專利名稱：轉(zhuǎn)矩檢測裝置及電動動力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對方向盤的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩進行檢測的轉(zhuǎn)矩檢測裝置及包含該轉(zhuǎn)矩檢測裝置的電動動力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
US2006/0137474所公開的轉(zhuǎn)矩傳感器由以下構(gòu)成:在同一軸上連結(jié)有輸入軸與輸出軸的扭桿；安裝于輸入軸的端部的環(huán)狀的磁鐵；安裝于輸出軸的端部的一組環(huán)狀的磁軛；以接近于一組磁軛的外周的方式配置的一組集磁環(huán)；以及磁傳感器等。在各磁軛上在整周以等間隔設(shè)置有與磁鐵的N極和S極相同數(shù)量的爪。一組集磁環(huán)對磁軛從磁鐵所感應(yīng)到的磁通進行收集。磁傳感器插入到一組集磁環(huán)之間，且對由集磁環(huán)所收集的磁通產(chǎn)生的磁通密度進行檢測。當(dāng)通過對方向盤進行轉(zhuǎn)向操縱而在輸入軸和與輸出軸之間輸入轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩)時，通過扭桿被扭轉(zhuǎn)，使得磁鐵與磁軛的周向上的相對位置產(chǎn)生偏移。轉(zhuǎn)矩傳感器能夠通過根據(jù)該相對位置的偏移而在磁軛上產(chǎn)生變化的磁通密度，對在輸入軸和輸出軸之間被輸入的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩進行檢測。在US2006/0137474所公開的轉(zhuǎn)矩傳感器中，在各磁軛設(shè)置有爪的部分形成為當(dāng)從磁軛的周向觀察時在向磁軛的徑向內(nèi)側(cè)延伸之后呈大致直角彎曲并沿磁軛的軸向延伸的L字狀(參照US2006/0137474的圖5)。并且，在一組磁軛中，彼此的爪的頂端部分在周向交替配置。在轉(zhuǎn)矩傳感器中，雖然希望將磁通所流經(jīng)的爪沿軸向延伸并增大爪，以便提高轉(zhuǎn)矩的檢測能力及檢測精度，但是若軸向上的爪的尺寸(以下，在該說明書中有時稱為“有效長度”)過大，則爪的頂端過于接近對方側(cè)的磁軛。這樣，一組磁軛在彼此接近的部分可能干涉。另外，由于在該部分磁通從磁軛容易不經(jīng)意地泄露，因此磁傳感器不易對磁軛的磁通密度(集磁環(huán)所收集的磁通密度)進行高精度地檢測。也就是說，轉(zhuǎn)矩傳感器不易對轉(zhuǎn)矩進行高精度地檢測。另外，總是期望轉(zhuǎn)矩傳感器的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠防止一對磁軛的干涉且實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測能力及檢測精度的提高的轉(zhuǎn)矩檢測裝置及包含該轉(zhuǎn)矩檢測裝置的電動動力轉(zhuǎn)向裝置。另外，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的轉(zhuǎn)矩檢測裝置及包含該轉(zhuǎn)矩檢測裝置的電動動力轉(zhuǎn)向裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例的特點，軛環(huán)包括:延伸部，其從爪的根部向徑向外側(cè)延伸；折彎部，其從延伸部的徑向外側(cè)端部向軸向折彎，在一對磁軛中，彼此的爪的頂端部分在周向交替配置，且在軸向上，一對磁軛的外圍尺寸大于等于所述磁鐵的長度。在各磁軛中，將爪的有效長度增加了折彎部的量。這樣，在轉(zhuǎn)矩檢測裝置中，能夠使轉(zhuǎn)矩的檢測能力及檢測精度提聞。并且，在軸向上，一對磁輒的外圍尺寸大于等于磁鐵的長度，因此能夠?qū)⒋盆F減小到一對磁軛的外圍尺寸(全長)以下，從而能夠相應(yīng)地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測裝置的小型化。結(jié)合附圖，基于以下對實施方式的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點是顯而易見的，其中，使用相同的數(shù)字表示相同的元件，其中，


