扭矩檢測(cè)裝置以及具備該裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的扭矩檢測(cè)裝置(30)具有永磁鐵(41)、一組磁軛(60)、以及磁傳感器(31)。磁軛(60)具有第一磁軛(60A)以及第二磁軛(60B)。第一磁軛(60A)具有第一環(huán)部(61)以及從第一環(huán)部(61)沿軸向ZA延伸的多個(gè)第一爪部(62)。第二磁軛(60B)具有第二環(huán)部(63)以及從第二環(huán)部(63)沿軸向ZA延伸的多個(gè)第二爪部(64)。第一爪部(62)越過(guò)第二磁軛(60B)的第二環(huán)部(63)而沿軸向ZA延伸。第二爪部(64)越過(guò)第一磁軛(60A)的第一環(huán)部(61)而沿軸向ZA延伸。
【專利說(shuō)明】扭矩檢測(cè)裝置以及具備該裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)主張于2013年5月7日提出的日本專利申請(qǐng)第2013-097726號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并在此引用包括說(shuō)明書、附圖以及說(shuō)明書摘要的全部?jī)?nèi)容。
[0002]本發(fā)明涉及具有磁軛的扭矩檢測(cè)裝置、以及具備該裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]參照?qǐng)D15對(duì)以往的扭矩檢測(cè)裝置200的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0004]扭矩檢測(cè)裝置200具備永磁鐵210、一組磁軛220 (220A、220B)、以及磁傳感器230。永磁鐵210在周向上被交替地磁化為N極以及S極。一組磁軛220以包圍永磁鐵210的狀態(tài)配置。第一磁軛220A具有環(huán)狀的第一環(huán)部221以及多個(gè)第一爪部222。第二磁軛220B具有環(huán)狀的第二環(huán)部223以及多個(gè)第二爪部224。磁傳感器230位于第一環(huán)部221與第二環(huán)部223之間。磁傳感器230檢測(cè)第一環(huán)部221與第二環(huán)部223之間的磁通量密度。此外，日本專利4561748號(hào)公報(bào)中表示以往的扭矩檢測(cè)裝置的一個(gè)例子。
[0005]這里，若永磁鐵與磁軛的各爪部之間的對(duì)置面積增加，則在永磁鐵與磁軛的各爪部之間交接的磁通量增加，通過(guò)磁傳感器的磁通量密度增加，從而提高扭矩檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度。因此，在以往的扭矩檢測(cè)裝置200中，若將各爪部222、224的寬度尺寸HR設(shè)定為較大，則能夠使永磁鐵210與各爪部222、224之間的對(duì)置面積增加。
[0006]然而，由于將各爪部222、224的寬度尺寸HR設(shè)定為較大，所以在周向鄰接的第一爪部222與第二爪部224之間的間隙過(guò)度地變小，從而使在第一爪部222與第二爪部224之間泄漏的磁通量增加。因此，通過(guò)使磁軛的爪部的寬度尺寸變大來(lái)使永磁鐵與磁軛的爪部之間的對(duì)置面積增加是有限度的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一為在扭矩檢測(cè)裝置中，使通過(guò)磁傳感器的磁通量密度增加。
[0008]作為本發(fā)明的一個(gè)方式的扭矩檢測(cè)裝置具備:永磁鐵，其安裝于輸入軸或輸出軸中的一個(gè)，且沿周向被磁化，所述輸入軸以及輸出軸經(jīng)由扭桿連結(jié)且伴隨著上述扭桿的扭轉(zhuǎn)而相對(duì)旋轉(zhuǎn)；磁軛，其包括第一磁軛和第二磁軛，且安裝于上述輸入軸以及上述輸出軸中的另一個(gè)，并配置于上述永磁鐵所形成的磁場(chǎng)內(nèi)，其中，上述第一磁軛具有配置于上述永磁鐵的外周的第一環(huán)部、以及從上述第一環(huán)部沿軸向延伸的多個(gè)第一爪部，上述第二磁軛具有以在上述軸向上與上述第一環(huán)部隔開間隔地對(duì)置的方式配置于上述永磁鐵的外周的第二環(huán)部、以及從上述第二環(huán)部朝向上述第一環(huán)部沿上述軸向延伸并在周向上與上述多個(gè)第一爪部交替地配置的多個(gè)第二爪部；以及磁傳感器，其對(duì)由上述永磁鐵、上述第一磁軛以及上述第二磁軛構(gòu)成的磁電路的磁通量密度進(jìn)行檢測(cè)。在上述扭矩檢測(cè)裝置中，上述第一爪部越過(guò)上述第二環(huán)部而沿上述軸向延伸，上述第二爪部越過(guò)上述第一環(huán)部而沿上述軸向延伸。
[0009]在上述方式的扭矩檢測(cè)裝置中，第一爪部越過(guò)第二環(huán)部而沿軸向延伸，第二爪部越過(guò)第一環(huán)部而沿軸向延伸。由此，抑制為了增大各爪部以及永磁鐵的對(duì)置面積而過(guò)度縮小在周向上鄰接的第一爪部以及第二爪部的間隙的情況。因此，抑制在周向上鄰接的第一爪部以及第二爪部之間泄漏的磁通量增加。因此，與以往的扭矩檢測(cè)裝置200比較，通過(guò)磁傳感器的磁通量密度增加。
[0010]上述方式的扭矩檢測(cè)裝置也可以構(gòu)成為:上述第一爪部具有第一連結(jié)部，該第一連結(jié)部在徑向上位于比上述第一環(huán)部更靠上述永磁鐵側(cè)的位置，并且在上述徑向上連結(jié)上述第一環(huán)部以及上述第一爪部，上述第二爪部具有第二連結(jié)部，該第二連結(jié)部在上述徑向上位于比上述第二環(huán)部更靠上述永磁鐵側(cè)的位置，并且在上述徑向上連結(jié)上述第二環(huán)部以及上述第二爪部。
