本發(fā)明涉及力矩傳感器以及電動助力轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)：

在日本JP2012－194144A中公開了一種利用磁力檢測作用于車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向力矩的非接觸型的力矩傳感器。該力矩傳感器包括固定于輸入軸的磁產(chǎn)生部、固定于輸出軸的旋轉(zhuǎn)磁路部、固定于用于收納輸入軸和輸出軸的外殼的固定磁路部以及用于檢測引導(dǎo)至固定磁路部的磁通密度的磁傳感器。

當(dāng)力矩作用于將輸入軸和輸出軸連結(jié)起來的扭桿而使扭桿扭轉(zhuǎn)變形時，磁產(chǎn)生部和旋轉(zhuǎn)磁路部之間的旋轉(zhuǎn)方向上的相對位置發(fā)生變化。與此同時，從磁產(chǎn)生部經(jīng)由旋轉(zhuǎn)磁路部向固定磁路部引導(dǎo)的磁通密度發(fā)生變化。磁傳感器輸出與磁通密度相對應(yīng)的信號。基于從磁傳感器輸出的信號檢測作用于扭桿的力矩。

另外，力矩傳感器包括用于一體地收納固定磁路部的集磁磁軛、磁傳感器以及連接于磁傳感器的基板的樹脂制的傳感器保持件。并且，為了將從磁傳感器輸出到基板的信號向外部的控制器等引導(dǎo)，在傳感器保持件的外側(cè)面設(shè)有輸出端子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在上述以往的技術(shù)中，在傳感器保持件的外側(cè)面設(shè)有輸出端子，因此，存在輸出端子向轉(zhuǎn)向軸的徑向伸出、向車輛搭載的搭載性能降低的可能性。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制向徑向伸出從而提高相對于車輛的搭載性能的力矩傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一技術(shù)方案，提供一種力矩傳感器，其基于由旋轉(zhuǎn)自如地被支承于外殼內(nèi)的輸入軸與輸出軸之間的相對角度位移所引起的磁的變化，而對作用于輸入軸的力矩進(jìn)行檢測，其中，該力矩傳感器包括：檢測部，其經(jīng)由貫通外殼的徑向側(cè)面地形成的貫通孔檢測磁的變化；收納室，其形成為自外殼的外周面向徑向外側(cè)隆起，在內(nèi)部開設(shè)有貫通孔，并且用于收納檢測部；連通孔，其沿外殼的外周上的切線方向延伸設(shè)置，用于將外殼的外部和收納室的內(nèi)部連通起來；以及輸出端子，其嵌裝于連通孔，并且相對于檢測部傾斜地連接于檢測部，用于向外部輸出基于檢測信號的信號。

附圖說明

圖1是表示應(yīng)用有本發(fā)明的實(shí)施方式的力矩傳感器的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的局部的縱剖視圖。

圖2是磁產(chǎn)生部的仰視圖。

圖3是旋轉(zhuǎn)磁路部的立體圖。

圖4是表示從上部外殼的外側(cè)觀察檢測部的狀態(tài)的立體圖。

圖5是表示從上部外殼的內(nèi)側(cè)觀察檢測部的狀態(tài)的立體圖。

圖6是表示上部外殼的側(cè)面的俯視圖。

圖7是表示圖6的VII－VII截面的剖視圖。

圖8是分解表示被組裝于上部外殼的力矩傳感器的分解立體圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1是表示應(yīng)用有本實(shí)施方式的力矩傳感器100的電動助力轉(zhuǎn)向裝置1的局部的縱剖視圖。

電動助力轉(zhuǎn)向裝置1通過連結(jié)于方向盤的轉(zhuǎn)向軸2與方向盤聯(lián)動地旋轉(zhuǎn)、使與設(shè)于轉(zhuǎn)向軸2的下端的小齒輪相嚙合的齒條軸沿軸向移動，從而使車輪轉(zhuǎn)向。