圖1是示出具備本發(fā)明的一實施方式所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的簡要結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是轉(zhuǎn)矩檢測裝置的分解立體圖。圖3是轉(zhuǎn)矩檢測裝置的剖視圖。圖4是從徑向外側(cè)觀察一對磁軛的側(cè)視圖。圖5是磁軛單元的立體圖。圖6A是示出轉(zhuǎn)矩檢測裝置的扭桿16從轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)沿一個方向被扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)的示意圖。圖6B是示出轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)的示意圖。圖6C是示出轉(zhuǎn)矩檢測裝置的扭桿16從轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)沿與圖6A相反的方向被扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)的示意圖。圖7A是一個磁軛的軸向剖視圖。圖7B是現(xiàn)有技術(shù)的磁軛的剖視圖。圖8A是在現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)矩檢測裝置中從徑向外側(cè)觀察磁鐵及一對磁軛的示意性的圖。圖SB是在本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置中從徑向外側(cè)觀察磁鐵及一對磁軛的示意性的圖。圖9是使本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置的爪與現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)矩檢測裝置的爪重合而示出的圖。圖10是用于對在轉(zhuǎn)矩檢測裝置中根據(jù)扭桿被扭轉(zhuǎn)而爪和磁鐵的一極重疊的部分的面積變化的情況進行說明的曲線圖。圖11是從通過磁軛的圓心位置且沿軸向的平坦面的位置觀察本發(fā)明的其它實施方式所涉及的磁軛的側(cè)視圖。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是示出具備本發(fā)明的一實施方式所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的電動動力轉(zhuǎn)向裝置I的簡要結(jié)構(gòu)的示意圖。電動動力轉(zhuǎn)向裝置I具有:與方向盤2連結(jié)的轉(zhuǎn)向軸3 ;經(jīng)由萬向接頭4與轉(zhuǎn)向軸3連結(jié)的中間軸5 ;經(jīng)由萬向接頭6與該中間軸5連結(jié)的小齒輪軸7 ；以及形成有與設(shè)置于小齒輪軸7的頂端部的小齒輪8嚙合的齒條9且沿車輛的左右方向延伸的齒條軸10。齒條軸10以能夠沿軸向移動的方式支承于筒狀的罩殼11。在齒條軸10的兩端部分別連結(jié)有拉桿12，且各拉桿12經(jīng)由對應(yīng)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂(未圖示)與對應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪13連結(jié)。當(dāng)方向盤2被轉(zhuǎn)向操縱進而轉(zhuǎn)向軸3被旋轉(zhuǎn)時，該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由中間軸5等被傳遞到小齒輪8，進而通過小齒輪8以及齒條9轉(zhuǎn)換為沿車輛的左右方向的齒條軸10的直線運動。這樣,達成轉(zhuǎn)向輪13的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向軸3具有:與方向盤2連接的作為第一軸的第一轉(zhuǎn)向操縱軸14 ;以及與萬向接頭4連接的作為第二軸的第二轉(zhuǎn)向操縱軸15。這些第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸14、15經(jīng)由作為彈性構(gòu)件的扭桿16在同軸上被互相連結(jié)。第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸14、15能夠互相傳遞轉(zhuǎn)矩，且在規(guī)定范圍內(nèi)形成為能夠相對旋轉(zhuǎn)。