DE112018001964T5

DE112018001964T5 - Magneterkennungsvorrichtung, Drehmomentsensor und elektrische Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018001964T5
Application number: DE112018001964.0T
Authority: DE
Inventors: Hideo Maehara
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-12-24
Also published as: US20200047790A1; JP2018179701A; CN110537083A; WO2018190185A1; US11279398B2

Abstract

Eine Magneterkennungsvorrichtung (60) beinhaltet ein Substrat (61), das einen Durchdringungsteil (61d) beinhaltet, einen Magneterkennungsteil (62a), der so auf dem Substrat (61) gestützt wird, dass er den Durchdringungsteil (61d) überlappt, ein Paar Magnetführungsteile (63c, 64c), das so angeordnet ist, dass es den Durchdringungsteil (61d) und den Magneterkennungsteil (62a) zwischen sich fügt, wobei das Paar Magnetführungsteile (63c, 64c) dazu gestaltet ist, einen Magnetfluss von einem Magneterzeugungsteil (31) zu dem Magneterkennungsteil (62a) zu führen; und ein weichmagnetisches Element (67), das zumindest zum Teil im Inneren des Durchdringungsteils (61d) bereitgestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magneterkennungsvorrichtung, auf einen Drehmomentsensor mit der Magneterkennungsvorrichtung und auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung mit dem Drehmomentsensor.
Hintergrund der Technik
JP2016-102671A offenbart eine Magneterkennungsvorrichtung mit einem Magnetsensor, der auf einem Substrat oberflächenmontiert ist. Diese Magneterkennungsvorrichtung beinhaltet einen ersten und einen zweiten Magnetismussammelring, die einen Magnetfluss zu Magnetismussammelteilen sammeln, und der Magnetsensor ist zwischen den Magnetismussammelteilen des ersten und des zweiten Magnetismussammelrings angeordnet. Das Substrat ist mit einer Aussparung ausgebildet, und der Magnetsensor überlappt die Aussparung. Durch Einsetzen des Magnetismussammelteils des zweiten Magnetismussammelrings in die Aussparung des Substrats wird die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung durch Verringern eines Magnetspalts zwischen den Magnetismussammelteilen des ersten und des zweiten Magnetismussammelrings erhöht.
Übersicht über die Erfindung
Das Einsetzen des Magnetismussammelteils in die Aussparung ist erforderlich, um die in JP2016-102671A offenbarte Magneterkennungsvorrichtung zu montieren. Folglich müssen der Magnetismussammelteil und die Aussparung mit hoher Genauigkeit ausgerichtet werden, und es ist eine fortschrittliche Technologie zum Montieren der Magneterkennungsvorrichtung erforderlich.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Montierbarkeit zu verbessern und gleichzeitig die Erkennungsempfindlichkeit einer Magneterkennungsvorrichtung zu erhöhen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Magneterkennungsvorrichtung ein Substrat, das einen Durchdringungsteil beinhaltet, einen Magneterkennungsteil, der so auf dem Substrat gestützt wird, dass er den Durchdringungsteil überlappt, ein Paar Magnetführungsteile, das so angeordnet ist, dass es den Durchdringungsteil und den Magneterkennungsteil zwischen sich fügt, wobei das Paar Magnetführungsteile dazu gestaltet ist, einen Magnetfluss von einem Magneterzeugungsteil zu dem Magneterkennungsteil zu führen, und ein weichmagnetisches Element, das zumindest zum Teil im Inneren des Durchdringungsteils bereitgestellt wird.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild einer Gestaltung einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Teilquerschnittansicht der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 ist eine perspektivische Ansicht eines drehenden Magnetkreisteils,
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Magneterkennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 ist eine Querschnittansicht der Magneterkennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die den Umfang eines in 5 dargestellten Magnetsensors darstellt, und
7 ist eine perspektivische Ansicht eines in 5 dargestellten Substrats.

Beschreibung einer Ausführungsform
Im Folgenden werden eine Magneterkennungsvorrichtung 60, ein Drehmomentsensor 30 und eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 ist in einem Fahrzeug montiert, um das Einschlagen eines Lenkrads 1 durch einen Fahrer zu unterstützen.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 beinhaltet eine Lenkwelle 11, die sich entsprechend der Drehung des Lenkrads 1 dreht, und eine Zahnstangenwelle 12, die Räder 2 entsprechend der Drehung der Lenkwelle 11 einschlägt. Die Zahnstangenwelle 12 ist durch Spurstangenhebel 3 mit den Rädern 2 verbunden.
Die Lenkwelle 11 beinhaltet eine Antriebswelle 13, die als erste Welle dient, die mit dem Lenkrad 1 verbunden ist, und eine Abtriebswelle 15, die als zweite Welle dient, die durch einen Torsionsstab 14 mit der Antriebswelle 13 verbunden ist. Die Abtriebswelle 15 ist mit einem Ritzel 16 ausgebildet, das mit einer Zahnstange 12a der Zahnstangenwelle 12 in Eingriff steht, und die Abtriebswelle 15 und die Zahnstangenwelle 12 sind durch den Eingriff des Ritzels 16 und der Zahnstange 12a verbunden. Ein Lenkmoment, das durch das Lenken des Lenkrads 1 erzeugt wird, wird durch die Lenkwelle 11 zu der Zahnstangenwelle 12 übertragen.
Des Weiteren beinhaltet die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 einen Hilfsmechanismus 20, der das Lenken des Fahrers unterstützt. Der Hilfsmechanismus 20 beinhaltet einen Elektromotor 21, eine Schneckenwelle 22, die mit einer Abtriebswelle des Elektromotors 21 verbunden ist, ein Schneckenrad 23, das mit der Schneckenwelle 22 in Eingriff steht, und eine Ritzelwelle 24, die mit dem Schneckenrad 23 verbunden ist. Die Ritzelwelle 24 ist mit einem Ritzel 25 ausgebildet, das mit der Zahnstange 12a der Zahnstangenwelle 12 in Eingriff steht, und die Ritzelwelle 24 und die Zahnstangenwelle 12 sind durch den Eingriff des Ritzels 25 und der Zahnstange 12a verbunden. Ein Hilfsdrehmoment, das durch den Antrieb des Elektromotors 21 erzeugt wird, wird durch die Schneckenwelle 22, das Schneckenrad 23 und die Ritzelwelle 24 zu der Zahnstangenwelle 12 übertragen.
