力矩傳感器的製造方法
2023-09-22 13:12:10 3
力矩傳感器的製造方法
【專利摘要】一種力矩傳感器，其包括：磁場產生部，其與第1軸一起旋轉；旋轉磁路部，其與第2軸一起旋轉；固定磁路部，其固定於殼體；磁檢測器，其用於檢測出伴隨著扭杆的扭轉變形而自磁場產生部通過旋轉磁路部而引導到固定磁路部的磁通密度；以及屏蔽板，其配置於旋轉磁路部與磁檢測器之間，並將磁檢測器進行磁屏蔽。
【專利說明】力矩傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於檢測作用於扭杆的力矩的力矩傳感器。
【背景技術】
[0002]作為設於車輛的轉向裝置的力矩傳感器，已知有利用磁力檢測作用於轉向軸的轉向力矩的非接觸式力矩傳感器。
[0003]在JP2009 — 244205A中公開了一種力矩傳感器,該力矩傳感器包括固定於輸入軸的磁場產生部、固定於輸出軸的旋轉磁路部、固定於殼體的固定磁路部、以及檢測被引導至固定磁路部的磁通密度的磁傳感器。
[0004]當力矩作用於連結輸入軸與輸出軸的扭杆從而扭杆發生扭轉變形時，磁場產生部與旋轉磁路部的旋轉方向的相對位置變化。伴隨與此，自磁場產生部通過旋轉磁路部而引導至固定磁路部的磁通密度變化。磁傳感器輸出與磁通密度相對應的信號。作用於扭杆的力矩根據自磁傳感器輸出的信號而被檢測到。
[0005]參照圖23，對伴隨著扭杆的扭轉變形的磁通的路徑進行說明。旋轉磁路部與固定磁路部之間的磁通的路徑如圖23中直線箭頭所示那樣，是自磁場產生部的永磁體91的N極經由旋轉磁路部的第I軟磁性環92、固定磁路部的第I集磁環(未圖示)、第I集磁磁軛93、第2集磁磁軛94、第2集磁環(未圖示)、旋轉磁路部的第2軟磁性環95而朝向永磁體91的S極的路徑。磁傳感器96配置於第I集磁磁軛93與第2集磁磁軛94之間。
[0006]這裡，在旋轉磁路部中，如圖23中曲線箭頭所示，在第I軟磁性環92與第2軟磁性環95之間存在洩漏磁通。當以裝置的小型化為目的使磁傳感器96靠近輸入輸出軸時，磁傳感器96暴露於旋轉磁路部的洩漏磁通並受到洩漏磁通的影響，因此力矩傳感器將產生檢測誤差。
【發明內容】
[0007]本發明是鑑於上述問題點而完成的，其目的在於提高力矩傳感器的檢測精度。
[0008]根據本發明的某一方式，提供一種力矩傳感器，其用於檢測作用於扭杆的力矩，該扭杆將以旋轉自如的方式支承於殼體內的第I軸與第2軸相連結，其中，該力矩傳感器包括:磁場產生部，其與上述第I軸一起旋轉；旋轉磁路部，其與上述第2軸一起旋轉；固定磁路部，其固定於上述殼體；磁檢測器，其用於檢測伴隨著上述扭杆的扭轉變形而自上述磁場產生部通過上述旋轉磁路部而引導到上述固定磁路部的磁通密度；以及屏蔽板，其配置於上述旋轉磁路部與上述磁檢測器之間，並將上述磁檢測器進行磁屏蔽。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是應用了本發明的第I實施方式的力矩傳感器的電動動力轉向裝置的縱剖視圖。
[0010]圖2是圖1的局部放大圖。
[0011]圖3是磁場產生部的仰視圖。
[0012]圖4是本發明的第I實施方式的力矩傳感器的立體圖，是去除殼體後的狀態的圖。
[0013]圖5是旋轉磁路部的立體圖。
[0014]圖6是傳感器保持件的立體圖。
[0015]圖7是集磁磁軛的立體圖。
[0016]圖8是表示磁通的路徑的圖，實線箭頭表示正規的磁通的路徑，虛線箭頭表示洩漏磁通的路徑。
[0017]圖9是表示洩漏磁通的影響所引起的力矩傳感器的檢測誤差的圖表。
[0018]圖10是應用了本發明的第2實施方式的力矩傳感器的電動動力轉向裝置的局部縱首1J視圖。
[0019]圖11是本發明的第2實施方式的力矩傳感器的立體圖，是去除殼體後的狀態的圖。
[0020]圖12是傳感器保持件的立體圖。
[0021]圖13是集磁磁軛的立體圖。
[0022]圖14是應用了本發明的第3實施方式的力矩傳感器的電動動力轉向裝置的縱剖視圖。
[0023]圖15是圖14的局部放大圖。
[0024]圖16是本發明的第3實施方式的力矩傳感器的立體圖，是去除殼體後的狀態的圖。
[0025]圖17是殼體的立體圖。
[0026]圖18是集磁環的立體圖。
[0027]圖19是應用了本發明的第4實施方式的力矩傳感器的電動動力轉向裝置的局部縱首1J視圖。
[0028]圖20是本發明的第4實施方式的力矩傳感器的立體圖，是去除殼體後的狀態的圖。
[0029]圖21是殼體的立體圖。