并且，當(dāng)通過對方向盤2進行轉(zhuǎn)向操縱，而與方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被輸入到第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸14、15之間時，扭桿16被扭轉(zhuǎn)，此時，第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸14、15相對旋轉(zhuǎn)。電動動力轉(zhuǎn)向裝置I具備:對方向盤2上所負載的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩進行檢測的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17 ;對車速進行檢測的車速傳感器18 ;轉(zhuǎn)向操縱輔助用的電動機19 ;以及包含微型計算機的作為控制部的ECU20，所述微型計算機根據(jù)檢測得出的車速和轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩而對電動機19進行驅(qū)動控制。在矩檢測裝置17中，根據(jù)基于由扭桿16的扭轉(zhuǎn)引起的第一轉(zhuǎn)向操縱軸14與第二轉(zhuǎn)向操縱軸15的相對旋轉(zhuǎn)位移量的磁通密度的變化，對傳遞到第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸
14、15的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩進行檢測。當(dāng)ECU20對轉(zhuǎn)向操縱輔助用的電動機19進行驅(qū)動時，電動機19的輸出旋轉(zhuǎn)(驅(qū)動力)由渦輪機構(gòu)等減速機構(gòu)21減速進而傳遞到第二轉(zhuǎn)向操縱軸
15。進而，傳遞到第二轉(zhuǎn)向操縱軸15的動力經(jīng)由中間軸5等傳遞到包含小齒輪軸7、齒條軸10、拉桿12以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂等的轉(zhuǎn)向機構(gòu)22，由此通過電動機19的驅(qū)動力來輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力。圖2是轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的分解立體圖。圖3是轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的剖視圖。如圖2及圖3所示，扭桿16的一端16A使用銷等(未圖示)來與第一轉(zhuǎn)向操縱軸14結(jié)合，扭桿16的另一端16B使用銷等(未圖示)來與第二轉(zhuǎn)向操縱軸15結(jié)合。轉(zhuǎn)矩檢測裝置17具備:所述的扭桿16 ;磁鐵25 ;軟磁體制的一對磁軛26 ;對來自磁軛26的磁通進行感應(yīng)的一對集磁環(huán)28 ;以及作為磁傳感器的一對霍耳集成電路30。這里，當(dāng)表不一對磁軛26、一對集磁環(huán)28以及一對霍耳集成電路30的各自的一方時,在符號的末尾標注“A”，且當(dāng)表示另一方時，在符號的末尾標注“B”。在圖2中，用磁軛26A表示上側(cè)的磁軛26且用磁軛26B表不下側(cè)的磁軛26來加以區(qū)分。另外，將用集磁環(huán)28A表不上側(cè)的集磁環(huán)28且用集磁環(huán)28B表示下側(cè)的集磁環(huán)28來加以區(qū)分。另外，用霍耳集成電路30A表示左側(cè)的霍耳集成電路30且用霍耳集成電路30B表示右側(cè)的霍耳集成電路30來加以區(qū)分。而且，在圖2及圖3中，上下的方向一致。磁鐵25為相對于第一轉(zhuǎn)向操縱軸14的一端以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式固定的環(huán)狀(具體而言，圓管狀)，且在多個周向位置被交替磁化為N極和S極。作為磁鐵25例如能夠采用鐵氧體磁鐵。由于磁鐵25相對于第一轉(zhuǎn)向操縱軸14呈同軸狀固定，因此磁鐵25的軸線與第一轉(zhuǎn)向操縱軸14的軸線互相一致。