扭矩传感器以及电动动力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及扭矩传感器以及电动动力转向装置。
【背景技术】
[0002]通常，在从上下两层集磁环的环部向径向外侧突出的突出部之间配置霍尔集成电路的扭矩检测装置中，将产生的扭矩的变化检测为通过霍尔集成电路的磁通的变化。在扭矩检测装置所使用的传感器单元中，提出了为了实现轻薄化，而将扭矩检测所使用的霍尔集成电路以该霍尔集成电路的元件部与印刷电路板大致平行的方式安装于印刷电路板上的技术(参照日本特开2011-191094号公报)。
[0003]由于将安装于印刷电路板的霍尔集成电路配置于一对集磁环的突出部(集磁部)之间，因此一对集磁部之间的距离处于分离的趋势。若一对集磁部之间的距离分离，则通过霍尔集成电路的磁通的密度递增地降低，从而检测精度递增地降低。其理由是因为磁通密度与距离的平方成反比。在日本特开2011-191094号公报中，提出了将霍尔集成电路的元件部配置为与印刷电路板的切口部分对应，从而提高磁通通过霍尔集成电路的元件部时的磁通的透过性的技术。然而，本来印刷电路板本身的磁通的透过性并不那么差。因此，对于在印刷电路板仅设置与霍尔集成电路的元件部对应的切口而言，并不太能期待提高磁通密度的效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种被检测的磁通密度较高且检测精度较高的扭矩传感器以及电动动力转向装置。
[0005]本发明的一方式的扭矩传感器的结构上的特征在于，具备:圆筒状的多极磁铁，其与同轴配置的第一轴以及第二轴中的一方一体旋转；一对磁轭，它们配置于上述多极磁铁的磁场内，并与上述第一轴以及上述第二轴中的另一方一体旋转；一对集磁元件，它们分别包括至少一个集磁部，并至少设置一个由相互对置的一对集磁部构成的组，并且上述一对集磁元件与上述一对磁轭分别磁性结合；以及磁通检测元件，其包括形成有切口的基板以及具有配置于上述一对集磁部之间的霍尔元件并以横跨上述切口的方式与上述基板平行地安装的霍尔集成电路，并上述磁通检测元件检测上述一对集磁部间的磁通，上述一对集磁部中的一方的至少一部分配置于上述切口内。
【附图说明】
[0006]根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。
[0007]图1是包括本发明的一实施方式的扭矩传感器的电动动力转向装置的示意图，且示出了电动动力转向装置的简要结构。
[0008]图2是扭矩传感器的分解立体图。
[0009]图3是电动动力转向装置的主要部分的剖视图。
[0010]图4(a)?(c)是表示磁轭与多极磁铁的周向的位置关系的说明图。图4(b)示出了组装时的状态，图4(a)以及图4(c)示出了相位从图4(b)的状态向相互反向地变化的状
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[0011]图5是集磁突起与磁通检测元件的分解立体图。
[0012]图6是磁通检测元件的俯视图。
[0013]图7(a)是集磁突起以及磁通检测元件的简要剖面，图7(b)是沿着图7(a)的7Β-7Β线的剖视图，并且示出了集磁突起与磁通检测元件的位置关系。
[0014]图8是表示扭杆的扭转角与两个霍尔元件的检测特性的关系的特性图。
[0015]图9是一部分横跨基板的切口的霍尔集成电路及其周边的俯视图，且示意性地示出了霍尔集成电路的各元件的配置区域(安装区域)。
【具体实施方式】
[0016]以下，根据附图对将本发明具体化了的实施方式进行说明。
[0017]如图1所示，电动动力转向装置1具备转向操纵机构4以及辅助机构5。转向操纵机构4基于驾驶员的方向盘2 (转向操纵部件)的操作使转向轮3转向。辅助机构5对驾驶员的转向操作进行辅助。
[0018]转向操纵机构4具备成为方向盘2的旋转轴的转向轴6。转向轴6包括转向柱轴7、中间轴9以及小齿轮轴11。转向柱轴7连结于方向盘2的中心。中间轴9经由万向接头8连结于转向柱轴7的一端(轴向下端)。小齿轮轴11经由万向接头10连结于中间轴9的一端(轴向下端)。
[0019]在小齿轮轴11的轴向下端设置有小齿轮11a。转向操纵机构4具备形成有与小齿轮11a啮合的齿条12a的齿条轴12。由小齿轮11a与齿条12a形成作为运动转换机构的齿轮齿条机构A。转向轴6伴随着驾驶员的转向操作而旋转。其旋转运动经由齿轮齿条机构A转换成齿条轴12的轴向的往复直线运动。该齿条轴12的往复直线运动经由连结于齿条轴12的两端的横拉杆13传递至转向轮3。由此，转向轮3的转向角变化，从而能够改变车辆的行进方向。
[0020]辅助机构5具备电动马达14、齿轮机构15以及EQJ (Electronic Control Unit:电子控制单元)16。电动马达14对转向柱轴7施加辅助扭矩。齿轮机构15将电动马达14的旋转传递至转向柱轴7。ECU 16对电动马达14的动作进行控制。电动马达14的旋转经由齿轮机构15传递至转向柱轴7，从而对转向轴6施加马达扭矩，进而能够对转向操作进行辅助。