[0030]圖22是集磁環的立體圖。
[0031]圖23是表示正規的磁通的路徑以及洩漏磁通的路徑的圖，直線箭頭表示正規的磁通的路徑，曲線箭頭表示洩漏磁通的路徑。
【具體實施方式】
[0032]參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0033]
[0034]參照圖1?圖9對本發明的第I實施方式的力矩傳感器100進行說明。
[0035]首先，參照圖1對應用了本發明的第I實施方式的力矩傳感器100的電動動力轉向裝置I進行說明。
[0036]電動動力轉向裝置I使轉向軸10與輸出軸12聯動於轉向盤而旋轉，使與設於輸出軸12的下端的小齒輪嚙合的齒條軸沿軸向移動從而使車輪轉向。
[0037]另外，電動動力轉向裝置I作為輔助性施加轉向力矩的輔助機構，包括連結於輸出軸12的蝸輪、與蝸輪嚙合的蝸杆、以及旋轉驅動蝸杆的電動馬達。電動動力轉向裝置I通過電動馬達向輸出軸12施加轉向輔助力矩。
[0038]轉向軸10由作為第I軸的輸入軸11和連結於輸入軸11的扭杆21構成。輸入軸
11藉助滾動軸承37以旋轉自如的方式支承於殼體30。作為第2軸的輸出軸12藉助滾動軸承38以旋轉自如的方式支承於殼體49。在輸入軸11的下端側與輸出軸12的上端側之間安裝滑動軸承39。輸入軸11與輸出軸12以在同一軸上旋轉自如的方式支承於殼體30、49。
[0039]輸入軸11形成為圓筒狀，在輸入軸11的內部同軸地收納有扭杆21。扭杆21的上端部藉助銷28而連結於輸入軸11的上端部。扭杆21的下端部自輸入軸11的下端開口部突出，並藉助梳狀齒29而連結於輸出軸12。扭杆21將經由轉向盤輸入至輸入軸11的轉向力矩傳遞到輸出軸12，並且扭杆21對應於該轉向力矩以旋轉軸線O為中心進行扭轉變形。
[0040]在電動動力轉向裝置I中設有非接觸式的力矩傳感器100，該力矩傳感器100用於檢測作用於將輸入軸11與輸出軸12之間連結的扭杆21的轉向力矩。以下，對力矩傳感器100進行說明。
[0041]力矩傳感器100包括:磁場產生部22,其固定於輸入軸11,且與輸入軸11 一起旋轉；旋轉磁路部25，其固定於輸出軸12，且與輸出軸12 —起旋轉；固定磁路部31，其固定於殼體30 ;以及作為磁檢測器的磁傳感器48,其檢測伴隨著扭杆21的扭轉變形而自磁場產生部22通過旋轉磁路部25引導至固定磁路部31的磁通密度。力矩傳感器100基於磁傳感器48的輸出而檢測作用於扭杆21的轉向力矩。
[0042]也可以取代上述結構，將磁場產生部22以與輸出軸12 —起旋轉的方式固定於輸出軸12，將旋轉磁路部25以與輸入軸11 一起旋轉的方式固定於輸入軸11。
[0043]如圖1?圖3所示，磁場產生部22包括壓入輸入軸11的環狀的背磁軛24和結合於背磁軛24的下端面的環狀的環形磁體23。
[0044]環形磁體23是在輸入軸11的旋轉軸線O方向上產生磁場的環狀的永磁體。環形磁體23是通過朝向旋轉軸線O方向磁化硬磁體而形成的多極磁體，具有沿周向以相等的寬度形成的12個磁極。換言之，在環形磁體23的上端面以及下端面沿周向交替配設有6個N極與6個S極。形成於環形磁體23的端面的磁極數在兩個以上的範圍內可任意設定。
[0045]背磁軛24在其下端面藉助粘合劑而固定環形磁體23的上端面即上部磁極面。另夕卜，由於背磁軛24由軟磁體形成，因此該背磁軛24在環形磁體23所帶來的磁場作用下被磁化，從而吸附於環形磁體23。如此，環形磁體23與背磁軛24利用粘合劑的粘合力與磁力結合。背磁軛24具有作為將環形磁體23連結於輸入軸11的連結構件的功能、以及作為結合環形磁體23的相鄰磁極來引導磁通的軛鐵的功能，使磁力集中於環形磁體23的下端面即下部磁極面。
[0046]如圖1、圖2、圖4、以及圖5所示，旋轉磁路部25包括:第I軟磁性環26以及第2軟磁性環27，自磁場產生部22的環形磁體23產生的磁通被引導至該第I軟磁性環26以及該第2軟磁性環27 ;安裝構件70，其安裝於輸出軸12 ；以及模製樹脂71，其將第I軟磁性環26以及第2軟磁性環27固定於安裝構件70。
[0047]第I軟磁性環26包括環狀的第I磁路環部26C、自第I磁路環部26C朝下突出的6個第I磁路柱部26B、自各第I磁路柱部26B的下端分別朝內彎折並與環形磁體23的下端面相對的第I磁路頂端部26A。第2軟磁性環27包括環狀的第2磁路環部27C、自第2磁路環部27C朝上突出的6個第2磁路柱部27B、自各第2磁路柱部27B的上端分別朝內彎折並與環形磁體23的下端面相對的第2磁路頂端部27A。