Wie soeben beschrieben, werden in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 das Lenkmoment des Lenkrads 1 und das Hilfsdrehmoment des Elektromotors 21 jeweils unabhängig zu der Zahnstangenwelle 12 übertragen. Eine solche elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 wird auch als „elektrische Doppelritzel-Servolenkungsvorrichtung“ bezeichnet.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 beinhaltet des Weiteren einen Drehmomentsensor 30, der ein an die Antriebswelle 13 angelegtes Lenkmoment erkennt, und eine Steuereinheit 40, die den Betrieb des Elektromotors 21 steuert. Der Drehmomentsensor 30 und die Steuereinheit 40 sind über eine Signalleitung 41 elektrisch verbunden. Der Drehmomentsensor 30 empfängt eine Leistung von der Steuereinheit 40 und gibt ein Signal entsprechend dem erkannten Lenkmoment an die Steuereinheit 40 aus. Die Steuereinheit 40 steuert den Betrieb des Elektromotors 21 auf Grundlage des Signals von dem Drehmomentsensor 30. Das heißt, der Elektromotor 21 erzeugt das Hilfsdrehmoment auf Grundlage des durch den Drehmomentsensor 30 erkannten Lenkmoments.
Wie in 2 dargestellt, wird die Antriebswelle 13 über ein Lager 11a drehbar in einem ersten Gehäuse 51 gelagert und wird die Abtriebswelle 15 über Lager 11b und 11c drehbar in einem zweiten Gehäuse 52 gelagert. Die Abtriebswelle 15 ist mit einem in der oberen Endfläche davon offenen Loch 15a ausgebildet, und ein unterer Endteil 13a der Antriebswelle 13 ist in das Loch 15a eingesetzt.
Ein Teil der Antriebswelle 13 ist hohl ausgebildet, und der Torsionsstab 14 ist in die Antriebswelle 13 eingesetzt. Ein oberer Endteil 14a des Torsionsstabs 14 ist über einen Stift 17 mit der Antriebswelle 13 verbunden. Ein unterer Endteil 14b des Torsionsstabs 14 springt von einem unteren Endteil 13a der Antriebswelle 13 vor und ist in ein Loch 15b eingesetzt, das in der unteren Fläche des Lochs 15a der Abtriebswelle 15 geöffnet ist. Eine Kerbverzahnung ist an dem äußeren Umfang des unteren Endteils 14b des Torsionsstabs 14 ausgebildet, und der Torsionsstab 14 und die Abtriebswelle 15 sind durch diese Kerbverzahnung verbunden.
Der Torsionsstab 14 und die Abtriebswelle 15 werden koaxial mit einer Drehmittelachse der Antriebswelle 13 bereitgestellt. Der Torsionsstab 14 überträgt das von dem Lenkrad 1 (siehe 1) an die Antriebswelle 13 angelegte Lenkmoment zu der Abtriebswelle 15 und wird dem Lenkmoment entsprechend torsionsverformt.
In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung entlang der Drehmittelachse der Antriebswelle 13 als „axiale Richtung“ bezeichnet, wird eine Richtung radial um die Drehmittelachse der Antriebswelle 13 als „radiale Richtung“ bezeichnet und wird eine Richtung um die Drehmittelachse der Antriebswelle 13 als „Umfangsrichtung“ bezeichnet.
Der Drehmomentsensor 30 ist über der Antriebswelle 13 und der Abtriebswelle 15 montiert. Im Besonderen beinhaltet der Drehmomentsensor 30 einen Magneterzeugungsteil 31, der auf der Antriebswelle 13 gestützt wird, einen drehenden Magnetkreisteil 32, der auf der Abtriebswelle 15 gestützt wird, und einen feststehenden Magnetkreisteil 33, der an dem ersten Gehäuse 51 befestigt ist. Der Magneterzeugungsteil 31 dreht sich zusammen mit der Antriebswelle 13, und der drehende Magnetkreisteil 32 dreht sich zusammen mit der Abtriebswelle 15.
Der Magneterzeugungsteil 31 beinhaltet ein ringförmiges, rückwärtiges Joch 31a, das an den äußeren Umfang der Antriebswelle 13 gepasst ist, und einen Ringmagneten 31b, der mit der unteren Endfläche des rückwärtigen Jochs 31a verbunden ist. Bei dem Ringmagneten 31b handelt es sich um einen Dauermagneten zum Erzeugen von Magnetismus entlang der axialen Richtung, und er beinhaltet zwölf Magnetpole, die in gleicher Breite in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Das heißt, sechs N-Pole und sechs S-Pole sind abwechselnd in der Umfangsrichtung an jeder Endfläche des Ringmagneten 31b ausgebildet. Ein solcher Ringmagnet 31b wird auch als „mehrpoliger Magnet“ bezeichnet und durch Anlegen von Magnetismus an einen ringförmigen hartmagnetischen Körper in einer axialen Richtung des hartmagnetischen Körpers ausgebildet.
Das rückwärtige Joch 31a ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet und leitet einen Magnetfluss zwischen angrenzenden Magnetpolen des Ringmagneten 31b ein. Auf diese Weise wird eine Magnetkraft des Ringmagneten 31b auf einer Seite gegenüber dem rückwärtigen Joch 31a konzentriert.
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet der drehende Magnetkreisteil 32 einen ersten und einen zweiten weichmagnetischen Ring 32a, 32b und ein Stützelement 32c, das den ersten und den zweiten weichmagnetischen Ring 32a, 32b durch ein Formharz 32d stützt. Das Stützelement 32c ist an der Abtriebswelle 15 montiert. Es ist zu beachten, dass das Formharz 32d in 3 nicht dargestellt wird.
Der erste weichmagnetische Ring 32a beinhaltet einen ersten Magnetpfad-Ringteil 32e, der das rückwärtige Joch 31a des Magneterzeugungsteils 31 umgibt, sechs erste Magnetpfad-Säulenteile 32f, die von dem ersten Magnetpfad-Ringteil 32e axial abwärts vorspringen, und erste Magnetpfad-Spitzenteile 32g, die von den unteren Enden der ersten Magnetpfad-Säulenteile 32f radial nach innen gebogen sind. Die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g sind der unteren Endfläche des Ringmagneten 31b zugewandt. Der zweite weichmagnetische Ring 32b beinhaltet einen zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h, der in einem Abstand in der axialen Richtung von dem ersten Magnetpfad-Ringteil 32e angeordnet ist, sechs zweite Magnetpfad-Säulenteile 32i, die von dem zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h axial aufwärts vorspringen, und zweite Magnetpfad-Spitzenteile 32j, die von den oberen Enden der zweiten Magnetpfad-Säulenteile 32i radial nach innen gebogen sind. Die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j sind der unteren Endfläche des Ringmagneten 31b zugewandt.
Die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g und die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j sind abwechselnd in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung auf derselben Ebene senkrecht zu einer Drehmittelachse des Torsionsstabs 14 angeordnet. Des Weiteren sind die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g und die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j so angeordnet, dass deren Mittellinien, die sich in radialen Richtungen erstrecken, Grenzen zwischen den N-Polen und den S-Polen des Ringmagneten 31b in einem neutralen Zustand angeben, in dem kein Drehmoment auf den Torsionsstab 14 einwirkt. Auf diese Weise werden die N-Pole und die S-Pole des Ringmagneten 31b durch die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g und die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j magnetisch kurzgeschlossen, und der Magnetfluss des Ringmagneten 31b wird nicht in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h des drehenden Magnetkreisteils 32 eingeleitet.