[0011]上述方式的扭矩檢測(cè)裝置也可以構(gòu)成為:上述第一爪部中在徑向上與上述第二環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為上述第一爪部中比上述第二環(huán)部更靠上述第一環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸，上述第二爪部中在上述徑向上與上述第一環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為上述第二爪部中比上述第一環(huán)部更靠上述第二環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸。
[0012]在上述方式的扭矩檢測(cè)裝置中，第一爪部與第二環(huán)部的對(duì)置面積、以及第二爪部與第一環(huán)部的對(duì)置面積變小。因此，抑制第一爪部與第二環(huán)部之間的磁通量泄漏、以及第二爪部與第一環(huán)部之間的磁泄漏。
[0013]上述方式的扭矩檢測(cè)裝置也可以構(gòu)成為:上述第一爪部越過(guò)上述永磁鐵的一端部而沿上述軸向延伸，上述第二爪部越過(guò)上述永磁鐵的另一端部而沿上述軸向延伸。
[0014]在上述方式的扭矩檢測(cè)裝置中，與各爪部沒(méi)有越過(guò)永磁鐵的各端部的結(jié)構(gòu)比較，各爪部與永磁鐵的對(duì)置面積變大。因此，通過(guò)磁傳感器的磁通量密度進(jìn)一步增加。
[0015]上述方式的扭矩檢測(cè)裝置也可以構(gòu)成為:上述第一爪部具有形成為梯形形狀且從上述第一環(huán)部延伸的第一基部、和形成為長(zhǎng)方形狀且從上述第一基部的前端延伸的第一延伸部，上述第二爪部具有形成為梯形形狀且從上述第二環(huán)部延伸的第二基部、和形成為長(zhǎng)方形狀且從上述第二基部的前端延伸的第二延伸部。
[0016]在上述方式的扭矩檢測(cè)裝置中，與各延伸部形成為前端變細(xì)的形狀的結(jié)構(gòu)比較，各爪部與永磁鐵的對(duì)置面積變大。因此，通過(guò)磁傳感器的磁通量密度增加。
[0017]作為本發(fā)明的其他方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置也可以構(gòu)成為具備上述方式的扭矩檢測(cè)裝置。
[0018]根據(jù)以下參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及更多的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加清楚，其中對(duì)相同的元素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，其中，

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表示實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
[0020]圖2是實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的扭矩檢測(cè)裝置的分解立體圖。
[0021]圖3是實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的扭矩檢測(cè)裝置周邊的縱向剖視圖。
[0022]圖4是表示實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛的圖，圖4A是第一磁軛的立體圖，圖4B是第一爪部的主視圖。
[0023]圖5是表示實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛的圖，圖5A是一組磁軛的側(cè)視圖，圖5B是第一爪部與第二環(huán)部在徑向上重疊的部分的放大圖，圖5C是第二爪部與第一環(huán)部在徑向上重疊的部分的放大圖。
[0024]圖6是用于對(duì)實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖6A是表示第一工序的工序圖，圖6B是表示第二工序的工序圖，圖6C是表示第三工序的工序圖。
[0025]圖7是表示實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的一組磁軛與永磁鐵的位置關(guān)系的側(cè)視圖。
[0026]圖8是表示實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的扭轉(zhuǎn)角與檢測(cè)磁通量密度之間的關(guān)系的線圖。
[0027]圖9是用于對(duì)實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的作用效果進(jìn)行說(shuō)明的圖，且是表示第一爪部以及第二爪部的軸向的尺寸與檢測(cè)磁通量密度之間的關(guān)系的線圖。
[0028]圖10是表示比較例的扭矩檢測(cè)裝置的一組磁軛的圖，圖1OA是一組磁軛的側(cè)視圖，圖1OB是圖1OA的Z10-Z10線的剖視圖。
[0029]圖11是表示比較例的扭矩檢測(cè)裝置的一組磁軛的圖，圖1lA是一組磁軛的側(cè)視圖，圖1lB是圖1lA的Zll-Zll線的剖視圖。
[0030]圖12是其他的實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛的局部的主視圖。
