转矩传感器制造技术

提供一种转矩传感器，其能够在沿径向与旋转轴邻接的集磁环之间配置表面安装型的磁传感器。转矩传感器具备：旋转部件，具有经由扭杆连接的第一轴及第二轴；第一集磁机构及第二集磁机构，由磁性材料形成为沿着绕旋转部件的旋转轴线的方向的圆弧状，在旋转部件的径向上对置地配置；表面安装型的第一磁传感器及第二磁传感器，插入到第一集磁机构与第二集磁机构之间，具有检测第一集磁机构与第二集磁机构之间的磁场的变化的霍尔元件；传感器基板，搭载第一磁传感器与第二磁传感器；转矩传感器基于第一磁传感器或第二磁传感器的输出信号检测旋转部件产生的转矩。

Torque Sensor

A torque sensor is provided, which can be equipped with a surface mounted magnetic sensor between a magnetic collector ring adjacent to the radial and rotating axes. Torque sensors include: rotating components, with the first axis and the second axis connected by the torsion bar; the first magnetic collecting mechanism and the second magnetic collecting mechanism, which are formed by magnetic materials into circular arcs along the rotating axis of the rotating component and are positioned on the radial direction of the rotating component; the surface-mounted first magnetic sensor and the second magnetic sensor are inserted into the first magnetic collecting mechanism. Between the second magnetic collector, there is a Hall element to detect the change of magnetic field between the first magnetic collector and the second magnetic collector; the sensor substrate, which carries the first magnetic sensor and the second magnetic sensor; and the torque sensor detects the torque generated by the rotating component based on the output signal of the first magnetic sensor or the second magnetic sensor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转矩传感器
本专利技术涉及转矩传感器。
技术介绍
作为这种技术，公开了下述的专利文献1所记载的技术。专利文献1中公开了如下转矩传感器：通过使经由扭杆连接的输入轴与输出轴相对旋转而在沿径向与输入轴邻接的集磁环之间产生磁通的变化，通过利用磁传感器检测出该集磁环之间的磁通的变化而检测出转矩。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-055910号公报
技术实现思路
