CN101341384A - 转矩检测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种转矩检测装置，在维持磁噪音的屏蔽效果的同时，具备容易组装的磁护罩，能够实现组装工时数的降低。在保持集磁环(6、6)的圆筒形模制体(61)上外嵌固定薄壁圆筒形的磁性体制的磁护罩(8)，磁护罩(8)在轴长方向的两侧具有长度适当的延长部，来自于径向外侧的磁噪音被磁护罩(8)的外面直接屏蔽，另外通过使来自于轴长方向两侧的磁噪音集中于磁护罩(8)的端面来进行屏蔽，从而排除对保持于模制体(61)的集磁环(6、6)的影响。

Description

转矩检测装置

技术领域

本发明涉及用于检测加在旋转轴上的旋转转矩的转矩检测装置，尤其涉及在电动动力转向装置中，适用于检测操舵转矩的转矩检测装置。

背景技术

在对应于方向盘等操舵构件的旋转操作来驱动操舵辅助用马达，并将该马达的旋转力传递给操舵机构从而辅助操舵的电动动力转向装置中，为了用于操舵辅助用马达的驱动控制，有必要检测加在操舵构件上的操舵转矩，为了进行该检测，以往使用的是在连接操舵构件与操舵机构的转向轴的中部夹装的转矩检测装置。

该转矩检测装置构成为，将成为检测对象的转向轴(旋转轴)分割为操舵构件侧的第一轴和操舵机构侧的第二轴，利用作为扭转弹簧的细径的扭杆(torsion bar)将这些第一轴、第二轴连结在同轴上，伴随扭杆的扭转，以产生于第一、第二轴间的相对角位移为媒介，检测由于操舵构件的旋转操作而施加于转向轴的操舵转矩(旋转转矩)。

以往提出有各种第一、第二轴间的相对角位移的检测手段。作为其中之一的转矩检测装置，具备与第一轴以及第二轴中的一个一体旋转的圆筒磁铁，和与另一个一体旋转的轭环(yoke ring)，具备利用该圆筒磁铁与轭环之间的磁回路的变化的检测手段(例如，参照专利文献1)。

轭环在具有环形的轭本体的一侧在周方向上配置有多个轴向延伸的磁极爪，以在周方向交替的各磁极爪两个为一组，固定于第一轴或第二轴。另外圆筒磁铁，是在周方向并列设置与轭环的磁极爪相同组数的磁极而形成的多极磁铁，圆筒磁铁在处于第一、第二轴间不产生相对角位移的中立状态时，在N、S极的边界上使所述轭环的磁极爪整合定位，而被固定于第二轴或第一轴。

在两个轭环的外侧，与各个轭本体接近相对配置有集中在两个轭环产生的磁通的集磁环。这些集磁环在周方向整合的位置具备分别在轴长方向上延伸设置的集磁部，在相隔规定的空隙相对的这些集磁部之间，配置有利用霍尔元件等磁检测元件而构成的磁传感器。另外，如上所述，集磁环和磁传感器通过成形为筒形来覆盖集磁环外侧的模制体，保持各自的位置关系而形成一体，经该模制体被固定于支承转向轴的外壳上。

通过以上构成将操舵转矩施加于转向轴，在第一、第二轴间产生了相对角位移的情况下，两个轭环的磁极爪与圆筒磁铁的磁极在周方向的位置关系变化为互成相反方向，通过对应于该位置变化的个别轭环内的磁通变化，向各个集磁环的集磁部间的空隙泄漏的磁通有所增减，通过取出对应于该增减的所述磁传感器的输出变化，可以检测所述操舵转矩。

专利文献1：日本特开2004-125717号公报

在如上构成的转矩检测装置中，在集中于集磁环的磁通与从外部施加的磁噪音重叠时，存在着影响磁传感器的输出，操舵转矩的检测精度降低的问题，以往在集磁环周围设置有用于屏蔽磁噪音的磁护罩。

图6是表示专利文献1中公开的以往的磁护罩的构成的剖面图。该图中表示集磁环组装体，其是通过利用树脂模制成形为圆筒形的模制体61使一对集磁环6、6和磁传感器7形成一体。集磁环6、6形成一体，在轴长方向相隔规定距离在模制体61的内周面露出。这些集磁环6、6在周方向的对应位置具备向着各自在轴长方向延伸设置的集磁部60、60，磁传感器7被定位在朝径向外侧弯曲成形的集磁部60、60前端的相对面间。

