轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及能夠檢測車輛的方向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在車輛的電動動力轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置有能夠檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器。在上述轉(zhuǎn)矩傳感器中，存在除了檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩外，還能夠檢測轉(zhuǎn)向角的傳感器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中，作為第一實(shí)施方式而被記載的轉(zhuǎn)矩傳感器具有:連結(jié)轉(zhuǎn)向軸的輸入軸與輸出軸的扭桿、固定于轉(zhuǎn)向軸的輸入軸的傳感器磁軛組件、收集傳感器磁軛組件的磁通的集磁磁軛組件、與轉(zhuǎn)向軸的輸出軸一同旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀的永久磁鐵、配置于構(gòu)成集磁磁軛組件的第一集磁磁軛構(gòu)成部與第二集磁磁軛構(gòu)成部之間的第一磁檢測器、以及與永久磁鐵的外周面對置配置的第二磁檢測器。
[0004]由第一磁檢測器檢測的磁場強(qiáng)度與扭桿的扭曲角對應(yīng)地變化，從而該轉(zhuǎn)矩傳感器能夠檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。另外，由第二磁檢測器檢測出的磁場強(qiáng)度伴隨著永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)而變化，由此能夠檢測相鄰的N極與S極之間的旋轉(zhuǎn)角，從而能夠累計(jì)該旋轉(zhuǎn)角，由此運(yùn)算出轉(zhuǎn)向角。
[0005]另外，在專利文獻(xiàn)I中，作為第二實(shí)施方式而被記載的轉(zhuǎn)矩傳感器的永久磁鐵的外周面被并行磁化為兩極，從而第二磁檢測器能夠檢測磁場的朝向。由此，與第一實(shí)施方式的傳感器相比，能夠更加簡單地計(jì)算出轉(zhuǎn)向角。
[0006]另外，在專利文獻(xiàn)I中，作為第三實(shí)施方式而被記載的轉(zhuǎn)矩傳感器除了第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩傳感器的各構(gòu)成要素外，還具有固定于永久磁鐵的下表面的第一齒輪、與第一齒輪嚙合的第二齒輪、固定于第二齒輪的兩極磁鐵、以及與兩極磁鐵對置配置的第三磁檢測器。第一齒輪以及第二齒輪均由正齒輪構(gòu)成，它們的齒數(shù)不同。該轉(zhuǎn)矩傳感器通過由第二磁檢測器檢測的磁場強(qiáng)度與由第三磁檢測器檢測的磁場強(qiáng)度的組合，即便在轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)多圈的情況下，也能夠檢測轉(zhuǎn)向角的絕對值(絕對角度)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-190632號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)I的第一實(shí)施方式或者第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩傳感器不是機(jī)械地檢測轉(zhuǎn)向角的絕對角度，若不是在例如基于車輛的點(diǎn)火開關(guān)的操作而起動后，車輛的前進(jìn)狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間，由此檢測出方向盤的中立位置后，則無法正確地求得絕對角度。另一方面，專利文獻(xiàn)I的第三實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩傳感器能夠機(jī)械地檢測轉(zhuǎn)向角的絕對值，但為了檢測轉(zhuǎn)向角而使用兩個(gè)磁檢測器(第二磁檢測器以及第三磁檢測器)，因此導(dǎo)致成本增加。另外，第二齒輪與固定于環(huán)狀的永久磁鐵的第一齒輪在徑向上嚙合，因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩傳感器向轉(zhuǎn)向軸的徑向的大型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種除了轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩外，還能夠機(jī)械地檢測轉(zhuǎn)向角的絕對值，并且能夠抑制成本的增加以及大型化的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器。