[0048]第I軟磁性環26以及第2軟磁性環27分別通過衝壓加工而形成。第I軟磁性環26以及第2軟磁性環27並不局限於衝壓加工，也可以通過鑄造、燒結等形成。
[0049]第I磁路頂端部26A以及第2磁路頂端部27A形成為平板狀。第I磁路頂端部26A與第2磁路頂端部27A在與扭杆21的旋轉軸線O正交的同一平面上以旋轉軸線O為中心沿周向隔開相等間隔交替配置。
[0050]另外，第I磁路頂端部26A與第2磁路頂端部27A配置為，在力矩不作用於扭杆21的中立狀態下，第I磁路頂端部26A與第2磁路頂端部27A的沿扭杆21的徑向延伸的各自的中心線指向環形磁體23的N極與S極的交界。
[0051]第I磁路柱部26B與第2磁路柱部27B分別形成為平板狀，並沿旋轉軸線O方向延伸設置。第I磁路柱部26B以隔開預定的間隙而包圍環形磁體23的外周面的方式配置。第I磁路柱部26B以使環形磁體23的磁通不會短路的方式設置。另外，第2磁路柱部27B沿旋轉軸線O向與第I磁路柱部26B相反的方向延伸設置。
[0052]第I磁路環部26C以及第2磁路環部27C配置在與旋轉軸線O正交的平面上，並形成整周相連的環狀。第I磁路環部26C以及第2磁路環部27C並不局限於該形狀，也可以是局部形成有狹縫的C字形狀。
[0053]第I磁路環部26C配置在比環形磁體23的下端面靠上方的位置，第2磁路環部27C配置在比環形磁體23靠下方的位置。換言之，環形磁石23在旋轉軸線O方向上配置於第I磁路環部26C與第2磁路環部27C之間。
[0054]如圖1、圖2、圖4、圖6、以及圖7所示，固定磁路部31包括:第I集磁環32，其沿第I軟磁性環26的第I磁路環部26C的外周設置；第2集磁環33，其沿第2軟磁性環27的第2磁路環部27C的外周設置；第I集磁磁軛34，其連接於第I集磁環32 ；以及第2集磁磁軛35，其連接於第2集磁環33。此外，在圖4中省略了第I集磁環32以及第2集磁環33的一部分的圖不。
[0055]第I集磁環32以及第2集磁環33呈局部形成有狹縫的C字形狀，並鉚接固定於殼體30的內周面。第I集磁環32的內周面與第I軟磁性環26的第I磁路環部26C相對，第2集磁環33的內周面與第2軟磁性環27的第2磁路環部27C相對。
[0056]如此，第I集磁環32以及第2集磁環33配置於旋轉磁路部25的外周，具有緩和旋轉磁路部25的旋轉振擺、偏心的影響而向磁傳感器48側引導磁通的功能。
[0057]第I集磁磁軛34形成為具有與第I集磁環32的外周面抵接的圓弧狀內周面34a的塊狀，第2集磁磁軛35形成為具有與第2集磁環33的外周面抵接的圓弧狀內周面35a的塊狀。
[0058]在第I集磁磁軛34沿旋轉軸線O方向延伸設置有一對集磁凸部34b，在第2集磁磁軛35也沿旋轉軸線O方向延伸設置有一對集磁凸部35b。第I集磁磁軛34的一對集磁凸部34b與第2集磁磁軛35的一對集磁凸部35b以預定的縫隙即磁隙而彼此相對。換言之，在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間形成有沿周向排列的一對磁隙。在各個磁隙內設置磁傳感器48。
[0059]第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35具有將來自旋轉磁路部25的磁通經由第I集磁環32以及第2集磁環33向磁傳感器48聚集的功能。
[0060]第I集磁磁軛34、第2集磁磁軛35、磁傳感器48、以及基板47藉助模製樹脂固定於傳感器保持件40。樹脂制的傳感器保持件40的圓筒部40a插入到殼體30的開口部30a中，並且藉助插入緊固孔40b中的螺栓而安裝於金屬制的殼體30。
[0061]在用於檢測磁場的磁傳感器48中使用了霍爾元件。霍爾元件將與通過該霍爾元件的磁通密度相對應的電壓作為信號而輸出。磁傳感器48將與磁隙的磁場的大小以及方向相對應的電壓通過基板47以及端子44而輸出。端子44藉助連接於傳感器保持件40的布線而與控制器連接。也可以在磁傳感器48中使用具有放大霍爾元件的信號的電路、進行溫度補償的電路、以及靜噪濾波器的電路等的磁傳感器。
