CN112212780A - 传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器装置(24)，该传感器装置包括部分组件(44)、电路板(43)和传感器壳体(45)。部分组件(44)通过选择性地将作为集磁构件(92)和从动轮(96、97)中的至少一者的部分安装至保持件(91)而构成。电路板(43)设置有检测器(63、64)，该检测器构造成根据安装至保持件(91)的部分而检测由集磁构件感应的磁通和从动轮的旋转角度中的至少一者。传感器壳体(45)被轴(13)贯穿，并且容纳部分组件(44)和电路板(43)。

Description

传感器装置
技术领域
本发明涉及传感器装置。
背景技术
到目前为止，已知例如在日本未经审查专利申请公报No.2019-074364(JP 2019-074364 A)中所描述的传感器装置。该传感器装置对施加于方向盘的转向扭矩和联接至方向盘的转向轴的旋转角度即转向角度进行检测。传感器装置设置在构成转向轴的小齿轮轴上。小齿轮轴通过经由扭杆将输入轴和输出轴彼此联接而构成。
该传感器装置具有固定至输入轴的永磁体和固定至输出轴的轭单元。轭单元通过经由树脂部将两个轭彼此一体化而构成。当扭杆通过施加于输入轴的扭矩而扭转变形时，永磁体和轭在旋转方向上的相应的相对位置发生变化。传感器装置基于轭的磁通的变化——该变化伴随着永磁体和轭的相应相对位置的变化——来检测施加于扭杆的扭矩。
该传感器装置包括与小齿轮轴的输出轴一起旋转的外齿轮以及与该外齿轮啮合的两个从动齿轮。这两个从动齿轮具有不同的齿数，因此这两个从动齿轮在外齿轮旋转期间各自的旋转角度彼此不同。传感器装置检测这两个从动齿轮各自的旋转角度，并基于检测到的旋转角度来检测输出轴的旋转角度。
发明内容
根据JP 2019-074364 A的传感器装置的传感器壳体具有第一壳体构件和第二壳体构件。第一壳体构件容纳包括外齿轮的轭单元。第二壳体构件容纳两个从动齿轮和电路板。电路板设置有电子部件比如用于旋转角度检测的磁传感器和用于扭矩检测的磁传感器。另外，第二壳体构件设置有管状连接器配装部。连接器配装部配装有用于向电路板供电以及向控制器传输信号的连接器。
根据产品规格，存在传感器装置的多种变型。例如，需要根据对连接器配装部的形状、连接器与连接器配装部配装的方向等的要求来准备多种类型的第二壳体构件。此外，该第二壳体构件与第一壳体构件一起构成壳体的外观，因此需要根据对传感器装置的外观的要求来准备第一壳体构件和第二壳体构件的多个变型。
本发明抑制了构成部件的变型的数目的增加。
本发明的一个方面提供了一种传感器装置。该传感器装置包括部分组件、电路板和传感器壳体。部分组件通过选择性地将包括集磁构件和从动轮中的至少一者的部分安装至保持件来构成。集磁构件构造成感应与作为检测目标的轴的扭转相匹配的磁通。从动轮构造成随着轴的旋转而旋转。电路板设置有检测器，该检测器配置成根据安装至保持件的部件而检测由集磁构件感应的磁通和从动轮的旋转角度中的至少一者。传感器壳体被轴贯穿，并且容纳部分组件和电路板。
利用上述构型，无论传感器装置的要求如何，部分组件可以通过根据传感器装置所需的检测功能选择性地改变将被组装为部分组件的部件来使用相同的部件而构造。因此，可以抑制部分组件的构成部件的变型的数目的增加，从而可以抑制传感器装置的构成部件的变型的数目的增加。
例如，在要求传感器装置检测施加于轴的扭矩和轴的旋转角度这两者的情况下，可以将集磁构件和从动轮两者均安装至保持件。由集磁构件感应的磁通与轴的扭转相匹配，因此可以基于该磁通来计算作用在轴上的扭矩。同时，从动轮随着轴的旋转而旋转，因此可以基于从动轮的旋转角度来计算轴的旋转角度。在要求传感器装置仅检测施加于轴的扭矩的情况下，可以仅将集磁构件安装至保持件。同时，在要求传感器装置仅检测轴的旋转角度的情况下，可以仅将从动轮安装至保持件。
还可以想到对传感器壳体的形状或材料的要求，并且对于这种要求，可以仅改变传感器壳体的形状或材料。无论传感器壳体的形状或材料如何，都可以使用将容纳在传感器壳体中的相同的部分组件。因此，可以抑制传感器装置的构成部件的变型的数目的增加。
在上述传感器装置中，保持件可以包括接合部分。该部分组件可以在接合部分与传感器壳体的一部分接合的情况下被保持在传感器壳体的内部。
利用上述构型，部分组件可以利用单个操作安装至传感器壳体的内部。另外，在组装传感器装置时可以抑制部分组件从传感器壳体掉落。
在上述传感器装置中，部分组件可以包括将从动轮保持在保持件上的保持构件。该保持构件可以安装至保持件以覆盖从动轮。
利用上述构型，从动轮通过保持构件而保持在保持件上。因此，抑制了从动轮从保持件掉落。另外，部分组装可以被容易地处理。
在上述传感器装置中，传感器壳体可以包括盖，该盖将朝向与轴的轴线相交的方向敞开的开口部封闭。该盖可以是基于下述假设而设置的：传感器壳体包括经由开口部来容纳部分组件和电路板的容纳腔室。
利用上述构型，容纳腔室在开口部被盖封闭的情况下被紧密地封闭，因此，抑制了灰尘或液体进入到容纳腔室中。另外，部分组件不具有作为传感器壳体的功能。因此，例如，与部分组件的保持件构成传感器壳体的一部分的情况不同，可以抑制保持件的变型的数目的增加。