专利技术将要解决的技术问题在专利文献1的技术中，从磁传感器的检测部向一侧延伸出端子。在将磁传感器配置于邻接的集磁环之间的状态下，端子朝向输入轴的轴向延伸，其前端连接于控制基板。但是，在表面安装型的磁传感器中，端子隔着检测部向两个方向延伸。在与专利文献1的技术相同的方法中，存在不能将表面安装型的磁传感器配置于集磁环之间的问题。本专利技术着眼于上述问题，其目的在于提供能够在沿径向与输入轴(旋转轴)邻接的集磁环(集磁机构)之间配置表面安装型的磁传感器的转矩传感器。用于解决技术问题的手段本专利技术一实施方式的转矩传感器具备：旋转部件，具有经由扭杆连接的第一轴及第二轴；第一集磁机构及第二集磁机构，由磁性材料形成为沿着绕旋转部件的旋转轴线的方向的圆弧状，在旋转部件的径向上对置地配置；表面安装型的第一磁传感器及第二磁传感器，插入到第一集磁机构与第二集磁机构之间，具有检测第一集磁机构与第二集磁机构之间的磁场的变化的霍尔元件；传感器基板，搭载第一磁传感器与第二磁传感器；转矩传感器基于第一磁传感器或第二磁传感器的输出信号检测旋转部件产生的转矩。因此，能够将表面安装型的第一磁传感器及第二磁传感器沿旋转轴方向插入而配置于第一集磁机构与第二集磁机构之间。附图说明图1是实施方式1的电动动力转向装置的整体概略图。图2是实施方式1的转向操纵转矩传感器附近的分解立体图。图3是实施方式1的转向操纵转矩传感器附近的轴向剖视图。图4是实施方式1的转向操纵转矩传感器附近的径向剖视图。图5是实施方式1的转向操纵转矩传感器附近的径向剖视图。图6是实施方式1的磁传感器的示意图。图7是实施方式1的基板的示意图。图8是沿长度方向剖切实施方式1的基板而得的局部剖面的示意图。图9是表示实施方式1的基板与传感器壳体的贯通孔的大小关系的示意图。图10是表示实施方式1的电路结构的图。图11是实施方式2的基板的示意图。图12是实施方式3的基板的示意图。图13是沿长度方向剖切实施方式3的基板而得的局部剖面的示意图。图14是实施方式4的基板的示意图。图15是沿长度方向剖切实施方式4的基板而得的剖面的示意图。图16是实施方式5的基板与连接器的连接部分的示意图。图17是实施方式6的集磁机构的立体图。图18是实施方式6的第一集磁机构的立体图。图19是实施方式6的第二集磁机构的立体图。图20是实施方式7的基板的示意图。图21是实施方式7的第一集磁机构的立体图。图22是实施方式7的第二集磁机构的立体图。图23是表示其他实施方式的电路结构的图。具体实施方式〔实施方式1〕[动力转向装置的结构]图1是实施方式1的电动动力转向装置1的整体概略图。电动动力转向装置1具有方向盘2、中间轴3、转向操纵轴5、小齿轮轴6及齿条7。它们构成了将由驾驶员向方向盘2输入的转向操纵转矩传递到齿条7的转向操纵机构。由转向操纵轴5与小齿轮轴6构成了旋转部件50。中间轴3一体旋转地设于方向盘2。在中间轴3上经由万向接头4连接有转向操纵轴5。在转向操纵轴5上连接有小齿轮轴6。小齿轮轴6在其前端的外周被切割出了齿。小齿轮轴6与齿条7的齿啮合。由驾驶员输入到方向盘2的转向操纵力经由中间轴3、转向操纵轴5、小齿轮轴6传递到齿条7。通过小齿轮轴6与齿条7的齿的啮合，使得小齿轮轴6的旋转方向的运动在齿条7中被转换为车宽方向的运动而传递。电动动力转向装置1具有电动马达20、第一带轮22、第二带轮23、带24。它们构成将由电动马达20产生的辅助转矩传递到齿条7的转向操纵辅助机构。第一带轮22一体旋转地设于电动马达20的输出轴21。第二带轮23经由滚珠丝杠机构与齿条7连接。在第一带轮22与第二带轮23之间卷绕有带24。电动马达20的输出轴21的旋转在第一带轮22与第二带轮23之间被减速传递。利用滚珠丝杠机构，使得第二带轮23的旋转方向的运动在齿条7中被转换为车宽方向的运动而传递。电动动力转向装置1具有转向横拉杆9、转向节臂10、转向轮11。在齿条7的两端经由球窝接头8连接有转向横拉杆9。在转向横拉杆9的前端连接有转向节臂10。在转向节臂10上连接有转向轮11。齿条7的车宽方向的运动经由转向横拉杆9向转向节臂10传递。利用转向节臂10，从齿条7传递来的车宽方向的运动被转换为转向轮11向转向方向的运动而传递。电动动力转向装置1具有转向操纵角传感器31、转向操纵转矩传感器32、马达控制器34。转向操纵角传感器31设于转向操纵轴5。转向操纵转矩传感器32跨转向操纵轴5与小齿轮轴6而设置。转向操纵角传感器31与转向操纵转矩传感器32收容于传感器壳体30内。马达控制器34设于电动马达20。转向操纵角传感器31检测方向盘2在驾驶员的转向操纵下的转向操纵角。转向操纵转矩传感器32检测通过驾驶员的转向操纵而向方向盘2输入的转向操纵转矩。马达控制器34基于转向操纵角传感器31所检测出的转向操纵角和转向操纵转矩传感器32所检测出的转向操纵转矩，对控制电动马达20的信号进行运算。