DE102013008205A1 - Drehmomentsensor und Hilfskraftlenkungssystem, das den Drehmomentsensor verwendet - Google Patents

Drehmomentsensor und Hilfskraftlenkungssystem, das den Drehmomentsensor verwendet Download PDF

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Tatsuyoshi Maruyama
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Abstract

Ein Drehmomentsensor (TS) weist auf: ein magnetisches Element (20); ein erstes Jochelement (30) mit (a) ersten Segmentbereichen (41), die konzentrisch angeordnet sind, um dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung gegenüber zu liegen, und (b) mit einem ersten Ringbereich (43); ein zweites Jochelement (32) mit (c) zweiten Segmentbereichen (42), die konzentrisch angeordnet sind, so dass die ersten und zweiten Segmentbereiche (41, 42) umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind und die zweiten Segmentbereichen (42) dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung zugewandt sind und mit (d) einem zweiten Ringbereich (44); einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51), der zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen (43, 44) vorgesehen ist; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52), der zwischen dem zweiten Ringbereich (44) und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) vorgesehen ist; und einen Magnetsensor (60). Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) und die ersten und zweiten Ringbereiche (43, 44) sind schichtweise in radialer Richtung angeordnet. Ein Teil oder der gesamte axiale Richtungsbereich der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) wird durch den zweiten Ringbereich (44) umschlossen und abgeschirmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentsensor, der ein Lenkdrehmoment eines Fahrers erfasst, und auf ein Hilfskraftlenkungssystem, das den Drehmomentsensor verwendet. Die vorliegende Erfindung wird für ein Hilfskraftlenkungssystem eines Fahrzeugs etc. angewandt.
  • Als Drehmomentsensor des Standes der Technik, das für ein Hilfskraftlenkungssystem des Fahrzeugs angewandt wird, wird zum Beispiel in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2004-309463 offenbart (nachstehend als ” JP 2004-309463 ” bezeichnet).
  • Eine kurze Erläuterung einer Konfiguration des Drehmomentsensors in der JP 2004-309463 wird hier abgegeben.
  • Der Drehmomentsensor weist ein magnetisches Element, erste und zweite Jochelemente, Magnetfluss-Konzentratoren und einen Magnetsensor auf.
  • Eine Lenkwelle wird durch zwei Wellenelemente gebildet, die relativ drehbeweglich miteinander über einen Torsionsstab verbunden sind.
  • Das magnetische Element ist auf einem äußeren Umfang des einen Wellenelements der Lenkwelle fixiert und weist eine Vielzahl von Magnetpolen in Umfangsrichtung auf.
  • Die ersten und zweiten Jochelemente sind ein Paar von Ringelementen, die durch weiches magnetisches Material ausgebildet sind, und die auf einem Außenumfang des anderen Wellenelements der Lenkwelle über eine bestimmte Halterung fixiert sind. Jedes dieser ringförmigen ersten und zweiten Jochelemente weist eine Mehrzahl von Nagelbereichen (Fingernägel) auf, die sich in radialer innerer Richtung erstrecken, und die ersten und zweiten Jochelemente sind angeordnet, so dass die Nagelbereiche des ersten Jochelements und die Nagelbereiche des zweiten Jochelements sich in axialer Richtung einander zugewandt sind (oder einander gegenüberliegen).
  • Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentratoren sind jeder an einem Bereichsteil in Umfangsrichtung der ersten und zweiten Jochelemente angeordnet, so dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentratoren zwischen den ersten und zweiten Jochelementen in axialer Richtung einander zugewandt sind (oder einander gegenüberliegen). Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentratoren sind ein Paar von Magnetfluss-Konzentratoren, durch die ein Magnetfeld zwischen den Jochelementen erzeugt wird.
  • Der Magnetsensor ist in einem Luftspalt aufgenommen, der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentratoren ausgebildet ist, und der einen Magnetfluss erfasst, der durch diese ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentratoren hindurchgeht.
  • Der Drehmomentsensor der JP 2004-309463 erfasst ein Drehmoment, das in die Lenkwelle gemäß einer Änderung des Magnetflusses (Magnetflussdichte bzw. magnetische Induktion), der durch den Magnetsensor erfasst wird, eingegeben bzw. auf die Welle aufgebracht wird.
  • Weil jedoch im Fall des Drehmomentsensors der JP 2004-309463 beide Magnetfluss-Konzentratoren eingerichtet sind, um zur Außenseite herauszustehen, insbesondere ohne abgedeckt zu sein, tritt ein Problem auf, dass die Magnetfluss-Konzentratoren nicht nur ein Magnetfeld, das durch das magnetische Element erzeugt wird, sondern auch ein anderes äußeres Magnetfeld (das heißt, eine sogenannte Störung) erfasst. Folglich erfasst der Magnetsensor einen gewissen Anteil eines Magnetflusses, der durch das äußere Magnetfeld bewirkt wird, und eine genaue Drehmomenterfassung kann nicht ausgeführt werden.
  • In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Spezifikation wird ein Magnetfeld, das durch das magnetische Element erzeugt wird, das im Drehmomentsensor angeordnet ist, als ein inneres Magnetfeld definiert, während ein Magnetfeld, das durch äußere Faktoren, mit Ausnahme des magnetischen Elements, erzeugt wird, als äußeres Magnetfeld definiert wird.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentsensor und ein Hilfskraftlenkungssystem, das den Drehmomentsensor verwendet, zu schaffen, das eine Verringerung bei der Drehmoment-Erfassungsgenauigkeit unterdrücken kann, die durch die Erfassung des äußeren Magnetfelds durch den Magnetsensor bewirkt wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 13. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst ein Drehmomentsensor ein Drehmoment, das in einem Drehelement erzeugt wird, das durch ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement gebildet wird, wobei beide von ihnen durch einen Torsionsstab verbunden sind, wobei der Drehmomentsensor aufweist: ein magnetisches Element, das am ersten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem ersten Wellenelement zu drehen und unterschiedliche Magnetpole aufweist, die abwechselnd konzentrisch um eine Drehachse des Drehelements in Umfangsrichtung angeordnet sind; ein erstes Jochelement, das durch ein magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement zu drehen, wobei das erste Jochelement aufweist: (a) eine Mehrzahl von ersten Segment- bzw. Nagelbereichen, die um die Drehachse konzentrisch angeordnet sind, um somit dem magnetischen Element in radialer Richtung der Drehachse gegenüberzuliegen; und (b) einen ersten Ringbereich, der die ersten Segmentbereiche miteinander verbindet, ein zweites Jochelement, das durch magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement zu drehen, wobei das zweite Jochelement aufweist: (c) eine Mehrzahl von zweiten Segmentbereichen, die um die Drehachse konzentrisch in der Weise angeordnet sind, dass die ersten Segmentbereiche und die zweiten Segmentbereiche abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind und die zweiten Segmentbereiche dem magnetischen Element in radialer Richtung der Drehachse gegenüberliegen; und (d) einen zweiten Ringbereich, der an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs angeordnet ist, um somit vom ersten Ringbereich getrennt zu sein und diesem gegenüberzuliegen, und die zweiten Segmentbereiche miteinander verbindet, einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring, der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der erste Magnetfluss-Konzentrationsring zwischen dem ersten Ringbereich und dem zweiten Ringbereich vorgesehen ist, so dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring und der erste Ringbereich schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im ersten Ringbereich erzeugt wird; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring, der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring zwischen dem zweiten Ringbereich und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring vorgesehen ist, so dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring und der zweite Ringbereich in radialer Richtung schichtweise miteinander angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im zweiten Ringbereich erzeugt wird; und einen Magnetsensor, der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen angeordnet ist und eine Hall-Vorrichtung aufweist, die eine Änderung des inneren Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen erfasst, die durch Aufnehmen des Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen auftritt, das sich gemäß einer Änderung eines relativen Winkels zwischen den ersten und zweiten Segmentbereichen und dem magnetischen Element als Reaktion auf die Torsionsverformung des Torsionsstabs ändert. Und das Drehmoment, das im Drehelement erzeugt wird, wird auf der Basis eines Ausgangssignals des Magnetsensors erfasst.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Hilfskraftlenkungssystem auf: einen Lenkmechanismus, der aufweist: eine Lenkwelle, die durch eine Eingangswelle ausgebildet ist, die sich gemäß einer Lenkbetätigung eines Lenkrades dreht, und eine Ausgangswelle, zu der eine Drehung der Eingangswelle durch eine Verbindung der Eingangswelle über einen Torsionsstab übertragen wird und einen Umwandlungsmechanismus, der eine Drehung der Ausgangswelle in eine Lenkbewegung der gelenkten Straßenräder umwandelt, einen Drehmomentsensor, der ein Lenkdrehmoment erfasst, das in der Lenkwelle erzeugt wird; und einen Elektromotor, der eine Lenkkraft am Lenkmechanismus auf der Basis eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors vorsieht. Und wobei der Drehmomentsensor aufweist: ein magnetisches Element, das am ersten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem ersten Wellenelement zu drehen und unterschiedliche Magnetpole aufweist, die abwechselnd konzentrisch um eine Drehachse des Drehelements in Umfangsrichtung angeordnet sind; ein erstes Jochelement, das durch ein magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement zu drehen, wobei das erste Jochelement aufweist: (a) eine Mehrzahl von ersten Segment- bzw. Nagelbereichen, die um die Drehachse konzentrisch angeordnet sind, um somit dem magnetischen Element in radialer Richtung der Drehachse gegenüberzuliegen; und (b) einen ersten Ringbereich, der die ersten Segmentbereiche miteinander verbindet, ein zweites Jochelement, das durch magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement zu drehen, wobei das zweite Jochelement aufweist: (c) eine Mehrzahl von zweiten Segmentbereichen, die um die Drehachse konzentrisch in der Weise angeordnet sind, dass die ersten Segmentbereiche und die zweiten Segmentbereiche abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind und die zweiten Segmentbereiche dem magnetischen Element in radialer Richtung der Drehachse gegenüberliegen; und (d) einen zweiten Ringbereich, der an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs angeordnet ist, um somit vom ersten Ringbereich getrennt zu sein und diesem gegenüberzuliegen, und die zweiten Segmentbereiche miteinander verbindet, einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring, der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der erste Magnetfluss-Konzentrationsring zwischen dem ersten Ringbereich und dem zweiten Ringbereich vorgesehen ist, so dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring und der erste Ringbereich schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im ersten Ringbereich erzeugt wird; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring, der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring zwischen dem zweiten Ringbereich und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring vorgesehen ist, so dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring und der zweite Ringbereich in radialer Richtung schichtweise miteinander angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im zweiten Ringbereich erzeugt wird; und einen Magnetsensor, der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen angeordnet ist und eine Hall-Vorrichtung aufweist, die eine Änderung des inneren Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen erfasst, die durch Aufnehmen des Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen auftritt, das sich gemäß einer Änderung eines relativen Winkels zwischen den ersten und zweiten Segmentbereichen und dem magnetischen Element als Reaktion auf die Torsionsverformung des Torsionsstabs ändert.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Hilfskraftlenkungssystems der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 eine Zeichnung, die einen Drehmomentsensor etc. einer ersten Ausführungsform darstellt, und die ein Längsquerschnitt eines Lenksystems (in etwa ein Zahnstangenmechanismus) ist, das in 1 dargestellt ist.
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Drehmomentsensors, der in 2 dargestellt ist.
  • 4 eine perspektivische Explosionsansicht des Drehmomentsensors, der in 3 dargestellt ist.
  • 5 eine Teilansicht des Drehmomentsensors, die entlang einer A-A-Linie von 2 aufgenommen ist.
  • 6 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils um den Drehmomentsensor herum, der in 2 dargestellt ist.
  • 7 eine Teilansicht des Drehmomentsensors, die entlang einer B-B-Linie von 6 aufgenommen ist.
