、下型９の一対の突起１１，１１が、ヨークリング３の爪部６Ｂの爪先の周方向両側の側面に当接している。それにより、ヨークリング３が時計回り及び反時計回りの両方向へ移動できない。よって、突起１１，１１に爪部６Ｂの爪先の両側面を当接させることにより、ヨークリング３の周方向の位置決めが完了する。
突起１１を、抜き加工で寸法が安定する爪部６Ｂの爪先の側面に当接させているので、ヨークリング３の周方向の位置決め精度が高くなる。
その上、下型９の一対の突起１１，１１は、ヨーク組立体の内径側に位置するので、射出成形工程におけるメインギヤ７の歯の成形に干渉しない。

（射出成形工程）
成形型８を閉じて、溶融した保持筒５の成形樹脂材料を射出することにより保持筒５を射出成形する射出成形工程を行う。

（成形品取出し工程）
前記成形樹脂材料を冷却・固化させた後、成形型８を開いて、エジェクタピンにより突き出すことにより、インサート成形品であるヨーク組立体１を取り出す成形品取出し工程を行う。

ヨーク組立体１には、図７の縦断面図、及び図１Ａの斜視図に示すように、下型９の突起１１，１１，…の形状に溝部Ａ，Ａ，…が形成され、外部から視認できる。溝部Ａは、円環部３Ａがカラー４に近いヨークリング（下側ヨークリング）３における、メインギヤ７に近づくように軸方向へ延びる爪部６Ｂの爪先の側方に繋がる。
また、ヨーク組立体１には、図７の縦断面図、及び図１Ａの斜視図に示すように、下型９の位置決めピン１２，１２の形状に孔部Ｂ，Ｂが形成され、外部から視認できる。孔部Ｂは、円環部２Ａがメインギヤ７に近いヨークリング（上側ヨークリング）２における、内方延出部６Ａの側面に繋がる。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ ヨーク組立体
２ 上側ヨークリング
２Ａ 円環部
３ 下側ヨークリング
３Ａ 円環部
４ カラー
５ 保持筒
６ 磁極爪
６Ａ 内方延出部
６Ｂ 爪部
７ メインギヤ
７Ａ 端面
８ 成形型
９ 下型
１０ 中芯
１０Ａ 段部
１１ 突起
１２ 位置決めピン
Ａ 溝部
Ｂ 孔部

Claims (3)

1. トルク検出装置の部品であり、２個一組のヨークリング、及び固定用金属製カラー、並びに舵角検出装置のメインギヤを備えた樹脂製保持筒からなるヨーク組立体であって、
   前記２個一組のヨークリングは、夫々円環部及び磁極爪からなり、各磁極爪の軸方向へ延びる爪部同士を向かい合わせて各磁極爪が周方向に等間隔に並ぶように配置したものであり、
   前記ヨークリングは、軸方向で、前記カラーと前記メインギヤとの間に位置し、
   前記保持筒の前記メインギヤの端面の内径側に、
   前記円環部が前記カラーに近い前記ヨークリングにおける、前記メインギヤに近づくように軸方向へ延びる爪部の少なくとも一つに対し、前記爪部の爪先の側方に繋がる一対の溝部を有するとともに、
   前記保持筒の前記メインギヤの端面に、
   前記円環部が前記メインギヤに近い前記ヨークリングにおける、前記円環部の内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部の少なくとも二つに対し、前記内方延出部の側面に繋がる孔部を有する、
   ヨーク組立体。
2. 同軸上に連結された第１軸及び第２軸に対し、円筒磁石を前記第１軸に固定し、請求項１記載のヨーク組立体を前記第２軸に固定し、前記円筒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組立体の前記２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを検出するトルク検出装置。
3. トルク検出装置の部品であるヨーク組立体に舵角検出装置のメインギヤを射出成形により一体成形するヨーク組立体の製造方法であって、
   前記トルク検出装置は、
   同軸上に連結された第１軸及び第２軸に対し、円筒磁石を前記第１軸に固定し、前記ヨーク組立体を前記第２軸に固定し、前記円筒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組立体の２個一組のヨークリングに夫々生じる磁束の変化により前記第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを検出するものであり、
   前記ヨーク組立体は、
   前記２個一組のヨークリング、及び前記第２軸が圧入される金属製カラー、並びに舵角検出装置のメインギヤを備えた樹脂製保持筒からなり、
   前記２個一組のヨークリングは、夫々円環部及び磁極爪からなり、各磁極爪の軸方向へ延びる爪部同士を向かい合わせて各磁極爪が周方向に等間隔に並ぶように配置したものであり、
   前記ヨークリングは、軸方向で、前記カラーと前記メインギヤとの間に位置し、
   成形型における下型に、
   前記円環部が前記カラーに近い前記ヨークリングにおける、前記メインギヤに近づくように軸方向へ延びる爪部の少なくとも一つに対し、前記爪部の爪先の周方向両側の側面に当接する一対の突起を設けるとともに、
   前記円環部が前記メインギヤに近い前記ヨークリングにおける、前記円環部の内周縁から径方向内方へ延びる内方延出部の少なくとも二つに対し、前記内方延出部の側面に当接する位置決めピンを立設してなり、
   前記成形型を開いて、インサート品である、前記２個一組のヨークリング及び前記カラーを前記下型にセットする工程と、
   前記成形型を閉じて、溶融した前記保持筒の成形樹脂材料を射出して、前記保持筒を射出成形する工程と、
   を含むヨーク組立体の製造方法。

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