在上述传感器装置中，轴可以随着方向盘的操作而旋转。这使得能够将施加于轴的扭矩作为施加至方向盘的转向扭矩来检测，并且使得能够将轴的旋转角度作为转向角度——该转向角度为转向轮的旋转角度——来检测。
利用根据本发明的传感器装置，可以抑制构成部件的变型的数目的增加。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是包括根据实施方式的传感器装置的转向装置的图；
图2是根据实施方式的传感器装置的分解立体图；
图3是根据实施方式的传感器装置的沿着轴向方向截取的截面图；
图4是根据实施方式的部分组件的分解立体图；
图5A是根据实施方式的部分组件的立体图；
图5B是根据实施方式的部分组件的另一立体图；
图5C是根据实施方式的部分组件的又一立体图；
图6是根据实施方式的部分组件的从齿轮止挡件的相反侧观察时的仰视图；
图7是根据实施方式的传感器壳体的从开口部侧观察时的立体图；
图8是根据实施方式的传感器壳体的从开口部侧观察的侧截面图，图示了主要部分；
图9是根据实施方式的传感器装置的分解成传感器壳体和磁轭时的截面图；
图10是单独的传感器壳体的沿着图3中的线X-X截取的截面图；以及
图11是图示了根据实施方式的轭、集磁环和芯之间的位置关系的立体图。
具体实施方式
下面将对其中传感器应用于车辆的转向装置的实施方式进行描述。如图1中所图示，车辆的转向装置10具有联接至方向盘11的转向轴12。在转向轴12的位于转向盘11的相反侧的端部部分处设置有小齿轮轴13。小齿轮轴13的小齿轮齿13a与转向轴14的齿条齿14a啮合，该转向轴14在与小齿轮轴13相交的方向上延伸。右转向轮16和左转向轮16经由相应的拉杆15、15联接至转向轴14的相应端部。
另外，转向装置10具有作为用于产生转向辅助力(辅助力)的部件的马达21、减速机构22、小齿轮轴23、传感器装置24以及控制装置25。
马达21是转向辅助力的产生源，并且马达21例如可以是三相无刷马达。马达21经由减速机构22与小齿轮轴23联接。小齿轮轴23的小齿轮齿23a与转向轴14的齿条齿14b啮合。马达21的旋转的速度通过减速机构22减小。减速后的旋转力作为转向辅助力从小齿轮轴23经由转向轴14传递至小齿轮轴13。
传感器装置24设置在小齿轮轴13上(具体地，设置在容纳小齿轮轴13连同转向轴14的齿轮壳体上)。传感器装置24由扭矩传感器和旋转角度传感器组合而构成。传感器装置24检测通过使方向盘11旋转的操作而施加于小齿轮轴13的扭矩来作为转向扭矩Th。传感器装置24还检测小齿轮轴13的超过360°的多周旋转的旋转角度θpa来作为转向角度θs。
控制装置25获取通过传感器装置24检测到的转向扭矩Th和转向角度θs。控制装置25还获取由设置在车辆中的车辆速度传感器26检测到的车速V。控制装置25通过对马达21进行的通电控制来执行用于产生与转向扭矩Th和车速V相匹配的转向辅助力的辅助控制。控制装置25基于通过传感器装置24检测到的转向扭矩Th和通过车速传感器26检测到的车速V来控制向马达21的电力供给。
接下来，将对小齿轮轴13和传感器装置24进行描述。如图2中所图示，小齿轮轴13具有输入轴31、扭杆32和输出轴33。输入轴31和输出轴33经由扭杆32彼此联接。输入轴31、扭杆32和输出轴33在轴线O上同轴地定位。
传感器装置24具有永磁体41、磁轭42、电路板43、部分组件44、传感器壳体45和盖46。永磁体41具有筒形形状。永磁体41具有沿着该永磁体41的周向方向交替布置的S极和N极。永磁体41固定至输入轴31。
磁轭42具有筒形形状。永磁体41插入到磁轭42中。磁轭42通过利用合成树脂材料对作为磁性体的两个环形轭51、52进行成型而形成。由合成树脂材料形成的磁轭42的一部分用作保持两个轭51、52之间的位置关系的保持件53。在保持件53的端部部分处一体地成型有主驱动齿轮54。两个轭51、52沿着沿小齿轮轴13的轴线O的方向布置。磁轭42固定至输出轴33。
两个轭51、52分别沿着周向方向等间隔地设置有多个齿部51a、52a。齿部51a、52a在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上相对于彼此朝向相反侧延伸。两个轭51、52保持成使得各自的齿部51a、52a在周向方向上交替地定位。两个轭51、52设置成使得多个齿部51a、52a在周向方向上的各自的中心在扭杆32不扭转变形的情况下与永磁体41的N极与S极之间的边界重合。
电路板43具有矩形形状。在电路板43的中心附近成行地设置有三个支承孔61。电路板43还设置有多个端子连接孔62。端子连接孔62沿着电路板43的两个长侧边缘中的一个长侧边缘成两行地布置。另外，在电路板43的相对于彼此定位在相反侧的两个表面的一个表面(图2中的上表面)上设置有两个磁传感器63、64和两个磁传感器65、66，两个磁传感器63、64是用于角度检测的检测器，两个磁传感器65、66是用于扭矩检测的检测器。磁传感器63、64和磁传感器65、66沿着电路板43的位于布置有供端子连接孔62的长侧边缘的相反侧的长侧边缘成行地布置。用于扭矩检测的两个磁传感器65、66在布置有这种磁传感器的方向上定位在用于角度检测的两个磁传感器63、64之间。用于角度检测的磁传感器63、64例如可以是磁阻(MR)传感器。用于扭矩检测的磁传感器65、66例如可以是霍尔传感器。
