CN104641209A - 动力转向装置的扭矩检测构造及使用其的动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动力转向装置的扭矩检测构造及使用其的动力转向装置。利用防松螺母(18)固定滚珠轴承(14)，该滚珠轴承(14)轴支承将输入轴(1)与第一输出轴(3)利用扭杆(2)连结而成的操舵轴，防松螺母(18)具有比扭矩传感器(TS)的传感器主体的最大外径(X6)大的内径(Y1)，扭矩传感器(TS)主要由配设在该操舵轴的外周部的永磁铁(21)、第一、第二磁轭部件(31、32)和磁传感器(60)构成。在该结构中，通过使扭矩传感器(TS)与防松螺母(18)在径向上重合能够实现装置的小型化，另外，通过以穿过扭矩传感器(TS)的外周侧的方式来组装防松螺母(18)能够实现从构成部件的一个方向的组装，实现装置的组装作业性的提高。

Description

动力转向装置的扭矩检测构造及使用其的动力转向装置

技术领域

本发明涉及一种适用于例如机动车的动力转向装置并且检测出驾驶者的操舵扭矩的动力转向装置的扭矩检测构造及使用其的动力转向装置。

背景技术

作为适用于例如机动车的动力转向装置的现有的扭矩检测构造，公知有以下专利文献1所记载的扭矩检测构造。

对该扭矩检测构造的概略情况进行说明，在该扭矩检测构造中，使用以下所述的扭矩传感器，该扭矩传感器具备：磁性部件，其与由经由扭杆能够相对旋转地连结的两个轴部件构成的操舵轴中的一个轴部件的外周结合，并且在周向上具有多个磁极；第一、第二磁轭部件，其为由经由规定的支架与所述两个轴中另一个轴部件的外周连结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设置的多个爪部，并且在轴向上彼此对置配置；一对第一、第二集磁部件，其在这些各磁轭部件的周向一部分的范围内，以在该两个磁轭部件之间(在轴向上)彼此对置的方式设置，在两者之间产生磁场；磁传感器，其收纳配置在形成于这些集磁部件之间的空气间隙内，并且检测出通过该集磁部件之间的磁通。该扭矩检测构造根据所述磁传感器所检测出的磁通(磁通密度)的变化来检测输入到操舵轴的扭矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2004-309463号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述专利文献中没有公开以下情况：在动力转向装置的操舵轴的支承中，在壳体内将轴承配置在操舵轴的中间部(所述两个轴部件的连结部附近)。在这种情况下，需要在所述壳体内另外设置用于固定轴承的外圈的固定部件，但是根据该固定部件与扭矩传感器的尺寸关系、配置关系，会带来各种不良情况。

即，在相对于例如所述固定部件的内径较大地设定扭矩传感器的外径的情况下，该扭矩传感器与固定部件沿轴向串连排列，壳体在轴向上大型化，由此产生装置整体大型化的问题。

另外，由于所述扭矩传感器在与操舵轴一体化后插入配置在壳体内，所以在上述尺寸关系中在将轴承配置在扭矩传感器的插入方向相反侧的情况下，必须在将操舵轴及扭矩传感器插入配置在壳体内后从该插入方向的相反侧插入配置轴承。这样，不能从轴向一侧插入配置操舵轴、扭矩传感器、轴承，该组装作业变得复杂。

本发明是鉴于上述技术课题而做出的，提供一种能够实现装置的小型化甚至组装作业性的提高的动力转向装置的扭矩检测构造等。

用于解决技术问题的技术方案

本发明是在搭载于车辆的动力转向装置中检测出驾驶者的操舵扭矩的动力转向装置的扭矩检测构造，该动力转向装置的扭矩检测构造具备：操舵轴，其由伴随转向盘的旋转而旋转的输入轴和经由扭杆与所述输入轴连接并将该输入轴的旋转传递给转向轮的输出轴构成；壳体，其在所述操舵轴的旋转轴的轴向一侧形成开口，并且在内部收纳所述输出轴；滚珠轴承，其由内圈、滚珠及外圈构成，从所述一侧开口部插入而收纳配置在所述壳体内，从而在该壳体内旋转自如地支承所述输出轴；固定部件，其呈圆弧状或圆环状，从所述一侧开口部向所述壳体内插入配置，在其一端与所述外圈抵接的状态下固定于所述壳体从而将所述外圈固定于所述壳体；扭矩传感器，其被设定为比所述固定部件小的外径，并且输出根据所述扭杆的扭曲量而变化的电信号。

发明的效果

根据本发明，能够避免固定部件与扭矩传感器的径向上的相互干涉。由此，例如通过使固定部件与扭矩传感器在径向上重合地配置，能够实现装置的小型化，另外，通过以穿过扭矩传感器的外周侧的方式来组装固定部件，能够实现装置的组装作业性的提高。

附图说明

图1是表示本发明的动力转向装置的结构的概略图。

图2是表示本发明的扭矩检测构造的第一实施方式的图，是图1所示的操舵系统(第一齿条·齿轮机构附近)的纵剖面图。

图3是图2所示的扭矩传感器一带的分解立体图。

图4是图3所示的扭矩传感器的分解立体图。

图5是图2所示的扭矩传感器附近的局部放大图。

图6是图4所示的环组件单体的立体图。

图7是表示本发明的第二实施方式的与图2相当的操舵系统的纵剖面图。

图8是表示本发明的第三实施方式的与图2相当的操舵系统的纵剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图详细描述本发明的动力转向装置的扭矩检测构造及使用其的动力转向装置的各实施方式。此外，在以下所述的各实施方式中，对将该扭矩检测构造等适用于机动车的齿条·齿轮式电动动力转向装置的例子进行说明。