[0031]圖13是其他的實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛的局部的主視圖。
[0032]圖14是表示其他的實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置的磁軛與永磁鐵的位置關(guān)系的側(cè)視圖。
[0033]圖15是表示以往的扭矩檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]使用圖1對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置I的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0035]電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置I具有操舵機(jī)構(gòu)10、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)14、輔助機(jī)構(gòu)20、以及扭矩檢測(cè)裝置30。
[0036]操舵機(jī)構(gòu)10具有柱軸11、中間軸12和小齒輪軸13。
[0037]柱軸11具有輸入軸11A、輸出軸11B、以及扭桿11C。輸入軸IlA的上端部與操舵部件2連接。
[0038]輸入軸IlA與輸出軸IlB經(jīng)由扭桿IlC而以能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)。扭桿IlC的兩端部分別通過(guò)銷11D(參照?qǐng)D2)而固定于輸入軸IlA以及輸出軸11B。扭桿IlC與施加于輸入軸IlA與輸出軸IlB的扭矩差對(duì)應(yīng)地扭轉(zhuǎn)。
[0039]中間軸12的上端部與柱軸11的輸出軸IlB的下端部連接。
[0040]小齒輪軸13的上端部與中間軸12的下端部連接。在小齒輪軸13且在小齒輪軸13的軸向遍及規(guī)定的范圍形成有小齒輪齒13A。
[0041]轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)14具有齒條軸15。在齒條軸15且在齒條軸15的軸向遍及規(guī)定的范圍形成有齒條齒15A。齒條軸15在齒條齒15A上與小齒輪齒13A嚙合。齒條齒15A與小齒輪齒13A相互嚙合，從而構(gòu)成齒輪齒條機(jī)構(gòu)16。齒條軸15的兩端部經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿17等與轉(zhuǎn)向輪3連接。
[0042]根據(jù)上述的操舵機(jī)構(gòu)10以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)14的結(jié)構(gòu)，若由駕駛員對(duì)操舵部件2施加轉(zhuǎn)矩，則經(jīng)由柱軸11以及中間軸12而使小齒輪軸13旋轉(zhuǎn)。小齒輪軸13的旋轉(zhuǎn)通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)16變換為齒條軸15的軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使齒條軸15在軸向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，來(lái)經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿17等使轉(zhuǎn)向輪3轉(zhuǎn)向。
[0043]輔助機(jī)構(gòu)20具有電動(dòng)馬達(dá)21、控制裝置80以及減速機(jī)構(gòu)22。本實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置I為通過(guò)使電動(dòng)馬達(dá)21的轉(zhuǎn)矩傳遞至柱軸11來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的管柱助力式裝置。電動(dòng)馬達(dá)21設(shè)置于柱軸11的附近。減速機(jī)構(gòu)22為蝸輪機(jī)構(gòu)，其具有相互嚙合的蝸桿以及蝸輪。蝸桿與電動(dòng)馬達(dá)21連結(jié)(省略圖示)。蝸輪外嵌于柱軸11的輸出軸IlB(省略圖示)。輔助機(jī)構(gòu)20通過(guò)經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)22而將電動(dòng)馬達(dá)21的輸出軸21A的旋轉(zhuǎn)傳遞至柱軸11，從而輔助操舵部件2的操作。
[0044]控制裝置80基于與扭矩檢測(cè)裝置30所輸出的扭桿IlC的扭轉(zhuǎn)量對(duì)應(yīng)的信號(hào)來(lái)計(jì)算與駕駛員的轉(zhuǎn)向操作對(duì)應(yīng)的操舵扭矩?？刂蒲b置80基于操舵扭矩來(lái)計(jì)算輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的輔助扭矩?？刂蒲b置80基于計(jì)算出的輔助扭矩來(lái)控制電動(dòng)馬達(dá)21的驅(qū)動(dòng)。