[0021]另外，在电动动力转向装置1中，在转向柱轴7设置有对在驾驶员的转向操作时施加于转向轴6的扭矩(转向操纵扭矩)T进行检测的扭矩传感器17。另一方面，在车辆设置有对车辆的行驶速度V进行检测的车速传感器18。ECU16基于被检测的转向操纵扭矩T以及被检测的车速V对目标辅助力进行设定。ECU 16以从电动马达14施加于转向柱轴7的辅助扭矩成为目标辅助扭矩的方式对供给至电动马达14的电流进行反馈控制。
[0022]图2是扭矩传感器17的分解立体图。图3是电动动力转向装置的主要部分的剖视图。参照图2以及图3，转向柱轴7具备第一轴21、第二轴22以及扭杆23。第一轴21为连结于方向盘2的输入轴。第二轴22为连结于中间轴9的输出轴。扭杆23将第一轴21以及第二轴22连结于同轴上。
[0023]具体而言，扭杆23的一端23a嵌合于设置于第一轴21的轴心部的连结孔21a，并使用销24结合于第一轴21。扭杆23的另一端23b嵌合于设置于第二轴22的轴心部的连结孔22a，并使用销25结合于第二轴22。若伴随着方向盘2的操作而对第一轴21施加转向操纵扭矩T，则在该转向操纵扭矩T从第一轴21经由扭杆23传递至第二轴22时，在扭杆23产生扭转变形。由此，在第一轴21与第二轴22之间产生与转向操纵扭矩T对应的相对的旋转位移。
[0024]扭矩传感器17具备圆筒状的多极磁铁26以及一对磁轭27、28。多极磁铁26与第一轴21—体旋转。磁轭27、28配置于多极磁铁26的磁场内并与第二轴22—体旋转。另夕卜，扭矩传感器17具备一对集磁元件29、30以及磁通检测元件34。集磁元件29、30与一对磁轭27、28分别磁性结合。磁通检测元件34包括基板31以及安装于基板31的两个霍尔集成电路32、33。
[0025]多极磁铁26为以能够一体旋转的方式结合于第一轴21的一端的圆筒状磁铁。多极磁铁26沿其周向交替地配置有N极26a与S极26b。多极磁铁26被树脂制造的保持筒35保持。多极磁铁26经由保持筒35嵌合并固定于第一轴21的外周。多极磁铁26的轴线与第一轴21的轴线相互一致。
[0026]一对磁轭27、28由配置于多极磁铁26的径向外侧的软磁性体构成。一对磁轭27、28以能够一体旋转的方式结合于第二轴22的一端并相对于多极磁铁26相对旋转。一对磁轭27、28包括圆环状的轭部主体27a、28a以及多个爪27b、28b。轭部主体27a、28a沿第一轴21以及第二轴22的轴向相互隔离地相向。爪27b、28b从轭部主体27a、28a的内周沿轴向延伸，并沿轭部主体27a、28a的周向等间隔地配置。
[0027]一对磁轭27、28在各自的爪27b、28b沿周向交替地配置并以适当的间隔错位排列地对置的状态下，被模制保持于树脂制造的保持筒36。保持筒36嵌合并固定于第二轴22的一端的外周。
[0028]如图3所示，向保持筒36的内侧露出的爪27b、28b与多极磁铁26的外周面隔开微量的空气间隙地对置。
[0029]图4(a)?(c)是表不磁辄27、28与多极磁铁26的位置关系的说明图。图4(b)示出了磁轭27、28与多极磁铁26的组装时的位置关系(扭杆23不扭转，且第一轴21与第二轴22不产生相对角位移时的位置关系)。磁轭27、28与多极磁铁26以磁轭27、28的爪27b、28b的每一个与沿多极磁铁26的周向并排的N极26a和S极26b的边界依次一致的方式沿周向对位地组装。该相位对合在基于扭杆23的第一轴21与第二轴22的连结时，通过与两轴21、22 —同对多极磁铁26以及磁轭27、28的周向位置进行调节而被实现。
[0030]通过上述的组装，两个磁轭27、28的爪27b、28b在同一条件下位于形成于在多极磁铁26的圆周相互邻接的N极26a与S极26b之间的磁场内。在对这些爪27b、28b的基部进行连结的轭部主体27a、28a产生的磁通成为相同。参照图3，一对集磁元件29、30配置为与各自对应的磁轭27、28隔开规定间隔地包围各自对应的磁轭27、28的周围。各集磁元件29、30由软磁性体构成。一对集磁元件29、30被树脂制造的保持筒37保持。
[0031]电动动力转向装置1具备供转向柱轴7插通的筒状的壳体38。保持筒37嵌合于壳体38的内周从而被固定。集磁元件29、30经由保持筒37固定于壳体38。在本实施方式中，依据各集磁元件29、30呈包围各自对应的磁轭27、28的周围的圆环状的情况进行说明。然而，各集磁元件29、30也可以呈包围各自对应的例如磁轭27、28的周向的一部分的圆弧状(未图示)。
[0032]如图2以及图3所示，各集磁元件29、30具备圆环状的集磁元件主体29a、30a以及集磁突起29b、29c ;30b、30c。集磁突起29b、29c ;30b、30c为从沿集磁元件主体29a、30a的周向隔离的两个位置向轴向延伸，且前端部向径向外侧屈曲的两个集磁部。
[0033]各集磁元件29、30由冲压成型品构成。各集磁元件29、30的集磁突起29b、29c ；30b、30c被从集磁元件主体29a、30a折弯形成。
[0034]如图2所示，由沿轴向对置的集磁元件29的集磁突起29b与集磁元件30的集磁突起30b构成组B。另外，由沿轴向对置的集磁元件29的集磁突起29c与集磁元件30的集磁突起30c构成组C。当在固定有多极磁铁26的第一轴21与固定有磁轭27、28的第二轴22之间伴随着扭杆23的扭转而产生相对角位移的情况下，各磁轭27、28的爪27b、28b与多极磁铁26