[发明专利]磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据由磁致伸缩引起的磁特性的变化来检测转矩的磁致 伸缩式转矩传感器、和具备该磁致伸缩式转矩传感器的电动动力转向装 置。

背景技术

作为非接触式转矩传感器，已知根据起因于磁致伸缩的磁特性的变化 来检测转矩的磁致伸缩式转矩传感器。磁致伸缩式转矩传感器被使用于车 辆用转向装置的操舵转矩检测用等(参照JP特开2004-309184号公报)。

这种磁致伸缩式转矩传感器，将磁各向异性不同的两个磁致伸缩膜 (第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜)设置于传动轴(shaft)，并且与 第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜对置地分别配置第1线圈以及第2线 圈而构成。并且，若对传动轴施加了转矩(扭力)，则第1磁致伸缩膜以 及第2磁致伸缩膜的导磁率发生变化，且第1线圈以及第2线圈的各电感 与之相应地变化，因此能够检测转矩作为第1线圈以及第2线圈的阻抗或 感应电压的变化。

另外，JP特开2004-309184号公报等所公开的现有的磁致伸缩式转 矩传感器，操舵轴通过轴承在由铝合金构成的外壳(housing)可自由旋转 地被支撑。在操舵轴的轴方向中央部的外周面，如上所述，通过电镀法等 设置了第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜。此外，在与第1磁致伸缩膜 以及第2磁致伸缩膜对应的位置上配置有第1线圈以及第2线圈。这些第 1线圈以及第2线圈的绕线的末端，连接于和外壳分开设置的连接器的针 脚。并且，第1线圈以及第2线圈经由连接器而被交流通电，由此与操舵 转矩相应的第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的导磁率的变化成为阻抗 变化，通过将该阻抗变化变换为电信号，来检测操舵转矩。

现有的磁致伸缩式转矩传感器，在铝合金制的外壳内，插入组装了收 纳多重卷绕的第1线圈和第2线圈的树脂制的绕线管(bobbin)之后，将 第1线圈和第2线圈各自的卷绕始端和卷绕末端集中到连接器的插入孔附 近。

在将电绝缘的连接器从外壳的外部插入之前，将集中到连接器的插入 孔附近的第1线圈和第2线圈的卷绕始端和卷绕末端预先与针脚(pin)连 接。然后，用螺栓等将连接器固定于外壳。

此时，存在如下问题：铝合金制的外壳与第1线圈和第2线圈的各自 的卷绕始端和卷绕末端接触，引起导通不良。

为了解决此问题，可以考虑例如图31所示的结构的转矩传感器300。 即，将收纳于树脂制的绕线管302的第1线圈304a和第2线圈304b各自 的卷绕始端和卷绕末端与连接器306的对应的针脚308预先连接，并用树 脂材料对包括连接器306在内的整体进行模制来制作树脂制外壳310。然 后，将该树脂制外壳310用螺栓314(例如3个部位)固定于铝合金制成 的盖子312，并且，用螺栓316固定于由铝合金构成的第2外壳318。由 此，能够解决上述导通不良。另外，在操舵轴320上，如上所述，设有磁 各向异性不同的两个磁致伸缩膜(第1磁致伸缩膜322a以及第2磁致伸 缩膜322b)。

但是，存在如下新的问题：例如在汽油汽车或电动机驱动的电动汽车 中，在周围存在发电机、燃料喷射装置的螺线管、电动机等电磁设备，如 图32的实线所示，交流磁通量Φ通过操舵轴320、第1磁致伸缩膜322a 以及第2磁致伸缩膜322b、第1线圈304a、第2线圈304b从而在转矩检 测信号中混入噪声。当然，在上述现有的磁致伸缩式转矩传感器中也存在 同样的问题。

若将这种磁致伸缩式转矩传感器使用于电动动力转向装置，则从对驾 驶者的方向盘进行助推(assist)的电动机传递噪声所产生的振动，从而无 法得到流畅的操舵感觉。

作为此噪声的对策，可以考虑用低通滤波器来除去的方法，但由于低 通滤波器所产生的延迟，检测信号的响应性降低，无法得到动态范围较宽 的输出信号。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种解决了这些课题的磁致伸缩式转矩传感 器、和利用该磁致伸缩式转矩传感器提高了操舵感觉的电动动力转向装 置。

[1]第1本发明所涉及的磁致伸缩式转矩传感器的特征在于，具 有：磁致伸缩材料，其设置于轴部件；线圈，其检测该磁致伸缩材料的磁 特性的变化；和外壳，其至少收纳所述轴部件、所述磁致伸缩材料以及线 圈，所述外壳具有树脂部、由金属构成的圆筒部和由金属构成的凸缘部， 并且，所述树脂部、所述圆筒部和所述凸缘部一体地形成而构成所述外壳。