扭矩檢測裝置以及使用了該裝置的電動轉向裝置的製作方法

2023-07-27 14:12:01 1

專利名稱：扭矩檢測裝置以及使用了該裝置的電動轉向裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測作用於旋轉體的扭矩檢測裝置以及具備扭矩檢測裝 置和操舵輔助用的電動機的電動轉向裝置。
背景技術：
作為扭矩檢測裝置在例如專利文獻1中有所述。專利文獻1的扭矩檢 測裝置具備有在設於具有通過扭力杆連結的輸入軸以及輸出軸的旋轉體 的磁迴路形成部件的外周，向軸線方向隔離而並列配置，且收集該磁迴路 形成部件產生的磁通的兩個集磁環；按照各集磁環收集的磁通的密度檢測 作用於上述旋轉體的扭矩的檢測部。如此構成的扭矩檢測裝置被裝於例如車輛用的電動轉向裝置。電動轉 向裝置具備有上述輸入軸連接於方向盤的上述旋轉體；收容支承該旋轉 體的筒形的殼體；經由減速機構連接於上述輸出軸的操舵輔助用的電動 機；連接於該電動機的驅動迴路以及上述檢測部並用微處理機而構成的控 制部，其構成方式為檢測部通過產生於上述扭力杆的扭力檢測通過操舵 方向盤作用於輸入軸的扭矩，按照檢測扭矩而驅動控制上述電動機。另外，扭矩檢測裝置向上述殼體的組裝是扭矩檢測裝置整體自殼體的 一端插入內部並固定於該內部。專利文獻l:特開2003-149062號公報但是，如專利文獻l那樣構成的扭矩檢測裝置中，由於扭矩檢測裝置 的整體插入殼體的內部並被固定在殼體的內部，因此，存在將扭矩檢測裝 置固定於殼體內的適當位置的作業難以進行這種問題，迫切期待改善策 略。圖10是將具備改善的扭矩檢測裝置的電動轉向裝置的局部放大的剖 面圖。因此，本發明的申請人開發了具備保持環105的扭矩檢測裝置，其 具有保持集磁環100以及檢測部101的環部102;突設於該環部102的徑向一側的安裝部103;周設於該安裝部103的前端的突緣104。而且， 在電動轉向裝置的殼體106上設有貫通於徑向的貫通孔107、和相連於該 貫通孔107的孔緣的環狀槽108，通過嵌入防水用的O型環109於該環狀 槽108，將扭矩檢測裝置從殼體106的徑向插入上述貫通孔107並將O型 環109夾在環狀槽108和突緣104之間之後，通過小螺釘將突緣104固定 於殼體106。這樣構成的情況能夠改善扭矩檢測裝置的固定作業性。但是，由於環 狀突緣104突設於保持環105的安裝部103，因此，保持環105體積大， 運輸多個時的運輸性差。另外，由於殼體106的軸線方向長度加長了突緣 104的長度量，因此，將可吸收二次衝擊能量的立柱安裝於殼體106而構 成的電動轉向裝置中，能量吸收行程縮短了突緣104的長度量。優選儘量長地確保能量吸收行程並進一步提高汽車的前面衝撞時的 衝撞安全性。但是，由於電動轉向裝置向車身的安裝位置根據車型必然性 地決定，因此，若殼體106的軸線方向長度加長，使相對於嵌合固定於殼 體106的一端的下部立柱可向軸線方向移動地嵌合於該下部立柱的上部立 柱移動而吸收兩次衝擊能量時，上部立柱的相對於下部立柱的移動量(能 量吸收行程)就縮短。發明內容本發明是鑑於如此的情況而開發的，其主要目的在於，提供能夠使整 體體積小且能夠使運輸多個時的運輸性良好的扭矩檢測裝置以及能夠進一步加長能量吸收行程的電動轉向裝置。