Wenn ein Drehmoment auf den Torsionsstab 14 in einer vorgegebenen Richtung einwirkt und sich die Antriebswelle 13 und die Abtriebswelle 15 relativ drehen, sind die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g den S-Polen und den N-Polen zugewandt, wobei den N-Polen größere Bereiche als den S-Polen zugewandt sind, und sind die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j den S-Polen und den N-Polen zugewandt, wobei den S-Polen größere Bereiche als den N-Polen zugewandt sind. Infolgedessen wird ein magnetischer Kurzschluss durch die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g und die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j aufgehoben, und der Magnetfluss des Ringmagneten 31b wird in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h des drehenden Magnetkreisteils 32 eingeleitet.
Wenn ein Drehmoment auf den Torsionsstab 14 in einer entgegengesetzten Richtung einwirkt und sich die Antriebswelle 13 und die Abtriebswelle 15 relativ drehen, sind die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g den S-Polen und den N-Polen zugewandt, wobei den S-Polen größere Bereiche als den N-Polen zugewandt sind, und sind die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j den S-Polen und den N-Polen zugewandt, wobei den N-Polen größere Bereiche als den S-Polen zugewandt sind. Infolgedessen wird der Magnetfluss des Ringmagneten 31b in einer entgegengesetzten Richtung in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h des drehenden Magnetkreisteils 32 eingeleitet.
Je größer das auf den Torsionsstab 14 einwirkende Drehmoment ist, desto größer ist ein Torsionsverformungsbetrag des Torsionsstabs 14. Folglich werden eine Differenz zwischen den Bereichen der ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g, die den N-Polen und den S-Polen des Ringmagneten 31b zugewandt sind, und eine Differenz zwischen den Bereichen der zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j, die den N-Polen und den S-Polen des Ringmagneten 31b zugewandt sind, größer, und der Magnetfluss, der von dem Ringmagneten 31b in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h des drehenden Magnetkreisteils 32 eingeleitet wird, nimmt zu.
Wie soeben beschrieben, ändern die ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g und die zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j des drehenden Magnetkreisteils 32 die Richtung und die Größe des Magnetflusses, der von dem Ringmagneten 32b in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h eingeleitet wird, entsprechend der Richtung und der Größe des Drehmoments, das auf den Torsionsstab 14 einwirkt.
Es ist zu beachten, dass der Magneterzeugungsteil 31 so an der Abtriebswelle 15 befestigt sein kann, dass er sich zusammen mit der Abtriebswelle 15 dreht, und der drehende Magnetkreisteil 32 so an der Antriebswelle 13 befestigt sein kann, dass er sich zusammen mit der Antriebswelle 13 dreht, statt den Magneterzeugungsteil 31 an der Antriebswelle 13 zu befestigen und den drehenden Magnetkreisteil 32 an der Abtriebswelle 15 zu befestigen.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der feststehende Magnetkreisteil 33 einen ersten Magnetismussammelring 33a und einen zweiten Magnetismussammelring 33b, die durch Crimpen an der inneren Umfangsfläche des ersten Gehäuses 51 befestigt sind. Der erste Magnetismussammelring 33a wird entlang des äußeren Umfangs des ersten Magnetpfad-Ringteils 32e (siehe 3) des drehenden Magnetkreisteils 32 bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Magnetfluss von dem Ringmagneten 31b des Magneterzeugungsteils 31 durch den ersten weichmagnetischen Ring 32a des drehenden Magnetkreisteils 32 in den ersten Magnetismussammelring 33a eingeleitet. In ähnlicher Weise wird der zweite Magnetismussammelring 33b entlang des äußeren Umfangs des zweiten Magnetpfad-Ringteils 32h (siehe 3) des drehenden Magnetkreisteils 32 bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Magnetfluss von dem Ringmagneten 31b des Magneterzeugungsteils 31 durch den zweiten weichmagnetischen Ring 32b des drehenden Magnetkreisteils 32 in den zweiten Magnetismussammelring 33b eingeleitet.
Des Weiteren beinhaltet der Drehmomentsensor 30 die Magneterkennungsvorrichtung 60, die einen Magnetfluss erkennt, der von dem Magneterzeugungsteil 31 durch den drehenden Magnetkreisteil 32 in den feststehenden Magnetkreisteil 33 eingeleitet wird. Die Magneterkennungsvorrichtung 60 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 bis 7 ausführlich beschrieben.
Wie in 4 und 5 dargestellt, beinhaltet die Magneterkennungsvorrichtung 60 ein Substrat 61, zwei Magnetsensoren 62, die auf dem Substrat 61 montiert sind, und ein erstes Magnetismussammeljoch 63 und ein zweites Magnetismussammeljoch 64, die einen Magnetfluss von dem feststehenden Magnetkreisteil 33 in die Magnetsensoren 62 einleiten. Das Substrat 61 ist in einer Einhausung 65 untergebracht, die an dem ersten Gehäuse 51 (siehe 2) montiert ist. Das erste Magnetismussammeljoch 63 und das zweite Magnetismussammeljoch 64 werden durch eine Halteeinrichtung 66 gehalten, die an der Einhausung 65 befestigt ist. Die Halteeinrichtung 66 wird abnehmbar entlang des Substrats 61 der Einhausung 65 bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass die Einhausung 65 und die Halteeinrichtung 66 in 4 nicht dargestellt werden.
Das Substrat 61 ist mit einer Mehrzahl von Löchern 61b ausgebildet, durch die Verbindungsstifte 65a eingesetzt sind, die in der Einhausung 65 gestützt werden. Eine (nicht dargestellte) Verdrahtung ist durch Strukturieren auf einer vorderen Fläche 61a des Substrats 61 ausgebildet. Diese Verdrahtung ist durch die Verbindungsstifte 65a elektrisch mit der Signalleitung 41 (siehe 1) verbunden.
Der Magnetsensor 62 beinhaltet einen Sensorkörper 62a, der als Magneterkennungsteil dient, der eine magnetische Flussdichte erkennt, und eine Mehrzahl von Anschlüssen 62b, die den Sensorkörper 62a und die Verdrahtung des Substrats 61 elektrisch verbindet. Der Sensorkörper 62a beinhaltet ein (nicht dargestelltes) Hall-Element, das durch das Substrat 61 an die Steuereinheit 40 (siehe 1) eine Spannung entsprechend der magnetischen Flussdichte ausgibt und eine Spannung entsprechend der Größe und der Richtung der magnetischen Flussdichte ausgibt.