電動助力轉(zhuǎn)向裝置1包括連結(jié)于轉(zhuǎn)向軸2的蝸輪、與蝸輪嚙合的蝸桿以及驅(qū)動蝸桿而使其旋轉(zhuǎn)的電動馬達(dá)，來作為輔助地施加轉(zhuǎn)向力矩的輔助機(jī)構(gòu)。電動助力轉(zhuǎn)向裝置1利用電動馬達(dá)對轉(zhuǎn)向軸2施加轉(zhuǎn)向輔助力矩。

轉(zhuǎn)向軸2包括作為連結(jié)于方向盤的輸入軸的輸入軸3、一端連結(jié)于輸入軸3的扭桿4以及作為連結(jié)于扭桿4的另一端的輸出軸的輸出軸5。輸入軸3借助滾動軸承6旋轉(zhuǎn)自如地支承于作為外殼的上部外殼7。輸出軸5借助滾動軸承8旋轉(zhuǎn)自如地支承于下部外殼9。在輸入軸3的下端側(cè)的外周與輸出軸5的上端側(cè)的內(nèi)周之間裝設(shè)有滑動軸承12。輸入軸3和輸出軸5在同一軸線上旋轉(zhuǎn)自如地被支承于上部外殼7和下部外殼9。

輸入軸3形成為圓筒狀，在輸入軸3的內(nèi)部同軸地收納有扭桿4。扭桿4的上端部借助銷10連結(jié)于輸入軸3的上端部。扭桿4的下端部比輸入軸3的下端開口部突出，借助鋸齒形花鍵11連結(jié)于輸出軸5。扭桿4將經(jīng)由方向盤輸入至輸入軸3的轉(zhuǎn)向力矩向輸出軸5傳遞，并與該轉(zhuǎn)向力矩相對應(yīng)地以旋轉(zhuǎn)軸線O為中心發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。

電動助力轉(zhuǎn)向裝置1還包括用于檢測作用于將輸入軸3和輸出軸5連結(jié)起來的扭桿4的轉(zhuǎn)向力矩的非接觸式的力矩傳感器100。

力矩傳感器100包括：磁產(chǎn)生部20，其固定于輸入軸3，并與輸入軸3一同旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)磁路部30，其固定于輸出軸5，并與輸出軸5一同旋轉(zhuǎn)；固定磁路部40，其固定于上部外殼7；以及檢測部50，其用于檢測隨著扭桿4的扭轉(zhuǎn)變形而從磁產(chǎn)生部20經(jīng)由旋轉(zhuǎn)磁路部30向固定磁路部40引導(dǎo)的磁通密度。力矩傳感器100基于檢測部50的輸出值檢測作用于扭桿4的轉(zhuǎn)向力矩。

另外，也可以代替上述結(jié)構(gòu)，而設(shè)為如下結(jié)構(gòu)：將磁產(chǎn)生部20固定于輸出軸5以使其與輸出軸5一同旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)磁路部30固定于輸入軸3以使其與輸入軸3一同旋轉(zhuǎn)。

圖2是磁產(chǎn)生部20的仰視圖。圖3是旋轉(zhuǎn)磁路部30的立體圖。

如圖1和圖2所示，磁產(chǎn)生部20包括壓套于輸入軸3的環(huán)狀的背磁軛21以及與背磁軛21的下端面相結(jié)合的環(huán)狀的環(huán)狀磁體22。

環(huán)狀磁體22是沿輸入軸3的旋轉(zhuǎn)軸線O方向產(chǎn)生磁的環(huán)狀的永磁體。環(huán)狀磁體22是通過朝向旋轉(zhuǎn)軸線O方向?qū)τ泊判泽w進(jìn)行磁化而形成的多極磁體，具有以相等的寬度沿周向形成的12個磁極。也就是說，在環(huán)狀磁體22的上端面和下端面沿周向交替配置有6個N極和6個S極。另外，形成于環(huán)狀磁體22的端面的磁極數(shù)量在兩個以上的范圍內(nèi)能夠任意地設(shè)定。