[0062]磁傳感器48與形成於第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間並沿周向排列的一對磁隙相對應地設有一對，一方為主系統，另一方為副系統。在電動動力轉向裝置I的電動馬達的控制中使用自主系統的磁傳感器48輸出的輸出電壓。自副系統的磁傳感器48輸出的輸出電壓是為了用控制器診斷力矩傳感器100的異常而使用的。具體而言，控制器比較用主系統檢測出的轉向力矩與用副系統檢測出的轉向力矩，在判斷為它們的差為預先確定的容許差以上的情況下，判定為力矩傳感器100已產生異常。
[0063]接下來，對利用力矩傳感器100檢測作用於扭杆21的轉向力矩的檢測方法進行說明。
[0064]在力矩未作用於扭杆21的中立狀態下，第I軟磁性環26的第I磁路頂端部26A與第2軟磁性環27的第2磁路頂端部27A分別以相同面積與環形磁體23的N極以及S極相對，使兩者磁短路。因此，磁通無法被引導至旋轉磁路部25與固定磁路部31。
[0065]在通過駕駛員操作轉向盤而使指定方向的力矩作用於扭杆21的情況下，扭杆12根據該力矩的方向而扭轉變形。當扭杆21扭轉變形時，第I磁路頂端部26A以比S極大的面積與N極相對，另一方面，第2磁路頂端部27A以比N極大的面積與S極相對。來自環形磁體23的磁通通過旋轉磁路部25而引導至固定磁路部31。具體而言，是自N極經由第I軟磁性環26、第I集磁環32、第I集磁磁軛34、第2集磁磁軛35、第2集磁環33、第2軟磁性環27而朝向S極的路徑。設置於第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間的磁隙的磁傳感器48輸出與磁通的大小以及方向相對應的信號。
[0066]另一方面，在通過駕駛員操作轉向盤而使與上述相反方向的力矩作用於扭杆21的情況下，扭杆21根據該力矩的方向而向相反方向扭轉變形。當扭杆12扭轉變形時，第I磁路頂端部26A以比N極大的面積與S極相對，另一方面,第2磁路頂端部27A以比S極大的面積與N極相對。來自環形磁體23的磁通通過旋轉磁路部25而引導至固定磁路部31,成為與上述相反的路徑。具體而言，是自N極經由第2軟磁性環27、第2集磁環33、第2集磁磁軛35、第I集磁磁軛34、第I集磁環32、第I軟磁性環26而朝向S極的路徑。設置於第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間的磁隙的磁傳感器48輸出與磁通的大小以及方向相對應的信號。
[0067]第I磁路頂端部26A與環形磁體23的N極和S極相對的面積差、以及第2磁路頂端部27A與環形磁體23的N極和S極相對的面積差越大，引導到磁隙的磁通越大，磁傳感器48的輸出信號也增大。因此，通過增加環形磁體23的磁極數，能夠提高引導至磁傳感器48的磁通密度。
[0068]這裡，參照圖8、圖9、以及圖23對旋轉磁路部25內的洩漏磁通進行說明。
[0069]圖8是表示扭杆21扭轉變形，第I軟磁性環26的第I磁路頂端部26A以比S極大的面積與N極相對，第2軟磁性環27的第2磁路頂端部27A以比N極大的面積與S極相對時的磁通路徑的圖，實線箭頭表示正規的磁通的路徑，虛線箭頭表示洩漏磁通的路徑。
[0070]洩漏磁通自第I軟磁性環26繞過磁傳感器48而被引導至第2軟磁性環27。如此，獨立於正規的磁通的路徑，在旋轉磁路部25內存在使第I軟磁性環26與第2軟磁性環27短路的洩漏磁通的路徑(圖23中曲線的箭頭所示的路徑)。由於洩漏磁通的路逕自環形磁體23的N極通過第I軟磁性環26以及第2軟磁性環27而朝向S極，因此僅存在磁極數量的洩漏磁通的路徑。在本實施方式中，環形磁體23具有6對N極與S極，因此使第I軟磁性環26與第2軟磁性環27短路的磁通的路徑存在6個。
[0071]圖9是表示洩漏磁通影響下的力矩傳感器100的檢測誤差的圖表。圖9的橫軸是輸入軸11的旋轉角度，縱軸是力矩傳感器100所檢測出的轉向力矩(檢測力矩)。另外，圖9中實線是主系統的檢測力矩，虛線是副系統的檢測力矩。
[0072]圖9是表示以作用於扭杆21的轉向力矩恆定的方式使輸入軸11旋轉一圈時的力矩傳感器100的檢測力矩。作用於扭杆21的轉向力矩恆定，因此本來的話力矩傳感器100的檢測力矩必須恆定。但是，力矩傳感器100的檢測力矩如圖9所示那樣以60°周期變化。這是因為，使第I軟磁性環26與第2軟磁性環27短路的洩漏磁通的路徑如上述那樣存在6個，該6個洩漏磁通伴隨著輸入軸11的旋轉而變得大小不均進而被檢測出。如此，力矩傳感器100檢測出取決於輸入軸11的旋轉角度的洩漏磁通的變化，換言之，也檢測出與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化。
