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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es ist ein Drehmomentsensor bekannt, der ein Drehmoment an einer Welle, beispielsweise an einer Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs, misst. Zum Beispiel lehrt die
JP 2003-149 062 A (entspricht der
US 2002 189 371 A1 ) einen Drehmomentsensor, der durch Messen eines Magnetflusses, der in zwei Magnetjochen erzeugt wird, ein Wellen-Drehmoment misst. Der Magnetfluss, der durch den Drehmomentsensor gemessen wird, wird aufgrund einer Veränderung einer relativen Position am Umfang zwischen einem mehrpoligen Magnet und den zwei Magnetjochen durch Erzeugung einer Torsion an einem Torsionsstab, der eine Verbindung zwischen einer Eingangswelle und eine Ausgangswelle herstellt, in den beiden Magnetjochen erzeugt.
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Die
JP 2003-329 523 A (entspricht der
US 2003 167 857 A1 ) lehrt zwei Magnetflusssammelringe, die einen Magnetfluss von zwei Magnetjochen sammeln und die in einer Halbkreisbogenform ausgestaltet sind, d. h. einer offenen Halbringform, um eine Installation der Magnetflusssammelringe in einer radialen Richtung zu ermöglichen, wodurch die Effizienz beim Zusammensetzen verbessert wird.
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Die
JP 2008-216 019 A lehrt einen Drehmomentsensor, der einen Permanentmagnet verwendet, der so magnetisiert ist, dass er einen N-Pol an einer axialen Seite und einen S-Pol an der anderen axialen Seite aufweist.
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Bei dem Drehmomentsensor der
JP 2003-149 062 A (entspricht der
US 2002 189 371 A1 ) und der
JP 2003-329523 A (entspricht der
US 2003 167 857 A1 ) sind die Magnetflusssammelringe (die als zwei Magnetflusssammelkörper dienen) radial außerhalb von den zwei Magnetjochen platziert, so dass die Magnetflusssammelringe den Magnetjochen lediglich in der radialen Richtung gegenüber liegen. Falls die zwei Magnetflusssammelringe in einer Kreisbogenform ausgestaltet sind, wird demzufolge im Vergleich zu einem Fall, bei dem die zwei Magnetflusssammelringe in einer Ringform ausgestaltet sind, eine Gesamtabmessung der gegenüberliegenden Oberfläche der zwei Magnetflusssammelringe, die den zwei Magnetjochen gegenüberliegen, auf die Hälfte verringert, was zu einer Verringerung der Menge des sammelbaren Magnetflusses führt, der durch die Magnetflusssammelringe magnetisch gesammelt werden kann.
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Bei dem Drehmomentsensor der
JP 2008-216 019 A sind drei Elemente, d. h. ein magnetischer Körper auf der Seite des Magnets, ein magnetischer Körper und ein magnetischer Hilfskörper als magnetflussleitende Elemente an einer radial äußeren Seite von dem Magnet positioniert. Insbesondere entsprechen der magnetische Körper auf der Seite des Magnets und der magnetische Körper den zwei Magnetjochen, und der magnetische Hilfskörper entspricht den zwei Magnetflusssammelkörpern. Daher weist der Drehmomentsensor der
JP 2008-216 019 A eine erhöhte Anzahl von Bauteilen und eine erhöhte radiale Abmessung auf. Ebenso wird die Form von jedem Bauteil komplizierter.
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Ferner sind bei den Drehmomentsensoren der
JP 2003-149062 A (entspricht der
US 2002 189 371 A1 ) und der
JP 2003-329 523 A (entspricht der
US 2003 167 857 A1 ) die zwei Magnetflusssammelringe (die als zwei Magnetflusssammelkörper dienen) radial außerhalb von den zwei Magnetjochen positioniert, so dass die Magnetflusssammelringe den Magnetjochen lediglich in der radialen Richtung gegenüber liegen. Die Zwei Magnetflusssammelringe können in der axialen Richtung zwischen den zwei Magnetjochen positioniert sein, so dass die zwei Magnetflusssammelringe den zwei Magnetjochen in der axialen Richtung gegenüber liegen. Auf diese Weise wird die Menge eines sammelbaren Magnetflusses, der magnetisch gesammelt werden kann, erhöht.
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Wenn jedoch in einem solchen Fall ein Magnetsensor, der eine Dichte des Magnetflusses misst, der durch die zwei Magnetflusssammelringe magnetisch gesammelt wird, besonders nahe an einem mehrpoligen Magnet, der an einer radial inneren Seite des Magnetsensors angeordnet ist, positioniert wird, kann der Magnetsensor durch eine periodische Veränderung des Magnetflusses, der durch einen Torsionsversatz eines Torsionsstabs verursacht wird, beeinflusst werden. Daher kann sich in der Zeit, in welcher der Torsionsstab in einem Zustand gedreht wird, in dem ein konstantes Drehmoment an dem Torsionsstab anliegt, eine Ausgangsspannung des Magnetsensors periodisch verändern.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung begegnet den oben genannten Nachteilen. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung einen Drehmomentsensor zu schaffen, der zumindest einem der oben genannten Nachteile begegnet.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Drehmomentsensor vorgesehen, der einen Torsionsstab, einen mehrpoligen Magnet, ein erstes und zweites Magnetjoch, erste und zweite Magnetflusssammelkörper und einen Magnetsensor umfasst. Der Torsionsstab ist zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle koaxial gekoppelt und wandelt ein Drehmoment, das zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle ausgeübt wird, in einen Torsionsversatz an dem Torsionsstab um. Der mehrpolige Magnet ist an der ersten Welle oder einem Endabschnitt des Torsionsstabs fixiert. Das erste und zweite Magnetjoch ist radial außerhalb von dem mehrpoligen Magnet angeordnet und sie sind an der zweiten Welle oder dem anderen Endabschnitt des Torsionsstabs, der dem einen Endabschnitt des Torsionsstabs in der axialen Richtung gegenüberliegt, fixiert. Das erste und zweite Magnetjoch liegen sich in der axialen Richtung gegenüber, während ein Spalt in der axialen Richtung zwischen dem ersten und zweiten Magnetjoch eingefügt ist, und das erste und zweite Magnetjoch bilden. einen Magnetkreis in einem Magnetfeld, das durch den mehrpoligen Magnet erzeugt wird. Jeder von dem ersten und zweiten Magnetflusssammelkörper weist eine Öffnung auf, die in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, geöffnet ist, und wird von einer radialen Seite des ersten und zweiten Magnetjochs in einer entsprechenden Position, die axial zwischen dem ersten und zweiten Magnetjoch liegt, installiert. Der erste und zweite Magnetflusssammelkörper sammeln einen Magnetfluss von dem ersten und zweiten Magnetjoch. Der Magnetsensor misst eine Stärke eines Magnetfelds zwischen dem ersten und zweiten Magnetflusssammelkörper. Der erste und zweite Magnetflusssammelkörper überschneiden sich, in axialer Richtung betrachtet, zumindest teilweise mit dem ersten und zweiten Magnetjoch.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ebenso ein Drehmomentsensor vorgesehen, der einen Torsionsstab, einen mehrpoligen Magnet, ein erstes und zweites Magnetjoch, einen ersten und zweiten Magnetflusssammelkörper und einen Magnetsensor aufweist. Der Torsionsstab ist zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle koaxial gekoppelt und wandelt ein Drehmoment, das zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle ausgeübt wird, in einen Torsionsversatz am Torsionsstab um. Der mehrpolige Magnet ist an der ersten Welle oder an einem Endabschnitt des Torsionsstabs fixiert. Das erste und zweite Magnetjoch ist radial außerhalb von dem mehrpoligen Magnet angeordnet und sie sind an der zweiten Welle oder dem anderen Endabschnitt des Torsionsstabs, der dem einen Endabschnitt des Torsionsstabs in axialer Richtung gegenüberliegt, fixiert. Das erste und zweite Magnetjoch liegen sich in der axialen Richtung gegenüber, während ein Spalt in der axialen Richtung zwischen dem ersten und zweiten Magnetjoch eingefügt ist, und das erste und zweite Magnetjoch bilden einen Magnetkreis in einem Magnetfeld, das durch den mehrpoligen Magnet erzeugt wird. Der erste und zweite Magnetflusssammelkörper sind in der axialen Richtung zwischen dem ersten und zweiten Magnetjoch positioniert und sie überschneiden sich, in axialer Richtung betrachtet, zumindest teilweise mit dem ersten und zweiten Magnetjoch. Der erste und zweite Magnetflusssammelkörper sammeln einen Magnetfluss von dem ersten und zweiten Magnetjoch. Der Magnetsensor misst eine Stärke eines Magnetfelds zwischen dem ersten und zweiten Magnetflusssammelkörper. Jeder von dem und zweiten Magnetflusssammelkörper weist an einer radial inneren Seite desselben, an welcher der mehrpolige Magnet positioniert ist, eine innere Umfangkante auf. Ein Abstand von einer Mittelachse des mehrpoligen Magnets zu der inneren Umfangskante ist bei jedem von dem ersten und zweiten Magnetflusssammelkörper in einer vorbestimmten radialen Richtung entlang einer imaginären Linie, die eine radiale Verbindung zwischen der Mittelachse und dem Magnetsensor herstellt, auf ein Maximum eingestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die hier beschriebene Zeichnung dient lediglich zur Darstellung und ist nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung in jeglicher Weise zu beschränken.
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1 ist eine Explosionsansicht eines Drehmomentsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein schematisches Diagramm, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zeigt, bei welcher der Drehmomentsensor der ersten Ausführungsform angewendet wird;.