  • 8 eine lokale vergrößerte Ansicht von 6 zum Erläutern einer Funktion und einer Wirkung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9A bis 9D stellen eine zweite Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. dar. 9A ist eine Seitenansicht des Drehmomentsensors. 9B ist eine Bodenansicht des Drehmomentsensors. 9C ist ein Längsquerschnitt des Drehmomentsensors, der entlang einer C-C-Linie von 9B aufgenommen ist. 9D ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 9C.
  • 10A bis 10B stellen ein Vergleichsbeispiel der zweiten Ausführungsform dar. 10A ist eine Seitenansicht des Drehmomentsensors. 10B ist eine Bodenansicht des Drehmomentsensors. 10D ist ein Längsquerschnitt des Drehmomentsensors, der entlang einer D-D-Linie von 10D aufgenommen ist. 10D ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 10C.
  • 11A bis 11C stellen eine erste Modifikation der zweiten Ausführungsform dar. 11A ist ein Längsquerschnitt des Drehmomentsensors. 11B ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 11A, die einen Einfluss eines Magnetflusses in radialer Richtung eines äußeren Magnetfeldes auf einen Magnetfluss-Konzentrationsring darstellt. 11C ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 11A, die einen Einfluss eines Magnetflusses in axialer Richtung des äußeren Magnetfelds auf einen Magnetfluss-Konzentrationsring darstellt.
  • 12A bis 12C stellen ein Vergleichsbeispiel der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform dar. 12A ist ein Längsquerschnitt des Drehmomentsensors. 12B ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 12A, die einen Einfluss eines Magnetflusses in radialer Richtung des äußeren Magnetfeldes auf einen Magnetfluss-Konzentrationsring darstellt. 12B ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 12A, die einen Einfluss eines Magnetflusses in axialer Richtung des äußeren Magnetfeldes auf einen Magnetfluss-Konzentrationsring darstellt. 12C ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 12A, die einen Einfluss eines Magnetflusses in axialer Richtung des äußeren Magnetfelds auf einen Magnetfluss-Konzentrationsring darstellt.
  • 13A und 13B stellen eine zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform dar. 13A ist eine Teilansicht des Drehmomentsensors, die der Teilansicht entspricht, die entlang der B-B-Linie von 6 aufgenommen ist. 13B ist ein Längsquerschnitt, der entlang einer E-E-Linie von 13A aufgenommen ist.
  • 14 ist ein Längsquerschnitt des Drehmomentsensors einer dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform gemäß 9C.
  • Die Ausführungsformen eines Drehmomentsensors und eines Hilfskraftlenkungssystems, das den Drehmomentsensor der vorliegenden Erfindung verwendet, werden nachstehend bezüglich der Zeichnungen erläutert. In der folgenden Beschreibung werden Beispiele, in denen der Drehmomentsensor für ein elektrisches Fahrzeug-Hilfskraftlenkungssystem mit einem Zahnstangengetriebe verwendet wird, erläutert.
  • 1 bis 8 stellen eine erste Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 1 dargestellt, ist in einem elektrischen Hilfskraftlenkungssystem, für das der Drehmomentsensor verwendet wird, eine Lenkwelle (ein Drehelement), die durch eine Eingangswelle 1 (ein zweites Wellenelement in der vorliegenden Erfindung), deren eine Endseite mit einem Lenkrad SW verbunden ist, und eine erste Ausgangswelle 3 (ein erstes Wellenelement in der vorliegenden Erfindung) ausgebildet ist, deren eine Endseite relativ drehbeweglich mit der Eingangswelle 1 über einen Torsionsstab bzw. Drehstab 2 verbunden ist, mit den gelenkten Straßenrädern (nicht dargestellt) durch einen ersten Zahnstangenmechanismus RP1 verbunden, der an einer Seite in Fahrzeugkarosserie-Breitenrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist. Ein Drehmomentsensor TS ist an einem Außenumfang der Lenkwelle festgelegt bzw. angeordnet, und ein Elektromotor M ist vorgesehen, der durch eine ECU 4 auf der Basis eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors TS angetrieben und gesteuert wird. Ferner ist eine zweite Ausgangswelle 6, an die der Elektromotor M über einen bestimmten Untersetzungsgetriebemechanismus 5 (zum Beispiel ein Schneckenrad bzw. Schneckengetriebe) gekoppelt ist, mit den gelenkten Straßenrädern (nicht dargestellt) über einen zweiten Zahnstangenmechanismus RP2 verbunden, der an der anderen Seite in Fahrzeugkarosserie-Breitenrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist.
  • Der erste Zahnstangenmechanismus RP1 weist ein Ritzel 3a, das an der anderen Endseite der ersten Ausgangswelle 3 vorgesehen ist, und eine erste Verzahnung (nicht dargestellt), auf, die an der anderen Endseite einer Zahnstange 8 vorgesehen ist, deren beide Enden mit den gelenkten Straßenrädern über Zuganker 7, 7 verbunden sind. Der zweite Zahnstangenmechanismus RP2 weist ein zweites Ritzel 6a, das mit einem spitzen Endbereich der zweiten Ausgangswelle 6 verbunden bzw. gekoppelt ist, und eine zweite Verzahnung (nicht dargestellt) auf, die an der anderen Endseite der Zahnstange vorgesehen ist.
  • Durch die obige Konfiguration verdreht bzw. verdrillt sich der Torsionsstab 2 auf der Basis eines Lenkdrehmoments, das vom Lenkrad SW auf die Eingangswelle 1 aufgebracht wird, und die erste Ausgangswelle 3 dreht sich gemäß einem Drehmoment, das nach Wiederherstellung des Torsionsstabs 2 von oder auf eine Reaktion auf die Verdrehung (Torsionsverformung) des Torsionsstabs 2 erzeugt wird. Diese Drehbewegung der ersten Ausgangswelle 3 wird in eine geradlinige Bewegung der Zahnstange 8 über den ersten Zahnstangenmechanismus RP1 umgewandelt. Andererseits dreht sich die zweite Ausgangswelle 6 gemäß eines Hilfskraftlenkmoments bzw. Lenkdrehmoments, das am Elektromotor M auf der Basis des Lenkdrehmoments erzeugt wird, und diese Drehbewegung der zweiten Ausgangswelle 6 wird in eine geradlinige Bewegung der Zahnstange 8 über den zweiten Zahnstangenmechanismus RP2 umgewandelt. Mit diesen Umwandlungsmechanismen wird eine Richtung der gelenkten Straßenräder geändert, während sie mit einer Lenkunterstützung durch den Elektromotor M versehen bzw. versorgt werden.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die andere Endseite der Eingangswelle 1 und die gesamte erste Ausgangswelle 3 bezüglich der Lenkwelle innerhalb eines ersten Getriebegehäuses 10 aufgenommen, das darin den ersten Zahnstangenmechanismus RP1 aufnimmt. Das erste Getriebegehäuse 10 wird zum Beispiel durch nicht-magnetisches Material ausgebildet. Das erste Getriebegehäuse 10 wird aus einem Paar von Gehäuse bildenden Elementen eines Gehäusekörpers 11 und eines Gehäusedeckels 12 durch Verbinden dieser Elemente mit einer Mehrzahl von Bolzen 9, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, gebildet. Der Gehäusekörper 11 ist im Wesentlichen ein zylindrisches Gehäuse, das darin die gesamte erste Ausgangswelle 3 aufnimmt. Der Gehäusedeckel 12 ist ein Deckel, der eine Endseitenöffnung, die ein oberer Endbereich des Gehäusekörpers 11 ist, abdeckt oder schließt.
  • Der Gehäusekörper 11 weist einen großen Durchmesserbereich 11a, der stufenweise durch Vergrößern eines Durchmessers der einen Endseite des Gehäusekörpers 11 gebildet wird, und einen kleinen Durchmesserbereich 11b mit einem relativ kleinen Durchmesser auf, der durch Festlegen eines Durchmessers (eines Innendurchmessers) der anderen Seite des Gehäusekörpers 11 gebildet wird, um etwas größer als ein Außendurchmesser der ersten Ausgangswelle 3 zu sein. Dann wird der Drehmomentsensor TS an einem äußeren Umfangsbereich einer Verbindung der Eingangswelle 1 und der ersten Ausgangswelle 3 vorgesehen, in dem der andere Endbereich der Eingangswelle 1, der im Außendurchmesserbereich 11a aufgenommen ist, und der andere Endbereich der ersten Ausgangswelle 3 verbunden sind. Ein Paar von Lagern BR1, BR2 sind an beiden Endbereichen des kleinen Durchmesserbereichs 11b des Gehäusekörpers 11 vorgesehen und die erste Ausgangswelle 3 wird durch ein Paar von Lagern BR1, BR2 drehbeweglich abgestützt. Andererseits ist ein Lager BR3 an einem Innenumfang eines eingeengten Bereichs 12a vorgesehen, der in einer Mitte in axialer Richtung des Gehäusedeckels 12 ausgebildet ist, und die Eingangswelle 1 wird drehbeweglich durch das Lager BR3 abgestützt.
  • Wie in 2 bis 6 dargestellt, weist der Drehmomentsensor TS hauptsächlich ein magnetisches Element 20, ein Paar von ersten und zweiten Joch- bzw. Gabelelementen 31, 32, ein Paar von ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 und ein Paar von Magnetsensoren 60, 60 auf.
  • Das magnetische Element 20 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das magnetische Element 20 ist auf einem Außenumfang des einen Endbereichs der ersten Ausgangswelle 3 fixiert, und dreht sich danach einstückig mit der ersten Ausgangswelle 3.
  • Die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 werden durch weiches magnetisches Material gebildet und weisen eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 sind beide auf einem Außenumfang des anderen Endbereichs der Eingangswelle fixiert, und drehen sich danach einstückig mit der Eingangswelle 1. Wie aus 6 ersichtlich, sind die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 angeordnet, so dass jede Endseite (jede untere Endbereichsseite in 6, die dem später erwähnten ersten Nagelbereich 41 und zweiten Nagelbereich 42 entspricht bzw. dazu korrespondiert) der ersten und zweiten Jochelemente 31 und 32 dem magnetischen Element 20 in radialer Richtung, ohne dass ein Kontakt mit dem magnetischen Element 20 gemacht wird, zugewandt ist.
  • Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sind in einem Radialrichtungs-Zwischenraum angeordnet, der zwischen den ersten und zweiten Jochelementen 31, 32 an der anderen Endseite (obere Endbereichseiten in 6, die zu dem später erwähnten ersten Ringbereich 43 und zweiten Ringbereich 44 korrespondieren) der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 ausgebildet ist. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 weisen im Wesentlichen eine Ringform auf, so dass das Magnetfeld (Magnetfluss), das durch das magnetische Element 20 erzeugt und zur anderen Endseite der ersten und zweiten Jochelement 31, 32 abgeleitet wird, in einem vorbestimmten Bereich konzentriert oder erfasst wird.
  • Die Magnetsensoren 60, 60 sind zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 mit den Magnetsensoren 60, 60 aufgenommen, die in einem vorbestimmten Luftspalt C1 von den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 beabstandet sind. Die Magnetsensoren 60, 60 erfassen den Magnetfluss, der durch die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 hindurchgeht.
  • Das magnetische Element 20 weist einen ringförmigen Permanentmagneten 21, der durch magnetisches Material gebildet wird, eine im Wesentlichen zylindrische Hülse 23, die durch ein vorbestimmtes metallisches Material ausgebildet ist, und einen Isolator 22 auf, der durch ein vorbestimmtes Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
  • Der Permanentmagnet 21 weist eine Mehrzahl von unterschiedlichen Magnetpolen auf (den Nordpol (N-Pol) und den Südpol (S-Pol), in der vorliegenden Ausführungsform jeweils 8 Pole, insgesamt 16 Pole), die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Eine Endseite der Hülse 23 ist mit einem inneren Umfangsbereich des Permanentmagneten 21 in isolierender Weise durch den aus Harz hergestellten Isolator 22 verbunden.