本發明第一方面提供一種扭矩檢測裝置，其具備配置在設於加有扭 矩的旋轉體的磁迴路形成部件的外周，收集該磁迴路形成部件產生的磁通 的集磁環；按照該集磁環收集的磁通的密度檢測作用於所述旋轉體的扭矩 的檢測部；保持所述集磁環以及所述檢測部且在外周部具有安裝於靜止物 的安裝部的保持環，該扭矩檢測裝置特徵在於，所述保持環的軸線方向的 兩端面大致平行，在所述安裝部具有用於密封該安裝部和所述靜止物之間 的間隙的密封圈所嵌入的嵌入槽。本發明第二方面的扭矩檢測裝置，其特徵在於，所述安裝部在所述兩端面間具有突緣。本發明第三方面提供一種電動轉向裝置，其特徵在於，具備第一或 第二方面所述的扭矩檢測裝置；具有使收容支承所述旋轉體的圓筒部貫通 於徑向的貫通孔，且在所述保持環嵌入該貫通孔的狀態下安裝著所述安裝 部的殼體；連接於所述旋轉體的操舵軸；按照所述扭矩檢測裝置檢測的扭 矩驅動操舵輔助用的電動機的控制部；將所述電動機的旋轉力傳動於轉向 機構的傳動機構。本發明第四方面的電動轉向裝置，其特徵在於，具備連接於操舵部 件的上部立柱；可向軸線方向相對移動地嵌合於該上部立柱且下端嵌合固 定於所述殼體的一端的下部立柱，將所述操舵軸收容於所述上部立柱以及下部立柱。根據第一方面，具有安裝部的保持環的兩端面為大致平行，而且，在 該兩端面且在所述安裝部具有嵌入槽，因此，能夠減小保持環的體積。因 此，能夠提高運輸多個時的運輸性。根據第二方面，不限於保持環的兩端面為大致平行，能夠通過所述兩 端面間的突緣容易地固定。根據第三方面，由於能夠將殼體的軸線方向長度縮短保持環的長度 量，因此，在可吸收二次衝擊能量的立柱安裝於殼體地情況下，能夠使能 量吸收行程加長相當所述突緣的量，另外，由於在保持環設有嵌入槽，因 此，保持環成形時能夠成形嵌入槽，與之相對，在殼體上不需要設置嵌入 槽，能夠降低殼體的成本。根據第四方面，由於使下部立柱和上部立柱的相對移動量加長保持環 的突緣的長度量，因此，能使能量吸收行程加長，能夠提高汽車的前面衝 撞時的衝撞安全性。


圖1是表示本發明的扭矩檢測裝置的結構的剖面圖；圖2是表示本發明的扭矩檢測裝置的結構的立體圖；圖3是表示本發明的扭矩檢測裝置模式性的分解立體圖；圖4是旋轉體旋轉於一個方向時所發生的磁迴路的說明圖；圖5是表示將扭矩檢測裝置用於電動轉向裝置之例的局部放大剖面圖；圖6是表示扭矩檢測裝置和殼體的關係的立體圖； 圖7是表示向殼體的組裝方法的說明圖； 圖8是扭矩檢測裝置部分的剖面圖；圖9是表示本發明的電動轉向裝置的整體結構的剖面圖； 圖10是將具備改善的扭矩檢測裝置的電動轉向裝置的局部放大的剖 面圖。符號說明A—扭矩檢測裝置;2 —第一旋轉體(旋轉體)；3 —第二旋轉體(旋轉 體)；4一磁迴路形成部件；5 —集磁環；6 —檢測部；7 —保持環；72b —安 裝部；72C —突緣；73 —嵌入槽；IO密封圈；20 —操舵軸；21—傳動軸(傳 動機構)；25 —殼體(靜止物)；25b—圓筒部；25d—貫通孔；26—電動機 28 —控制部；29—下部立柱；30—上部立柱。
具體實施方式