在背磁軛21的下端面借助粘接劑固定有作為環(huán)狀磁體22的上端面的上部磁極面。另外，背磁軛21由軟磁性體形成，被環(huán)狀磁體22所帶來的磁場磁化，并吸附于環(huán)狀磁體22。如此，環(huán)狀磁體22和背磁軛21被粘接劑的粘接力和磁力結(jié)合起來。背磁軛21具有作為將環(huán)狀磁體22連結(jié)于輸入軸3的連結(jié)構(gòu)件的功能以及作為連結(jié)環(huán)狀磁體22的相鄰的磁極而引導(dǎo)磁通的軛鐵的功能，使磁力集中于作為環(huán)狀磁體22的下端面的下部磁極面。

如圖1和圖3所示，旋轉(zhuǎn)磁路部30包括：第1軟磁性環(huán)31和第2軟磁性環(huán)32，其用于引導(dǎo)從磁產(chǎn)生部20的環(huán)狀磁體22產(chǎn)生的磁通；安裝構(gòu)件33，其安裝于輸出軸5；以及模制樹脂34，其用于將第1軟磁性環(huán)31和第2軟磁性環(huán)32固定于安裝構(gòu)件33。

第1軟磁性環(huán)31包括：環(huán)狀的第1磁路環(huán)部31a；第1磁路柱部31b，其從第1磁路環(huán)部31a朝下突出；以及第1磁路頂端部31c，其從各第1磁路柱部31b的下端分別向內(nèi)彎折而與環(huán)狀磁體22的下端面相對。第2軟磁性環(huán)32包括：環(huán)狀的第2磁路環(huán)部32a；第2磁路柱部32b，其從第2磁路環(huán)部32a朝上突出；以及第2磁路頂端部32c，其從各第2磁路柱部32b的上端分別向內(nèi)彎折而與環(huán)狀磁體22的下端面相對。

第1軟磁性環(huán)31和第2軟磁性環(huán)32分別利用沖壓加工形成。另外，第1軟磁性環(huán)31和第2軟磁性環(huán)32不限于沖壓加工，也可以利用鑄造、燒結(jié)等形成。

第1磁路頂端部31c和第2磁路頂端部32c形成為平板狀。第1磁路頂端部31c和第2磁路頂端部32c在與扭桿4的旋轉(zhuǎn)軸線O正交的同一平面上以旋轉(zhuǎn)軸線O為中心沿周向交替隔開相等間隔而配置。

另外，第1磁路頂端部31c和第2磁路頂端部32c配置為：在力矩未作用于扭桿4的中立狀態(tài)下，沿扭桿4的徑向延伸的各自的中心線指向環(huán)狀磁體22的N極和S極之間的分界。

第1磁路柱部31b和第2磁路柱部32b分別形成為平板狀，沿旋轉(zhuǎn)軸線O方向延伸設(shè)置。第1磁路柱部31b配置為隔開預(yù)定的間隙地包圍環(huán)狀磁體22的外周面。第1磁路柱部31b設(shè)置為不使環(huán)狀磁體22的磁通短路。另外，第2磁路柱部32b沿著旋轉(zhuǎn)軸線O向與第1磁路柱部31b相反的方向延伸設(shè)置。

第1磁路環(huán)部31a和第2磁路環(huán)部32a配置于與旋轉(zhuǎn)軸線O正交的平面上，形成為整周相連的環(huán)狀。第1磁路環(huán)部31a和第2磁路環(huán)部32a不限于該形狀，也可以是局部形成有狹縫的C字形狀。

第1磁路環(huán)部31a配置于比環(huán)狀磁體22的下端面靠上方的位置，第2磁路環(huán)部32a配置于比環(huán)狀磁體22靠下方的位置。也就是說，環(huán)狀磁體22配置于旋轉(zhuǎn)軸線O方向上的第1磁路環(huán)部31a與第2磁路環(huán)部32a之間的位置。

如圖1所示，固定磁路部40包括沿著第1軟磁性環(huán)31的第1磁路環(huán)部31a的外周設(shè)置的第1集磁環(huán)41以及沿著第2軟磁性環(huán)32的第2磁路環(huán)部32a的外周設(shè)置的第2集磁環(huán)42。

