DE102012111453B4 - Drehmomentsensorvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Drehmomentsensorvorrichtung umfassend:
erste und zweite Wellen (11, 12);
einen Torsionsstab (13), der einen ersten und einen zweiten Endabschnitt (13a, 13b) besitzt, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (13a, 13b) an der ersten bzw. der zweiten Welle (11, 12) befestigt sind, um eine koaxiale Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) herzustellen, und der Torsionsstab (13) durch Torsion verformbar ist, wenn ein Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) ausgeübt wird;
einen multipolaren Magneten (14), der entweder an der ersten Welle (11) oder dem ersten Endabschnitt (13a) des Torsionsstabs (13) befestigt ist;
erste und zweite Magnetjoche (31, 32), die auf einer radial äußeren Seite des multipolaren Magneten (14) positioniert und entweder an der zweiten Welle (12) oder dem zweiten Endabschnitt (13b) des Torsionsstabs (13) befestigt sind, wobei das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einander in Achsrichtung des Torsionsstabs (13) derart gegenüberliegen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch (31, 32) ein Spalt in Achsrichtung eingefügt ist und das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einen Magnetkreis in einem Magnetfeld bilden, das vom multipolaren Magneten (14) erzeugt wird;
erste und zweite den Magnetfluss sammelnde Körper (700-714), die getrennt vom ersten und zweiten Magnetjoch (31, 32) ausgebildet sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite der den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) einschließt:
einen Hauptkörperabschnitt (721-722), der einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) benachbart angeordnet ist; und
einen den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764), der vom Hauptkörperabschnitt (721-722) radial nach außen vorspringt und magnetisch mit einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) durch den Hauptkörperabschnitt (721-722) gekoppelt ist, um einen Magnetfluss zwischen dem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) und dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) zu leiten; und
einen magnetischen Sensor (41), der zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) gehalten ist und ein magnetisches Detektorelement (41a) einschließt, das die Stärke eines Magnetfelds ermittelt, das zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) erzeugt wird, wobei:
der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) sowohl des ersten als auch zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) einschließt:
einen Montageabschnitt (750, 751, 753-759), an dem der magnetische Sensor (41) angebracht ist; und
einen Verbindungsabschnitt (74, 741-744), der sich vom Hauptkörperabschnitt (721-722) des den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) in einer ersten Richtung in einer imaginären Ebene (V) erstreckt, die rechtwinklig zur Achse des Torsionstabs (13) verläuft, um eine Verbindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt (721-722) und dem Montageabschnitt (750, 751, 753-759) herzustellen;
der Verbindungsabschnitt (74, 741-744) und der Montageabschnitt (750, 751, 753-759) sowohl des ersten als auch des zweiten den Induktionsfluß sammelnden Körpers (700-714) derart gestaltet sind, dass die Breite (Wc) des Verbindungsabschnitts (74, 741-744), gemessen in einer zweiten Richtung, die rechtwinklig zur ersten Richtung in der imaginären Ebene (V) verläuft, kleiner ist, als die Breite (We) des Montageabschnitts (750, 751, 753-759), gemessen in der zweiten Richtung; und
der Hauptkörperabschnitt (721-722) sich kontinuierlich in eine Umfangsrichtung an einer radial inneren Seite des Verbindungsabschnitts (74, 741-744) und des Montageabschnitts (750, 751, 753-759) in jedem der ersten und zweiten Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) erstreckt.
erste und zweite Wellen (11, 12);
einen Torsionsstab (13), der einen ersten und einen zweiten Endabschnitt (13a, 13b) besitzt, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (13a, 13b) an der ersten bzw. der zweiten Welle (11, 12) befestigt sind, um eine koaxiale Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) herzustellen, und der Torsionsstab (13) durch Torsion verformbar ist, wenn ein Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) ausgeübt wird;
einen multipolaren Magneten (14), der entweder an der ersten Welle (11) oder dem ersten Endabschnitt (13a) des Torsionsstabs (13) befestigt ist;
erste und zweite Magnetjoche (31, 32), die auf einer radial äußeren Seite des multipolaren Magneten (14) positioniert und entweder an der zweiten Welle (12) oder dem zweiten Endabschnitt (13b) des Torsionsstabs (13) befestigt sind, wobei das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einander in Achsrichtung des Torsionsstabs (13) derart gegenüberliegen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch (31, 32) ein Spalt in Achsrichtung eingefügt ist und das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einen Magnetkreis in einem Magnetfeld bilden, das vom multipolaren Magneten (14) erzeugt wird;
erste und zweite den Magnetfluss sammelnde Körper (700-714), die getrennt vom ersten und zweiten Magnetjoch (31, 32) ausgebildet sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite der den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) einschließt:
einen Hauptkörperabschnitt (721-722), der einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) benachbart angeordnet ist; und
einen den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764), der vom Hauptkörperabschnitt (721-722) radial nach außen vorspringt und magnetisch mit einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) durch den Hauptkörperabschnitt (721-722) gekoppelt ist, um einen Magnetfluss zwischen dem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) und dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) zu leiten; und
einen magnetischen Sensor (41), der zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) gehalten ist und ein magnetisches Detektorelement (41a) einschließt, das die Stärke eines Magnetfelds ermittelt, das zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) erzeugt wird, wobei:
der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) sowohl des ersten als auch zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) einschließt:
einen Montageabschnitt (750, 751, 753-759), an dem der magnetische Sensor (41) angebracht ist; und
einen Verbindungsabschnitt (74, 741-744), der sich vom Hauptkörperabschnitt (721-722) des den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) in einer ersten Richtung in einer imaginären Ebene (V) erstreckt, die rechtwinklig zur Achse des Torsionstabs (13) verläuft, um eine Verbindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt (721-722) und dem Montageabschnitt (750, 751, 753-759) herzustellen;
der Verbindungsabschnitt (74, 741-744) und der Montageabschnitt (750, 751, 753-759) sowohl des ersten als auch des zweiten den Induktionsfluß sammelnden Körpers (700-714) derart gestaltet sind, dass die Breite (Wc) des Verbindungsabschnitts (74, 741-744), gemessen in einer zweiten Richtung, die rechtwinklig zur ersten Richtung in der imaginären Ebene (V) verläuft, kleiner ist, als die Breite (We) des Montageabschnitts (750, 751, 753-759), gemessen in der zweiten Richtung; und
der Hauptkörperabschnitt (721-722) sich kontinuierlich in eine Umfangsrichtung an einer radial inneren Seite des Verbindungsabschnitts (74, 741-744) und des Montageabschnitts (750, 751, 753-759) in jedem der ersten und zweiten Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) erstreckt.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentsensorvorrichtung.
- HINTERGRUND
- Es ist bekannt, eine Drehmomentsensorvorrichtung beispielsweise in einer mit elektrischer Leistung betriebenen Lenkvorrichtung vorzusehen. Die Drehmomentsensorvorrichtung spürt mit einem magnetischen Sensor oder magnetischen Sensoren zum Aufspüren eines auf die drehbare Welle übertragenen Drehmoments, eine Änderung der Stärke eines Magnetfelds auf, das durch die Rotation einer drehbaren Welle verursacht wird. Der magnetische Sensor wird, oder die magnetischen Sensoren werden zwischen zwei den Magnetfluss sammelnden Körpern gehalten. Insbesondere in einem Falle, in dem der magnetische Sensor oder die magnetischen Sensoren zwischen zwei den Magnetfluss sammelnden Abschnitten der den Magnetfluss sammelnden Körper gehalten wird bzw. werden, in denen die Magnetoresistenz relativ niedrig ist, wird der Magnetfluss in den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten konzentriert. Der in einem der den Magnetfluss sammelnden Abschnitten gesammelte Magnetfluss wird von dem einen der den Magnetfluss sammelnden Abschnitte zum anderen der den Magnetfluss sammelnden Abschnitte geleitet, und dieser Magnetfluss wird mit dem magnetischen Sensor oder den magnetischen Sensoren wahrgenommen.