部分组件44通过如下方式形成：将用于检测小齿轮轴13的旋转角度的部分和用于检测施加于小齿轮轴13的扭矩的部分附接至保持件91，以便能够共同地操作。稍后将详细论述部分组件44的构型和组装过程。
传感器壳体45由合成树脂材料一体地成型。传感器壳体45具有朝向与小齿轮轴13的轴线O相交的方向敞开的管状形状。传感器壳体45被小齿轮轴13贯穿。此外，传感器壳体45在该传感器壳体45中容纳设置在小齿轮轴13上的永磁体41和磁轭42、以及电路板43和部分组件44。
传感器壳体45具有圆形的插入孔71、管状的第一容纳腔室72以及第二容纳腔室73。插入孔71、第一容纳腔室72和第二容纳腔室73彼此连通。插入孔71的内径设定为稍大于小齿轮轴13的外径。第一容纳腔室72的内径设定为稍大于磁轭42的外径。插入孔71和第一容纳腔室72在轴线O上同轴地定位。第二容纳腔室73朝向与小齿轮轴13的轴线O相交的方向敞开。通过盖46封闭第二容纳腔室73的开口部73a并因此封闭传感器壳体45。
在第二容纳腔室73的内底面上设置有呈阶梯式圆柱形状的三个支承突出部74。这三个支承突出部74沿着与轴线O正交的第二容纳腔室73的的宽度方向成行地布置。这三个支承突出部74对应于设置在电路板43中的三个支承孔61。
另外，多个端子75设置成从第二容纳腔室73的内底表面突出。多个端子75在第二容纳腔室73的敞开方向上相对于支承突出部74定位于外侧。多个端子75沿着第二容纳腔室73的宽度方向成两行地布置。多个端子75对应于设置在电路板43中的多个端子连接孔62。
另外，在第二容纳腔室73的外底表面上设置有呈矩形管状的连接器配装部76。该连接器配装部76沿着小齿轮轴13的轴线O延伸。多个端子75贯穿第二容纳腔室73的底壁以暴露于连接器配装部76的内部。连接器配装部76配装有电连接在电路板43的端子75与控制装置25之间的配线的连接器。
另外，在传感器壳体45中，在第一容纳腔室72的内周缘表面设置有呈C形的两个集磁环81、82。集磁环81、82在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上布置。集磁环81对应于轭51。集磁环82对应于轭52。集磁环82设置有两个集磁突出部81a、81b。集磁突出部81a、81b暴露于第二容纳腔室73的内部。
如图3中所图示，传感器壳体45附接至容纳转向轴14的齿轮壳体17。第一容纳腔室72容纳附接至小齿轮轴13的磁轭42。同时，第二容纳腔室73容纳电路板43和部分组件44。稍后将详细论述针对传感器装置24的组装过程。
接下来，将详细描述部分组件44。如图4中所图示，部分组件44具有保持件91、用作集磁构件的芯92、两个磁屏蔽件93、94、扭力螺旋弹簧95、用作从动轮的两个从动齿轮96、97以及用作保持构件的齿轮止挡件98。
保持件91由合成树脂材料一体地成型。保持件91整体上具有矩形板形状。保持件91具有两个支承孔101、102。支承孔101、102沿着保持件91的长边方向布置。支承孔101、102是所谓的长孔。支承孔101、102在传感器装置24被组装的情况下设置成沿着设置在磁轭42中的主驱动齿轮54的径向方向延伸，并且设置成在更远离主驱动齿轮54的位置处更远离彼此。
另外，保持件91设置有呈圆柱形状的支承部103。支承部103设置在保持件91的在支承孔101、102的贯穿方向上相对于彼此在相反侧定位的两个表面中的一个表面(图4中的上表面)上。支承部103在保持件91的长边方向上定位于两个支承孔101、102之间。
保持件91还设置有用作接合部的两个接合突出部104、105。接合突出部104、105设置在保持件91的于该保持件91的长边方向上相对于彼此在相反侧定位的两个短侧表面上。接合突出部104、105设置成与保持件91的四个拐角中的在保持件91的长边方向上相对于彼此在相反侧部上定位的两个拐角部相对应。接合突出部104、105具有U形板的形状。
保持件91还设置有薄壁部106。薄壁部106设置在保持件91的在该保持件91的短边方向上位于接合突出部104、105的相反侧的一部分处。薄壁部106定位在保持件91的长边方向上的中央处。薄壁部106的厚度设定为小于保持件91的其他部分的厚度。薄壁部106设置有三个固定孔107。这三个固定孔107沿着保持件91的长边方向布置。这三个固定孔107对应于电路板43的三个支承孔61。
芯92通过树脂成型而与保持件91一体地设置。芯92通过使单个金属板材料塑性变形而形成。芯92具有两个臂部111a、111b、联接部112和两个集磁突出部113a、113b。两个臂部111a、111b具有弧形表面形状。两个臂部111a、111b在传感器装置24组装的情况下沿着集磁环82的外周缘表面而弯曲。联接部112将两个臂部111a、111b彼此联接，并且联接部112具有矩形板形状。两个集磁突出部113a、113b设置在联接部112上。两个集磁突出部113a、113b朝向两个臂部111a、111b的相反方向延伸。两个集磁突出部113a、113b沿着联接部112延伸的方向布置。