图1～图6表示本发明的扭矩检测构造等的第一实施方式，作为该扭矩检测构造的适用对象的电动动力转向装置，如图1所示，操舵轴由一端侧与转向盘SW关联的输入轴1和一端侧经由扭杆2与所述输入轴1能够相对旋转地连结的第一输出轴3(相当于本发明的输出轴)构成，该操舵轴经由设置在车体宽度方向一侧的第一齿条·齿轮机构RP1与转向轮WR、WL关联，并且，经由蜗轮等规定的减速机构5与电动马达M关联的第二输出轴6构成为，经由设置在车体宽度方向另一侧的第二齿条·齿轮机构RP2与转向轮WR、WL联接，所述电动马达M基于配设在所述操舵轴的外周的扭矩传感器TS的输出信号被ECU4驱动控制。

在这里，所述第一齿条·齿轮机构RP1由设置在第一输出轴3的另一端侧的齿轮齿3a和第一齿条齿8a构成，第一齿条齿8a设置在各端经由转向横拉杆7、7分别与转向轮WR、WL关联的齿杆8的一端侧的规定范围，第二齿条·齿轮机构RP2由设置在第二输出轴6的前端侧的第二齿轮齿6a和设置在所述齿杆8的另一端侧的规定范围的第二齿条齿8b构成。

根据上述结构，扭杆2由于从转向盘SW向输入轴1输入的操舵扭矩而扭曲变形，由于伴随该扭曲变形在该扭杆2的复原时产生的旋转扭矩而旋转的第一输出轴3的旋转运动经由所述第一齿条·齿轮机构RP1转换为齿杆8的直线运动，并且由于所述操舵扭矩而在电动马达M产生的操舵辅助扭矩而旋转的第二输出轴6的旋转运动经由所述第二齿条·齿轮机构RP2转换为齿杆8的直线运动，从而得到所述电动马达M产生的操舵辅助并且能够改变转向轮WR、WL的朝向。

特别是，如图2所示，所述操舵轴的输入轴1的另一端侧和第一输出轴3整体收纳在构成为上下分割为两部分的壳体10内。在这里，所述壳体10构成为，收纳所述第一齿条·齿轮机构RP1的壳体主体11与设置为封闭该壳体主体11的上端开口部并且用于输入轴1的支承的罩部件12被配置在其周向的多个螺栓13紧固。

所述操舵轴通过收纳在壳体主体11内的第一输出轴3的另一端部是公知的滚针轴承即输出侧轴承B1和收纳在罩部件12内的公知的滚针轴承即输入侧轴承B2而被支承，并且该操舵轴的中间部即所述入输出轴1、3的连结部附近、即第一输出轴3的一端部附近通过构成为直径相对于所述两个轴承B1、B2较大的滚珠轴承14而被旋转自如地支承。

所述输入轴1的一端侧经由规定的连杆部件(未图示)与转向盘SW联接，而其另一端侧沿轴向贯穿设置有扭杆收纳部1a，在该扭杆收纳部1a内收纳有大致整个扭杆2。该输入轴1的另一端部构成为，嵌插于第一输出轴3的后述轴向孔3e内的较小径的嵌插部1b，该嵌插部1b和比该嵌插部1b更突出的所述扭杆2的下端部都收纳在后述第一输出轴3的轴向孔3e内，并且经由扭杆2将输入轴1和第一输出轴3连结。另外，在该嵌插部1b的上部，用于扭矩传感器TS(后述的第一、第二磁轭部件31、32)的安装的较大径的磁轭安装部1c相对于该嵌插部1b阶梯扩径状地相邻设置。

所述第一输出轴3具有：外径最大的大径部3b，其设置在第一输出轴3的一端部，被设定为比所述磁轭安装部1c的外径X1大的外径X2，并且用于后述磁性部件20的固定；中径部3c，其从该大径部3b朝向另一端侧阶梯缩径状地形成，并且用于所述滚珠轴承14的轴支承；外径最小的小径部3d，其设置在第一输出轴3的另一端部，并且用于所述输出侧轴承B1的轴支承；所述齿轮齿3a，其设置在该小径部3d与所述中径部3c之间。另外，在该第一输出轴3的一端面穿设有容纳输入轴1的插入部和扭杆2的下端部的轴向孔3e，在该轴向孔3e，能够相对旋转地收纳有输入轴1的另一端部，并且能够一体旋转地固定有扭杆2的下端部。

如图2、图3所示，所述壳体主体11由铝类材料构成，包括：齿轮收纳部15，其为大致圆筒状，从所述开口部侧朝向下方形成为阶梯缩径状，并且收纳第一齿条·齿轮机构RP1中的齿轮侧(第一输出轴3)；筒状的齿条收纳部11b，其在该齿轮收纳部11a的下端部以与该齿轮收纳部11a大致正交的方式设置，并且收纳第一齿条·齿轮机构RP1中的齿条侧(齿条轴8)。在所述齿轮收纳部11a，在所述开口部侧的大径部15内，收纳配置有所述扭矩传感器TS及滚珠轴承14，并且在开口部相反侧的小径部16内，收纳配置有第一输出轴3的另一端部。

所述大径部15具有：轴承收纳部15a，其设置在大径部15的内端部(所述开口部的相反侧)，并且收纳滚珠轴承14；内螺纹部15b，其从该轴承收纳部15a向所述开口部侧构成为稍微扩径状，并且用于后述防松螺母18的螺纹安装；环嵌合部15c，其从该内螺纹部15b向所述开口部侧进一步形成为阶梯扩径状，并且用于后述环组件RA的安装(后述的绝缘部53的嵌合)；壳体嵌合部15d，其从该环嵌合部15c向所述开口部侧形成为阶梯扩径状，并且用于罩部件12的嵌合。而且，在所述壳体嵌合部15d的开口端部外周区域，凹设有内螺纹孔15e，其通过螺纹安装所述各螺栓13而用于所述壳体主体11与罩部件12的紧固。

所述罩部件12由与所述壳体主体11同样的铝类材料构成，在其中心部贯通形成有用于输入轴1的插入的轴插入孔12a，并且在其外周侧延伸设置的凸缘部12b贯通形成有供所述各螺栓13插入的多个螺栓插入孔12c。而且，在该罩部件12的与壳体主体11对置的面上，突出形成有能够与所述壳体嵌合部15d嵌合的嵌合凸部12d，通过将该嵌合凸部12d嵌插于壳体嵌合部15d，能够确保所述壳体主体11、12的同轴性，即利用该两个部件11、12的所述操舵轴的同轴支承。

