扭矩检测装置及使用该扭矩检测装置的电动动力转向装置.pdf

提供一种扭矩检测装置，其能够可靠地防止保持环以与正确方向相反的方向安装到静止物。该扭矩检测装置包括：配置在设于施加了扭矩的旋转体上的磁路形成部件的外周并收集该磁路形成部件产生的磁通量的集磁环(5)、根据该集磁环(5)收集的磁通量的密度检测施加给该旋转体的扭矩的检测部(6)、对集磁环(5)及检测部(6)进行保持且在径向一侧的外部具有安装到静止物的安装部(72)的保持环(7)。在该保持环(7)的轴向一端面设置有与静止物抵接以防止向该静止物安装的安装防止凸部(73)。

权利要求书
1.  一种扭矩检测装置，包括：
集磁环，配置在设于施加了扭矩的旋转体上的磁路形成部件的外周，收集该磁路形成部件产生的磁通量；
检测部，根据该集磁环收集的磁通量的密度检测施加给所述旋转体上的扭矩；
保持环，保持所述集磁环及所述检测部，并且在外周部具有安装到静止物的安装部，
其中，所述保持环在轴向的一端面具有与所述静止物抵接以防止向该静止物安装的安装防止凸部。

2.  一种扭矩检测装置，包括：
集磁环，配置在设于施加了扭矩的旋转体上的磁路形成部件的外周，收集该磁路形成部件产生的磁通量；
检测部，根据该集磁环收集的磁通量的密度检测施加给所述旋转体的扭矩；
保持环，保持所述集磁环及所述检测部，并且在外周部具有安装到静止物上的安装部，
其中，所述保持环以轴向的中央为中心轴向对称。

3.  一种电动动力转向装置，包括：
权利要求1或者2所述的扭矩检测装置；
壳体，具有径向贯穿容纳并支撑所述旋转体的圆筒部的贯通孔，并在所述保持环嵌入该贯通孔的状态下安装所述安装部；
转向轴，与所述旋转体连接；
控制部，根据所述扭矩检测装置检测的扭矩来驱动转向辅助用电动马达；
传动装置，将所述电动马达的旋转力传递给转向机构。

说明书扭矩检测装置及使用该扭矩检测装置的电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及对施加到旋转体上的扭矩进行检测的扭矩检测装置、以及包括扭矩检测装置和转向辅助用的电动马达的电动动力转向装置。
背景技术
作为扭矩检测装置，例如在专利文献1中有所记载。专利文献1的扭矩检测装置包括：在具有通过扭杆连接的输入轴和输出轴的旋转体上设置的磁路形成部件的外周沿轴向隔离设置并收集该磁路形成部件产生的磁通量的两个集磁环、和根据各集磁环收集的磁通量的密度检测施加在上述旋转体上的扭矩的检测部。
这样构成的扭矩检测装置例如被安装到车辆用的电动动力转向装置中。电动动力转向装置被构成为包括：上述输入轴与方向盘连接的上述旋转体、容纳支撑该旋转体的筒形壳体、通过减速齿轮机构与上述输出轴连接的转向辅助用电动马达、连接到该电动马达的驱动回路及上述检测部并使用微处理器的控制部，检测部通过上述扭杆产生的扭转变形来检测通过操纵方向盘施加给输入轴的扭矩，根据检测扭矩对上述电动马达进行驱动控制。
另外，对于扭矩检测装置向上述壳体的安装，扭矩检测装置的全体可以从壳体的一端插入其内部并固定在该内部。
专利文献1：特开2003-149062号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在如专利文献1所构成的扭矩检测装置的情况下，由于扭矩检测装置的全体插入到壳体的内部、并被固定在壳体的内部，所以存在将扭矩检测装置固定到壳体内的正确位置的作业难以进行的问题，迫切希望有改进的办法。
