CN103674369A - 扭矩传感器及使用该扭矩传感器的动力转向装置 - Google Patents

Abstract

一种扭矩传感器，即使在磁性部件和磁轭部件的相对轴向位置变化的情况下，也能够进行合适的扭矩检测。该扭矩传感器检测在通过扭杆（2）可相对旋转地连接的输入轴（1）和第一输出轴（3）之间产生的扭矩，其包括：磁性部件（20），其与第一输出轴可一体旋转地设置且在周向上交替地配置有不同的磁极；第一、第二磁轭部件（31、32），其与输入轴（1）可一体旋转地设置，且由配置于所述两轴（1、3）的旋转轴Z的一端侧的第一、第二爪部（41、42）及配置于另一端侧的第一、第二圆环部（43、44）构成；磁力计（60），其收纳配置于所述两圆环部之间，检测在通过该两圆环部的磁性部件中产生的磁通量；其中，所述两爪部在同一圆周上与磁性部件对置。

Description

扭矩传感器及使用该扭矩传感器的动力转向装置

技术领域

本发明涉及例如适用于车辆的动力转向装置且用来检测驾驶员的转向扭矩的扭矩传感器及使用该扭矩传感器的动力转向装置。

背景技术

例如，作为适用于汽车的动力转向装置的现有扭矩传感器，以下专利文献1记载的扭矩传感器是公知的。

大致说明如下。该扭矩传感器具备：磁性部件，其与由经由扭杆可相对旋转地连接的两个轴部件构成的转向轴中的一个轴部件的外周结合，在周向上具有多个磁极；第一、第二磁轭部件，其为由在所述两个轴中的另一个轴部件的外周上经由规定的支架被连接的软磁性体构成的一对环状部件，具有分别向径向内侧延伸的多个爪部，被配置成在轴向上相互对置；一对第一、第二集磁部件，其在这些各磁轭部件的周向的一部分范围内，以在该磁轭部件之间（在轴向上）相互对置的姿态被设置，以在两者之间产生磁场；磁力计，其收纳配置在形成于这些两集磁部件之间的气隙内，用于检测通过该集磁部件之间的磁通量；该扭矩传感器根据由磁力计检测到的磁通量（磁通密度）的变化，检测向转向轴输入的扭矩。

专利文献

专利文献1：（日本）特开2004－309463号公报

但是，所述现有扭矩传感器构成为各磁轭部件的爪部彼此配置于不同的轴向位置，因此，在磁性部件和磁轭部件的相对轴向位置变化的情况下，在该两者之间的气隙中产生差异。该结果是，扭矩传感器的输出特性大幅变化，有可能不能进行合适的扭矩检测。

发明内容

本发明是鉴于该技术课题而提出的，其提供一种扭矩传感器，即使在磁性部件和磁轭部件的相对轴向位置变化的情况下，也能够进行合适的扭矩检测。

本发明提供一种扭矩传感器，其特征在于，具备：磁性部件，其在该第一轴部件上被设置为与由通过扭杆被连接的第一轴部件及第二轴部件构成的旋转部件中的所述第一轴部件一体旋转，并且在所述旋转部件的旋转轴的同心圆上沿周向交替地配置有不同的磁极；第一磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第一爪部和将各该第一爪部彼此连接的第一圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第一爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置；第二磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第二爪部和第二圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第二爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在各所述第一爪部的周向之间交替地排列，并且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置，该第二圆环部被配置为与所述第一圆环部分开对置且将各所述第二爪部彼此连接；磁力计，其具有检测所述第一圆环部和所述第二圆环部间的磁场变化的霍尔元件，该磁场随着因所述扭杆的扭转而产生的所述第一爪部及第二爪部与所述磁性部件的相对角度的变化而变化。

需要说明的是，对所述第一爪部及第二爪部而言，除如上所述那样两者构成为在同一圆周上排列的结构以外，也可以构成为以使各所述第二爪部向与所述磁性部件接近的一侧偏离的姿态在各所述第一爪部的周向之间交替地排列。

根据本发明，由于第一爪部和第二爪部构成为在同一圆周上与磁性部件对置，因此，即使在磁性部件和磁轭部件的相对轴向位置变化的情况下，也能够进行合适的扭矩检测。

而且，如上所述，通过使配置于第一磁轭部件的径向外侧的第二磁轭部件的第二爪部相对于磁性部件相对接近配置，能够调节第一磁轭部件的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件的磁阻。由此，谋求各磁轭部件接受的磁场特性的均匀化，有利于提高扭矩传感器的检测精度。