所述滚珠轴承14包括：内圈14a，其在第一输出轴3的中径部3c以夹持在安装于中径部3c的下端部的C型环17与大径部15之间的状态固定；外圈14b，其收纳配置在所述轴承收纳部15a内，并且利用构成为大致筒状的固定部件即防松螺母18以夹持在该轴承收纳部15a的内端壁之间的状态固定；滚珠14c，其为转动自如地设置在该外圈14b与所述内圈14a之间的多个转动体。在这里，所述防松螺母18由规定的锌材料形成，其内径Y1形成为大致一定，并且其外径形成为阶梯径状。具体地说，其轴向中间部形成为成为最大径的最厚的壁，并且在该中间部形成有与所述内螺纹部15b螺纹结合的外螺纹部18a。该外螺纹部18a的上端侧形成为比该外螺纹部18a壁薄，从而收纳配置在后述绝缘部53的内周侧，并且在该外螺纹部18a的下端侧，按压固定所述外圈14b的按压部18b形成为壁最薄。

如图2～图6所示，所述扭矩传感器TS主要包括：磁性部件20，其构成为大致圆筒状，并且安装固定在第一输出轴3的大径部3b，从而能够与该第一输出轴3一体旋转；一对第一、第二磁轭部件31、32，其均利用软磁性体构成为大致圆筒状，均固定在输入轴1的磁轭安装部1c而能够与该输入轴1一体旋转，并且设置为一端侧(图2中的下端侧)在其径向上与所述磁性部件20对置且相互分开(不直接连接)；一对第一、第二集磁环51、52，其在这些磁轭部件31、32的另一端侧收纳配置在形成于该两个磁轭部件31、32之间的径向间隙C1，形成为将向该两个磁轭部件31、32的另一端侧泄漏的所述磁性部件20产生的磁场(磁通)汇集在规定范围的大致圆环状；一对磁传感器60、60，其经由规定间隙即空气间隙C2收纳配置在这两个集磁环51、52之间(径向之间)，检测出通过该两个集磁环51、52之间的所述磁通。

所述磁性部件20包括：永磁铁21，其利用磁性材料形成为圆环状，并且在周向上交错地配置有多个不同的磁极(N极、S极)；套筒23，其利用规定的金属材料形成为大致圆筒状，一端侧经由由规定的树脂材料构成的绝缘部22以绝缘状态与所述永磁铁21的内周部连结，这两者21、23是利用所述树脂材料一体地模塑成形，通过沿周向对外嵌于第一输出轴3的大径部3b的套筒23的前端进行激光焊接，经由该套筒23固定在第一输出轴3的外周。

更具体地说，所述套筒23形成为具有比所述输入轴1的最大外径(所述磁轭安装部1c的外径)X1大的最小内径(后述的另一端部23c的内径)Y2的阶梯径状，并且在该套筒23中扩径形成为阶梯状的大径的一端部23a以使其阶梯部23b与第一输出轴3的大径部3b的端面抵接的方式从输入轴1侧外嵌于该大径部3b，并且在相对于所述一端部23a向径向内侧缩径的小径的另一端部23c的外周固设有所述永磁铁21。通过将该永磁铁21的外径X3即包括永磁铁21的所述一端部23a的外径X3设定为比第一输出轴3的大径部3b的外径X2小，构成为该永磁铁21与所述大径部3b在轴向上完全重合的结构。根据上述结构，能够有效地利用由所述第一输出轴3的大径部3b形成在磁轭安装部1c周围的无效空间，有助于扭矩传感器TS的径向的小型化。而且，所述磁性部件20构成为，以使套筒23的阶梯部23b与第一输出轴3的大径部3b的端面相抵的方式将所述一端部23a外嵌于该大径部3b，从而能够与其他构成部件(例如第一、第二磁轭部件31、32等)同样地，从输入轴1侧装配固定该磁性部件20，有助于后述装置的组装作业性的提高。

所述第一磁轭部件31形成为一端侧径较大且另一端侧径较小的纵剖面曲柄状，其包括：多个第一爪部41，其在一端侧形成为向径向外侧扩径的纵剖面大致倒L形，并且，在磁性部件20的外周区域以空出规定的周向间隔的方式在与所述操舵轴(旋转轴Z)同心的同心圆上排列；第一圆环部43，其在另一端侧沿所述旋转轴Z的周向连续，并且，形成为沿该旋转轴Z的轴向一侧(图2中的上方)延伸的圆环状，通过与所述各第一爪部41的基部连接来相互连接该各第一爪部41彼此。在这里，所述第一圆环部43的外径X4被设定为比所述第一、第二爪部41、42的外径X5小。

所述第二磁轭部件32形成为一端侧径较小且另一端侧径较大的纵剖面曲柄状，其包括：多个第二爪部42，其成为在一端侧向径向内侧缩径的纵剖面大致倒L形，并且，在磁性部件20的外周区域，在与所述旋转轴Z同心的同心圆上且所述各第一爪部41的周向之间形成为以空出规定的周向间隔的方式与该各第一爪部41在同一圆周上交错排列；第二圆环部44，其在另一端侧沿所述旋转轴Z的周向连续，并且，形成为沿该旋转轴Z的轴向一侧(图2中的上方)延伸的圆环状，并且通过与所述各第二爪部42的基部连接而相互连接该各第二爪部42彼此。在这里，所述第二圆环部44的外径X6被设定为比所述第一、第二爪部41、42的外径X5大，并且，比所述防松螺母18的内径Y1小，其至少一部分(在本实施方式中下端部)与防松螺母18在径向上重合，即收纳在该防松螺母18的内周侧。