一對磁軛26，以能夠繞磁鐵25旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)固定于第二轉(zhuǎn)向操縱軸15的一端。一對磁軛26分別形成為環(huán)狀。具體而言，一對磁軛26分別一體地具有:互相分隔并對置的環(huán)狀的軛環(huán)40 ;以及一個一個設(shè)置于軛環(huán)40的內(nèi)周緣的多個周向位置的多個爪41。軛環(huán)40 —體地包含:從爪41的根部41A向徑向外側(cè)延伸的矩形薄板狀的延伸部40A ；以及從構(gòu)成軛環(huán)40的外部輪廓的環(huán)狀的折彎部40B。一個一個延伸部40A在軛環(huán)40的軸向較薄。整個延伸部40A在周向以等間隔排列，相應(yīng)地，多個爪41從延伸部40A沿該軸向突出(延伸設(shè)置)并在周向以等間隔排列。一個一個爪41為在軛環(huán)40的徑向較薄的板狀。另外，在折彎部40B中，雖然在軸向具有一定程度的寬度，但是徑向上的壁厚較薄。在折彎部40B的軸向上的一端緣(在磁軛26A的情況下為上端緣，在磁軛26B的情況下為下端緣)連接有延伸部40A。參照圖3，當(dāng)從周向觀察上側(cè)的磁軛26A的軛環(huán)40 (圖3的左側(cè)部分)時，爪41呈向下方突出的狀態(tài)，折彎部40B從延伸部40A的徑向外側(cè)端部向軸向(該爪41突出的向下的方向)折彎，其中，該延伸部40A從該爪41的根部41A向徑向外側(cè)端部延伸。另外，當(dāng)從周向觀察下側(cè)的磁軛26B的軛環(huán)40 (圖3的右側(cè)部分)時，爪41呈向上方突出的狀態(tài)，折彎部40B從延伸部40A的徑向外側(cè)端部向軸向(該爪41突出的向上的方向)折彎，其中，該延伸部40A從該爪41的根部41A向徑向外側(cè)端部延伸。因此，在磁軛26A設(shè)置有爪41的部分，具有J字形狀(在軸向折彎部40B比爪41還短的情況)或U字形狀(在軸向折彎部40B與爪41長度相同的情況)的截面。圖4是從徑向外側(cè)觀察一對磁軛26的側(cè)視圖。參照圖4，從磁軛26的徑向外側(cè)觀察，在各磁軛26的爪41中，一個一個爪41具有尺寸相等的相同形狀。具體而言，在一個爪41中，當(dāng)將位于離根部41A最遠的端部即在寬度方向(磁軛26的周向)位于中央的部分設(shè)為頂端41B時，各爪41從該徑向觀察具有寬度朝向頂端41B側(cè)變窄且被倒圓角的曲線輪廓R。在圖4中，輪廓R形成為拋物線(圓錐曲線)，即形成為大致U字形狀。如果爪41具有拋物線輪廓R，則由于輪廓R容易再現(xiàn)，因此能夠比較簡單地形成。取而代之，輪廓R可以通過使曲率半徑不同的多條曲線連續(xù)而構(gòu)成。在這種情況下，通過由多條曲線構(gòu)成爪41的輪廓R，從而能夠形成具有符合設(shè)計要求的復(fù)雜的曲線形狀的輪廓R的爪41。圖5是磁軛單元33的立體圖。與一對磁軛26相關(guān)聯(lián)，在轉(zhuǎn)矩檢測裝置17設(shè)置有圖5所示的圓管狀的合成樹脂部件32。一對磁軛26以在軸向隔開規(guī)定間隙地呈同軸狀對置配置，并且各爪41的頂端部分(頂端41B側(cè)的部分)在周向交替配置的方式定位的狀態(tài)(也參照圖4),被鑄模于合成樹脂部件32。在一對磁軛26中,爪41的各自的內(nèi)周面在與合成樹脂部件32的內(nèi)周面32A大致共面的狀態(tài)下，從該內(nèi)周面32A露出。在一對磁軛26中，軛環(huán)40的折彎部40B的外周面在與合成樹脂部件32的外周面32B大致共面的狀態(tài)下，從該外周面32B露出。以下，將一對磁軛26與保持一對磁軛26的合成樹脂部件32的組合稱為磁軛單元33。磁軛單元33形成為圓管狀。如圖3所示，在完成組裝的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17中，磁軛單元33 (換言之，一對磁軛26)相對于第二轉(zhuǎn)向操縱軸15呈同軸狀固定，并且與第一轉(zhuǎn)向操縱軸14也形成為同軸狀，且從徑向外側(cè)非接觸地包圍磁鐵25。因此，磁軛單元33與磁鐵25形成為同軸狀。而且，在這種狀態(tài)下的磁軛26 (磁軛單元33)、第一轉(zhuǎn)向操縱軸14、第二轉(zhuǎn)向操縱軸15以及磁鐵25的各自的軸向一致，將該軸向統(tǒng)稱為“軸向Xl ”。并且，在定位于磁軛單元33的一對磁軛26中，在軸向XI，一對磁軛26的外圍尺寸Q即、將彼此的延伸部40A的厚度T與彼此的軛環(huán)40的延伸部40A的間隔K相加的值Q(=K+T+T)大于等于磁鐵的長度G。