[转向操纵转矩传感器的结构]图2是转向操纵转矩传感器32附近的分解立体图。图3是转向操纵转矩传感器32附近的轴向剖视图。图4是图2中的A-A剖视图。图5是图2中的B-B剖视图。在以下的说明中，将旋转部件50(转向操纵轴5，小齿轮轴6)的旋转轴方向设为Z轴方向。在Z轴方向上将小齿轮轴6侧设为正、将转向操纵轴5侧设为负来进行说明。转向操纵轴5和小齿轮轴6可相对旋转地支承于传感器壳体30内。转向操纵轴5与小齿轮轴6经由扭杆40连接。扭杆40的一端侧固定于转向操纵轴5。扭杆40的另一端侧固定于小齿轮轴6。若输入转向操纵转矩，则扭杆40扭转，在转向操纵轴5的旋转角与小齿轮轴6的旋转角之间产生偏差。转向操纵转矩传感器32根据该偏差的大小求出转向操纵转矩。转向操纵转矩传感器32具有磁体41、磁轭部件42、集磁机构44、磁传感器45。(磁体)在转向操纵轴5的小齿轮轴6侧且转向操纵轴5的外周设有形成为圆环状的磁体41。磁体41被配置成外周侧表面的磁极在周向上交替地成为N极与S极。在磁体41的外周侧表面，配置有8极的N极、8极的S极，共计16极。磁体41支承于小齿轮轴6，与小齿轮轴6一体旋转。(磁轭部件)磁轭部件42由第一磁轭部件42a与第二磁轭部件42b构成。第一磁轭部件42a由坡莫合金(软质磁性合金)形成。第一磁轭部件42a具有第一圆环部42a1与第一爪部42a2。第一圆环部42a1形成为圆环状。在第一圆环部42a1的内周插入有转向操纵轴5。第一爪部42a2形成为向第一圆环部42a1的Z轴方向正侧延伸的板状。第一爪部42a2从第一圆环部42a1向内周侧延伸，之后向Z轴正侧弯曲并延伸。第一爪部42a2以周向的大致相等间隔设有8个。第一爪部42a2形成为，在周向上相邻的第一爪部42a2彼此的间隔比1个第一爪部42a2的周向的宽度稍宽。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转矩传感器，其中，具备：旋转部件，具有经由扭杆连接的第一轴及第二轴；磁体，以伴随着所述第一轴的旋转而旋转的方式设于所述第一轴，形成为圆环状，在周向上交替地配置有N极与S极；第一磁轭部件，以伴随着所述第二轴的旋转而旋转的方式设于所述第二轴，由磁性材料形成，具有第一爪部和第一圆环部，所述第一爪部是与所述磁性部件对置配置的多个板状部件，所述第一圆环部形成为圆环状并将所述第一爪部彼此连接；第二磁轭部件，以伴随着所述第二轴的旋转而旋转的方式设于所述第二轴，由磁性材料形成，具有第二爪部和第二圆环部，所述第二爪部是与所述磁性部件对置配置的多个板状部件，所述第二圆环部形成为圆环状并将所述第二爪部彼此连接，所述第二爪部分别配置为交替地排列在所述第一爪部的各爪部之间；第一集磁机构，以与所述第一圆环部对置且与该第一圆环部分离的方式设置，由磁性材料形成为沿着绕所述旋转部件的旋转轴线的方向的圆弧状；第二集磁机构，以与所述第二圆环部对置且与该第二圆环部分离的方式设置，由磁性材料形成为沿着绕所述旋转部件的所述旋转轴线的方向的圆弧状；表面安装型的第一磁传感器，在所述旋转部件的所述旋转轴线的径向上设于所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间，具有检测所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的磁场的霍尔元件；表面安装型的第二磁传感器，在所述旋转部件的所述旋转轴线的径向上设于所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间，具有检测所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的磁场的变化的霍尔元件；传感器基板，搭载所述第一磁传感器与所述第二磁传感器；所述转矩传感器基于所述第一磁传感器或所述第二磁传感器的输出信号检测所述旋转部件产生的转矩。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.08 JP 2016-1142271.