在所述各第一爪部41与所述各第二爪部42在同一圆周上交错排列且在第一圆环部43的外周侧第二圆环部44沿径向分开对置地配置的状态下，上述第一磁轭部件31和第二磁轭部件32的邻接的所述各爪部41、42彼此之间经由与所述磁性部件20由同样的树脂材料构成的绝缘部33连结，并且经由该绝缘部33在第一圆环部43的内周侧连结有利用规定的金属材料形成为大致圆筒状的套筒34(以下，将上述连结体称为“磁轭组件YA”。)，上述第一磁轭部件31和第二磁轭部件32经由该套筒34固定在输入轴1的外周。具体地说，所述套筒34构成为具有轴插入孔34a的有盖圆筒状，轴插入孔34a的内径被设定为比磁轭安装部1c的外径X1小，在以使套筒34的上端壁34b与输入轴1的磁轭安装部1c的上端面相抵的方式将套筒34从该输入轴1的一端侧外嵌于磁轭安装部1c的状态下，与所述磁性部件20同样地，沿周向对外嵌于输入轴1的磁轭安装部1c的套筒34的前端进行激光焊接，经由该套筒34固定在第一输出轴3的外周。

另外，所述第一、第二爪部41、42分别包括：第一、第二轴向延伸部41a、42a，其在沿所述旋转轴Z的轴向延伸设置的径向上与永磁铁21对置；第一、第二径向延伸部41b、42b，其从该各轴向延伸部41a、42a弯折而沿所述旋转轴Z的径向延伸设置。基于所述第二圆环部44的外径X6的设定，成为第二径向延伸部42b与永磁铁21在轴向上重合的结构。

所述第一、第二集磁环51、52均为周向有端部的圆弧状，并且，构成为具有超过180度的规定的周向范围而包围所述旋转轴Z，并且以第一集磁环51为内周侧，以第二集磁环52为外周侧，该两个集磁环51、52配置为在径向上相互重合，利用在其周向的一部分分别对置形成的第一、第二平坦部51a、52a而形成径向间隙C2，在该径向间隙C2收纳配置有所述一对磁传感器60、60。

所述第一、第二集磁环51、52经由与所述磁性部件20、所述磁轭组件YA由同样的规定树脂材料构成的环保持部件即大致圆筒状的绝缘部53相互连结(以下，将上述连结体称为“环组件RA”。)。此外，通过将该绝缘部53的外径X7设定为能够与比所述防松螺母18大径的所述环嵌合部15c嵌合，能够避免该绝缘部53与所述内螺纹部15b的干涉。即，能够防止由该干涉造成的该绝缘部53的损伤，能够确保相对于壳体主体11的第一、第二集磁环51、52(所述环组件RA)的良好的安装。

除此以外，所述环组件RA嵌合固定于壳体主体11的环嵌合部15c，从而使至少绝缘部53的轴向范围的一部分以包围防松螺母18的方式与该防松螺母18在径向上重合。此外，在本实施方式中，以利用所述绝缘部53的弹性的所谓的卡扣构造，将所述环组件RA卡止固定于壳体主体11。这样，通过使所述绝缘部53和防松螺母18在径向上重合配置，能够实现装置的、特别是轴向的小型化，有助于后述装置的小型化。

另外，在嵌合固定所述环组件RA时，在所述绝缘部53的外周部，如图6所示，突设有能够与在所述环嵌合部15c的内周面沿所述旋转轴Z的轴向切口形成的被卡合部即定位凹部(未图示)卡合的卡合部即定位凸部53a，以这两者的凹凸卡合进行所述环组件RA的旋转方向的定位，其结果是，有助于扭矩传感器TS的组装作业性的提高。

特别是，如图4、图5所示，所述一对磁传感器60、60均包括：检测部61，其为收纳配置于所述第一、第二集磁环51、52之间的径向间隙C2，并且利用在其内部收纳的霍尔元件检测在该两个集磁环51、52(所述两个平坦部51a、52a)之间通过的磁场(磁通)的霍尔IC；连接端子62，其用于将该检测部61连接于配置在所述扭矩传感器TS的上方的控制基板63。即，该磁传感器60、60自身分别经由所述各连接端子62、62与控制基板63连接而被固定，在所述径向间隙C2内，以在所述各集磁环51、52(所述各平坦部51a、52a)之间介有规定的空气间隙的方式收纳配置。该两个磁传感器60、60通过利用所述霍尔元件的霍尔效应来利用所述各检测部61、61检测通过所述两个集磁环51、52之间的磁通密度，利用根据该磁通密度而变化的来自所述各检测部61、61的输出信号用于控制基板63中的扭矩运算。

基于以上结构，在本实施方式中，扭矩传感器TS由所述永磁铁21、第一、第二磁轭部件31、32及配置在这两个磁轭部件31、32之间的一对磁传感器60、60构成，通过将与扭矩传感器TS的传感器主体的最大外径相当的所述第二圆环部44的外径X6设定为比所述防松螺母18的内径Y1小，该传感器主体的大致整个轴向范围L被收纳在防松螺母18的内周侧，成为这两者在径向重合的结构。

以下，基于图3～图5对所述动力转向装置的组装顺序进行说明。

首先，构成所述操舵轴。即，在将扭杆2的上端侧收纳固定在输入轴1的扭杆收纳部3a内后，将作为该输入轴1的另一端部的嵌插部1b和扭杆2的下端部插入第一输出轴3的轴向孔3e内，并且将扭杆2的下端部固定于第一输出轴3。

接着，将滚珠轴承14及扭矩传感器TS组装于该完成的操舵轴。即，首先，从第一输出轴3的另一端侧将滚珠轴承14嵌插于中径部3c，在使该滚珠轴承14的内圈14a内端面与第一输出轴3的大径部3b的内端面相抵的状态下利用C型环17挡住所述内圈14a的外端面，从而将该滚珠轴承14安装固定于第一输出轴3。

然后，相对于所述第一输出轴3的大径部3b从输入轴1的一端侧嵌插所述组件化的磁性部件20以将其插入，使套筒23的阶梯部23b与大径部3b的外端面相抵地将该磁性部件20安装固定于第一输出轴3的大径部3b。