[0073]當磁傳感器48獲取與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化(誤差成分)時，磁傳感器48檢測出在伴隨著扭杆14的扭轉變形的實際磁通密度中重疊有與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的磁通密度，在力矩傳感器100中產生檢測誤差。當在力矩傳感器100中產生檢測誤差時，利用電動馬達施加於輸出軸12的轉向輔助力矩將產生誤差。因此，在利用電動動力轉向裝置I謀求精度較高的控制的情況下，需要防止與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化所引起的力矩傳感器100的檢測誤差。
[0074]作為其對策，如圖2、圖4、圖6、以及圖7所示，在旋轉磁路部25與磁傳感器48之間配置屏蔽板50,該屏蔽板50用於在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間引導洩漏磁通，並將磁傳感器48相對於洩漏磁通進行磁屏蔽。
[0075]屏蔽板50呈具有與第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35的內周面34a、35a大致相同的曲率半徑的圓弧形狀，屏蔽板50由磁性材料、具體而言為軟磁體形成。
[0076]屏蔽板50與第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35 —起藉助模製樹脂一體成型於傳感器保持件40 (參照圖6)。具體而言，屏蔽板50形成於第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35之間並固定於支承兩者的模製樹脂51 (參照圖2)。屏蔽板50與模製樹脂51通過嵌入成型或者注塑成形而一體成型。
[0077]屏蔽板50以內周面50a與內周面34a、35a處於同一面上的方式、並且在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間與兩者隔開預定的縫隙52、53而配置。
[0078]通過在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間配置屏蔽板50，使得旋轉磁路部25內的洩漏磁通被引導到屏蔽板50而不能到達磁傳感器48。如此，由於在屏蔽板50的作用下相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通被磁屏蔽，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，力矩傳感器100的檢測誤差消失，力矩傳感器100的檢測精度提高。
[0079]當屏蔽板50與第I集磁磁軛34之間的縫隙52以及屏蔽板50與第2集磁磁軛35之間的縫隙53過小時，第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35經由屏蔽板50而短路，磁傳感器48所檢測出的磁通密度將降低。因此，縫隙52、53設定為如下尺寸:能夠抑制磁傳感器48的檢測磁通密度的降低、並且能夠將磁傳感器48相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通進行磁屏蔽的尺寸。
[0080]根據以上的第I實施方式，起到以下所示的效果。
[0081 ] 通過在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間設置屏蔽板50，旋轉磁路部25內的洩漏磁通被屏蔽板55引導而自第I集磁磁軛34向第2集磁磁軛35或者自第2集磁磁軛35向第I集磁磁軛34並繞過磁傳感器48而被引導。如此，由於旋轉磁路部25內的洩漏磁通不能到達磁傳感器48，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，不再存在旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器100的檢測誤差，力矩傳感器100的檢測精度提高。
[0082]另外，由於通過設置屏蔽板50而消除旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器100的檢測誤差，因此能夠將磁傳感器48靠近輸入輸出軸11、12而配置，能夠使力矩傳感器100小型化。