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3A ist eine Draufsicht auf eine Jocheinheit der ersten Ausführungsform;
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3B ist eine Schnittansicht der Jocheinheit die in 3A gezeigt ist;
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3C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIIC-IIIC in 3A;
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4A ist eine Draufsicht auf eine Sensoreinheit der ersten Ausführungsform;
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4B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IVB-IVB in 4A;
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4C ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen der ersten Ausführungsform zeigt;
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4D ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der ersten Ausführungsform zeigt;
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5A ist eine schematische Ansicht des Drehmomentsensors in einem Betriebszustand, um ein Betriebsprinzip eines Drehmomentsensors gemäß der ersten Ausführungsform zu beschreiben;
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5B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VB-VB in 5A;
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6A ist eine schematische Ansicht des Drehmomentsensors in einem anderen Betriebszustand, um das Betriebsprinzip des Drehmomentsensors gemäß der ersten Ausführungsform zu beschreiben;
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6B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIB-VIB in 6A;
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7A ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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7B ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der zweiten Ausführungsform zeigt;
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7C ist eine Seitenansicht, die einen der zwei in 7A gezeigten Magnetflusssammelringe zeigt;
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7D ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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7E ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der dritten Ausführung von zeigt;
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7F ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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7G ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe der vierten Ausführungsform zeigt;
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8A ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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8B ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der fünften Ausführungsform zeigt;
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8C ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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8D ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der sechsten Ausführungsform zeigt;
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8E ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer siebten Ausführung von der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8F ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der siebten Ausführungsform zeigt;
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9A ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht, der einen Magnetflusssammelabschnitt von einem der Magnetflusssammelringe der ersten Ausführungsform zeigt;
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9B bis 9D sind Ausschnitte von Seitenansichten, die verschiedene Modifikationen des Magnetflusssammelabschnitts aus 9A zeigen;
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10A ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht, der die Magnetflusssammelringe der ersten Ausführungsform zeigt;
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10B ist eine Modifikation der Magnetflusssammelringe aus 10A;
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11A ist eine Draufsicht auf eine Sensoreinheit einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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11B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIB-XIB in 11A;
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11C ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen der achten Ausführungsform zeigt;
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11D ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der achten Ausführungsform zeigt;
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12A ist eine schematische Ansicht des Drehmomentsensors in einem Betriebszustand, um das Betriebsprinzip des Drehmomentsensors gemäß der achten Ausführungsform zu beschreiben;
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12B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIIB-XIIB aus 12A;
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13A ist eine schematische Ansicht des Drehmomentsensors in einem anderen Betriebszustand, um ein Betriebsprinzip eines Drehmomentsensors gemäß der achten Ausführungsform zu beschreiben;
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13B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIIB-XIIB aus 13B;
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14A seine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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14B ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe der neunten Ausführungsform zeigt;
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14C ist eine Seitenansicht, die den einen der zwei in 14A gezeigten Magnetflusssammelringe zeigt;
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14D ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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14E ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe der zehnten Ausführungsform zeigt;
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14F ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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14G seine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe der elften Ausführungsform zeigt;
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15A ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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15B ist eine Seitenansicht, die zwei Magnetflusssammelringe der zwölften Ausführungsform zeigt;
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15C ist eine Draufsicht, welche einen von zwei Magnetflusssammelringen gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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15D ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe der dreizehnten Ausführungsform zeigt;
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16A ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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16B ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe aus 16A zeigt;
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16C ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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16D ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe aus 16C zeigt;
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16E ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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16F ist eine Seitenansicht, welche die zwei Magnetflusssammelringe aus 16E zeigt;
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17A seine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringe in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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17B ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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18A ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführung von zeigt;
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18B ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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18C ist eine Draufsicht, die einen von zwei Magnetflusssammelringen in einer anderen Modifikation der achten Ausführungsform zeigt;
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19 ist eine Explosionsansicht des Drehmomentsensors aus dem Stand der Technik;
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20A ist eine schematische Ansicht des in 19 gezeigten Drehmomentsensors aus dem Stand der Technik; und
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20B ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie XXB-XXB aus 20A.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitende Zeichnung geschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Mit Bezug auf 1 wird ein Drehmomentsensor 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewendet, die eine Lenkungsbetätigung eines Fahrzeugs unterstützt.
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2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines Lenkungssystems zeigt, welches die elektrische Servolenkung Vorrichtung 5 umfasst. Der Drehmomentsensor 1, der ein Lenkungsdrehmoment misst, ist an einer Lenksäule 92 vorgesehen. Der Drehmomentsensor 1 misst das Lenkungsdrehmoment, das an der Lenkwelle 92 ausgeübt wird. Anschließend gibt der Drehmomentsensor 1 das gemessene Lenkungsdrehmoment an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 6 aus. Die ECU 6 steuert eine Abgabe eines elektrischen Motors 7 basierend auf dem gemessenen Lenkungsdrehmoment. Ein lenkungsunterstützendes Drehmoment, das durch den elektrischen Motor 7 erzeugt wird, wird an ein Geschwindigkeits-Untersetzungsgetriebe 95 weitergeleitet, bei dem eine Drehzahl der abgegebenen Drehung von dem elektrischen Motor 7 verringert wird, und anschließend wird das lenkungsunterstützende Drehmoment auf die Lenksäule 92 übertragen.
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Nachstehend wird der Aufbau des Drehmomentsensors 1 mit Bezug auf die 1 und 3A bis 4D beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Drehmomentsensor 1 einen Torsionsstab 13, einen mehrpoligen Magnet 14, zwei Magnetjoche (die als erstes und zweites Magnetjoch dienen) 31, 32, zwei Magnetflusssammelringe (die als erster und zweiter Magnetflusssammelkörper dienen) 511, 512 und einen Magnetsensor 41.
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Ein Abschnitt des Torsionsstab 13 ist durch einen Fixierungsdorn 15 an der Eingangswelle (die als eine erste Welle dient) 11 fixiert, und der andere Endabschnitt des Torsionsstabs 13, der dem einen Endabschnitt in der axialen Richtung gegenüberliegt, ist durch einen Fixierungsdorn 15 an der Ausgangswelle (die als eine zweite Welle dient) 12 fixiert. Daher ist der Torsionsstab 13 koaxial zwischen der Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 12 gekoppelt. Der Torsionsstab 13 ist ein federndes Element, das in Form einer Stange ausgebildet ist. Der Torsionsstab 13 wandelt einen Lenkungsdrehmoment, dass zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 der Lenksäule 92 ausgeübt wird, in einen Torsionsversatz an dem Torsionsstab 13 um.
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Der mehrpolige Magnet 14, der in Form eines zylindrischen Rohrs ausgebildet ist, ist derart magnetisiert, dass er eine Mehrzahl von N-Polen und eine Mehrzahl von S-Polen aufweist, die in der Umfangsrichtung abwechselnd nacheinander angeordnet sind. Beispielsweise ist bei dieser Ausführungsform die Anzahl der N-Pole zwölf und die Anzahl der S-Pole ebenfalls zwölf, so dass der mehrpolige Magnet 24 Magnetpole aufweist (siehe 5A bis 6B). Allerdings ist die Anzahl der Magnetpole des mehrpoligen Magnets nicht auf 24 beschränkt und kann zu einer beliebigen anderen geeigneten geraden Anzahl geändert werden.
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Jedes der Magnetjoche 31, 32 ist aus einem weichmagnetischen Material hergestellt und ist in einer Ringform (Ringgestalt) ausgestaltet. Die Magnetjoche 31, 32 sind an der Ausgangswelle 12 an einer Position fixiert, die radial außerhalb des mehrpoligen Magnets 14 liegt. Jedes der Magnetjoche 31, 32 weist eine Mehrzahl von Klauen (Zähne) 31a, 32a auf, die in gleichen Intervallen entlang einer inneren Umfangskante eines Ringabschnitts der Magnetjoche 31, 32 nacheinander angeordnet sind. Die Anzahl (bei dieser Ausführungsform zwölf) der Klauen 31a, 32a von jedem Magnetjoch 31, 32 ist dieselbe Anzahl wie diejenige der N-Pole oder der S-Pole des mehrpoligen Magnets 14. Die Klauen 31a des Magnetjoches 31 und die Klauen 32a des Magnetjoches 32 sind abwechselnd nacheinander angeordnet und über den Umfang voneinander beanstandet.
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Dabei liegt das Magnetjoch 31 dem Magnetjoch 32 in der axialen Richtung gegenüber und ein Luftspalt ist in der axialen Richtung zwischen dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 eingefügt (siehe 3A bis 3C). Die Magnetjoche 31, 32 bilden einen Magnetkreis in einem Magnetfeld, das durch den mehrpoligen Magnet 14 erzeugt wird.
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In diesem Fall sind der mehrpolige Magnet 14 und die Magnetjoche 31, 32 derart angeordnet, dass sie sich in einem Zustand, bei dem kein Torsionsversatz an dem Torsionsstab 13 erzeugt wird, d. h. wenn kein Lenkungsdrehmoment an der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ausgeübt wird, in einem Grenzbereich zwischen einem entsprechenden N-Pol und einem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magnets 14 decken.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Magnetjoche 31, 32 mit einem Kunstharz 33, wie in den 3A bis 3C gezeigt, einteilig in Kunstharz eingegossen, um eine integrierte Jocheinheit 30 zu bilden, die als ein integriertes Jochelement dient.
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Die Jocheinheit 30 ist in einer Trommelform ausgebildet, so dass eine Nut (die als ein Abstand oder ein Spalt dient) 34 in einer äußeren Umfangswand des Jochelements 30 ausgebildet ist, und ein axiales Loch 35 ist durch eine Mitte der Jocheinheit 30 ausgebildet.