在上述磁性部件20的组装后，相对于所述输入轴1的磁轭安装部1c从该输入轴1的一端侧嵌插所述磁轭组件YA以将其插入，使套筒34的上端壁34b与磁轭安装部1c的上端面抵接地将该磁轭组件YA安装固定于输入轴1的磁轭安装部1c。

接着，如上所述，将由滚珠轴承14及扭矩传感器TS组装而成的操舵轴组件插入配置在插入配置有所述齿条轴8的壳体主体11的齿轮收纳部11a内。具体地说，将第一输出轴3的小径部3d压入到配设在壳体主体11的小径部16内的输出侧轴承B1，并且以使外圈14b的下端面与壳体主体11的轴承收纳部15a的内端壁相抵的方式压入滚珠轴承14，从而在所述齿轮收纳部11a内旋转自如地收纳操舵轴。

然后，以在所述防松螺母18的内周侧插入输入轴1及扭矩传感器TS的方式从该输入轴1的一端侧嵌插所述防松螺母18，利用所述按压部18b向所述轴承收纳部15a的内端壁按压外圈14b而将防松螺母18螺纹安装于所述内螺纹部15b，从而利用该防松螺母18，将所述滚珠轴承14(外圈14b)紧固于壳体主体11。

然后，在该防松螺母18的组装后，使所述环组件RA相对于该防松螺母18被插入，通过从输入轴1的一端侧将该环组件RA嵌插于所述环嵌合部15c内，从而将该环组件RA卡止固定于壳体主体11。

最后，将所述罩部件12的嵌合凸部12d嵌插于所述壳体主体11的壳体嵌合部15d，以将该罩部件12相对于壳体主体11从输入轴1的一端侧插入。然后，通过使所述各螺栓13穿过所述各螺栓插入孔12c而螺纹安装于所述内螺纹孔15e，从而紧固所述壳体主体11与罩部件12，完成装置的组装。

如上所述，在本实施方式的动力转向装置中，所述扭矩传感器TS中的传感器主体的最大外径X6被设定为比所述防松螺母18的内径Y1小，从而能够避免该传感器主体与防松螺母18在径向上的相互干涉。

特别是，在本实施方式的情况下，在所述传感器主体的大致整个轴向范围L，该传感器主体与防松螺母18以在径向上重合的方式配置，即成为所述传感器主体的大致整个轴向范围L收纳在防松螺母18的内周侧的结构，因此能够抑制该装置的所述旋转轴Z的轴向的大型化，有助于该装置的小型化。

另外，通过上述传感器主体与防松螺母18的尺寸关系，以通过所述传感器主体的外周侧的方式将防松螺母18组装于壳体主体11，由此，能够从壳体主体11的一侧(上方)组装所述扭矩传感器TS周围所有的构成部件。其结果是，在装置的组装时，能够不翻转壳体主体11，容易且高效地对所述构成部件进行装配，因此有助于该装置的组装作业性的提高。

而且，所述扭矩传感器TS的特殊构造、即所述磁性部件20、第一、第二磁轭部件31、32等各构成部件是在所述旋转轴Z的径向上重合的结构，成为分别向该旋转轴Z的轴向延伸的结构，因此能够更有效地构筑扭矩传感器TS与所述防松螺母18的尺寸关系。即，对于扭矩传感器TS，不采用现有的沿径向延伸的结构，通过采用上述沿轴向延伸的结构，能够更紧凑地实现扭矩传感器TS与防松螺母18的重合配置，利用所述传感器主体与防松螺母18的特殊的尺寸关系实现装置小型化的实效。

作为非常主要的一个原因，在本实施方式的扭矩传感器TS中，通过使在检测部的结构中使用的所述第一、第二圆环部43、44均为向所述旋转轴Z的轴向一侧延伸的结构，与现有的向所述旋转轴Z的径向(放射方向)延伸的情况相比，能够有效地将该第一、第二圆环部43、44收纳在防松螺母18内周侧，有助于所述重合配置的紧凑化。

另外，在上述两个圆环部43、44的结构中，第一圆环部43的外径X4被设定为比所述两个爪部41、42的外径X5小，并且第二圆环部44的外径X6被设定为比所述两个爪部41、42的外径X5大，并且，被设定得比防松螺母18的内径Y1小，即使是在所述扭矩传感器TS中成为最大径的部分也能够收纳在防松螺母18的内周侧，能够实现装置的进一步小型化。

而且，在所述第二磁轭部件32(第二圆环部44)向径向外侧延伸的部分，成为该延伸的第二爪部42的径向延伸部42b与永磁铁21在所述旋转轴Z的轴向上重合的结构，因此能够实现第一圆环部43的进一步小型化，有助于装置进一步的小型化。

除此以外，在所述磁性部件20的配置中，通过采用将所述永磁铁21配置于在所述两轴1、3之间划分的无效空间，伴随该永磁铁21周围的径向的小型化，能够更小地设定所述各爪部41、42的外径，因此能够实现装置进一步的小型化。

另外，作为所述滚珠轴承14的固定机构采用了成为筒状的防松螺母18，从而能够在该防松螺母18的内周侧收纳扭矩传感器TS，因此能够实现上述装置小型化的实效。

而且，对于所述防松螺母18，按压滚珠轴承14的所述按压部18b相对于所述外螺纹部18a的形成区域形成为壁足够薄，因此能够促进该防松螺母18紧固时的所述按压部18b的弹性变形。其结果是，例如，即使在高温时等产生该防松螺母18的紧固扭矩降低的情况下，也能够抑制外圈14b的保持力的降低。

除此以外，所述防松螺母18由线膨胀系数比所述壳体主体11的构成材料即铝大的锌材料形成，因此能够更有效地抑制所述高温时等壳体主体11膨胀时的外圈14b的保持力的降低。