磁护罩9是磁性体制的薄板，如图所示，使覆盖模制体61外周面的外周板9a的两侧向内大致呈直角地弯曲成形，并将覆盖端面的端面板9a、9b连接设置而成，并被组装成覆盖除了磁性体制的集磁环6、6露出的模制体61的内周面以外的三面(外周面以及两端面)，如图中箭头所示，将来自各个方向的磁噪音屏蔽，起到排除对集磁环6、6影响的作用。

该种磁护罩9通过如下顺序组装，如专利文献1中所公开的那样，由外周板9a和端面板9b、9b将图示的具有コ字形截面的带板卷在模制体61的外侧，在适当的位置切断，并接合在带板的始端。但是在进行该组装时，具有コ字形截面的带板的弯曲以及卷装需要很大的劳力以及时间，进而其卷装后的接合也需要劳力和时间，因此存在安装工时数的增加导致产品成本上升的问题。

另外，外周板9a和端面板9b、9b作为分开的环构成，虽然可以按照在模制体61的外侧分别进行定位后相互接合的顺序来安装，但此时，关于各外周板9a和端面板9b、9b需要进行全周接合，得不到减少组装工时数的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种转矩检测装置，其可以维持磁噪音的屏蔽效果，同时具备容易安装的磁护罩，能够实现减少组装工时数。

有关本发明的第一发明的转矩检测装置，具备：与在同轴上连结的第一轴以及第二轴中的一个一体旋转的圆筒磁铁；在该圆筒磁铁形成的磁场内，与所述第一轴以及第二轴中的另一个一体旋转的两个一组的轭环；分别围绕该轭环的外侧的两个一组的集磁环；以及配置于在各集磁环上设置的集磁部的相对面间的磁传感器，根据该磁传感器检测的所述集磁部间的漏磁通，检测加在所述第一轴以及第二轴上的转矩，所述转矩检测装置的特征在于，具备磁性体制的磁护罩，其在将所述集磁环保持为一体的模制体的两侧具有轴长方向的延长部，从而覆盖该模制体的外侧。

另外有关第二发明的转矩检测装置，其特征在于，第一发明中的模制体以及磁护罩为圆筒体，所述磁护罩外嵌固定于所述模制体。

发明效果

在有关第一发明的转矩检测装置中，保持集磁环的模制体的外侧被在模制体的两侧具备轴长方向的延长部的简单形状的磁护罩覆盖。该磁护罩能够简单安装，直接屏蔽来自于径向外侧的磁噪音，并且使来自于轴长方向两侧的磁噪音集中于各个侧的延长部的端面从而将其屏蔽。因此，排除磁噪音对集磁环的影响，能够高精度地进行转矩检测。

另外在有关第二发明的转矩检测装置中，呈圆筒形的磁护罩外嵌固定于呈圆筒形的模制体。因此，能够通过简单的组装，有效屏蔽磁噪音，能够高精度地进行转矩检测。

附图说明

图1是本发明的转矩检测装置的分解立体图；

图2是表示本发明的转矩检测装置的组装状态的纵剖面图；

图3是表示轭环的磁极爪与圆筒磁铁的磁极的周方向的位置关系的说明图；

图4是表示本发明的转矩检测装置中的磁护罩的构成的剖面图；

图5是图4所示的磁护罩的组装顺序的说明图；

图6是表示以往的磁护罩的构成的剖面图。

图中，

1-第一轴；2-第二轴；4-圆筒磁铁；5-轭环；6-集磁环；7-磁传感器；8-磁护罩；60-集磁部；61-模制体。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。

图1是本发明的转矩检测装置的分解立体图。图2是表示本发明的转矩检测装置的组装状态的纵剖面图。

本发明的转矩检测装置，以施加于通过扭杆3被连结在同轴上的2个轴(第一轴1以及第二轴2)上的转矩为检测对象，具备与第一轴1一体旋转的圆筒磁铁4、和与第二轴2一体旋转的两个一组的轭环5、5。另外具备：分别围绕轭环5、5的外侧而接近配置，并收集在各轭环5、5内产生的磁通的集磁环6、6；如后所述被配置于这些集磁环6、6间的两个磁传感器7、7。

扭杆3在起到作为扭转弹簧的作用的细径的圆棒的两端，具备用于与第一轴1、第二轴2连结的粗径的短尺寸的连结部30、30，通过该扭杆3的第一轴1以及第二轴2的连结通过如下这样实现：在这些轴心部分别形成的连结孔10、20中内嵌扭杆3两端的连结部30、30，在如后所述进行了周方向的定位后，通过各个连接销11、21的钉设而形成一体。在旋转转矩施加在如此连结的第一轴1和第二轴2上时，由于该旋转转矩的作用，扭杆3扭转变形，在第一轴1和第二轴2之间，产生具有与所述旋转转矩对应的大小的相对角位移。