图14是装备有改进的扭矩检测装置的电动动力转向装置的部分放大截面图。在此，本发明的申请人开发了一种包括保持环104的扭矩检测装置，上述保持环104具有：保持集磁环100及检测部101的环部102、突设在该环部102径向一侧的外部的安装部103、在该安装部103的前端环设的凸缘。然后，电动动力转向装置的壳体105包括径向贯通的贯通孔106、和与该贯通孔106的孔缘相连的安装座107及穿设于该安装座107中的螺纹孔，由此将扭矩检测装置的保持环104从壳体105的径向外侧插入到贯通孔106，使凸缘与安装座107抵接，通过从该凸缘中穿设的插通孔向螺纹孔中拧紧小螺钉，以便将扭矩检测装置固定在壳体105上。
在如此构成的情况下能够改善扭矩检测装置的固定作业性。但是，由于保持环104的轴向两端形状相似，所以当保持环104被插入到壳体105的贯通孔106中时，存在保持环104以与正确方向相反的方向插入到贯通孔106中并在此状态下安装到壳体105上的可能性。保持环104以与正确方向相反的方向被安装时从检测部101输出的输出信号的电气特征在坐标轴上的相位，与保持环104以正确方向被安装时从检测部101输出的输出信号的电气特征的相位相反。
本发明是鉴于此情况而提出的，主要目的在于提供一种能够可靠地防止以与正确方向相反的方向安装到静止物上的扭矩检测装置。此外，另一目的在于提供一种能够不考虑方向性地安装到静止物上的扭矩检测装置。此外，另一目的在于提供一种能够可靠地防止扭矩检测装置以与正确方向相反的方向装配到壳体的电动动力转向装置。此外，另一目的在于提供一种能够不考虑方向性地将扭矩检测装置装配到壳体的电动动力转向装置。
用于解决课题的手段
第1发明涉及的扭矩检测装置，包括：集磁环，配置在设于施加了扭矩的旋转体上的磁路形成部件的外周并收集该磁路形成部件产生的磁通量；检测部，其根据该集磁环收集的磁通量的密度检测施加给上述旋转体上的扭矩；保持环，其保持所述集磁环及上述检测部，并且在外周部具有安装到静止物的安装部。其中，所述保持环在轴向的一端面具有与上述静止物抵接以防止向该静止物安装的安装防止凸部。
第2发明涉及的扭矩检测装置，包括：集磁环，配置在设于施加了扭矩的旋转体上的磁路形成部件的外周并收集该磁路形成部件产生的磁通量；检测部，其根据该集磁环收集的磁通量的密度检测施加给上述旋转体的扭矩；保持环，其保持所述集磁环及上述检测部，并且在外周部具有安装到静止物的安装部。其中，所述保持环以轴向的中央为中心轴向对称。
第3项发明涉及的电动动力转向装置，包括：第1发明或者第2发明的检测装置；壳体，其具有径向贯通容纳支撑所述旋转体的圆筒部的贯通孔，在上述旋转体嵌入该贯通孔中的状态下安装所述安装部；转向轴，其与所述旋转体连接；控制部，其根据所述扭矩检测装置检测的扭矩来驱动转向辅助用电动马达；传动装置，其将所述电动马达的旋转力传递给转向机构。
发明的效果
根据第1发明，由于安装防止凸部设置在保持环的轴向一端面上，因而当以与正确方向相反的方向安装到静止物时，安装防止凸部与静止物体抵接，因而不能安装到静止物。因此，能够可靠地防止以与正确方向相反的方向安装到静止物。
根据第2发明，由于保持环被形成为以轴向的中央为中心轴向对称，因此能够不考虑方向性地安装到静止物。在这种情况下，由于保持环朝向两个方向中的任一个，因而从检测部输出的输出信号的电气特征要么是正确的电气特性，要么是坐标轴上的相位与正确的电气特性相反的电气特性。是哪一个电气特征可以通过组装后的质检得知。通过此质检，当从检测部输出的输出信号的电气特征的相位，与以正确方向安装保持环的情况下从检测部输出的输出信号的电气特征的相位相反时，能够通过擦写检测部的存储器中存储的设定数据来修正从检测部输出的输出信号的电气特征的相位。