  • Das magnetische Element 20 wird als eine Einheit durch Formen bzw. Gießen (unter Verwendung einer Gussform) des Permanentmagneten 21 und der Hülse 23 mit dem Kunststoffmaterial (den aus Harz hergestellten Isolator 22) gebildet. Dann wird die Hülse 23 auf einem großen Durchmesserbereich 3b eingepasst, der stufenweise am Außenumfang des einen Endbereichs der ersten Ausgangswelle 3 ausgebildet ist, und eine Oberkante der Hülse 23 wird entlang der Umfangsrichtung lasergeschweißt, und somit das magnetische Element 20 auf dem Außenumfang der ersten Ausgangswelle 3 durch die Hülse 23 fixiert.
  • Das erste Jochelement 31 wird z. B. in Kurbelform im vertikalen Querschnitt ausgebildet, so dass die eine Endseite (die untere Endbereichsseite in 6) des ersten Jochelements 31 einen relativ großen Durchmesser und die andere Endseite (die obere Endbereichsseite in 6) des ersten Jochelements 31 einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen. Insbesondere wird eine Mehrzahl von ersten Nagelbereichen 41 an der einen Endseite (die untere Endbereichsseite in 6) des ersten Jochelements 31 so ausgebildet, dass der vertikale Querschnitt eine umgekehrte L-Form aufweist, so dass die eine Endseite des ersten Jochelements in radialer, nach außen gerichteter Richtung ausgeweitet wird oder sich in diese erstreckt. Die ersten Nagelbereiche 41 werden ebenfalls konzentrisch mit der Lenkwelle (eine Drehachse Z) festgelegt, so dass die ersten Nagelbereiche 41 an vorbestimmten Intervallen in Umfangsrichtung an einem äußeren Umfangsbereich des magnetischen Elements 20 angeordnet sind. Andererseits wird der erste Ringbereich 43 an der anderen Endseite (die obere Endbereichsseite in 6) des ersten Jochelements 31, der eine Ringform aufweist, die entlang der Umfangsrichtung der Drehachse Z weiterführt, ausgebildet. Der erste Ringbereich 43 verbindet die ersten Nagelbereiche 41 miteinander durch Verbinden mit jedem Basisbereich der ersten Nagelbereiche 41. Das erste Jochelement 31 wird durch die ersten Nagelbereiche 41 und den ersten Ringbereich 43, wie oben beschrieben, ausgebildet.
  • Das zweite Jochelement 32 wird in dieser Kurbelform im vertikalen Querschnitt ausgebildet, so dass eine Endseite (die untere Endbereichsseite in 6) des zweiten Jochelements 32 einen relativ kleinen Durchmesser und die andere Endseite (die obere Endbereichsseite in 6) des zweiten Jochelements 32 einen relativ großen Durchmesser aufweisen. Insbesondere wird eine Mehrzahl der zweiten Nagelbereiche 42 an der einen Endseite (die untere Endbereichsseite in 6) des zweiten Jochelements 32 ausgebildet, so dass der vertikale Querschnitt eine umgekehrte L-Form aufweist, so dass die eine Endseite des zweiten Jochelements 32 in radialer, nach innen gerichteter Richtung schrumpft oder sich verkürzt. Die zweiten Nagelbereiche 42 werden auch konzentrisch mit der Lenkwelle (die Drehachse Z) am äußeren Umfangsbereich des magnetischen Elements 20 festgelegt, so die zweiten Nagelbereiche 42 an vorbestimmten Umfangsrichtungsintervallen so angeordnet sind, dass der zweite Nagelbereich 42 und der erste Nagelbereich 41 abwechselnd auf demselben Umfang eines Kreises, wie der der ersten Nagelbereiche 41, angeordnet sind. Andererseits wird der zweite Ringbereich 44 an der anderen Endseite (die obere Endbereichsseite in 6) des zweiten Jochelements 32 ausgebildet, die eine Ringform aufweist, die sich entlang der Umfangsrichtung der Drehachse Z fortsetzt. Der zweite Ringbereich 44 verbindet die zweiten Nagelbereiche 42 miteinander durch Verbinden mit jedem Basisbereich der zweiten Nagelportionen 42. Das zweite Jochelement 32 wird durch die zweiten Nagelbereiche 42 und den zweiten Ringbereich 44, wie oben beschrieben, gebildet.
  • Das erste Jochelement 31 und das zweite Jochelement 32 werden so festgelegt, dass jeder erste Nagelbereich 41 und jeder zweite Nagelbereich 42 abwechselnd auf demselben Umfang des Kreises angeordnet sind, der zweite Ringbereich 44 auch an der äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs 43 positioniert ist und vom ersten Ringbereich 43 in radialer Richtung getrennt wird und diesem zugewandt ist. In diesem Anordnungszustand werden die angrenzenden oder benachbarten ersten oder zweiten Nagelbereiche 41, 42 über einen Isolator 33 miteinander verbunden, der durch dasselbe Kunststoffmaterial wie dem des Isolators 22 des magnetischen Elements 20 ausgebildet ist.
  • Wie in 6 dargestellt, wird ferner eine im Wesentlichen zylindrische Hülse 34, die durch ein vorbestimmtes metallisches Material ausgebildet ist, an einer inneren Umfangsseite des ersten Ringbereichs 43 vorgesehen und mit den ersten und zweiten Jochelementen 31, 32 über den Isolator 33 verbunden. Die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 werden dann auf dem Außenumfang der Eingangswelle 1 durch die Hülse 34 fixiert.
  • Als Fixierungsart für die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 auf dem Außenumfang der Eingangswelle 1 wird in derselben Art wie das magnetische Element 20 die Hülse 34 auf einem großen Durchmesserbereich 1b eingepasst, der stufenweise am Außenumfang des anderen Endbereichs der Eingangswelle 1 ausgebildet ist, und eine Oberkante der Hülse 34 wird entlang der Umfangsrichtung lasergeschweißt, danach werden die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 auf dem Außenumfang der Eingangswelle 1 durch die Hülse 34 fixiert.
  • Die ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 weisen jeweils erste und zweite, sich in axialer Richtung erstreckende Bereiche 41a, 42a und erste und zweite, sich in radialer Richtung erstreckende Bereiche 41b, 42b auf.
  • Die ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereiche 41a, 42a erstrecken sich entlang der axialen Richtung (in Wellenrichtung) der Drehachse Z und sind dem Permanentmagneten 21 in radialer Richtung zugewandt.
  • Die ersten und zweiten, sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 41b, 42b sind vorgesehen, um sich jeweils von den ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereichen 41a, 42a zu biegen und sich entlang der radialen Richtung der Drehachse Z zu erstrecken.
  • Wie in 6 dargestellt, wird hier jede axiale Richtungslänge der ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereiche 41a, 42a festgelegt, um zumindest größer als eine axiale Richtungslänge der Permanentmagneten 21 zu sein. Dann werden die ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereiche 41a, 42a und der Permanentmagnet 21 so eingerichtet, dass der Permanentmagnet 21 mit den ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereichen 41a, 42a von einer Außenseite in radialer Richtung vollständig umgeben bzw. umschlossen ist.
  • Wie in 7 dargestellt, werden die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 durch Pressformen in einer Bogenform ausgebildet, die zwei Kanten in Umfangsrichtung aufweist und die sich über 180° entlang der Umfangsrichtung erstrecken, um somit die Drehachse Z in einem vorbestimmten Bereich über 180° in Umfangsrichtung der Drehachse Z zu umgeben oder zu umschließen. Ferner werden die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 so festgelegt bzw. angeordnet, um sich in axialer Richtung einander zu überlappen, wenn sie aus radialer Richtung gesehen werden (um somit schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet zu sein) und so dass ein einer Radialrichtung gegenüberliegender Spalt bzw. Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 und dem ersten Ringbereich 43 und ein einer Radialrichtung gegenüberliegender Spalt bzw. Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 mit dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51, der an einer inneren Umfangsseite positioniert ist, und dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52, der an einer äußeren Umfangsseite positioniert ist, miteinander gleich sind (C2 = C3).
  • Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sind mit ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a (die später beschrieben werden) versehen, wobei jeder von ihnen an einem Teil in radialer Richtung der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgebildet ist, und sie somit einander zugewandt sind. Dann wird ein Paar von Magnetsensoren 60, 60 in einem Radialrichtungs-Zwischenraum C4 (siehe 6), der durch die ersten und zweiten ebenen Bereiche 51a, 52a gebildet wird, aufgenommen.
  • Das heißt, der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 wird im Wesentlichen in einer Ringform ausgebildet, die sich über einen großen Bereich in Umfangsrichtung von ungefähr 320° erstreckt oder in diesem Bereich liegt, außerdem wird der Magnetfluss-Konzentrationsring 51 an einer gegenüberliegenden Seite (an einer Position, die symmetrisch um einen Mittelpunkt herum ist) an einem ersten ausgeschnittenen Bereich 51c, der durch Ausschneiden in Umfangsrichtung ausgebildet ist, mit dem ersten ebenen Bereich 51a vorgesehen, der ein erster, dem Sensor zugewandter Bereich ist. Wie aus 7 ersichtlich, wird der erste ebene Bereich 51a dadurch ausgebildet, dass ein bestimmter Umfangsrichtungsbereich, der an der gegenüberliegenden Seite zum ersten ausgeschnittenen Bereich 51c positioniert ist, in radialer äußerer Richtung hervorsteht, um somit im horizontalen Querschnitt eine konvexe Form oder einen Vorsprung aufzuweisen.
  • Der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 wird im Wesentlichen in einer Ringform ausgebildet, die sich über einen Bereich in Umfangsrichtung von ungefähr 290° erstreckt oder in diesem Bereich liegt, der schmaler als der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 ist, außerdem ist der zweite Flusskonzentrationsring 52 an einer gegenüberliegenden Seite (an einer Position, die symmetrisch um einen Mittelpunkt herum ist) an einem zweiten ausgeschnittenen Bereich 52c, der durch Ausschneiden in Umfangsrichtung gebildet wird, mit dem zweiten ebenen Bereich 52a vorgesehen, der ein zweiter, dem Sensor zugewandter Bereich ist. Wie aus 7 ersichtlich, wird der zweite ebene Bereich 52a dadurch gebildet, dass ein bestimmter Umfangsrichtungsbereich, der an der gegenüberliegenden Seite am zweiten ausgeschnittenen Bereich 52c positioniert ist, in die radiale innere Richtung gedrückt wird, um somit eine ebene Form aufzuweisen.
  • Weil hier die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 Ringe sind, die bogenförmig ausgebildet sind, um die Rotationsachse Z zu umschließen, können diese Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 nur durch Pressen einer Metallplatte entlang eines Umfangs der Drehachse Z gebildet werden. Dies führt zu einer Kostenreduktion beim Herstellen des Drehmomentsensors TS. Wie oben beschrieben, werden zusätzlich beide ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 in einem C-förmigen Ring im horizontalen Querschnitt ausgebildet, der sich über 180° entlang der Umfangsrichtung erstreckt, um somit die Drehachse Z in einem vorbestimmten Bereich über 180° in Umfangsrichtung der Drehachse Z zu umschließen. Auch in einem Fall, in dem sich jede Position der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 in radialer Richtung verschiebt, kann somit ein Erfassungsfehler des Magnetsensors 60 infolge der Positionsverschiebung der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 unterdrückt werden.
  • Wenn ferner ein Außenseitenbereich in Umfangsrichtung des ersten ebenen Bereich 51a einen ersten Bogenbereich 51b bezüglich des ersten ebenen Bereichs 51a bezeichnet, wie in 7 dargestellt, ist der erste ebene Bereich 51a zu einer Außenseite versetzt, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum C5 zwischen dem ersten ebenen Bereich 51a und dem ersten Ringbereich 43 zumindest größer als der Radialrichtungs-Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Bogenbereich 51b und dem ersten Ringbereich 43 (das heißt C2 < C5).