[0083]
[0084]接下來，參照圖10?圖13對本發明的第2實施方式的力矩傳感器200進行說明。以下，僅對與上述第I實施方式不同的點進行說明，對與第I實施方式相同的結構標註相同的附圖標記並省略說明。
[0085]力矩傳感器200與上述第I實施方式的不同之處在於，用於在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間引導洩漏磁通的屏蔽板60的結構。在上述第I實施方式中，屏蔽板50獨立於第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35地形成，但是力矩傳感器200中的屏蔽板60與第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35—體地形成。以下，對屏蔽板60進行詳細說明。
[0086]第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35分別具有延長其局部而形成的第I延長部34c以及第2延長部35c。第I延長部34c與第2延長部35c向彼此靠近的方向延長而形成，並隔開預定的縫隙61而相對配置。
[0087]屏蔽板60由隔開預定的縫隙61而相對配置的第I延長部34c與第2延長部35c構成，並配置於旋轉磁路部25與磁傳感器48之間。屏蔽板60具有與上述第I實施方式中的屏蔽板50相同的功能。換言之，屏蔽板60在第I集磁磁軛34與第2集磁磁軛35之間引導洩漏磁通，並將磁傳感器48相對於洩漏磁通進行磁屏蔽。
[0088]與上述第I實施方式相同，第I延長部34c與第2延長部35c的縫隙61被設定為如下尺寸:能夠抑制磁傳感器48的檢測磁通密度的降低、並且能夠將磁傳感器48相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通進行磁屏蔽的尺寸。
[0089]根據以上的第2實施方式，起到以下所示的效果。
[0090]通過設置與第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35 —體地形成的屏蔽板55，使得旋轉磁路部25內的洩漏磁通被屏蔽板55引導而自第I集磁磁軛34向第2集磁磁軛35或者自第2集磁磁軛35向第I集磁磁軛34並繞過磁傳感器48被引導。如此，由於旋轉磁路部25內的洩漏磁通不能到達磁傳感器48，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，不再存在旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器100的檢測誤差，力矩傳感器100的檢測精度提高。
[0091]另外，由於通過設置屏蔽板60而消除旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器200的檢測誤差，因此能夠將磁傳感器48靠近輸入輸出軸11、12而配置，能夠使力矩傳感器200小型化。
[0092]而且，由於屏蔽板60由將第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35的局部延長而成的第I延長部34c與第2延長部35c構成，因此與屏蔽板50獨立於第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35地設置的上述第I實施方式的力矩傳感器100相比較，能夠減少部件數量。
[0093]
[0094]接下來，參照圖14?圖18對本發明的第3實施方式的力矩傳感器300進行說明。以下，僅對與上述第I實施方式不同的點進行說明，對與第I實施方式相同的結構標註相同的附圖標記並省略說明。
[0095]在旋轉磁路部25與磁傳感器48之間配置屏蔽板55,該屏蔽板55用於在第I集磁環32與第2集磁環33之間引導洩漏磁通，並將磁傳感器48相對於洩漏磁通進行磁屏蔽。
[0096]屏蔽板55呈具有與第I集磁環32以及第2集磁環33大致相同的曲率半徑的圓弧形狀，並具有與第I集磁環32以及第2集磁環33大致相同的厚度。屏蔽板55由磁性材料、具體而言為軟磁體形成。