与第一轴1一体旋转的圆筒磁铁4，如图1所示，在周方向上并列设置多个磁极(各多个N极40、40…以及S极41、41…)，作为由具有适当厚度的树脂制的模制体42覆盖端面以及内面而成的多极磁铁而构成，如图2所示，经模制体42，同轴地嵌合固定在第一轴1上。

如图1所示，与第二轴2一体旋转的轭环5、5是在呈环形的轭本体50的内面将轴向延伸的多个磁极爪51、51…在周方向上等距配置而构成的磁性材料制的圆环。磁极爪51、51…具有朝向延伸端宽度缩小的三角形状，两个轭环5、5使各磁极爪51、51…的突设侧相面对并在周方向交替排列的状态下定位，它们的外侧被模制成形为圆筒形的树脂制的模制体52覆盖并形成一体。

如上构成的轭环5、5，通过将模制体52向一侧延长而形成的凸耳部53被同轴嵌合固定于第二轴2的轴端部，如图2所示，轭环5、5的各自的内表面以隔开很小的空隙相对的方式被组装在嵌合固定于第一轴1的圆筒磁铁4的外周面。

图3是表示轭环的磁极爪与圆筒磁铁的磁极的周方向的位置关系的说明图。图3(b)表示组装时的位置关系，如该图3(b)所示，轭环5、5和圆筒磁铁4在周方向上被定位，使得各磁极爪51、51…与在圆筒磁铁4的周上排列的N极40和S极41的边界一致。该定位通过如下这样实现：通过扭杆3连结第一轴1和第二轴2时，与两轴1、2一起调整圆筒磁铁4以及轭环5、5的周方向位置。

在这样的组装状态下，两个轭环5、5的磁极爪51、51…，在同一条件下位于在圆筒磁铁4的周上相互相邻的N极40和S极41之间形成的磁场内，联系这些磁极爪51、51…的基部的轭本体50、50内产生的磁通变得相同。

这样的磁极爪51、51…和N极40以及S极41之间的位置关系，对应于在固定有圆筒磁铁4的第一轴1与固定有轭环5、5的第二轴2之间伴随扭杆3的扭转而产生的相对角位移，如图3(a)或图3(c)所示相互向相反方向变位。在产生该变位时，在一方的轭环5的磁极爪51、51…与另一方的轭环5的磁极爪51、51…，具有互逆极性的磁力线增加，在各轭本体50、50产生正负的磁通。此时产生的磁通的正负是对应于在圆筒磁铁4与轭环5、5之间、即第一轴1与第二轴2之间产生的相对角位移的方向来确定的，正负的磁通密度，对应于所述相对角位移的大小。

像这样收集在轭环5、5产生的磁通的集磁环6、6，是具有稍大于轭本体50外径的内径的磁性材料制的圆环，被配置为与轭环5、5各自的轭本体50、50的外侧接近相对。如图1所示，这些集磁环6、6在周方向的对应的两个位置，具备分别在轴长方向延伸的，使前端大致呈直角向外弯曲而成的集磁部60、60。

这样的集磁环6、6，使两者的集磁部60、60的延长侧相对向而配置在同轴上，以各个对应的集磁部60、60的前端在轴向上隔开规定的空隙相对的方式被定位，它们的外侧被模制成形为圆筒形的树脂制的模制体61覆盖而形成一体，在这样定位的集磁环6、6的集磁部60、60前端的空隙之间，配置有利用霍尔元件等磁检测元件构成的所述磁传感器7。

另外集磁环6、6在周方向的两个位置具备集磁部60、60，如图1所示，在两个位置的集磁部60、60前端的空隙间配置有两个磁传感器7、7。像这样设置两个磁传感器7、7，一个是为了用于检测出转矩，另一个是为了用于故障判定。该故障判定通过公知的顺序进行，例如经时性地比较两个磁传感器7、7的输出，当两者间存在明显差时，判定为其前后表示非恒常输出变化的磁传感器7处于故障状态。

另外在模制体61的外侧，卷绕安装有作为本发明的特征的磁护罩8。图4是表示本发明的转矩检测装置中的磁护罩的构成的剖面图，表示集磁环的组装体，其具备如前所述由模制体61形成一体的一对集磁环6、6；和配置于这些集磁部60、60之间的磁传感器7、7。

磁护罩8是由磁性体制的薄板构成的圆筒体，被组装为覆盖模制体61的外侧整体。另外磁护罩8的长度，比模制体61还要长适当的长度，如图所示，被组装为在模制体61的轴长方向两侧分别形成一定长度的延长部。