- Beispielsweise offenbart die
JP2007-263871A US2007/0240521A1 JP2008-232728A JP2009-080020A US2009/0078058A1 JP2006-38767A US2006/002145A1 ) eine Konstruktion, die einen rechteckigen, den Magnetfluss sammelnden Abschnitt einschließt, der von einem den Magnetfluss sammelnden Ring nach außen vorspringt, wobei zwei magnetische Sensoren einander benachbart in dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt angeordnet sind. - Der in dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt gesammelte Magnetfluss wird nicht nur dem magnetischen Sensor zugeleitet. Insbesondere wird der dem magnetischen Sensor zugeleitete Magnetfluss auch in den umgebenden Raum ausgegeben, der den den Magnetfluss sammelnden Abschnitt umgibt. Beispielsweise wird bei der Konstruktion nach der
JP2007-263871A US2007/0240521A1 JP2008-232728A JP2009-080020A US2009/007808A1 ) die Anzahl der Räume zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten zwei. Deshalb wird die Menge des Magnetflussverlusts weiter erhöht. - Im Gegensatz dazu sind bei der Konstruktion der
JP2006-38767A US2006/0021451A1 JP2006-38767A US2006/0021451A1 - Die
JP 2011 232318 A - Aus der
DE 10 362 126 B4 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der aufweist: eine erste Welle; eine zweite Welle, die koaxial mit der ersten Welle verbunden ist; einen Torsionsstab, von dem ein Ende mit der ersten Welle und das weitere Ende mit der zweiten Welle verbunden ist; einen Vielpolmagneten, der an der ersten Welle oder dem einen Ende des Torsionsstabs befestigt ist; Magnetjoch, das an der zweiten Welle oder dem weiteren Ende des Torsionsstabes befestigt ist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen; ein Paar von Flussleit- bzw. Flusssammelringen, die entlang einer äußeren Oberfläche des Magnetjochs angeordnet sind, wobei jeder der Flussleit- bzw. Flusssammelringe einen Flussleit- bzw. Flusssammelabschnitt aufweist, wobei die Flussleit- bzw. Flusssammelabschnitte einander durch einen Luftspalt getrennt gegenüberliegen, und wobei der magnetische Fluss des Magnetjochs nur durch das Paar von Flussleit- bzw. Flusssammelringen geleitet wird; einen Magnetfeldsensor, der in dem Luftspalt der Flussleit- bzw. Flusssammelabschnitte angeordnet ist; ein Formelement, an dem die Flussleit- bzw. Flusssammelringe befestigt sind; und eine magnetische Abschirmung, die derart um eine äußere Oberfläche des Formelements, gegenüber der Seite der Flussleit- bzw. Flusssammelringe gewickelt ist, dass sie die Flussleit- bzw. Flusssammelringe umgibt, wobei die magnetische Abschirmung aus einem magnetischen Element gebildet ist, und wobei die magnetische Abschirmung außerhalb des magnetischen Flusses des Magnetjochs angeordnet ist. Ferner ist das Formelement aus Harz gebildet und die Flussleit- bzw. Flusssammelringe sind in Harz eingegossen und die magnetische Abschirmung ist gürtelförmig ausgebildet. - Die
DE 10 346 000 A1 diskutiert einen Drehmomentsensor, der aufweist: eine erste Welle und eine zweite Welle, die koaxial verbunden sind; einen Torsionsstab, der ein zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragenes Drehmoment in eine Verdrehungsverlagerung umwandelt; einen Vielpolmagnet, der an der ersten Welle oder einem Ende des Torsionsstabes befestigt ist; einen Satz von Magnetjochen, der an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes befestigt und in einem von dem Vielpolmagnet erzeugten Magnetfeld angeordnet ist, wobei die Magnetjoche in axialer Richtung einander gegenüberliegend, durch einen Luftspalt getrennt angeordnet sind; einen Magnetfeldsensor zum Erfassen der in dem Luftspalt erzeugten magnetischen Flussdichte; und ein unmagnetisches Distanzelement, welches zwischen den Magnetjochen als ein Mittel zur Positionierung des einen Satzes von Magnetjochen angeordnet ist; wobei das Distanzelement einen ringförmigen Körper umfasst, und wobei der eine Satz von Magnetjochen auf beiden Stirnflächen des ringförmigen Körpers des Distanzelements angeordnet ist. Ferner sind das Distanzelement und der eine Satz von Magnetjochen durch Harzguss zusammengefügt. Darüber hinaus umfasst das Distanzelement wenigstens einen Vorsprung zur Positionierung des einen Satzes von Magnetjochen in Umfangsrichtung. - Die
DE 10 2012 104 076 A1 betrifft zwei Magnetflusssammelringe, die an einer entsprechenden Position installiert sind, die axial zwischen zwei Magnetjochen liegt. Die Magnetflusssammelringe sammeln einen Magnetfluss von den Magnetjochen. Die Magnetflusssammelringe überschneiden sich, in der axialen Richtung betrachtet, zumindest teilweise mit den Magnetjochen. - Die
US 2008 0028870 A1 betrifft eine Drehmomentenerfassungsvorrichtung. Die Drehmomentenerfassungsvorrichtung ist derart vorgesehen, dass sie auf einfache Weise einen magnetischen Sensor bezüglich eines entsprechenden Paares von magnetischen Sammlervorsprüngen positionieren kann und daher die Erfassungsgenauigkeit des magnetischen Sensors verbessert, ohne die Anzahl der Zusammenbau- und die Bearbeitungsschritte zu erhöhen. - Aus der
US 4,984,474 A1 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der bei der Erfassung einer Drehung einer Servolenkungsvorrichtung oder dergleichen eines Fahrzeugs verwendet wird. Der Drehmomentssensor ist mit einer ersten Welle, die zur Drehung über deren Achse in einem Gehäuse abgestützt ist, einem Permanentmagneten, der an der ersten Welle befestigt ist, einer zweiten Welle, die zum Drehen um deren Achse in dem Gehäuse befestigt ist und in einer End-zu-Ende-Beziehung zu der ersten Welle angeordnet ist, einer Verbindungswelle zum Verbinden der ersten Welle und der zweiten Welle, einem magnetischen Kern, der mit der zweiten Welle gesichert ist, und einem magnetischen Sensor vorgesehen, der mit dem Gehäuse gesichert ist und zwischen den ringförmigen magnetischen Elementen sandwichtartig aufgenommen ist, die in der Nähe der äußeren Peripheriefläche des magnetischen Kerns derart angeordnet sind, dass eine Veränderung des magnetischen Flusses, der durch eine relative Versetzung des Permanentmagnetens und des magnetischen Kerns verursacht wird, durch den magnetischen Sensor als Richtung einer Veränderung in der relativen Position und Veränderungsbetrag der Versetzung der ersten Welle und der zweiten Welle über die Achsdrehung der ersten und zweiten Welle erfasst wird. - Die
DE 10316124 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen eines auf eine Welle ausgeübten Drehmoments, wobei die Welle einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt umfasst und die beiden Wellenabschnitte gegeneinander verdrehbar sind, mit einem den ersten Wellenabschnitt umgebenden und mit diesem verbundenen Multipol-Magnetring und einem am zweiten Wellenabschnitt befestigten Statorhalter. Am Statorhalter sind zwei Statorelemente befestigt und jedes Statorelement umfasst in axialer oder radialer Richtung abragende Finger, die gleichmäßig zumindest über einen Teil des Umfangs verteilt angeordnet sind und zwischen sich Lücken aufweisen. Die Finger eines jeden Statorelements sind über einen Magnetflussring miteinander verbunden, wobei die Magnetflussringe einen Abstand zueinander aufweisen und zwischen den Magnetflussringen ein Magnetfeldsensor angeordnet ist. Dem Magnetfeldsensor ist wenigstens ein Magnetflusskonzentrator zugeordnet. Der Magnetflusskonzentrator umgreift die Magnetflussringe. - KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Offenbarung erfolgt angesichts der obigen Punkte. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Drehmomentsensorvorrichtung zu schaffen, bei der ein Verlust an Magnetfluss aus einem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt reduziert oder minimiert wird.
- Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem erläuternden Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Drehmomentsensorvorrichtung vorgesehen, die eine erste und eine zweite Welle, einen Torsionsstab, einen mehrpoligen Magneten, ein erstes und ein zweites Magnetjoch, einen ersten und einen zweiten, den Magnetfluss sammelnden Körper, sowie einen magnetischen Sensor einschließt. Der Torsionsstab hat einen ersten und einen zweiten Endabschnitt. Der erste und der zweite Endabschnitt sind an der ersten bzw. zweiten Welle befestigt, um eine koaxiale Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle herzustellen, und der Torsionsstab ist, wenn ein Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Welle ausgeübt wird, durch Torsion verformbar. Der mehrpolige Magnet ist entweder an der ersten Welle oder dem ersten Endabschnitt des Torsionsstabs befestigt. Das erste und das zweite Magnetjoch sind auf einer radial äußeren Seite des mehrpoligen Magneten positioniert und sind entweder an der zweiten Welle oder dem zweiten Endabschnitt des Torsionsstabs befestigt. Das erste und das zweite Magnetjoch liegen einander in Achsrichtung des Torsionsstabs derart gegenüber, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch in der Achsrichtung ein Spalt eingefügt ist und das erste und das zweite Magnetjoch in dem vom multipolaren Magneten erzeugten Magnetfeld einen magnetischen Kreis bilden. Der erste und der zweite den Magnetfluss sammelnde Körper sind vom ersten und zweiten Magnetjoch getrennt ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper schließt einen Hauptkörperabschnitt und einen den Magnetfluss sammelnde Abschnitt ein. Der Hauptkörperabschnitt ist einem entsprechenden des ersten bzw. des zweiten Magnetjochs benachbart angeordnet. Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt springt radial auswärts vom Hauptkörperabschnitt vor und ist durch den Hauptkörperabschnitt magnetisch mit einem entsprechenden des ersten bzw. zweiten Magnetjochs verbunden, um einen Magnetfluss zwischen dem entsprechenden des ersten Magnetjochs bzw. des zweiten Magnetjochs und dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt durchzuführen. Der magnetische Sensor wird zwischen den den Magnetfluss sammelnden Körpern des ersten und des zweiten der Magnetjochs gehalten und schließt eine magnetische Sensorvorrichtung ein, die die Stärke eines Magnetfeldes feststellt, das zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten des ersten und des zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers erzeugt wird. Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt sowohl des ersten als auch des zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers schließt einen Montageabschnitt und einen Verbindungsabschnitt ein. Der magnetische Sensor ist an diesem Montageabschnitt angebracht. Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich vom Hauptkörperabschnitt des den Magnetfluss sammelnden Körpers in einer ersten Richtung in einer imaginären Ebene, die rechtwinklig zur Achsrichtung des Torsionsstabs verläuft, um den Hauptkörperabschnitt und den Montageabschnitt zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt und der Montageabschnitt sowohl des ersten als auch des zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers sind derart gestaltet, dass die Breite des Verbindungsabschnitts, gemessen in einer zweiten, zur ersten Richtung in der imaginären Richtung rechtwinkligen Richtung, kleiner ist als die Breite des Montageabschnitts gemessen in der zweiten Richtung.
- Figurenliste
- Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Erläuterung und sind in keiner Weise zur Begrenzung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung gedacht.