[0045]根據(jù)上述的輔助機(jī)構(gòu)20的結(jié)構(gòu)，當(dāng)與駕駛員的操舵對(duì)應(yīng)地使扭桿IlC扭轉(zhuǎn)時(shí)，由控制裝置80計(jì)算輔助扭矩?；谟?jì)算出的輔助扭矩來(lái)使電動(dòng)馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)，從而使電動(dòng)馬達(dá)21的輸出軸21A旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)馬達(dá)21的輸出軸21A的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)22而給予柱軸11。
[0046]使用圖2?圖5對(duì)扭矩檢測(cè)裝置30的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]如圖2所示,扭矩檢測(cè)裝置30具有磁鐵單元40、磁軛單元50、集磁單元70、以及兩個(gè)磁傳感器31。
[0048]如圖2以及圖3所示,磁鐵單元40形成為圓筒狀。磁鐵單元40固定于輸入軸IlA的外周面。磁鐵單元40與柱軸11同軸地設(shè)置。磁鐵單元40具有永磁鐵41以及磁芯42。
[0049]永磁鐵41形成為圓筒狀。永磁鐵41在周向ZC上被交替磁化為S極與N極。在本實(shí)施方式中，永磁鐵41被多極磁化為24極。磁芯42由磁性體的金屬材料形成。磁芯42固定于永磁鐵41的內(nèi)周面。磁芯42覆蓋永磁鐵41的內(nèi)周面以及軸向ZA的端面。永磁鐵41經(jīng)由磁芯42而固定于輸入軸IlA的外周面。
[0050]如圖2以及圖3所示，磁軛單元50形成為圓筒狀。磁軛單元50經(jīng)由固定部件52而固定于輸出軸11B。磁軛單兀50以與磁鐵單兀40隔開間隔的方式與柱軸11同軸地設(shè)置于磁鐵單元40的徑向ZB外側(cè)。
[0051]磁軛單元50具有由第一磁軛60A以及第二磁軛60B構(gòu)成的一組磁軛60和軛架51。磁軛單元50通過(guò)一體形成第一磁軛60A、第二磁軛60B、以及軛架51而構(gòu)成。一組磁軛60配置于永磁鐵41所形成的磁場(chǎng)內(nèi)。此外，在以下的說(shuō)明中，將第一磁軛60A以及第二磁軛60B總稱為磁軛60。
[0052]如圖4A所示，第一磁軛60A由軟磁性體的金屬構(gòu)成。第一磁軛60A具有第一環(huán)部61和12個(gè)第一爪部62。第一環(huán)部61形成為環(huán)狀。第一環(huán)部61與柱軸11同軸地配置。第一環(huán)部61配置于永磁鐵41的外周。第一爪部62從第一環(huán)部61的內(nèi)邊緣部朝向柱軸11的軸向ZA延伸。12個(gè)第一爪部62遍布在第一環(huán)部61的整周上且在周向ZC上隔開等間隔地配置。由于第二磁軛60B與第一磁軛60A為相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說(shuō)明。
[0053]如圖5所示，第一磁軛60A的第一環(huán)部61與第二磁軛60B的第二環(huán)部63以相互在軸向ZA上隔開間隔的方式對(duì)置。第一磁軛60A的12個(gè)第一爪部62與第二磁軛60B的12個(gè)第二爪部64以相互在柱軸11的周向ZC上隔開間隔的方式等間隔地配置。第二環(huán)部63配置于永磁鐵41的外周。第一磁軛60A的12個(gè)第一爪部62朝向第二磁軛60B而沿軸向ZA延伸。第二磁軛60B的12個(gè)第二爪部64朝向第一磁軛60A延伸。12個(gè)第二爪部64與12個(gè)第一爪部62沿周向ZC交替地配置。
[0054]軛架51由樹脂構(gòu)成。如圖2以及圖3所示，軛架51形成為圓筒狀。軛架51與柱軸11同軸地配置。軛架51對(duì)第一磁軛60A以及第二磁軛60B進(jìn)行保持。詳細(xì)而言，軛架51通過(guò)向配置了第一磁軛60A以及第二磁軛60B的模具中注入樹脂而被注塑成型，使第一磁軛60A以及第二磁軛60B —體化。
[0055]如圖2以及圖3所示,集磁單元70形成為圓筒狀。集磁單元70固定于殼體18的內(nèi)周面。集磁單元70以與磁軛單元50隔開間隔的方式與柱軸11同軸地設(shè)置于磁軛單元50的徑向ZB外側(cè)。集磁單元70在徑向ZB上包圍磁軛單元50。集磁單元70具有一組集磁環(huán)71以及集磁架72 (參照?qǐng)D3)。
[0056]集磁環(huán)71由軟磁性體的金屬構(gòu)成。集磁環(huán)71形成為環(huán)狀(具體為C字狀)。集磁環(huán)71與柱軸11同軸地配置。2個(gè)集磁環(huán)71分別位于第一磁軛60A的第一環(huán)部61以及第二磁軛60B的第二環(huán)部63的徑向ZB外側(cè)。2個(gè)集磁環(huán)71彼此以相互在軸向ZA隔開間隔的方式配置。集磁環(huán)71具有2個(gè)傳感器對(duì)置部71A。傳感器對(duì)置部71A朝向?qū)χ玫募怒h(huán)71突出。2個(gè)集磁環(huán)71的2個(gè)傳感器對(duì)置部71A彼此以相互在軸向ZA隔開間隙的方式對(duì)置。
[0057]集磁架72由樹脂構(gòu)成。集磁架72形成為圓筒狀。集磁架72與柱軸11同軸地配置。集磁架72保持2個(gè)集磁環(huán)71。詳細(xì)而言，2個(gè)集磁環(huán)71安裝于集磁架72的內(nèi)周面。
[0058]在本實(shí)施方式中，磁傳感器31為霍爾1C。2個(gè)磁傳感器31分別配置于對(duì)置的2個(gè)傳感器對(duì)置部7IA之間的間隙。磁傳感器31將與在對(duì)置的傳感器對(duì)置部7IA之間流動(dòng)的磁通量密度對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)送至控制裝置80 (參照?qǐng)D1)。