下面，基於表示該實施方式的附圖詳述本發明。圖l是表示本發明的扭矩檢測裝置的結構的剖面圖，圖2是表示本發明的扭矩檢測裝置的結構 的立體圖，圖3是模式的分解立體圖，圖4是旋轉體在一方向旋轉時所發生的磁迴路的說明圖。扭矩檢測裝置A具備有向軸線方向隔離配置於具有通過扭力杆1同軸連結的第一旋轉體2及第二旋轉體3的磁迴路形成部件4的外周，收 集該磁迴路形成部件4產生的磁通的兩個集磁環5、 5;基於各集磁環5、 5收集的磁通密度，檢測施加於第一旋轉體2的扭矩的檢測部6;保持集 磁環5、 5以及檢測部6且在外周部具有安裝於殼體等靜止物的安裝部的 保持環7;通過導線連接於檢測部6的檢測電路基板9。另外，磁迴路形 成部件4由安裝於第一旋轉體2的外周部的多個永久磁鐵4K和配置於該 永久磁鐵41的外周並外嵌固定於第二旋轉體3的兩個磁性環42、42構成。 永久磁鐵41為在周方向使N極和S極相互磁化的多極磁化環，且外 嵌固定於第一旋轉體2的外周部。磁性環42、 42具有在第二旋轉體3的軸線方向隔離並從對置的兩個 環板部42a、 42a以及自環板部42a、 42a的內周部向彼此接近的方向伸出 的多個梳齒42b、 42b，通過和永久磁鐵41相對旋轉而使磁性環42、 42 之間的磁通密度變化。另外，梳齒42b、 42b以在周方向相互咬合的方式 等間隔地配置，在梳齒42b、 42b相互咬合的狀態下，磁性環42、 42通過 合成樹脂材料模製，成為模製體。集磁環5、 5構成為，自周方向的一個位置向徑向外側伸出，形成具 有在上述檢測部6的兩側配置的凸片51、 51的圓筒形，將磁通集聚於凸 片51、 51上。另外，集磁環5、 5通過將鐵板等的磁性板成形而成。保持環7具有具有對應於集磁環5、 5內周面的貫通孔71a的環部 71、自該環部71的外周部向徑向外方伸出，並具有收容部72a以及安裝 部72b的有底的角筒部72，其由合成樹脂材料成形。在角筒部72的外周 部設有具有突緣72c、 72c的安裝部72b。保持環7的軸線方向的兩端面7a、 7b大致平行，兩端面7a、 7b間的 周面形成大致U字形，在該周面的周方向兩端部，換言之在兩端面7a、 7b間的兩側部7c、 7c，突設有具有小螺釘插通用的插通孔72d、 72d的突 緣72c、 72c，自該突緣72c、 72c的基部在安裝部72b的整周設有環狀的 嵌入槽73。在該嵌入槽73內嵌入有由用於密封安裝部72b和上述靜止物 之間的間隙的O型環構成的密封圈10。另外，嵌入槽7在保持環7成形 時成形。貫通孔71a以及收容部72a通過連通孔71b連通，集磁環5、 5內嵌 固定於環部71，該集磁環5、 5的凸片51、 51配置於連通孔71b內。檢測 電路基板9通過小螺釘安裝於收容部72a，另外，取出來自基板9的導線 的蓋體ll通過小螺釘等安裝於向角筒部72的外部開口的開口端。檢測部6由通過磁場的作用而使電特性(電阻)變化的霍爾元件構成， 檢測信號按照集磁環5、 5的凸片51、 51間產生的磁通密度的變化而變化， 檢測信號被給予檢測迴路9。另外，檢測部6隻要是霍爾元件以外的磁阻 效果元件(MR元件)等通過磁場的作用使電特性(電阻)變化的感磁元 件即可，而不限於霍爾元件。圖5是表示將扭矩檢測裝置用於電動轉向裝置的例的局部放大剖面圖，圖6是表示扭矩檢測裝置和殼體的關係的立體圖，圖7是表示向殼體的組裝方法的說明圖，圖8是扭矩檢測裝置部分的剖面圖，圖9是電動轉 向裝置的整體結構的剖面圖。