Der Sensorkörper 62a weist die Form einer Platte auf und wird auf dem Substrat 61 im Wesentlichen parallel zu dem Substrat 61 bereitgestellt, so dass eine rückwärtige Fläche 62d des Sensorkörpers 62a der vorderen Fläche 61a des Substrats 61 zugewandt ist. Die Mehrzahl von Anschlüssen 62b erstreckt sich von beiden Seitenflächen des Sensorkörpers 62a zu dem Substrat 61 und ist durch ein Lot an der Verdrahtung des Substrats 61 befestigt. Auf diese Weise wird der Sensorkörper 62a durch die Mehrzahl von Anschlüssen 62b auf dem Substrat 61 gestützt.
Die Magneterkennungsvorrichtung 60 ist mit zwei Magnetsensoren 62 ausgestattet, um einen Funktionsfehler der Magneterkennungsvorrichtung 60 durch Vergleichen von Spannungssignalen der beiden festzustellen. Mit anderen Worten, es kann ein Magnetsensor 62 bereitgestellt werden, sofern kein Funktionsfehler der Magneterkennungsvorrichtung 60 mithilfe der Magnetsensoren 62 festgestellt wird.
Das erste Magnetismussammeljoch 63 beinhaltet einen Jochkörper 63a, der im Wesentlichen in einer Bogenform ausgebildet ist, ein Paar Schenkelteile 63b, die von dem Jochkörper 63a vorspringen, und Klauenteile (Magnetführungsteile) 63c, die an den Spitzen der Schenkelteile 63b bereitgestellt werden. In ähnlicher Weise beinhaltet das zweite Magnetismussammeljoch 64 einen Jochkörper 64a, der im Wesentlichen in einer Bogenform ausgebildet ist, ein Paar Schenkelteile 64b, die von dem Jochkörper 64a vorspringen, und Klauenteile (Magnetführungsteile) 64c, die an den Spitzen der Schenkelteile 64b bereitgestellt werden. Wenn die Magneterkennungsvorrichtung 60 an dem ersten Gehäuse 51 montiert ist, stehen die inneren Umfangsflächen der Jochkörper 63a, 64a jeweils mit den äußeren Umfangsflächen des ersten und des zweiten Magnetismussammelrings 33a, 33b des feststehenden Magnetkreisteils 33 (siehe 2) in Kontakt.
Der Jochkörper 63a und der Jochkörper 64a sind in einem Abstand in der axialen Richtung angeordnet. Die Schenkelteile 63b und die Schenkelteile 64b sind von Endflächen der Jochkörper 63a, 64a einander zugewandt radial nach außen gebogen, so dass sie einen Zwischenraum dazwischen in Richtung einer Spitzenseite verschmälern. Die Klauenteile 63c und die Klauenteile 64c weisen die Form von flachen Platten auf und sind in einem Abstand voneinander parallel so angeordnet, dass sie die Sensorkörper 62a der Magnetsensoren 62 und das Substrat 61 zwischen sich fügen. Die Klauenteile 63c sind einer vorderen Fläche 62c des Sensorkörpers 62a in einem Abstand davon zugewandt, und die Klauenteile 64c sind einer rückwärtigen Fläche 61c des Substrats 61 in einem Abstand davon zugewandt.
Ein Zwischenraum zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c ist schmaler als derjenige zwischen dem Jochkörper 63a und dem Jochkörper 64a, und die Klauenteile 63c und die Klauenteile 64c führen einen Magnetfluss, der von dem ersten und dem zweiten Magnetismussammelring 33a, 33b (siehe 2) des feststehenden Magnetkreisteils 33 in die Jochkörper 63a, 64a eingeleitet wird, zu den Sensorkörpern 62a. Auf diese Weise erkennt die Magneterkennungsvorrichtung 60 den Magnetfluss, der von dem Ringmagneten 31b des Magneterzeugungsteils 31 durch den drehenden Magnetkreisteil 32 in den feststehenden Magnetkreisteil 33 eingeleitet wird.
Wie in 6 und 7 dargestellt, beinhaltet das Substrat 61 zwei Durchgangslöcher 61d, die als Durchdringungsteile dienen, die zwischen der vorderen Fläche 61a und der rückwärtigen Fläche 61c hindurchdringen. Die Magnetsensoren 62 sind so auf dem Substrat 61 angeordnet, dass sie die Durchgangslöcher 61d überlappen, und die Klauenteile 63c und die Klauenteile 64c sind so angeordnet, dass sie die Sensorkörper 62a und die Durchgangslöcher 61d zwischen sich fügen.
Weichmagnetische Elemente 67 werden im Inneren der Durchgangslöcher 61d bereitgestellt. Die weichmagnetischen Elemente 67 sind im Wesentlichen in derselben Form wie die Durchgangslöcher 61d ausgebildet, um die Durchgangslöcher 61d zu verschließen. Die weichmagnetischen Elemente 67 sind aus einem Material, das eine geringe Haltekraft und eine große magnetische Permeabilität aufweist, wie zum Beispiel Eisen, Siliciumstahl, einem Permalloy oder einer amorphen Magnetlegierung ausgebildet.
Die Klauenteile 64c des zweiten Magnetismussammeljochs 64 sind den weichmagnetischen Elementen 67 in einem Abstand davon zugewandt. Auf diese Weise sind ein erster Magnetspalt G1 zwischen den Klauenteilen 63c und den weichmagnetischen Elementen 67 und ein zweiter Magnetspalt G2 zwischen den Klauenteilen 64c und den weichmagnetischen Elementen 67 zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c ausgebildet.
Wenn die weichmagnetischen Elemente 67 nicht im Inneren der Durchgangslöcher 61d bereitgestellt werden, ist ein Magnetspalt G3 zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c ausgebildet. Auf diese Weise wird ein magnetischer Streufluss entsprechend der Größe des Magnetspalts G3 zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c erzeugt.
In der Magneterkennungsvorrichtung 60 sind der erste Magnetspalt G1 und der zweite Magnetspalt G2 zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c ausgebildet, wie oben beschrieben. Die Summe des ersten Magnetspalts G1 und des zweiten Magnetspalts G2 ist um eine Dicke der weichmagnetischen Elemente 67 kleiner als der Magnetspalt G3. Je kleiner die Magnetspalte sind, desto geringer ist der magnetische Streufluss. Folglich ist der magnetische Streufluss in der Magneterkennungsvorrichtung 60 im Vergleich mit dem Fall, in dem die weichmagnetischen Elemente 67 nicht im Inneren der Durchgangslöcher 61d bereitgestellt werden, kleiner. Da mehr Magnetfluss durch die Sensorkörper 62a der Magneterkennungsvorrichtung 60 fließt, kann die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden. Daher kann der Einfluss äußerer Umstände wie zum Beispiel Rauschen vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden.