-
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Drehmomentsensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
2 ist ein Schaltschema, das eine mit elektrischer Leistung betriebene Lenkeinheit der ersten Ausführungsform zeigt; -
3A ist eine schematische Ansicht der Drehmomentsensorvorrichtung in einem Betriebszustand zur Beschreibung eines Betriebsprinzips der Drehmomentsensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; -
3B ist eine Querschnittsansicht nach der LinieIIIB-IIIB in3A ; -
4A ist eine schematische Ansicht der Drehmomentsensorvorrichtung in einem anderen Betriebszustand zur Beschreibung eines Betriebsprinzips der Drehmomentsensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; -
4B ist eine Querschnittsansicht nach der LinieIVB-IVB in4A ; -
5A ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring der ersten Ausführungsform; -
5B ist eine Seitenansicht des in5A gezeigten, den Magnetfluss sammelnden Rings; -
6A ist eine schematische Teilansicht, die einen den Magnetfluss sammelnde Abschnitt des den Magnetfluss sammelnden Rings der ersten Ausführungsform zeigt; -
6B ist eine schematische Teilansicht, die den Magnetfluss sammelnde Abschnitte des den Magnetfluss sammelnden Rings eines Vergleichsbeispiels zeigt; -
6C ist eine schematische Teilansicht, die einen den Magnetfluss sammelnden Abschnitt des den Magnetfluss sammelnden Rings eines anderen Vergleichsbeispiels zeigt; -
7A ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer Abwandlung der ersten Ausführungsform; -
7B ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
8A ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
8B ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
8C ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
9A ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
9B ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
9C ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
10A ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
10B ist eine Draufsicht auf einen den Magnetfluss sammelnden Ring einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
11A ist eine Seitenansicht, die den Magnetfluss sammelnde Ringe einer elften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; -
11B ist eine Seitenansicht, die den Magnetfluss sammelnde Ringe einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt und die -
12 A -12C sind Teildraufsichten auf Montageabschnitte von jeweils den Magnetfluss sammelnden Ringen bei Abwandlungen von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- (Erste Ausführungsform)
- Unter Bezugnahme auf
1 ist eine Drehmomentsensorvorrichtung3 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an einer mit elektrischer Leistung betriebene Lenkeinheit angebracht, die eine Lenkaktion bei einem Fahrzeug unterstützt. - Die
2 ist ein Schaltschema, das die gesamte Konstruktion eines Lenksystems zeigt, das die mit elektrischer Leistung betriebene Lenkeinheit5 einschließt. Eine ein Lenkmoment ermittelnde Drehmomentsensorvorrichtung3 ist an einer Lenkwelle44 vorgesehen, die mit einer Handhabe (ein Lenkrad)93 verbunden ist. Ein Zahnradgetriebe96 ist an einem distalen Endabschnitt der der Lenkwelle94 vorgesehen und steht in Eingriff mit einer Zahnstange97 . Zwei Antriebsräder98 sind jeweils schwenkbar mit zwei gegenüberliegenden Endabschnitten der Zahnstange97 durch beispielsweise eine Spurstange verbunden. Die Drehbewegung der Lenkwelle94 wird zur Lenkung der Räder98 durch das Zahnradgetriebe96 in eine lineare Bewegung der Zahnstange97 umgewandelt. - Die Drehmomentsensorvorrichtung
3 ist zwischen einer Eingangswelle11 und einer Ausgangswelle12 der Lenkwelle94 angeordnet. Die Drehmomentsensorvorrichtung3 ermittelt das Lenkmoment, das auf die Lenkwelle94 ausgeübt wird, und die Drehmomentsensorvorrichtung3 gibt das ermittelte Lenkmoment an eine elektronische Steuereinheit (ECU)6 aus. Die ECU6 steuert den Ausgang eines Elektromotors7 basierend auf dem ermittelten Lenkmoment. Ein vom Elektromotor7 erzeugtes Lenkungsunterstützungsmoment wird einer Drehzahlreduziergetriebeanordnung95 zugeleitet. Die Drehzahl der vom Elektromotor7 ausgegebenen Umdrehung wird durch die Drehzahlreduziergetriebeanordnung95 reduziert und dann auf die Lenkwelle94 übertragen. - Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die
1 und3A bis5B eine Konstruktion der Drehmomentsensorvorrichtung3 beschrieben. - Wie in
1 gezeigt, schließt die Drehmomentsensorvorrichtung3 einen Torsionsstab13 , einen mehrpoligen Magneten14 , zwei (als erstes und zweites Magnetjoch dienende) Magnetjoche31 ,32 , zwei den Magnetfluss sammelnde Ringe701 (die als erster und zweiter den Magnetfluss sammelnder Körper dienen), und zwei magnetische Sensoren41 ein. In diesem Falle sind die magnetische Sensoren41 im Allgemeinen untereinander identisch und jeder der magnetischen Sensoren41 kann beispielsweise als Hall-IC-Sensor oder ein magnetoresistiver (MR-)Sensor ausgebildet sein. - Ein Endabschnitt (erster Endabschnitt)
13a des Torsionsstabs13 ist fest mit der Eingangswelle11 (als erste Welle dienend) durch einen Befestigungsstift15 verbunden und der andere Endabschnitt (zweiter Endabschnitt)13b des Torsionsstabs13 , der in Achsrichtung dem einen Endabschnitt13a des Torsionsstab13 gegenüberliegt, ist an der (als zweite Welle dienenden) Ausgangswelle12 durch einen Befestigungsstift15 befestigt. Deshalb verbindet der Torsionsstab13 koaxial die Eingangswelle11 und die Ausgangswelle12 längs einer Drehachse O. Der Torsionsstab13 ist ein federelastisches Element, das in Stangenform ausgebildet ist. Der Torsionsstab13 wandelt das auf die Lenkwelle94 ausgeübte und an den Torsionsstab weitergeleitete Lenkmoment in eine Torsionsauslenkung (Torsionsverformung oder Torsionsverdrehung) des Torsionsstabs um. Insbesondere ist der Torsionsstab13 durch Torsion verformbar oder verwindbar, wenn nach der Betätigung des mit der Lenkwelle94 verbundenen Lenkrads93 das Drehmoment zwischen der Eingangswelle11 und der Ausgangswelle12 der Lenkwelle94 wirksam wird. - Der mehrpolige Magnet
14 , der in Form eines zylindrischen Rohrs gestaltet ist, ist an der Eingangswelle11 befestigt und derart magnetisiert, dass er eine Mehrzahl von N-Polen und eine Mehrzahl von S-Polen aufweist, die abwechselnd einer nach dem anderen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Beispielsweise beträgt bei dieser Ausführungsform die Zahl der N-Pole zwölf und die Zahl der S-Pole ebenfalls zwölf, so dass der mehrpolige Magnet vierundzwanzig magnetische Pole aufweist (siehe3A bis4B) . Jedoch ist die Zahl der magnetischen Pole des mehrpoligen Magneten nicht auf vierundzwanzig beschränkt und kann zu jeder geeigneten geraden Zahl verändert werden. - Jedes der Magnetjoche
31 ,32 ist aus einem weichen, magnetischen Material gefertigt und in Ringform gestaltet. Die Magnetjoche31 ,32 sind an der Ausgangswelle12 in einer Position befestigt, die sich radial außerhalb des mehrpoligen Magneten befindet. Jedes der Magnetjoche besitzt eine Mehrzahl von Klauen (Zähnen)31a ,32a , die einer nach dem anderen mit im Allgemeinen gleichen Abständen längs eines inneren Umfangsrandes eines Ringabschnitts des magnetischen Jochs3 ,32 angeordnet sind. Die Anzahl (zwölf bei dieser Ausführungsform) der Klauen31a ,32a des Magnetjochs31 ,32 ist die gleiche wie die Zahl der N-Pole oder der S-Pole des mehrpoligen Magneten14 . Die Klauen31a des Magnetjochs31 und die Klauen32a des Magnetjochs32 sind abwechselnd eine nach der anderen in Umfangsrichtung angeordnet, während sie in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Dadurch liegt das Magnetjoch31 dem Magnetjoch32 in axialer Richtung gegenüber, während zwischen dem Magnetjoch31 und dem Magnetjoch32 in Achsrichtung ein Luftspalt eingefügt ist. Die Magnetjoche31 ,32 bilden einen magnetischen Kreis in einem vom mehrpoligen Magneten14 erzeugten Magnetfeld. - Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in den
3A bis4B gezeigt, die Magnetjoche31 ,32 einstückig aus Preßharz33 geformt, um eine Jocheinheit30 zu bilden. - In diesem Falle sind der mehrpolige Magnet
14 und die Magnetjoche31 ,32 derart angeordnet, dass in einem Zustand, in dem die Torsionsverlagerung (Torsionsverdrehung) im Torsionsstab13 nicht erzeugt ist, d. h. wenn zwischen der Eingangswelle11 und der Ausgangswelle12 kein Lenkmoment aufgetreten ist, eine periphere Mitte jeder Klaue31a ,32a eines jeden Magnetjochs31 ,32 mit einer Grenze zwischen einem entsprechenden der N-Pole und einem entsprechenden der S-Pole des mehrpoligen Magneten zusammentrifft. - Jeder der den Magnetfluss sammelnden Ringe
701 besteht aus einem weichen magnetischen Material und besitzt einen Hauptkörperabschnitt721 und einen den Magnetfluss sammelnden Abschnitt731 . Die den Magnetfluss sammelnden Ringe701 sind derart angeordnet, dass die Hauptkörperabschnitte721 einander in Achsrichtung gegenüberliegen, und die den Magnetfluss sammelnden Abschnitt731 einander in Achsrichtung gegenüberliegen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Hauptkörperabschnitt721 eines jeden den Magnetfluss sammelnden Rings701 in Ringform (bogenförmig gekrümmte Form) gestaltet, die sich in Umfangsrichtung rings um die Drehachse O erstreckt und sich radial außerhalb der magnetischen Joche31 ,32 befindet. - Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt
731 ragt vom Hauptkörperabschnitt721 radial nach außen und besitzt einen Verbindungsabschnitt74 und einen Montageabschnitt751 . Der den Magnetfluss sammelnde Ring701 sammelt den Magnetfluss in den den Magnetfluss sammelnden Abschnitt731 . - Die magnetischen Sensoren