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Die Nut 34 ist axial in einer entsprechenden Position zwischen dem Ringabschnitt des Magnetjoches 31 und dem Ringabschnitt des Magnetjoches 32 positioniert, d. h. sie ist zwischen dem Ringabschnitt des Magnetjoches 31 und dem Ringabschnitt des Magnetjoches 32 ausgebildet. Ein äußerer Durchmesser eines radial inneren Bodenabschnitts der Nut 34 ist kleiner als ein äußerer Durchmesser φDo der Jocheinheit 30. Ein innerer Durchmesser φDi des Axialenlochs 35 ist geringfügig größer als ein äußerer Durchmesser des mehrpoligen Magnets 14.
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Wie in 3C gezeigt ist, weisen die Magnetjoche 31, 32 in einem axialen Querschnitt eine „L” Form an einer Position auf, an der die Klauen 31a, 32a positioniert sind, und sie weisen eine „–” Form an einer Position auf, an der keine Klauen 31a, 32a angeordnet sind. Daher sind die „L” Form und die „–” Form in dem axialen Querschnitt der Magnetjoche 31, 32 in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
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Ähnlich wie die Magnetjoche 31, 32 ist jeder der Magnetflusssammelringe 511, 512 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt und in einer Halbkreisform (Halbkreisgestalt) hergestellt, d. h. eine bogenförmige offene Halbringform. Die Magnetflusssammelringe 511, 512 sind in der Nut 34 der Jocheinheit 30 positioniert, d. h. sie sind axial zwischen dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 positioniert. Daher überschneiden sich die Magnetflusssammelringe 511, 512 (eine Mehrheit der Magnetflusssammelringe 511, 512 mit Ausnahme von äußeren Umfangsbereichen der Magnetflusssammelringe 511, 512 bei dieser Ausführungsform) in axialer Sicht entlang der axialen Richtung (in einer axialen Projektion) zumindest teilweise mit den Magnetjochen 31, 32. Mit anderen Worten überschneidet sich ein radialer Überstand der Magnetflusssammelringe 511, 512 zumindest teilweise mit einem radialen Überstand der Magnetjoche 31, 32, wie in 5B gezeigt ist. Somit liegen die Magnetflusssammelringe 511, 512 den Magnetjochen 31, 32 in der axialen Richtung gegenüber.
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Ein Magnetflusssammelabschnitt (ebenso als Magnetflusskonzentrationsabschnitt bezeichnet) 51a, der als eine Vertiefung ausgestaltet ist, ist in einem Umfangsmittenabschnitt von jedem der Magnetflusssammelringe 511, 512 ausgebildet, von denen jeder in der Halbkreisform ausgestaltet ist (siehe 4A bis 4C). Die Magnetflusssammelabschnitte 51a der Magnetflusssammelringe 511, 512 sind in der axialen Richtung bogenförmig zu dem Magnetsensor 41 hin gekrümmt. Insbesondere liegt der Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 511 und der Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 512 im Vergleich zu dem Rest von jedem der Magnetflusssammelringe 511, 512 in der axialen Richtung näher beieinander. Die Magnetflusssammelringe 511, 512 konzentrieren den Magnetfluss, der von den Magnetjochen 31, 32 zugeführt wird, in den Magnetflusssammelabschnitten 51a.
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Der Magnetsensor 41 ist zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 511 und dem Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 512 positioniert, um eine Dichte des Magnetflusses (eine stärke eines Magnetfelds) zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 511 und dem Magnetflusssammelabschnitt 51 des Magnetflusssammelrings 512 zu messen. Der Magnetsensor 41 wandelt die gemessene Dichte des Magnetflusses in ein entsprechendes Spannungssignal um und gibt das umgewandelte Spannungssignal an eine Anschlussleitung (elektrisch leitende Leitung) 42 aus. Beispielsweise kann ein Hall-Element oder ein magnetoresistives Element als Magnetsensor 41 verwendet werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Magnetflusssammelringe 511, 512 und der Magnetsensor 41 in dem Kunstharzguss 43 einteilig in Kunstharz eingegossen, um eine Sensoreinheit 40 zu bilden. Der Magnetsensor 41 ist in dem integrierten Zustand des Magnetsensors 41 in der Sensoreinheit 40 zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 511 und dem Magnetflusssammelabschnitt 51a des Magnetflusssammelrings 52 derart gehalten, dass der Magnetsensor 41 mit den Magnetflusssammelabschnitten 51a in Kontakt steht, oder er ist nahe zu den Magnetflusssammelabschnitten 51a positioniert, ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 51a in Kontakt zu stehen.
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Die Sensoreinheit 40 ist derart ausgestaltet, dass eine Weite Wr einer Öffnung 511a, 512a von jedem der Magnetflusssammelringe 511, 512, die in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, geöffnet ist, größer als der äußere Durchmesser φDg des radial inneren Bodenabschnitts der Nut 34 eingestellt ist. Eine dicke Tr, die in der axialen Richtung von einer oberen Endoberfläche des Magnetflusssammelrings 511 zu einer unteren Endoberfläche des Magnetflusssammelrings 512 gemessen wird, ist so eingestellt, dass sie kleiner als eine Höhe Hg der Nut 34 ist, die in der axialen Richtung gemessen wird. Daher kann die Sensoreinheit 40 von einer radialen Seite der Jocheinheit 30 aus derart an der Nut 34 eingesetzt und installiert werden, dass die Öffnungen 511a, 512a der Magnetflusssammelringe 511, 512 von der einen radialen Seite der Jocheinheit 30 aus in der Nut 34 installiert werden.
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Wie in 4C gezeigt ist, erstrecken sich die Magnetflusssammelringe 511, 512, die in der Halbkreisform ausgestaltet sind, in Umfangsrichtung über zwei oder mehr (zumindest zwei) der Magnetpole des mehrpoligen Magnets 14, wenn die Sensoreinheit 40 an der Jocheinheit 30 installiert ist. Ferner überschneiden sich im Wesentlichen die Endabschnitte (Umfangsendabschnitte) 51e der Magnetflusssammelringe 511, 512 miteinander, d. h. sie sind im Wesentlichen in einer imaginären Ebene V angeordnet, die einen Durchmesser der Magnetjoche 31, 32 umfasst, d. h. die sich durch die Mitte der Magnetjoche 31, 32 in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft (die Richtung einer Mittelachse O).
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Nachstehend wird ein Betrieb des Drehmomentsensors 1 in Bezug auf die 5A bis 6B beschrieben. Die 5A und 5B zeigen einen Betriebszustand, bei dem die Klauen 32a des Magnetjoches 32 jeweils den N-Polen des mehrpoligen Magnets 14 radial gegenüberliegen. Die 6A und 6B zeigen einen anderen Betriebszustand, bei dem die Klauen 32a des Magnetjoches 32 jeweils den S-Polen des mehrpoligen Magnets 14 gegenüberliegen. In den 5A und 6A sind lediglich die Klauen 32a durch gestrichelte Linien angezeigt, und die Klauen 31a sind zur Vereinfachung nicht abgebildet.
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In einem neutralen Zustand, bei dem kein Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ausgeübt wird und somit kein Torsionsversatz an dem Torsionsstab 13 erzeugt wird, werden die Magnetjoche 31, 32 in einem Zwischenzustand gehalten, der in Umfangsrichtung mittig zwischen dem Zustand der 5A und 5B und dem Zustand der 6A und 6B liegt. D. h. die Umfangsmitte von jeder der Klauen 32a des Magnetjoches 32 deckt sich in der Umfangsrichtung mit dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pole und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magnets 14. Ferner deckt sich in der Umfangsrichtung zu diesem Zeitpunkt die Umfangsmitte von jeder der Klauen 31a des Magnetjoches 31 mit dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magnets 14.
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In diesem Zustand wird an den Klauen 31a des Magnetjoches 31 und an den Klauen 32a des Magnetjoches 32 dieselbe Anzahl an magnetischen Kraftlinien eingegeben und ausgegeben, die an dem mehrpoligen Magnet 14 von jedem entsprechenden N-Pol zu dem entsprechenden S-Pol fließen. Somit wird im Inneren des Magnetjoches 31 und dem Inneren des Magnetjoches 32 eine geschlossene Schleife der magnetischen Kraftlinien erzeugt. Somit tritt der Magnetfluss nicht an dem Spalt zwischen dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 aus, so dass die Dichte des Magnetflusses, der durch den Magnetsensor 41 gemessen wird, Null wird.
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Wenn das Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ausgeübt, wird, um die Erzeugung des Torsionsversatzes an dem Torsionsstab 13 zu bewirken, verändert sich in der Umfangsrichtung die relative Position zwischen dem mehrpoligen Magnet 14, der an der Eingangswelle 11 fixiert ist, und den Magnetjochen 31, 32, die an der Ausgangswelle 12 fixiert sind. Wie in den 5A und 5B oder den 6A und 6B gezeigt ist, wird dabei die Umfangsmitte von jeder der Klauen 31a, 32a von dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol in der Umfangsrichtung versetzt. Daher werden die magnetischen Kraftlinien der gegenüberliegenden Polaritäten in dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 verstärkt.
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In dieser Position, die in 5A gezeigt ist, werden die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität in dem Magnetjoch 32 verstärkt, und die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität werden in dem Magnetjoch 31 verstärkt. Somit wird die Dichte Φ1 des Magnetflusses erzeugt, der den Magnetsensor 41 von der unteren Seite zu der oberen Seite in 5B durchläuft.