因此,在軸向XI,磁鐵25位于一對磁軛26的內(nèi)側(cè)。參照圖2，一對集磁環(huán)28為采用軟磁體而形成的環(huán)狀的部件，且從徑向外側(cè)包圍一對磁軛26,并以能夠繞一對磁軛26相對旋轉(zhuǎn)的方式配置,且分別相對于一對磁軛26磁稱合。具體而言，上側(cè)的集磁環(huán)28A相對于上側(cè)的磁軛26A的折彎部40B沿整周從徑向外側(cè)非接觸地對置，下側(cè)的集磁環(huán)28B相對于下側(cè)的磁軛26B的折彎部40B沿整周從徑向外側(cè)非接觸地對置(參照圖3)。此時，一對磁軛26與一對集磁環(huán)28形成為同軸狀。一對集磁環(huán)28在周向上的一處具有在軸向Xl分隔地對置的平板狀的集磁板35、36。一對集磁環(huán)28能夠?qū)a(chǎn)生于一對磁軛26的磁通引導(dǎo)至集磁板35、36，進而收集到集磁板35、36之間?；舳呻娐?0被插入到形成在集磁板35、36之間的氣隙37內(nèi)(也參照圖3)。關(guān)于霍耳集成電路30的功能以后進行說明。這種轉(zhuǎn)矩檢測裝置17構(gòu)成為:隨著轉(zhuǎn)向操縱方向盤2而扭桿16被扭轉(zhuǎn)，進而磁鐵25以及一對磁軛26相對旋轉(zhuǎn)從而一對磁軛26之間的磁通密度產(chǎn)生變化。從圖6A至圖6C是用于對轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的動作進行說明的示意圖，圖6A示出扭桿16從轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)沿一個方向被扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)，圖6B是示出轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)，圖6C示出扭桿16從轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)沿與圖6A相反的方向被扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。圖6B是示出方向盤2不被轉(zhuǎn)向操縱的狀態(tài)(轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài))。在這種情況下，不在第一以及第二轉(zhuǎn)向操縱軸14、15施加轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。在一對磁軛26中，各爪41的頂端41B配置為:其指向磁鐵25的N極(在圖6的磁鐵25中用點涂滿的部分)及S極(在圖6的磁鐵25中不帶點的部分)的邊界。在這種狀態(tài)下，在各磁軛26的爪41中，由于從磁鐵25的N極及S極輸入輸出相同數(shù)量的磁力線，因此在磁軛26A以及磁軛26B的各自的內(nèi)部磁力線閉合。因此，在磁軛26A以及磁軛26B之間磁通未泄露,而是磁軛26A和磁軛26B之間的磁通密度保持為零而未產(chǎn)生變化。另一方面，當(dāng)通過對方向盤2進行轉(zhuǎn)向操縱而扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被輸入到第一轉(zhuǎn)向操縱軸14和第二轉(zhuǎn)向操縱軸15之間進而扭桿16 (參照圖3)被扭轉(zhuǎn)時，固定于第一轉(zhuǎn)向操縱軸14的磁鐵25與固定于第二轉(zhuǎn)向操縱軸15的一對磁軛26的相對位置在周向產(chǎn)生變化。這樣，如圖6A及圖6C所示，由于各磁軛26的爪41的頂端41B變得與磁鐵25的N極以及S極的邊界不一致，因此在各磁軛26中具有N或S的極性的磁力線增加。此時，在磁軛26A以及磁軛26B中，由于具有極性互相相反的極性的磁力線增加，因此在磁軛26A和磁軛26B之間產(chǎn)生磁通密度(磁通密度的變化)。該磁通密度大致與扭桿16的扭轉(zhuǎn)量成比例，且根據(jù)扭桿16的扭轉(zhuǎn)方向而極性顛倒。參照圖3，這樣，當(dāng)磁軛26A和磁軛26B之間產(chǎn)生磁通密度時，一對集磁環(huán)28將產(chǎn)生于一對磁軛26的磁通引導(dǎo)至集磁板35、36，進而收集到集磁板35、36之間。因此，即使在形成于集磁板35、36之間的氣隙37內(nèi)也與磁軛26A和磁軛26B之間相同產(chǎn)生磁通密度。