41 sind zwischen den Montageabschnitten751 der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 eingebaut. In diesem Falle sind die Montageabschnitte751 im Allgemeinen planar bzw. eben. Bei jedem den Magnetfluss sammelnden Ring701 verbindet der Verbindungsabschnitt den Hauptkörperabschnitt721 und den Montageabschnitt751 , d.h. gliedert sie aneinander an. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbindungsabschnitt74 eines jeden den Magnetfluss sammelnden Rings701 an einem abgebogenen Teil74a derart gebogen, dass der Montageabschnitt751 des den Magnetfluss sammelnden Rings701 in eine Position gebracht wird, in der jeder magnetische Sensor41 zwischen den einander gegenüberliegenden Montageabschnitten751 der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 eingeklemmt werden kann, die einander in Achsrichtung gegenüberliegen (siehe5B) . Mit anderen Worten, die Verbindungsabschnitte74 der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 sind abgebogen, um die Montageabschnitte751 so zu positionieren, dass ein axialer, in Achsrichtung des Torsionsstabs13 gemessener Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden, inneren Oberflächen der Montageabschnitte751 kleiner ist als ein axialer, in Achsrichtung des Torsionsstabs13 gemessener Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden, inneren Oberflächen der Hauptkörperabschnitte721 . - Eine Ausdehnrichtung (die Richtung einer imaginären Ausdehnlinie X) des Verbindungsabschnitts
74 , die sich vom Hauptkörperabschnitt721 aus radial erstreckt, wird nachfolgend als eine erste Richtung (in den Zeichnungen abgekürzt als „1ST DIR“) bezeichnet. Außerdem wird eine Richtung, die rechtwinklig zur ersten Richtung in einer imaginären EbeneV (siehe1 ) verläuft, die rechtwinklig zur Drehachse O ausgerichtet ist, als zweite Richtung (in den Zeichnungen abgekürzt als „2ND DIR“) bezeichnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Richtung eine radiale Richtung in Bezug auf die Drehachse O, d.h. eine Linie normal zu einer Kurve (bogenförmige Kurve). Die zweite Richtung ist eine Richtung, die eine Kurve (bogenförmige Kurve) des Hauptkörperabschnitts721 tangiert. Deshalb ist eine Breite Wc des Verbindungsabschnitts74 , die in der zweiten Richtung gemessen wird, kleiner als eine Breite We des Montageabschnitts751 , die in der zweiten Richtung gemessen wird. Somit ist der Verbindungsabschnitt74 in der Form eines Halses gestaltet, der eine Breite aufweist, die kleiner ist als die Breite des benachbarten, radial inneren Teils des den Magnetfluss sammelnden Rings701 , der dem Hals (d.h. dem Verbindungsabschnitt74 ) benachbart ist, und die Breite des benachbarten, radial äußeren Teils des den Magnetfluss sammelnden Rings701 , der dem Hals benachbart ist (siehe5A) . - Des Weiteren ist die Blechdicke des Montageabschnitts
751 im Allgemeinen die gleiche, wie die des Verbindungsabschnitts74 , wie in5B gezeigt. Die Blechdicke des Montageabschnitts751 wird in einer zur Ebene des Montageabschnitts751 rechtwinkeligen, zur imaginären EbeneV parallelen Richtung gemessen. - Es ist wünschenswert, dass jeder magnetische Sensor
41 so nahe wie möglich bei den Hauptkörperabschnitten721 der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 positioniert ist, um die hohe Sensibilität des magnetischen Sensors41 zu erreichen. Jedoch ist es in einigen Fällen erforderlich, eine Interferenz oder Interferenzen des magnetischen Sensors41 mit einer anderen Komponente oder anderen Komponenten zu vermeiden, und/oder ausreichenden Raum für die Herstellung einer elektrischen Leitungsverbindung zum magnetischen Sensor41 zu schaffen. Somit muss ein erforderlicher minimaler Abstand zwischen dem magnetischen Sensor41 und dem Hauptkörperabschnitt721 eines jeden, den Magnetfluss sammelnden Rings701 durch den Verbindungsabschnitt74 geschaffen werden. - Jeder magnetische Sensor
41 ist zwischen den Montageabschnitten751 der den Magnetfluss sammelnden Abschnitte731 positioniert und ein magnetisches Detektorelement41a des magnetischen Sensors41 stellt die Dichte des Magnetflusses (die Stärke des Magnetflusses) fest, der zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten731 erzeugt wird, und wandelt die ermittelte Dichte des Magnetflusses in ein entsprechendes Spannungssignal um, das wiederum vom magnetische Sensor41 über eine entsprechende Anschlussleitung (elektrisch leitende Leitung)42 ausgegeben wird. Beispielsweise kann ein Hall-Element oder ein magnetoresistives Element als das magnetische Detektorelement41a des magnetischen Sensors41 verwendet werden. - Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetischen Sensoren
41 einer nach dem anderen in der zweiten Richtung längs den Montageabschnitten751 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in den3A bis4B gezeigt, die den Magnetfluss sammelnden Ringe701 und die magnetischen Sensoren41 durch das Preßharz43 zusammen integriert, um eine Sensoreinheit40 zu bilden. Jedoch können in einigen Fällen die den Magnetfluss sammelnden Ringe701 und die magnetischen Sensoren nicht durch das Preßharz43 zusammengeformt sein. - Ähnlich, beispielsweise, der Technologie der
JP2007-263871A US2007/0240521A1 41 benutzt werden, um das auf die Eingangswelle11 und die Ausgangswelle12 einwirkende Drehmoment zu ermitteln. Der andere der magnetischen Sensoren41 kann für Zwecke einer Fehlerermittlung benutzt werden. Insbesondere zum Zwecke einer Fehlerermittlung werden periodisch die Ausgänge dieser zwei magnetischen Sensoren41 verglichen. Falls ein wesentlicher Unterschied zwischen den Ausgängen dieser zwei magnetischen Sensoren41 besteht, können die Ausgänge dieser zwei magnetischen Sensoren41 eine unnormale Änderung im Vergleich mit einem vorhergehenden Ausgang oder einem nachfolgenden Ausgang des einen der magnetischen Sensoren41 zeigen, und der Ausgang des anderen dieser magnetischen Sensoren41 kann eine normale Veränderung im Vergleich mit einem vorhergehenden Ausgang oder einem nachfolgenden Ausgang des anderen der magnetischen Sensoren41 zeigen. Deshalb wird in einem solchen Falle festgestellt, dass sich der eine dieser zwei magnetischen Sensoren41 , der die nicht normale Veränderung des Ausgangs zeigt, in einem fehlerhaften Zustand befindet, und deshalb kann eine erforderliche Gegenmaßnahme ergriffen werden. Alternativ kann ähnlich der Technologie derJP2006-38767A US2006/0021451A1 41 entgegen der Ermittlungsrichtung des anderen der magnetischen Sensoren41 eingestellt werden. In einem solchen Falle ist es durch das Erhalten einer Differenz zwischen den Ausgängen dieser beiden magnetischen Sensoren41 möglich, die Einflüsse, beispielsweise, einer zentrifugalen Verwirbelung des mehrpoligen Magneten14 und der Magnetjoche31 ,32 , der Veränderungen der Temperaturcharakteristik der einzelnen magnetischen Sensoren41 und der Veränderungen der axialen Sensitivität der einzelnen magnetischen Sensoren41 auf das ermittelte Ergebnis des einzelnen magnetischen Sensors41 zu reduzieren oder zu eliminieren. Dadurch ist es möglich, die Ermittlungsgenauigkeit der Drehmomentsensorvorrichtung3 zu steigern. - Als Nächstes wird die Aktion der Drehmomentsensorvorrichtung
3 unter Bezugnahme auf die3A bis4B beschrieben. Die3A und3B zeigen einen Zustand, in dem die Klauen32a des Magnetjochs32 den N-Polen des mehrpoligen Magneten14 jeweils radial gegenüberliegen. Die4A und4B zeigen einen anderen Zustand, bei dem die Klauen32a des Magnetjochs32 jeweils radial den S-Polen des mehrpoligen Magneten14 gegenüberliegen. - In den
3A und4A werden die Jocheinheit30 und der mehrpolige Magnet14 jeweils von der Oberseite der1 in axialer Richtung gesehen und die Sensoreinheit40 wird als Querschnittsansicht längs des den Magnetfluss sammelnden Rings701 gesehen. Außerdem sind in der Jocheinheit30 die Klauen21a durch gepunktete Linien angezeigt und die Klauen31a zur Vereinfachung nicht dargestellt. - Bei einem neutralen Zustand, in dem das Lenkmoment nicht zwischen der Eingangswelle
11 und der Ausgangswelle12 im Torsionsstab13 erzeugt wird, werden die Magnetjoche31 ,32 in einem Zwischenzustand gehalten, der in Umfangsrichtung in der Mitte zwischen dem Zustand nach den3A und3B und dem Zustand nach den4A und4B liegt. Das heißt, die Mitte in Umfangsrichtung einer jeden der Klauen32a des Magnetjochs32 fällt mit der Grenze in der Umfangsrichtung zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magneten14 zusammen. Des Weiteren fällt zu diesem Zeitpunkt die Mitte in Umfangsrichtung einer jeden der Klauen31a des Magnetjochs31 mit der Grenze in der Umfangsrichtung zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magneten14 zusammen. - In diesem Zustand wird an den Klauen
31a des Magnetjochs31 und den Klauen32a des Magnetjochs32 die gleiche Zahl von magnetischen Kraftlinien eingegeben und ausgegeben, die von jedem entsprechenden N-Pol zum entsprechenden S-Pol des mehrpoligen Magneten14 fließen. Deshalb wird innerhalb des Magnetjochs31 und innerhalb des Magnetjochs32 eine geschlossene Schleife von Kraftlinien erzeugt. Dadurch wird der Magnetfluss keinen Verlust im den Spalt zwischen dem Magnetjoch31 und dem Magnetjoch32 erleiden, so dass die Dichte des Magnetflusses, die vom magnetischen Sensor41 festgestellt wird, Null wird. - Wenn das Lenkmoment zwischen der Eingangswelle
11 und der Eingangswelle12 eingebracht wird, um eine Torsionsverlagerung (Torsionsverdrehung) im Torsionsstab zu verursachen, verändert sich die relative Position zwischen dem an der Eingangswelle11 befestigten mehrpoligen Magneten14 und den an der Ausgangswelle12 befestigten Magnetjochen31 und32 in der Umfangsrichtung. Dadurch werden, wie in den3A und3B oder den4A und4B gezeigt, die Mitten einer jeden der Klauen31a ,32a in Umfangsrichtung von der Grenze zwischen dem entsprechenden N-Pol und dem entsprechenden S-Pol in Umfangsrichtung verlagert. Deshalb nehmen die magnetischen Kraftlinien entgegengesetzter Polarität in dem Magnetjoch31 und dem Magnetjoch32 zu. - In der in
