回転角度およびトルク検出装置およびその製造方法

【課題】使用時に高温状態となっても検出精度を劣化させない回転角度およびトルク検出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】トーションバー２の両端には入力軸４と出力軸６が連結された同一剛体である軸部８と、この軸部８の回転角度を検出する回転角度検出部と、軸部８のトルクを検出するトルク検出部とを備え、トルク検出部はトーションバー２を挟むように軸部８に連結した第１、第２の回転体１０、１２と、第１、第２の回転体１０、１２に保持させ、周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置した第１、第２のリング磁石部１４、１６を有し、第１、第２のリング磁石部１４、１６の線膨張係数よりも小さく第１、第２の回転体１０、１２の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する緩衝材１５を介して、第１、第２のリング磁石部１４、１６を第１、第２の回転体１０、１２に保持させた構成である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーステアリング等に用いる回転角度およびトルク検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８において、従来の回転角度およびトルク検出装置は、回転角度を検出したい回転軸（図示せず）に、係合バネ６０を介して２つの歯車部５９を取り付けている。この歯車部５９は、外周面に異なる磁極を交互に配置したコード板６１を保持する歯車部６２と噛み合っている。検出する回転軸の回転にしたがって、コード板６１に設けられた磁極が回転移動するので、この磁極の変位をコード板６１の外周面に対向して設けた磁気検知素子６３でカウントすることにより、回転軸の回転角度を検出することができる。
【０００３】
また、トーションバーを介して連結された２本の軸にこの機構を取り付けることにより、２本の軸間にトルクが作用し、軸間のねじれが発生した時、回転軸の回転角度を比較することによってトルクを検出することができる。
【０００４】
上記の回転角度およびトルク検出装置では、コード板６１に磁極を着磁する磁石形成工程と、歯車部６２を歯車部５９に噛み合うように取り付ける取付工程とを備えている。一般に、コード板６１の磁極は、着磁前のコード板６１が取り付けられた歯車部６２を着磁機にセットして、コード板６１の周面方向に異なる磁極が所定間隔に交互に配置されるように着磁して形成する。そして、２つの歯車部６２を対向するように回転軸に取り付けている。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−１９４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の回転角度およびトルク検出装置は、ハンドル側のステアリングコラムに配置され、ハンドルの回転を伝達する軸部に取り付けられる。ステアリングコラムは車両のエンジンルーム側に配置され使用時には高温状態となるため耐熱性が要求される。
【０００７】
しかし、回転角度およびトルク検出装置を構成する個々の部品に耐熱性を持たせても、例えば、磁極を配置したコード板６１と、これを保持する歯車部６２とは互いに異なる材質から形成し熱膨張係数が異なるので、コード板６１と歯車部６２との界面が剥離する恐れがあり検出精度を劣化させるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するもので、使用時に高温状態となっても検出精度を劣化させない回転角度およびトルク検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、特に、トルク検出部はトーションバーを挟むように軸部に連結した第１、第２の回転体と、前記第１、第２の回転体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第１、第２の回転体に保持させた第１、第２のリング磁石と、前記第１、第２のリング磁石の磁極に対向させた第１、第２の磁気検知素子とを有し、前記第１、第２のリング磁石の線膨張係数よりも小さく前記第１、第２の回転体の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する緩衝材を介して、前記第１、第２のリング磁石を前記第１、第２の回転体に保持させた構成である。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により、使用時に高温状態となっても、第１、第２のリング磁石と第１、第２の回転体の熱膨張は緩衝材により分散されるので互いの剥離が抑制され、検出精度の劣化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態における回転角度およびトルク検出装置の断面図、図２は同検出装置の緩衝材を介して第１のリング磁石部を保持した第１の回転体の斜視図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は同検出装置の第１の回転体の斜視図、図５は同検出装置の緩衝材の斜視図、図６は同検出装置の緩衝材を保持した第１の回転体の斜視図、図７は同検出装置の第１のリング磁石部の斜視図である。
【００１２】
図１〜図３において、本発明の一実施の形態における回転角度およびトルク検出装置は、トーションバー２の両端に入力軸４と出力軸６が連結された同一剛体である軸部８と、この軸部８の回転角度を検出する回転角度検出部と、軸部８のトルクを検出するトルク検出部とを備えている。
【００１３】
トルク検出部はトーションバー２を挟むように軸部８にかしめることによって連結した第１の回転体１０および第２の回転体１２と、第１、第２の回転体１０、１２の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに第１、第２の回転体１０、１２に保持させた第１のリング磁石部１４および第２のリング磁石部１６と、第１、第２のリング磁石部１４、１６の磁極に対向させて第１の磁気検知素子１８および第２の磁気検知素子２０とを配置している。
【００１４】