Als weiteres Verfahren zum Verringern des magnetischen Streuflusses zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c wird darüber hinaus in Betracht gezogen, den Zwischenraum zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c durch Einsetzen der Klauenteile 64c in die Durchgangslöcher 61d des Substrats 61 zu verringern. Jedoch müssen die Positionen der Klauenteile 64c und der Durchgangslöcher 61d mit hoher Genauigkeit ausgerichtet werden, um die Klauenteile 64c in die Durchgangslöcher 61d einzusetzen, und es ist eine fortschrittliche Technologie zum Montieren einer solchen Magneterkennungsvorrichtung erforderlich.
Da die weichmagnetischen Elemente 67 im Inneren der Durchgangslöcher 61d des Substrats 61 in der Magneterkennungsvorrichtung 60 bereitgestellt werden, wird der Magnetspalt zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c durch die weichmagnetischen Elemente 67 verschmälert. Folglich kann der magnetische Streufluss zwischen den Klauenteilen 63c und den Klauenteilen 64c verringert werden, ohne die Klauenteile 64c in die Durchgangslöcher 61d des Substrats 61 einzusetzen. Auf diese Weise kann eine Montierbarkeit verbessert werden und wird gleichzeitig die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht.
Das erste weichmagnetische Element 67 weist eine erste zugewandte Fläche 67a auf, die der rückwärtigen Fläche 62d des Sensorkörpers 62a des Magnetsensors 62 in einem Abstand davon zugewandt ist. Die erste zugewandte Fläche 67a befindet sich im Inneren des Durchgangslochs 61d des Substrats 61. Auf diese Weise wird das weichmagnetische Element 67 im Inneren des Durchgangslochs 61d bereitgestellt, ohne von der vorderen Fläche 61a des Substrats 61 zu dem Sensorkörper 62a vorzuspringen. Daher kann der Magnetsensor 62 auf dem Substrat 61 montiert werden, ohne den Sensorkörper 62a und das weichmagnetische Element 67 in Kontakt zu bringen, indem ein Zwischenraum zwischen der rückwärtigen Fläche 62d des Sensorkörpers 62a und der vorderen Fläche 61a des Substrats 61 gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Montierbarkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 verbessert werden.
Des Weiteren weist das weichmagnetische Element 67 eine zweite zugewandte Fläche 67b auf, die dem Klauenteil 64c in einem Abstand davon zugewandt ist. Die zweite zugewandte Fläche 67b befindet sich im Inneren des Durchgangslochs 61d des Substrats 61. Auf diese Weise wird das weichmagnetische Element 67 im Inneren des Durchgangslochs 61d bereitgestellt, ohne von der rückwärtigen Fläche 61c des Substrats 61 zu dem Klauenteil 64c vorzuspringen. Daher können das Substrat 61 und der Magnetsensor 62 zwischen dem Klauenteil 63c und dem Klauenteil 64c angeordnet werden, ohne den Klauenteil 64c und das weichmagnetische Element 67 in Kontakt zu bringen, indem ein Zwischenraum zwischen dem Klauenteil 64c und dem Substrat 61 gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Montierbarkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass „die erste zugewandte Fläche 67a befindet sich im Inneren des Durchgangslochs 61d des Substrats 61“ auch einen Fall beinhaltet, in dem die erste zugewandte Fläche 67a zusammen mit der vorderen Fläche 61a des Substrats 61 eine ohne jegliche Stufe durchgehende, ebene Fläche ausbildet. In ähnlicher Weise beinhaltet „die zweite zugewandte Fläche 67b befindet sich im Inneren des Durchgangslochs 61d des Substrats 61“ auch einen Fall, in dem die zweite zugewandte Fläche 67b zusammen mit der rückwärtigen Fläche 61c des Substrats 61 eine ohne jegliche Stufe durchgehende, ebene Fläche ausbildet.
Lötbare Kupferfolienstrukturen 61e sind an einem Öffnungsrand des Durchgangslochs 61d ausgebildet. Das weichmagnetische Element 67 ist durch ein (nicht dargestelltes) Lot, das an den Kupferfolienstrukturen 61e angebracht ist, an dem Substrat 61 befestigt. Auf diese Weise kann das weichmagnetische Element 67 in dem Prozess zum Befestigen des Magnetsensors 62 an dem Substrat 61 durch Löten an dem Substrat 61 befestigt werden und können Arbeitsstunden für die Montage der Magneterkennungsvorrichtung 60 verringert werden.
Da sowohl der Magnetsensor 62 als auch das weichmagnetische Element 67 an dem Substrat 61 befestigt sind, können des Weiteren Relativbewegungen des Magnetsensors 62 und des weichmagnetischen Elements 67 verhindert werden. Daher kann eine Verringerung einer Erkennungsgenauigkeit aufgrund einer Zwischenraumschwankung zwischen dem Magnetsensor 62 und dem weichmagnetischen Element 67 verhindert werden.
Eine feuchtigkeitsdichte Beschichtung ist auf das Substrat 61 aufgebracht. Die feuchtigkeitsdichte Beschichtung wird durchgeführt, während die Magnetsensoren 62 und die weichmagnetischen Elemente 67 an dem Substrat 61 befestigt sind. Das heißt, die Magnetsensoren 62 und die weichmagnetischen Elemente 67 sind mit der feuchtigkeitsdichten Beschichtung bedeckt. Daher kann das Ablösen der weichmagnetischen Elemente 67 von dem Substrat 61 verhindert werden und werden gleichzeitig die Magnetsensoren 62 und die weichmagnetischen Elemente 67 vor Feuchtigkeit geschützt.
In der Magneterkennungsvorrichtung 60 durchdringen die Durchgangslöcher 61d das Substrat 61. Auf diese Weise kann die Verformung des Substrats 61 im Vergleich mit dem Fall, in dem Aussparungen das Substrat 61 durchdringen, vermindert werden. Daher können Verlagerungen der Sensorkörper 62a im Zusammenhang mit der Verformung des Substrats 61 vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden.
Als Nächstes werden die Erkennung des Lenkmoments durch den Drehmomentsensor 30 und die Unterstützung des Lenkens durch die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben.