3A gezeigten Position nehmen die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität im Magnetjoch32 zu und die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität nehmen im Magnetjoch31 zu. Deshalb wird die DichteΦ1 des in3B von der unteren Seite zur oberen Seite durch den magnetischen Sensor41 verlaufenden Magnetflusses durch Verbinden des Magnetflusses zwischen dem Magnetjoch32 und dem Hauptkörperabschnitt721 des unteren den Magnetfluss sammelnden Rings701 und Verbinden des Magnetflusses zwischen dem Hauptkörperabschnitt721 des oberen den Magnetfluss sammelnden Rings701 und dem Magnetjoch31 . - Bei der in den
4A und4B gezeigten Position nehmen die magnetischen Kraftlinien der S-Polarität im Magnetjoch32 zu und die magnetischen Kraftlinien der N-Polarität nehmen im Magnetjoch31 zu. Deshalb wird die DichteΦ2 des in4B von der oberen Seite zur unteren Seite durch den magnetischen Sensor41 verlaufenden Magnetflusses erzeugt. - Wie oben diskutiert, ist die Dichte des den magnetischen Sensor
41 durchquerenden Magnetflusses im Allgemeinen proportional dem Ausmaß der Torsionsverlagerung (Torsionsverdrehung) des Torsionsstabs13 , und die Polarität des Magnetflusses wird ansprechend auf die Torsionsrichtung des Torsionsstabs13 umgekehrt. Der magnetische Sensor41 ermittelt die Dichte dieses Magnetflusses und gibt die ermittelte Dichte des Magnetflusses als Spannungssignal aus. Dadurch kann die Drehmomentsensorvorrichtung3 das Lenkmoment zwischen der Eingangswelle11 und der Ausgangswelle12 ermitteln. - Als Nächstes werden die Vorteile der Drehmomentsensorvorrichtung
3 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel beschrieben. - (1) Ein Magnetflussverlust, der aus dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt austritt, wird für den den Magnetfluss sammelnden Ring und die den Magnetfluss sammelnden Ringe der Vergleichsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt die
6A den den Magnetfluss sammelnden Ring der vorliegenden Ausführungsform. Die6B zeigt den den Magnetfluss sammelnden Ring, der dem den Magnetfluss sammelnden Ring derJP2007-263871A US2007/0240521A1 6C zeigt den den Magnetfluss sammelnden Ring, der dem den Magnetfluss sammelnden Ring derJP2006-38767A US2006/0021451A1 - Bei dem den Magnetfluss sammelnden Ring
781 des in6B gezeigten Vergleichsbeispiels erstrecken sich zwei den Magnetfluss sammelnde Abschnitte791 vom Hauptkörperabschnitt721 radial nach außen. Der magnetische Sensor41 ist an jedem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt791 angebracht und die Breite (die Links-Rechts Breite in6B) eines jeden den Magnetfluss sammelnden Abschnitts791 ist konstant. Außerdem ist zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten791 ein Spalt Sp ausgebildet. - Bei dieser Konstruktion wird ein Teil des Magnetflusses
Φ , der durch den den Magnetfluss sammelnden Abschnitt gesammelt wird, in den SpaltSp ausgegeben und bildet den Magnetflussverlusts, der nicht vom magnetischen Sensor41 bzw. den magnetischen Sensoren41 ermittelt wird. Des Weiteren wird der Magnetfluss auch aus dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Hauptkörperabschnitt721 und dem magnetischen Sensor41 austreten. Ein Bereich, aus dem der Magnetfluss austritt, wird als VerlustbereichLZ (leaking zone) bezeichnet und in6 als gestrichelte Linie dargestellt. Der aus dem VerlustbereichLZ austretende Magnetfluss wird nicht dem magnetischen Sensor41 bzw. den magnetischen Sensoren41 zugeführt. Deshalb wird die Menge des Magnetflusses, der tatsächlich vom magnetischen Sensor41 bzw. den magnetischen Sensoren41 ermittelt werden kann, reduziert. - Beim den Magnetfluss sammelnden Ring
782 des in6C gezeigten Vergleichsbeispiels, erstreckt sich ein einziger, in der zweiten Richtung eine relativ große Breite besitzender, den Magnetfluss sammelnder Abschnitt792 von einem Hauptkörperabschnitt721 in radialer Richtung nach außen. Die zwei magnetischen Sensoren41 sind einander benachbart auf dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt792 angeordnet und die Breite des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts792 ist im Allgemeinen längs seiner in der ersten Richtung herausragenden Länge konstant. - Mit dieser Konstruktion ist es möglich, den im Falle der
6B auftretenden Verlust an Magnetfluss in den Spalt zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten zu reduzieren. Jedoch ist die Breite des Verbindungsabschnitts, der die Verbindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt721 und den magnetischen Sensoren41 herstellt, im Vergleich mit der Durchtrittsbreite des MagnetflussesΦ überaus groß. Deshalb nimmt die Menge des aus dem Verbindungsabschnitt austretenden Magnetflussverlusts zu. - Ungleich den Vergleichsbeispielen der
6B und6C beim den Magnetfluss sammelnden Ring701 der6A ist die BreiteWc des Verbindungsabschnitts74 des in der zweiten Richtung gemessenen, den Magnetfluss sammelnden Abschnitts731 kleiner als die in der zweiten Richtung gemessenen BreiteWe des Montageabschnitts751 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts731 , wie oben unter Bezugnahme auf5A diskutiert. Deshalb wird der MagnetflussΦ vom Hauptkörperabschnitt721 zum magnetischen Sensor41 über den Verbindungsabschnitt74 geführt, der die relativ kleine Breite aufweist. - Somit wird das Ausmaß der Oberfläche des Verlustbereichs minimiert und dadurch kann die Menge des aus dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt
731 austretenden Magnetflussverlusts minimiert werden. Dadurch kann der von den Magnetjochen31 ,32 zu den den Magnetfluss sammelnden Ringen701 gesammelte Magnetfluss effektiv mittels des magnetischen Sensors41 ermittelt werden. Als Ergebnis kann die Dichte des vom magnetischen Sensor41 ermittelten Magnetflusses erhöht werden. - (2) Die den Magnetfluss sammelnden Ringe
701 der vorliegenden Ausführungsform sind wie folgt gestaltet. Insbesondere ist der Verbindungsabschnitt74 eines jeden der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 relativ zum Hauptkörperabschnitt721 derart abgebogen, dass der radiale Abstand zwischen den Montageabschnitten751 der den Magnetfluss sammelnden Ringe701 , die einander in der axialen Richtung gegenüberliegen, im Vergleich zu jenem der Hauptkörperabschnitte721 reduziert ist. Auf diese Weise ist die Magnetoresistenz zwischen den einander in axialer Richtung gegenüberliegenden Montageabschnitten751 reduziert, und dadurch kann die Sensitivität des magnetischen Sensors41 verbessert werden. - Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetischen Sensoren
41 einer hinter dem anderen in der zweiten Richtung auf den Montageabschnitten751 angeordnet. Auf diese Weise kann der Abstand vom Hauptkörperabschnitt721 zum magnetischen Detektorelement41a des einen der magnetischen Sensoren41 und der Abstand vom Hauptkörperabschnitt721 zum magnetischen Detektorelement41a des anderen der magnetischen Sensoren41 im Allgemeinen einander gleich gemacht werden. Somit ist es möglich die Veränderungen des ermittelten Ergebnisses zwischen den zwei magnetischen Sensoren41 zu begrenzen oder zu minimieren. - (4) Bei jedem den Magnetfluss sammelnden Ring
701 der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt vom Hauptkörperabschnitt721 in der ersten Richtung, d.h. der Richtung der zur Kurve (bogenförmige Kurve) normalen Linie des Hauptkörperabschnitts7211 . Dadurch ist der den Magnetfluss sammelnde Ring701 derart symmetrisch geformt, dass der Magnetfluss in gutem Gleichgewicht durch den den Magnetfluss sammelnden Ring701 geführt werden kann. - Als Nächstes werden sowohl eine Abwandlung der ersten Ausführungsform als auch zweite bis zwölfte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die
7A bis12C beschrieben. Bei der folgenden Abwandlung der ersten Ausführungsform und bei der zweiten bis zwölften Ausführungsform wird gegenüber der ersten Ausführungsform die Form des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts eines jeden den Magnetfluss sammelnden Rings, die Anzahl der magnetischen Sensoren41 und/oder die Anordnung der magnetischen Sensoren geändert. In der folgenden Diskussion werden Komponenten, die jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet und nicht überflüssigerweise beschrieben. - (Modifikation der ersten Ausführungsform)
- Wie in
7A gezeigt, ist bei der Abwandlung der ersten Ausführungsform jeder der zwei magnetischen Sensoren41 nicht vollständig auf dem Montageabschnitt750 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts730 des den Magnetfluss sammelnden Rings700 positioniert. Insbesondere ragt ein Teil eines äußeren Umfangsrandbereichs des magnetischen Sensors41 von einem äußeren Umfangsrand des Montageabschnitts750 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts730 nach außen. Jedoch ist das magnetische Detektorelement41a des magnetischen Sensors41 vollständig innerhalb des Montageabschnitts750 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts730 positioniert. Wie oben diskutiert, ist es nur erforderlich, das magnetische Detektorelement41a vollständig innerhalb des Montageabschnitts750 zu positionieren. Die trifft auch für jede der folgenden Ausführungsformen zu. - (Zweite Ausführungsform)
- Wie in