插入到氣隙37內(nèi)的霍耳集成電路30能夠?qū)τ赏ㄟ^一對集磁環(huán)28收集到氣隙37內(nèi)的磁通(原本產(chǎn)生于一對磁軛26的磁通)產(chǎn)生的磁通密度進行檢測，進而作為電信號取出。E⑶20 (參照圖1)基于來自霍耳集成電路30的電信號計算扭桿16的扭轉(zhuǎn)量換言之計算輸入到轉(zhuǎn)向軸3的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。圖7A是從通過一個磁軛26的圓心位置沿軸向的平坦面的位置觀察該磁軛26的側(cè)視圖，并由剖面示出一部分，圖7B是現(xiàn)有技術(shù)的磁軛26的剖視圖。 參照圖7A，在本發(fā)明中，在一對磁軛26的各個磁軛中，將爪41的有效長度Y (軸向Xl的最大長度)增加了折彎部40B的量。具體而言，一對磁軛26的各個磁軛上的設(shè)置爪41的部分，一旦在折彎部40B從對方側(cè)的磁軛26 (應(yīng)該位于圖7A中示出的磁軛26的上方的磁軛26)離開后，便經(jīng)由延伸部40A而后在爪41朝向?qū)Ψ絺?cè)的磁軛26延伸。因此，與圖7B所示的現(xiàn)有技術(shù)那樣未設(shè)置折彎部40B的情況相比，能夠?qū)⒆?1的有效長度Y增大折彎部40B的量。這樣，由于在各爪41取出較多磁通，因此在轉(zhuǎn)矩檢測裝置17中能夠提高轉(zhuǎn)矩的檢測能力以及檢測精度。另外，參照圖3，在具有折彎部40B的情況下，在磁軛26中與集磁環(huán)28在徑向?qū)χ玫牟糠謽?gòu)成折彎部40B，從而能夠確保磁軛26與集磁環(huán)28的對置面積較大，因此，磁通有效地從磁軛26被交接到集磁環(huán)28。這樣，能夠提高轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的轉(zhuǎn)矩檢測能力及檢測精度。這里，在有效長度Y (參照圖7A)增大的爪41中，由于經(jīng)由延伸部40A與折彎部40B連結(jié)的根部側(cè)(根部41A側(cè))增大，因此并非頂端41B側(cè)的部分向?qū)Ψ絺?cè)的磁軛26接近。因此，一對磁軛26不會互相干涉,進而磁通也不易從一對磁軛26之間泄露。如上所述，能夠防止一對磁軛26的干涉，且實現(xiàn)檢測能力及檢測精度的提高。并且，由于在軸向XI, —對磁軛26的外圍尺寸Q大于等于磁鐵25的長度G,因此能夠?qū)⒋盆F25減小到一對磁軛26的外圍尺寸Q (全長)以下。能夠相應(yīng)地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的小型化。圖8A是針對現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17，從徑向外側(cè)觀察磁鐵25及一對磁軛26的周向上的一部分的示意性的圖，圖8B是針對本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17從徑向外側(cè)觀察磁鐵25及一對磁軛26的周向上的一部分的示意性的圖。圖9是使本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的爪41、與現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的爪41重合而示出的圖。將現(xiàn)有技術(shù)的頭端細的等邊梯形狀的爪41 (參照圖8A)、與本發(fā)明的爪41 (參照圖8B)進行比較。在這些爪41中，軸向Xl的長度相等，且根部41A的周向(磁軛26的周向)的最大寬度W也相等(參照圖9)。在本發(fā)明中，由于磁軛26的爪41從磁軛26的徑向觀察具有朝向頂端側(cè)寬度變窄且被倒圓角的曲線輪廓R，因此形成為朝向頂端41B側(cè)凸出且彎曲的形狀。因此，在本發(fā)明的爪41中沒有存在于現(xiàn)有技術(shù)的梯形狀的爪41的頂端41B側(cè)的兩個角C。這樣，在本發(fā)明中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠?qū)⒆?1的頂端41B側(cè)與對方側(cè)的磁軛26的軛環(huán)40的間隙S(用虛線包圍的部分)確保增大兩個角C的量。由于在本發(fā)明的呈凸出且彎曲的形狀的爪41中沒有尖角，因此磁軛26的磁通不易泄露。進而，由于在呈凸出且彎曲的形狀的爪41中爪41的頂端41B側(cè)與對方側(cè)的磁軛26的軛環(huán)40的間隙S比較大，這樣，即使在該爪41與對方側(cè)的磁軛26之間磁通也不易泄露。