两个磁屏蔽件93、94通过树脂成型与保持件91一体地设置。这两个磁屏蔽件93、94设置在保持件91的两个支承孔101、102的各自的内周缘表面上。磁屏蔽件93、94由金属材料制成并且具有沿着支承孔101、102的各个内周缘表面的管状形状。
扭力螺旋弹簧95安装至保持件91。扭力螺旋弹簧95具有盘圈部121、第一臂部122和第二臂部123。盘圈部121与保持件91的支承部103配装。第一臂部122和第二臂部123的各自的长度设定成这样的长度：在盘圈部121与保持件91的支承部103配装的情况下，该长度使得第一臂部122和第二臂部123的各自的远端部在支承孔101、102的轴向方向上面向保持件91的这两个支承孔101、102。
从动齿轮96具有呈圆板形状的齿轮部131、呈圆柱形状的轴部132以及呈圆板形状的永磁体133。齿轮部131和轴部132由合成树脂材料制成并且彼此一体地成型。轴部132的外径设定为小于齿轮部131的外径。齿轮部131和轴部132同轴地定位。永磁体133嵌入在轴部132的位于齿轮部131的相反侧的端部部分中。永磁体133通过树脂成型与齿轮部131和轴部132一体地设置。与从动齿轮96一样，从动齿轮97具有齿轮部134、轴部135和永磁体136。永磁体136嵌入在轴部135的位于齿轮部134的相反侧的端部部分中。从动齿轮96的轴部132插入到保持件91的支承孔101中。从动齿轮97的轴部135插入到保持件91的支承孔102中。在轴部132、135分别插入到支承孔101、102中的情况下，齿轮部131、134被支承成能够相对于保持件91的位于设置有支承部103的侧部上的表面(图4中的上表面)滑动和旋转。齿轮部131、134的各自的齿数彼此不同。
齿轮止挡件98由合成树脂材料制成并且具有平板形状。齿轮止挡件98附接至保持件91。齿轮止挡件98覆盖安装至保持件91的两个从动齿轮96、97和扭力螺旋弹簧95。齿轮止挡件98具有呈矩形板形状的保持部141以及四个接合凸耳142、143、144、145。这四个接合凸耳142至145设置在保持部141的四个拐角处。另外，这四个接合凸耳142至145沿着正交于保持部141的方向延伸。在这四个接合凸耳142至145的各自的远端部处设置有接合突出部142a、143a、144a、145a。这四个接合突出部142a至145a能够与保持件91的位于齿轮止挡件98的相反侧的表面的四个拐角接合。
部分组件的组装过程
接下来，将描述部分组件44的组装过程。然而，应当注意的是，芯92和磁屏蔽件93、94通过树脂成型与保持件91一体地设置。
为了组装部分组件44，首先，通过将扭力螺旋弹簧95的盘圈部121与保持件91的支承部103配装而将扭力螺旋弹簧95附接至保持件91。接着，将两个从动齿轮96、97的轴部132、135分别插入到保持件91的两个支承孔101、102中。因此，两个从动齿轮96、97被支承成能够相对于保持件91旋转。此后，将齿轮止挡件98从从动齿轮96、97侧附接至保持件91。
如图5A、图5B和图5C中所图示，将齿轮止挡件98的四个接合凸耳142至145与保持件91的位于齿轮止挡件98的相反侧的表面的四个拐角接合成，从而在齿轮止挡件98的保持部141接触从动齿轮96、97的各个齿轮部131、134时，限制齿轮止挡件98朝向齿轮止挡件98将从保持件91脱离的方向运动。因此，齿轮止挡件98固定至保持件91。此外，从动齿轮96、97由保持件91保持。
如上所述的那样完成了部分组件44的组装工作。如图5A、图5B和图5C中所图示，在部分组件44组装的情况下，扭力螺旋弹簧95和两个从动齿轮96、97保持在被保持部141覆盖的状态。通过使齿轮部131、134抵靠齿轮止挡件98的保持部141，来限制两个从动齿轮96、97朝向远离保持件91的方向(图5A、图5B和图5C中为向上方向)的运动。从动齿轮96、97经由齿轮部131、134能够相对于齿轮止挡件98的保持部141滑动和旋转。
如图5C中所图示，两个从动齿轮96、97从齿轮止挡件98的位于保持件91的薄壁部106的相反侧的侧边缘部分略微突出。另外，如图5A和图5B中所图示，在部分组件44组装的情况下，芯92从保持件91的两个长侧表面中的位于薄壁部106的相反侧的一个长侧表面露出。
如图6中所图示，在部分组件44组装的情况下，从动齿轮96、97能够分别沿着支承孔101、102移动。从动齿轮96、97能够在分别位于支承孔101、102中的第一位置P1与第二位置P2之间移动。第一位置P1是轴部132、135分别经由磁性屏蔽件93、94而与支承孔101、102的第一端部部分——该第一端部部分是更靠近于主驱动齿轮54的一侧的端部部分——接合的位置。第二位置P2是轴部132、135分别经由磁性屏蔽件93、94而与支承孔101、102的第二端部部分——该第二端部部分是更远离于主驱动齿轮54的一侧的端部部分——接合的位置。
另外，在部分组件44组装的情况下，扭力螺旋弹簧95的第一臂部122与从动齿轮96的轴部132的位于主驱动齿轮54的相反侧的部分接合。第二臂部123与从动齿轮97的轴部135的位于主驱动齿轮54的相反侧的部分接合。从动齿轮96、97总是通过扭力螺旋弹簧95的弹力而分别朝向支承孔101、102的位于靠近于主驱动齿轮54的一侧的端部部分偏置。从动齿轮96、97朝向第一位置P1的运动通过将轴部132、135分别经由磁屏蔽件93、94与支承孔101、102的位于靠近于主驱动齿轮54的一侧的端部部分接合来限制。芯92的两个集磁突起部113a、113b从保持件91的位于齿轮止挡件98的相反侧的侧表面露出。两个集磁突起部113a、113b位于保持件91的两个支承孔101、102之间。