以上那樣構成的扭矩檢測裝置A被用於例如車輛用的電動轉向裝置。該電動轉向裝置具備有上端連接於操舵部件、下端連接於第一旋轉體2的操舵軸20以及通過扭力杆1同軸連結於該操舵軸20的傳動軸21 (第二 旋轉體3);包圍第一旋轉體2以及傳動軸21，並通過三個軸承22、 23、 24旋轉自如地支承第一旋轉體2以及傳動軸21的殼體25;安裝於該殼體 25的操舵輔助用的電動機26;將該電動機26的驅動軸的旋轉力傳動到輸 出軸21的減速機構27;扭矩檢測裝置A;使用連接於該扭矩檢測裝置A 的檢測電路基板9以及電動機26的驅動迴路的微處理機而構成的控制部 28;下端外嵌於殼體25的上端並收容操舵軸20的下部立柱29;可向軸線 方向的相對移動地外嵌於該下部立柱29，並收容支承操舵軸20的上部立 柱30。作為安裝於車身的靜止物的殼體25具有在上端具有結合筒部25a 且包圍第一旋轉體2以及傳動軸21的圓筒部25b;突設於該圓筒部25b 的外周部一位置並用於安裝保持環7的安裝座25c;貫通圓筒部25b於徑 向且用於將集磁環5、 5配置於圓筒部25b內的成斷面矩形的貫通孔25d; 與該貫通孔25d相連且對應保持環7的環部71而彎曲的嵌合槽25e。安裝 座25c配於和突緣72c、 72c相對的兩個位置，在該安裝座25c上分別設有 一個螺孔25f、 25f，通過將插通於突緣72c、 72c的插通孔72d、 72d的小 螺釘12螺接於螺孔25f、 25f，使保持環7安裝於殼體25上。結合筒部25a配於貫通孔25d的附近，在內側內嵌固定有軸承22，在 外側外嵌固定有下部立柱29。在下部立柱29和上部立柱30的嵌合部間設有成圓筒形且用於吸收兩 次衝擊能量的衝擊能量吸收部件31，在上部立柱30的上端嵌合保持有支 承操舵軸20的軸承32。另外，構成方式為在操舵軸20上固定有抵接於 軸承32的上面的傳動環33，將作用於操舵軸20的兩次衝擊能量從傳動環 33以及軸承32傳動到上部立柱30，通過衝擊能量吸收部件31吸收且使 上部立柱30相對於下部立柱29向軸線方向移動。保持環7通過從在徑向上貫通殼體25的圓筒部25b的貫通孔25d向 圓筒部25b內插入環部71，且使該環部71卡合於嵌合槽25e，由此確定 集磁環5、 5的在圓筒部25b內的為止，使密封圈10接觸於貫通孔25d的 開口緣側內面而密封，將保持環7的突緣72c、 72c安裝於安裝座25c。安 裝該保持環7之後，將第一旋轉體2以及傳動軸21從殼體25的軸線方向 插入圓筒部25b內，將永久磁鐵41以及磁性環42配置於集磁環5、 5的另外，操舵軸20具有通過衝擊能量吸收部件34可向軸線方向相對移 動地連結的上部軸20a以及下部軸20b，構成方式為將作用於上部軸20a 的兩次衝擊能量通過衝擊能量吸收部件34吸收且使上部立柱30相對於下 部立柱29向軸線方向移動。以上那樣構成的電動轉向裝置由於扭矩檢測裝置A的保持環7的軸線 方向的兩端面為大致平行，在該兩端面且在安裝部72b上設嵌入槽73，並 使密封圈10嵌入於該嵌入槽73，因此，在殼體25的貫通孔25d內不設密 封用的嵌入槽，通過密封圈10就能夠密封保持環的安裝部72b。