  • Wenn außerdem bezüglich des zweiten ebenen Bereichs 52a ein Außenseitenbereich in Umfangsrichtung des zweiten ebenen Bereichs 52a einen zweiten Bogenbereich 52b bezeichnet, ist der zweite ebene Bereich 52a zu einer Innenseite versetzt, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum C6 zwischen dem zweiten Innenbereich 52a und dem zweiten Ringbereich 44 zumindest größer als der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Bogenbereich 52b und dem zweiten Ringbereich 44 ist (das heißt C3 < C6).
  • Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sind miteinander durch einen Isolator 53 (siehe 2) verbunden, der durch dasselbe Kunststoffmaterial wie das der Isolatoren 22 und 33 des magnetischen Elements 20 und der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 ausgebildet ist. Außerdem sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 am großen Durchmesserbereich 11a des Gehäusekörpers 11 über den Isolator 53 durch eine bestimmte Fixierungsart (zum Beispiel durch Bolzen) fixiert, so dass zumindest ein Teil eines Axialrichtungsbereichs X (siehe 4) der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sich mit den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 in axialer Richtung überlappen, wenn sie aus radialer Richtung zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 betrachtet werden (zumindest ein Teil eines Axialrichtungsbereichs X der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 und der ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 sind schichtweise in radialer Richtung angeordnet).
  • Wie oben erwähnt, wird ein Paar von Magnetsensoren 60, 60 im Radialrichtungs-Zwischenraum C4 zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 aufgenommen. Jeder der Magnetsensoren 60, 60 weist einen Erfassungsbereich 61, der ein Hall-IC ist, und einen Verbindungsanschluss 62 auf.
  • Der Erfassungsbereich 61 weist darin eine Hall-Vorrichtung auf und erfasst durch die Hall-Vorrichtung das Magnetfeld (den Magnetfluss), der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 (zwischen den ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a) hindurchgeht.
  • Der Verbindungsanschluss 62 ist ein Anschluss, um den Erfassungsbereich 61 mit einer Steuerplatine 63 (eine Leiterplatte bzw. Schaltplatte, siehe 2), die oberhalb des Drehmomentsensors TS angeordnet ist, zu verbinden.
  • Das heißt, jeder Magnetsensor 60 selbst wird durch Verbinden mit der Steuerplatine 63 über den Verbindungsanschluss 62 gesichert bzw. geschützt, und die Magnetsensoren 60, 60 werden im Radialrichtungs-Zwischenraum C4 zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 (den ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a) mit den Magnetsensoren 60, 60 aufgenommen, die den vorbestimmten Luftspalt C1 von den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 mit Abstand anordnen (die ersten und zweiten ebenen Bereiche 51a, 52a). Unter Verwendung des Hall-Effekts erfassen die Magnetsensoren 60, 60 durch die Hall-Vorrichtung die Magnetflussdichte bzw. magnetische Induktion, die zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 hindurchgeht, durch die Erfassungsbereiche 61, 61. Dann wird eine Drehmomentverarbeitung in der Steuerplatine 63 unter Verwendung eines Ausgangssignals ausgeführt, das sich gemäß der erfassten Magnetflussdichte von den erfassten Bereichen 61, 61 ändert.
  • Wie in 2 dargestellt, ist hier die Steuerplatine 63 mit der ECU 4 (siehe 1) über einen Board-to-board-Stecker bzw. -Steckverbinder 64 (auch ein Kabelbaum) verbunden, der zu einer Innenseite des Gehäusekörpers 11 über eine Fensteröffnung 11c hindurchgeführt wird, die auf einer Seitenfläche des großen Durchmesserbereichs 11a des Gehäusekörpers 11 ausgebildet ist. Die Fensteröffnung 11c ist an einer Seite in axialer Richtung der Drehachse Z (an einer oberen Endbereichsseite in 2) bezüglich der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 angeordnet, und zwar so, dass die Fensteröffnung 11c ausgebildet ist, um somit nicht störend auf die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 in radialer Richtung einzuwirken.
  • Als nächstes werden die Funktion und Wirkung des Drehmomentsensors TS der ersten Ausführungsform bezüglich der 1 bis 8 erläutert.
  • Wenn das Lenkdrehmoment gemäß dem Drehmomentsensors TS, der wie oben eingerichtet ist, nicht zwischen der Eingangswelle 1 und der ersten Ausgangswelle 3 erzeugt wird und die Lenkwelle sich in einem neutralen Positionszustand befindet, wird jede Grenze bzw. Abgrenzung zwischen den Magnetpolen des Permanentmagneten 21 exakt bzw. genau in einer mittleren Position in Umfangsrichtung zwischen den ersten und zweiten Nagelbereichen 41, 42 positioniert, danach sind die Magnetbahnwiderstände des Permanentmagneten 21 bezüglich der ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 miteinander gleich. Folglich ist das Magnetfeld, das im Permanentmagneten 21 erzeugt wird, zwischen den ersten und zweiten Nagelpositionen 41, 42 kurzgeschlossen und das Magnetfeld entweicht nicht zu den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44. Der Magnetfluss des Magnetfeldes wird somit nicht durch jeden Magnetsensor 60 erfasst.
  • Wenn das Lenkrad SW durch die Lenkbetätigung des Fahrers gedreht wird und das Lenkdrehmoment auf die Eingangswelle 1 wirkt (das Lenkdrehmoment wird zwischen der Eingangswelle 1 und der ersten Ausgangswelle 3 erzeugt), dann verschiebt sich jede Grenze zwischen den Magnetpolen des Permanentmagneten 21 zu einer Seite in Umfangsrichtung der ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42, danach wird der Magnetbahnwiderstand der einen Seite, zu der sich jede Grenze in Umfangsrichtung verschiebt, unter bzw. von den Magnetbahnwiderständen des Permanentmagneten 21 bezüglich der ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 groß. Folglich entweicht das Magnetfeld, das im Permanentmagneten 21 erzeugt wird, zu den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 und fließt bzw. bewegt sich über die ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 zu den benachbarten Magnetpolen. Folglich geht der Magnetfluss von einer Seite zur anderen Seite zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 hindurch und die Magnetflussdichte wird durch die Magnetsensoren 60, 60 erfasst. Auf der Basis des Lenkdrehmoments, das durch das Ausgangssignal der Magnetsensoren 60, 60 verarbeitet wird (berechnet wird), wird eine Verarbeitung (Berechnung) des Lenkhilfsdrehmoments durch den Elektromotor M in der ECU 4 ausgeführt.
  • Nach der Ausführung der Lenkbetätigung des Fahrers werden eine Lenkrichtung und eine vorgesehene Richtung des Lenkhilfsdrehmoments durch eine Richtung des Magnetflusses, der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen 51, 52 hindurchgeht, eingeschätzt oder bestimmt.
  • Wie beim Drehmomentsensor des Stands der Technik wird nach Erfassung des Drehmoments hier der Drehmomentsensor TS ebenfalls nicht unter Verwendung eines bestimmten Abschirmelements abgeschirmt. Wie in 8 dargestellt, wirkt somit nicht nur ein inneres Magnetfeld durch den Permanentmagneten 21, sondern auch ein äußeres Magnetfeld OF, das nicht zum Permanentmagneten 21 gehört, auf die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52.
  • Im Drehmomentsensor TS der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch ein Teil des Axialrichtungsbereichs X der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 in einem Radialrichtungs-Zwischenraum zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 aufgenommen und überlappt sich mit den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 in axialer Richtung, bei Betrachtung aus radialer Richtung (ein Teil des Axialrichtungsbereichs X der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 und der ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 ist schichtweise in radialer Richtung angeordnet). Wegen dieser Konfiguration oder Anordnung wird ein Magnetfluss RF in radialer Richtung beim bzw. zwischen dem äußeren Magnetfeld OF, das sich auf einen Teil des Axialrichtungsbereichs X bezieht, der zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 aufgenommen bzw. angeordnet ist, durch den zweiten Ringbereich 44 des zweiten Jochelements 32 aufgenommen, das an einem äußersten Umfang angeordnet ist. Wenn der Magnetfluss RS in radialer Richtung, der durch den zweiten Ringbereich 44 aufgenommen wird, auf den zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 über den zweiten Ringbereich 44 wirkt, wird daher der Magnetfluss RF in radialer Richtung durch einen Luftspalt des Radialrichtungs-Zwischenraums C6 zum Teil abgeschwächt. Die Wirkung des äußeren Magnetfelds OF auf einen Teil des Axialrichtungsbereichs X wird folglich reduziert oder gemindert im Vergleich zu einem Fall, in dem das äußere Magnetfeld OF direkt auf die beiden Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, wie beim Drehmomentsensor des Stands der Technik, wirkt.
  • Weil, wie oben erläutert, ein Teil des Axialrichtungsbereichs X der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 gemäß dem Drehmomentsensor TS (dem Hilfskraftlenkungssystem, das den Drehmomentsensor TS verwendet) der vorliegenden Erfindung durch den zweiten Ringbereich 44 des zweiten Jochelements 32, der an einer äußeren Umfangsseite eines Teils des Axialrichtungsbereichs X angeordnet ist, abgeschirmt (umschlossen oder umgeben), wird die Wirkung (Übertragung) des äußeren Magnetfelds OF auf die (zu den) ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 durch den zweiten Ringbereich 44 unterdrückt. Folglich kann die Drehmomenterfassungsgenauigkeit durch den Magnetsensor 60, der infolge des äußeren Magnetfelds (infolge der Erfassung des äußeren Magnetfelds) zur Verringerung neigt, verbessert werden.
  • Unter Berücksichtigung des Radialrichtungs-Zwischenraums zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 und dem zweiten Ringbereich 44 wird der Radialrichtungs-Zwischenraum C6 zwischen dem zweiten ebenen Bereich 52a und dem zweiten Ringbereich 44 ferner größer als der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Bogenbereich 52b und dem zweiten Ringbereich 44 (d. h. C3 < C6) eingestellt bzw. festgelegt. Mit dieser Zwischenraumfestlegung (C3 < C6) ist es möglich, eine Abschwächungswirkung des äußeren Magnetfelds OF zu erhöhen. Dadurch, dass außerdem das äußere Magnetfeld OF, das durch den zweiten Ringbereich 44 übertragen wird, den zweiten ebenen Bereich 52a umgeht und zum zweiten Bogenbereich 52b übertragen wird, wo der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Bogenbereich 52b und dem zweiten Ringbereich 44 klein ist (der Magnetbahnwiderstand ist klein), im Vergleich mit dem Radialrichtungs-Zwischenraum C6, erstreckt bzw. verlängert sich eine Übertragungsstrecke des äußeren Magnetfelds OF zu den Magnetsensoren 60, 60. Folglich können Beeinträchtigungen bzw. negative Auswirkungen des äußeren Magnetfelds OF auf die Drehmomenterfassung wirksam reduziert werden.
  • Zusätzlich wird der erste ebene Bereich 51a bezüglich des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 auch ausgebildet, um somit zur Außenseite hervorzustehen, so dass der Radialrichtungs-Zwischenraum C5 zwischen dem ersten ebenen Bereich 51a und dem zweiten Ringbereich 42 größer als der Radialrichtungs-Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Bogenbereich 51b und dem ersten Ringbereich 43 ist (d. h. C2 < C5). Mit dieser Zwischenraumfestlegung (C2 < C5) wird der Radialrichtungs-Zwischenraum C4 zwischen den ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a schmaler, folglich kann dann die Erfassungsgenauigkeit durch den Magnetsensor 60 verbessert werden. Zusätzlich verlängert sich eine Umfangslänge (eine Gesamtlänge) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51, die dazu neigt, kürzer als die des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 infolge der Tatsache zu sein, dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 an der inneren Umfangsseite angeordnet ist, wodurch sich beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgleichen.