根据第3发明，由于扭矩检测装置中，在保持环的轴向一端面设置有安装防止凸部，因而当以与正确方向相反的方向将扭矩检测装置插入到壳体的贯通孔中时，安装防止凸部与壳体抵接，因而不能插入到上述贯通孔中。因此，能够可靠地防止扭矩检测装置以与正确方向相反的方向装配到壳体。
另外，由于扭矩检测装置的保持环被形成为以轴向的中央为中心轴向对称，因此能够不考虑方向性地将扭矩检测装置的保持环插入到壳体的贯通孔中。在这种情况下，由于扭矩检测装置朝向两个方向中的任一个，因而从检测部输出的输出信号的电气特征要么是正确的电气特性，要么是相位与正确的电气特性相反的电气特性。是哪一个电气特征可以通过组装后的质检得知。通过此质检，当从检测部输出的输出信号的电气特征的相位，与以正确方向安装保持环的情况下从检测部输出的输出信号的电气特征的相位相反时，能够通过电擦写检测部的存储器中存储的设定数据来修正从检测部输出的输出信号的电气特征的相位。
附图说明
图1是表示本发明涉及的扭矩检测装置的构成的截面图。
图2是表示本发明涉及的扭矩检测装置的构成的侧面图。
图3是表示本发明涉及的扭矩检测装置的构成的正面图。
图4是表示本发明涉及的扭矩检测装置的构成的示意性分解立体图。
图5是旋转体单方向旋转时产生的磁路的说明图。
图6是表示将扭矩检测装置用于电动动力转向装置的例子的要部的分解立体图。
图7是表示本发明涉及的电动动力转向装置的要部构成的正面图。
图8是表示本发明涉及的电动动力转向装置的要部构成的侧面图。
图9是表示本发明涉及的电动动力转向装置的整体构成的截面图。
图10是表示本发明涉及的扭矩检测装置的实施方式2的构成的正面图。
图11是表示本发明涉及的扭矩检测装置的实施方式2的构成的侧面图。
图12是表示本发明涉及的扭矩检测装置的实施方式2的构成的平面图。
图13是表示将实施方式2的扭矩检测装置用于电动动力转向装置的例子的要部的平面图。
图14是装备有改进的扭矩检测装置的电动动力转向装置的部分放大截面图。
附图标记的说明
A扭矩检测装置
B静止物
2第一旋转体(旋转体)
3第二旋转体(旋转体)
4磁路形成部件
5集磁环
6检测部
7保持环
72安装部
73安装防止凸部
20转向轴
21传动轴(传动装置)
25壳体(静止物)
25a圆筒部
25c贯通孔
26电动马达
28控制部
具体实施方式
下面根据示出了本发明实施方式的附图来详细说明本发明。
实施方式1
图1是表示本发明涉及的扭矩检测装置的构成的截面图，图2是表示扭矩检测装置的构成的侧面图，图3是表示扭矩检测装置的构成的正面图，图4是表示扭矩检测装置的构成的示意性分解立体图，图5是旋转体单方向旋转的情况下产生的磁路的说明图。
扭矩检测装置A包括：在具有通过扭杆1同轴连接的第一旋转体2和第二旋转体3的磁路形成部件4的外周沿轴向隔离配置并对该磁路形成部件4产生的磁通量进行收集的两个集磁环5、5；根据各集磁环5、5收集的磁通量的密度对施加在第一旋转体2上的扭矩进行检测的检测部6；对集磁环5、5及检测部6进行保持且在外周部具有安装部72的保持环7；通过导线8连接到检测部6的检测电路板9。另外，磁路形成部件4由安装在第一旋转体2的外周部上的多个永磁体41、和配置在该永磁体41的外周并外嵌固定在第二旋转体3上的两个磁性环42、42构成。
永磁体41为在多个周向位置N极和S极交替地磁化的多极磁化环，并外嵌固定在第一旋转体2的外周部。