また、第１、第２のリング磁石部１４、１６の線膨張係数よりも小さく第１、第２の回転体１０、１２の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する緩衝材１５を介して、第１、第２のリング磁石部１４、１６を第１、第２の回転体１０、１２に保持させている。この第１、第２の回転体１０、１２は非磁性のステンレス系材料からなり、緩衝材１５はポリフェニレンサルファイド系材料からなり、第１、第２のリング磁石部１４、１６はポリアミド系磁石材料からなる。
【００１５】
この第１の磁気検知素子１８および第２の磁気検知素子２０により磁界の変化を検知する。
【００１６】
回転角度検出部は第１、第２の回転体１０、１２のいずれか一方と同期する同期回転体を設けてこの回転角度を検出すればよい。
【００１７】
上記の回転角度およびトルク検出装置の製造工程においては以下の工程を有する。
【００１８】
第１に、図４から図６に示すように、第１の回転体１０に緩衝材１５を射出成形している。さらに、図７に示す金属リング体１７を緩衝材１５に射出成形して、緩衝材１５を介して金属リング体１７を第１の回転体１０に保持させている。同様にして、金属リング体１７を第２の回転体１２にも保持させる（保持工程）。
【００１９】
上記の緩衝材１５は金属リング体１７の線膨張係数よりも小さく第１、第２の回転体１０、１２の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有するものであり、第１、第２の回転体１０、１２を非磁性のステンレス系材料から形成し、緩衝材１５をポリフェニレンサルファイド系材料から形成し、第１、第２のリング磁石部１４、１６をポリアミド系磁石材料から形成してなる。
【００２０】
第２に、第１、第２の回転体１０、１２を着磁機に装着して、金属リング体１７の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置した同一の着磁パターンを２つの金属リング体１７に着磁して第１、第２のリング磁石部１４、１６を形成する（磁石形成工程）。
【００２１】
第３に、第１、第２のリング磁石部１４、１６を保持した第１、第２の回転体１０、１２を互いに対向させて軸部８にかしめたり連結用ピンを用いたりして連結する（連結工程）。
【００２２】
上記構成により、同検出装置を使用する際に高温状態となっても、第１、第２のリング磁石部１４、１６と第１、第２の回転体１０、１２の熱膨張は緩衝材１５により分散されるので互いの剥離が抑制され、検出精度の劣化を抑制できる。
【００２３】
特に、第１、第２の回転体１０、１２は非磁性のステンレス系材料からなり、緩衝材１５はポリフェニレンサルファイド系材料からなり、第１、第２のリング磁石部１４、１６をポリアミド系磁石材料とすることによって、互いの剥離を非常に抑制して上記効果を確実に得ることができる。軸部８に第１、第２の回転体１０、１２をかしめて連結する際もステンレス系材料を用いているので的確にかしめることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明にかかる回転角度およびトルク検出装置は、使用時に高温状態となっても、検出精度の劣化を抑制でき、各種の車両のパワーステアリング等で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態における回転角度およびトルク検出装置の断面図
【図２】同検出装置の緩衝材を介して第１のリング磁石部を保持した第１の回転体の斜視図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】同検出装置の第１の回転体の斜視図
【図５】同検出装置の緩衝材の斜視図
【図６】同検出装置の緩衝材を保持した第１の回転体の斜視図
【図７】同検出装置の第１のリング磁石部の斜視図
【図８】従来の回転角およびトルク検出装置の断面図
【符号の説明】
【００２６】
２トーションバー
４入力軸
６出力軸
８軸部
１０第１の回転体
１２第２の回転体
１４第１のリング磁石部
１６第２のリング磁石部
１７金属リング体
１８第１の磁気検知素子
２０第２の磁気検知素子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーを有する軸部と、前記軸部の回転角度を検出する回転角度検出部と、前記軸部のトルクを検出するトルク検出部とを備え、
前記トルク検出部は前記トーションバーを挟むように前記軸部に連結した第１、第２の回転体と、前記第１、第２の回転体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第１、第２の回転体に保持させた第１、第２のリング磁石と、前記第１、第２のリング磁石の磁極に対向させた第１、第２の磁気検知素子とを有し、
前記第１、第２のリング磁石の線膨張係数よりも小さく前記第１、第２の回転体の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する緩衝材を介して、前記第１、第２のリング磁石を前記第１、第２の回転体に保持させた回転角度およびトルク検出装置。
【請求項２】
前記回転体は非磁性のステンレス系材料からなり、前記緩衝材はポリフェニレンサルファイド系材料からなり、前記金属リング体はポリアミド系磁石材料からなる請求項１記載の回転角度およびトルク検出装置。
【請求項３】
２つの金属リング体を２つの回転体に各々保持させる保持工程と、前記金属リング体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置した着磁パターンを２つの前記金属リング体に各々着磁してリング磁石を形成する磁石形成工程と、前記リング磁石を保持した２つの前記回転体を軸部に連結する連結工程とを備え、
前記保持工程では、前記金属リング体の線膨張係数よりも小さく前記回転体の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する緩衝材を前記回転体に射出成形するとともに、前記金属リング体を前記緩衝材に射出成形して、前記緩衝材を介して前記金属リング体を前記回転体に保持させる回転角度およびトルク検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記回転体は非磁性のステンレス系材料からなり、前記緩衝材はポリフェニレンサルファイド系材料からなり、前記金属リング体はポリアミド系磁石材料からなる請求項３記載の回転角度およびトルク検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１、第２回転体は前記軸部にかしめて連結する請求項３記載の回転角度およびトルク検出装置の製造方法。

【図１】