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In der Position, die in 6A gezeigt ist, werden die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität in dem Magnetjoch 32 verstärkt, und die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität werden in dem Magnetjoch 31 verstärkt. Somit wird die Dichte Φ2 des Magnetflusses erzeugt, der den Magnetsensor 41 von der unteren Seite zu der oberen Seite in 6B durchläuft.
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Wie obenstehend beschrieben ist, ist die Dichte des Magnetflusses, der durch den Magnetsensor 41 fließt, im Allgemeinen proportional zu dem Torsionsversatz des Torsionsstabs 13, und die Polarität des Magnetflusses kehrt sich in Reaktion auf die Torsionsrichtung des Torsionsstab 13 um. Der Magnetsensor 41 misst die Dichte des Magnetflusses und gibt die gemessene Dichte des Magnetflusses als Spannungssignal aus. Dabei kann der Drehmomentsensor 1 das Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 messen.
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Nachstehend wird das Vergleichsbeispiel, das auf der Technik der
JP 2003-329 523 A (entspricht der
US 2003 167 857 A1 ) basiert, mit Bezug auf die
19 bis
20B beschrieben. Diejenigen Bauteile, die mit solchen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden durch dieselben Zeichen angezeigt und werden nicht redundant beschrieben.
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Wie in 19 gezeigt ist, umfasst der Drehmomentsensor 9 des Vergleichsbeispiels zwei Magnetflusssammelringe 81, 82, von denen jeder in einer Halbkreisform ausgestaltet ist. Wie in den 20A und 20B gezeigt ist, sind ferner die zwei Magnetjoche 31, 32 einteilig in Kunstharz eingegossen, um wie bei der ersten Ausführungsform die Jocheinheit 39 zu bilden, und die zwei Magnetflusssammelringe 81, 82 sind zusammen mit dem Magnetsensor 41 in Kunstharz eingegossen, um wie bei der ersten Ausführungsform die Sensoreinheit 49 zu bilden. Anders als bei der ersten Ausführungsform weist jedoch die Jocheinheit 39 des Vergleichsbeispiels keine Nut in der äußeren Umfangswand der Jocheinheit 39 auf, und die Magnetflusssammelringe 81, 82 sind radial außerhalb von den Magnetjochen 31, 32 positioniert.
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Nachstehend werden die Vorteile des Drehmomentsensors 1 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel beschrieben.
- (1) Ähnlich wie bei dem Vergleichsbeispiel sind die Magnetflusssammelringe 511, 512 in der Halbkreisform ausgestaltet, so dass die Sensoreinheit 40 bei dem Drehmomentsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform in der radialen Richtung an der Jocheinheit 30 installiert werden kann. Daher kann die Effizienz beim Zusammenbau verbessert werden.
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Ferner erstrecken sich die Magnetflusssammelringe 511, 512 in der Umfangsrichtung über die zwei oder mehr der Magnetpole des mehrpoligen Magnets 14.
- (2) Bei dem Vergleichsbeispiel sind die Magnetflusssammelringe 81, 82, von denen jeder in der Halbkreisform ausgestaltet ist, auf der radial äußeren Seite der Magnetjoche 31, 32 positioniert, d. h. sie sind von den Magnetjochen 31, 32 auf der radial äußeren Seite der Magnetjoche 31, 32 vollständig radial versetzt und liegen den Magnetjochen 31, 32 in der radialen Richtung gegenüber. Daher ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem jeder der Magnetflusssammelringe in der Kreisform ausgebildet ist, eine Gesamtabmessung der gegenüberliegenden Oberflächen der Magnetflusssammelringe 81, 82, die den Magnetjochen 31, 32 gegenüberliegen, auf etwa die Hälfte verringert, woraus eine Verringerung der Menge des sammelbaren Magnetflusses resultiert, der magnetisch gesammelt werden kann.
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Im Vergleich hierzu, überschneidet sich in axialer Sicht, d. h. in der axialen Projektion, gemäß der vorliegenden Ausführungsform wenigstens der Bereich der Magnetflusssammelringe 511, 512 mit den Magnetjochen 31, 32. Daher liegen die Magnetflusssammelringe 511, 512 den Ringbereichen der Magnetjoche 31, 32 in der axialen Richtung gegenüber, so dass die Magnetflusssammelringe 511, 512 denjenigen Magnetfluss sammeln können, welcher der austretende Magnetfluss ist, und der im Stand der Technik nicht verwendet wird.
- (3) Die Magnetjoche 31, 32 sind einteilig in Kunstharz eingegossen, um die Jocheinheit 30 zu bilden, so dass die Positionsabweichung der Magnetjoche 31, 32 begrenzt werden kann, um die Dichte des Magnetflusses zu stabilisieren. Ferner ist die Nut 34 in der äußeren Umfangswand der Jocheinheit 30 ausgebildet und die Sensoreinheit 40 kann an der Nut 34 eingesetzt und installiert werden. Daher kann die Effizienz beim Zusammenbau verbessert werden.
- (4) Die Magnetflusssammelabschnitte 51a der Magnetflusssammelringe 511, 512 liegen im Vergleich zum Rest von jedem der Magnetflusssammelringe 511, 512 in der axialen Richtung näher beieinander. Somit kann die magnetische Reluktanz an der Stelle, an welcher der Magnetsensor 41 vorgesehen ist, minimiert werden und dabei kann die Sensitivität des Magnetsensors 41 verbessert werden. Ferner steht der Magnetsensor 41 mit den Magnetflusssammelabschnitten 51a in Kontakt, oder er ist nahe zu den Magnetflusssammelabschnitten 51a positioniert, ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 51a in Kontakt zu stehen. Daher kann der Magnetfluss, der durch die Magnetflusssammelabschnitte 51a gesammelt wird, mit dem Magnetsensor 41 gemessen werden, während das Austreten des gesammelten Magnetflusses, der an den Magnetflusssammelabschnitten 51a gesammelt wird, minimiert wird, und dabei wird die Ausgabe des Magnetsensors 41 stabilisiert.
- (5) Ferner umfassen bei der vorliegenden Ausführungsform die magnetflussleitenden Elemente, die den Magnetfluss des mehrpoligen Magnets 14 leiten, zwei Sätze der magnetflussleitenden Elemente, d. h. die zwei Magnetjoche 31, 32 und die zwei Magnetflusssammelringe 511, 512. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu der Technik der JP 2003-329 523 A (entspricht der US 2003 167 857 A1 ) die Anzahl der Bauteile verringert und die radiale Abmessung verringert. Ferner werden die Formen der Bauteile bei der vorliegenden Ausführungsform vereinfacht. Daher wird der Aufbau vereinfacht.
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Nachstehend werden die zweite bis sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 7A bis 8F beschrieben. Die zweite bis sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf die Form der Magnetflusssammelringe, und die Jocheinheit 30 und der Magnetsensor 41 sind im Wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt ist, weist jeder der Magnetflusssammelringe 521, 522 der zweiten Ausführungsform einen Magnetflusssammelabschnitt 52a auf, der als ein Vorsprung ausgebildet ist, der von einem Ringhauptkörper des Magnetflusssammelrings 521, 522, der in einer Halbkreisform (Halbkreisgestalt) ausgestaltet ist, radial nach außen hervor steht. Ferner ist der Magnetflusssammelabschnitt 52a von jedem der Magnetflusssammelringe 521, 521 derart gebogen, dass der Magnetsensor 41 mit den Magnetflusssammelabschnitten 52a in Kontakt steht, oder er ist nahe zu den Magnetflusssammelabschnitten 52a positioniert, ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 52a in Kontakt zu stehen. Die Endabschnitt 52e der Magnetflusssammelringe 521, 522 überschneiden sich im Wesentlichen miteinander, d. h. sie sind im Wesentlichen in derselben imaginären Ebene V angeordnet.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wie in den 7D und 7C gezeigt ist, sind die Magnetflusssammelringe 531, 532 der dritten Ausführungsform in der Form eines „C” ausgestaltet, so dass sich Endabschnitte 53e über die imaginäre Ebene V hinaus erstrecken, und eine äußere Umfangskante eines überschreitenden Teils des Endabschnitts 53e, der sich über die imaginäre Ebene V hinaus erstreckt, ist bogenförmig. Ein Magnetflusssammelabschnitt 53a von jedem der Magnetflusssammelringe 531, 532 ist in einer Form ausgestaltet, die mit derjenigen des Magnetflusssammelabschnitts 51a der ersten Ausführungsform ähnlich ist.
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Im Vergleich mit der ersten Ausführungsform, wird bei der dritten Ausführungsform die Gesamtabmessung der gegenüberliegenden Oberflächen der Magnetflusssammelringe 531, 532, die den Magnetjochen 31, 32 der Jocheinheit 30 gegenüberliegen, erhöht, wodurch eine Erhöhung der Menge des sammelbaren Magnetflusses resultiert, der magnetisch gesammelt werden kann.
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(Vierte Ausführungsform)
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Wie in den 7F und 7G gezeigt ist, sind die Magnetflusssammelringe 541, 542 der vierten Ausführungsform in der Form eines „U” ausgestaltet, so dass sich Endabschnitte 54e über die imaginäre Ebene V hinaus erstrecken, und eine äußere Kante eines erstreckenden Teils des Endabschnitts 54e, der sich über die imaginäre Ebene V hinaus erstreckt, ist linear. Ein Magnetflusssammelabschnitt 54a von jedem der Magnetflusssammelringe 541, 542 ist in einer Form ausgestaltet, die mit derjenigen des Magnetflusssammelabschnitts 51a der ersten Ausführungsform ähnlich ist.