[0097]屏蔽板55與殼體30—體成型。具體而言,屏蔽板55固定於如圖6所不那樣以結合於殼體30的開口部30a的內周面並橫截開口部30a的方式形成的樹脂件56。屏蔽板55與樹脂件56通過嵌入成型或者注塑成形而一體成型。在屏蔽板55的兩端部形成有缺口55a,該缺口 55a用於在一體成型屏蔽板55與樹脂件56時、供用於對屏蔽板55進行定位的銷嵌入。
[0098]也可以取代將屏蔽板55與殼體30 —體成型,而將屏蔽板55與傳感器保持件40一體成型。在該情況下，屏蔽板55形成於第I集磁磁軛34以及第2集磁磁軛35之間並固定於支承兩者的模製樹脂51 (參照圖2)。
[0099]屏蔽板55在第I集磁環32與第2集磁環33之間與兩者隔開預定的縫隙57、58而配置。
[0100]通過在第I集磁環32與第2集磁環33之間配置屏蔽板55，使得旋轉磁路部25內的洩漏磁通被屏蔽板55引導而不能到達磁傳感器48。如此，由於在屏蔽板55的作用下相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通被磁屏蔽，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，力矩傳感器300的檢測誤差消失，力矩傳感器300的檢測精度提聞。
[0101]當屏蔽板55與第I集磁環32之間的縫隙57以及屏蔽板55與第2集磁環33之間的縫隙58過小時，第I集磁環32與第2集磁環33經由屏蔽板55而短路，磁傳感器48所檢測出的磁通密度降低。因此，縫隙57、58設定為如下尺寸:能夠抑制磁傳感器48的檢測磁通密度的降低、並且能夠將磁傳感器48相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通進行磁屏蔽的尺寸。
[0102]根據以上的第3實施方式，起到以下所示的效果。
[0103]通過在第I集磁環32與第2集磁環33之間設置屏蔽板55，旋轉磁路部25內的洩漏磁通被屏蔽板55引導而自第I集磁環32向第2集磁環33或者自第2集磁環33向第I集磁環32並繞過磁傳感器48而被引導。如此，由於旋轉磁路部25內的洩漏磁通不能到達磁傳感器48，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，不再存在旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器300的檢測誤差，力矩傳感器300的檢測精度提高。
[0104]另外，由於通過設置屏蔽板55而消除旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器300的檢測誤差，因此能夠將磁傳感器48靠近輸入輸出軸11、12而配置，能夠使力矩傳感器300小型化。
[0105]
[0106]接下來，參照圖19?圖22對本發明的第4實施方式的力矩傳感器400進行說明。以下，僅對與上述第3實施方式不同的點進行說明，對與第3實施方式相同的結構標註相同的附圖標記並省略說明。
[0107]力矩傳感器400與上述第3實施方式的不同之處在於，用於在第I集磁環32與第2集磁環33之間引導洩漏磁通的屏蔽板65的結構。在上述第3實施方式中，屏蔽板55獨立於第I集磁環32與第2集磁環33地形成，但是力矩傳感器400中的屏蔽板65與第I集磁環32以及第2集磁環33 —體地形成。以下對屏蔽板65進行詳細說明。
[0108]第I集磁環32以及第2集磁環33分別具有延長其局部而形成的第I延長部32a以及第2延長部33a。第I延長部32a與第2延長部33a向彼此靠近的方向延長而形成，並隔開預定的縫隙66而相對配置。
[0109]屏蔽板65由隔開預定的縫隙66而相對配置的第I延長部32a與第2延長部33a構成，並配置於旋轉磁路部25與磁傳感器48之間。屏蔽板65具有與上述第I實施方式中的屏蔽板55相同的功能。換言之，屏蔽板65在第I集磁環32與第2集磁環33之間引導洩漏磁通，並將磁傳感器48相對於洩漏磁通進行磁屏蔽。
[0110]與上述第I實施方式相同，第I延長部32a與第2延長部33a的縫隙66設定為如下尺寸:能夠抑制磁傳感器48的檢測磁通密度的降低、並且能夠將磁傳感器48相對於旋轉磁路部25內的洩漏磁通磁進行屏蔽的尺寸。
[0111]根據以上的第4實施方式，起到以下所示的效果。