第1集磁環(huán)41和第2集磁環(huán)42是局部形成有狹縫的C字形狀，鉚接固定于上部外殼7的內(nèi)周面。第1集磁環(huán)41的內(nèi)周面與第1軟磁性環(huán)31的第1磁路環(huán)部31a相對，第2集磁環(huán)42的內(nèi)周面與第2軟磁性環(huán)32的第2磁路環(huán)部32a相對。

如此，第1集磁環(huán)41和第2集磁環(huán)42配置于旋轉(zhuǎn)磁路部30的外周，具有緩和旋轉(zhuǎn)磁路部30的旋轉(zhuǎn)振動、偏心的影響并向檢測部50側(cè)引導(dǎo)磁通的功能。

檢測部50配置于上部外殼7的徑向側(cè)面。檢測部50包括：第1集磁磁軛51，其抵接于第1集磁環(huán)41；第2集磁磁軛52，其抵接于第2集磁環(huán)42；磁傳感器53，其設(shè)于第1集磁磁軛51與第2集磁磁軛52之間的間隙；電路基板54，其與磁傳感器53電連接；以及模制樹脂55，其一體地承載該第1集磁磁軛51、第2集磁磁軛52、磁傳感器53以及電路基板54。

第1集磁磁軛51形成為具有抵接于第1集磁環(huán)41的外周面的圓弧狀的內(nèi)周面的塊狀。第2集磁磁軛52形成為具有抵接于第2集磁環(huán)42的外周面的圓弧狀的內(nèi)周面的塊狀。

第1集磁磁軛51和第2集磁磁軛52之間具有作為預(yù)定的間隙的磁隙并彼此相對，在該磁隙內(nèi)配置有磁傳感器53。第1集磁磁軛51和第2集磁磁軛52具有將來自旋轉(zhuǎn)磁路部30的磁通經(jīng)由第1集磁環(huán)41和第2集磁環(huán)42向磁傳感器53集中的功能。

磁傳感器53連接于電路基板54，用于檢測被引導(dǎo)至固定磁路部40的磁通密度。磁傳感器53是霍爾元件，輸出與經(jīng)過該磁傳感器53的磁通密度相對應(yīng)的電壓作為信號。

電路基板54包括構(gòu)成用于對霍爾元件的信號進(jìn)行增幅的電路、用于進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)碾娐芬约霸肼暈V波器的電路等的一個以上的電子部件(未圖示)。電路基板54用于處理從磁傳感器53輸出的與磁隙的磁場的大小以及方向相對應(yīng)的電壓。處理好的信號經(jīng)由與形成于電路基板54的通孔54a(圖5)相連接的輸出端子81(圖8)向外部輸出。

圖4是表示從上部外殼7的外側(cè)觀察檢測部50的狀態(tài)的立體圖。圖5是表示從上部外殼7的內(nèi)側(cè)觀察檢測部50的狀態(tài)的立體圖。

如圖4所示，檢測部50的外側(cè)面利用模制樹脂55形成為平面狀。電路基板54配置于比檢測部50的外側(cè)面向內(nèi)側(cè)偏預(yù)定深度的位置。預(yù)定深度被設(shè)定為比設(shè)于電路基板54的電子部件的安裝高度深。

如圖5所示，檢測部50的內(nèi)側(cè)面具有利用模制樹脂55形成為平面狀的平面部55a以及從平面部55a呈圓形突出的突出部55b。在突出部55b配置有第1集磁磁軛51和第2集磁磁軛52。在平面部55a以電路基板54的通孔54a露出的方式形成有凹部55c。

接下來，說明安裝有檢測部50的上部外殼7的構(gòu)造。

圖6是表示從側(cè)方觀察上部外殼7的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖7是表示圖6的VII－VII截面的剖視圖。

如圖1所示，上部外殼7整體形成為具有與轉(zhuǎn)向軸2平行的軸心的圓筒形狀。

如圖6、圖7所示，在上部外殼7的徑向側(cè)面形成有隆起部71，該隆起部71形成為從上部外殼7的外周面朝向徑向外側(cè)呈環(huán)狀隆起。隆起部71與上部外殼7一體地形成，在內(nèi)部劃分形成有用于收納檢測部50的收納室72。