[0059]使用圖7以及圖8對(duì)扭矩檢測(cè)裝置30的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0060]如圖7A所示，在未在輸入軸IlA與輸出軸IIB之間施加扭轉(zhuǎn)力矩的狀態(tài)下，S卩、在扭桿IlC未扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，磁軛60的第一爪部62以及第二爪部64的中心位置同永磁鐵41的N極與S極的邊界位置一致。此時(shí)，由于數(shù)目相同的磁力線從永磁鐵41的N極與S極向磁軛60的各爪部62、64出入，所以在第一磁軛60A的內(nèi)部與第二磁軛60B的內(nèi)部，磁力線分別閉合。因此，不會(huì)在第一磁軛60A與第二磁軛60B之間發(fā)生磁通量泄漏的情況，由磁傳感器31檢測(cè)出的磁通量密度為零(參照?qǐng)D8)。
[0061]另一方面，在對(duì)輸入軸IlA與輸出軸IlB之間施加了扭轉(zhuǎn)力矩的狀態(tài)下，S卩、在扭桿IlC扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，如圖7B以及圖7C所示，第一爪部62以及第二爪部64的中心位置同永磁鐵41的N極與S極的邊界位置不一致。因此，在第一磁軛60A以及第二磁軛60B中，N極或者S極的磁力線增加。
[0062]此時(shí)，在第一磁軛60A以及第二磁軛60B中，相互具有逆極性的磁力線增加。因此,第一磁軛60A與第二磁軛60B之間的磁通量密度發(fā)生變化。如圖8的線圖所示，磁通量密度與扭桿IlC的扭轉(zhuǎn)量(扭轉(zhuǎn)角Θ的絕對(duì)值)大致成比例，并且極性與扭桿IlC的扭轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)地反轉(zhuǎn)。由磁傳感器31檢測(cè)磁通量密度，并將該磁通量密度作為電壓信號(hào)而提取出。
[0063]使用圖4以及圖5對(duì)本實(shí)施方式的主要的特征部分亦即磁軛60的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0064]如上述那樣，第一磁軛60A具有第一環(huán)部61以及12個(gè)第一爪部62。第一環(huán)部61形成為圓環(huán)板狀。12個(gè)第一爪部62從第一環(huán)部61的內(nèi)邊緣部沿軸向ZA延伸。第一爪部62具有第一基部62A、第一延伸部62B、以及第一連結(jié)部62C。
[0065]如圖4B所示，第一基部62A在沿徑向ZB主視的情況下形成為梯形板狀。第一基部62A朝向柱軸11的軸向ZA延伸。第一基部62A隨著從第一環(huán)部61離開而其周向ZC的寬度尺寸變小。
[0066]第一延伸部62B在沿徑向ZB主視的情況下形成為軸向ZA的尺寸比周向ZC的尺寸更大的長(zhǎng)方形板狀。第一延伸部62B從第一基部62A的前端朝向軸向ZA延伸。此外,在本實(shí)施方式中，第一延伸部62B的前端的周向ZC的角部62D被倒角成R形狀。
[0067]第一連結(jié)部62C從第一環(huán)部61的內(nèi)邊緣部朝向徑向ZB內(nèi)側(cè)(靠近永磁鐵41)延伸。第一連結(jié)部62C連結(jié)第一環(huán)部61與第一基部62A。S卩，與第一環(huán)部61相比,第一基部62A以及第一延伸部62B位于徑向ZB內(nèi)側(cè)(靠近永磁鐵41)的位置。如圖5所示，由于第二磁軛60B為與第一磁軛60A相同的形狀，所以省略第二磁軛60B的詳細(xì)說(shuō)明。
[0068]如圖5A所示，第一磁軛60A的第一爪部62越過(guò)第二磁軛60B的第二環(huán)部63而沿軸向ZA延伸。在本實(shí)施方式中，第一爪部62越過(guò)永磁鐵41的一端部而沿軸向ZA延伸。同樣，第二磁軛60B的第二爪部64越過(guò)第一磁軛60A的第一環(huán)部61而沿軸向ZA延伸。在本實(shí)施方式中，第二爪部64越過(guò)永磁鐵41的另一端部而沿軸向ZA延伸。
[0069]如圖5B所示，第一爪部62的第一基部62A與第一延伸部62B之間的邊界部62E的軸向ZA的位置在軸向ZA上位于比第二環(huán)部63的第一端面(與第二磁軛60B的對(duì)置面)63A更靠第一環(huán)部61側(cè)(參照?qǐng)D5A)。該邊界部62E位于第二環(huán)部63的第一端面63A附近。同樣，如圖5C所示，第二爪部64的第二基部64A與第二延伸部64B之間的邊界部64E的軸向ZA的位置在軸向ZA上位于比第一環(huán)部61的第一端面(與第一磁軛60A的對(duì)置面)6IA更靠第二環(huán)部63側(cè)(參照?qǐng)D5A)的位置。此外，邊界部62E、64E的寬度尺寸與各基部62A、64A的最小的寬度尺寸HBmin相等。
[0070]表I表不本實(shí)施方式的永磁鐵41以及磁軛60的尺寸。
[0071]表I
[0072]
永磁體41的軸向ZA的尺寸112.0mm
永磁體41的外徑尺寸30.0mm
各環(huán)部61、63的外徑尺寸RA40.0mm
各環(huán)部61、63的軸向ZA的尺寸LA1.0mm
各基部62A、64A的最大寬度尺寸HBmax3.6mm
各基部62A、64A的最小寬度尺寸HBmin1.1mm
各基部62A、64A的軸向ZA的尺寸LB7.0mm
各延伸部62B、64B的寬度尺寸HC1.1mm
各延伸部62B、64B的軸向ZA的尺寸LC|4.0mm
第一環(huán)部61以及第二環(huán)部63的間隙的尺寸G7.0mm
第一爪部62的前端面至第二爪部64的前端面的尺寸LD 13.0mm