图5是磁护罩8的组装顺序的说明图。如本图所示，磁护罩8在预先成形为圆筒形的状态下，以呈同轴的方式被定位于模制体61的一侧，如图中的箭头所示，可以外嵌组装于模制体61。在磁护罩8的周面，在轴长方向的大致中央开设有窗孔80。该窗孔80，如图中的双点划线所示，通过向模制体61的外嵌而被定位于集磁部60、60的相对面间，作为在该相对面间配置的磁传感器7的插入孔使用。

这样的磁护罩8的组装可以通过单纯的嵌合而简单实现。另外，作为单纯的圆筒体的磁护罩8，可以通过带板的成形而容易构成，另外也可以利用具有适当直径的管材构成。如此，磁护罩8不需要很多工时就能够简单组装。

另外磁护罩8不限于以上顺序，例如也可以通过如下顺序进行组装：与集磁环6、6一起被定位于模制体61的成型用的模具内，在与集磁环6、6之间保持规定的位置关系来形成一体。在该种情况下，不言而喻也不需要很多工时数就能简单组装。

通过以上顺序组装的磁护罩8，在后述的使用状态下，屏蔽从各方向作用的磁噪音，起到排除对集磁环6、6的影响的作用。此处，来自于径向外侧的磁噪音，与图6所示的以往的磁护罩9同样，被覆盖模制体61外面整体的磁护罩8直接屏蔽，另一方面，来自于轴长方向两侧的磁噪音，与以往的磁护罩9不同，如图4的箭头所示，通过使其集中于磁性材料制的磁护罩8的端面来进行屏蔽。

这样的集中可以通过磁护罩8的端面向模制体61的两侧延长而有效实现，其延长部的长度X(参照图4)，为了提高屏蔽效果而优选在集磁环组装体的轴向长度的限制内尽可能大。

这样组装了磁护罩8的集磁环组装体被内嵌于图2中表示局部的外壳H，在模制体61的内面露出的集磁环6、6的内周面，被固定在与各个轭环5、5的轭本体50、50的外周面接近相对的位置。由此，在接近于各集磁环6、6内侧的轭本体50、50的内部产生的磁通被感应向集磁环6、6，集中于各集磁部60、60，漏出至这些集磁部60、60间确保的空隙，配置于该空隙的磁传感器7、7发出与泄漏磁通的密度对应的输出。

如此作为磁传感器7、7的输出而被检测的磁通密度，由于与集磁环6、6相对的轭本体50、50内部产生的磁通而发生变化，如前所述，该产生磁通因为与相对于圆筒磁铁4的各相对角位移，即与第一轴1和第二轴2之间的相对角位移相对应，因此磁传感器7、7的输出被施加于第一轴1以及第二轴2，并对应于产生所述相对角位移的旋转转矩的方向以及大小，可以根据磁传感器7、7的输出变化检测出施加于第一轴1以及第二轴2的旋转转矩。

此处磁传感器7、7的输出，有包含由于在配设位置周边产生的磁噪音的影响引起的误差的可能性，但是在本发明的转矩检测装置中，围绕于集磁环6、6外侧的磁护罩8如前所述，起到屏蔽磁噪音的作用，因此能够将磁噪音对磁传感器7、7的输出的影响抑制到很轻微，可以高精度实现根据该输出的旋转转矩的检测。

在本发明的转矩装置中，这样屏蔽磁噪音的磁护罩8具有简单的圆筒形状，可以通过所述顺序简单组装，不会因为组装工时数的增加而导致产品成本的上升，可以以高精度检测转矩。

因此，本发明的转矩检测装置，在电动动力转向装置中用作转矩检测装置等，来检测加在用于操舵辅助用马达的驱动控制的操舵构件上的操舵转矩，在磁噪音多的环境下能够得到高检测精度，并且能够作为可以低价构成的转矩检测装置方便地使用。

Claims (2)

1.一种转矩检测装置，其具备：与在同轴上连结的第一轴以及第二轴中的一个一体旋转的圆筒磁铁；在该圆筒磁铁形成的磁场内，与所述第一轴以及第二轴中的另一个一体旋转的两个一组的轭环；分别围绕该轭环的外侧的两个一组的集磁环；以及配置于在各集磁环上设置的集磁部的相对面间的磁传感器，

根据该磁传感器检测的所述集磁部间的漏磁通，检测加在所述第一轴以及第二轴上的转矩，

所述转矩检测装置的特征在于，

具备磁性体制的磁护罩，其在将所述集磁环保持为一体的模制体的两侧具有轴长方向的延长部，从而覆盖该模制体的外侧。。

2.如权利要求1所述的转矩检测装置，其特征在于，

所述模制体以及磁护罩为圆筒体，所述磁护罩外嵌固定于所述模制体。

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