磁性环42、42被构成为具有在第二旋转体3的轴向上隔离面对的两个环板部42a、42a以及从环板部42a、42a内周部向相互接近的方向延伸出的多个梳齿42b、42b，以通过磁性环42、42和永磁体41的相对旋转使磁性环42、42之间的磁通量密度改变。另外，梳齿42b、42b等间隔配置以在周向上互相咬合，在梳齿42b、42b互相咬合的状态下磁性环42、42通过合成树脂材料进行模制从而成为模制体。
集磁环5、5被构成为呈具有从周向的一处向径向外侧延伸出并配置在上述检测部6两侧的凸片51、51的圆筒形，以使磁通量汇集在凸片51、51中。另外，集磁环5、5由铁板等磁性板成形而成。
保持环7具有对应于集磁环5、5内周面的贯通孔71a，并具有内嵌固定集磁环5、5的环部71和突设在该环部71外周部一处的安装部72，且环部71及安装部72通过合成树脂材料一体成形。保持环7的轴向两端形状相似。环部71的轴向两端面7a、7b大致平行，两端面7a、7b间的周面呈大致U字形，安装部72设在此周面的周向两端之间。
安装部72具有突设在环部71切线方向上的凸缘72a、72a，并形成为内空的大致长方体。安装部72的轴向两端面大致平行，在轴向一端部一体地突设有与后述的壳体等静止物B抵接来防止安装到该静止物B上的安装防止凸部73。在安装部72的内部配置有凸片51、51和检测部6及检测电路板9，此外，在环部71的相反侧设有导线取出部72b。在凸缘72a、72a上设有小螺钉用的插通孔72c、72c。
检测部6为霍尔IC，其包括电气特性(阻抗)根据集磁环5、5的凸片51、51之间产生的磁通量密度的变化而变化的霍尔元件、和预先存储该霍尔元件输出的电气特征(阻抗)的设定数据并且能够在域(フイ一ルド)中电擦写存储的设定数据的EEPROM(ElectrialErasable Programable  ROM：电可擦可编程只读存储器)存储器，检测部6检测的检测信号提供给检测电路板9。存储器存储的设定数据能够进行电擦写例如以使坐标轴上的位相成为以X轴为中心反转的数据。此外，检测部6除了具有霍尔元件之外，也可以具有磁阻效应元件(MR元件)等电气特征(阻抗)通过磁场作用而变化的感磁元件，并不只限于霍尔元件。
如上所述，保持环7的轴向两端虽然形状相似，但是由于被构成为在安装部72的轴向一端部设有安装防止凸部73、而且此安装防止凸部73与后述的壳体等静止物B抵接，因此，当以正确方向将保持环7插入到静止物B的例如贯通孔中时，能够不受安装防止凸部73妨碍地将保持环7插入到贯通孔中，能够将该保持环7配置在正确的位置上。另外，当以与正确方向相反的方向将保持环7插入到静止物B的贯通孔中时，由于安装防止凸部73与静止物体B抵接，无法将该保持环7插入到贯通孔中，因而不能以与正确的方向相反的方向安装保持环7。
图6是表示将扭矩检测装置用于电动动力转向装置的例子的要部的分解立体图，图7是表示要部的构成的正面图，图8是表示要部的构成的侧面图，图9是表示电动动力转向装置的整体构成的截面图。
如上所述构成的扭矩检测装置A例如用于车辆用的电动动力转向装置中。此电动动力转向装置包括：上端与转向部件连接、下端与第一旋转体2连接的转向轴20以及通过扭杆1同轴地连接到该转向轴20的传动轴21(第二旋转体3)；包围第一旋转体2及传动轴21并通过三个轴承22、23、24可旋转地容纳支撑第一旋转体2及传动轴21的壳体25；安装到该壳体25的转向辅助用电动马达26；将该电动马达26的驱动轴的旋转力传递给输出轴21的减速齿轮机构27；扭矩检测装置A；使用连接到该扭矩检测装置A的检测电路板9及电动马达的驱动电路的微处理器而构成的控制部28。