附图说明

图1是表示本发明的动力转向装置结构的示意图；

图2是表示本发明第一实施方式的扭矩传感器等的图，是图1所示的转向系统（第一齿轮齿条机构附近）的纵剖面图；

图3是图2所示的扭矩传感器的立体图；

图4是图3所示的扭矩传感器的分解立体图；

图5是沿图2的A－A线的剖面图；

图6是图5所示的扭矩传感器附近的主要部分放大图；

图7是表示本发明第一实施方式的转向轴的旋转角-磁力计的输出变动的关系的曲线图；

图8是表示本发明第一实施方式的磁轭部件和永久磁铁在轴向上的位置偏移-磁力计的输出变动的关系的曲线图；

图9是表示本发明第一实施方式的磁轭部件和永久磁铁在轴向上的位置偏移-磁力计的输出变动的关系的曲线图；

图10是表示本发明第一实施方式的第一变形例的扭矩传感器等的图，是与图6相当的图；

图11是表示所述第一变形例的磁轭部件和永久磁铁的相对角度-磁力计输出的关系的曲线图；

图12是表示本发明第一实施方式的第二变形例的扭矩传感器等的图，（a）是与图2的A－A线剖面相当的扭矩传感器的横剖面图，（b）是沿该图（a）的B－B线的剖面图；

图13是表示本发明第二实施方式的扭矩传感器等的图，是图1所示的扭矩传感器的立体图；

图14是所述第二实施方式的图，是图13所示的扭矩传感器的分解立体图；

图15是所述第二实施方式的图，（a）是与图2的A－A线剖面相当的扭矩传感器的横剖面图，（b）是沿该图（a）的C－C线的剖面图；

图16是表示本发明第三实施方式的扭矩传感器等的图，是图1所示的扭矩传感器的立体图；

图17是所述第三实施方式的图，是图16所示的扭矩传感器的分解立体图；

图18是所述第三实施方式的图，（a）是与图2的A－A线剖面相当的扭矩传感器的横剖面图，（b）是沿该图（a）的D－D线的剖面图。

符号说明

1   输入轴（第一轴部件）

2   扭杆

3   第一输出轴（第二轴部件）

20  磁性部件

31  第一磁轭部件

32  第二磁轭部件

41  第一爪部

42  第二爪部

43  第一圆环部

44  第二圆环部

60  磁力计

TS  扭矩传感器

Z   旋转轴（旋转部件的旋转轴）

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的扭矩传感器及使用该扭矩传感器的动力转向装置的实施方式等。在下述的实施方式等中，以将该扭矩传感器等应用于汽车的齿轮齿条式电动动力转向装置为例进行说明。

图1～图9表示本发明第一实施方式的扭矩传感器等，如图1所示，作为该扭矩传感器的适用对象的电动动力转向装置构成为，由一端侧与方向盘SW连接的输入轴1（相当于本发明的第二轴部件）和一端侧与所述输入轴1经由扭杆2可相对旋转地连接的第一输出轴3（相当于本发明的第一轴部件）构成的转向轴，经由设于车宽方向一侧的第一齿轮齿条机构RP1与未图示的转向轮连接，并且，与基于配置在所述转向轴外周的扭矩传感器TS的输出信号由ECU4驱动控制的电动机M，经由蜗轮蜗杆副等规定的减速机构5连接的第二输出轴6，经由设于车宽方向另一侧的第二齿轮齿条机构RP2与所述未图示的转向轮连接。

在此，所述第一齿轮齿条机构RP1由设于第一输出轴3的另一端侧的小齿轮3a和在各端经由转向横拉杆7、7分别与所述转向轮连接的齿条杆8的一端侧设置的未图示的第一齿条构成，第二齿轮齿条机构RP2由与第二输出轴6的前端部连接的第二小齿轮6a和在所述齿条杆8的另一端侧设置的未图示的第二齿条构成。

根据如上所述的结构，扭杆2基于自方向盘SW输入到输入轴1的转向扭矩而扭转变形，基于在伴随该扭转变形而该扭杆2复原时所产生的旋转扭矩进行旋转的第一输出轴3的旋转运动，经由所述第一齿轮齿条机构RP1转换为齿条杆8的直线运动，并且，基于根据所述转向扭矩产生于电动机M的转向辅助扭矩进行旋转的第二输出轴6的旋转运动，经由所述第二齿轮齿条机构RP2转换为齿条杆8的直线运动，由此获得所述电动机M的转向辅助，同时所述转向轮的方向被变更。

特别是如图2所示，所述转向轴构成为输入轴1的另一端侧和第二输出轴3的整体被收纳于收纳所述第一齿轮齿条机构RP1的第一齿轮外壳10内部，该第一齿轮外壳10为用多个配置在周向上的螺栓9紧固的一对外壳构成部件构成，该一对外壳构成部件为收纳第一输出轴3整体的大致圆筒状的外壳主体11和以闭塞该外壳主体11的上端部即一端侧开口部的方式设置的外壳罩12。

所述外壳主体11构成为一端侧为扩径成台阶状的大径部11a而另一端侧为比第二输出轴3的外径大若干程度的直径比较小的小径部11b，在将收纳于所述大径部11a内的输入轴1的另一端部和第二输出轴3的一端部对合而成的两轴1、3的连接部的外周区域配置有所述扭矩传感器TS。另外，在所述外壳主体11的小径部11b的两端部配置有一对轴承BR1、BR2，由该一对轴承BR1、BR2旋转自如地支承第二输出轴3。另一方面，在外壳罩12上，在形成于轴向中间部的中间细部12a的内周配置有轴承BR3，由该轴承BR3旋转自如地支承输入轴1。