In einem Zustand, in dem das Lenkrad 1 nicht betätigt wird, wirkt kein Lenkmoment auf den Torsionsstab 14 ein. In diesem neutralen Zustand sind dieselben Bereiche der ersten Magnetpfad-Spitzenteile 32g des ersten weichmagnetischen Rings 32a und der zweiten Magnetpfad-Spitzenteile 32j des zweiten weichmagnetischen Rings 32b des drehenden Magnetkreisteils 32 den N-Polen und den S-Polen des Ringmagneten 31b zugewandt. Auf diese Weise wird kein Magnetfluss von dem Ringmagneten 31b in den ersten Magnetpfad-Ringteil 32e des ersten weichmagnetischen Rings 32a und den zweiten Magnetpfad-Ringteil 32h des zweiten weichmagnetischen Rings 32b eingeleitet und wird kein Magnetfluss von dem Ringmagneten 31b in die Magneterkennungsvorrichtung 60 eingeleitet.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 lenkt, wirkt ein Lenkmoment auf den Torsionsstab 14 ein. Entsprechend der Größe und der Richtung des Lenkmoments wird der Magnetfluss von dem Ringmagneten 31b durch den drehenden Magnetkreisteil 32, den feststehenden Magnetkreisteil 33 und das erste Magnetismussammeljoch 63 und das zweite Magnetismussammeljoch 64 der Magneterkennungsvorrichtung 60 in die Sensorkörper 62a der Magnetsensoren 62 eingeleitet. Die Sensorkörper 62a geben Spannungen entsprechend der Größe und der Richtung der magnetischen Flussdichte aus.
Wie soeben beschrieben, geben die Sensorkörper 62a der Magneterkennungsvorrichtung 60 Spannungen entsprechend der Größe und der Richtung des auf den Torsionsstab 14 einwirkenden Lenkmoments aus. Das heißt, der Drehmomentsensor 30 erkennt die Größe und die Richtung des Lenkmoments, das an das Lenkrad 1 angelegt wird, auf Grundlage der Spannungen, die durch die Sensorkörper 62a der Magneterkennungsvorrichtung 60 ausgegeben werden. Da die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden kann, wie oben beschrieben, kann die Erkennungsgenauigkeit des Drehmomentsensors 30 erhöht werden.
Eine Spannung von dem Drehmomentsensor 30 wird durch die Signalleitung 41 zu der Steuereinheit 40 übertragen. Die Steuereinheit 40 steuert den Elektromotor 21 entsprechend der Spannung von dem Drehmomentsensor 30. Auf diese Weise bewegt sich die Zahnstangenwelle 12, um die Räder 2 einzuschlagen. Wie soeben beschrieben, unterstützt die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 das Lenken entsprechend dem an das Lenkrad 1 angelegten Lenkmoment. Da die Erkennungsgenauigkeit des Drehmomentsensors 30 erhöht werden kann, können die Räder 2 mit höherer Genauigkeit entsprechend dem Drehmoment eingeschlagen werden, das durch den Fahrer an das Lenkrad 1 angelegt wird.
Als Nächstes wird ein Fertigungsverfahren der Magneterkennungsvorrichtung 60 beschrieben.
Zuerst wird eine Lotpaste auf die vordere Fläche 61a des Substrats 61 gedruckt. Anschließend werden die weichmagnetischen Elemente 67 im Inneren der Durchgangslöcher 61d angeordnet, werden die Magnetsensoren 62 auf der vorderen Fläche 61a des Substrats 61 angeordnet und wird die Lotpaste erwärmt, um sie zu schmelzen. Durch Kühlen und Verfestigen der Lotpaste werden die weichmagnetischen Elemente 67 und die Magnetsensoren 62 auf dem Substrat 61 befestigt.
Anschließend wird das Substrat 61 in die Einhausung 65 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Verbindungsstifte 65a in die Löcher 61b des Substrats 61 eingesetzt. Anschließend werden die Verdrahtung des Substrats 61 und die Verbindungsstifte 65a durch Löten elektrisch verbunden.
Anschließend wird die Halteeinrichtung 66, in der im Voraus das erste Magnetsammeljoch 63 und das zweite Magnetsammeljoch 64 montiert worden sind, in der Einhausung 65 montiert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Sensorkörper 62a der Magnetsensoren 62 und die weichmagnetischen Elemente 67 durch Einsetzen der Halteeinrichtung 66 entlang des Substrats 61 in die Einhausung 65 zwischen den Klauenteilen 63c des ersten Magnetismussammeljochs 63 und den Klauenteilen 64c des zweiten Magnetismussammeljochs 64 eingesetzt.
Die Magneterkennungsvorrichtung 60 wird in der obigen Weise montiert und gefertigt.
Die Gestaltung, die Funktionen und die Wirkungen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden zusammengefasst.
Die Magneterkennungsvorrichtung 60 beinhaltet das Substrat 61, das die Durchgangslöcher 61d aufweist, die Sensorkörper 62a, die so auf dem Substrat 61 gestützt werden, dass sie die Durchgangslöcher 61d überlappen, die Paare von Klauenteilen 63c, 64c, die so angeordnet sind, dass sie die Durchgangslöcher 61d und die Sensorkörper 62a zwischen sich fügen, und die dazu gestaltet sind, einen Magnetfluss von dem Magneterzeugungsteil 31 zu den Sensorkörpern 62a zu führen, und die weichmagnetischen Elemente 67, die zumindest zum Teil im Inneren der Durchgangslöcher 61d bereitgestellt werden.
Bei dieser Gestaltung werden die weichmagnetischen Elemente 67 zumindest zum Teil im Inneren der Durchgangslöcher 61d des Substrats 61 bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Magnetspalt zwischen den Paaren von Klauenteilen 63c, 64c durch die weichmagnetischen Elemente 67 verschmälert. Daher kann ein magnetischer Streufluss zwischen den Paaren von Klauenteilen 63c, 64c vermindert werden, ohne die Klauenteile 63c, 64c in die Durchgangslöcher 61d des Substrats 61 einzusetzen. Auf diese Weise kann eine Montierbarkeit verbessert werden und wird gleichzeitig die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht.
Des Weiteren weist in der Magneterkennungsvorrichtung 60 das weichmagnetische Element 67 die erste zugewandte Fläche 67a auf, die dem Sensorkörper 62a zugewandt ist, und befindet sich die erste zugewandte Fläche 67a im Inneren des Durchgangslochs 61d.
Bei dieser Gestaltung befindet sich die erste zugewandte Fläche 67a des weichmagnetischen Elements 67 im Inneren des Durchgangslochs 61d. Auf diese Weise wird das weichmagnetische Element 67 in dem Durchgangsloch 61d bereitgestellt, ohne zu dem Sensorkörper 62a vorzuspringen. Daher kann der Sensorkörper 62a auf dem Substrat 61 montiert werden, ohne den Sensorkörper 62a und das weichmagnetische Element 67 in Kontakt zu bringen, indem der Zwischenraum zwischen dem Sensorkörper 62a und dem Substrat 61 gesteuert wird.
Des Weiteren weist in der Magneterkennungsvorrichtung 60 das weichmagnetische Element 67 die zweite zugewandte Fläche 67b auf, die einem Klauenteil 64c zugewandt ist, und befindet sich die zweite zugewandte Fläche 67b im Inneren des Durchgangslochs 61d.