图7表示本发明的扭矩检测构造等的第二实施方式，是改变了所述第一实施方式中的滚珠轴承14的固定机构的图。此外，除了该固定机构之外的基本的结构与所述第一实施方式相同，因此对与该第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记，省略具体的说明。

即，在本实施方式中，作为所述滚珠轴承14的固定机构，采用公知的弹性挡圈70，而不是上述第一实施方式那样的防松螺母18。此外，在本实施方式中，作为一个例子公开了该弹性挡圈70，但也可以是所谓的C型环等、成为圆弧状的卡止固定部件。

具体地说，所述壳体主体11中的相当于所述第一实施方式的内螺纹部15b的部位，是具有与邻接的所述轴承收纳部15a具有大致相同的内径的通常的贯通孔，构成为供所述滚珠轴承14插入的轴承插入部15f，利用与在该轴承插入部15f的下端切口形成的环卡止槽15g卡止的所述弹性挡圈70，卡止固定滚珠轴承14。

根据以上结构，显然，利用本实施方式，基本上也能够得到与所述第一实施方式相同的作用效果，特别是在本实施方式的情况下，通过采用所述弹性挡圈70，能够不进行所述防松螺母18的紧固作业地通过一次接触来对该弹性挡圈70自身进行安装固定，因此存在能够实现装置组装作业的简化、容易化的优点。

图8表示本发明的扭矩检测构造等的第三实施方式，是改变了所述第一实施方式中的滚珠轴承14的固定机构的图。此外，在本实施方式中，除了该固定机构之外的基本的结构与所述第一实施方式相同，因此与所述第二实施方式相同，对与所述第一实施方式相同的结构标注同一附图标记并且省略具体的说明。

即，在本实施方式中，作为所述滚珠轴承14的固定机构，不使用与所述第一实施方式的防松螺母18的相对于壳体主体11另设的部件(其他部件)，而是利用壳体主体11自身构成该固定机构。

具体地说，所述第一实施方式的壳体主体11由将该壳体主体分为上下两部分而利用多个螺栓19紧固的第一壳体71和第二壳体72构成，利用分别与该各壳体71、72的接合端部对置形成的一对第一、第二轴承保持部71a、72a，利用这两个壳体71、72对滚珠轴承14进行夹持固定。

根据以上结构，利用本实施方式，基本上能够起到与所述第一实施方式相同的作用效果，特别是在本实施方式的情况下，通过采用所述两个壳体71、72的夹持构造，不需要在壳体主体11追加加工所述内螺纹部15b、环卡止槽15g，因此存在能够实现加工工时的削减等装置生产率的提高的优点。

本发明不限于上述实施方式等的结构，当然能够适用例如包括不与本发明特征直接相关的辅助方式(齿轮辅助、齿条辅助等)的操舵机构、扭矩传感器TS自身等具体的结构，对于成为本发明特征的固定机构即所述防松螺母18、弹性挡圈70、分割壳体(第一、第二壳体71、72)等结构的具体的形状，只要是能够得到上述作用效果的形态，就能够根据所适用的扭矩检测构造等、所搭载的车辆的规格等自由改变。

以下对能够根据所述各实施方式得到的技术方案之外的技术思想进行说明。

(a)如技术方案3所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，

所述第一圆环部及第二圆环部均朝向所述旋转轴的轴向一侧延伸设置。

通过采用上述结构，与使第一、第二圆环部在旋转轴的径向(放射方向)上延伸设置的情况相比，能够将该第一、第二圆环部配置在固定部件的内周侧，因此有助于装置的小型化。

(b)如所述(a)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述第一圆环部的外径被设定为比所述第一爪部及第二爪部的外径小，

所述第二圆环部的外径被设定为比所述第一爪部及第二爪部的外径大，并且比所述固定部件的内径小，

所述第二圆环部和所述固定部件以在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

通过采用上述结构，对于扭矩传感器中成为最大径的部分，也收纳在固定部件的内周侧，有助于装置的进一步小型化。

(c)如所述(b)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

将所述第一爪部的基端侧向径向内侧折曲而成的径向延伸部和所述磁性部件以在所述旋转轴的轴向上重合的方式配置。

通过采用上述结构，能够实现第一圆环部的小径化，有助于装置的进一步小型化。

(d)如技术方案2所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述输入轴及输出轴的一方插入从其另一方的所述旋转轴的轴向一侧贯穿设置的轴向孔，并且该轴向孔的开口端位置的外径被设定为比所述另一方的外径小，

所述磁性部件配置在所述输入轴及输出轴的所述一侧的外周，并且其内径被设定为比所述输入轴及输出轴的所述一侧的外径大，并且，比所述输入轴及输出轴的所述另一侧的外径小。

通过采用上述结构，能够将磁性部件配置在由在所述输入轴与输出轴之间形成的阶梯部划分的无效空间内，能够实现上述无效空间的有效利用所导致的磁性部件周边的空间效率的提高，有助于装置的小型化。

(e)如所述(d)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述磁性部件的外径被设定为比所述轴向孔的开口端位置的所述输入轴及输出轴的所述另一侧的外径小。

通过采用上述结构，能够将磁性部件完全地收纳在所述无效空间内，因此能够实现该磁性部件周边的空间效率的进一步提高，有助于装置进一步的小型化。

(f)如技术方案2所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述固定部件在其外周具有与形成在所述壳体的内周侧的内螺纹部螺合的外螺纹部，该外螺纹部是通过螺纹安装于所述内螺纹部而固定所述外圈的防松螺母。

这样，通过以防松螺母来构成固定部件，能够在该筒状的防松螺母的内周侧收纳扭矩传感器，有助于装置的小型化(特别是旋转轴的轴向的小型化)。

(g)如所述(f)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，具备：

第一集磁环，其安装在所述第一圆环部与所述磁传感器之间，由将所述第一圆环部的磁场的变化传递给所述磁传感器的磁性材料构成；

第二集磁环，其安装在所述第二圆环部与所述磁传感器之间，由将所述第二圆环部的磁场的变化传递给所述磁传感器的磁性材料构成；

环保持部件，其在外周侧具有与在所述壳体的内周设置在比所述内螺纹部靠近所述开口部侧的凹部嵌合的凸部，用于所述第一集磁环及第二集磁环的保持。

通过采用上述结构，能够避免环保持部件的凸部与内螺纹部的干涉，防止由该干涉造成的凸部的损伤。

(h)如所述(g)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述环保持部件的凸部形成为圆筒状以包围所述固定部件，并且其至少一部分以在所述固定部件和所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