  • Bezüglich der beiden Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 werden außerdem die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgebildet, so dass ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51, der an der inneren Umfangsseite positioniert ist, schmaler ist, und ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, der an der äußeren Umfangsseite positioniert ist, weiter bzw. breiter ist, nämlich dass, wie in 7 dargestellt, eine Umfangsrichtungslänge 12 (eine Umfangsrichtungs-Öffnungslänge 12) des zweiten ausgeschnittenen Bereichs 52c größer ist als eine Umfangsrichtungslänge L1 (eine Umfangsrichtungs-Öffnungslänge L1) des ersten ausgeschnittenen Bereichs 51c (d. h. L1 < L2). Mit dieser Konfiguration (L1 < L2) werden beiden Umfangslängen der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 im Wesentlichen ausgeglichen und dies führt auch zu einem Ausgleich der beiden Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Wenn hier die beiden Umfangsrichtungs-Winkelbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 zueinander gleich eingestellt werden, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der äquivalent bzw. gleichwertig zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Daher wird eine Effizienz bzw. Wirksamkeit der Mag netflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Durch die Tatsache, wie oben beschrieben, dass der Umfangsrichtungs-Winkelbereich des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, der an der äußeren Umfangsseite positioniert ist, relativ weit bzw. groß festgelegt wird (die Umfangsrichtungslänge 12 des zweiten ausgeschnittenen Bereichs 52c wird relativ groß festgelegt), kann jedoch dieses Problem des unausgeglichenen Zustands vermieden werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, um mit dem zweiten Ringbereich 44 umschlossen bzw. umgeben zu sein, und die beiden Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sind nur an der äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs 43 angeordnet. Wie in 8 dargestellt, ist es somit möglich, Beeinträchtigungen eines äußeren Magnetfelds in axialer Richtung (ein Magnetfluss RF in axialer Richtung) zu reduzieren, das in die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 von den Endspitzenöffnungsseiten der ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 eintritt. Wenn hier die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sowohl an den inneren als auch äußeren Umfangsseiten des ersten Ringbereichs 43 angeordnet sind, ist ein Element erforderlich, um die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 magnetisch zu verbinden, mit diesem verbindenden Element, das über dem ersten Ringbereich 43 angeordnet ist, und dieses verbindende Element wird leicht durch das äußere Magnetfeld aus axialer Richtung beeinflusst bzw. beeinträchtigt. Durch die Tatsache, wie oben beschrieben, dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 aufgenommen sind, kann jedoch dieses Problem vermieden werden.
  • Auch mit Bezug auf die Fensteröffnung 11c in der vorliegenden Ausführungsform, durch die der Board-to-Board-Stecker 64 zur Innenseite des Gehäuses 10 hindurchgeführt wird, ist die Fensteröffnung 11c ferner an der Position angeordnet, an der die Fensteröffnung 11c nicht störend auf die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 einwirkt. Diese Anordnung vermeidet ein Problem, dass das äußere Magnetfeld, das in das Gehäuse 10 durch die Fensteröffnung 11c eintritt, direkt auf die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 wirkt.
  • 9A bis 9D stellen eine zweite Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. der vorliegenden Erfindung dar. In der zweiten Ausführungsform wird die Konfiguration der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 der ersten Ausführungsform verändert.
  • D. h., die ersten und zweiten, sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 41b, 42b der ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 werden in der vorliegenden Ausführungsform entfernt. Stattdessen werden erste und zweite Verbindungsbereiche 45, 46 dadurch ausgebildet, dass ein Gesamtumfang von jedem Basisendbereich der ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 gebogen werden und sich in radialer Richtung der Drehachse Z erstrecken. Insbesondere werden die ersten und zweiten Verbindungsbereiche 45, 46 zwischen den ersten und zweiten Nagelbereichen 41, 42 (entsprechen den ersten und zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Bereichen 41a, 42a) und die ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 der ersten Ausführungsform jeweils ausgebildet, um sich somit in radialer Richtung zu erstrecken und eine Bodenseite eines Aufnahmebereichs 50 eines Magnetfluss-Konzentrationsrings, der zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 ausgebildet wird, abzuschirmen (abzudecken oder zu schließen). Wie aus 9A bis 9D ersichtlich, verbinden die ersten und zweiten Verbindungsbereiche 45, 46 den ersten Nagelbereich 41 und den ersten Ringbereich 43 und den zweiten Nagelbereich 42 und den zweiten Ringbereich 44.
  • Mit Ausnahme der obigen Komponenten sind die Konfigurationen im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Jede Komponente wird durch dieselbe Bezugsziffer in den Zeichnungen bezeichnet und ihre Erläuterung hier weggelassen.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen 9A bis 9D und 10A bis 10D deutlich wird, können in der vorliegenden Ausführungsform die Beeinträchtigungen des äußeren Magnetfelds OF auf die Drehmomenterfassung effektiver unterdrückt werden, weil das Eintreten des äußeren Magnetfelds OF von der Bodenseite des Aufnahmebereichs des Magnetfluss-Konzentrationsrings durch die ersten und zweiten Verbindungsbereiche 45, 46 unterdrückt werden können.
  • 11A bis 11C stellen eine erste Modifikation der zweiten Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. der vorliegenden Erfindung dar. In der ersten Modifikation sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 angeordnet, um somit vollständig im Aufnahmebereichs 50 des Magnetfluss-Konzentrationsrings aufgenommen zu werden, und die gesamten bzw. vollständigen Axialrichtungsbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 überlappen sich mit dem zweiten Ringbereich 44 (auch mit dem ersten Ringbereich 43) in axialer Richtung, bei Betrachtung aus radialer Richtung (die gesamten Axialrichtungsbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 und der zweite Ringbereich 44 (auch der erste Ringbereich 43) sind schichtweise in radialer Richtung angeordnet).
  • Im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform, die in 12A bis 12C dargestellt ist, werden die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 bei dieser Konfiguration durch die ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44, die an den äußersten Seiten in axialer und radialer Richtung angeordnet sind, sowohl durch den Magnetfluss RF in axialer Richtung als auch den Magnetfluss RF in radialer Richtung des äußeren Magnetfelds OF nicht beeinflusst. Die Beeinträchtigungen des äußeren Magnetfelds OF auf die Drehmomenterfassung können daher effektiver unterdrückt werden.
  • 13A und 13B stellen eine zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. der vorliegenden Erfindung dar. Während sowohl die Umfangsrichtungs-Winkelbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 festgelegt werden, um miteinander im Wesentlichen gleich zu sein, wird in der zweiten Modifikation der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 und dem zweiten Ringbereich 44 größer als der Radialrichtungs-Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 und dem ersten Ringbereich 43 (d. h. C2 < C3) zu sein.
  • Durch die Tatsache, dass der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52, der an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, und dem zweiten Ringbereich 44 festgelegt ist, um größer zu sein, können beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingestellt werden, und danach sind beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgeglichen. Wenn hier beide Radialrichtungs-Zwischenräume C2, C3 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 größer als ein Bereich, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, der länger als der des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird die Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht und dieses führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Durch die Tatsache, wie oben beschrieben, dass der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 an der äußeren Umfangsseite festgelegt ist, um relativ groß zu sein, wird jedoch die Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch den erhöhten Magnetbahnwiderstand aufgehoben, der sich aus dem erweiterten Radialrichtungs-Zwischenraum C3 ergibt, folglich wird dieses Problem vermieden.
  • 14 stellt eine dritte Modifikation der zweiten Ausführungsform des Drehmomentsensors etc. der vorliegenden Erfindung dar. Während beide Umfangsrichtungs-Winkelbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 festgelegt sind, um im Wesentlichen miteinander gleich zu sein, wird in der dritten Modifikation eine axiale Richtungslänge 14 des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 festgelegt, um kleiner (kürzer) als eine axiale Richtungslänge L3 des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 zu sein (d. h. L4 < L3).
  • Dadurch, dass die axiale Richtungslänge 14 des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, der an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, festgelegt wird, um relativ klein zu sein, können ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 und dem ersten Ringbereich 43 und ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 eingestellt werden, und folglich sind beide Wirkungen der Magnetflusskonzentration der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgeglichen. Wenn hier beide radialen Richtungslängen 13, 14 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird der gegenüberliegende Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, der länger bzw. größer als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird die Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Durch die Tatsache, wie oben beschrieben, dass die axiale Richtungslänge 14 des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, der an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, festgelegt ist, um relativ klein zu sein, wird jedoch die Erhöhung der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch Reduzierung des gegenüberliegenden Bereichs zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 und dem zweiten Ringbereich 44, der sich aus der verkürzten axialen Richtungslänge 14 ergibt, aufgehoben, und folglich dann dieses Problem vermieden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen und Modifikationen begrenzt. Nicht nur Konfigurationen oder Anordnungen von z. B. dem Gehäuse 10 und den ersten und zweiten Zahnstangenmechanismen RP1, RP2, die nicht direkt als Merkmale in der vorliegenden Erfindung enthalten sind, sondern auch eine Konfiguration oder Anordnung des magnetischen Elements 20, der ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 (die ersten und zweiten Magnetflusskonzentrationselemente 54, 55), die die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind, können frei bzw. beliebig gemäß den Spezifikationen des Fahrzeugs und des Drehmomentsensors geändert oder modifiziert werden.
  • In den obigen Ausführungsformen und Modifikationen wird z. B. der Drehmomentsensor TS mit dem Drehmomentsensor TS, der für ein sogenanntes duales Hilfskraftlenkungssystem vom Zahnradtyp verwendet wird, erläutert, in dem das Lenksystem und das Unterstützungssystem unabhängig voneinander vorgesehen sind. Wenn das Hilfskraftlenkungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das den Drehmomentsensor TS verwendet, sofern das Hilfskraftlenkungssystem das eine System ist, das auf der Basis der Drehmomenterfassung des Drehmomentsensors TS gesteuert wird, wie z. B. ein sogenanntes Hilfskraftlenkungssystem vom einzelnen Zahnradtyp, in dem die zweite Ausgangswelle 6 entfernt ist und der Elektromotor M mit der ersten Ausgangswelle 3 über den Untersetzungsgetriebemechanismus 5 gekoppelt ist, kann jedoch die vorliegende Erfindung auf jedes Hilfskraftlenkungssystem angewendet bzw. verwendet werden.
  • Ferner sind in den obigen Ausführungsformen und Modifikationen die ersten Nagelbereiche 41 und zweiten Nagelbereiche 42 bezüglich der ersten und zweiten Jochelementen 31, 32 konzentrisch angeordnet. Diese Anordnung könnte jedoch geändert werden, sofern beide Nagelbereiche 41, 42 um die Drehachse Z konzentrisch festgelegt sind. Die ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 könnten z. B. so angeordnet werden, dass ein Luftspalt zwischen dem ersten Nagelbereich 41 und dem Permanentmagneten 21 und ein Luftspalt zwischen dem zweiten Nagelbereich 42 und dem Permanentmagneten 21 unterschiedlich voneinander sind. Oder alternativ könnten die ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 so angeordnet werden, dass die ersten Nagelbereiche 41 an einer inneren Umfangsseite des Permanentmagneten 21 und die zweiten Nagelbereiche 42 an einer äußeren Umfangsseite des Permanentmagneten 21 angeordnet werden, während die Luftspalten zwischen dem ersten Nagelbereich 41 und dem Permanentmagneten 21 und zwischen dem zweiten Nagelbereich 42 und dem Permanentmagneten 21 beibehalten bzw. aufrechterhalten werden. Durch Einstellen der Anordnungen (Positionen) der ersten und zweiten Nagelbereiche 41, 42 auf diese Weise kann eine Differenz des Magnetbahnwiderstands zwischen den beiden Jochelementen 31, 32, die infolge der Anordnung der inneren und äußeren Umfangsseiten ansteigt, eingestellt werden, und folglich kann danach die Drehmomenterfassungsgenauigkeit durch den Drehmomentsensor TS weiter verbessert werden.