Bei dieser Gestaltung befindet sich die zweite zugewandte Fläche 67b des weichmagnetischen Elements 67 im Inneren des Durchgangslochs 61d. Auf diese Weise wird das weichmagnetische Element 67 in dem Durchgangsloch 61d bereitgestellt, ohne zu dem einen Klauenteil 64c vorzuspringen. Daher können das Substrat 61 und der Sensorkörper 62a zwischen dem Paar von Klauenteilen 63c, 64c angeordnet werden, ohne den Klauenteil 64c und das weichmagnetische Element 67 in Kontakt zu bringen, indem der Zwischenraum zwischen dem einen Klauenteil 64c und dem Substrat 61 gesteuert wird.
Des Weiteren wird in der Magneterkennungsvorrichtung 60 das weichmagnetische Element 67 durch ein Lot an dem Substrat 61 befestigt.
Bei dieser Gestaltung wird das weichmagnetische Element 67 durch ein Lot an dem Substrat 61 befestigt. Auf diese Weise kann das weichmagnetische Element 67 in dem Prozess zum Befestigen des Sensorkörpers 62a an dem Substrat 61 durch Löten an dem Substrat 61 befestigt werden und können Arbeitsstunden für die Montage der Magneterkennungsvorrichtung 60 verringert werden.
Des Weiteren ist in der Magneterkennungsvorrichtung 60 die feuchtigkeitsdichte Beschichtung auf das Substrat 61 aufgebracht und sind die Sensorkörper 62a und die weichmagnetischen Elemente 67 mit der feuchtigkeitsdichten Beschichtung bedeckt.
Bei dieser Gestaltung sind die Sensorkörper 62a und die weichmagnetischen Elemente 67 mit der feuchtigkeitsdichten Beschichtung bedeckt. Daher kann das Ablösen der weichmagnetischen Elemente 67 von dem Substrat 61 verhindert werden und werden gleichzeitig die Sensorkörper 62a und die weichmagnetischen Elemente 67 vor Feuchtigkeit geschützt.
Des Weiteren durchdringen in der Magneterkennungsvorrichtung 60 die Durchgangslöcher 61d das Substrat 61.
Bei dieser Gestaltung durchdringen die Durchgangslöcher 61d das Substrat 61. Auf diese Weise kann die Verformung des Substrats 61 im Vergleich mit dem Fall, in dem Aussparungen das Substrat 61 durchdringen, vermindert werden. Daher können Verlagerungen der Sensorkörper 62a im Zusammenhang mit der Verformung des Substrats 61 vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden.
Des Weiteren beinhaltet der Drehmomentsensor 30 die Magneterkennungsvorrichtung 60, den Magneterzeugungsteil 31, die Antriebswelle 13, die dazu gestaltet ist, sich zusammen mit dem Magneterzeugungsteil 31 zu drehen, den Torsionsstab 14, der mit der Antriebswelle 13 verbunden ist und dazu gestaltet ist, entsprechend einem an die Antriebswelle 13 angelegten Drehmoment torsionsverformt zu werden, die Abtriebswelle 15, die mit dem Torsionsstab 14 verbunden ist und dazu gestaltet ist, sich im Hinblick auf die Antriebswelle 13 entsprechend der Torsionsverformung des Torsionsstabs 14 relativ zu drehen, und den drehenden Magnetkreisteil 32, der auf der Abtriebswelle 15 gestützt wird und dazu gestaltet ist, die Größe und die Richtung eines Magnetflusses, der von dem Magneterzeugungsteil 31 in das Paar von Klauenteilen 63c, 64c eingeleitet wird, entsprechend der relativen Drehung der Antriebswelle 13 und der Abtriebswelle 15 zu ändern.
Bei dieser Gestaltung ändert der drehende Magnetkreisteil 32 die Größe und die Richtung des Magnetflusses, der von dem Magneterzeugungsteil 31 in die Paare von Klauenteilen 63c, 64c eingeleitet wird, entsprechend der relativen Drehung der Antriebswelle 13 und der Abtriebswelle 15. Auf diese Weise erkennt die Magneterkennungsvorrichtung 60 eine magnetische Flussdichte, die sich entsprechend einem an den Torsionsstab 14 angelegten Drehmoment ändert. Da die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden kann, können Einflüsse aufgrund von Rauschen und dergleichen vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit des Drehmomentsensors 30 erhöht werden.
Des Weiteren beinhaltet die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 den Drehmomentsensor 30 und den Elektromotor 21, der dazu gestaltet ist, auf Grundlage eines durch den Drehmomentsensor 30 erkannten Drehmoments zu arbeiten, um die Räder 2 einzuschlagen.
Bei dieser Gestaltung arbeitet der Elektromotor 21 auf Grundlage des durch den Drehmomentsensor 30 erkannten Drehmoments, um die Räder 2 einzuschlagen. Auf diese Weise werden die Räder 2 auf Grundlage des durch den Drehmomentsensor 30 erkannten Drehmoments eingeschlagen. Da die Erkennungsgenauigkeit des Drehmomentsensors 30 erhöht werden kann, können die Räder 2 mit höherer Genauigkeit entsprechend dem angelegten Drehmoment eingeschlagen werden.
Wenngleich oben die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, handelt es sich bei der obigen Ausführungsform lediglich um eine Veranschaulichung einer beispielhaften Anwendung der vorliegenden Erfindung, und sie soll den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die spezifische Gestaltung der obigen Ausführungsform beschränken.
(1) Die Magneterkennungsvorrichtung 60 kann in einem Winkelsensor zum Erkennen eines absoluten Drehwinkels der Lenkwelle 11 verwendet werden. Bei dem Drehmomentsensor 30 kann es sich um einen Drehmoment-Winkelsensor oder um einen Positionssensor zum Erkennen eines absoluten Drehwinkels der Lenkwelle 11 handeln.
(2) Bei der obigen Ausführungsform durchdringt das Durchgangsloch 61d das Substrat 61, und das weichmagnetische Element 67 wird im Inneren des Durchgangslochs 61d bereitgestellt. Das Substrat 61 kann jedoch eine Aussparung beinhalten, die zwischen der vorderen Fläche 61a und der rückwärtigen Fläche 61c hindurchdringt und in der äußeren Umfangsfläche des Substrats 61 offen ist, und das weichmagnetische Element 67 kann im Inneren der Aussparung bereitgestellt werden. Das heißt, bei einem in dem Substrat 61 ausgebildeten Durchdringungsteil kann es sich um eine Aussparung handeln.
(3) Bei der obigen Ausführungsform wird das weichmagnetische Element 67 vollständig im Inneren des Durchgangslochs 61d bereitgestellt. Das weichmagnetische Element 67 kann jedoch zum Teil von dem Durchgangsloch 61d vorspringen. Im Besonderen kann sich die erste zugewandte Fläche 67a des weichmagnetischen Elements 67 außerhalb des Durchgangslochs 61d befinden und kann das weichmagnetische Element 67 zu dem Sensorkörper 62a vorspringen. Des Weiteren kann sich die zweite zugewandte Fläche 67b des weichmagnetischen Elements 67 außerhalb des Durchgangslochs 61d befinden und kann das weichmagnetische Element 67 zu dem Klauenteil 64c vorspringen. Das heißt, das weichmagnetische Element 67 muss nur zumindest zum Teil im Inneren des Durchgangslochs 61d bereitgestellt werden.
