扭矩传感器和电动助力转向装置的制造方法_2

文档序号:9493510阅读:来源:国知局
壳部5a的内侧的电路基板17的连接器(基板侧连接器)19连接。并且,作为别的方法,尽管未作图示,然而也可以将线圈末端部分在捆扎并焊接固定在压入到线圈架18的线圈侧端子上的状态下插入到基板贯通孔内,并通过焊接来连接。这里,以基板侧连接器19为首,构成电路基板17的电路的电子部件通过基于回流焊接的表面安装或者引线焊接等来安装。
[0031]另外,在当前使用的一般的扭矩传感器的机构中,只有一个扭杆。在只有一个扭杆的情况下,作为扭杆的弹力(弹簧力)只能选择1种弹力,因而存在这样的可能性:无法得到可在方向盘的中间(中立位置)附近的详细控制中使用的扭矩分辨率。因此,在本实施方式中,在扭矩传感器的机构中,准备弹力互不相同的第1扭杆和第2扭杆,并且构成为最初使第1扭杆扭转,然后使第2扭杆扭转,通过将扭杆的扭转分为多个阶段,能够得到可在方向盘的中间(中立位置)附近的详细控制中使用的扭矩分辨率。以下,对本实施方式的扭杆进行说明。
[0032]图4是本实施方式的扭杆的概略图。图4的上图是现有的扭杆的例示,图4的下图是本实施方式的扭杆3的例示。
[0033]在本实施方式的扭杆3中,第1扭杆和第2扭杆并列配置。例如,在第1扭杆的周围配置有第2扭杆。第2扭杆由一组扭杆部件构成,该一组扭杆部件在第1扭杆的扭转达到规定的旋转角时连结,并且与第1扭杆联动地发生扭转。在图4中,作为第1扭杆的一例,不出芯扭杆3A。芯扭杆3A是成为中心轴的扭杆。例如,芯扭杆3A是使现有的扭杆缩小并将两端作为花键轴的形状的扭杆。并且,作为第2扭杆的一例,示出筒扭杆3B。作为一组扭杆部件的一例,示出2个筒状的扭杆(筒状部件)。筒扭杆3B是这样的结构:在2个筒状的扭杆的内侧收纳芯扭杆3A,在内侧固定芯扭杆3A的两端,当芯扭杆3A的扭转达到规定的旋转角时,2个筒状扭杆通过啮合齿啮合而连结,形成1根扭杆。
[0034]以下,对筒扭杆3B的结构的详情进行说明。
[0035]在图4中,作为形成筒扭杆3B的2个筒状扭杆(筒状部件),示出了筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb。在图4中,筒扭杆3Ba是现有的扭杆中的花键轴侧,筒扭杆3Bb是现有的扭杆中的销孔侧。并且,在筒扭杆3B中,筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb各自的内侧为空心,并且在内测收纳有芯扭杆3A。筒扭杆3Ba在内侧与扭杆3A的一端花键结合,筒扭杆3Bb在内侧与芯扭杆3A的另一端花键结合。另外,花键结合只不过是一例。由此,芯扭杆3A成为筒扭杆3B的芯(中心轴)。如图4所不,筒扭杆3B在收纳了芯扭杆3A的状态下是与现有的扭杆相同的大小(尺寸),因而能够与现有的扭杆置换,可以应用于现有的扭矩传感器中。不过,实际上,只要能够变更图3所示这样的扭矩传感器的传感器轴11的内径或长度,筒扭杆3B也可以不是与现有的扭杆相同的大小(尺寸)。此时,弹力的大小的关系为满足芯扭杆3A的弹力〈现有的扭杆的弹力〈筒扭杆3B的弹力。另外,弹力越大,反作用力就越大。
[0036]在图4中,筒扭杆3B是通过使筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat和筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt啮合而连结的结构。具体地,如图5的(a)和(b)所示,啮合齿3Bat沿轴向突出地形成在筒扭杆3Ba的进行啮合的一侧的端面上,具有在从轴向俯视时沿着端面的圆周方向的圆弧形状。并且,如图5的(c)所示,啮合齿3Bbt沿轴向突出地形成在筒扭杆3Bb的进行啮合的一侧的端面上,具有与啮合齿3Bat相同的形状。另外,图5的(a)和(c)是从轴向(啮合齿侧)观察筒扭杆3Ba和3Bb的俯视图。在未被赋予转向扭矩的状态下,如图5的(d)所示,筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat (以虚线图示)与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt没有啮合,在啮合齿3Bat和3Bbt之间存在规定的旋转角α的间隙dg。S卩,筒扭杆3B构成为:在未被赋予转向扭矩的状态下,在筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt之间具有规定的旋转角α的间隙dg。当芯扭杆3A在该间隙dg中发生扭转而来到筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt相啮合的位置(啮合点)时,筒扭杆3B发生扭转。另外,与芯扭杆3A的扭转相随,花键结合的筒扭杆3Ba绕轴转动,其啮合齿3Bbt的周向的端面3Ban与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bat的周向的端面3Ban抵接,从而产生啮合。并且,为了抑制动作音或敲击声,也可以在该啮合齿3Bat和3Bbt的间隙内插入或填充橡胶或树脂等弹性体(弹性部件)。为了上述的目的,期望弹性体是非金属。不过,实际上,也可以在该啮合齿3Bat和3Bbt的间隙内配置板簧或螺旋弹簧等金属制的弹簧作为弹性体。