[0012]本發(fā)明以解決上述課題為目的，提供一種轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器，其配置于電動動力轉(zhuǎn)向裝置的第一旋轉(zhuǎn)部件與第二旋轉(zhuǎn)部件的連結(jié)部，并檢測方向盤的轉(zhuǎn)向角以及轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，其中，上述電動動力轉(zhuǎn)向裝置具有由與方向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)地產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角度的扭桿連結(jié)的上述第一旋轉(zhuǎn)部件與上述第二旋轉(zhuǎn)部件，具備:環(huán)狀的環(huán)形磁鐵，其沿著以上述第一旋轉(zhuǎn)部件以及上述第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸線為中心的周向形成有極性不同的多個(gè)磁極，并與上述第一旋轉(zhuǎn)部件一同旋轉(zhuǎn)；多個(gè)磁路形成部件，其形成上述環(huán)形磁鐵的磁通的磁路，上述多個(gè)磁路形成部件與上述環(huán)形磁鐵的上述多個(gè)磁極的相對位置關(guān)系同上述扭桿的扭曲對應(yīng)地變化；一對集磁環(huán)，其收集上述多個(gè)磁路形成部件的磁通；第一磁檢測元件，其能夠檢測上述一對集磁環(huán)之間的磁場的強(qiáng)度；第二磁檢測元件，其配置為在接受來自上述環(huán)形磁鐵的磁場的位置固定于非旋轉(zhuǎn)部件，該非旋轉(zhuǎn)部件不因上述第一旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)；滑動磁鐵，其在上述第二磁檢測元件產(chǎn)生與上述環(huán)形磁鐵不同的方向的磁場；以及滑動機(jī)構(gòu)，其伴隨著上述第一旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)而使上述滑動磁鐵在相對于上述第二磁檢測元件接近及遠(yuǎn)離的方向上移動，上述第二磁檢測元件能夠檢測從上述環(huán)形磁鐵接受的磁場的強(qiáng)度以及從上述滑動磁鐵接受的磁場的強(qiáng)度。
[0013]本發(fā)明的效果如下。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器，能夠機(jī)械地檢測轉(zhuǎn)向角的絕對值，并且能夠抑制成本的增加以及大型化。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的電動動力轉(zhuǎn)向裝置I的示意圖。
[0016]圖2是表示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的外觀立體圖。
[0017]圖3是沿著轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)軸線O的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的剖視圖。
[0018]圖4(a)以及圖4(b)是表示用于檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩檢測部的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]圖5是轉(zhuǎn)矩檢測部的分解立體圖。
[0020]圖6是表示用于檢測轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向角檢測部的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0021]圖7 (a)是表示沿著旋轉(zhuǎn)軸線O從上方觀察環(huán)形磁鐵以及第二磁檢測元件的狀態(tài)的示意圖，圖7 (b)是表示由第二磁檢測元件檢測的X方向以及Y方向的磁場的強(qiáng)度的變化的圖表。
[0022]圖8(a)是表示在使方向盤向一個(gè)方向以一定速度旋轉(zhuǎn)的情況下由第二磁檢測元件檢測出的Z方向的磁場的強(qiáng)度的時(shí)間變化的圖表。圖8(b)是表示在與圖8(a)的圖表共通的時(shí)間軸中，由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角運(yùn)算部求得的轉(zhuǎn)向角度(絕對值)的時(shí)間變化的圖表。
[0023]圖9(a)是與第二磁檢測元件一同表示第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)矩檢測部的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖9(b)是表示第一磁軛的立體圖。圖9(c)是表示第二磁軛的立體圖。
[0024]圖中:1 一電動動力轉(zhuǎn)向裝置，10—方向盤，11 一轉(zhuǎn)向軸，111 一第一旋轉(zhuǎn)部件，112—第二旋轉(zhuǎn)部件，113—扭桿，2—轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器，31—環(huán)形磁鐵，32—滑動磁鐵，40—保持部件，41 一第一磁軛(磁路形成部件)，42—第二磁軛(磁路形成部件)，411、421—對置片，411a、421a—對置面，412、422—傳遞部，413、423—交接部，413a、423a—前端面，51—第一集磁環(huán)，52—第二集磁環(huán)，511、521—環(huán)狀部，511a、512a—內(nèi)周面，512、522—連結(jié)部，513、523—對置部，61—第一磁檢測元件，62—第二磁檢測元件，7—滑動機(jī)構(gòu)，70—滑動驅(qū)動部件(環(huán)狀部件)，700—嚙合部，71—滑塊(支承部件)，72—引導(dǎo)部件。
【具體實(shí)施方式】
[0025][第一實(shí)施方式]