对传感器壳体的补充说明
对传感器壳体45进行一些补充描述。如图7中所图示，在传感器壳体45内部设置有呈矩形板形状的增强构件151。该增强构件151位于传感器壳体45内部的第一容纳腔室72与第二容纳腔室73之间的边界部分处。此外，在传感器壳体45被从开口部73a侧观察时，增强构件151定位在第二容纳腔室73的宽度方向上的中央处。术语“宽度方向”是指开口部73a的与小齿轮轴13的轴线O正交的正面的方向。增强构件151设置成将第二容纳腔室73的沿着小齿轮轴13的轴线O的方向的彼此相对的两个内壁表面联接。
另外，在传感器壳体45的第二容纳腔室73内部设置有两个接合突出部152、153。接合突出部152、153设置在第二容纳腔室73的在与小齿轮轴13的轴线O正交的方向上的彼此相对的两个相应内侧表面上。接合突出部152、153设置成将经由开口部73a插入到第二容纳腔室73中的部分组件44保持在第二容纳腔室73内部，并且设置成分别对应于设置在部分组件44的保持件91上的接合突出部104、105。
传感器装置的组装过程
接下来，将描述传感器装置24的组装过程。然而，应当注意的是，部分组件44已经被组装。另外，磁轭42已经附接至小齿轮轴13。
如前面所提及的在图2中所图示的，为了组装传感器装置24，首先，将电路板43经由传感器壳体45的开口部73a附接至第二容纳腔室73的内部。然而，应当注意的是，电路板43以如下姿态附接至第二容纳腔室73的内部底表面：使得用于角度检测的两个磁传感器63、64和用于扭矩检测的两个磁传感器65、66面向第二容纳腔室73的内部底表面的相反侧(图2中的上侧)。
此时，电路板43的支承孔61由设置在第二容纳腔室73的内部底表面上的相应支承突出部74所贯穿。另外，此时，电路板43的端子连接孔62由从第二容纳腔室73的内部底表面突出的相应的端子75所贯穿。然后，在端子75插入到电路板43的相应的端子连接孔62中的情况下进行焊接等。因此，电路板43上的配线图型(未图示)与端子75电连接至彼此。
接着，将部分组件44经由传感器壳体45的开口部73a安装至第二容纳腔室73的内部。此时，部分组件44以如下方式附接至第二容纳腔室73的内部：在将驱动齿轮96、97维持在面向传感器壳体45的第一容纳腔室72侧的姿态的同时，将部分组件44堆叠在电路板43上。
当将部分组件44如图8中所图示的那样安装至第二容纳腔室73的内部时，设置在部分组件44的保持件91上的两个接合突出部104、105与设置在第二容纳腔室73内部的两个接合突出部152、153接合，从而限制部分组件44在远离电路板43的方向(图8中的向上方向)上的运动。因此，部分组件44在远离电路板43的方向上的运动被限制。另外，贯穿电路板43的支承孔61的支承突出部74的各自的远端部部分插入到设置在部分组件44的薄壁部106中的固定孔107中。因此，部分组件44定位在第二容纳腔室73内部。
在部分组件44如上文所描述的那样经由两个接合突出部104、105和支承突出部74而保持在第二容纳腔室73内部的情况下，对贯穿部分组件44的固定孔107的支承突出部74的各自的远端部部分应用热压接。也就是说，例如，贯穿部分组件44的固定孔107的支承突出部74塑性变形成被通过使用由加热器加热的模具对支承突出部74的各自的远端部部分同时进行加热和加压而压接。因此，部分组件44被固定在第二容纳腔室73内部。
接着，如图9中所图示，将传感器壳体45的开口部73a用盖46封闭。盖46例如通过激光焊接而固定至传感器壳体45。此后，供电路板43、部分组件44和盖46附接的传感器壳体45附接至供磁轭42附接的小齿轮轴13。然而，应当注意的是，传感器壳体45从第一容纳腔室72侧与小齿轮轴13配装。因此，从动齿轮96、97在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上逐渐移动成更靠近于设置在磁轭42上的主驱动齿轮54。如前面提到的图3中所图示的，传感器壳体45的底部部分45a与齿轮壳体17的附接孔17a配装，并且传感器壳体45的设置在底部部分45a的周缘边缘部分处的阶梯状部分45b抵靠齿轮壳体17的附接孔17a的周缘边缘部分。此外，在这时，从动齿轮96、97的齿与主驱动齿轮54的齿彼此啮合。通过在该情况下将螺栓插入到传感器壳体45的紧固部分中并将传感器壳体45紧固至齿轮壳体17而将传感器壳体45固定至齿轮壳体17。
如上所述的那样完成了传感器装置24的组装工作。
从动齿轮与主驱动齿轮之间的位置关系
接下来，将对在传感器装置24组装的情况下从动齿轮96、97与主驱动齿轮54之间的位置关系进行描述。
如图10中所图示，在传感器装置24组装的情况下，两个从动齿轮96、97与主驱动齿轮54啮合。因此，当小齿轮轴13旋转时，主驱动齿轮54也一起旋转，并且相应地，两个从动齿轮96、97也旋转。另外，两个从动齿轮96、97的各自的齿数彼此不同。因此，在主驱动齿轮54随着小齿轮轴13的旋转而旋转的情况下，两个从动齿轮96、97的相对于主驱动齿轮54的旋转角度的各自的旋转角度彼此不同。