[0037]例如,如图6的(a)所示,通过在啮合齿3Bbt的端面3Bbn配置(固定)例如树脂制的弹性体50,由此,如图6 (b)所示,能够在啮合齿3Bbt和3Bat啮合时通过弹性体50的弹性变形抑制动作音或敲击声。
[0038]筒扭杆3Ba与筒扭杆3Bb的啮合齿的个数假定为1个至7个。当啮合齿的个数不到1个时无啮合。当啮合齿的个数是7个以上时,齿过小而难以制造。S卩,使啮合齿的个数为7个以下是由于制造上的限制而造成的,只要能够制造,也可以使啮合齿的个数为7个以上。啮合齿的个数越是增加,啮合时的面压就越低,耐久性就越会得到提高。并且,啮合齿的个数越是增加,在圆周上啮合部位就越会增加,力就越分散,因而啮合时的倾斜较小。在图4中,啮合齿的个数为1个。另外,例如在使啮合齿为7个的情况下,如图7所示,筒扭杆3Ba的啮合齿3Batl?3Bat7与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbtl?3Bbt7被配置成分别沿着周向互不相同。此外,在沿着周向排列的各齿和齿之间形成有间隙dg,该间隙dg成为仅使芯扭杆3A扭转的范围。S卩,以确保期望的间隙dg的方式决定各齿的周向的长度等。即使在使啮合齿为2个?6个的情况下结构也相同,只有个数或周向的宽度等不同。
[0039]并且,在图4中,啮合齿的形状是矩形波状,实际上只要是能够啮合的形状,就可以是任何形状。例如,也可以是三角形状或梯形形状,也可以带有角R等。也可以使筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb的间隙(边界)相对于轴向倾斜,将截面(斜面)作为啮合齿。并且,在图4中,啮合齿的位置在筒扭杆3Ba与筒扭杆3Bb的中间附近,然而实际上为了调整弹力,也可以从中间附近移动(也可以错开)。例如,也可以相对于筒扭杆3Bb使筒扭杆3Bb变长或变短。并且,啮合齿的长度是任意的。例如,可以考虑延伸啮合齿来形成配置在芯扭杆3A的周围的筒状部分。或者,还可以考虑下述情况:使筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb形成为具有规定的旋转角的间隙且相互对置的2个半筒状的扭杆。并且,也可以是:在筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb中,一方是刚体,仅另一方具有弹力。即,筒扭杆3Ba的弹力和筒扭杆3Bb的弹力也可以不是相同的(也可以不同)。
[0040]然而,实际上,不限定于这些例子。
[0041](动作)
[0042]输入轴1将从驾驶员经由方向盘la所作用的转向扭矩经由扭杆3传递到输出轴2。
[0043]在转向扭矩被赋予给扭杆3的情况下,如图8的(a)所示,首先芯扭杆3A发生扭转。由于芯扭杆3A在筒扭杆3B的内侧与筒扭杆3B花键结合,因而芯扭杆3A和筒扭杆3B联动。因此,扭矩增大,如图8的(b)所示,随着芯扭杆3A扭转,筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat (虚线图示)和筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt逐渐接近。
[0044]然后,如图8的(c)所示,假定筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat和筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt到达啮合的位置(啮合点)。在该情况下,由于筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat和筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt啮合,因而筒扭杆3Ba和筒扭杆3Bb变为1根筒扭杆3B,如图8的(d)所示,产生筒扭杆3B的扭转。
[0045]扭矩传感器10通过检测扭杆3的扭转量,检测出芯扭杆3A的扭转量和筒扭杆3B的各自的扭转量,从而检测出输入轴1和输出轴2之间的扭矩。
[0046]图9是将现有的方式与本实施方式的扭矩传感器机构内的物理量(相对于扭矩的旋转方向位移)进行对比的曲线图。
[0047]对于本实施方式中的旋转方向位移,至筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt相啮合的位置(啮合点)为止产生芯扭杆3A的扭转,随着扭矩增大,旋转方向位移增加而逐渐从现有方式的旋转方向位移偏离。
[0048]这样,在本实施方式中,由于弹力的大小的关系满足芯扭杆3A的弹力 < 现有的扭杆的弹力,因而能够得到增益比现有方式高的物理量。并且,由于能够得到增益高的物理量,因而能够有助于详细的控制,能够对驾驶员提供自然且爽快的转向感。
[0049]并且,当本实施方式的旋转方向位移超过筒扭杆3Ba的啮合齿3Bat与筒扭杆3Bb的啮合齿3Bbt相啮合的位置(啮合点)时,产生筒扭杆3B的扭转,随着扭矩增大,由于筒扭杆3B的弹力而使得旋转方向位移减少,从而逐渐接近现有方式的旋转方向位移。
[0050]这样,在本实施方式中,由于弹力的大小的关系满足以往的扭杆的弹力〈筒扭杆3B的弹力”,因而当超过啮合点时,会产生比现有的扭杆的弹力强的弹力,抑制旋转方向位移。因此,无须担心芯扭杆3A
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