作为静止物B的壳体25具有：包围第一旋转体2及传动轴21的圆筒部25a；突设在该圆筒部25a的外周部一处用于安装保持环7的安装部72的安装座25b；径向贯穿该安装座25b并且截面呈矩形以将环部71配置在圆筒部25a内的贯通孔25c；与该贯通孔25c毗连并与保持环7的环部71相对应而弯曲的嵌合槽25d。另外，壳体25还包括：呈大致碗形并容纳减速齿轮机构27的第一筒体25A；以及具有封锁该第一筒体25A开放部的锷部25e并容纳环部71的第二筒体25B。安装座25b及贯通孔25c设置在第二筒体25B的锷部25e附近。
安装座25b配置在与凸缘72a、72a相对的位置上，在安装座25b上设有与插通孔72c、72c相对应的两个螺纹孔25f、25f，通过将插穿在凸缘72a、72a的插通孔72c、72c中的小螺钉10螺纹连接到螺纹孔25f、25f，使保持环7安装到壳体25上。贯通孔25c具有与环部71的断面形状相对应的大小并且断面呈矩形，当以与正确方向相反的方向将保持环7插入到贯通孔25c中时，由于安装防止凸部73与锷部25e抵接，从而无法将保持环7插入到贯通孔25c中。
保持环7从径向贯穿壳体25的圆筒部25a的贯通孔25c将环部71插入圆筒部25a内，通过使该环部71与嵌合槽25d接合来决定集磁环5、5在圆筒部25a内的位置，并将凸缘72a、72a安装到安装座25b上。安装了此保持环7之后，将第一旋转体2及传动轴21从壳体25的轴向插入到圆筒部25a中，永磁体41及磁性环42配置在集磁环5、5的内侧。
如上所述构成的电动动力转向装置，由于在扭矩检测装置A上设有安装防止凸部73，因而当扭矩检测装置A以与正确方向相反的方向装配到壳体25中时，由于安装防止凸部73与锷部25e抵接，从而不能安装到壳体25中。因此能够可靠地防止扭矩检测装置A以与正确方向相反的方向装配到壳体25中。此外，当扭矩检测装置以正确方向装配时，由于安装防止凸部73配置在锷部25e的相反侧，因而安装防止凸部73不与锷部25e抵接。
另外，电动动力转向装置通过检测部6根据扭杆1产生的变形检测由操纵转向部件而施加在转向轴20上的旋转扭矩，将检测的扭矩变换为电压信号并提供给控制部28，根据从该控制部28输出的指示信号来对电动马达26进行驱动控制，通过减速齿轮结构27使传动轴21旋转。
实施方式2
图10是表示扭矩检测装置的实施方式2的构成的正面图，图11是侧面图，图12是平面图。此扭矩检测装置没有实施方式1的安装防止凸部73，而是通过将导线取出部72b及插通孔72c、72c配置在安装部72的轴向中央部，以轴向的中央X为中心轴向对称地形成保持环7，从而能够不考虑方向性地装配到壳体25中。
在实施方式2中，检测部6由霍尔IC构成并具有感磁元件及EEPROM存储器。
图13是表示应用于电动动力转向装置的例子的要部的平面图。在将实施方式2的扭矩检测装置装配到电动动力转向装置的壳体25c中的情况下，能够不考虑保持环7的方向性而将该保持环7插入到贯通孔25c中，并能够通过小螺钉10将安装部72安装到安装座25b上。然后，通过组装后的质检，当从检测部6输出的检测信号的电气特征的相位与以正确方向安装保持环7时从检测部6输出的检测信号的电气特征的相位相反时，能够通过电擦写存储在检测部6的存储器中的设定数据来修正从检测部输出的输出信号的电气特征的相位。另外，通过上述质检，如果从检测部6输出的检测信号的电气特征的相位正确，就不需要修正上述输出信号的电气特征的相位。
产业上的利用可能性
本发明涉及的扭矩检测装置除了用于电动动力转向装置之外，也适用于电动动力转向装置以外的装置。