一种转矩传感器，其中，具备：旋转部件，具有经由扭杆连接的第一轴及第二轴；磁体，以伴随着所述第一轴的旋转而旋转的方式设于所述第一轴，形成为圆环状，在周向上交替地配置有N极与S极；第一磁轭部件，以伴随着所述第二轴的旋转而旋转的方式设于所述第二轴，由磁性材料形成，具有第一爪部和第一圆环部，所述第一爪部是与所述磁性部件对置配置的多个板状部件，所述第一圆环部形成为圆环状并将所述第一爪部彼此连接；第二磁轭部件，以伴随着所述第二轴的旋转而旋转的方式设于所述第二轴，由磁性材料形成，具有第二爪部和第二圆环部，所述第二爪部是与所述磁性部件对置配置的多个板状部件，所述第二圆环部形成为圆环状并将所述第二爪部彼此连接，所述第二爪部分别配置为交替地排列在所述第一爪部的各爪部之间；第一集磁机构，以与所述第一圆环部对置且与该第一圆环部分离的方式设置，由磁性材料形成为沿着绕所述旋转部件的旋转轴线的方向的圆弧状；第二集磁机构，以与所述第二圆环部对置且与该第二圆环部分离的方式设置，由磁性材料形成为沿着绕所述旋转部件的所述旋转轴线的方向的圆弧状；表面安装型的第一磁传感器，在所述旋转部件的所述旋转轴线的径向上设于所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间，具有检测所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的磁场的霍尔元件；表面安装型的第二磁传感器，在所述旋转部件的所述旋转轴线的径向上设于所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间，具有检测所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的磁场的变化的霍尔元件；传感器基板，搭载所述第一磁传感器与所述第二磁传感器；所述转矩传感器基于所述第一磁传感器或所述第二磁传感器的输出信号检测所述旋转部件产生的转矩。2.如权利要求1所述的转矩传感器，其中，所述第一磁传感器及所述第二磁传感器设于所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的区域中的磁阻最小的区域。3.如权利要求2所述的转矩传感器，其中，所述第一集磁机构具备在所述旋转部件的所述旋转轴线的方向上与所述第一圆环部重叠的第一主体部和比所述第一主体部更向所述旋转轴线的方向的一侧突出形成的第一突出部，所述第二集磁机构具备在所述旋转轴线的方向上与所述第二圆环部重叠的第二主体部和比所述第二主体部更向所述旋转轴线的方向的所述一侧突出形成的第二突出部，所述第一磁传感器及所述第二磁传感器设于所述第一突出部与所述第二突出部之间。4.如权利要求3所述的转矩传感器，其中，所述第一集磁机构具有设于所述第一主体部并在绕所述旋转部件的所述旋转轴线的方向上设于与所述第一突出部重叠的区域的第一切口部，所述第二集磁机构具有设于所述第二主体部并在绕所述旋转部件的所述旋转轴线的方向上设于与所述第二突出部重叠的区域的第二切口部。5.如权利要求3所述的转矩传感器，其中，所述传感器基板具有传感器基板切口部，该传感器基板切口部是在所述旋转部件的所述旋转轴线的方向及绕所述旋转轴线的方向上设于与所述第一突出部及所述第二突出部重叠的区域的切口部。6.如权利要求2所述的转矩传感器，其中，所述第一集磁机构及所述第二集磁机构形成为，所述第一集磁机构与所述第二集磁机构之间的距离在与所述第一磁传感器及所述第二磁传感器对置的区域中比在其他区域中小。7.如权利要求1所述的转矩传感器，其中，具备：传感器壳体，收容所述第一磁轭部件、所述第二磁轭部件、所述第一集磁机构、所述第二集磁机构、所述第一磁传感器、所述第二磁传感器及所述传感器基板，并且具备连接器插入孔，该连接器插入孔是沿所述旋转部件的所述旋转轴线的径向延伸的贯通孔；传感器线束，将所述第一磁传感器及所述第二磁传感器的检测信号向所述传感器壳体的外部输出；连接器部，插入到所述连接器插入部，将所述传感器线束固定于所述传感器壳体；连接端子，将所述传感器线束与所述传感器基板连接；所述传感器基板被设为安装表面与所述旋转部件的所述旋转轴线大致平行，所述连接器插入孔的、所述旋转部件的所述旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：大西辉幸，椎野高太郎，木村诚，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP