BR102012022346A2 - Sensor de tanque magnetoestritivo - Google Patents

Abstract

SENSOR DE TANQUE MAGNETOESTRITIVO. A presente invenção refere-se a um sensor de torque magneto estritivo (41) que inclui um eixo de rotação (24) que apresenta uma porção magnoestritiva formada por um filme magnetoestritivo (82), bobinas de excitação (85, 85) para excitar o filme magnetoestritivo (82), bobinas de detecção (85, 85) para detectar uma propriedade magnética, tal como uma permeabilidade magnética do filme magnetoestritivo (82), e uma blindagem magnética (54a) que circunda pelo menos circunferências das bobinas de excitação (85, 85). O eixo de rotação (24) é formado a partir de um material magnético. A blindagem magnética (54a) adicionalmente circunda uma porção não magnetoestritiva do eixo de rotação (24). A blindagem magnética (54a) inclui uma seção correspondendo ás bobinas de excitação (85, 85) e apresentando uma fenda (54as) que se estende em paralelo a um eixo central (CL) do eixo de rotação (24).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SENSOR DE TORQUE MAGNETOESTRITIVO".

A presente invenção refere-se a um sensor de torque magneto-

estritivo.

Um aparelho de direção elétrica de um automóvel produz um

torque auxiliar para assistir um torque de direção que um motorista produz em girando um volante para girar um eixo de rotação. A produção do torque auxiliar reduz a força do motorista para girar o eixo. O aparelho de direção elétrica inclui um sensor de torque de direção para detectar o torque de direção.

Sensores de torque para detectar tais torques de direção aplica- dos a eixos de rotação incluem um sensor de torque magnetoestritivo para detectar um torque usando a magnetoestrição, e um sensor de torque para detectar um torque usando uma barra de torção. O documento JP-AP-2004-309184 descreve um sensor de tor-

que magnetoestritivo usável em um aparelho de direção elétrica. Quanto ao sensor de torque magnetoestritivo, uma blindagem magnética é disposta junto a uma tampa ou a um retentor. Esta tampa também atua como uma blindagem magnética. O sensor de torque magnetoestritivo provido com es- tas blindagens magnéticas pode ser menos suscetível a um ruído de campo magnético externo. As blindagens magnéticas podem aumentar a precisão de detecção do sensor de torque magnetoestritivo.

Quanto ao sensor de torque magnetoestritivo descrito no documento JP-A-2004-309184, os presentes inventores descobriram que uma blindagem magnética, que é disposta junto a bobinas de excitação, diminui a sensibilidade de detecção do sensor magnetoestritivo. Isto é, a blindagem magnética diminui o nível de um sinal emitido das bobinas de detecção em resposta à aplicação de um torque de direção em um eixo de rotação.

Além disso, o eixo de rotação descrito no documento JP-A-

2004-309184 apresenta uma porção superior exposta ao exterior. Sob este aspecto, os presentes inventores descobriram que a exposição da porção superior do eixo de rotação ao exterior faz com que um ruído de campo magnético externo entre no eixo da porção superior do eixo e consequen- temente diminua a precisão de detecção do sensor de torque magnetoestri- tivo.

Um objetivo da presente invenção é prover um sensor magne-

toestritivo projetado para minimizar o decréscimo na sensibilidade de detecção do sensor. Outro objetivo da presente invenção é prover um sen- sor de torque magnetoestritivo projetado para minimizar o decréscimo na precisão de detecção do sensor. Outros objetivos da presente invenção serão entendidos por aquele versado na técnica com referência aos dese- nhos anexos e às descrições das concretizações preferidas da presente invenção.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um sensor de torque magnetoestritivo que compreende um eixo de rotação que inclui uma porção magnetoestritiva e uma porção não magnetoestritiva, uma bobina de excitação para excitar a porção magnetoestritiva do eixo de rota- ção, uma bobina de detecção para detectar uma mudança na propriedade magnética da porção magnetoestritiva, e uma blindagem magnética que cir- cunda uma circunferência da bobina de excitação, onde o eixo de rotação é formado a partir de um material magnético, onde a blindagem magnética circunda uma circunferência da porção não magnetoestritiva do eixo de rota- ção, e onde a blindagem magnética inclui uma primeira seção correspon- dendo à bobina de excitação e apresentando uma fenda que se estende em paralelo a um eixo central do eixo de rotação. Uma vez que a blindagem magnética circunda a circunferência

da porção não magnetoestritiva do eixo de rotação, um ruído de campo magnético externo que entra no eixo de rotação a partir do topo do eixo de rotação pode ser transferido para a blindagem magnética para assim reduzir um fluxo magnético no eixo de rotação (ou reduzir um ruído de campo magnético externo que percorre para a bobina). Isto permite minimizar o decréscimo na precisão de detecção do sensor de torque magnetoestritivo. Uma vez que a blindagem magnética circunda a bobina de excitação, um ruído de campo magnético externo de outro lugar que não o topo do eixo de rotação pode ser adicionalmente limitado. Um fluxo magné- tico produzido pela bobina de excitação é indesejavelmente reduzido por correntes parasitas na blindagem magnética. Como resultado, pode ser diminuída a sensibilidade de detecção do sensor de torque magnetoestriti- vo. Contudo, a diminuição da sensibilidade de detecção do sensor de tor- que magnetoestritivo pode ser minimizada devido à fenda da primeira se- ção da blindagem magnética. É notado que uma bobina que serve tanto como uma bobina de excitação como uma bobina de detecção pode ser provida, ou pode ser provida uma combinação da bobina de excitação e da bobina de detecção.

Em uma forma preferida da presente invenção, a blindagem magnética tem uma forma tubular. O ruído de campo magnético externo transferido para a blinda-

gem magnética percorre por toda a circunferência da forma tubular da blin- dagem magnética. Isto torna o sensor de torque magnetoestritivo menos suscetível ao ruído de campo magnético externo.

Em uma forma preferida adicional da presente invenção, a blin- dagem magnética inclui uma segunda seção que corresponde à porção não magnetoestritiva do eixo de rotação e que compreende uma porção anular sem qualquer fenda, onde a primeira seção da blindagem magnética está virada para a bobina de excitação, e onde a distância entre o eixo central e a primeira seção da blindagem magnética é maior do que a distância entre o eixo central e a porção anular.

Uma vez que a porção anular da segunda seção da blindagem magnética circunda a porção não magnetoestritiva do eixo de rotação, um ruído de campo magnético externo que entra no eixo de rotação a partir do topo do eixo de rotação pode ser facilmente transferido para a porção anular (a blindagem magnética). O fluxo magnético dirigido do eixo de rotação para a porção anular da blindagem magnética passa longe da bobina de excita- ção para a primeira porção da blindagem magnética. Isto torna o sensor de torque magnetoestritivo menos suscetível ao ruído de campo magnético ex- terno que percorre através da blindagem magnética.

Certas concretizações preferidas da presente invenção serão descritas adiante em detalhes, por meio de exemplo, apenas, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 é uma vista diagramática de um aparelho de direção elétrica que inclui um sensor de torque magnetoestritivo,

a figura 2 é uma vista em seção parcial do aparelho de direção

elétrica,

a figura 3 é uma vista em seção transversal tomada ao longo da

linha 3-3 da figura 2,

a figura 4 é uma vista em seção transversal parcial ampliada do sensor de torque magnetoestritivo,

a figura 5 é uma vista em perspectiva de blindagens magnéticas e de um alojamento de sensor do sensor de torque magnetoestritivo, e

a figura 6 é uma vista ampliada de uma blindagem magnética

modificada.

Com referência à figura 1, um aparelho de direção elétrica 10 in- clui um sistema de direção 20 que varia de um volante 21 a rodas dirigíveis direita e esquerda (rodas dianteiras) 29, 29, e um mecanismo de torque auxi- liar 40 que aplica um torque auxiliar ao sistema de direção 20.

O volante 21 é conectado por meio de um eixo de direção 22 e de juntas universais 23, 23 a um eixo de rotação 24 (freqüentemente cha- mado de "eixo de pinhão" ou "eixo de entrada"). O eixo de rotação 24 é co- nectado por meios de um mecanismo de cremalheira e pinhão 25 a um eixo de cremalheira 26. O eixo de cremalheira 26 apresenta extremidades opos- tas conectadas por meio de hastes de ligação direita e esquerda 27, 27 e de articulações 28, 28 às rodas direita e esquerda 29, 29. O mecanismo de cremalheira e pinhão 25 inclui um pinhão 31 formado no eixo de rotação 24 e uma cremalheira 32 formada no eixo de cremalheira 26.

Um torque de direção produzido por um motorista que gira o vo- lante é transmitido para o mecanismo de cremalheira e pinhão 25 juntamen- te com um toque auxiliar produzido pelo mecanismo de torque auxiliar 40 para dirigir as rodas 29, 29.

No mecanismo de torque auxiliar 40, um sensor de torque de di- reção 41 detecta um torque de direção produzido pelo motorista que gira o volante 21. Com base em um sinal de detecção do sensor de torque de dire- ção 41, uma unidade de controle 42 gera um sinal de controle. Um motor elétrico 43 produz um torque auxiliar correspondendo ao torque de direção com base no sinal de controle da unidade de controle 42. O torque auxiliar é transmitido através de uma engrenagem de redução 44 e do eixo de rotação 24 para o mecanismo de cremalheira e pinhão 25.

O motor elétrico 43 pode ser um motor sem escova que inclui um sensor de ângulo de rotação, tal como um resolvedor, para detectar um ângulo de rotação de um rotor do motor elétrico 43.

A unidade de controle 42 inclui um circuito de fonte de energia, um sensor de corrente elétrica para detectar uma corrente que flui através do motor elétrico 43, um circuito de interface de entrada, um microprocessa- dor, um circuito de interface de saída, um circuito de ponte FET e semelhan- tes. O circuito de interface de entrada recebe um sinal de torque, um sinal de velocidade do veículo, e um sinal indicativo do ângulo de rotação do motor elétrico 43, etc. O microprocessador executa um controle orientado por cam- po (controle de vetor) sobre o motor elétrico 43. O circuito de interface de saída converte um sinal de saída do microprocessador em um sinal para acionar o circuito de ponte FET. O circuito de ponte FET atua como um ele- mento de comutação para permitir que as correntes alternadas trifásicas se- jam conduzidas através do motor elétrico (motor sem escova) 43.

O controle do vetor sobre o motor elétrico 43 se baseia em um sinal de ângulo de rotação indicativo de um ângulo de rotação do rotor do motor elétrico 43 detectado pelo sensor de ângulo de rotação e em um sinal indicativo de uma corrente de motor elétrico detectado pelo sensor de cor- rente elétrica. O controle de vetor é um controle d-q para controlar uma cor- rente de eixo d para um fluxo magnético e uma corrente de eixo q para um torque produzido pelo motor elétrico 43. Isto é, a unidade de controle 42 ajusta uma corrente de eixo d alvo e uma corrente de eixo q alvo com base em um sinal de torque de dire- ção do sensor de torque de direção 41, em um sinal de velocidade do veícu- lo do sensor de velocidade do veículo (não mostrado) e em um sinal de ân- guio de rotação do sensor de ângulo de rotação. Depois, a unidade de con- trole 42 executa um controle Pl (proporcional-integral) para que uma corren- te de eixo d efetiva e uma corrente de eixo q efetiva, que são providas por uma transformação d-q, fiquem de acordo com a corrente de deixo d alvo e a corrente de eixo q alvo, respectivamente. O eixo de cremalheira 26 é movido por um torque composto que

é uma combinação do torque de direção produzido pelo motorista e do tor- que auxiliar produzido pelo motor elétrico 43 para assim dirigir as rodas direi- ta e esquerda 29, 29.

A engrenagem de redução 44 pode ser um mecanismo de en- grenagem helicoidal 44. A engrenagem de redução 44 é referida adiante como "mecanismo de engrenagem helicoidal 44".

De volta à figura 2, o eixo de cremalheira 26 é axialmente aloja- do deslizavelmente em um alojamento 51 que se estende lateralmente de um veículo. As extremidades opostas do eixo de cremalheira 26 se projetam do alojamento 51 e são conectadas por meio de juntas esféricas 52, 52 às hastes de ligação 27, 27. As extremidades opostas do eixo de cremalheira 26 são cobertas por travas de vedação de pó 53, 53.

Conforme mostrado na figura 2 e na figura 3, o alojamento 51 aloja a metade inferior do eixo rotacional 24, isto é, o mecanismo de crema- Iheira e pinhão 25 e o mecanismo de engrenagem helicoidal 44. O alojamen- to 51 apresenta um topo aberto 51a ao qual é conectada uma blindagem magnética 54b. O alojamento 51 apresenta um fundo fechado oposto ao to- po aberto 51a.

Com referência à figura 3, o eixo de rotação 24 é disposto em posição vertical dentro do alojamento 51. O eixo de rotação 24 é provido com um primeiro mancai 61 localizado acima de uma extremidade (extremi- dade inferior) 24a do mesmo. O eixo de rotação 24 apresenta o pinhão 31 formado no mesmo acima do primeiro mancai 61. O eixo de rotação 24 é provido com um segundo mancai 62 localizado acima do pinhão 31. O eixo de rotação 24 apresenta duas porções magnetoestritivas 81, 82 localizadas acima do segundo mancai 62 e abaixo de uma extremidade oposta (extremi- dade superior) 24b do eixo de rotação 24.

O eixo de rotação 24 é conectado ao lado de dentro do aloja- mento 51 e apresenta a metade superior se estendendo para cima e para fora do topo aberto 51a do alojamento 51 através de um alojamento de sen- sor 55. As porções magnetoestritivas 81, 82 são dispostas dentro do aloja- mento de sensor 55.

Conforme mostrado na figura 3, o eixo de rotação 24 é giratori- amente sustentado por uma superfície periférica interna do alojamento 51 através do primeiro e do segundo mancais 61, 62. Isto é, o eixo de rotação 24 apresenta uma porção de extremidade inferior giratoriamente sustentada pelo alojamento 51 por meio do primeiro mancai 61. O eixo de rotação 24 apresenta uma porção intermediária localizada acima do pinhão 31 e abaixo de uma roda helicoidal 47 e giratoriamente sustentada pelo alojamento 51 por meio do segundo mancai 62. O caractere de referência CL indica um eixo central do eixo de rotação 24. O alojamento de sensor 55 aloja um mecanismo de detecção 83

do sensor de torque de direção 41 e é circundado por uma blindagem mag- nética 54a e pela blindagem magnética 54b. O alojamento de sensor 55 é formado de material não magnético, tal como resina. O eixo de rotação 24 se estende verticalmente através do alojamento de sensor 55. O alojamento de sensor 55 apresenta uma porção superior provida com uma vedação de óleo 56 que vedantemente engata o eixo de rotação 24.

A blindagem magnética (primeira blindagem magnética) 54a é tubular e circunda circunferências de bobinas 85, 85 e uma circunferência da porção magnetoestritiva 82, com o sensor de alojamento 55 e a vedação de óleo 56 interpostos entre as bobinas 85, 85 e a blindagem magnética 54a.

A blindagem magnética 54a adicionalmente circunda a circunfe- rência de uma porção não magnetoestritiva do eixo de rotação 24 localizada entre a porção magnetoestritiva 82 e uma porção de conexão 24i do eixo de rotação 24. É notado que a porção não magnetoestritiva é diferente da por- ção magnetoestritiva pelo fato de a porção não magnetoestritiva não apre- sentar nenhum filme magnetoestritivo na mesma e não prover nenhuma magnetoestrição.

A blindagem magnética 54b é tubular e apresenta um flange. A blindagem magnética 54b circunda circunferências das bobinas 85, 85 e uma circunferência da porção magnetoestritiva 81.

É notado que uma única blindagem magnética pode ser usada no lugar de duas blindagens magnéticas 54a, 54b.

A blindagem magnética 54a é presa ao alojamento de sensor 55 por parafusos 57, e a blindagem magnética 54b é conectada ao alojamento 51 por cavilhas 58. A blindagem magnética 54b impede o movimento radial do alojamento de sensor 55 com relação ao alojamento 51. Na figura 3, o motor elétrico 43 apresenta um motor horizontal-

mente orientado (não mostrado) que se estende em uma direção perpendi- cular a uma folha da figura 3 dentro do alojamento 51. O eixo motor é um eixo de saída conectado a um eixo helicoidal 45 do mecanismo de engrena- gem helicoidal 44. O eixo helicoidal 45 tem uma rosca sem fim 46 formada integralmente com o mesmo. O eixo helicoidal 45 apresenta extremidades opostas giratoriamente sustentadas pelo alojamento 51 por meio de man- cais.

O mecanismo de engrenagem helicoidal 44 inclui a rosca sem fim 46 que é engrenada com a roda helicoidal 47. A rosca sem fim 46 e a roda helicoidal 47 cooperam mutuamente para transmitir um torque ao eixo de rotação 24.

O alojamento 51 é provido com uma guia de cremalheira 70. A guia de cremalheira 70 inclui um membro de guia 71 disposto oposto à cre- malheira 32, uma cavilha de ajuste 73 que força o membro de guia 71 por meio de uma mola de compressão 72 na direção do eixo de cremalheira 26, um membro de apoio 74 disposto em contato em um lado traseiro do eixo de cremalheira 26 para permitir que o eixo de cremalheira 26 deslize sobre o membro de apoio 74, e uma porca de trava 75 que trava a cavilha de ajuste 73 no lugar.

O sensor de torque magnetoestritivo 41 inclui o eixo de rotação 24 apresentando a porção magnetoestritiva inferior 81 e a porção magneto- estritiva superior 82 que são localizadas em uma superfície do eixo de rota- ção 24. As porções magnetoestritivas 81, 82 são variáveis em propriedade magnetoestritiva (propriedade magnética) em correspondência com um tor- que aplicado ao eixo de rotação 24. O sensor de torque magnetoestritivo 41 adicionalmente inclui bobinas 85, 85, 85, 85 para detectar uma mudança na propriedade magnetoestritiva das porções magnetoestritivas 81, 82.

Em outras palavras, o sensor de torque magnetoestritivo 41 in- clui o par de porções magnetoestritivas 81, 82 no eixo de rotação 24, e o mecanismo de detecção 83 disposto em torno de circunferências das por- ções magnetoestritivas 81, 82. As porções magnetoestritivas 81, 82 são formadas de filmes

magnetoestritivos. Os filmes magnetoestritivos 81, 82 podem ser filmes do- tados de tensões residuais em direções opostas ao longo do eixo central CL do eixo de rotação 24.

Os filmes magnetoestritivos 81, 82 são grandemente variáveis em densidade de fluxo magnético em resposta a uma mudança nos strains. Os filmes 81, 82 podem ser filmes de liga à base de Ni-Fe que são formados na superfície externa do eixo de rotação 24 por revestimento a vapor. Estes filmes de liga são, cada qual, preferivelmente na ordem de 30 a 50 μητι de espessura. É notado que a espessura do filme de liga pode estar fora de uma faixa de 30 a 50 μηι. Uma direção de magnetoestrição do segundo filme magnetoestritivo 82 é diferente de uma direção de magnetoestrição do pri- meiro filme magnetoestritivo 81. Os dois filmes magnetostritivos 81, 82 são, cada qual, formados circunferencialmente da superfície externa do eixo de rotação 24 e apresentam uma largura e uma espessura fixas. Os filmes magnetostritivos 81, 82 são espaçados entre si ao longo do eixo central CL do eixo de rotação 24.

Uma vez que um filme de liga à base de Ni-Fe apresenta uma al- ta constante de magnetoestrição que provê uma magnetoestrição satisfató- ria, quando o filme contiver aproximadamente 50% em peso de Ni, cada dos filmes magnetostritivos 81, 82 serão preferivelmente formados de um mate- rial contendo tal quantidade de Ni. Por exemplo, uma liga à base de Ni-Fe contém de 50 a 70% em peso de Ni, sendo usado o equilíbrio de Fe. Entre- tanto, é notado que os filmes magnetostritivos 81, 82 não são limitados a filmes de liga à base de Ni-Fe, mas podem ser filmes de liga à base de Co-Fe ou de Sm-Fe, contanto que os filmes 81, 82 sejam filmes ferromagné- ticos.

O mecanismo de detecção 83 é alojado no alojamento de sensor

55 para eletricamente detectar uma mudança na propriedade magnetoestriti- va dos filmes magnetostritivos 81, 82 para emitir um sinal de detecção que serve como um sinal de detecção de torque. O mecanismo de detecção 83 inclui um fuso de bobina tubular 84 através da qual se estende o eixo de ro- tação 24, as bobinas 85, 85, 85, 85 enroladas múltiplas voltas no fuso de bobina 84. Estas quatro bobinas 85, 85, 85, 85 podem ser, cada qual, usa- das como uma bobina de detecção para emitir um sinal de detecção que serve não apenas como um sinal de detecção de torque, mas também como um sinal de detecção de falha. As quatro bobinas de detecção 85, 85, 85, 85 atuam como bobinas de excitação para produzir um fluxo magnético para excitar os filmes magnetostritivos 81, 82. Por isso, cada das quatro bobinas 85, 85, 85, 85 é uma bobina de excitação que atua também como uma bobi- na de detecção.

Um vão entre os filmes magnetostritivos 81, 82 e o fuso de bobi- na 84 é da ordem de 0,5 a 1 mm. As bobinas 85, 85, 85, 85 são excetuadas em uma faixa de 1 a 100 kHz, por exemplo, em uma freqüência na ordem de kHz. Durante a aplicação de um torque de direção no eixo de rotação 24, as porções magnetoestritivas 81, 82 variam na permeabilidade magnética para assim mudar as indutâncias das bobinas 85, 85, 85, 85, Conforme mostrado na figura 3, as duas bobinas de excitação

(detecção) 85, 85 se estendem em torno da circunferência do primeiro filme magnetoestritivo 81, enquanto que as duas bobinas de excitação (detecção) 85, 85 se estendem em torno de uma circunferência do filme magnetoestriti- vo 82. As bobinas de excitação 85, 85, 85, 85 são conectadas a um conector 92 através de fios (não mostrados). O conector 92 é conectado à unidade de controle 42 através de fios e de circuitos eletrônicos (não mostrados).

É notado que, em vez das duas bobinas de excitação 85, 85,

uma única bobina de excitação poderá ser usada para excitar os filmes magnetostritivos 81, 82.

A porção de conexão 24i define uma extremidade do eixo de rota- ção 24 para conexão ao volante 21 através das juntas universais 23, 23 e do eixo de direção 22. A porção de conexão 24i pode ser formada por uma ser- ração integral com o eixo de rotação 24 para conexão à junta universal 23.

A figura 4 mostra as blindagens magnéticas 54a, 54b dispostas junto ao mecanismo de detecção 83. Na figura 5, são mostradas as blinda- gens magnéticas 54a, 54b e o alojamento de sensor 55 antes de serem montados entre si.

Com referência às figuras 4 e 5, a blindagem magnética 54a in- clui uma primeira porção anular 54a1 que circunda uma circunferência da porção não magnetoestritiva do eixo de rotação 24 localizada entre a porção magnetoestritiva 82 e a porção de conexão 24i. Um vão entre a primeira porção anular 54a1 e o eixo de rotação 24 está em uma faixa de, por exem- plo, 0,5 a 1 mm. Este vão pode estar fora da faixa de 0,5 a 1 mm.

Uma vez que a primeira porção anular 54a1 circunda a circunfe- rência do eixo de rotação 24, um ruído de campo magnético externo que entra no eixo de rotação 24 a partir do topo do eixo de rotação 24 é facilmen- te transferido para a primeira porção anular 54a1. Como resultado, um fluxo magnético no eixo de rotação 24 (um ruído de campo magnético externo dirigido para as bobinas 85) é reduzido. A redução no fluxo magnético no eixo de rotação 24 minimiza a diminuição da precisão de detecção do sensor de torque magnetoestritivo 41. Uma permeabilidade magnética da blindagem magnética 54a (a primeira porção anular 54a1) maior do que uma permeabi- lidade magnética do eixo 24 facilita a extensão de um fluxo magnético à blindagem magnética 54a. A blindagem magnética 54a adicionalmente inclui um porção de disco oco 54a2, e uma segunda porção anular 54a3 conectada à primeira porção anular 54a1 através da porção de disco oco 54a2. A segunda porção anular 54a3 circunda uma circunferência de uma extremidade superior do alojamento de sensor 55.