从动齿轮与磁传感器之间的位置关系
接下来，将对在传感器装置24组装的情况下，从动齿轮96、97的永磁体133、136与用于角度检测的磁传感器63、64之间的位置关系进行描述。
如图3中所图示，在传感器装置24组装的情况下，设置在从动齿轮96、97中的永磁体133、136在沿着小齿轮13的轴线O的方向上面向设置在电路板43上的用于角度检测的磁传感器63、64。磁传感器63、64产生分别与伴随从动齿轮96、97的旋转的磁场的变化相匹配的电信号。控制装置25基于由磁传感器63、64产生的电信号来检测小齿轮轴13的旋转角度θpa来作为转向角度θs。
轭、集磁环与芯之间的位置关系
接下来，将对在传感器装置24组装的情况下的两个轭51、52、两个集磁环81、82与芯92之间的位置关系进行描述。
如图11中所图示，在传感器装置24组装的情况下，永磁体41定位在两个轭51、52内部。在两个轭51、52的各自的内周缘表面与永磁体41的外周缘表面之间于整个圆周上形成有间隙。另外，集磁环81和集磁环82在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上分别保持在与轭51和轭52相对应的位置处。集磁环81包围轭51的周缘。集磁环82包围轭52的周缘。在集磁环81与轭51之间以及在集磁环82与轭52之间于整个圆周上形成有间隙。集磁环81从轭51感应磁通。集磁环82从轭52感应磁通。
另外，在传感器装置24组装的情况下，芯92在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上保持在与集磁环82相对应的位置处。芯92的两个臂部111a、111b保持成接近于集磁环82的外周缘表面。芯92从集磁环82感应磁通。
另外，在芯92的联接部112的内表面与集磁环82的外周缘表面之间形成有间隙δ。即使在于传感器壳体45内部的第一容纳腔室72与第二容纳腔室73之间存在有增强构件151的情况下，也可以通过根据增强构件151的尺寸设定间隙δ的尺寸来使设置有芯92的部分组件44能够经由传感器壳体45的开口部73a安装至第二容纳腔室73的内部。通过以绕增强构件151绕过的方式设置芯92可以使芯92的两个臂部111a、111b接近于集磁环82的外周缘表面。
另外，芯92的两个集磁突起部113a、113b和集磁环81的两个集磁突起部81a、81b在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上彼此相对。设置在电路板43上的用于扭矩检测的磁传感器65、66分别置于集磁突起部113a与集磁突起部81a和集磁突起部113b与集磁突起部81b之间。磁传感器65、66检测由集磁环81、82和芯92感应的磁通。
当小齿轮轴13的扭杆32通过方向盘11的操作而扭转变形时，永磁体41与两个轭51、52在旋转方向上的相应的相对位置发生变化。因此，感应的从永磁铁41通过轭51、52到集磁环81、82的磁通密度发生变化。另外，感应的从集磁环82到芯92的磁通密度也发生变化。
磁传感器65产生与在集磁环81的集磁突出部81a与芯92的集磁突出部113a之间泄漏的磁通相匹配的电信号。磁传感器66产生与在集磁环81的集磁突出部81b与芯92的集磁突出部113b之间泄漏的磁通相匹配的电信号。即，由磁传感器65、66产生的电信号根据扭杆32的扭转变形、因此根据扭杆32的扭转角度而发生变化。控制装置25基于由磁传感器65、66产生的电信号检测作用于扭杆32上的扭矩来作为转向扭矩。
实施方式的功能
接下来，将描述如前所述的那样构造的传感器装置24的功能。有必要的是，传感器装置24应当根据产品规格满足各种要求。传感器装置24所需的项目的示例包括环境要求、输出要求和连接器方向。
环境要求是基于供传感器装置24安装的环境的要求，并且环境要求大致包括以下两个要求(A1)和(A2)。然而，应当注意的是，传感器装置24的安装环境的示例包括诸如传感器装置24周围的环境温度、湿度和振动之类的条件：
(A1)传感器装置24支持正常安装环境；以及
(A2)传感器装置24支持比正常安装环境更恶劣的环境。
输出要求是传感器装置24所需的检测功能，并且输出要求包括以下要求(B1)至(B3)：
(B1)传感器装置24兼具扭矩检测功能和角度检测功能；
(B2)传感器装置24仅具有扭矩检测功能；以及
(B3)传感器装置24仅具有角度检测功能。
连接器方向是关于传感器壳体45的连接器配装部76的延伸方向的要求，并且连接器方向包括以下要求(C1)和(C2)：
(C1)连接器配装部76沿着第一方向——该第一方向沿着小齿轮轴13的轴线O——延伸；以及
(C2)连接器配装部76沿着第二方向——该第二方向与小齿轮轴13的轴线O正交——延伸。
根据本实施方式的传感器装置24满足环境要求(A1)、输出要求(B1)和连接器方向要求(C1)。
如上所述，传感器装置24的要求有各种组合。因此，可能需要根据要求来检查传感器装置24的设计，这可能会增加传感器24的产品成本或制造成本。另外，还有必要根据产品规格来准备传感器装置24的组成部分的各种变型。