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Bei der vierten Ausführungsform wird im Vergleich zu der ersten Ausführungsform die gegenüberliegende Oberfläche der Magnetflusssammelringe 541, 542, die den Magnetjochen 31, 32 der Jocheinheit 30 gegenüberliegt, erhöht, woraus eine Zunahme der Menge des sammelbaren Magnetflusses resultiert, der magnetisch gesammelt werden kann. Zudem kann bei der vierten Ausführungsform im Vergleich zu der dritten Ausführungsform die bogenförmige Kante des Endbschnitts 54e beseitigt werden, so dass ein Abspanen des Endabschnitts 54e in Grenzen gehalten werden kann.
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(Fünfte und sechste Ausführungsform)
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Die Form der Magnetflusssammelringe ist nicht auf die Formen begrenzt, bei denen jeder im Allgemeinen die Halbkreisform aufweist, wie in den obenstehenden Ausführungsformen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Magnetflusssammelringe 551, 552 der fünften Ausführungsform, wie in den 8A und 8B gezeigt, basierend auf einer quadratischen Form ausgestaltet sind, insbesondere einer Form eines „Π” (griechischer Großbuchstabe Pi), die durch drei rechtwinklige Linien gebildet wird. Ferner ist es möglich, dass die Magnetflusssammelringe 561, 562 der sechsten Ausführungsform, wie in den 8C und 8D gezeigt, basierend auf einer Polygonform ausgestaltet sind, insbesondere einer Form eines ”V” mit zwei parallelen Enden.
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Jeder der Magnetflusssammelabschnitte 55a, 56a der fünften und sechsten Ausführungsform ist in einer Form ausgestaltet, die der Form des Magnetflusssammelabschnitts 51a der ersten Ausführungsform ähnlich ist, und zwei Endabschnitte 55e, 56e erstrecken sich über die imaginäre Ebene V hinaus.
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(Siebte Ausführungsform)
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Jeder der zwei Magnetflusssammelringe 571, 572 der siebten Ausführungsform, die in den 8E und 8F gezeigt sind, ist teilweisen in einer Bogenform (teilweise bogenförmige Gestalt) ausgestaltet, die in der Umfangsrichtung kleiner als die Halbkreisform des Magnetflusssammelrings 511, 512 der ersten Ausführungsform ist. Zwei Endabschnitte 57e von jedem Magnetflusssammelring 571, 572 sind auf der Seite eines Magnetflusssammelabschnitts 57a der imaginären Ebene V positioniert. Selbst in diesem Fall erstrecken sich die Magnetflusssammelringe 571, 572 in der Umfangsrichtung über zwei oder mehr Magnetpole des mehrpoligen Magnets 14. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Gestalt des Magnetflusssammelrings, der im Allgemeinen eine Halbkreisform aufweist, jede der Halbkreisformen sein, wobei die Bogenform eine Abmessung aufweist, die kleiner als die Halbkreisform ist, oder die Bogenform eine Abmessung aufweist, die größer als Halbkreisform ist.
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Nun werden Modifikationen der ersten bis siebten Ausführungsform beschrieben.
- (A) Die 9A bis 9D zeigen verschiedene beispielhafte Formen des Magnetflusssammelabschnitts. Neben dem Magnetflusssammelabschnitt 51a der ersten Ausführungsform, der die bogenförmige Gestalt aufweist, die in 9A gezeigt ist, ist es möglich, den Magnetflusssammelabschnitt beispielsweise derart auszugestalten, dass ein Magnetflusssammelabschnitt 51b eine Tellerform aufweist, die 9B gezeigt ist, ein Magnetflusssammelabschnitt 51c eine V-Form aufweist, die in 9C gezeigt ist, oder ein Magnetflusssammelabschnitt 51d eine rechteckige Grabenform aufweist, die in 9D gezeigt ist.
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Der Magnetflusssammelabschnitt 51d aus 9C kann den Magnetfluss in einem einzigen Punkt konzentrieren, so dass der Magnetsensor 41 die beste Sensitivität aufzeigt.
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Der Magnetflusssammelabschnitt 51d aus 9D bildet relativ zu dem Magnetsensor 41 einen Kontakt von einer ebenen Oberfläche zu ebenen Oberfläche, so dass die Robustheit (Toleranz) gegenüber der Positionsabweichung des Magnetsensors 41 in der Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, verbessert werden kann.
- (B) Die 10A und 10B zeigen Beispiele zur Positionierung der Magnetflusssammelringe. Bei der ersten Ausführungsform sind die Magnetflusssammelringe 511, 512 im Allgemeinen parallel zu den Magnetjochen 31, 32 der Jocheinheit 30 positioniert, wie in 10A gezeigt ist. Anderenfalls können die Magnetflusssammelringe 511, 512, wie in 10B gezeigt ist, relativ zu den Magnetjochen 31, 32 derart geneigt sein, dass ein Abstand zwischen den Magnetflusssammelringen 581, 582 auf der Seite der imaginären Ebene V zunimmt und auf der Seite des Magnetsensors 41 abnimmt. Auf diese Weise können der Magnetflusssammelabschnitt und der Magnetsensor 41 miteinander in Kontakt stehen, oder sie können so nahe wie möglich beieinander positioniert sein, indem sie einfach eine kleine Vertiefung als Magnetflusssammelabschnitt bilden. Anderenfalls kann der Magnetflusssammelabschnitt weggelassen werden.
- (C) Bei den oben genannten Ausführungsformen ist der mehrpolige Magnet 14 an der Eingangswelle 11 fixiert, und die zwei Magnetjoche 31, 32 sind an der Ausgangswelle 12 fixiert. Anderenfalls kann der mehrpolige Magnet 14 an der Ausgangswelle 12 fixiert sein, und die zwei Magnetjoche 31, 32 können an der Eingangswelle 11 fixiert sein. Ferner kann der mehrpolige Magnet 14 an dem einen Endabschnitt des Torsionsstab 13 fixiert sein, und die zwei Magnetjoche 31, 32 können an dem anderen Endabschnitt des Torsionsstab 13 fixiert sein. Dies ist ebenso auf die nachfolgenden Ausführungsformen und Modifikationen derselben anwendbar.
- (D) Die zwei Magnetjoche 31, 32 müssen nicht notwendigerweise in Kunstharz eingegossen sein und sie müssen nicht notwendigerweise die Jocheinheit 30 bilden. Ferner müssen die zwei Magnetflusssammelringe 511, 512 und der Magnetsensor 41 nicht notwendigerweise einteilig in Kunstharz eingegossen sein und sie müssen nicht notwendigerweise die Sensoreinheit 40 bilden. Dies ist ebenso auf die nachfolgenden Ausführungsformen und Modifikationen derselben anwendbar.
- (E) Die Anwendung des Drehmomentsensors der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung beschränkt und kann auf verschiedene andere Vorrichtungen angewendet werden, die das Drehmoment an einem Stab messen. Dies ist ebenso auf die nachfolgenden Ausführungsformen und Modifikationen derselben anwendbar.
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(Achte Ausführungsform)
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Nun wird eine achte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 11A bis 13B sowie die 1 bis 3C der ersten Ausführungsform beschrieben. Die achte Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Insbesondere unterscheidet sich die achte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in Bezug auf die Konfiguration und die Anordnung der zwei Magnetflusssammelringe 611, 612, die anstelle der zwei Magnetflusssammelringe 511, 512 der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, und der Rest des Aufbaus ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige der ersten Ausführungsform. Daher werden Bauteile, die mit denjenigen ähnlich sind, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, durch dieselben Bezugszeichen angezeigt und werden zur Vereinfachung nicht redundant ausführlich beschrieben.
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Bei der achten Ausführungsform ist jeder der Magnetflusssammelringe 611, 612 ähnlich wie die Magnetjoche 31, 32 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt und in einer halbelliptischen Form ausgestaltet. Die Magnetflusssammelringe 611, 612 sind in der Nut 34 der Jocheinheit 30 positioniert, d. h. sie sind axial zwischen dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 positioniert. Daher überschneiden sich aus axialer Sicht (in der Axialenprojektion) die Magnetflusssammelringe 611, 612 zumindest teilweise mit den Magnetjochen 31, 32. Mit anderen Worten überschneidet sich ein radialer Überstand der Magnetflusssammelringe 611, 612 zumindest teilweise mit einem radialen Überstand der Magnetjoche 31, 32. Dabei liegen die Magnetflusssammelringe 611, 612 den Ringabschnitten der Magnetjoche 31, 32 in der axialen Richtung gegenüber.
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Der Magnetflusssammelabschnitt (ebenso als Magnetflusskonzentrationsabschnitt bezeichnet) 61a, der als eine Vertiefung ausgestaltet ist, ist an einem Umfangsmittelpunktsabschnitt von jedem der Magnetflusssammelringe 611, 612 ausgebildet, von denen jeder in der halbelliptischen Form ausgestaltet ist (siehe 11A bis 11C). Die Magnetflusssammelabschnitte 61a der Magnetflusssammelringe 611, 612 sind in der axialen Richtung zu dem Magnetsensor 41 hin bogenförmig gekrümmt. Insbesondere ist der Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 611 und der Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 612 im Vergleich zu dem Rest von jedem der Magnetflusssammelringe 611, 612 in der axialen Richtung näher beieinander. Die Magnetflusssammelringe 611, 612 konzentrieren den Magnetfluss, der durch die Magnetjoche 31, 32 zugeführt wird, in den Magnetflusssammelabschnitten in 61a.