如图2～图6所示，所述扭矩传感器TS构成为大致圆筒状，其主要包括：磁性部件20，其通过安装固定于第一输出轴3的一端部外周而与该第一输出轴3可一体旋转；一对第一、第二磁轭部件31、32，其均由软磁性体构成为大致圆筒状，通过均被安装固定于输入轴1的另一端部外周而与该输入轴1可一体旋转，一端侧（图6中的下端部侧）在所述磁性部件20的径向上与该磁性部件20对置且相互分离（不直接连接）；形成为大致圆环状的一对第一、第二集磁环51、52，其在这些磁轭部件31、32的另一端侧（图6中的上端部侧）被收纳配置于形成在该两磁轭部件31、32之间的径向间隙C1，将向该两磁轭部件31、32的另一端侧泄漏的所述磁性部件20产生的磁场（磁通量）聚集在规定的范围；一对磁力计60、60，其隔着规定的间隙即气隙C2收纳配置在这两个集磁环51、52之间，检测通过该两集磁环51、52之间的所述磁通量。

所述磁性部件20包括：永久磁铁21，其由磁性材料形成为圆环状，沿周向交替配置有多个（在本实施方式中各八极，共十六极）不同的磁极（N极、S极）；套筒23，其由规定的金属材料形成为大致圆筒状，一端侧经由用规定的树脂材料构成的绝缘部22与所述永久磁铁21的内周部连结为绝缘状态；这些永久磁铁21和套筒2均由所述树脂材料一体地模型成型，将在第一输出轴3的一端部外周扩径形成为台阶状的大径部3b上外嵌的套筒23的前端，沿周向进行激光焊接，由此经由该套筒23固定于第一输出轴3的外周。

所述第一磁轭部件31由多个第一爪部41和第一圆环部43构成，该多个第一爪部形成为一端侧直径比较大而另一端侧直径比较小的纵剖面为曲柄状的形状，在一端侧向径向外侧扩径而纵剖面大致呈倒L形，且在磁性部件20的外周区域，以隔开规定的周向间隔的方式在所述转向轴（旋转轴Z）的同心圆上排列；该第一圆环部43在另一端侧沿所述旋转轴

Z的周向形成为连续的圆环状，通过与各所述第一爪部41的基部连接而将各该第一爪部41彼此相互连接。

所述第二磁轭部件32由多个第二爪部42和第二圆环部44构成，该多个第二爪部42形成为一端侧直径比较小而另一端侧直径比较大的纵剖面为曲柄状的形状，在一端侧向径向内侧缩径而纵剖面大致呈倒L形，且在磁性部件20的外周区域，以隔开规定的周向间隔的方式形成为在所述旋转轴Z的同心圆上且在各所述第一爪部41的周向之间，与各该第一爪部41在同一圆周上交替地排列；第二圆环部44在另一端侧沿所述旋转轴Z的周向形成为连续的圆环状，通过与各所述第二爪部42的基部连接而将各该第二爪部42彼此相互连接。

而且，对该第一磁轭部件31和第二磁轭部件32而言，邻接的各所述爪部41、42彼此经由由与所述磁性部件20同样的树脂材料构成的绝缘部33相连接，并且，经由该绝缘部33在第一圆环部43的内周侧连接有由规定的金属材料形成为大致圆筒状的套筒34，经由该套筒34固定于输入轴1的外周，使得各所述第一爪部41和各所述第二爪部42在同一圆周上交替地整齐排列，并且，在第一圆环部43的外周侧以分开对置的方式配置有第二圆环部44。作为这时的具体的固定方法，与所述磁性部件20同样，通过将于在输入轴1的另一端部外周扩径形成为台阶状的大径部1a上外嵌的套筒34的前端，沿周向进行激光焊接，经由所述套筒34固定于第一输出轴3的外周。

另外，所述第一、第二爪部41、42由第一、第二轴向延伸部41a、42a和第一、第二径向延伸部41b、42b构成，该第一、第二轴向延伸部41a、42a分别沿所述旋转轴Z的轴向延伸且在径向上与永久磁铁21对置，该第一、第二径向延伸部41b、42b从各该轴向延伸部41a、42a以曲折的方式沿所述旋转轴Z的径向延伸。而且，所述两轴向延伸部41a、42a设定为至少比永久磁铁21的轴向长度L1长的轴向长度L2，由该两轴向延伸部41a、42a从径向外侧完全地包围永久磁铁21。

另外，所述第一、第二爪部41、42构成为，对与永久磁铁21之间的气隙而言，相对于各所述径向延伸部41b，42b和永久磁铁21的轴向离开量C3，各所述轴向延伸部41a、42a和永久磁铁21的径向离开量即气隙C4足够小。

所述第一、第二集磁环51、52均构成为周向有端的圆弧状，且以超过180度的周向范围包围所述旋转轴Z，并且，将第一集磁环51设在内周侧，而将第二集磁环52设在外周侧，使该两集磁环51，52在径向上彼此重合，所述一对磁力计60、60收纳配置于由对置而形成在周向的一部分的后述的第一、第二平坦部51a、52a形成的径向间隙C5内。