例如，在传感器装置24要支持比正常安装环境更恶劣的环境的情况下，可以想到的是，传感器装置24采用以下构型。即，传感器壳体45由铝形成，由合成树脂制成并且需要表现出传感器装置24所需的检测功能的核心部件与传感器壳体45分开地设计，并且这种核心部件安装在由铝制成的传感器壳体45中。相比之下，在传感器装置24要支持正常安装环境的情况下，可以想到由合成树脂材料形成传感器壳体45并且与该传感器壳体45一体地设置由合成树脂制成的一些核心部件。如上所述，传感器装置24可以根据供传感器装置24安装的环境而不同地构造。
在这方面，在根据本实施方式的传感器装置24中，表现出传感器装置24所需的检测功能而需要的核心部件被设置为部分组件44，并且该部分组件44附接至传感器壳体45。核心部件包括保持件91、芯92、磁屏蔽件93、94、扭力螺旋弹簧95、从动齿轮96、97和齿轮止挡件98。
因此，传感器装置24的输出要求例如可以以如下方式支持。在需要满足前面提到的要求(B2)的情况下、即在要求传感器装置24仅具有扭矩检测功能的情况下，例如，仅保持件91、芯92和齿轮止挡件98被组装为部分组件44。然而，应当注意的是，芯92通过树脂成型而与保持件91一体地成型。在这种情况下，不使用磁屏蔽件93、94、扭力螺旋弹簧95和从动齿轮96、97。
在需要满足前面提到的要求(B3)的情况下、即在要求传感器装置24仅具有角度检测功能的情况下，同时，仅保持件91、磁屏蔽件93、94、扭力螺旋弹簧95、从动齿轮96、97和齿轮止挡件98被组装为部分组件44。在这种情况下，不使用芯92。
如上所述，无论传感器装置24的输出要求如何，这些相同的部件可以通过根据对传感器装置24的输出要求选择性地改变将被组装为传感器装置24的部分组件44的核心部件而用作核心部件。另外，还可以通过根据这些要求而仅改变传感器壳体45的材料或形状来支持传感器装置24的环境要求和连接器方向要求。
然而，应当注意的是，无论传感器壳体45的材料或形状如何，传感器壳体45与部分组件44之间的附接部分的规格优选地是标准化的。如上所述，在核心部件重新布置的情况下或者在传感器壳体45的外形或材料改变的情况下，部分组件45可以附接至传感器壳体45。短语“传感器壳体45与部分组件44之间的附接部分的规格”是指保持件91的呈U形的接合突出部104、105与构成传感器壳体45的一部分的接合突出部152、153之间的接合的构型。
实施方式的效果
因此，利用本实施方式可以获得以下效果。保持件91、芯92、磁屏蔽件93、94、扭力螺旋弹簧95、从动齿轮96、97和齿轮止挡件98被准备为表现出传感器装置24的检测功能所需的核心部件，并且被组装为部分组件44的核心部件根据传感器装置24所需的检测功能而选择性地改变。因此，无论传感器装置所需的检测功能如何，这些相同的部件可以用作核心部件。因此，可以抑制部分组件44的构成部件的变型的数目的增加，并因此抑制传感器装置24的构成部件的变型的数目的增加。另外，可以根据与部分组件44的构成部件的通用量相对应的量来减少传感器装置24的开发成本或设计成本。
对于环境要求和连接器方向要求，仅需要改变传感器壳体45的材料或形状。不需要对容纳在传感器壳体45内部的部分组件44进行任何改变。因此，可以灵活且不昂贵地支持传感器壳体45的材料或形状的变化。
在将部分组件44附接至传感器壳体45时，部分组件44的具有U形板形状的接合突出部104、105分别与设置在第二容纳腔室73内部的两个接合突出部152、153接合。因此，抑制了部分组件44从第二容纳腔室73掉落。另外，部分组件44可以通过被插入到第二容纳腔室73中而容易地安装。
在部分组件44经由传感器壳体45的开口部73a附接至第二容纳腔室73的内部之后，开口部73a被盖46封闭。因此，抑制了灰尘或液体进入到传感器壳体45中。另外，第二容纳腔室73被盖46紧密地封闭，因此不需要为部分组件44提供液体密封功能。因此，可以抑制部分组件44的构型的复杂化或部分组件44的部件的数目的增加。
另外，部分组件44不具有作为传感器壳体45的功能。因此，例如，与部分组件44的保持件91构成传感器壳体45的一部分的情况不同，可以抑制保持件91的变型的数目的增加。
电路板43和部分组件44以在沿着小齿轮轴13的轴线O的方向上彼此堆叠的状态设置在第二容纳腔室73内部。因此，与电路板43和部分组件44例如设置成布置在同一平面上的情况不同，抑制了传感器壳体45在与小齿轮轴13的轴线O正交的方向上的尺寸的增大。
增强构件151设置在经由开口部73a敞开的第二容纳腔室73内部。因此，可以在确保开口部73a的开口面积的同时确保传感器壳体45的刚性。当开口部73a的开口面积更大时，电路板43和部分组件44到第二容纳腔室73的操作更容易。
传感器装置24基于与主驱动齿轮54啮合的两个从动齿轮96、97的各自的旋转角度来检测主驱动齿轮54的旋转角度。因此，由于主驱动齿轮54与从动齿轮96之间间隙以及主驱动齿轮54与从动齿轮97之间的间隙这两个间隙处的侧隙而引起的松动会影响在计算主驱动齿轮54的旋转角度时的精度，特别是在主驱动齿轮54开始旋转操作的情况下或者在主驱动齿轮54的旋转方向反向的情况下。在这方面，利用本实施方式，在传感器装置24完全组装的情况下，从动齿轮96、97维持在通过扭力螺旋弹簧95的弹力而被推动抵靠主驱动齿轮54的状态。因此，可以减小从动齿轮96、97的齿与主驱动齿轮54的齿之间的间隙。另外，在计算主驱动齿轮54的旋转角度时的精度根据被抑制的因侧隙而引起的松动的量而提高。