  • Die obigen Ausführungsformen und Modifikationen können vorteilhafte Wirkungen, wie oben beschrieben, erzeugen. Zusätzlich zu diesen werden modifizierte Beispiele mit im Wesentlichen denselben Effekten wie die obigen Ausführungsformen nachstehend erläutert.
    • (a) Im Drehmomentsensor TS ist der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 so festgelegt, dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum C6 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 an einem zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, wo der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 dem Magnetsensor 60 in radialer Richtung zugewandt ist, größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 an einem Außenseitenbereich 52b in Umfangsrichtung des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, mit Ausnahme des zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a.
  • Durch Festlegen des Radialrichtungs-Zwischenraums C6 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 am zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a, um relativ groß zu sein, umgeht das äußere Magnetfeld, das durch den zweiten Ringbereich 44 übertragen wird, gemäß dem Drehmomentsensor von (a) den zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a und wird zum Außenseitenbereich 52b in Umfangsrichtung übertragen, wo der Radialrichtungs-Zwischenraum C3 im Vergleich zu dem Radialrichtungs-Zwischenraum C6 klein ist (Magnetbahnwiderstand ist klein). Die Übertragungsstrecke des äußeren Magnetfelds zum Magnetsensor 60 verlängert sich dadurch. Folglich können Beeinträchtigungen des äußeren Magnetfelds auf die Drehmomenterfassung wirksam reduziert werden.
    • (b) Im Drehmomentsensor TS ist der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 eingerichtet, so dass ein erster, dem Sensor zugewandter Bereich 51a des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51, wo der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 dem Magnetsensor 60 in radialer Richtung zugewandt ist, in radialer äußerer Richtung bezüglich eines Außenseitenbereichs in Umfangsrichtung 51b des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 hervorsteht, mit Ausnahme des ersten, dem Sensor zugewandten Bereich 51a.
  • Durch die Tatsache, dass der erste, dem Sensor zugewandte Bereich 51a gemäß dem Drehmomentsensor von (b) ausgebildet ist, um somit in radialer äußerer Richtung hervorzustehen, wird der Radialrichtungs-Zwischenraum C4 zwischen den ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a kleiner bzw. schmaler und auch die Umfangslänge (eine Gesamtlänge) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 verlängert sich, der dazu neigt, kürzer als die des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 infolge der Tatsache zu sein, dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 an der inneren Umfangsseite angeordnet ist, wodurch sich beide magnetische Pfadwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgleichen.
    • (c) Im Drehmomentsensor TS sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, so dass ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse Z durch den zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 umschließt, kleiner ist als ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse Z durch den ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 umschließt.
  • Wenn die beiden Umfangsrichtungs-Winkelbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingestellt sind, um miteinander gleich zu sein, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird eine Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht, und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Gemäß dem Drehmomentsensor von (c) sind jedoch beide magnetische Pfadwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, ausgeglichen.
    • (d) Im Drehmomentsensor TS sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 so eingerichtet, dass eine axiale Richtungslänge 14 des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 kürzer als eine axiale Richtungslänge L3 des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 ist.
  • Wenn beide axialen Richtungslängen 13, 14 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird der gegenüberliegende Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 äquivalent ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird die Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht, und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Gemäß dem Drehmomentsensor von (d) wird jedoch die Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch Reduzierung des gegenüberliegenden Bereichs zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und zweiten Ringbereich 44 aufgehoben, die sich aus der gekürzten axialen Richtungslänge 14 ergibt, danach sind beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, ausgeglichen.
    • (e) Im Drehmomentsensor TS sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 und dem ersten Ringbereich 43.
  • Wenn beide Radialrichtungs-Zwischenräume C2, C3 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich erfolgt eine Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Gemäß dem Drehmomentsensor von (e) wird jedoch die Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch den erhöhten Magnetbahnwiderstand aufgehoben, der sich aus dem erweiterten Radialrichtungs-Zwischenraum C3 ergibt, anschließend sind beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, ausgeglichen.
    • (f) Im Drehmomentsensor TS ist der zweite Ringbereich 44 eingerichtet, so dass die gesamten Axialrichtungsbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 sich mit dem zweiten Ringbereich 44 in axialer Richtung überlappen, bei Betrachtung aus radialer Richtung.
  • Gemäß dem Drehmomentsensor von (f) können Beeinträchtigungen des äußeren Magnetfelds auf den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (51, 52) daher effektiver unterdrückt werden.
    • (g) Im Drehmomentsensor (TS) ist der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 eingerichtet, um die Drehachse (Z) in einem Umfangsrichtungs-Winkelbereich über 180° zu umschließen.
  • Gemäß dem Drehmomentsensor von (g), auch in einem Fall, wo sich jede Position der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 in radialer Richtung verschiebt, kann ein Erfassungsfehler des Magnetsensors 60 infolge der Positionsverschiebung der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 unterdrückt werden.
    • (h) Der Drehmomentsensor (TS) weist auf: ein Gehäuse 10, das durch nicht magnetisches Material ausgebildet ist; und einen Kabelbaum, der zu einer Innenseite des Gehäuses 10 über eine Fensteröffnung 11c hindurchgeführt wird, die das Gehäuse 10 durchdringt und ein Erfassungssignal des Magnetsensors 60 zu einer äußeren Vorrichtung überträgt. Und die Fensteröffnung 11c ist an einer versetzten Position in axialer Richtung bezüglich der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 angeordnet.
  • Gemäß dem Drehmomentsensor von (h) ist es möglich, ein Problem zu vermeiden, dass das äußere Magnetfeld, das über die Fensteröffnung 11c in das Gehäuse 10 eintritt, direkt auf die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 wirkt.
    • (i) Im Drehmomentsensor (TS) werden die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 durch Formpressen ausgebildet.
  • Weil eine gekrümmte (gebogene) Richtung des Formpressens nur eine Richtung entlang der Drehachse (Z) ist, werden die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 gemäß dem Drehmomentsensor von (i) einfach bzw. mühelos ausgebildet.
    • (j) Im Hilfskraftlenkungssystem ist der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 nur an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs 41 des ersten Jochelements 31 angeordnet.
  • Wenn die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 an beiden inneren und äußeren Umfangsseiten des ersten Ringbereichs 43 angeordnet sind, ist ein Element, um die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 magnetisch zu verbinden, mit diesem Verbindungselement erforderlich, das über dem ersten Ringbereich 43 angeordnet ist, und dieses Verbindungselement wird einfach durch das äußere Magnetfeld aus axialer Richtung beeinflusst.
  • Jedoch ist es gemäß dem Hilfskraftlenkungssystem von (j) möglich, den Einfluss des äußeren Magnetfeldes aus axialer Richtung zu reduzieren.
    • (k) Im Hilfskraftlenkungssystem ist der zweite Ringbereich 44 ausgebildet, so dass ein Durchmesser des zweiten Ringbereichs 44 größer als ein Durchmesser eines virtuellen Kreises ist, der durch Verbinden der zweiten Nagelbereiche 42 ausgebildet ist, und einen zweiter Verbindungsbereich 46, der den zweiten Ringbereich 44 und jeden zweiten Nagelbereich 42 verbindet, ist so ausgebildet, um sich von jedem Basisendbereich der zweiten Nagelbereiche 42 zu einer radialen äußeren Richtung zu erstrecken.
  • Gemäß dem Hilfskraftlenkungssystem von (k) ist es durch den zweiten Verbindungsbereich 46 möglich, den Einfluss des äußeren Magnetfelds zu reduzieren, das in den Aufnahmebereich 50 des Magnetfluss-Konzentrationsrings von einer Außenseite der Axialrichtung eintritt.
    • (l) Im Hilfskraftlenkungssystem wird der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 so festgelegt, dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C6) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 an einem zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, wo der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 dem Magnetsensor 60 in radialer Richtung zugewandt ist, größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 an einem Außenseitenbereich 52b der Umfangsrichtung des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52, mit Ausnahme des zweiten, dem Sensor zugewandten Bereichs 52a.
  • Durch Festlegen des Radialrichtungs-Zwischenraums (C2) gemäß dem Hilfskraftlenkungssystems von (l) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 am zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a, um relativ groß zu sein, umgeht das äußere Magnetfeld, das durch den zweiten Ringbereich 44 übertragen wird, den zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich 52a und wird zum Außenseitenbereich 52b der Umfangsrichtung übertragen, wo der Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) im Vergleich mit dem Radialrichtungs-Zwischenraum (C6) klein ist (Magnetbahnwiderstand ist klein). Die Übertragungsstrecke des äußeren Magnetfelds zum Magnetsensor 60 verlängert sich dadurch. Folglich können Beeinträchtigungen des äußeren Magnetfelds auf die Drehmomenterfassung wirksam reduziert werden.
    • (m) Im Hilfskraftlenkungssystem ist der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 eingerichtet, so dass ein erster, dem Sensor zugewandter Bereich 51a des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51, wo der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 dem Magnetsensor 60 in radialer Richtung zugewandt ist, in radialer äußerer Richtung bezüglich eines Außenseitenbereichs 51b der Umfangsrichtung des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 hervorsteht, mit Ausnahme des ersten, dem Sensor zugewandten Bereich 51a.
  • Durch die Tatsache, dass der erste, dem Sensor zugewandte Bereich 51a gemäß dem Hilfskraftlenkungssystem von (m) ausgebildet ist, um somit in radialer äußerer Richtung hervorzustehen, wird der Radialrichtungs-Zwischenraum C4 zwischen den ersten und zweiten ebenen Bereichen 51a, 52a schmal bzw. klein, und es verlängert sich auch die Umfangslänge (eine Gesamtlänge) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51, die eher kürzer als die des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 infolge der Tatsache ist, dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring 51 an der inneren Umfangsseite angeordnet ist, wodurch sich beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 ausgleichen.
    • (n) Im Hilfskraftlenkungssystem sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, so dass ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse Z durch den zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 umschließt, kleiner als ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich ist, der die Drehachse Z durch den ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 umschließt.
  • Wenn beide Umfangsrichtungs-Winkelbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, die länger ist als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache, dass der zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird eine Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, sind jedoch gemäß dem Drehmomentsensor von (n) ausgeglichen.
    • (o) Im Hilfskraftlenkungssystem sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, so dass eine axiale Richtungslänge 14 des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 kürzer als eine axiale Richtungslänge L3 des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 ist.
  • Wenn beide axialen Richtungslängen 13, 14 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird der gegenüberliegende Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 äquivalent ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich wird die Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 erhöht, und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Gemäß dem Drehmomentsensor von (o) wird jedoch die Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch Reduzieren des gegenüberliegenden Bereichs zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und zweiten Ringbereich 44 aufgehoben, das sich aus der gekürzten axialen Richtungslänge 14 ergibt, und anschließend sind beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, ausgeglichen.
    • (p) Im Hilfskraftlenkungssystem sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 eingerichtet, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum C3 zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum C2 zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 und dem ersten Ringbereich 43.
  • Wenn beide Radialrichtungs-Zwischenräume C2, C3 festgelegt sind, um miteinander gleich zu sein, wird ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52 und dem zweiten Ringbereich 44 durch einen Bereich größer, der zur Umfangsrichtungslänge des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 äquivalent ist, die länger als die des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings 51 infolge der Tatsache ist, dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring 52 an der äußeren Umfangsseite positioniert ist. Folglich erfolgt eine Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings 52 und dies führt zu einem unausgeglichenen Zustand der Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52. Gemäß dem Drehmomentsensor von (p) wird jedoch die Zunahme der Effizienz der Magnetflusskonzentration durch den erhöhten Magnetbahnwiderstand aufgehoben, der sich aus dem erweiterten Radialrichtungs-Zwischenraum C3 ergibt, anschließend sind beide Magnetbahnwiderstände der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52, die schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind, ausgeglichen.
  • Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-202208 , eingereicht am 14. September 2012, wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
  • Obwohl die Erfindung gemäß den oben beschrieben bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Änderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch folgende Ansprüche definiert. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 14 Bezug genommen.
  • Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
    Ein Drehmomentsensor TS weist auf: ein magnetisches Element 20; ein erstes Jochelement 30 mit (a) ersten Segmentbereichen 41, die konzentrisch angeordnet sind, um dem magnetischen Element 20 in radialer Richtung gegenüber zu liegen, und (b) mit einem ersten Ringbereich 43; ein zweites Jochelement 32 mit (c) zweiten Segmentbereichen 42, die konzentrisch angeordnet sind, so dass die ersten und zweiten Segmentbereiche 41, 42 umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind und die zweiten Segmentbereichen 42 dem magnetischen Element 20 in radialer Richtung zugewandt sind und mit (d) einem zweiten Ringbereich 44; einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51, der zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen 43, 44 vorgesehen ist; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring 52, der zwischen dem zweiten Ringbereich 44 und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring 51 vorgesehen ist; und einen Magnetsensor 60. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 und die ersten und zweiten Ringbereiche 43, 44 sind schichtweise in radialer Richtung angeordnet. Ein Teil oder der gesamte axiale Richtungsbereich der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe 51, 52 wird durch den zweiten Ringbereich 44 umschlossen und abgeschirmt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Eingangswelle
    1b
    großer Durchmesserbereich
    2
    Torsionsstab bzw. Drehstab
    3
    erste Ausgangswelle
    3a
    Ritzel
    4
    ECU (electronic control unit)
    5
    Untersetzungsgetriebemechanismus
    6
    zweite Ausgangswelle
    6a
    zweites Ritzel
    7
    Zuganker
    8
    Zahnstange
    9
    Bolzen
    10
    Getriebegehäuse
    11
    Gehäusekörper
    11a
    kleiner Durchmesserbereich
    11b
    großer Durchmesserbereich
    11c
    Fensteröffnung
    12
    Gehäusedeckel
    12a
    eingeengter Bereich
    20
    magnetisches Element
    21
    Permanentmagnet
    22, 33, 55
    Isolator
    23, 34
    zylindrische Hülse
    31, 32
    Joch- bzw. Gabelelement
    41
    erster Segment bzw. Nagelbereich
    41a, 42a
    erster und zweiter Bereich
    42
    zweiter Segment bzw. Nagelbereich
    41b, 42b
    erster und zweiter Bereich
    43
    erster Ringbereich
    44
    zweiter Ringbereich
    45, 46
    Verbindungsteil bzw. Verbindungsbereich
    50
    Aufnahmeteil bzw. Aufnahmebereich
    51, 52
    erster und zweiter Magnetfluss-Konzentrationsring
    51a, 52a
    erster und zweiter ebener Bereich
    51c
    erster ausgeschnittener Bereich
    51b, 52b
    erster und zweiter Bogenbereich
    60
    Magnetsensor
    61
    Erfassungsbereich
    62
    Verbindungsanschluss
    63
    Steuerplatine (Leiter bzw. Schaltplatte)
    64
    Board-to-Board-Stecker bzw. Steckverbinder
    C1
    Luftspalt
    C2, C3, C4, C5, C6
    Spalt bzw. Raum bzw. Zwischenraum
    BR1, 2, 3
    Lager
    OF
    äußeres Magnetfeld
    AF
    Magnetfluss in axialer Richtung
    RF
    Magnetfluss in radialer Richtung
    RP1
    erster Zahnstangenmechanismus
    RP2
    zweiter Zahnstangenmechanismus
    Z
    Drehachse
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004-309463 [0002, 0002, 0003, 0010, 0011]
    • JP 2012-202208 [0111]

Claims (20)

  1. Drehmomentsensor (TS), der ein Drehmoment erfasst, das in einem Drehelement (einer Lenkwelle) erzeugt wird, das durch ein erstes Wellenelement (3) und ein zweites Wellenelement (1) gebildet wird, wobei beide von ihnen durch einen Torsionsstab (2) verbunden sind, wobei der Drehmomentsensor (TS) aufweist: ein magnetisches Element (20), das am ersten Wellenelement (3) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem ersten Wellenelement (3) zu drehen und unterschiedliche Magnetpole aufweist, die abwechselnd konzentrisch um eine Drehachse (Z) des Drehelements (der Lenkwelle) in Umfangsrichtung angeordnet sind; ein erstes Jochelement (31), das durch ein magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement (1) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement (1) zu drehen, wobei das erste Jochelement (31) aufweist: (a) eine Mehrzahl von ersten Segment- bzw. Nagelbereichen (41), die um die Drehachse (Z) konzentrisch angeordnet sind, um somit dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung der Drehachse (Z) gegenüberzuliegen; und (b) einen ersten Ringbereich (43), der die ersten Segmentbereiche (41) miteinander verbindet, ein zweites Jochelement (32), das durch magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement (1) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement (1) zu drehen, wobei das zweite Jochelement (32) aufweist: (c) eine Mehrzahl von zweiten Segmentbereichen (42), die um die Drehachse (Z) konzentrisch in der Weise angeordnet sind, dass die ersten Segmentbereiche (41) und die zweiten Segmentbereiche (42) abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind und die zweiten Segmentbereiche (42) dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung der Drehachse (Z) gegenüberliegen; und (d) einen zweiten Ringbereich (44), der an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs (43) angeordnet ist, um somit vom ersten Ringbereich (43) getrennt zu sein und diesem gegenüberzuliegen, und die zweiten Segmentbereiche (42) miteinander verbindet, einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51), der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) zwischen dem ersten Ringbereich (43) und dem zweiten Ringbereich (44) vorgesehen ist, so dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) und der erste Ringbereich (43) schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im ersten Ringbereich (43) erzeugt wird; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52), der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) zwischen dem zweiten Ringbereich (44) und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) vorgesehen ist, so dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und der zweite Ringbereich (44) in radialer Richtung schichtweise miteinander angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im zweiten Ringbereich (44) erzeugt wird; und einen Magnetsensor (60), der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen (51, 52) angeordnet ist und eine Hall-Vorrichtung aufweist, die eine Änderung des inneren Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen (51, 52) erfasst, die durch Aufnehmen des Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen (43, 44) auftritt, das sich gemäß einer Änderung eines relativen Winkels zwischen den ersten und zweiten Segmentbereichen (41, 42) und dem magnetischen Element (20) als Reaktion auf die Torsionsverformung des Torsionsstabs (2) ändert, und das Drehmoment, das im Drehelement (der Lenkwelle) erzeugt wird, auf der Basis eines Ausgangssignals des Magnetsensors (60) erfasst wird.
  2. Drehmomentsensor (TS) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) nur an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs (43) des ersten Jochelements (33) angeordnet ist.
  3. Drehmomentsensor (TS) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der zweite Ringbereich (44) ausgebildet ist, so dass ein Durchmesser des zweiten Ring bereichs (44) größer als ein Durchmesser eines virtuellen Kreises ist, der durch Verbinden der zweiten Segmentbereiche (42) ausgebildet ist, und ein zweiter Verbindungsbereich (46), der den zweiten Ringbereich (44) und jeden zweiten Segmentbereich (42) verbindet, ausgebildet ist, um sich somit von jedem Basisendbereich der zweiten Segmentbereiche (42) in eine radiale äußere Richtung zu erstrecken.
  4. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) so eingestellt bzw. angeordnet ist, dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C6) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) an einem zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich (52a) des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings (52), wo der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) dem Magnetsensor (60) in radialer Richtung gegenüberliegt, größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) an einem Außenseitenbereich (52b) der Umfangsrichtung des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52), mit Ausnahme des zweiten, dem Sensor zugewandten Bereichs (52a).
  5. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) eingerichtet ist, so dass ein erster, dem Sensor zugewandter Bereich (51a) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51), wo der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) dem Magnetsensor (60) in radialer Richtung zugewandt ist, in radialer äußerer Richtung bezüglich eines Außenseitenbereichs (51b) der Umfangsrichtung des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51) hervorsteht, mit Ausnahme des ersten, dem Sensor zugewandten Bereichs (51a).
  6. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse (Z) durch den zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) umschließt, kleiner ist als ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse (Z) durch den ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) umschließt.
  7. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass eine axiale Richtungslänge (L4) des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings (52) kürzer ist als eine axiale Richtungslänge (L3) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51).
  8. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C2) zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) und dem ersten Ringbereich (43).
  9. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: der zweite Ringbereich (44) eingerichtet ist, so dass sich die gesamten Axialrichtungsbereiche der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) mit dem zweiten Ringbereich (44) in einer axialen Richtung, bei Betrachtung aus radialer Richtung, überlappen.
  10. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) eingerichtet ist, um die Drehachse (Z) in einem Umfangsrichtungs-Winkelbereich über 180° zu umschließen.
  11. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, der ferner aufweist: ein Gehäuse (10), das durch nicht-magnetisches Material ausgebildet ist; und einen Kabelbaum, der an einer Innenseite des Gehäuses (10) durch eine Fensteröffnung (11c) hindurchgeführt ist, die das Gehäuse (10) durchgreift und ein Erfassungssignal des Magnetsensors (60) zu einer äußeren Vorrichtung überträgt, und wobei die Fensteröffnung (11c) an einer versetzten Position in axialer Richtung bezüglich der ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) angeordnet ist.
  12. Drehmomentsensor (TS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) durch Pressformen ausgebildet sind.
  13. Hilfskraftlenkungssystem, umfassend: einen Lenkmechanismus, der aufweist: – eine Lenkwelle, die durch eine Eingangswelle (1) ausgebildet ist, die sich gemäß einer Lenkbetätigung eines Lenkrades (SW) dreht, und eine Ausgangswelle (3), zu der eine Drehung der Eingangswelle (1) durch eine Verbindung der Eingangswelle (1) über einen Torsionsstab (2) übertragen wird; und – einen Umwandlungsmechanismus (RP1, RP2), der eine Drehung der Ausgangswelle (3) in eine Lenkbewegung der gelenkten Straßenräder umwandelt, – einen Drehmomentsensor (TS), der ein Lenkdrehmoment erfasst, das in der Lenkwelle erzeugt wird; und – einen Elektromotor (M), der eine Lenkkraft am Lenkmechanismus auf der Basis eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors (TS) vorsieht; und – wobei der Drehmomentsensor (TS) aufweist: ein magnetisches Element (20), das am ersten Wellenelement (3) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem ersten Wellenelement (3) zu drehen und unterschiedliche Magnetpole aufweist, die abwechselnd konzentrisch um eine Drehachse (Z) des Drehelements (der Lenkwelle) in Umfangsrichtung angeordnet sind; ein erstes Jochelement (31), das durch ein magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement (1) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement (1) zu drehen, wobei das erste Jochelement (31) aufweist: (a) eine Mehrzahl von ersten Segment- bzw. Segmentbereichen (41), die um die Drehachse (Z) konzentrisch angeordnet sind, um somit dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung der Drehachse (Z) gegenüberzuliegen; und (b) einen ersten Ringbereich (43), der die ersten Segmentbereiche (41) miteinander verbindet, ein zweites Jochelement (32), das durch magnetisches Material ausgebildet ist und am zweiten Wellenelement (1) vorgesehen ist, um sich somit einstückig mit dem zweiten Wellenelement (1) zu drehen, wobei das zweite Jochelement (32) aufweist: (c) eine Mehrzahl von zweiten Segmentbereichen (42), die um die Drehachse (Z) konzentrisch in der Weise angeordnet sind, dass die ersten Segmentbereiche (41) und die zweiten Segmentbereiche (42) abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind und die zweiten Segmentbereiche (42) dem magnetischen Element (20) in radialer Richtung der Drehachse (Z) gegenüberliegen; und (d) einen zweiten Ringbereich (44), der an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs (43) angeordnet ist, um somit vom ersten Ringbereich (43) getrennt zu sein und diesem gegenüberzuliegen, und die zweiten Segmentbereiche (42) miteinander verbindet, einen ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51), der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) zwischen dem ersten Ringbereich (43) und dem zweiten Ringbereich (44) vorgesehen ist, so dass der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) und der erste Ringbereich (43) schichtweise miteinander in radialer Richtung angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im ersten Ringbereich (43) erzeugt wird; einen zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52), der durch magnetisches Material ausgebildet ist und im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, wobei der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) zwischen dem zweiten Ringbereich (44) und dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) vorgesehen ist, so dass der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und der zweite Ringbereich (44) in radialer Richtung schichtweise miteinander angeordnet sind und darin ein Magnetfeld durch ein Magnetfeld erzeugen, das im zweiten Ringbereich (44) erzeugt wird; und einen Magnetsensor (60), der zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen (51, 52) angeordnet ist und eine Hall-Vorrichtung aufweist, die eine Änderung des inneren Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringen (51, 52) erfasst, die durch Aufnehmen des Magnetfelds zwischen den ersten und zweiten Ringbereichen (43, 44) auftritt, das sich gemäß einer Änderung eines relativen Winkels zwischen den ersten und zweiten Segmentbereichen (41, 42) und dem magnetischen Element (20) als Reaktion auf die Torsionsverformung des Torsionsstabs (2) ändert, und
  14. Hilfskraftlenkungssystem gemäß Anspruch 13, wobei: der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) nur an einer äußeren Umfangsseite des ersten Ringbereichs (43) des ersten Jochelements (33) angeordnet ist.