即，所述第一集磁环51形成为包围320度左右的周向大范围的大致圆环状，并且，在沿周向被切断而成的第一缺口部51b的相反侧（成为点对称的位置）设置有第一平坦部51a，该第一平坦部51a向径向外侧突出而形成为该位置的规定的周向范围的横截面大致呈矩形状，另一方面，所述第二集磁环52形成为包围比所述第一集磁环51窄的290度左右的周向范围的大致圆环状，并且，在沿周向被切断而成的第二缺口部52b的相反侧（成为点对称的位置）设置有第二平坦部52a，该第二平坦部52a向径向内侧挤压而形成为使该位置的规定的周向范围呈平坦状。

在此，如上所述，第一、第二集磁环51、52彼此形成为，配置于内周侧的第一集磁环51的第一缺口部51b的周向范围变窄，而配置于外周侧的第二集磁环52的第二缺口部52b的周向范围变宽，从而这两个集磁环51、52的周长大致相等，由此该两集磁环51、52间的磁阻被均匀化。

而且，所述第一、第二集磁环51，52经由与所述磁性部件20及所述两磁轭部件31、32同样的树脂材料构成的绝缘部53相互连接，并且经由所述绝缘部53通过规定的固定方法（例如螺栓的紧固）被安装固定于外壳主体11的大径部11a，使得至少其轴向区域X的一部分在所述两圆环部43、44内与该两圆环部43、44在径向上重合。

这时，所述第一、第二集磁环51、52构成为，对它们分别与各个永久磁铁21之间的关系而言，相对于各该集磁环51、52和各所述圆环部43、44的径向离开量即气隙C6，各该集磁环51、52和永久磁铁21的轴向离开量充分大，且相对于各该集磁环51、52和各所述径向延伸部41b、42b的轴向离开量C7，所述气隙C6充分小。

所述一对磁力计60、60由均收纳配置在所述第一、第二集磁环51、52之间的径向间隙C5内的霍尔IC即检测部61和连接端子62构成，该检测部61由被收纳于该间隙C5内部的霍尔元件检测通过该两集磁环51、52（所述两平坦部51a、52a）之间的磁场（磁通量），该连接端子62用于将该检测部61与配置于所述扭矩传感器TS上方的控制基板63（参照图2）连接。即，该磁力计60、60本身分别通过经由各所述连接端子62、62与控制基板63连接而被固定，在所述径向间隙C5内，以隔开所述规定的气隙C2的方式收纳配置在与各所述集磁环51、52（各所述平坦部51a、52a）之间。该两磁力计60、60利用所述霍尔元件的霍尔效果，由各所述检测部61、61检测通过所述两集磁环51、52间的磁通密度，根据该磁通密度而变化的来自各所述检测部61、61的输出信号用于控制基板63的扭矩运算。

需要说明的是，如图2所示，所述控制基板63经由板对板连接器64与ECU4（参照图1）连接，该板对板连接器64通过贯穿形成于外壳主体11的大径部11a侧的窗孔11c被引入到该外壳主体11内。

下面，基于图1～图6对本实施方式的所述扭矩传感器TS的作用及与之相伴的效果进行说明。

根据如上所述构成的扭矩传感器TS，在所述两轴1、3之间未作用转向扭矩而所述转向轴处于中立状态时，永久磁铁21的各极边界位于第一、第二爪部41、42的周向正中间位置，该永久磁铁21对各所述爪部41、42形成的磁阻相等。其结果是，由于在该永久磁铁21中产生的磁场不会在第一、第二爪部42之间短路而向各所述圆环部43、44泄漏，因此，各所述磁力计60、60检测不到该磁场的磁通量。

接着，在方向盘SW被转向而对输入轴1（所述两轴1、3之间）作用了转向扭矩的情况下，永久磁铁21的各极边界向第一、第二爪部41、42的周向一方侧偏离，永久磁铁21对于各所述爪部41、42产生的磁阻中所述极边界所偏离的周向一侧的磁阻变大。由此，产生于该永久磁铁21的磁场向各所述圆环部43、44泄漏，渡过各该圆环部43、44流向邻接的磁极。其结果是，在各所述集磁环51、52之间，磁通量从一侧向另一侧通过，各所述磁力计60、60检测到该磁通密度，基于利用各该磁力计60、60的输出信号运算的转向扭矩，ECU4运算电动机M的转向辅助扭矩。这时，利用通过各所述集磁环51、52之间的磁通量的方向，转向方向及基于该转向方向被赋予的所述转向辅助扭矩的赋予方向被特定。

在此，在本实施方式中，由于相对于各所述集磁环51、52和各所述径向延伸部41b、42b的轴向离开量C7，各所述集磁环51、52和各所述圆环部43、44的气隙C6变得足够小（成为“C6<<C7”的关系），因此，能够抑制所述永久磁铁21的磁场对各所述集磁环51、52产生的直接影响。由此，如图7所示，在本实施方式的构成（相当于图7中的G1当）中，与以成为“C6＞C7”的关系的方式构成的情况（相当于图7中的G2）相比，能够极力抑制因所述磁场的直接影响而产生的输出变动，能够提高自各所述圆环部43、44向各所述集磁环51、52传递的磁通量的检测精度。

另外，对于各所述爪部41、42和永久磁铁21的气隙的关系而言，也相对于各所述径向延伸部41b、42b和永久磁铁21的轴向离开量C3，各所述轴向延伸部41a、42a和永久磁铁21的气隙C4变得足够小（成为“C3>>C4”的关系），因此，即使在产生了各所述磁轭部件31、32的轴向上的位置偏移的情况下，也可以抑制所述永久磁铁21的磁场因基于该位置偏移的磁阻的变化而直接向各所述径向延伸部41b、42b泄漏的、所谓所述永久磁铁21的磁场对各该径向延伸部41b、42b的直接影响。由此，如图8所示，在成为“C3>>C4”关系的本实施方式的构成（相当于7图中的G3）中，与以成为“C3<<C4”关系的方式构成的情况（相当于图7中的G4）相比，也能够极力抑制因所述磁场的直接影响而产生的输出变动，可以进行与扭杆2的扭转量相应的合适的扭矩检测。

此外，对于各所述爪部41、42和永久磁铁的重合量的关系而言，由于各所述轴向延伸部41a、42a的轴向长度L2比永久磁铁21的轴向长度L1长（成为“L1＜L2”的关系），因此，即使该两者21、41a（42a）的相对轴向位置产生了一些偏移，也能够维持该两者21、41a（42a）的规定重合量，使得该两者21、41a（42a）的规定重合量的维持变得容易。由此，如图9所示，在成为“L1＜L2”关系的本实施方式的构成（相当于图7中的G5）中，与以成为“L1＞L2”关系的方式构成的情况（相当于图7中的G6）相比，也能够有效地抑制该两者21、41a（42a）的相对轴向位置变化时的各所述磁力计60、60的输出特性的变化。

如上所述，根据本实施方式的所述动力转向装置（扭矩传感器TS），第一磁轭部件31中第一爪部41的第一轴向延伸部41a和第二磁轭部件41中第二爪部42的第二轴向延伸部42a在所述旋转轴Z的同心圆上与永久磁铁21对置，因此，即使在永久磁铁21和所述两磁轭部件31、32（所述两轴向延伸部41a、42a）的相对轴向位置变化的情况下，也不必担心各所述磁力计60、60的输出特性因该相对位置变化而变化，能够用各该磁力计60、60进行合适的扭矩检测。

另外，所述扭矩传感器TS构成为使所述两爪部41、42偏向轴向一侧而使所述两圆环部43、44偏向另一侧，以使第一、第二磁轭部件31、32向轴向延伸，因此，即使在使各所述爪部41、42（各所述轴向延伸部41a、42a）和永久磁铁21的重合量增大，或者所述两圆环部43、44彼此的重合量增大的情况下，也不必担心随之该两磁轭部件31、32在径向上变大，也有助于扭矩传感器TS在径向上的小型化。

另外，在所述扭矩传感器TS中，所述两集磁环51、52形成为在周向上呈有端状（圆弧状），因此，不必担心由各所述圆环部43、44被传递的磁场（磁通量）滞留在各该集磁环51、52的有限的范围内而形成闭环状以在各该集磁环51、52内循环。由此，能够用各所述磁力计60、60高效地检测所述磁通量的变化。

并且，这时，所述第一、第二集磁环51、52构成为包围超过180度的周向范围，因此，即使该两集磁环51、52产生了径向的位置偏移，也能够抑制该位置偏移导致的各所述磁力计60、60的检测误差。

图10和图11表示本发明所述第一实施方式的第一变形例的扭矩传感器等，是变更了所述第一实施方式的各所述爪部41、42的构成的例子。

即，在本变形例中，相对于沿外周侧配置且周向长度比较长的第二磁轭部件32的第二径向延伸部42b的径向长度L3，配置于内周侧且周向长度比较短的第一磁轭部件31的第一径向延伸部41b的径向长度L4长（成为“L3＜L4”的关系），由此在所述两磁轭部件31、32之间，所述两轴向延伸部41a、42a向径向外侧偏离。

这样，内周侧配置有圆环部的所述第一磁轭部件31的第一径向延伸部41b相对较长，由此，可以谋求调节第一磁轭部件31的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件31的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件32的磁阻。

具体而言，如图11所示，在该变形例的构成（相当于图7中的G7）中，相对于各所述磁力计60、60的输出特性变得合适，在所述两磁轭部件31、32的径向延伸部41b、42b具有彼此相等的径向长度的情况（相当于图7中的G8）及第二径向延伸部42b被设定为较长的情况（相当于图7中的G9）中，所述输出特性发生偏离。

如上所述，在本变形例中，可以谋求所述两磁轭部件31、32之间的磁阻调节的结果，实现了该两磁轭部件31、32接受的磁场特性的均匀化，有助于提高所述扭矩传感器TS的检测精度。

图12表示本发明第一实施方式的第二变形例的扭矩传感器等，是在所述第一实施方式中变更了第一爪部41的径向位置的例子。

即，在本变形例中，通过配置于内周侧使得周向长度比第二磁轭部件32长的第一磁轭部件31的第一径向延伸部41b相对地变长，从而相对于所述第一实施方式，该第一轴向延伸部41a向径向外侧偏移配置。换言之，相对于第二轴向延伸部42a和永久磁铁21的气隙C8，第一轴向延伸部41a和永久磁铁21的气隙C9变大（成为“C8<C9”的关系）。

这样，除所述第一变形例以外，通过将圆环部配置于外周侧的所述第二磁轭部件32的第二轴向延伸部42a与永久磁铁21相对接近配置，与所述第一变形例同样，也能够调节第一磁轭部件31的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件31的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件32的磁阻，有助于提高所述扭矩传感器TS的检测精度。

图13～图15表示本发明第二实施方式的扭矩传感器等，是变更了所述第一实施方式中第一磁轭部件31的第一爪部41的径向位置的例子。

即，在本实施方式中，相对于所述第一实施方式，所述第一磁轭部件31的第一径向延伸部41b的径向长度缩短，由此，第一轴向延伸部41a配置于永久磁铁21的内周侧。

这样，通过将圆环部配置于内周侧的所述第一磁轭部件31的第一轴向延伸部41a配置于永久磁铁21的内周侧，而将圆环部配置于外周侧的第二磁轭部件32的第二轴向延伸部42a配置于永久磁铁21的外周侧，能够利用该两轴向延伸部41a、42a和永久磁铁21的对置面积，谋求调节第一磁轭部件31的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件31的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件32的磁阻。即，由于与配置于外周侧的情况相应地其周向长度（距离）变长，因此第二磁轭部件32的磁阻增大，而通过将第一轴向延伸部41a配置于内周侧，该第一轴向延伸部41a的周向长度变小，基于与相应地缩小的该第一轴向延伸部41a的对置面积，第一磁轭部件31的磁阻也变大，因此，能够实现两磁轭部件31、32的磁阻的调节。由此，能够实现两磁轭部件31、32接受的磁场特性的均匀化，提高扭矩传感器TS的检测精度。

图16～图18表示本发明第三实施方式的扭矩传感器等，是变更了所述第一实施方式中第一、第二磁轭部件31、32的第一、第二圆环部43、44的结构的例子。

即，在本实施方式的所述第一、第二磁轭部件31、32中，第一、第二圆环部43、44在第一、第二径向延伸部41b，42b的延长线上沿所述旋转轴Z的径向延伸，该两圆环部43、44在轴向上对置。而且，在形成于该两圆环部43、44之间的轴向间隙C10内，以相互对置的方式收纳配置有大致形成为矩形板状的与所述第一、第二集磁环51、52相当的一对第一、第二集磁部件54、55，所述一对磁力计60、60分别经由所述规定的气隙C2收纳配置在这两个集磁部件54、55之间。

需要说明的是，关于例如所述磁性部件20及所述第一、第二爪部41、42的构成等，尤其是未提及的其它结构，基本上和所述第一实施方式是一样的，在附图中也表示与所述第一实施方式同样的符号，由此省略具体的说明。

根据以上的结构，通过本实施方式，当然基本上也能够起到与所述第一实施方式同样的作用效果，尤其是在本实施方式中，将第一、第二圆环部43、44沿所述旋转轴Z的径向延伸，使该两圆环部43、44在旋转轴Z的轴向上重合，因此，可获得实现了两磁轭部件31、32的轴向上的尺寸小型化，进而扭矩传感器TS的轴向上的尺寸小型化的优点。

本发明不限于所述实施方式等的构成，例如对于与本发明的特征没有直接关系的所述外壳10及所述转向机构RP1、RP2的具体的结构而言自不必多说，对于成为本发明特征的所述磁性部件20及各所述磁轭部件31、32、各所述集磁环51、52（各所述集磁部件54、55）的结构的具体形状，只要是得到所述作用效果的方式，可以根据适用的扭矩传感器等或搭载的车辆的规格等可自由地变更。

例如，在所述实施方式等中，例示了在转向系统和辅助系统独立的所谓双小齿轮式动力转向装置中应用所述扭矩传感器TS的例子，但是，作为应用该扭矩传感器TS的本发明的动力转向装置，只要是将第二输出轴6废止而在第一输出轴3上经由减速机构5连接电动机M而成的所谓的单一小齿轮式动力转向装置等基于该扭矩传感器TS的扭矩检测被控制的动力转向装置，在任何动力转向装置中均可应用。

下面，对根据所述实施方式等掌握的权利要求书中所记载的以外的技术思想进行说明。

（a）本发明第四方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述磁力计配置于所述第一集磁环和所述第二集磁环间。

通过该结构，能够高效地检测第一集磁环和第二集磁环之间产生的磁场。

（b）本发明第五方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一集磁环配置于比所述磁性部件接近所述第一圆环部的位置。

通过该结构，谋求抑制磁性部件的磁场对第一集磁环的直接的影响，有利于提高该第一集磁环的第一圆环部接受的磁场的检测精度。

（c）本发明第四方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一磁轭部件通过使所述第一圆环部相对于所述第一爪部形成为小径，在所述第一圆环部和所述第一爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第一爪部侧延伸到所述旋转轴的径向外侧的第一径向延伸部，

另一方面，所述第二磁轭部件通过使所述第二圆环部相对于所述第二爪部形成为大径，在所述第二圆环部和所述第二爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第二爪部侧延伸到所述旋转轴的径向内侧的第二径向延伸部，

所述第一爪部及第二爪部比所述第一径向延伸部及第二径向延伸部接近所述磁性部件而配置。

通过该结构，谋求抑制磁性部件的磁场对各所述径向延伸部的直接的影响，有利于检测与扭杆的扭转量相对应的适当的扭矩。

（d）本发明第四方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一爪部及第二爪部均被设定为各自的轴向长度比所述磁性部件的轴向长度长。

通过该结构，容易维持磁性部件和磁轭部件的重合量，因此，能够更加有效地抑制该两者的相对轴向位置发生了变化时的输出特性的变化。

（e）本发明第三方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一磁轭部件通过使所述第一圆环部相对于所述第一爪部形成为小径，在所述第一圆环部和所述第一爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第一爪部侧延伸到所述旋转轴的径向外侧的第一径向延伸部，

另一方面，所述第二磁轭部件通过使所述第二圆环部相对于所述第二爪部形成为大径，在所述第二圆环部和所述第二爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第二爪部侧延伸到所述旋转轴的径向内侧的第二径向延伸部，

所述第一径向延伸部设定为比所述第二径向延伸部长。

如上所述，通过将在第二磁轭部件的径向内侧配置有圆环部的第一磁轭部件的第一径向延伸部相对较长地设定，能够谋求调整第一磁轭部件的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件的磁阻。由此，能够谋求各磁轭部件接受的磁场特性的均匀化，有利于提高扭矩传感器的检测精度。

（f）本发明第五方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一爪部及第二爪部均相对于所述磁性部件配置于所述旋转轴的径向一侧。

这样，通过将所述两爪部配置于磁性部件的径向一侧，能够谋求该爪部的径向尺寸的小型化。

（g）本发明第五方面记载的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一圆环部和所述第二圆环部在所述旋转轴的径向上相互重合，

所述第一爪部相对于所述磁性部件配置于所述旋转轴的径向内侧，而所述第二爪部相对于所述磁性部件配置于所述旋转轴的径向外侧。

如上所述，通过将圆环部被配置于内周侧的第一磁轭部件的第一爪部配置于磁性部件的内周侧，而将圆环部被配置于外周侧的第二磁轭部件的第二爪部配置于磁性部件的外周侧，能够保持该第一、第二爪部和磁性部件的对置面积，谋求调节第一磁轭部件的磁阻和由于配置在该第一磁轭部件的径向外侧而相应地增大的第二磁轭部件32的磁阻。由此，能够谋求各磁轭部件接受磁场特性的均匀化，有利于提高扭矩传感器的检测精度。

（h）本发明第六方面记载的动力转向装置，其特征在于，

所述第一圆环部及第二圆环部均相对于所述第一爪部及第二爪部配置于所述旋转轴的轴向一侧。

这样，通过将所述两圆环部沿旋转轴的轴向一侧延伸，能够谋求该两磁轭部件的径向尺寸的小型化。

（i）如所述（h）记载的动力转向装置，其特征在于，

所述第一圆环部和所述第二圆环部在所述旋转轴的轴向相互重合。

这样，通过使所述两圆环部在旋转轴的轴向上重合，能够谋求两磁轭部件的轴向尺寸的小型化，进而有利于扭矩传感器的轴向尺寸的小型化。

（j）如所述（i）记载的动力转向装置，其特征在于，具备：

第一集磁环，其配置于所述第一圆环部和所述第二圆环部之间，并且，由磁性材料形成为在所述旋转轴的周向包围大于180度的范围的圆弧状，接受在所述第一圆环部中产生的磁场而使内部产生磁场；

第二集磁环，其配置于所述集磁环和所述第二圆环部之间，并且，由磁性材料形成为在所述旋转轴的周向包围大于180度的范围的圆弧状，接受在所述第二圆环部中产生的磁场而使内部产生磁场；

所述磁力计检测在所述第一集磁环和所述第二集磁环之间产生的磁场变化。

这样，通过将各所述集磁环形成为将其周向的一部分切开而成的圆弧状，能够将在各集磁环中产生的磁场停留在被限制的范围内，由磁力计高效地检测该磁场变化。

这时，所述两个集磁环构成为包围超过180度的周向范围的结构，因此，对于该两个集磁环也能够抑制径向上的位置偏移导致的磁力计的检测误差。

（k）如所述（j）记载的动力转向装置，其特征在于，

所述磁力计配置于所述第一集磁环和所述第二集磁环之间。

通过该结构，能够高效地检测在第一集磁环和第二集磁环之间产生的磁场。

（l）如所述（k）记载的动力转向装置，其特征在于，

所述第一集磁环配置于比所述磁性部件接近所述第一圆环部的位置。

通过该结构，抑制了第一集磁环的磁场对磁性部件的直接影响，有利于提高由该第一集磁环的第一圆环部接受的磁场的检测精度。

（m）如所述（j）记载的动力转向装置，其特征在于，

所述第一磁轭部件通过使所述第一圆环部相对于所述第一爪部形成为小径，在所述第一圆环部和所述第一爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第一爪部侧延伸到所述旋转轴的径向外侧的第一径向延伸部，

另一方面，所述第二磁轭部件通过使所述第二圆环部相对于所述第二爪部形成为大径，在所述第二圆环部和所述第二爪部之间具有从所述第一圆环部侧朝向所述第二爪部侧延伸到所述旋转轴的径向内侧的第二径向延伸部，

所述第一爪部及第二爪部配置为比所述第一径向延伸部及第二径向延伸部接近所述磁性部件。

通过该结构，抑制了各所述径向延伸部的磁场对磁性部件的直接影响，有利于与扭杆的扭转量对应的合适的扭矩检测。

Claims (6)

1.一种扭矩传感器，其特征在于，检测在旋转部件中产生的扭矩，该旋转部件由通过扭杆被连接的第一轴部件及第二轴部件构成，其特征在于，包括：

磁性部件，其在该第一轴部件上被设置为与所述第一轴部件一体旋转，并且在所述旋转部件的旋转轴的同心圆上沿周向交替地配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第一爪部和将各该第一爪部彼此连接的第一圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第一爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置；

第二磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第二爪部和第二圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第二爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在各所述第一爪部的周向之间交替地排列，并且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置，该第二圆环部被配置为与所述第一圆环部分开对置且将各所述第二爪部彼此连接；

磁力计，其具有检测所述第一圆环部和所述第二圆环部之间的磁场变化的霍尔元件，该磁场随着因所述扭杆的扭转而产生的所述第一爪部及第二爪部与所述磁性部件的相对角度的变化而变化；

该扭矩传感器基于所述磁力计的输出信号检测在所述旋转部件中产生的扭矩。

2.如权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一圆环部及第二圆环部均相对于所述第一爪部及第二爪部配置于所述旋转轴的轴向一侧。

3.如权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，

所述第一圆环部和所述第二圆环部被配置为在所述旋转轴的轴向上相互重合。

4.如权利要求3所述的扭矩传感器，其特征在于，包括：

第一集磁环，其配置于所述第一圆环部和所述第二圆环部之间，并且，由磁性材料形成为在所述旋转轴的周向上包围大于180度的范围的圆弧状，接受在所述第一圆环部中产生的磁场而在内部产生磁场；

第二集磁环，其配置于所述第一集磁环和所述第二圆环部之间，由磁性材料形成为在所述旋转轴的周向包围大于180度的范围的圆弧状，且接受在所述第二圆环部中产生的磁场而在内部产生磁场；

所述磁力计检测在所述第一集磁环和所述第二集磁环之间产生的磁场变化。

5.一种扭矩传感器，其特征在于，检测在旋转部件中产生的扭矩，该旋转部件由通过扭杆被连接的第一轴部件及第二轴部件构成，其特征在于，包括：

磁性部件，其在该第一轴部件上被设置为与所述第一轴部件一体旋转，并且在所述旋转部件的旋转轴的同心圆上沿周向交替地配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第一爪部和将各该第一爪部彼此连接的第一圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第一爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置；

第二磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第二爪部和第二圆环部，在该第二轴部件上被设置为与所述第二轴部件一体旋转，多个该第二爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上，以相对于各所述第一爪部向与所述磁性部件接近的一侧偏移的姿态，在各所述第一爪部的周向之间交替地排列而在所述旋转轴的径向上与所述磁性部件对置，该第二圆环部被配置为与所述第一圆环部分开对置且将各所述第二爪部彼此连接；

磁力计，其具有检测所述第一圆环部和所述第二圆环部之间的磁场变化的霍尔元件，该磁场随着因所述扭杆的扭转而产生的所述第一爪部及第二爪部与所述磁性部件的相对角度的变化而变化，

该扭矩传感器基于所述磁力计的输出信号检测在所述旋转部件中产生的扭矩。

6.一种动力转向装置，其特征在于，包括：

转向机构，其包括：由伴随方向盘的转向操作而旋转的输入轴和通过经由扭杆连接于该输入轴而传递有所述输入轴的旋转的输出轴构成的转向轴、将所述输出轴的旋转转换为转向轮的转向操作的转换机构；

扭矩传感器，其检测在所述转向轴中产生的转向扭矩；

电动机，其基于所述扭矩传感器的输出信号对所述转向机构赋予转向力；

该动力转向装置的特征在于，所述扭矩传感器包括：

磁性部件，其在所述输入轴和输出轴中的一方上被设置为与该轴一体旋转，并且在所述转向轴的旋转轴的同心圆上沿周向交替地配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第一爪部和将各该第一爪部彼此连接的第一圆环部，在所述输入轴和输出轴中的的另一方上被设置为与该轴一体旋转，多个该第一爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置；

第二磁轭部件，其由磁性材料构成，具有多个第二爪部和第二圆环部，在所述输入轴和输出轴中的另一方上被设置为与该轴一体旋转，多个该第二爪部被配置为在所述旋转轴的同心圆上且在各所述第一爪部的周向之间交替地排列，并且在该旋转轴的径向上与所述磁性部件对置，该第二圆环部被配置为与所述第一圆环部分开对置且将各所述第二爪部彼此连接；

磁力计，其具有检测所述第一圆环部和所述第二圆环部之间的磁场变化的霍尔元件，该磁场随着因所述扭杆的扭转而产生的所述第一爪部及第二爪部与所述磁性部件的相对角度的变化而变化。

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