保持件91的两个支承孔101、102是沿着主驱动齿轮54的径向方向延伸的长孔。因此，例如，在组装传感器装置24时，在于沿着支承孔101、102的延伸的方向上的外力朝向远离主驱动齿轮54的方向作用在从动齿轮96、97上的情况下，从动齿轮96、97可以克服扭力螺旋弹簧95的弹力而朝向远离主驱动齿轮54的方向运动。因此，保护了由保持件91支承的从动齿轮96、97。
其他实施方式
本实施方式可以进行如下修改。设置在保持件91中的两个支承孔101、102可以不是长孔，而是分别具有与从动齿轮96、97的轴部132、135的外径匹配的内径的圆孔。利用该构型，可以获得与上述实施方式的效果类似的效果。
尽管在本实施方式中磁屏蔽件93、94设置在保持件91上，但是磁屏蔽件93、94也可以分别设置在从动齿轮96、97的轴部132、135上。扭力螺旋弹簧95可以从部分组件44中省去。磁屏蔽件93、94可以从部分组件44中省去。
齿轮止挡件98可以从部分组件44中省去。在这种情况下，从动齿轮96、97可以通过除齿轮止挡件98之外的不同的保持装置而保持在保持件91上。例如，保持件91可以设置有用于保持从动齿轮96、97的部分，或者可以将保持环安装至从动齿轮96、97的轴部132、135的相应的远端部。利用该构型，可以抑制从动齿轮96、97从保持件91掉落。
虽然在本实施方式中，集磁环81设置有两个集磁突起部81a、81b，并且芯92设置有两个集磁突起部113a、113b，但是集磁环81和芯92可以各自设置有一个集磁突出部。在这种情况下，仅需要将一个磁传感器(65或66)置于集磁环81的一个集磁突出部与芯92的一个集磁突出部之间。
尽管在本实施方式中，主驱动齿轮54与磁轭42的保持件53一体地形成，但是主驱动齿轮54和磁轭42可以设置为单独的部分。在采用该构型的情况下，例如，当需要满足前面提到的要求(B2)时、即当要求传感器装置24仅具有扭矩检测功能时，小齿轮轴13可以仅设置有作为单独的部分的磁轭42，主驱动齿轮54可以从小齿轮轴13中省去。同时，当需要满足前面提到的要求(B3)时、即当要求传感器装置24仅具有角度检测功能时，小齿轮轴13可以仅设置有作为单独的部分的主驱动齿轮54。
尽管在本实施方式中，与主驱动齿轮54啮合的两个从动齿轮96、97设置为用于检测小齿轮轴13的旋转角度θpa的部件，但是传感器装置24可以构造成具有单个从动齿轮96或从动齿轮97。同样以这种方式，可以检测小齿轮轴13的360°内的旋转角度θpa。替代性地，传感器装置24可以构造成具有三个或更多个从动齿轮。利用该构型，可以检测小齿轮轴13的超过360°的多周旋转的旋转角度θpa。
尽管在本实施方式中，传感器装置24应用于作为车辆的转向装置的示例的电动助力转向系统(EPS)，但是传感器装置24也能够应用于线控转向系统。另外，传感器装置24不限于用于车辆。

Claims (5)

1.一种传感器装置(24)，其特征在于包括：
部分组件(44)，所述部分组件(44)通过选择性地将作为集磁构件(92)和从动轮(96、97)中的至少一者的部件安装至保持件(91)而构成，所述集磁构件(92)构造成感应与作为检测目标的轴(13)的扭转相匹配的磁通，并且所述从动轮(96、97)构造成随着所述轴(13)的旋转而旋转；
电路板(43)，所述电路板(43)设置有检测器(63、64)，所述检测器(63、64)配置成根据安装至所述保持件(91)的所述部件而检测由所述集磁构件(92)感应的磁通和所述从动轮(96、97)的旋转角度中的至少一者；以及
传感器壳体(45)，所述传感器壳体(45)被所述轴(13)贯穿，并且所述传感器壳体(45)容纳所述部分组件(44)和所述电路板(43)。
2.根据权利要求1所述的传感器装置(24)，其特征在于，所述保持件(91)包括接合部分(104、105)，所述部分组件(44)在所述接合部分(104、105)与所述传感器壳体(45)的一部分接合的情况下被保持在所述传感器壳体(45)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(24)，其特征在于，所述部分组件(44)包括保持构件(98)，所述保持构件(98)将所述从动轮(96、97)保持在所述保持件(91)上，所述保持构件(98)安装至所述保持件(91)以覆盖所述从动轮(96、97)。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置(24)，其特征在于，所述传感器壳体(45)包括盖(46)，所述盖(46)将朝向与所述轴(13)的轴线相交的方向敞开的开口部封闭，所述盖(46)是基于下述假设而设置的：所述传感器壳体(45)包括经由所述开口部来容纳所述部分组件和所述电路板的容纳腔室。
5.根据权利要求1或2所述的传感器装置(24)，其特征在于，所述轴(13)随着方向盘的操作而旋转。
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