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Der Magnetsensor 41 ist zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 611 und dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 612 positioniert, um eine Dichte des Magnetflusses (eine Stärke eines Magnetfelds) zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 611 und dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 612 zu messen. Der Magnetsensor 41 wandelt die gemessene Dichte des Magnetflusses in das entsprechende Spannungssignal um und gibt das umgewandelte Spannungssignal an die Anschlussleitung (elektrisch leitende Leitung) 42 aus. Beispielsweise kann ein Hall-Element oder ein magnetoresistives Element als Magnetsensor 41 verwendet werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Magnetflusssammelringe 611, 612 und der Magnetsensor 41, wie in den 11A bis 11D gezeigt, mit einem Kunstharz 43 einteilig in Kunstharz eingegossen, um die Sensoreinheit 40 zu bilden. Der Magnetsensor 41 ist zwischen dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 611 und dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 612 derart gehalten, dass der Magnetsensor 41 in dem integrierten Zustand des Magnetsensors 41 in der Sensoreinheit 40 mit dem Magnetflusssammelabschnitt in 61a in Kontakt steht, oder er ist möglichst nahe an den Magnetflusssammelabschnitten 61a positioniert ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 61a in Kontakt zu stehen.
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Die Sensoreinheit 40 ist derart ausgestaltet, dass die Weite Wr der Öffnung 611a, 612a von jedem der Magnetflusssammelringe 611, 612, die in der Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung verläuft, geöffnet ist, größer als der äußere Durchmesser φDg des radial inneren Bodenabschnitts der Nut 34 eingestellt ist (siehe 3B). Eine Dicke Tr, die in der axialen Richtung von einer oberen Endoberfläche des Magnetflusssammelringes 611 zu einer unteren Endoberfläche des Magnetflusssammelrings 612 gemessen wird, ist kleiner als die Höhe Hg der Nut 34 eingestellt (siehe 3B), die in der axialen Richtung gemessen wird. Daher kann die Sensoreinheit 40 von einer radialen Seite der Jocheinheit 30 an der Nut 34 eingesetzt und installiert werden, so dass die Öffnungen 61la, 612a der Magnetflusssammelringe 611, 612 von einer radialen Seite der Jocheinheit 30 in der Nut 34 installiert werden.
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Mit Bezug auf die 11C und 11D ist jeder der Magnetflusssammelringe 611, 612 wie folgt ausgestaltet. D. h. ein Abstand von einer Mittelachse O der Jocheinheit 30 zu einer inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612, der in einer radialen Richtung X gemessen wird, (eine Richtung einer Hauptachse einer imaginären Ellipse, entlang der sich die Magnetflusssammelringe 611, 612 in der halbelliptischen Form erstrecken) entspricht einem Hauptradius r1 der Ellipse, und ein Abstand von der Mittelachse O der Jocheinheit 30 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612, der in einer radialen Richtung Y gemessen wird, die zu der Richtung X senkrecht verläuft, entspricht einem Hauptradius r2 der Ellipse. Insbesondere ist der Abstand von der Mittelachse O der Jocheinheit 30 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 in der Richtung X entlang einer imaginären Linie, die eine radiale Verbindung zwischen der Mittelachse O und dem Magnetsensor 41 herstellt, auf ein Maximum eingestellt, und der Abstand von der Mittelachse O der Jocheinheit 30 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 ist in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt. Der Abstand von der Mittelachse O der Jocheinheit 30 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 nimmt von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X kontinuierlich zu.
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Hierbei deckt sich in dem installierten Zustand des Drehmomentsensors 1 die Mittelachse O der Jocheinheit 30 mit der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 (siehe 1 und 12A bis 13B). Mit anderen Worten ist daher der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt.
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Nachstehend wird ein Betrieb des Drehmomentsensors 1 mit Bezug auf die 12A bis 13B beschrieben. Die 12A und 12B zeigen einen Zustand, in dem die Klauen 32a des Magnetjochs 32 den N-Polen des mehrpoligen Magnets 14 jeweils radial gegenüberliegen. Die 13A und 13B zeigen einen anderen Zustand, in dem die Klauen 32a des Magnetjochs 32 den S-Polen des mehrpoligen Magnets 14 jeweils radial gegenüberliegen. In den 12A und 13A sind lediglich die Klauen 32a durch gestrichelte Linien angezeigt und die Klauen 31a sind zur Vereinfachung nicht abgebildet.
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In dem neutralen Zustand, in dem kein Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 von der Ausgangswelle 12 ausgeübt wird, und dadurch kein Torsionsversatz an dem Torsionsstab 13 erzeugt wird, werden die Magnetjoche 31, 32 in dem Zwischenzustand gehalten, der in Umfangsrichtung zwischen dem Zustand der 12A und 12B und dem Zustand der 13A und 13B liegt. D. h., die Umfangsmitte von jeder der Klauen 32a des Magnetjochs 32 deckt sich in der Umfangsrichtung mit dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magnets 14. Ferner deckt sich in der Umfangsrichtung zu diesem Zeitpunkt die Umfangsmitte von jeder der Klauen 31a des Magnetjochs 31 mit dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magnets 14.
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In diesem Zustand wird an den Klauen 31a des Magnetjoches 31 und an den Klauen 32a des Magnetjoches 32 dieselbe Anzahl von magnetischen Kraftlinien eingegeben und ausgegeben, die an dem mehrpoligen Magnet 14 von jedem entsprechenden N-Pol zu dem entsprechenden S-Pol fließen. Somit wird im Inneren des Magnetjoches 31 und dem Inneren des Magnetjoches 32 eine geschlossene Schleife der magnetischen Kraftlinien erzeugt. Somit tritt der Magnetfluss nicht in den Spalt zwischen dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 aus, so dass die Dichte des Magnetflusses, der durch den Magnetsensor 41 gemessen wird, Null wird.
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Wenn das Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ausgeübt wird, um die Erzeugung des Torsionsversatzes an dem Torsionsstab 13 zu bewirken, verändert sich in der Umfangsrichtung die relative Position zwischen dem mehrpoligen Magnet 14, der an der Eingangswelle 11 fixiert ist, und den Magnetjochen 31, 32, die an der Ausgangswelle 12 fixiert sind. Wie in den 12A und 12B oder den 13A und 13B gezeigt ist, wird dabei die Umfangsmitte von jeder der Klauen 31a, 32a von dem Grenzbereich zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol in der Umfangsrichtung versetzt. Daher werden die magnetischen Kraftlinien der gegenüberliegenden Polaritäten in dem Magnetjoch 31 und dem Magnetjoch 32 verstärkt.
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In dieser Position, die in 12A gezeigt ist, werden die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität in dem Magnetjoch 32 verstärkt, und die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität in dem Magnetjoch 31 werden verstärkt. Somit wird die Dichte Φ1 des Magnetflusses erzeugt, der den Magnetsensor 41 in 12B von der unteren Seite zu der oberen Seite durchläuft.
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In der Position, die in 13A gezeigt ist, werden die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität in dem Magnetjoch 32 verstärkt, und die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität werden in dem Magnetjoch 31 verstärkt. Somit wird die Dichte Φ2 des Magnetflusses erzeugt, der den Magnetsensor 41 in 13B von der unteren Seite zu der oberen Seite durchläuft.
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Wie obenstehend beschrieben, ist die Dichte des Magnetflusses, der durch den Magnetsensor 41 fließt, im Allgemeinen proportional zu dem Torsionsversatz des Torsionsstabs 13, und die Polarität des Magnetflusses kehrt sich in Reaktion auf die Torsionsrichtung des Torsionsstab 13 um. Der Magnetsensor 41 misst die Dichte des Magnetflusses und gibt die gemessene Dichte des Magnetflusses als Spannungssignal aus. Dabei kann der Drehmomentsensor 1 das Lenkungsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 messen.
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Nachstehend wird das Vergleichsbeispiel, das auf der Technik der
JP 2003-329 523 A (entspricht der
US 2003 167 857 A1 ) basiert, mit Bezug auf die
19 bis
20B beschrieben.
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Wie in 19 gezeigt, umfasst der Drehmomentsensor 9 des Vergleichsbeispiels zwei Magnetflusssammelringe 81, 82, von denen jeder in einer Halbringform, insbesondere in einer Halbkreisform ausgestaltet ist. Wie in den 17A und 17B gezeigt ist, sind ferner die zwei Magnetjoche 31, 32 einteilig in Kunstharz eingegossen, um wie bei der achten Ausführungsform die Jocheinheit 39 zu bilden, und die zwei Magnetflusssammelringe 81, 82 sind zusammen mit dem Magnetsensor 41 in Kunstharz eingegossen, um wie bei der achten Ausführungsform die Sensoreinheit 49 zu bilden.
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Anders als bei der achten Ausführungsform weist jedoch jeder der Magnetflusssammelringe 81, 82 des Vergleichsbeispiels die Halbkreisform auf, so dass ein Abstand von der Mittelachse O zu einer inneren Umfangskante 91f, die in der Richtung X gemessen wird, derselbe wie ein Abstand von der Mittelachse O zu der inneren Umfangskante 91f ist, der in der Richtung Y gemessen wird.
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Nachstehend werden die Vorteile des Drehmomentsensors 1 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel beschrieben.
- (1) Die Magnetflusssammelringe 611, 612 sind in der geöffneten Halbringform ausgestaltet, so dass die Sensoreinheit 40 in dem Drehmomentsensor 1 der vorliegenden Ausführungsform an der Jocheinheit 30 in der radialen Richtung installiert werden kann, wie bei dem Vergleichsbeispiel. Daher wird die Effizienz beim Zusammenbau verbessert.