Uma vez que a segunda porção anular 54a3 apresenta o diâ- metro (interno) maior do que o diâmetro (interno) da primeira porção anular 54a1, uma distância entre a segunda porção anular 54a3 e o eixo central CL do eixo de rotação 24 é maior do que uma distância entre a primeira porção anular 54a1 e o eixo central CL do eixo de rotação 24. Como resul- tado, um fluxo magnético dirigido do eixo de rotação 24 para a primeira porção anular 54a1 passa longe das bobinas 85 através da segunda por- ção anular 54a3.

A blindagem magnética 54a adicionalmente inclui um disco oco 54a4 e uma terceira porção anular 54a5 conectada à segunda porção anular 54a3 através do disco oco 54a4. A terceira porção anular 54a5 circunda uma circunferência do alojamento de sensor 55.

Uma vez que a terceira porção anular 54a5 apresenta um diâmetro (interno) maior do que o diâmetro (interno) da segunda porção anular 54a3, a distância entre a terceira porção anular 54a5 e o eixo cen- tral CL do eixo de rotação 24 é maior do que a distância entre a segunda porção anular 54a3 e o eixo central CL do eixo de rotação 24. Isto signifi- ca que a distância entre o eixo central CL e a terceira porção anular 54a5 apresentando uma superfície circunferencial interna virada para as bobi- nas 85 é maior do que a distância entre o eixo central CL e a primeira porção anular 54a1 e do que a distância entre o eixo central CL e a segunda porção anular 54a3.

Como resultado, um fluxo magnético dirigido do eixo de rotação 24 para a primeira e a segunda porções anulares 54a1, 54a3 passa longe das bobinas 85 através da terceira porção anular 54a5. Conforme mostrado na figura 5, a blindagem magnética 54a é um membro de peça única forma- do de um único material. A blindagem magnética 54b inclui uma porção tubular 54b1 e um flange 54b2. A blindagem magnética 54b pode ser formada do mesmo mate- rial ou de um material diferente daquele da blindagem magnética 54a.

A porção tubular 54b1 da blindagem magnética 54b inclui uma porção que apresenta a superfície circunferencial externa virada para a blin- dagem magnética 54a de tal modo que um fluxo magnético seja dirigido da terceira porção anular 54a5 para a porção tubular 54b1. Um vão entre a ter- ceira porção anular 54a5 e a porção tubular 54b1 está, por exemplo, em uma faixa de 0,5 a 1 mm. O vão pode estar fora desta faixa.

O fluxo magnético direcionado para porção tubular 54b 1 se es- tende para o flange 54b2.

É notado que a blindagem magnética 54a transmite para a blin- dagem magnética 54b um ruído de campo magnético externo que entra no eixo de rotação 24 do volante 21.

Uma vez que o eixo de rotação 24 tem que ter uma resistência à torção e uma resistência à flexão, uma liga ferrosa é usada como um materi- al de base e o material de base é submetido ao tratamento térmico. Devido ao tratamento térmico, o carbono permanece no material de base. O eixo de rotação 24 contendo impurezas, tal como carbono, é mais suscetível a um ruído de campo magnético externo do que um eixo de rotação sem impure- zas. Em outras palavras, o eixo de rotação 24 é formado e material magnéti- co. Se a primeira porção anular 54a1 ou a blindagem magnética 54a não circundar a circunferência do eixo de rotação 24, um fluxo magnético alter- nado produzido por um campo magnético alternado causado por um motor, um gerador elétrico ou um motor elétrico entraria no eixo de rotação 24 a partir do topo do eixo de rotação 24. Como resultado, o ruído seria gerado em um sinal de detecção do sensor de torque de direção 41, e diminuiria a precisão de detecção do sensor de torque 41. Com a provisão da primeira porção anular 54a1 do que um filtro passa-baixas, entretanto, tal ruído pode- rá ser transferido para a blindagem magnética 54a.