  15. Hilfskraftlenkungssystem gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei: der zweite Ringbereich (44) ausgebildet ist, so dass ein Durchmesser des zweiten Ringbereichs (44) größer als ein Durchmesser eines virtuellen Kreises ist, der durch Verbinden der zweiten Segmentbereiche (42) ausgebildet ist, und ein zweiter Verbindungsbereich (46), der den zweiten Ringbereich (44) und jeden zweiten Segmentbereich (42) verbindet, ausgebildet ist, um sich somit von jedem Basisendbereich der zweiten Segmentbereiche (42) in eine radiale äußere Richtung erstreckt.
  16. Hilfskraftlenkungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei: der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) so eingestellt bzw. angeordnet ist, dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C6) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) an einem zweiten, dem Sensor zugewandten Bereich (52a) des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings (52), wo der zweite Magnetfluss-Konzentrationsring (52) dem Magnetsensor (60) in radialer Richtung gegenüberliegt, größer als ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) an einem Außenseitenbereich (52b) der Umfangsrichtung des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52), mit Ausnahme des zweiten, dem Sensor zugewandten Bereichs (52a).
  17. Hilfskraftlenkungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei: der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) eingerichtet ist, so dass ein erster, dem Sensor zugewandter Bereich (51a) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51), wo der erste Magnetfluss-Konzentrationsring (51) dem Magnetsensor (60) in radialer Richtung zugewandt ist, in radialer äußerer Richtung bezüglich eines Außenseitenbereichs (51b) der Umfangsrichtung des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51) hervorsteht, mit Ausnahme des ersten, dem Sensor zugewandten Bereich (51a).
  18. Hilfskraftlenkungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse (Z) durch den zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) umschließt, kleiner ist als ein Umfangsrichtungs-Winkelbereich, der die Drehachse (Z) durch den ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) umschließt.
  19. Hilfskraftlenkungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass eine axiale Richtungslänge (L4) des zweiten Magnetfluss-Konzentrationsrings (52) kürzer ist als eine axiale Richtungslänge (L3) des ersten Magnetfluss-Konzentrationsrings (51).
  20. Hilfskraftlenkungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei: die ersten und zweiten Magnetfluss-Konzentrationsringe (51, 52) eingerichtet sind, so dass ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C3) zwischen dem zweiten Magnetfluss-Konzentrationsring (52) und dem zweiten Ringbereich (44) größer ist als ein Radialrichtungs-Zwischenraum (C2) zwischen dem ersten Magnetfluss-Konzentrationsring (51) und dem ersten Ringbereich (43).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019214173A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-18 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
US20220074801A1 (en) * 2018-12-11 2022-03-10 Thyssenkrupp Presta Ag Magnetic shielding of a torque sensor for an electromechanical power steering system in a motor vehicle
DE102018216449B4 (de) 2018-09-26 2022-06-09 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
DE102021204232A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Lenkvorrichtung mit einer Lenksensoreinheit zur induktiven Erfassung wenigstens einer Lenkinformation
DE102018216477B4 (de) 2018-09-26 2023-03-16 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5899090B2 (ja) 2012-09-14 2016-04-06 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサ
JP5978079B2 (ja) * 2012-09-14 2016-08-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 トルクセンサ
DE112015003183B4 (de) * 2014-07-09 2024-03-21 Hitachi Astemo, Ltd. Drehwinkelerfassungsvorrichtung und Servolenkvorrichtung.
JP6295483B2 (ja) * 2014-09-19 2018-03-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の組み立て方法
CN104483052B (zh) * 2014-12-26 2017-04-26 南京华敏电子有限公司 一种磁敏式扭矩传感器的磁路结构
JP6268442B2 (ja) * 2015-06-02 2018-01-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 トルクセンサおよび電動パワーステアリング装置
JP6487817B2 (ja) * 2015-09-24 2019-03-20 Ｋｙｂ株式会社 電動パワーステアリング装置
DE102015122171A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Statorhalter, Statorbaugruppe, Verfahren zum Zusammenbau einer Statorbaugruppe, Drehmomentsensorvorrichtung mit einer Statorbaugruppe und einem Statorhalter und Kraftfahrzeug mit einer Drehmomentsensorvorrichtung
CN106979836A (zh) * 2016-01-19 2017-07-25 旭春股份有限公司 用于转向系统的磁性扭力感应装置
JP6565065B2 (ja) * 2016-06-08 2019-08-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 トルクセンサ
JP6864885B2 (ja) * 2016-09-20 2021-04-28 日立Astemo株式会社 ステアリング装置
JP6631843B2 (ja) * 2016-09-23 2020-01-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 トルクセンサおよび電動パワーステアリング装置
JP6691071B2 (ja) * 2017-03-31 2020-04-28 株式会社Ｓｏｋｅｎ トルクセンサ
CN108512365A (zh) * 2018-04-18 2018-09-07 上海马陆日用友捷汽车电气有限公司 一种直流电动机
CN108562224A (zh) * 2018-04-20 2018-09-21 张博熙 汽车智能转向系统扭矩和角度传感器
JP7149141B2 (ja) * 2018-09-18 2022-10-06 日立Astemo株式会社 ステアリング装置
JP2020100274A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 株式会社ジェイテクト 操舵システム
FR3093181B1 (fr) 2019-02-25 2021-05-07 Moving Magnet Tech Capteur de position, notamment destiné à la détection de la torsion d'une colonne de direction.
CN110631612A (zh) * 2019-10-02 2019-12-31 北京金钢科技有限公司 紧凑型一体化多组分离式磁编码器
CN116929615B (zh) * 2023-09-18 2023-12-01 深圳市鑫精诚传感技术有限公司 一种电磁式复合多轴扭矩传感器及扭矩测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309463A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh シャフトに加えられるトルクを測定する装置
JP2012202208A (ja) 2011-03-23 2012-10-22 Daikin Industries Ltd 圧縮機

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0344528A (ja) * 1989-07-12 1991-02-26 Nippon Seiko Kk トルク検出器
US5585573A (en) * 1994-11-10 1996-12-17 Nsk Ltd. Torque sensor
GB0012226D0 (en) 2000-05-19 2000-07-12 Fast Technology Gmbh Magnetic-based torque/speed sensor
JP3774624B2 (ja) 2000-10-18 2006-05-17 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
JP2002168707A (ja) * 2000-12-04 2002-06-14 Toyoda Mach Works Ltd トルクセンサ
US6948384B2 (en) * 2002-09-10 2005-09-27 Siemens Vdo Automotive Corporation Coupler for torque sensor
US6851324B2 (en) * 2002-12-16 2005-02-08 Delphi Technologies, Inc. Non-contacting compliant torque sensor
JP2004340966A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転センサおよび回転センサ用の連結部材
US7331247B2 (en) * 2003-08-28 2008-02-19 Amiteq Co., Ltd. Relative rotational position detection apparatus having magnetic coupling boundary sections that form varying magnetic couplings
US7406884B2 (en) * 2004-01-20 2008-08-05 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Device for determining a steering angle and a torque that is exerted on a steering shaft
FR2872896B1 (fr) * 2004-07-09 2008-01-11 Moving Magnet Tech Capteur de position, notamment destine a la mesure de la torsion d'une colonne de direction
EP1621447B1 (de) * 2004-07-29 2013-09-25 Jtekt Corporation Drehmomentsensor und elektrische Servolenkung
JP2006162460A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Kayaba Ind Co Ltd トルクセンサ
JP4871014B2 (ja) * 2006-04-24 2012-02-08 カヤバ工業株式会社 トルクセンサ
JP5183036B2 (ja) * 2006-06-23 2013-04-17 株式会社ジェイテクト トルク検出装置及びヨーク組立体の製造方法
EP2072985A1 (de) 2006-10-12 2009-06-24 NSK Limited Drehmomentdetektor, verfahren zur herstellung des drehmomentdetektors und elektrische servolenkeinrichtung
DE102007059364A1 (de) * 2006-12-07 2008-08-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensoranordnung zur Messung eines Drehmoments
JP2008180518A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Nsk Ltd トルクセンサ
JP5130097B2 (ja) * 2008-03-31 2013-01-30 カヤバ工業株式会社 トルクセンサ
JP5221679B2 (ja) * 2008-06-26 2013-06-26 テソン エレクトリック シーオー エルティディ 操舵装置用非接触式トルクセンサー
JP2010243407A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Honda Lock Mfg Co Ltd トルクセンサ
JP2011080870A (ja) * 2009-10-07 2011-04-21 Jtekt Corp トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置
JP5243385B2 (ja) * 2009-10-20 2013-07-24 株式会社ホンダロック トルクセンサ
JP5513902B2 (ja) * 2010-01-12 2014-06-04 カヤバ工業株式会社 トルクセンサ
JP2013124904A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Honda Motor Co Ltd 磁歪式トルクセンサ及び同製造方法
JP5994264B2 (ja) * 2012-02-01 2016-09-21 株式会社ジェイテクト トルク検出装置およびその製造方法
US8905895B2 (en) * 2012-06-14 2014-12-09 Emerson Process Management Value Automation, Inc. Electric motor torque transfer device and sensor
JP5978079B2 (ja) * 2012-09-14 2016-08-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 トルクセンサ
JP5899090B2 (ja) 2012-09-14 2016-04-06 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309463A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh シャフトに加えられるトルクを測定する装置
JP2012202208A (ja) 2011-03-23 2012-10-22 Daikin Industries Ltd 圧縮機

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018216449B4 (de) 2018-09-26 2022-06-09 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
DE102018216477B4 (de) 2018-09-26 2023-03-16 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
US11834107B2 (en) 2018-09-26 2023-12-05 Robert Bosch Gmbh Steering device having a plug connector unit for electrically contacting a steering sensor unit
US20220074801A1 (en) * 2018-12-11 2022-03-10 Thyssenkrupp Presta Ag Magnetic shielding of a torque sensor for an electromechanical power steering system in a motor vehicle
DE102019214173A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-18 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
DE102019214173B4 (de) 2019-09-18 2024-03-07 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung einer Lenksensoreinheit
DE102021204232A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Lenkvorrichtung mit einer Lenksensoreinheit zur induktiven Erfassung wenigstens einer Lenkinformation

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