7B gezeigt, ist bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe702 (auch als den Magnetfluss sammelnde Bögen bezeichnet) der zweiten Ausführungsform der Hauptkörperabschnitt722 in Halbkreisform (einer Form, die wenigstens teilweise bogenförmig gekrümmt ist) gestaltet. Die Konstruktion des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts731 der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform. - Bei der oben beschriebenen Konstruktion der zweiten Ausführungsform kann die Sensoreinheit
40 (siehe3A bis4B) , bei der die magnetischen Sensoren41 an den den Magnetfluss sammelnden Ringen702 angebracht sind, an der Drehmomentsensorvorrichtung in radialer Richtung angebracht sein. Dadurch kann der Zusammenbau der Sensoreinheit40 erleichtert werden. - Des Weiteren sind die den Magnetfluss sammelnden Ringe
702 axial zwischen den Ringabschnitten der Magnetjoche31 ,32 der Jocheinheit30 (siehe3A bis4B) derart angeordnet,, dass ein innerer Umfangsrand722a eines jeden den Magnetfluss sammelnden Rings702 radial einwärts von einem äußeren Umfangsrand30a der Jocheinheit30 positioniert ist. Dadurch liegt der Hauptkörperabschnitt722 eines jeden den Magnetfluss sammelnden Rings702 , der halbkreisförmig gestaltet ist, axial dem Ringabschnitt des entsprechenden Magnetjochs31 ,32 derart gegenüber, dass der Magnetfluss über das entsprechende der Magnetjoche31 ,32 dem den Magnetfluss sammelnden Ring702 über den relativ breiten, in axialer Richtung dazwischenliegenden Überlappungsbereich zugeleitet wird. - (Dritte Ausführungsform)
- Wie in
8A gezeigt, ist bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe703 der dritten Ausführungsform der Verbindungsabschnitt74 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts733 gegenüber der Mitte des Montageabschnitts753 in der zweiten Richtung versetzt. Bei dieser Ausführungsform müssen beispielsweise der Verbindungsabschnitt74 und der Montageabschnitt753 nicht symmetrisch um die gemeinsame Achse (gemeinsame Linie) angeordnet sein. Selbst bei der dritten Ausführungsform ist die Breite Wc des Verbindungsabschnitts74 gemessen in der zweiten Richtung kleiner als die Breite We des Montageabschnitts753 gemessen in der zweiten Richtung. - (Vierte Ausführungsform)
- Wie in
8B gezeigt, ist bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe704 der vierten Ausführungsform der Verbindungsabschnitt74 an jedem der zwei Enden des Montageabschnitts754 vorgesehen, die einander in der zweiten Richtung gegenüberliegen. Dabei wird angenommen, dass die Breite Wc des einzigen Verbindungsabschnitts74 der8A , die bei der dritten Ausführungsform in der zweiten Richtung gemessen wird, zweimal so lang ist wie die Breite Wc' eines jeden der zwei Verbindungsabschnitte74 der8B , gemessen in der zweiten Richtung der vierten Ausführungsform. Deshalb ist bei der vierten Ausführungsform die Breite Wc' der entsprechenden Verbindungsabschnitte74 (wie auch die Summe der Breiten Wc' der zwei Verbindungsabschnitte74 ) gemessen in der zweiten Richtung kleiner als die Breite We des Montageabschnitts754 , gemessen in der zweiten Richtung. Somit ist es in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform möglich, den Verlust an Magnetfluss aus dem Verbindungsabschnitt74 zu reduzieren. - (Fünfte Ausführungsform)
- Wie in
8C gezeigt, sind bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe705 der fünften Ausführungsform die zwei magnetischen Sensoren41 einer hinter dem anderen in der ersten Richtung auf dem Montageabschnitt755 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts735 angeordnet. Insbesondere sind die magnetischen Detektorelemente41a einer hinter dem anderen in der ersten Richtung angeordnet, Selbst bei dieser Ausführungsform ist die Breite Wc des Verbindungsabschnitts74 gemessen in der zweiten Richtung kleiner als die Breite We des Montageabschnitts755 gemessen in der zweiten Richtung. - Wie oben diskutiert, ist es nicht unbedingt notwendig, die magnetischen Detektorelemente
41a der magnetischen Sensoren41 einen hinter dem anderen in der zweiten Richtung anzuordnen, und diese magnetischen Detektorelemente41a können eines hinter dem anderen in jeder geeigneten anderen Richtung angeordnet werden. Insbesondere können beispielsweise die magnetischen Detektorelemente41a eines hinter dem anderen in einer schrägen Richtung angeordnet sein, die schräg zur ersten Richtung, beispielsweise auf die zweite Richtung zu oder von dieser weg, verläuft. - (Sechste Ausführungsform)
- Wie in
9A gezeigt, ist bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe706 der sechsten Ausführungsform die Anzahl der magnetischen Sensoren41 von zwei auf drei erhöht. Diese drei magnetischen Sensoren41 sind einer hinter dem anderen in der zweiten Richtung auf dem Montageabschnitt756 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts736 angeordnet. - Diese drei magnetische Sensoren
41 können wie folgt eingesetzt werden. Insbesondere ähnlich beispielsweise der Technologie derJP2008-232728A 41 benutzt werden, um das übertragene, d.h. zwischen Eingangswelle11 und Ausgangswelle12 ausgeübte Drehmoment zu ermitteln. Ein zweiter der magnetischen Sensoren41 kann zur Fehlerermittlung benutzt werden. Ein dritter der magnetischen Sensoren41 kann als magnetischer Hilfssensor benutzt werden. Falls der Ausgang des ersten, zur Drehmomentermittlung benutzten, der magnetischen Sensoren41 der gleiche ist wie der Ausgang des zweiten, zur Fehlerermittlung benutzten magnetischen Sensors41 , wird festgestellt, dass der Ausgang des ersten, zur Drehmomentermittlung benutzten magnetischen Sensors41 normal ist. In einem anderen Falle, wenn der Ausgang des ersten, zur Drehmomentermittlung benutzten, der magnetischen Sensoren41 sich vom Ausgang des zweiten magnetischen Sensors41 unterscheidet, der zur Fehlererkennung benutzt wird, und der Ausgang des zweiten magnetischen Sensors41 , der zur Fehlererkennung benutzt wird, der gleiche ist, wie der Ausgang des dritten magnetischen Sensors41 , der als Hilfssensor benutzt wird, wird festgestellt, dass der erste der magnetischen Sensoren41 , der zur Drehmomentermittlung eingesetzt ist, eine Fehlanzeige liefert. Deshalb wird in einem solchen Falle der Ausgang des dritten der magnetischen Sensoren41 , der als der Hilfssensor benutzt wird, nun bei der Steueraktion anstelle des Ausgangs des ersten magnetischen Sensors41 benutzt, der anfänglich für die Drehmomentermittlung benutzt wird. - Bei der sechsten Ausführungsform sind die drei magnetischen Sensoren
41 in Bezug auf den Verbindungsabschnitt74 symmetrisch angeordnet. Deshalb kann der Abstand vom Hauptkörperabschnitt721 zum ersten der magnetischen Sensoren41 , der Abstand vom Hauptkörperabschnitt721 zum zweiten der magnetischen Sensoren41 und der Abstand vom Hauptkörperabschnitt721 zum dritten der magnetischen Sensoren41 so nah beieinander wie möglich sein, wodurch die Veränderungen der Ermittlungsergebnisse bei diesen drei magnetischen Sensoren41 begrenzt oder minimiert werden. - (Siebte Ausführungsform)
- Wie in
9B gezeigt, sind bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe707 der siebten Ausführungsform die drei magnetischen Sensoren41 auf dem Montageabschnitt757 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts737 derart angebracht, dass zwei der drei magnetischen Sensoren41 in der ersten Richtung auf der Seite des Verbindungsabschnitts74 positioniert sind und der verbleibende der drei magnetischen Sensoren41 sich auf der anderen Seite befindet, die in der ersten Richtung vom Verbindungsabschnitt74 abgewandt ist. Der Montageabschnitt757 ist in einer viereckigen Form (genauer bei dieser Ausführungsform eine quadratische Form) gestaltet, in der alle drei magnetischen Sensoren41 vollständig positioniert werden können. Leere Bereiche des Montageabschnitts757 , in denen keiner der drei magnetischen Sensoren41 montiert ist, bilden die Verlustbereiche LZ. - (Achte Ausführungsform)
- Wie in
9C gezeigt, sind bei jedem der drei den Magnetfluss sammelnden Ringe708 der achten Ausführungsform die drei magnetischen Sensoren41 auf dem Montageabschnitt758 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts738 derart angebracht, dass zwei der drei magnetischen Sensoren41 in der ersten Richtung auf der Seite des Verbindungsabschnitts74 positioniert sind und der verbleibende der drei magnetischen Sensoren41 sich auf der anderen Seite befindet, die in der ersten Richtung vom Verbindungsabschnitt74 abgewandt ist. Der Montageabschnitt758 ist in einer T-Form (abgestufte Form) gestaltet, die sich längs der entsprechenden äußeren Ränder der drei magnetischen Sensoren41 erstreckt. Auf diese Weise können die VerlustbereicheLZ im Vergleich mit der siebten Ausführungsform minimiert werden. - (Neunte Ausführungsform)
- Wie in
10A gezeigt, sind bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe709 der neunten Ausführungsform zwei den Magnetfluss sammelnde Abschnitte739 vorgesehen. Die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 ragen vom Hauptkörperabschnittschnitt721 radial nach außen. Jeder der zwei den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 weist einen Montageabschnitt759 auf, auf dem ein entsprechender der zwei magnetischen Sensoren41 angebracht ist. Die ErstreckungsrichtungX1 des einen dieser zwei den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 ist in Umfangsrichtung gegenüber der ErstreckungsrichtungX2 des anderen dieser zwei den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 versetzt und die Erstreckungsrichtung (erste Richtung)X1 ,X2 eines jeden dieser zwei den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 ist die entsprechende radiale Richtung der DrehachseO , die mit der Richtung der zur Kurve (bogenförmige Kurve) normalen Linie des Hauptkörperabschnitts zusammenfällt. Bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Abschnitte739 ist die Breite Wc des Verbindungsabschnitts74 , gemessen in der zweiten Richtung, kleiner als die Breite We des Montageabschnitts759 , gemessen in der zweiten Richtung. - Selbst in diesem Falle, in dem die Anzahl der in jedem der Montageabschnitte