A blindagem magnética 54a pode reduzir não apenas um ruído de campo magnético externo que percorre do volante 21 para o eixo de rotação 24, mas também um ruído de campo magnético externo que per- corre a partir de outras direções para as bobinas 85 ou o mecanismo de detecção 83. As blindagens magnéticas 54a, 54b são formadas de materi- ais magnéticos (incluindo materiais magnéticos amorfos). Quanto maior a permeabilidade magnética e menor a coercividade, mais preferível é o ma- terial magnético. O material magnético para as blindagens magnéticas 54a, 54b é, por exemplo, ferro, aço de silício, permalói, ferrita, etc. Cada das blindagens magnéticas 54a, 54b apresenta uma espessura de, por exem- plo, 1 a 10 mm.

Conforme mostrado na figura 5, a blindagem magnética 54a a-

presenta uma fenda 54as formada na terceira porção anular 54a5 em cor- respondência com as bobinas 85, 85. A fenda 54as se estende em paralelo ao eixo central CL do eixo de rotação 24. A terceira porção anular 54a5 da blindagem magnética 54a circunda circunferências das bobinas 85, 85 para reduzir um ruído de campo magnético externo que percorre a partir de dire- ções que não o topo do eixo de rotação 24.

Um fluxo magnético produzido pelas bobinas (excitação) 85, 85 pode ser indesejavelmente reduzido por correntes parasitas na terceira por- ção anular 54a5. Como resultado, um fluxo magnético a ser detectado pelas bobinas (detecção) 85, 85 através do filme magnetoestritivo 82 pode ser também indesejavelmente reduzido. Isto é, a terceira porção anular 54a5 pode diminuir a sensibilidade de detecção do sensor de torque 41. A diminu- ição da sensibilidade do sensor de torque 41 é minimizada devido à fenda 54as definida pela terceira porção anular 54a5 em correspondência com as bobinas 85, 85.

Por isso, a terceira porção anular 54a5 permite que o ruído de campo magnético externo percorra longe das bobinas 85, 85, enquanto que a fenda 54as minimiza a diminuição da sensibilidade de detecção do sensor de torque 41.

É notado que a blindagem magnética 54b pode incluir uma por-

ção correspondendo às bobinas 85, 85 e apresentando uma fenda que se estende em paralelo ao eixo central CL do eixo de rotação 24. A figura 6 mostra modificações às blindagens magnéticas 54a, 54b da figura 3. Com referência à figura 6, a terceira porção anular 54a5 da blindagem magnética modifica 54a circunda as circunferências das quatro bobinas 85, 85, 85, 85 e as duas porções magnetoestritivas 81, 82. Confor- me mostrado na figura 6, a terceira porção anular 54a5 apresenta uma fenda 54as em correspondência com as quatro bobinas 85, 85, 85, 85.

Claims (3)

1. Sensor de torque magnetoestritivo (41) caracterizado pelo fato de que compreende: um eixo de rotação (24) incluindo uma porção magnetoestritiva (81, 82) e uma porção não magnetoestritiva; uma bobina de excitação (85) para excitar a porção magnetoes- tritiva (81, 82) do eixo de rotação (24); uma bobina de detecção (85) para detectar uma mudança na propriedade magnética da porção magnetoestritiva (81, 82), e uma blindagem magnética (54a, 54b) que circunda uma circunfe- rência da bobina de excitação (85), em que o eixo de rotação (24) é formado de um material magné- tico, em que a blindagem magnética (54a, 54b) circunda a circunfe- rência da porção não magnetoestritiva do eixo de rotação (24), e em que a blindagem magnética (54a, 54b) inclui uma primeira seção correspondendo à bobina de excitação (85) e apresentando uma fen- da (54as) que se estende em paralelo a um eixo central (CL) do eixo de ro- tação (24).

2. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a blindagem magnética (54a, 54b) apresenta uma forma tubular.

3. Sensor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a blindagem magnética (54a, 54b) inclui uma segunda se- ção que corresponde à porção não magnetoestritiva do eixo de rotação (24) e que compreende uma porção anular (54a1, 54a3) sem qualquer fenda, em que a primeira seção da blindagem magnética (54a, 54b) está virada para a bobina de excitação (85), e em que a distância entre o eixo central (CL) e a primeira seção da blindagem magnética (54a, 54b) é maior do que a distân- cia entre o eixo central (CL) e a porção anular (54a1, 54a3).