- (2) Beim Vergleichsbeispiel sind die Magnetflusssammelringe 81, 82, von denen jeder in der Halbkreisform ausgestaltet ist, radial außerhalb von den Magnetjochen 31, 32 positioniert, d. h. sie sind an der radial äußeren Seite der Magnetjoche 31, 32 vollständig radial von den Magnetjochen 31, 32 versetzt und liegen den Magnetjochen 31, 32 in der radialen Richtung gegenüber. Daher wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Magnetflusssammelringe in der Ringform ausgestaltet sind, eine Gesamtabmessung der gegenüberliegenden Oberflächen der Magnetflusssammelringe 81, 82, die den Magnetjochen 31, 32 gegenüberliegen, auf etwa eine Hälfte verringert, was zu einer Verringerung der Menge des sammelbaren Magnetflusses führt, der magnetisch gesammelt werden kann.
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Um die Menge des Magnetflusses zu erhöhen, der magnetisch gesammelt werden kann, können beispielsweise die zwei Magnetflusssammelringe axial zwischen die zwei Magnetjochen 31, 32 positioniert werden, so dass die zwei Magnetflusssammelringe den Magnetjochen 31, 32 gegenüberliegen. Wenn in einem solchen Fall der Magnetsensor 41 besonders nahe zu dem mehrpoligen Magnet 14 positioniert ist, der auf der radial inneren Seite des Magnetsensors 41 angeordnet ist, kann der Magnetsensor 41 durch eine periodische Veränderung des Magnetflusses, die durch den Torsionsversatz des Torsionsstab 13 verursacht wird, beeinflusst werden. Daher kann sich die Ausgangsspannung des Magnetsensors 41 in der Zeit, in der sich der Torsionsstab 13 in dem Zustand befindet, bei dem ein konstantes Drehmoment an dem Torsionsstab 13 ausgeübt wird, periodisch verändern.
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Insbesondere wird in dem Fall, bei dem jeder der zwei Magnetflusssammelringe in der offenen Halbringform ausgestaltet ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem jeder der zwei Magnetflusssammelringe in der geschlossenen Kreisringform ausgestaltet ist, eine Erstreckung von jedem der zwei Magnetflusssammelringe verringert. Dabei wird der Glättungseffekt zum Glätten des Magnetflusses verringert und der Einfluss der Veränderung des Magnetflusses wird größer.
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Im Gegensatz hierzu sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zwei Magnetflusssammelringe 611, 612 derart ausgestaltet, dass der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt ist. D. h. Der Magnetsensor 41 ist an derjenigen Stelle positioniert, die von dem mehrpoligen Magnet 14 soweit wie möglich entfernt ist. Dadurch wird der Einfluss der periodischen Veränderung des Magnetflusses auf den Magnetsensor 41 begrenzt. Demzufolge kann die Ausgangsspannung des Magnetsensors 41 stabilisiert werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Magnetflusssammelringe 611, 612 derart ausgestaltet, dass der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt ist, und der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X kontinuierlich zunimmt.
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Da der mehrpolige Magnet 14 weiter von den Magnetflusssammelabschnitten 61a der zwei Magnetflusssammelringe 611, 612, entfernt ist, d. h. weiter von dem Magnetsensor 41 entfernt ist, wird der Einfluss der Veränderung des Magnetflusses auf den Magnetsensor 41 selbst dann verringert, wenn der Abstand zwischen den zwei Magnetflusssammelringen 611, 612 und dem mehrpoligen Magnet 14 klein ist. Daher kann die Konfiguration von jedem der zwei Magnetflusssammelringe 611, 612 derart konfiguriert sein, dass der Abstand zwischen dem mehrpoligen Magnet 14 und dem Magnetflusssammelring 611, 612 in der Richtung Y, die von dem Magnetflusssammelringabschnitt 61a aus um ±90° gedreht ist, auf ein Minimum eingestellt ist.
- (3) Bei der vorliegenden Ausführungsform überschneiden sich die zwei Magnetflusssammelringe 611, 612 in axialer Sicht (in der Axialenprojektion) zumindest teilweise mit den Magnetjochen 31, 32. Daher liegen die Magnetflusssammelringe 611, 612 den Magnet Jochen 31,32 in der axialen Richtung gegenüber, so dass die Magnetflusssammelringe 611, 612 den Magnetfluss sammeln können, welcher der ausgetretene Magnetfluss ist, und der im Stand der Technik nicht verwendet wird. Demzufolge wird die Menge des sammelbaren Magnetflusses erhöht.
- (4) Die Magnetflusssammelabschnitte 61a der Magnetflusssammelringe 611, 612 liegen im Vergleich zum Rest von jedem der Magnetflusssammelringe 611, 612 in der axialen Richtung näher beieinander. Somit kann die magnetische Reluktanz an der Stelle minimiert werden, an welcher der Magnetsensor 41 vorgesehen ist, und dabei kann die Sensitivität des Magnetsensors 41 verbessert werden. Ferner steht der Magnetsensor 41 mit den Magnetflusssammelringabschnitten 61a in Kontakt, oder er ist nahe zu dem Magnetflusssammelabschnitt 61a positioniert ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 61a in Kontakt zu stehen. Daher kann der Magnetfluss, der durch die Magnetflusssammelabschnitte 61a gesammelt wird, mit dem Magnetsensor 41 gemessen werden, während das Austreten des gesammelten Magnetflusses, der an den Magnetflusssammelabschnitten 61a gesammelt wird, minimiert wird, und dabei wird die Ausgabe des Magnetsensor 41 stabilisiert.
- (5) Die Magnetjoche 31, 32 sind einteilig in Kunstharz eingegossen, um die Jocheinheit 30 zu bilden, so dass die Positionsabweichung der Magnetjoche 31, 32 begrenzt werden kann, um die Dichte des Magnetflusses zu stabilisieren. Ferner ist die Nut 34 in der äußeren Umfangswand der Jocheinheit 30 ausgebildet und die Sensoreinheit 40 kann an der Nut 34 eingesetzt und installiert werden. Daher kann die Effizienz beim Zusammenbau verbessert werden.
- (6) Ferner umfassen bei der vorliegenden Ausführungsform die magnetflussleitenden Elemente, die den Magnetfluss des mehrpoligen Magnets 14 leiten, zwei Sätze der magnetflussleitenden Elemente, d. h. die zwei Magnetjoche 31, 32 und die zwei Magnetflusssammelringe 611, 612. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu der Technik der JP 2003-329 523 A (entspricht der US 2003 167 857 A1 ) die Anzahl der Bauteile verringert und die radiale Abmessung verringert. Ferner werden die Formen der Bauteile bei der vorliegenden Ausführungsform vereinfacht. Daher wird der Aufbau vereinfacht.
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Nachstehend wird die neunte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 14A bis 15D beschrieben. Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich von der achten Ausführungsform in Bezug auf die Form der Magnetflusssammelringe, und die Jocheinheit 30 und der Magnetsensor 41 sind im Wesentlichen dieselben wie bei der achten Ausführungsform.
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Ferner weist ähnlich wie bei der achten Ausführungsform eine grundlegende Konfiguration von jedem der zwei Magnetflusssammelringe der neunten bis elften Ausführungsform die halbelliptische Form auf. Insbesondere ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 in der Richtung X entlang der Mittelachse O auf ein Maximum eingestellt, und der Magnetsensor 41 ist in der Richtung Y angeordnet und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt. Der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 61f des Magnetflusssammelrings 611, 612 nimmt von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X kontinuierlich zu.
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(Neunte Ausführungsform)
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Wie in den 14A bis 14C gezeigt, weist jeder der Magnetflusssammelringe 621, 622 der neunten Ausführungsform einen Magnetflusssammelabschnitt 62a auf, der als ein Vorsprung ausgebildet ist, der von einem Ringhauptkörper des Magnetflusssammelrings 621, 622, der in einer halbelliptischen Form ausgestaltet ist, radial nach außen hervorsteht. Ferner ist der Magnetflusssammelabschnitt 62a von jedem der Magnetflusssammelringe 621, 642 derart gebogen, dass der Magnetsensor 41 mit den Magnetflusssammelabschnitten 62a in Kontakt steht, oder er ist nahezu den Magnetflusssammelabschnitten 62a positioniert ohne mit den Magnetflusssammelabschnitten 62a in Kontakt zu stehen.
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Ferner ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 62f des Magnetflusssammelrings 621, 623 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt. Ferner nimmt der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 62f des Magnetflusssammelrings 621, 622 von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X kontinuierlich zu.
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(Zehnte Ausführungsform)
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Wie in den 14D und 14E gezeigt, weist jeder der Magnetflusssammelringe 631, 632 der zehnten Ausführungsform eine radiale Vertiefung 63g auf, die in der radialen Richtung bogenförmig (oder rechteckig) ist, und die an der inneren Umfangskante 63f des Magnetflusssammelrings 631, 632 entlang der Richtung X derart radial nach außen vertieft ist, dass der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 63f des Magnetflusssammelrings 631, 632, von einem in Umfangsrichtung benachbarten Teil der inneren Umfangskante 63f, das in Umfangsrichtung zu der radialen Vertiefung 63g benachbart ist, zu der radialen Vertiefung 63g, von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X diskontinuierlich zunimmt. Daher nimmt der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 63f des Magnetflusssammelrings 631, 632 an der radialen Vertiefung 63g weiter zu. Demzufolge wird der Einfluss der Veränderung des Magnetfelds auf den Magnetflusssammelabschnitt 63a weiter verringert.
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(Elfte Ausführungsform)
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Wie in den 14F und 14G gezeigt, weist jeder der Magnetflusssammelringe 641, 641 der elften Ausführungsform eine V-förmige Vertiefung 64g auf, die an der inneren Umfangskante 64f des Magnetflusssammelrings 641, 642 entlang der Richtung X derart radial nach außen vertieft ist, dass der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 64f des Magnetflusssammelrings 641, 642, von einem in Umfangsrichtung benachbarten Teil der inneren Umfangskante 64f, das in Umfangsrichtung zu der V-förmigen Vertiefung 64g benachbart ist, zu der V-förmigen Vertiefung 64g, von der Seite der Richtung Y zu der Seite der Richtung X diskontinuierlich zunimmt. Daher nimmt der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 64f des Magnetflusssammelrings 641, 642 an der radialen Vertiefung 64g weiter zu. Demzufolge wird der Einfluss der Veränderung des Magnetfelds auf den Magnetflusssammelabschnitt 64a weiter verringert.