而且，由 於不需要在殼體25的貫通孔25d內設密封用的嵌入槽，因此，與在殼體 25上設置嵌入槽、並在周設的突緣之間夾持有密封圈的方式相比，可將殼 體25的一端和臺階部之間的距離H作短。從而，與在殼體25上設置嵌入 槽，並在周設的突緣之間夾持有密封圈的方式相比，可使上部立柱30相 對於下部立柱29的向軸線方向的移動量(能量吸收行程)S變長，能夠進 一步提高汽車的前面衝撞時的衝撞安全性。另外，由於不需要將密封用的 嵌入槽設在殼體25上，因此，不僅能夠降低殼體25的成本，甚至能夠降 低電動轉向裝置的成本。另外，電動轉向裝置其檢測部6通過產生於扭力杆1的扭力檢測通過 操作操舵部件作用於操舵軸20的旋轉扭矩，將檢測扭矩由檢測電路基板9 變換為電壓信號之後作用於控制部28，電動機通過自該控制部28所輸出 的指示信號進行驅動控制，傳動軸21經由減速機構27進行旋轉。產業上利用的可能性本發明的扭矩檢測裝置A除使用於電動轉向裝置之外，也可適用於電 動轉向裝置以外的裝置。
權利要求
1、一種扭矩檢測裝置，其具備集磁環，配置於在加有扭矩的旋轉體上設置的磁迴路形成部件的外周，並收集該磁迴路形成部件產生的磁通；檢測部，基於該集磁環收集的磁通的密度檢測施加在所述旋轉體上的扭矩；保持環，保持所述集磁環以及所述檢測部，且在外周部具有安裝於靜止物的安裝部，所述扭矩檢測裝置特徵在於，所述保持環的軸線方向的兩端面大致平行，在所述安裝部具有用於密封該安裝部和所述靜止物之間的間隙的密封圈所嵌入的嵌入槽。
2、 如權利要求l所述的扭矩檢測裝置，其特徵在於， 所述安裝部在所述兩端面間具有突緣。
3、 一種電動轉向裝置，其特徵在於，具備 權利要求1或2所述的扭矩檢測裝置；殼體，具有在徑向上貫通收容支承所述旋轉體的圓筒部的貫通孔，且 在所述保持環嵌入該貫通孔的狀態下安裝所述安裝部； 與所述旋轉體相連的操舵軸；控制部，基於所述扭矩檢測裝置檢測的扭矩，驅動操舵輔助用的電動機；傳動機構，將所述電動機的旋轉力傳動到轉向機構。
4、 如權利要求3所述的電動轉向裝置，其特徵在於，具備 與操舵部件連接的上部立柱；下部立柱，可沿軸線方向相對移動地嵌合於該上部立柱，且下端嵌合 固定於所述殼體的一端，其中，將所述操舵軸收容於所述上部立柱以及下部立柱。
全文摘要
本發明提供一種能夠使整體體積小且能夠使運送多個時的運輸性良好的扭矩檢測裝置以及能夠進一步加長能量吸收行程的電動轉向裝置。具備保持環(7)，該保持環(7)保持配置在設於加有扭矩的旋轉體的磁迴路形成部件的外周而收集磁通的集磁環(5)、和基於該集磁環(5)收集的磁通的密度檢測作用於旋轉體的扭矩的檢測部(6)，且在外周部具有安裝於靜止物的安裝部，將該保持環(7)的軸線方向的兩端面形成大致平行，通過在該兩端面且在安裝部設置密封圈所嵌入的嵌入槽，能夠進一步加長安裝可吸收二次衝擊能量的立柱安裝於殼體(25)而構成的電動轉向裝置的能量吸收行程。
文檔編號G01L3/10GK101278179SQ200680036460
公開日2008年10月1日 申請日期2006年9月27日 優先權日2005年9月30日
發明者中根直樹, 德本欣智, 石原繁晴 申請人:株式會社捷太格特;株式會社電裝