[0112]通過設置與第I集磁環32以及第2集磁環33 —體地形成的屏蔽板55，使得旋轉磁路部25內的洩漏磁通被屏蔽板55引導而自第I集磁環32向第2集磁環33或者自第2集磁環33向第I集磁環32並繞過磁傳感器48被引導。如此，由於旋轉磁路部25內的洩漏磁通不能到達磁傳感器48，因此磁傳感器48不會受到與扭杆14的扭轉變形無關的洩漏磁通的變化的影響。因此，不再存在旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器400的檢測誤差，力矩傳感器400的檢測精度提高。
[0113]另外，由於通過設置屏蔽板65而消除旋轉磁路部25內的洩漏磁通所引起的力矩傳感器400的檢測誤差，因此能夠將磁傳感器48靠近輸入輸出軸11、12而配置，能夠使力矩傳感器400小型化。
[0114]而且，由於屏蔽板65由將第I集磁環32以及第2集磁環33的局部延長而成的第I延長部32a與第2延長部33a構成，因此與屏蔽板55獨立於第I集磁環32以及第2集磁環33地設置的上述第3實施方式的力矩傳感器300相比較，能夠減少部件數量。
[0115]以上，說明了本發明的實施方式，但上述實施方式僅示出了本發明的應用例的一部分，其宗旨並不在於將本發明的技術範圍限定於上述實施方式的具體結構。
[0116]本申請基於2012年3月22日向日本國特許廳提出申請的特願2012 — 65755以及2012年3月22日向日本國特許廳提出申請的特願2012 — 65765要求優先權，並將這些申請的全部內容以參照的方式引入到本說明書中。
[0117]工業上的可利用性
[0118]本發明能夠用作電動動力轉向裝置所使用的力矩傳感器，該電動動力轉向裝置用於輔助駕駛員施加於方向盤的轉向力。
【權利要求】
1.一種力矩傳感器，其用於檢測作用於扭杆的力矩，該扭杆將以旋轉自如的方式支承於殼體內的第I軸與第2軸相連結，其中，該力矩傳感器包括: 磁場產生部，其與上述第I軸一起旋轉； 旋轉磁路部，其與上述第2軸一起旋轉； 固定磁路部，其固定於上述殼體； 磁檢測器，其用於檢測伴隨著上述扭杆的扭轉變形而自上述磁場產生部通過上述旋轉磁路部而引導到上述固定磁路部的磁通密度；以及 屏蔽板，其配置於上述旋轉磁路部與上述磁檢測器之間，並將上述磁檢測器進行磁屏蔽。
2.根據權利要求1所述的力矩傳感器，其中， 上述旋轉磁路部包括第I軟磁性環以及第2軟磁性環，伴隨著上述扭杆的扭轉變形而自上述磁場產生部產生的磁通引導至該第I軟磁性環以及該第2軟磁性環， 上述固定磁路部包括: 第I集磁環以及第2集磁環，該第I集磁環以及該第2集磁環分別沿上述第I軟磁性環的外周以及上述第2軟磁性環的外周設置；以及 第I集磁磁軛以及第2集磁磁軛，該第I集磁磁軛以及該第2集磁磁軛分別連接於上述第I集磁環以及上述第2集磁環，並隔開供上述磁檢測器設置的磁隙而相對配置； 上述屏蔽板配置為，在上述第I集磁磁軛與上述第2集磁磁軛之間引導上述旋轉磁路部處的洩漏磁通。
3.根據權利要求2所述的力矩傳感器，其中， 上述屏蔽板在上述第I集磁磁軛與上述第2集磁磁軛之間相對於該第I集磁磁軛和該第2集磁磁軛隔開預定的縫隙而配置。
4.根據權利要求2所述的力矩傳感器，其中， 上述第I集磁磁軛具有延長該第I集磁磁軛的局部而形成的第I延長部，上述第2集磁磁軛具有延長該第2集磁磁軛的局部而形成的第2延長部， 上述屏蔽板由隔開預定的縫隙而相對配置的上述第I延長部與上述第2延長部構成。
5.根據權利要求1所述的力矩傳感器，其中， 上述旋轉磁路部包括第I軟磁性環以及第2軟磁性環，伴隨著上述扭杆的扭轉變形而自上述磁場產生部產生的磁通引導至該第I軟磁性環以及該第2軟磁性環， 上述固定磁路部包括分別沿上述第I軟磁性環的外周以及上述第2軟磁性環的外周設置的第I集磁環以及第2集磁環， 上述屏蔽板配置為，在上述第I集磁環與上述第2集磁環之間引導上述旋轉磁路部處的洩漏磁通。
6.根據權利要求5所述的力矩傳感器，其中， 上述屏蔽板在上述第I集磁環與上述第2集磁環之間相對於該第I集磁環和該第2集磁環隔開預定的縫隙而配置。
7.根據權利要求5所述的力矩傳感器，其中， 上述第I集磁環具有延長該第I集磁環的局部而形成的第I延長部，上述第2集磁環具有延長該第2集磁環的局部而形成的第2延長部，上述屏蔽板由隔開預定的縫隙而相對配置的上述第I延長部與上述第2延長部構成。
【文檔編號】G01L3/10GK104169701SQ201380013190
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年1月31日 優先權日:2012年3月22日
【發明者】前原秀雄, 山田亮太, 堤和彥, 林貴幸 申請人:萱場工業株式會社