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(Zwölfte und dreizehnte Ausführungsform)
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Die Form des Magnetflusssammelrings kann eine dreieckige Form sein, wie im Fall der Magnetflusssammelringe 651, 652 der zwölften Ausführungsform, die in den 15A und 15B gezeigt sind. In diesem Fall ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 65f von jedem Magnetflusssammelring 651, 652 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt, und an einem Punkt 65h, der entlang der inneren Umfangskante 65f angeordnet ist und der von der Richtung Y aus, auf die Seite versetzt ist, auf welcher der Magnetsensor 41 angeordnet ist, auf ein Minimum eingestellt. Ferner kann die Form der Magnetflusssammelringe eine polygonale Form sein wie im Fall der Magnetflusssammelringe 661, 662 der dreizehnten Ausführungsform, die in den 15C und 15D gezeigt ist. In diesem Fall ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 66f von jedem der Magnetflusssammelringe 661, 662 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt.
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Ferner ist der Magnetsensor 41 bei der zwölften und dreizehnten Ausführungsform von den Magnetjochen 31, 32 aus in axialer Sicht (in der axialen Projektion) radial nach außen versetzt. Ähnlich wie der Magnetflusssammelabschnitt 61a von jedem Magnetflusssammelring 611, 612 der achten Ausführungsform, weist der Magnetflusssammelabschnitt 65a, 66a von jedem Magnetflusssammelring 651, 652, 661, 662 der zwölften und dreizehnten Ausführungsform die bogenförmige Gestalt auf, die in der axialen Richtung bogenförmig gekrümmt ist.
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Nun werden Modifikationen der achten bis dreizehnten Ausführungsform beschrieben.
- (A) Der Magnetflusssammelabschnitt 61a der achten Ausführungsform weist die bogenförmige Gestalt auf, die mit der bogenförmigen Gestalt des Magnetflusssammelabschnitts 51a der ersten Ausführungsform, die in 9A gezeigt ist, ähnlich ist. Wie mit Bezug auf die 9B bis 9D beschrieben wurde, können die Magnetflusssammelabschnitte der achten bis dreizehnten Ausführungsform so modifiziert werden, dass sie eine ähnliche Gestalt mit einer beliebigen der Magnetflusssammelabschnitte 51b bis 51d aus den 9B bis 9D aufweist, um ähnliche Vorteile wie diejenigen, die mit Bezug auf die 9B bis 9D beschrieben wurden, zu erreichen.
- (B) Bei der achten Ausführungsform sind die Magnetflusssammelringe 611, 612 in ähnlicher Weise wie die Magnetflusssammelringe 611, 612, die mit Bezug auf 10A gezeigt und beschrieben wurden, im Allgemeinen parallel zu den Magnetjochen 31, 32 der Jocheinheit 30 positioniert. Anderenfalls können die Magnetflusssammelringe 611, 612 relativ zu den Magnetjochen 31, 32 in einer ähnlichen Weise wie die Magnetflusssammelringe 581, 582, die in 10B gezeigt sind, so geneigt sein, dass der Abstand zwischen den Magnetflusssammelringen auf der Seite der Mittelachse O zunimmt und auf der Seite des Magnetsensor 41 abnimmt, um die Vorteile zu erreichen, die mit denjenigen ähnlich sind, die in Bezug auf 10B beschrieben wurden.
- (C) Die 16A bis 16F zeigen andere Modifikationen der Magnetflusssammelringe.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 681, 682, der in den 16A und 16B gezeigt ist, ist in einer teilweise elliptischen Form ausgestaltet, die in axialer Richtung eine kleinere Abmessung als diejenige der halbelliptischen Form der Magnetflusssammelringe 611, 612 der achten Ausführungsform aufweist. In diesem Beispiel ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 68f des Magnetflusssammelrings 681, 682 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und an einem Umfangsendpunkt 68h der inneren Umfangskante 68f des Magnetflusssammelrings 681, 682 auf ein Minimum eingestellt.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 691, 692, der in den 16C und 16D gezeigt ist, ist in einer modifizierten Form ausgestaltet, bei der sich zwei Umfangsenden der halbelliptischen Form des Magnetflusssammelrings 611, 612 der achten Ausführungsform auf einer Seite, die dem Magnetflusssammelabschnitt 69a in der Richtung X gegenüberliegt, weiter linear erstrecken, um jeweils zwei lineare Endabschnitte zu bilden, die im Allgemeinen parallel zueinander sind. In diesem Fall ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 69f von jedem der Magnetflusssammelringe 691, 692 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt.
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Wie obenstehend beschrieben, kann die Form des Magnetflusssammelrings, der im Allgemeinen die elliptische Form aufweist, jede halbelliptische Form aufweisen, wobei die teilweise elliptische Form eine kleinere Abmessung als diejenige der halbelliptischen Form aufweist, oder die teilweise elliptische Form eine größere Abmessung als diejenige der halbelliptischen Form aufweist.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 701, 702, der in den 16E und 16F gezeigt ist, ist in einer im Allgemeinen ovalen Form (einer Eierförmigen Gestalt) ausgestaltet, die eine oval geformte äußere Umfangskante aufweist, die in der Richtung X verlängert ist. Die innere Umfangskante 70f des Magnetflusssammelrings 701, 702 ist im Allgemeinen in einer dreieckigen Form (einer Pilzform) ausgestaltet, die gekrümmt ist und auf der Seite des Magnetflusssammelabschnitts 70a einen Scheitelpunkt aufweist. In diesem Fall ist der Abstand von der Mittelachse O des mehrpoligen Magnets 14 zu der inneren Umfangskante 70f von jedem der Magnetflusssammelringe 701, 702 in der Richtung X auf ein Maximum eingestellt und in der Richtung Y auf ein Minimum eingestellt.
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Ähnlich wie bei dem Magnetflusssammelabschnitt 61a des Magnetflusssammelrings 611, 612 der achten Ausführungsform weist der Magnetflusssammelabschnitt 68a, 69a, 70a von jedem der Magnetflusssammelringe 681, 682, 691, 692, 701, 702 die bogenförmige Gestalt auf, die in der axialen Richtung bogenförmig gekrümmt ist.
- (D) Die Form von jedem der Magnetflusssammelringe der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die offene Halbringform beschränkt. D. h. jeder der Magnetflusssammelringe der vorliegenden Offenbarung kann in einer geschlossenen Ringform ausgebildet sein. Beispielsweise ist jeder der Magnetflusssammelringe 711, 712, die in der 17A gezeigt sind, in einer geschlossenen Ringform ausgestaltet, die von der Mittelachse O aus auf der Seite des Magnetflusssammelabschnitt 71a eine halbelliptische Form in der Richtung X aufweist und, von der Mittelachse O aus auf der gegenüberliegenden Seite, die der Seite des Magnetflusssammelabschnitts 71a in der Richtung X gegenüberliegt, eine Halbkreisform aufweist.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 721, 722, die in 17B gezeigt sind, ist in einer geschlossenen Ringform ausgestaltet und weist eine radiale Vertiefung 72g auf, die in der inneren Umfangskante des Magnetflusssammelringes 721, 722 in der Richtung X radial nach außen vertieft ist. Der Magnetflusssammelabschnitt 72a ist auf der radial äußeren Seite der radialen Vertiefung 72g ausgebildet.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 731, 732, die in 18A gezeigt sind, ist in einer geschlossenen Ringform ausgestaltet und weist von der Mittelachse O aus auf der Seite von jedem Magnetflusssammelabschnitt 73a in der Richtung X, sowie auf der von der Mittelachse O aus gegenüberliegenden Seite, die der Seite des Magnetflusssammelabschnitts 73a in der Richtung X gegenüberliegt, eine halbelliptische Form auf.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 741, 742, die in 18B gezeigt sind, ist in einer geschlossenen Ringform ausgestaltet und weist von der Mittelachse O aus auf der Seite von jedem Magnetflusssammelabschnitt 74a in der Richtung X, sowie auf der von der Mittelachse O aus gegenüberliegenden Seite, die der Seite des Magnetflusssammelabschnitts 74a in der Richtung X gegenüberliegt, eine dreieckige Form auf.
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Jeder der Magnetflusssammelringe 751, 752, die in 18C gezeigt sind, ist in einer geschlossenen Ringform ausgestaltet und weist von der Mittelachse O aus auf der Seite von jedem Magnetflusssammelabschnitt 75a in der Richtung X eine dreieckige Form auf, und auf der von der Mittelachse O aus gegenüberliegenden Seite, die der Seite des Magnetflusssammelabschnitts 75a in der Richtung X gegenüberliegt, eine polygonale Form.
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Ferner können beliebige einzelne oder mehrere Bauteile der obengenannten Ausführungsformen und Modifikationen derselben mit beliebigen einzelnen oder mehreren Bauteilen von einer anderen oder mehreren der obengenannten Ausführungsformen und Modifikationen derselben im Rahmen des Umfangs und Kerns der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden.
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Weitere Vorteile und Modifikationen ergeben sich für den Fachmann. Die vorliegende Offenbarung im weiteren Sinne ist daher nicht auf die bestimmten Einzelheiten, charakteristischen Vorrichtungen und veranschaulichenden Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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