(4) Bei der obigen Ausführungsform ist das weichmagnetische Element 67 dem Sensorkörper 62a in einem Abstand davon zugewandt. Das weichmagnetische Element 67 kann jedoch mit dem Sensorkörper 62a in Kontakt stehen. In diesem Fall kann der erste Magnetspalt G1 zwischen dem Klauenteil 63c und dem weichmagnetischen Element 67 verschmälert werden. Ein magnetischer Streufluss in dem ersten Magnetspalt G1 kann verringert werden, und die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 kann erhöht werden. Daher kann der Einfluss äußerer Umstände wie zum Beispiel Rauschen vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden.
(5) Bei der obigen Ausführungsform ist das weichmagnetische Element 67 dem Klauenteil 64c in einem Abstand davon zugewandt. Das weichmagnetische Element 67 kann jedoch mit dem Klauenteil 64c in Kontakt stehen. In diesem Fall ist kein Magnetspalt zwischen dem Klauenteil 64c und dem weichmagnetischen Element 67 ausgebildet. Auf diese Weise kann ein magnetischer Streufluss zwischen dem Paar von Klauenteilen 63c und 64c verringert werden und kann die Erkennungsempfindlichkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden. Daher kann der Einfluss äußerer Umstände wie zum Beispiel Rauschen vermindert werden und kann die Erkennungsgenauigkeit der Magneterkennungsvorrichtung 60 erhöht werden.
(6) Bei der obigen Ausführungsform weist das weichmagnetische Element 67 im Wesentlichen dieselbe Form wie das Durchgangsloch 61d auf und verschließt die Durchgangslöcher 61d. Jedoch verschließt das weichmagnetische Element 67 das Durchgangsloch 61d möglicherweise nicht, und möglicherweise ist ein Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs 61d und der äußeren Umfangsfläche des weichmagnetischen Elements 67 ausgebildet.
(7) Bei der obigen Ausführungsform ist eine elektrische Doppelritzel-Servolenkungsvorrichtung 100 beschrieben worden, bei der ein Lenkmoment durch den Fahrer und ein Hilfslenkmoment durch den Elektromotor 21 jeweils unabhängig an die Zahnstangenwelle 12 angelegt werden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine elektrische Einfachritzel-Servolenkungsvorrichtung angewendet werden, bei der ein Lenkmoment durch den Fahrer und ein Hilfslenkmoment durch den Elektromotor 21 über eine gemeinsame Lenkwelle an die Zahnstangenwelle 12 angelegt werden. In einem solchen Fall wird der Hilfsmechanismus 20 an der Abtriebswelle 15 bereitgestellt.
(8) Bei der obigen Ausführungsform ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 beschrieben worden, bei der der Elektromotor 21 mit dem Ritzel 24, das mit der Zahnstangenwelle 12 in Eingriff steht, durch die Schneckenwelle 22 und das Schneckenrad 23 verbunden ist und der Drehmomentsensor 30 und der Hilfsmechanismus 20 in der Nähe der Zahnstangenwelle 12 angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Säulentyp angewendet werden, bei der die Abtriebswelle 15 mit einer Ritzelwelle verbunden ist, die durch eine Zwischenwelle mit der Zahnstangenwelle 12 in Eingriff steht. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Steer-by-Wire-Typ angewendet werden, bei der das Lenkrad 1 und die Zahnstangenwelle 12 normalerweise nicht mechanisch verbunden sind und im Falle eines Fehlers mechanisch verbunden werden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität auf Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-078122 , die am 11. April 2017 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, und sämtliche Inhalte dieser Anmeldung sind durch Bezugnahme hierin eingeschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016102671 A [0002, 0003]
JP 2017078122 [0088]

Claims

Magneterkennungsvorrichtung, die aufweist: ein Substrat, das einen Durchdringungsteil beinhaltet; einen Magneterkennungsteil, der so auf dem Substrat gestützt wird, dass er den Durchdringungsteil überlappt; ein Paar Magnetführungsteile, das so angeordnet ist, dass es den Durchdringungsteil und den Magneterkennungsteil zwischen sich fügt, wobei das Paar Magnetführungsteile dazu gestaltet ist, einen Magnetfluss von einem Magneterzeugungsteil zu dem Magneterkennungsteil zu führen; und ein weichmagnetisches Element, das zumindest zum Teil im Inneren des Durchdringungsteils bereitgestellt wird.
Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das weichmagnetische Element eine erste zugewandte Fläche aufweist, die dem Magneterkennungsteil zugewandt ist; und sich die erste zugewandte Fläche im Inneren des Durchdringungsteils befindet.
Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das weichmagnetische Element eine zweite zugewandte Fläche aufweist, die einem des Paares von Magnetführungsteilen zugewandt ist; und sich die zweite zugewandte Fläche im Inneren des Durchdringungsteils befindet.
Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das weichmagnetische Element durch ein Lot an dem Substrat befestigt ist.
Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: eine feuchtigkeitsdichte Beschichtung auf das Substrat aufgebracht ist; und der Magneterkennungsteil und das weichmagnetische Element mit der feuchtigkeitsdichten Beschichtung bedeckt sind.
Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: es sich bei dem Durchdringungsteil um ein Durchgangsloch handelt.
Drehmomentsensor, der aufweist: die Magneterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1; den Magneterzeugungsteil; eine erste Welle, die dazu gestaltet ist, sich zusammen mit dem Magneterzeugungsteil zu drehen; einen Torsionsstab, der mit der ersten Welle verbunden ist, wobei der Torsionsstab entsprechend einem an die erste Welle angelegten Drehmoment torsionsverformt wird; eine zweite Welle, die mit dem Torsionsstab verbunden ist, wobei die zweite Welle sich im Hinblick auf die erste Welle entsprechend einer Torsionsverformung des Torsionsstabs relativ dreht; und einen drehenden Magnetkreisteil, der auf der zweiten Welle gestützt wird, wobei der drehende Magnetkreisteil dazu gestaltet ist, eine Größe und eine Richtung eines Magnetflusses, der von dem Magneterzeugungsteil in das Paar von Magnetführungsteilen eingeleitet wird, entsprechend einer relativen Drehung der ersten Welle und der zweiten Welle zu ändern.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung, die aufweist: den Drehmomentsensor nach Anspruch 7; und einen Elektromotor, der dazu gestaltet ist, auf Grundlage eines durch den Drehmomentsensor erkannten Drehmoments zu arbeiten, um Räder einzuschlagen.