759 angebrachten magnetischen Sensoren41 einen beträgt, kann der Magnetflussverlust bei den anderen, oben diskutierten Ausführungsformen vorteilhafterweise reduziert oder begrenzt werden. - (Zehnte Ausführungsform)
- Wie in
10B gezeigt, weicht bei jedem der den Magnetfluss sammelnden Ringe710 der zehnten Ausführungsform, obwohl die Konstruktion des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts731 im Wesentlichen die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform ist, die Richtung (erste Richtung) der ErstreckungslinieX des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts731 von der radialen Richtung der Drehachse O ab, die mit der Richtung der zur Kurve (bogenförmige Kurve) normalen Linie des Hauptkörperabschnitt721 zusammenfällt. Selbst bei dieser Ausführungsform ist die in der zweiten Richtung gemessene Breite Wc des Verbindungsabschnitts74 kleiner als die in der zweiten Richtung gemessene Breite We des Montageabschnitts751 . - (Elfte und zwölfte Ausführungsform)
- Bei jedem der zwei den Magnetfluss sammelnden Ringe
700 -710 einer jeden der ersten bis zehnten Ausführungsform, wie auch der Abwandlung der ersten Ausfiihrungsform, erstreckt sich der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt730 ,731 .733 -739 vom Hauptkörperabschnitt721 ,722 parallel zur imaginären Ebene V. Dadurch liegen die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte730 ,731 ,733 -739 der zwei den Magnetfluss sammelnden Ringe700 -710 einander in Achsrichtung gegenüber (siehe beispielsweise5B) . Alternativ können die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte730 ,731 ,733 -739 nicht parallel zur imaginären EbeneV angeordnet sein. Mit anderen Worten, jeder der den Magnetfluss sammelnden Abschnitte730 ,731 ,733 -739 kann sich beispielsweise in einer schrägen Richtung oder einer rechtwinkligen Richtung relativ zur imaginären EbeneV erstrecken, so dass die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte730 ,731 ,733 -739 einander in einer anderen als des Achsrichtung gegenüberliegen. - Beispielsweise können sich bei den zwei den Magnetfluss sammelnden Ringen
711 ,712 der in11A gezeigten elften Ausführungsform die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte761 ,762 jeweils von den Hauptkörperabschnitten721 in Achsrichtung gegeneinander erstrecken. Außerdem erstreckt sich eine Montagefläche eines jeden magnetischen Sensors41 in11A in von oben nach unten verlaufender Richtung (d.h. in der zur Drehachse O parallelen Richtung). - Die Konstruktion des Montageabschnitts
751 ist jener der ersten Ausführungsform ähnlich und die zwei magnetischen Sensoren41 sind einer hinter dem anderen in der zweiten Richtung angeordnet. Des Weiteren ist die Breite des Verbindungsabschnitts741 , gemessen in der zweiten Richtung kleiner als die Breite des Montageabschnitts751 , gemessen in der zweiten Richtung. - Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt
761 des oberen, den Magnetfluss sammelnden Rings711 , der sich in11A auf der oberen Seite befindet, ist derart gestaltet, dass der Verbindungsabschnitt741 in Form einer Kröpfung gestaltet ist, so dass der Verbindungsabschnitt741 sich auf der radial äußeren Seite der magnetischen Sensoren41 befindet. Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt762 des unteren, den Magnetfluss sammelnden Rings, der sich in11a auf der unteren Seite befindet, ist derart gestaltet, dass der Verbindungsabschnitt742 sich linear in Achsrichtung erstreckt, um den Verbindungsabschnitt742 auf der radial inneren Seite der magnetischen Sensoren41 zu positionieren. Auf diese Weise liegen sich der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt761 des den Magnetfluss sammelnden Rings711 und der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt762 des den Magnetfluss sammelnden Rings712 in der radialen Richtung gegenüber, die rechtwinklig zur DrehachseO verläuft. - Alternativ entfernen sich bei den zwei den Magnetfluss sammelnden Ringen
713 ,714 der in11B gezeigten zwölften Ausführungsform die den Magnetfluss sammelnden Abschnitte763 ,764 anfänglich von den Hauptkörperabschnitten721 jeweils voneinander in der Achsrichtung und sind dann (U-förmig) gegeneinander in Achsrichtung umgebogen. Des Weiteren erstreckt sich eine Montagefläche eines jeden magnetischen Sensors41 in11B in einer von oben nach unten verlaufenden Richtung (d.h. der Richtung parallel zur DrehachseO ). Die andere verbleibende Konstruktion der Drehmomentsensorvorrichtung, insbesondere die den Magnetfluss sammelnden Ringe713 ,714 und die magnetischen Sensoren41 ist die gleiche wie jene des elften Ausführungsbeispiels. - Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt
763 des oberen, den Magnetfluss sammelnden Rings713 , der sich in11B auf der oberen Seite befindet, ist so gestaltet, dass der Verbindungsabschnitt743 sich in einer entfernten Position, die ich relativ entfernt vom Hauptkörperabschnitt721 befindet, in Gegenrichtung (U-förmig) in Achsrichtung gegen die untere Seite wendet, derart, dass der Montageabschnitt751 sich auf der radial äußeren Seite der magnetischen Sensoren41 befindet. Der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt764 des unteren, den Magnetfluss sammelnden Rings714 , der sich in11B auf der unteren Seite befindet, ist so gestaltet, dass der Verbindungsabschnitt744 sich an einer nahen Position, die ich relativ nah am Hauptkörperabschnitt721 befindet, in Gegenrichtung (U-förmig) in Achsrichtung gegen die obere Seite wendet, derart, dass der Montageabschnitt751 sich auf der radial inneren Seite der magnetischen Sensoren41 befindet. Auf diese Weise liegen der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt763 des den Magnetfluss sammelnden Rings713 und der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt764 des den Magnetfluss sammelnden Rings714 in radialer Richtung gegenüber. - Bei der elften und der zwölften Ausführungsform sind die Längen der Verbindungsabschnitte
741 ,743 ,744 , die anders sind als der Verbindungsabschnitt742 , verlängert, so dass im Vergleich mit den obigen Ausführungsformen möglicherweise der Magnetflussverlust leichter auftreten kann. Jedoch bei jedem den Magnetfluss sammelnden Abschnitte761 -764 ist die Breite des Verbindungsabschnitts741 -744 gemessen in der zweiten Richtung kleiner als die Breite des Montageabschnitts751 , gemessen in der zweiten Richtung. Deshalb kann der Magnetflussverlust auf die minimale Menge begrenzt werden. - Außerdem kann bei der elften und zwölften Ausführungsform der maximale Radius (die maximale radiale Größe) des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts
761 -764 von der DrehachseO im Vergleich mit der ersten bis zehnten Ausführungsform reduziert werden. Insbesondere kann bei der elften Ausführungsform der maximale Radius (die maximale radiale Größe)D1 minimiert werden. Im Gegensatz dazu kann bei der zwölften Ausführungsform, obwohl der maximale Radius (die maximale radiale Größe) D2 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts763 größer ist als der maximale Radius (die maximale radiale Größe)D1 des den Magnetfluss sammelnden Abschnitts761 der elften Ausführungsform, der axiale AbstandH2 zwischen den axial äußeren Oberflächen des Hauptkörperabschnitts721 der zwölften Ausführungsform im Vergleich mit dem axialen AbstandH1 zwischen den axial äußeren Oberflächen des Hauptkörperabschnitts721 des elften Ausführungsbeispiels reduziert sein. Deshalb ist es erwünscht, dass entsprechend dem verfügbaren Einbauraum bei der Drehmomentsensorvorrichtung, für die die vorliegende Offenbarung verwendet wird, eine geeignete der Ausführungsformen ausgewählt wird. Außerdem ist bei der elften und der zwölften Ausführungsform der Abstand zwischen den einander radial gegenüberliegenden inneren Oberflächen der Montageabschnitte751 , gemessen in der radialen Richtung, kleiner als der Abstand zwischen den einander axial gegenüberliegenden inneren Oberflächen der Hauptkörperabschnitte721 , gemessen in der axialen Richtung. - (Andere Ausführungsformen)
- Die
12A bis12C zeigen Abwandlungen der Formen der Montageabschnitte. Die Montageabschnitte dieser Abwandlungen sind in polygonalen Formen gestaltet, die abgerundete Ecken (bogenförmige Ecken, d.h. abgeschrägte Ecken) besitzen oder in gekrümmten Formen gestaltet sind. Insbesondere zeigt die12A den Montageabschnitt765 , der eben und so in einer rechteckigen Form (polygonalen Form) gestaltet ist, die abgerundete Ecken76r aufweist. Das heißt, jede Ecke76r des Montageabschnitts ist abgerundet. Die12B zeigt den Montageabschnitt766 , der eben und in einer dreieckigen Form mit abgerundeten Ecken76r gestaltet ist. Die12C zeigt den Montageabschnitt767 , der in einer kreisförmigen Gestalt (bogenförmigen Gestalt) ausgebildet ist. Das heißt, der Montageabschnitt767 besitzt einen bogenförmigen äußeren Umfangsrand längs der gesamten Ausdehnung des Umfangs des Montageabschnitts676 mit Ausnahme eines Verbindungsbereichs des Montageabschnitts767 , der mit dem Verbindungsabschnitt74 verbunden, d.h. mit ihm vereint ist. - Der Magnetfluss geht leicht an spitzen oder scharfkantigen Stellen verloren, nicht dagegen an bogenförmigen Stellen. Deshalb kann das Ausmaß des Verlustes des Magnetflusses reduziert werden, wenn Montageabschnitte so abgewandelt sind, dass sie die sie in diesen Modifikationen erörterten Formen aufweisen.