[0073]參照?qǐng)D6對(duì)磁軛60的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0074]首先，通過(guò)在圖6A所示的軟磁性鋼板65的加工部分(圖中的虛線所示的磁軛加工部件66)的外側(cè)所形成的定位孔65A插入銷(省略圖示)，從而對(duì)軟磁性鋼板65進(jìn)行定位(第一工序)。
[0075]其后，通過(guò)沖壓加工來(lái)從圖6A所示的軟磁性鋼板65沖裁圖6B所示的磁軛加工部件66 (第二工序)。
[0076]通過(guò)將在第二工序中沖裁出的圖6B的磁軛加工部件66的規(guī)定部分折彎，從而形成圖6C所示的第一爪部62 (第二爪部64)，進(jìn)而得到磁軛60 (第三工序)。
[0077]使用圖9?圖11對(duì)第一爪部以及第二爪部的軸向的尺寸與檢測(cè)磁通量密度之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖9的圖表Gl是表示第一爪部以及第二爪部的軸向的尺寸與檢測(cè)磁通量密度之間的關(guān)系的模擬結(jié)果。在該模擬中，不改變第一基部以及第二基部的形狀、尺寸，通過(guò)使第一延伸部以及第二延伸部的軸向的尺寸產(chǎn)生變化，來(lái)使第一爪部以及第二爪部的尺寸產(chǎn)生變化。另外，該模擬中，與第一爪部以及第二爪部的軸向的尺寸相比，將永磁鐵的軸向的尺寸設(shè)定為足夠大。
[0078]對(duì)圖10以及圖11所示的比較例的扭矩檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明，其中，為方便起見(jiàn)，對(duì)與本實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置30共同的部分標(biāo)注共同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
[0079]在第一爪部62以及第二爪部64的軸向ZA的尺寸LX為“LX1”時(shí)，如圖10所示，第一延伸部62B的前端部的軸向ZA的位置與第二環(huán)部63的第一端面63A的軸向ZA的位置一致。同樣，第二延伸部64B的前端部的軸向ZA的位置與第一環(huán)部61的第一端面61A的軸向ZA的位置一致，但對(duì)此未圖示。
[0080]在第一爪部62以及第二爪部64的軸向ZA的尺寸LX為“LX2”(LX2 > LXl)時(shí)，如圖11所示，第一延伸部62B的前端部的軸向ZA的位置與第二環(huán)部63的第二端面63B的軸向ZA的位置一致。同樣，第二延伸部64B的前端部的軸向ZA的位置與第一環(huán)部61的第二端面6IB的軸向ZA的位置一致，但對(duì)此未圖示。
[0081]作為整體，隨著第一延伸部62B以及第二延伸部64B的軸向ZA的尺寸變大，檢測(cè)磁通量密度也變大。這是因?yàn)?，隨著第一延伸部62B以及第二延伸部64B的軸向ZA的尺寸變大，與永磁鐵41對(duì)置的第一爪部62的面積以及第二爪部64的面積也變大，且在永磁鐵41與磁軛60之間交接的磁通量增加。
[0082]然而，在圖9中的范圍A以及范圍B中，隨著第一延伸部62B以及第二延伸部64B的尺寸變大，檢測(cè)磁通量密度減小。對(duì)該理由進(jìn)行說(shuō)明。在范圍A中，隨著第一延伸部62B的尺寸變大，第一延伸部62B的前端部向第二環(huán)部63的第一端面63A接近。這里，磁通量容易在形成于第一延伸部62B的前端部的角部分(第一延伸部62B的前端的頂點(diǎn)及邊)以及第二環(huán)部63的角部分(第二環(huán)部63的外周面與第一端面63A之間的邊界部分)集中。因此，若第一延伸部62B的前端部向第二環(huán)部63的第一端面63A接近,則在第一磁軛60A與第二磁軛60B之間容易產(chǎn)生磁泄漏。同樣,若第二延伸部64B的前端部向第一環(huán)部61的第一端面61A接近，則在第一磁軛60A與第二磁軛60B之間容易產(chǎn)生磁泄漏。因此，可推測(cè)出:在范圍A中，隨著第一延伸部62B以及第二延伸部64B的尺寸變大，檢測(cè)磁通量密度減小。此外，若第一延伸部62B以及第二延伸部64B的尺寸變大而超過(guò)范圍A，則與永磁鐵41對(duì)置的各爪部62、64的面積增加，上述的磁泄漏的影響減少，從而檢測(cè)磁通量密度再次增加。
[0083]另外，在范圍B中，隨著第一延伸部62B的尺寸變大，第一延伸部62B的前端部向第二環(huán)部63的第二端面63B接近。這樣，由于磁通量容易集中的、形成于第一延伸部62B的前端部的角部分與第二環(huán)部63的角部分接近，所以在第一磁軛60A與第二磁軛60B之間容易產(chǎn)生磁泄漏。因此，可推測(cè)出:在范圍B中，隨著第一延伸部62B以及第二延伸部64B的尺寸變大，檢測(cè)磁通量密度減少。此外，若第一延伸部62B以及第二延伸部64B的尺寸增大而超過(guò)范圍B，則與永磁鐵41對(duì)置的各爪部62、64的面積增加，上述的磁泄漏的影響減少，從而檢測(cè)磁通量密度再次增加。
[0084]此外，如上述那樣，將本實(shí)施方式的磁軛60的各爪部62、64的軸向ZA的尺寸LX設(shè)定為比LX2更大的值。即，第一磁軛60A的第一爪部62越過(guò)第二磁軛60B的第二環(huán)部63而沿軸向ZA延伸，第二磁軛60B的第二爪部64越過(guò)第一磁軛60A的第一環(huán)部61而沿軸向ZA延伸。
[0085]對(duì)本實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置30的有益效果進(jìn)行說(shuō)明。