在收納室72的底部形成有：貫通孔73，其形成為從收納室72朝向上部外殼7的內(nèi)部貫通上部外殼7；以及連通孔74，其與貫通孔73相鄰地設(shè)置，形成為從收納室72朝向上部外殼7的外周、即收納室72的外部貫通隆起部71。貫通孔73和連通孔74形成為軸心互相傾斜，兩者的開口部在收納室72的底部相鄰地配置。

貫通孔73形成為在從收納室72的底部到上部外殼7的內(nèi)部為止的范圍內(nèi)具有同一內(nèi)徑。在貫通孔73中嵌裝有收納于收納室72的檢測部50的突出部55b。

連通孔74沿上部外殼7的外周上的切線方向延伸設(shè)置，將收納室72的內(nèi)外連通起來。連通孔74包括配置于收納室72的內(nèi)部側(cè)的大徑部74a和配置于收納室72的外部側(cè)的小徑部74b，在大徑部74a與小徑部74b之間形成有臺階部74c。

在上部外殼7的外周面且是連通孔74的外部側(cè)附近形成有沿著連通孔74的延伸設(shè)置方向向徑向內(nèi)側(cè)彎曲的凹陷75。該凹陷75用于防止輸出端子81(圖8)與上部外殼7的外周面發(fā)生干涉。

圖8是分解表示被組裝于上部外殼7的力矩傳感器100的分解立體圖。

力矩傳感器100還包括：輸出端子81，其與收納于上部外殼7的收納室72的檢測部50相連接；罩82，其用于封堵收納室72的開口部71a；以及作為第1密封構(gòu)件的密封板83，其裝設(shè)于收納室72的開口部71a與罩82之間。

輸出端子81從收納室72側(cè)嵌裝于上部外殼7的連通孔74，并且相對于檢測部50傾斜地連接于檢測部50，將在電路基板54中處理好的信號向外部輸出。輸出端子81具有嵌裝于連通孔74的圓柱狀的嵌裝部81a以及外徑比連通孔74的內(nèi)徑大的端子部81b。

在端子部81b突出形成有插入到電路基板54的通孔54a中的四根端子81c。在嵌裝部81a與端子部81b之間的分界形成有臺階部81d，在臺階部81d配置有內(nèi)徑與嵌裝部81a的外徑大致相同的作為第2密封構(gòu)件的密封環(huán)84。密封環(huán)84通過從收納室72側(cè)嵌裝輸出端子81而被夾持在輸出端子81的臺階部81d與連通孔74的臺階部74c之間，用于對連通孔74進(jìn)行密封。

罩82是金屬制，形成為平板狀。罩82形成為與上部外殼7的收納室72的開口部71a大致相同的形狀，在外周形成有多個螺栓孔82a。罩82在覆蓋隆起部71地設(shè)置的狀態(tài)下螺栓緊固于收納室72的開口部71a。

密封板83形成為與罩82大致相同的形狀，與罩82一起被螺栓緊固于收納室72的開口部71a。密封板83通過被夾持在罩82與開口部71a之間而對開口部71a在整周上進(jìn)行密封。

如圖8所示，在收納室72，最初輸出端子81被嵌裝于連通孔74。由此，連通孔74被密封環(huán)84密封。

接下來，檢測部50被收納于收納室72。由此，輸出端子81的端子81c插入到電路基板54的通孔54a中。輸出端子81的端子81c和電路基板54之間在該狀態(tài)下通過軟釬焊被固定。

接著，將密封板83和罩82依次蓋在收納室72的開口部71a上，將罩82螺栓緊固于開口部71a。由此，開口部71a被密封板83密封。另外，收納室72被密封環(huán)84和密封板83從外部完全密封。

根據(jù)以上的實(shí)施方式，起到以下所示的效果。

供輸出端子81嵌裝的連通孔74沿上部外殼7的外周上的切線方向延伸設(shè)置，輸出端子81相對于檢測部50傾斜地連接于檢測部50，因此能夠抑制力矩傳感器100的輸出端子81向徑向伸出。由此，能夠提高力矩傳感器100的向車輛搭載的搭載性能。