- Bei den obigen Ausführungsformen ist der multipolare Magnet
14 an der Eingangswelle11 befestigt, und die zwei Magnetjoche31 ,32 sind an der Ausgangswelle12 befestigt. Alternativ kann der multipolare Magnet13 an der Ausgangswelle12 befestigt sein und die zwei magnetischen Joche31 ,32 können an der Eingangswelle11 befestigt sein. Als weitere Alternative kann der multipolare Magnet14 an dem einen Endabschnitt13a des Torsionsstabs13 befestigt sein, und die zwei Magnetjoche31 ,32 können am anderen Endabschnitt13b des Torsionsstabs13 befestigt sein. - Wie oben diskutiert, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obigen Ausführungsformen und deren Modifikationen beschränkt. Das heißt, die obigen Ausführungsformen und deren Modifikationen können in verschiedener Weise abgewandelt werden, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise ist die Anwendung der Drehmomentsensorvorrichtung der vorliegenden Offenbarung nicht auf die mit elektrischer Leistung betriebene Lenkvorrichtung beschränkt und kann bei verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt werden, bei denen das über eine Welle übertragene Drehmoment ermittelt wird.
Claims (6)
- Drehmomentsensorvorrichtung umfassend: erste und zweite Wellen (11, 12); einen Torsionsstab (13), der einen ersten und einen zweiten Endabschnitt (13a, 13b) besitzt, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (13a, 13b) an der ersten bzw. der zweiten Welle (11, 12) befestigt sind, um eine koaxiale Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) herzustellen, und der Torsionsstab (13) durch Torsion verformbar ist, wenn ein Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Welle (11, 12) ausgeübt wird; einen multipolaren Magneten (14), der entweder an der ersten Welle (11) oder dem ersten Endabschnitt (13a) des Torsionsstabs (13) befestigt ist; erste und zweite Magnetjoche (31, 32), die auf einer radial äußeren Seite des multipolaren Magneten (14) positioniert und entweder an der zweiten Welle (12) oder dem zweiten Endabschnitt (13b) des Torsionsstabs (13) befestigt sind, wobei das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einander in Achsrichtung des Torsionsstabs (13) derart gegenüberliegen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch (31, 32) ein Spalt in Achsrichtung eingefügt ist und das erste und das zweite Magnetjoch (31, 32) einen Magnetkreis in einem Magnetfeld bilden, das vom multipolaren Magneten (14) erzeugt wird; erste und zweite den Magnetfluss sammelnde Körper (700-714), die getrennt vom ersten und zweiten Magnetjoch (31, 32) ausgebildet sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite der den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) einschließt: einen Hauptkörperabschnitt (721-722), der einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) benachbart angeordnet ist; und einen den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764), der vom Hauptkörperabschnitt (721-722) radial nach außen vorspringt und magnetisch mit einem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) durch den Hauptkörperabschnitt (721-722) gekoppelt ist, um einen Magnetfluss zwischen dem entsprechenden der beiden Magnetjoche (31, 32) und dem den Magnetfluss sammelnden Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) zu leiten; und einen magnetischen Sensor (41), der zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) gehalten ist und ein magnetisches Detektorelement (41a) einschließt, das die Stärke eines Magnetfelds ermittelt, das zwischen den den Magnetfluss sammelnden Abschnitten (730, 731, 733-739, 761-764) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) erzeugt wird, wobei: der den Magnetfluss sammelnde Abschnitt (730, 731, 733-739, 761-764) sowohl des ersten als auch zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) einschließt: einen Montageabschnitt (750, 751, 753-759), an dem der magnetische Sensor (41) angebracht ist; und einen Verbindungsabschnitt (74, 741-744), der sich vom Hauptkörperabschnitt (721-722) des den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) in einer ersten Richtung in einer imaginären Ebene (V) erstreckt, die rechtwinklig zur Achse des Torsionstabs (13) verläuft, um eine Verbindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt (721-722) und dem Montageabschnitt (750, 751, 753-759) herzustellen; der Verbindungsabschnitt (74, 741-744) und der Montageabschnitt (750, 751, 753-759) sowohl des ersten als auch des zweiten den Induktionsfluß sammelnden Körpers (700-714) derart gestaltet sind, dass die Breite (Wc) des Verbindungsabschnitts (74, 741-744), gemessen in einer zweiten Richtung, die rechtwinklig zur ersten Richtung in der imaginären Ebene (V) verläuft, kleiner ist, als die Breite (We) des Montageabschnitts (750, 751, 753-759), gemessen in der zweiten Richtung; und der Hauptkörperabschnitt (721-722) sich kontinuierlich in eine Umfangsrichtung an einer radial inneren Seite des Verbindungsabschnitts (74, 741-744) und des Montageabschnitts (750, 751, 753-759) in jedem der ersten und zweiten Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) erstreckt.
- Drehmomentsensorvorrichtung nach
Anspruch 1 , bei welcher die Verbindungsabschnitte (74, 741-744) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) abgebogen sind, um die Montageabschnitte (750, 751, 753-759) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) derart zu positionieren, dass der Abstand zwischen den Montageabschnitten (750, 751, 753-759) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714) kleiner ist, als der Abstand zwischen den Hauptkörperabschnitten (721-722) des ersten und zweiten den Magnetfluss sammelnden Körpers (700-714). - Drehmomentsensorvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , bei welcher: der magnetische Sensor (41) einer einer Mehrzahl von magnetischen Sensoren (41) ist, die im Allgemeinen miteinander identisch sind, und die magnetischen Detektorelemente (41a) der Mehrzahl von magnetischen Sensoren (41) eins nach dem anderen in der zweiten Richtung in einer Position zwischen den Montageabschnitten (750, 751, 753-759) der ersten und der zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) angeordnet sind. - Drehmomentsensorvorrichtung nach
Anspruch 1 , bei welchem der Montageabschnitt (750, 751, 753-759) eines jeden der ersten und der zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) im Allgemeinen planar und in einer Form gestaltet ist, die polygonal ist und bei der jede Ecke gekrümmt ist; oder eine gekrümmte Form aufweist, die einen gekrümmten äußeren Umfangsrand längs der gesamten Ausdehnung der gekrümmten Form in Umfangsrichtung besitzt mit Ausnahme eines Verbindungsbereichs der gekrümmten Form, der mit dem Verbindungsabschnitt (74, 741-744) verbunden ist. - Drehmomentsensorvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , bei welcher: wenigstens ein Teil des Hauptkörperabschnitts (721-722) eines jeden der ersten und der zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) bogenförmig gekrümmt ist; die erste Richtung eine Richtung ist, die normal zu einer Kurve des Hauptkörperabschnitts (721-722) eines jeden der ersten und der zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) verläuft; und die zweite Richtung eine Richtung ist, die die Kurve des Hauptkörperabschnitts (721-722) eines jeden der ersten und der zweiten den Magnetfluss sammelnden Körper (700-714) tangiert. - Drehmomentsensorvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , bei welcher: die Drehmomentsensorvorrichtung für eine elektrische Servolenkvorrichtung (5) eines Fahrzeugs bestimmt ist; eine der ersten und zweiten Wellen (11, 12) eine mit einem Lenkrad (93) des Fahrzeugs verbundene Eingangswelle ist; und die andere der ersten und zweiten Wellen (11, 12) eine mit den Antriebsrädern (98) des Fahrzeugs verbundene Ausgangswelle ist.
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