[0086]若永磁鐵與磁軛之間的對(duì)置面積變大,則在永磁鐵與磁軛之間交接的磁通量增力口，從而扭矩檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度提高。在圖15所示的以往的扭矩檢測(cè)裝置200中，作為使永磁鐵210與磁軛220之間的對(duì)置面積變大的方法，考慮將磁軛220的各爪部222、224的寬度尺寸HR設(shè)計(jì)為較大。
[0087]然而，在增大各爪部222、224的寬度尺寸HR的情況下，在周向ZC鄰接的第一爪部222以及第二爪部224的間隙變小。由此，在周向ZC上鄰接的第一爪部222以及第二爪部224之間泄漏的磁通量增大。因此，盡管使永磁鐵210與各爪部222、224之間的對(duì)置面積增加，但難以增大檢測(cè)磁通量密度。
[0088]在本實(shí)施方式中，磁軛60的第一爪部62以及第二爪部64分別具有第一延伸部62B以及第二延伸部64B。因此，確保在周向ZC上鄰接的各爪部62、64之間的間隔，并且增大各爪部62、64與永磁鐵41之間的對(duì)置面積。換言之，通過(guò)設(shè)置第一延伸部62B以及第二延伸部64B，能夠不增大第一爪部62以及第二爪部64的寬度尺寸地使永磁鐵41與磁軛60之間的對(duì)置面積變大。因此，抑制在周向ZC上鄰接的各爪部62、64之間所產(chǎn)生的磁泄漏，從而增加在永磁鐵41與磁軛60之間交接的磁通量，進(jìn)而增大檢測(cè)磁通量密度。其結(jié)果，能夠?qū)⒎糯蟠艂鞲衅?1的信號(hào)的增益設(shè)定為較低，并抑制磁傳感器31的信號(hào)的SN比，從而提高扭矩檢測(cè)裝置30的檢測(cè)精度。
[0089]第一磁軛60A的第一爪部62越過(guò)第二磁軛60B的第二環(huán)部63而沿軸向ZA延伸，第二磁軛60B的第二爪部64越過(guò)第一磁軛60A的第一環(huán)部61而沿軸向ZA延伸。S卩，各延伸部62B、64B的各角部62F、64F在徑向ZB上未與各環(huán)部61、63的各端面61A、61B、63A、63B對(duì)置。因此，抑制各延伸部62B、64B與各環(huán)部61、63之間的磁泄漏。其結(jié)果，增大檢測(cè)磁通量密度，從而扭矩檢測(cè)裝置30的檢測(cè)精度提高。
[0090]在本實(shí)施方式中，如上述那樣，通過(guò)沖壓加工來(lái)從軟磁性鋼板65沖裁磁軛加工部件66 (參照?qǐng)D6)。因此，與不具有延伸部的以往的磁軛220相比，本實(shí)施方式的磁軛60能夠不增加材料成本，減少?gòu)U料，并減小環(huán)境負(fù)擔(dān)。
[0091]第一爪部62以及第二爪部64越過(guò)永磁鐵41的端部而沿軸向ZA延伸。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使由于尺寸誤差、組裝的差別而使永磁鐵41與磁軛60之間的軸向ZA的相對(duì)位置偏離，也能夠抑制第一爪部62以及永磁鐵41的對(duì)置面積與第二爪部64以及永磁鐵41的對(duì)置面積相互不同的情況。而且,各爪部62、64能夠高效地接受來(lái)自磁通量集中的永磁鐵41的兩端部的各角部41A、41B(參照?qǐng)D3)的磁通量。因此，增大檢測(cè)磁通量密度。
[0092]各延伸部62B、64B在俯視的情況下形成為長(zhǎng)方形狀。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與各延伸部62B、64B形成為隨著朝向軸向ZA而前端變細(xì)的形狀的結(jié)構(gòu)相比，各爪部62、64與永磁鐵41之間的對(duì)置面積變大。因此，檢測(cè)磁通量密度變大。此外，若為了增大各爪部62、64與永磁鐵41之間的對(duì)置面積，而過(guò)大地設(shè)計(jì)各延伸部62B、64B的寬度尺寸HC，則無(wú)法從一張軟磁性鋼板65沖裁磁軛加工部件66。
[0093]將各延伸部62B、64B的前端部的各角部62D、64D倒角成R形狀。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制從角部62D、64D朝向鄰接的爪部62、64的磁泄漏。
[0094]本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置以及扭矩檢測(cè)裝置并不局限于上述的實(shí)施方式。以下，作為其他的實(shí)施方式，對(duì)上述的實(shí)施方式的變形例進(jìn)行說(shuō)明。此外，以下的各變形例也能夠在技術(shù)上可能的范圍內(nèi)相互組合。
[0095].在上述的實(shí)施方式中，各延伸部62B、64B在主視的情況下形成為長(zhǎng)方形狀，但也可以如圖12所示的那樣，各爪部62、64在主視的情況下形成為橢圓形狀。另外，各延伸部62B、64B也可以在主視的情況下形成為隨著沿軸向ZA延伸而前端變細(xì)的形狀。
[0096].在上述的實(shí)施方式中，第一爪部62以及第二爪部64越過(guò)永磁鐵41的端部而沿軸向ZA延伸，但也可以如圖14所示的那樣，第一爪部62以及第二爪部64不越過(guò)永磁鐵41的端部地沿軸向ZA延伸。
[0097].在上述的實(shí)施方式中，各邊界部62E、64E的寬度尺寸與各延伸部62B、64B的寬度尺寸HC相等，但也可以如圖13所示，比各延伸部62B、64B的寬度尺寸HC更小。另外，在上述的實(shí)施方式中，各邊界部62E、64E與各環(huán)部61、63在軸向ZA上偏離，但各邊界部62E、64E也可以與各環(huán)部61、63在徑向ZB上對(duì)置。