并且，設(shè)有收納室72，其形成為從上部外殼7的外周面向徑向外側(cè)隆起，且在內(nèi)部開設(shè)有貫通孔73，并且用于收納檢測部50，因此通過利用隆起部71覆蓋檢測部50的周圍，能夠提高檢測部50的牢固性。

并且，輸出端子81從收納室72的內(nèi)部側(cè)嵌裝于連通孔74，檢測部50收納于收納室72，從而檢測部50和端子部81b連接起來。由此，與將檢測部50和端子部81b相互獨(dú)立地安裝于上部外殼7的側(cè)面的情況相比較，能夠減少零件數(shù)量和組裝工時，因此能夠削減制造成本。

并且，在輸出端子81嵌裝于連通孔74且檢測部50收納于收納室72之后將端子81c和電路基板54通過軟釬焊固定起來，因此即使檢測部50和輸出端子81的組裝精度存在偏差也能夠防止對軟釬焊部分附加有應(yīng)力。由此，能夠更可靠地保持端子81c和電路基板54的連接狀態(tài)。

并且，在用于封閉收納室72的開口部71a的罩82與開口部71a之間裝設(shè)有密封板83，并且，在輸出端子81的嵌裝部81a與端子部81b之間的分界的臺階部81d裝設(shè)有密封環(huán)84，因此能夠保持收納室72的防水性。

并且，通過保持收納室72的防水性，能夠保持檢測部50的防水性，因此檢測部50本身不需要具有防水性。由此，能夠使檢測部50的構(gòu)造簡化且小型化，能夠抑制力矩傳感器100向徑向伸出并提高向車輛搭載的搭載性能。

另外，不需要為了保持檢測部50的防水性而采用特殊的防水構(gòu)造，因此能夠使檢測部50的構(gòu)造簡化且小型化，并且，能夠降低檢測部50的制造成本。

并且，用于封堵收納室72的開口部71a的罩82是金屬制，因此能夠更穩(wěn)固地保護(hù)收納于收納室72的內(nèi)部的檢測部50。另外，罩82通過是金屬制而具有耐磁性，因此能夠防止檢測部50從搭載于上部外殼7的周圍的零件等受到磁的影響，而防止力矩傳感器100的檢測精度降低。

以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但所述實(shí)施方式只不過示出了本發(fā)明的應(yīng)用例之一，其宗旨并不在于將本發(fā)明的保護(hù)范圍限定于所述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。

例如，在上述實(shí)施方式中，例示了在電動助力轉(zhuǎn)向裝置1中應(yīng)用力矩傳感器100的情況，但也能夠?qū)⒃摿貍鞲衅?00應(yīng)用于其他裝置。

并且，在上述實(shí)施方式中，例示了將輸出端子81從收納室72的內(nèi)部側(cè)嵌裝于連通孔74的情況，但也可以將輸出端子81從收納室72的外部側(cè)嵌裝于連通孔74。

并且，在上述實(shí)施方式中，檢測部50和輸出端子81是相互獨(dú)立的，將輸出端子81嵌裝于連通孔74之后將檢測部50收納于收納室72，但也可以是檢測部50和輸出端子81一體地形成。

并且，在上述實(shí)施方式中，在收納室72的開口部71a與罩82之間裝設(shè)密封板83，但也可以代替密封板83，使用沿著罩82的外周形成為環(huán)狀的密封環(huán)。

并且，在上述實(shí)施方式中，在輸出端子81的嵌裝部81a與端子部81b之間的分界的臺階部81d配置有密封環(huán)84，但只要能夠?qū)B通孔74進(jìn)行密封，就也可以應(yīng)用除密封環(huán)84之外的密封構(gòu)造。

并且，在上述實(shí)施方式中，罩82是金屬制，但罩82也可以由其他原材料構(gòu)成。

本申請基于在2014年7月17日向日本國專利廳所申請的日本特愿2014-146731主張優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容作為參照被編入本說明書。