因此，在霍耳集成電路30 (參照圖3)中，經(jīng)由集磁環(huán)28能夠?qū)Υ跑?6的磁通進行高精度地檢測。其結(jié)果是，能夠提高轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的轉(zhuǎn)矩檢測能力及檢測精度。圖10是用于對在轉(zhuǎn)矩檢測裝置17中根據(jù)扭桿16的扭轉(zhuǎn)情況而爪41和磁鐵25的一極重疊的部分的面積變化的情況進行說明的曲線圖。另外，在形成為這種凸出且彎曲的形狀的本發(fā)明的爪41的情況下，當(dāng)在所述的轉(zhuǎn)向操縱中立狀態(tài)下(參照圖6B及圖8B)扭桿16被扭轉(zhuǎn)時，參照圖10，磁鐵25的N極或S極與爪41 (從徑向觀察)重合的面積根據(jù)扭桿16的扭轉(zhuǎn)量(換言之，磁鐵25與磁軛26的相對旋轉(zhuǎn)量)而變化。這里，由于本發(fā)明的爪41形成為凸出且彎曲的形狀，因此，在從根部41A至頂端41B前方的區(qū)域(參照圖9中帶有剖面線的部分)與現(xiàn)有技術(shù)的爪41相比寬度變大。因此，本發(fā)明的爪41的情況下的N極或S極與爪41重合的面積以比現(xiàn)有技術(shù)的爪41的情況大的狀態(tài)變化。另外，與現(xiàn)有技術(shù)的爪41的情況相比，本發(fā)明的爪41的情況的該面積的變化更呈直線狀，且變化的斜率更大(尤其，圖線的拐點處的開始上升附近與上升結(jié)束附近的區(qū)域)。因此，在采用本發(fā)明的爪41的轉(zhuǎn)矩檢測裝置17中，磁通(換言之轉(zhuǎn)矩)的檢測效率也被提聞。另外，參照圖4，在各磁軛26中，優(yōu)選一個爪41的根部41A的周向上的最大寬度W為在周向相鄰的爪41彼此間的間距P的一半值以下。在這種情況下，由于在一對磁軛26中在周向交替配置的彼此的爪41中的相鄰的爪41之間能夠確保足夠的間隙，因此能夠防止磁通從相鄰的爪41之間泄露，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測能力及檢測精度的進一步的提高。另外，參照圖3，在該轉(zhuǎn)矩檢測裝置17中，由于霍耳集成電路30在由集磁環(huán)28將在一對磁軛26中產(chǎn)生的磁通的密度平均化后的狀態(tài)下對該磁通進行檢測，因此能夠不偏移地對磁軛26的磁通密度進行檢測。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測能力及檢測精度的進一步的提高。并且，由于這樣實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩檢測裝置17的方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩的檢測能力及檢測精度的提高，因此在電動動力轉(zhuǎn)向裝置I中，能夠高精度地實現(xiàn)由電動機19對方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩進行的輔助。本發(fā)明并不限定于上述實施方式，而是例如，在上述實施方式中，雖然作為磁傳感器采用了兩個霍耳集成電路30 (參照圖2)，但是也可以采用一個霍耳集成電路30。另外，作為磁傳感器可以采用磁阻元件(MR元件)來代替霍耳集成電路30。另外，磁鐵25的極數(shù)能夠任意地設(shè)定為:12極、16極、18極、24極…。圖11是從通過磁軛26的圓心位置且沿軸向的平坦面的位置觀察其它實施方式所涉及的磁軛26的側(cè)視圖。在上述實施方式的各磁軛26的軛環(huán)40中，雖然折彎部40B沿軸向Xl從延伸部40A的徑向外 側(cè)端部向爪41突出的方向折彎(參照圖7)，但是如圖11所示，也可以向與爪41突出的方向相反的方向折彎。在這種情況下，在各磁軛26中設(shè)置有爪41的部分從周向觀察呈曲柄形狀。而且，參照圖3，具有下列情況:一對集磁環(huán)38在軸向Xl的間隔形成為定值，且這些集磁環(huán)38構(gòu)成相對位置已定的集磁環(huán)組件50。在這種情況下,在軸向Xl上,如果一對磁軛26的延伸部40A的間隔K比集磁環(huán)組件50的最大長度P還大，那么將折彎部40B向爪41突出的方向折彎，從而能夠使折彎部40B相對于對應(yīng)的集磁環(huán)38從徑向內(nèi)側(cè)對置。