[0098].在上述的實(shí)施方式中，各環(huán)部61、63形成為圓環(huán)形狀，但例如也可以形成為圓弧形狀、多邊形。
[0099]?在上述的實(shí)施方式中，磁軛60由環(huán)部61、63與多個(gè)爪部62、64—體地構(gòu)成，但磁軛60也可以構(gòu)成為在環(huán)部61、63接合多個(gè)爪部62、64。
[0100].在實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)裝置30中，也能夠省略集磁單元70。在該情況下，磁傳感器31配置于第一環(huán)部61與第二環(huán)部63之間。
[0101].在上述的實(shí)施方式中，以管柱助力式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置I為例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以以齒條輔助式以及小齒輪輔助式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。另外，扭矩檢測(cè)裝置30的安裝位置并不局限于上述的實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于，具備: 永磁鐵，其安裝于輸入軸或輸出軸中的一個(gè)且沿周向被磁化，所述輸入軸以及輸出軸經(jīng)由扭桿連結(jié)且伴隨著所述扭桿的扭轉(zhuǎn)而相對(duì)旋轉(zhuǎn)； 磁軛，其包括第一磁軛和第二磁軛，且安裝于所述輸入軸以及所述輸出軸中的另一個(gè)并配置于所述永磁鐵所形成的磁場(chǎng)內(nèi)，其中，所述第一磁軛具有配置于所述永磁鐵的外周的第一環(huán)部以及從所述第一環(huán)部沿軸向延伸的多個(gè)第一爪部，所述第二磁軛具有以在所述軸向上與所述第一環(huán)部隔開間隔地對(duì)置的方式配置于所述永磁鐵的外周的第二環(huán)部以及從所述第二環(huán)部朝向所述第一環(huán)部沿所述軸向延伸并在周向上與所述多個(gè)第一爪部交替地配置的多個(gè)第二爪部；以及 磁傳感器，其對(duì)由所述永磁鐵、所述第一磁軛以及所述第二磁軛構(gòu)成的磁路的磁通量密度進(jìn)行檢測(cè)，其中， 所述第一爪部越過(guò)所述第二環(huán)部而沿所述軸向延伸，所述第二爪部越過(guò)所述第一環(huán)部而沿所述軸向延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一爪部具有第一連結(jié)部，該第一連結(jié)部在徑向上位于比所述第一環(huán)部更靠所述永磁鐵側(cè)的位置，并且在所述徑向上連結(jié)所述第一環(huán)部以及所述第一爪部， 所述第二爪部具有第二連結(jié)部，該第二連結(jié)部在所述徑向上位于比所述第二環(huán)部更靠所述永磁鐵側(cè)的位置，并且在所述徑向上連結(jié)所述第二環(huán)部以及所述第二爪部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一爪部中在徑向上與所述第二環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為所述第一爪部中比所述第二環(huán)部更靠所述第一環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸， 所述第二爪部中在所述徑向上與所述第一環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為所述第二爪部中比所述第一環(huán)部更靠所述第二環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一爪部中在徑向上與所述第二環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為所述第一爪部中比所述第二環(huán)部更靠所述第一環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸， 所述第二爪部中在所述徑向上與所述第一環(huán)部對(duì)置的部分的寬度尺寸為所述第二爪部中比所述第一環(huán)部更靠所述第二環(huán)部側(cè)的部分的寬度尺寸以下的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一爪部越過(guò)所述永磁鐵的一端部而沿所述軸向延伸， 所述第二爪部越過(guò)所述永磁鐵的另一端部而沿所述軸向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一爪部具有形成為梯形形狀且從所述第一環(huán)部延伸的第一基部、和形成為長(zhǎng)方形狀且從所述第一基部的前端延伸的第一延伸部， 所述第二爪部具有形成為梯形形狀且從所述第二環(huán)部延伸的第二基部、和形成為長(zhǎng)方形狀且從所述第二基部的前端延伸的第二延伸部。
7.一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 具備權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的扭矩檢測(cè)裝置。
【文檔編號(hào)】B62D5/04GK104139799SQ201410181351
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】石本祐太朗, 德本欣智 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特