通过采用上述结构，能够实现装置的、特别是轴向的小型化。

(i)如所述(h)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述环保持部件具有进行相对于所述壳体的旋转方向的定位的卡合部，

所述壳体具有与所述卡合部卡合的被卡合部。

通过采用上述结构，能够进行环保持部件的旋转方向的定位，有助于装置的组装作业性的提高。

(j)如所述(f)所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，

作为所述固定部件的防松螺母形成为比所述外螺纹部靠近所述滚珠轴承侧的区域比所述外螺纹部的形成区域壁薄。

这样，通过使与外圈的抵接部附近形成为比紧固部壁薄，能够促进该防松螺母紧固时的所述抵接部的弹性变形。其结果是，即使在例如高温时等产生防松螺母的紧固扭矩降低的情况下，也能够抑制外圈保持力的降低。

(k)如所述(j)所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述固定部件由锌材料形成。

锌通常与构成壳体的铝、铁相比具有大的线膨胀系数，因此通过采用上述结构，能够抑制高温时(壳体膨胀时)的外圈保持力的降低。

(l)如技术方案1所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述壳体在其内周面具有圆弧状或环状的卡合槽，

所述固定部件是与所述卡合槽卡合的C型环或弹性挡圈。

这样，通过利用C型环等构成固定部件，能够实现该固定部件自身的组装作业的容易化，有助于装置组装作业性的提高。

(m)如技术方案1所述的动力转向装置的扭矩检测构造所述，其特征在于，

所述壳体由在比所述滚珠轴承靠近所述开口部侧的位置具有分割面的第一壳体及第二壳体构成，

所述固定部件由配置在所述开口部侧的第二壳体构成，并且该第二壳体在其与所述第一壳体之间对所述滚珠轴承进行夹持固定。

通过采用上述结构，不需要在壳体设置内螺纹部、卡合槽等，因此有助于加工工时的削减等生产率的提高。

(n)如技术方案5所述的动力转向装置所述，其特征在于，

所述扭矩传感器包括：

磁性部件，其设置为能够与所述输出轴一体旋转，在与所述旋转轴同心的同心圆上沿周向交错地配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上且该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第一爪部、连接该第一爪部彼此的第一圆环部，该第一磁轭部件由设置为能够与所述输入轴一体旋转的磁性材料构成；

第二磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上在所述各第一爪部的周向之间交错排列而在该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第二爪部、以与所述第一圆环部分开对置的方式配置并连接所述各第二爪部彼此的第二圆环部，该第二磁轭部件由与所述第一磁轭部件一起能够与所述输入轴一体旋转的磁性材料构成；

磁传感器，其具有霍尔元件，该霍尔元件检测伴随由所述扭杆的扭曲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变化的所述第一圆环部与所述第二圆环部之间的磁场的变化。

通过采用上述结构，能够实现扭矩传感器的径向的小型化，能够抑制与固定部件的径向的干涉，并且实现装置的小型化(特别是径向的小型化)。

(o)如所述(n)所述的动力转向装置所述，其特征在于，

所述固定部件和所述扭矩传感器以在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

通过采用上述结构，有助于装置特别是轴向的小型化。

附图标记说明

1…输入轴

2…扭杆

3…第一输出轴(输出轴)

11…壳体主体(壳体)

14…滚珠轴承

14a…内圈

14b…外圈

14c…滚珠

18…防松螺母(固定部件)

SW…转向盘

WR、WL…转向轮

TS…扭矩传感器

Z…旋转轴(操舵轴的旋转轴)

Claims (20)

1.一种动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，在搭载于车辆的动力转向装置中检测驾驶者的操舵扭矩，该动力转向装置的扭矩检测构造具备：

操舵轴，其由伴随转向盘的旋转而旋转的输入轴和经由扭杆与所述输入轴连接并将该输入轴的旋转传递给转向轮的输出轴构成；

壳体，其在所述操舵轴的旋转轴的轴向一侧形成开口，并且在内部收纳所述输出轴；

滚珠轴承，其由内圈、滚珠及外圈构成，从所述一侧开口部插入而收纳配置在所述壳体内，从而在该壳体内旋转自如地支承所述输出轴；

固定部件，其呈圆弧状或圆环状，从所述一侧开口部向所述壳体内插入配置，其一端以与所述外圈抵接的状态固定于所述壳体从而将所述外圈固定于所述壳体；

扭矩传感器，其被设定为比所述固定部件小的外径，并且输出根据所述扭杆的扭曲量而变化的电信号。

2.根据权利要求1所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述扭矩传感器包括：

磁性部件，其设置为能够与所述输出轴一体旋转，并且在与所述旋转轴同心的同心圆上且周向交错配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上且该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第一爪部、连接该第一爪部彼此的第一圆环部，该第一磁轭部件由设置为能够与所述输入轴一体旋转的磁性材料构成；

第二磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上且所述各第一爪部的周向之间交错排列而在该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第二爪部、以与所述第一圆环部分开对置的方式配置并连接所述各第二爪部彼此的第二圆环部，该第二磁轭部件由与所述第一磁轭部件一起能够与所述输入轴一体旋转地设置的磁性材料构成；

磁传感器，其具有霍尔元件，该霍尔元件检测伴随由所述扭杆的扭曲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变化的所述第一圆环部与所述第二圆环部之间的磁场的变化。

3.根据权利要求2所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述固定部件和所述扭矩传感器以在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

4.根据权利要求3所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述第一圆环部及第二圆环部均朝向所述旋转轴的轴向一侧延伸设置。