另一方面，如果該間隔K比集磁環(huán)組件50的最大長度P還小，那么將折彎部40B向與爪41突出的方向相反的方向折彎(參照圖11)，從而能夠使折彎部40B相對于對應(yīng)的集磁環(huán)38從徑向內(nèi)側(cè)對置。這樣，通過改變折彎部40B的折彎方向，而能夠使用共用的集磁環(huán)組件50。在本實施方式中，雖然對包含集磁環(huán)的轉(zhuǎn)矩檢測裝置適用于汽車的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的例子進行了說明，但是本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩檢測裝置也能夠適用于電動動力轉(zhuǎn)向裝置以外的其它的裝置或機器。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)矩檢測裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)矩檢測裝置包含: 彈性構(gòu)件，其將第一軸及第二軸連結(jié)成能夠相對旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被輸入到所述第一軸和所述第二軸之間而扭轉(zhuǎn)； 磁鐵，其為相對于所述第一軸呈同軸狀固定的環(huán)狀，且在周向被交替磁化為N極和S極； 一對磁軛，該一對磁軛形成為相對于所述第二軸呈同軸狀固定并且非接觸地包圍所述磁鐵的環(huán)狀，該一對磁軛在軸向被對置配置； 一對集磁環(huán)，該一對集磁環(huán)為分別包圍所述一對磁軛的環(huán)狀，且對產(chǎn)生于所述一對磁軛的磁通進行引導(dǎo)收集；以及 磁傳感器，其配置在所述一對集磁環(huán)之間，且對由所述集磁環(huán)收集的磁通的密度進行檢測， 所述一對磁軛分別包含:環(huán)狀的軛環(huán)；多個爪，該多個爪從所述軛環(huán)向軸向延伸并在周向以等間隔排列， 所述軛環(huán)包括:延伸部，其從所述爪的根部向徑向外側(cè)延伸；折彎部，其從所述延伸部的徑向外側(cè)端部向軸向折彎， 在所述一對磁軛中，彼此的爪的頂端部分在周向交替配置，且在軸向上，所述一對磁軛的外圍尺寸大于等于所述磁鐵的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩檢測裝置，其特征在于， 所述折彎部向所述爪突出的方向折彎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩檢測裝置，其特征在于， 所述折彎部向與所述爪突出的方向相反的方向折彎。
4.一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置,其特征在于， 所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置包含: 權(quán)利要求廣3中任意一項所述的轉(zhuǎn)矩檢測裝置，其檢測方向盤的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩； 電動機，其產(chǎn)生用于輔助方向盤的轉(zhuǎn)向操縱力的驅(qū)動力；以及 控制部，其根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩檢測裝置檢測得出的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩控制所述電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供轉(zhuǎn)矩檢測裝置及電動動力轉(zhuǎn)向裝置，該轉(zhuǎn)矩檢測裝置(17)包含扭桿(16)，其將第一軸(14)及第二軸(15)連結(jié)；磁鐵(25)，其固定于第一軸(14)；以及磁軛(26)，其固定于第二軸(15)并在軸向上對置配置。各磁軛(26)包含軛環(huán)(40)；多個齒(41)，其在軛環(huán)(40)沿周向排列。軛環(huán)(40)包括延伸部(40A)，其從齒(41)的根部(41A)向徑向外側(cè)延伸；折彎部(40B)，其從延伸部(40A)的徑向外側(cè)端部向軸向折彎。在軸向X1，一對磁軛(26)的外圍尺寸Q大于等于磁鐵(25)的長度G。
文檔編號B62D5/04GK103085874SQ201210441319
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者青木要 申請人:株式會社捷太格特