[0026]以下，參照圖1至圖8對本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0027]圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器的電動動力轉(zhuǎn)向裝置I的示意圖。
[0028]該電動動力轉(zhuǎn)向裝置I具有:連結(jié)于方向盤10的轉(zhuǎn)向軸11、經(jīng)由萬向接頭12連結(jié)于轉(zhuǎn)向軸11的中間軸13、經(jīng)由萬向接頭14連結(jié)于中間軸13的齒輪軸15、形成有與齒輪軸15的齒輪齒150嚙合的齒條齒160的齒條軸16、與在操作方向盤10轉(zhuǎn)向時(shí)施加于轉(zhuǎn)向軸11的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17、以及檢測方向盤10的轉(zhuǎn)向角以及轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器2。
[0029]齒條軸16支承于省略圖示的齒條殼體，并與方向盤10的轉(zhuǎn)向操作對應(yīng)地在車寬方向上移動。作為轉(zhuǎn)向輪的左右前輪19L、19R與齒條軸16被左右的橫拉桿18L、18R連結(jié)。齒條軸16以及齒輪軸15構(gòu)成齒輪齒條式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
[0030]在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17為對齒條軸16施加轉(zhuǎn)向輔助力的齒條輔助式的轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)，電動馬達(dá)170的旋轉(zhuǎn)力例如被滾珠絲杠機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成直線方向的移動力，作為轉(zhuǎn)向輔助力施加于齒條軸16。其中，作為轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17也可以為設(shè)置于支承轉(zhuǎn)向軸11的轉(zhuǎn)向柱，并例如通過蝸輪機(jī)構(gòu)減速電動馬達(dá)170的旋轉(zhuǎn)力，作為轉(zhuǎn)向輔助力施加于轉(zhuǎn)向軸11的轉(zhuǎn)向柱輔助式的轉(zhuǎn)向輔助結(jié)構(gòu)。
[0031]轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17接受從控制裝置20供給來的馬達(dá)電流，產(chǎn)生與該馬達(dá)電流對應(yīng)的轉(zhuǎn)向輔助力?？刂蒲b置20具有基于轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器2的輸出信號運(yùn)算轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角運(yùn)算部21、基于轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角運(yùn)算部21的運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算應(yīng)該施加的轉(zhuǎn)向輔助力的轉(zhuǎn)向輔助力運(yùn)算部22、以及輸出與由轉(zhuǎn)向輔助力運(yùn)算部22運(yùn)算的轉(zhuǎn)向輔助力對應(yīng)的馬達(dá)電流來驅(qū)動轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17的電動馬達(dá)170的馬達(dá)驅(qū)動電路23。
[0032]轉(zhuǎn)向輔助力運(yùn)算部22進(jìn)行如下運(yùn)算:轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩越大，并且基于轉(zhuǎn)向角的時(shí)間變化運(yùn)算的轉(zhuǎn)向速度越高，由轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)17施加于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輔助力越大。另外，由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角運(yùn)算部21運(yùn)算的轉(zhuǎn)向角例如也用于車輛的橫向滑動防止裝置(ESC ElectronicStability Control電子穩(wěn)定控制系統(tǒng))等的控制。
[0033]轉(zhuǎn)向軸11具有方向盤10側(cè)的第一旋轉(zhuǎn)部件111、及中間軸13側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)部件112，第一旋轉(zhuǎn)部件111與第二旋轉(zhuǎn)部件112被后述的扭桿連結(jié)。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器2配置于第一旋轉(zhuǎn)部件111與第二旋轉(zhuǎn)部件112的連結(jié)部。此外，在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向角傳感器2配置于轉(zhuǎn)向軸11，但不限定于此，例如也可以在齒輪軸