5.根据权利要求4所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述第一圆环部的外径被设定为比所述第一爪部及第二爪部的外径小，

所述第二圆环部的外径被设定为比所述第一爪部及第二爪部的外径大，并且，比所述固定部件的内径小，

所述第二圆环部和所述固定部件以在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

6.根据权利要求5所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，将所述第一爪部的基端侧向径向内侧折曲而成的径向延伸部和所述磁性部件以在所述旋转轴的轴向上重合的方式配置。

7.根据权利要求2所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述输入轴及输出轴的一方插入从其另一方的所述旋转轴的轴向一侧贯穿设置的轴向孔，并且该轴向孔的开口端位置的外径被设定为比所述另一方的外径小，

所述磁性部件配置在所述输入轴及输出轴的所述一侧的外周，并且其内径被设定为比所述输入轴及输出轴的所述一侧的外径大，并且，比所述输入轴及输出轴的所述另一侧的外径小。

8.根据权利要求7所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述磁性部件的外径被设定为比所述轴向孔的开口端位置的所述输入轴及输出轴的所述另一侧的外径小。

9.根据权利要求2所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述固定部件是在其外周具有与形成在所述壳体的内周侧的内螺纹部螺合的外螺纹部，并且通过将该外螺纹部螺纹安装于所述内螺纹部而固定所述外圈的防松螺母。

10.根据权利要求9所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，具备：

第一集磁环，其安装在所述第一圆环部与所述磁传感器之间，由将所述第一圆环部的磁场的变化传递给所述磁传感器的磁性材料构成；

第二集磁环，其安装在所述第二圆环部与所述磁传感器之间，由将所述第二圆环部的磁场的变化传递给所述磁传感器的磁性材料构成；

环保持部件，其在外周侧具有与在所述壳体的内周设置在比所述内螺纹部靠近所述开口部侧的凹部嵌合的凸部，用于所述第一集磁环及第二集磁环的保持。

11.根据权利要求10所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述环保持部件的凸部形成为圆筒状而包围所述固定部件，并且其至少一部分以与所述固定部件在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。

12.根据权利要求11所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，

所述环保持部件具有进行相对于所述壳体的旋转方向的定位的卡合部，

所述壳体具有与所述卡合部卡合的被卡合部。

13.根据权利要求9所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，作为所述固定部件的防松螺母形成为，比所述外螺纹部靠近所述滚珠轴承侧的区域比所述外螺纹部的形成区域壁薄。

14.根据权利要求13所述的动力转向装置，其特征在于，

所述固定部件由锌材料形成。

15.根据权利要求2所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述输入轴插入从所述输出轴的所述旋转轴的轴向一侧贯穿设置的轴向孔，并且该轴向孔的开口端位置的外径被设定为比所述输出轴的外径小，

所述磁性部件以与所述输出轴的所述旋转轴的轴向一端面抵接的方式固定于所述输出轴，并且其内径被设定为比所述输入轴的外径大。

16.根据权利要求1所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，

所述壳体在其内周面具有圆弧状或环状的卡合槽，

所述固定部件是与所述卡合槽卡合的C型环或弹性挡圈。

17.根据权利要求1所述的动力转向装置的扭矩检测构造，其特征在于，所述壳体由在比所述滚珠轴承靠近所述开口部侧的位置具有分割面的第一壳体及第二壳体构成，

所述固定部件由配置在所述开口部侧的第二壳体构成，并且该第二壳体将所述滚珠轴承夹持固定在所述第二壳体与所述第一壳体之间。

18.一种动力转向装置，其特征在于，具备：

操舵机构，其包括操舵轴和转换机构，所述操舵轴由伴随转向盘的操舵操作而旋转的输入轴、经由扭杆与所述输入轴连结并传递该输入轴的旋转的输出轴构成，所述转换机构将所述输出轴的旋转转换为转向轮的转舵操作；

壳体，其在所述操舵轴的旋转轴的轴向一侧形成开口，并且在内部收纳所述输出轴；

滚珠轴承，其由内圈、滚珠及外圈构成，从所述一侧开口部插入而收纳配置在所述壳体内，从而在该壳体内旋转自如地支承所述输出轴；

固定部件，其呈圆弧状或圆环状，从所述一侧开口部插入配置在所述壳体内，在其一端与所述外圈抵接的状态固定于所述壳体，从而将所述外圈固定于所述壳体；

扭矩传感器，其被设定为比所述固定部件小的外径，并且输出根据所述扭杆的扭曲量而变化的电信号，从而检测伴随输入到所述输入轴的所述操舵操作的驾驶者的操舵扭矩；

电动马达，其基于所述扭矩传感器的输出信号对所述操舵机构施加操舵力。

19.根据权利要求18所述的动力转向装置，其特征在于，所述扭矩传感器包括：

磁性部件，其设置为能够与所述输出轴一体旋转，在与所述旋转轴同心的同心圆上且周向交错地配置有不同的磁极；

第一磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上且该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第一爪部、连接该第一爪部彼此的第一圆环部，该第一磁轭部件由设置为能够与所述输入轴一体旋转的磁性材料构成；

第二磁轭部件，其具有在与所述旋转轴同心的同心圆上且各所述第一爪部的周向之间交错排列而在该旋转轴的径向与所述磁性部件对置地配置的多个第二爪部、以与所述第一圆环部分开对置的方式配置并连接各所述第二爪部彼此的第二圆环部，该第二磁轭部件由与所述第一磁轭部件一起能够与所述输入轴一体旋转地设置的磁性材料构成；

磁传感器，其具有霍尔元件，该霍尔元件检测所述第一圆环部与所述第二圆环部之间的磁场的变化，所述第一圆环部与所述第二圆环部之间的磁场的变化伴随由所述扭杆的扭曲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变化。

20.根据权利要求19所述的动力转向装置，其特征在于，

所述固定部件和所述扭矩传感器以在所述旋转轴的径向上重合的方式配置。