[发明专利]转矩转位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及兼具转矩传感器和转位传感器(index sensor)的功能的小型的转矩转位传感器。

背景技术

车辆的电动动力转向装置具有：驾驶员进行转向操作的转向盘；依靠转向盘而进行旋转的输入轴；依靠输入轴的旋转而被施加转矩(转向转矩)的连接轴(扭杆)；依靠施加在连接轴上的转矩而进行旋转的输出轴；对施加在连接轴的转矩进行检测的转矩传感器；以及根据转矩传感器检测出的转向转矩而被驱动的操作辅助用电动机。通过向与输出轴连接的转向结构传递操作辅助用电动机的驱动力，对驾驶员的转向操作进行辅助。

另外，在电动动力转向装置中，对转向转矩进行检测的同时，还可以通过转向角传感器对伴随转向操作而发生变化的转向用车轮方向(转向角)进行检测。

在日本特开2007-269281中记载了将转矩传感器与转向角传感器做成一体型的技术。在日本特开2007-269281中，关于转矩传感器，记载了下述内容，即具有：圆筒磁铁，其被设置在输入轴，且由N极及S极在周向上交替地并列设置的多极磁铁构成；一对具有磁性材料特性的轭环(yoke ring)，设置在输出轴上且被配置在圆筒磁铁的磁场内而形成磁路；一对具有磁性材料特性的集磁环，其与轭环进行磁耦合而引导来自轭环的磁力线，从而使磁力线聚集；以及磁检测元件(磁传感器)，其对集磁环所引导的磁力线进行检测，并基于磁检测元件的输出，检测出施加在连接轴的转矩。另外，关于转向角传感器，记载了下述内容，即，具有：一对齿轮，与输出轴的旋转联动地绕与输出轴平行的两个轴上进行旋转，且齿数互不相同；以及多个磁检测元件，对各个齿轮的旋转角度进行检测；并基于通过各磁检测元件检测出的各个旋转角度的组合，进行转向角的检测。将日本特开2007-269281中记载的转向角传感器称之为机械式转向角传感器。

除了如同日本特开2007-269281中的机械式转向角传感器之外，作为其它方式，存在一种转位(index)式转向角传感器，其对输出轴的旋转位置设定基准位置，通过检测(转位检测)输出轴是否位于旋转基准位置，从而检测出输出轴的转速并用于转向角的检测。例如，在电动动力转向装置中，具有操作辅助用电动机，虽然可以根据操作辅助用电动机的旋转角得到输出轴的相对角度，但在使用了转位式转向角传感器的情况下，可以基于输出轴的相对角度(从该操作辅助用电动机得到)和输出轴的转速(通过检测输出轴是否位于旋转基准位置而检测出)，得到输出轴的绝对角，由此进行转向角的检测。

本发明的发明人，着眼于转位式转向角传感器的技术，想到了在电动动力转向装置上一并设置转矩传感器和转位式转向角传感器用转位传感器。

但是，单单将转矩传感器与转位传感器一并设置的方法，只不过是将两个传感器并列设置而已，存在不仅部件数增加，还无法小型化的问题。

发明内容

因此，本发明提供一种转矩转位传感器，使其能够兼具转矩传感器与转位传感器的功能，并且有助于部件数的缩减以及小型化。

本发明的第一实施方式为一种转矩转位传感器，其具有：转矩检测部，其通过磁检测方向相反地配置的一对磁检测元件，对连接轴所受的转矩进行检测，该连接轴将因转向操作而旋转的第一轴与第二轴进行连接；以及旋转基准位置检测部，其通过所述转矩检测部的所述一对磁检测元件，对所述连接轴的旋转基准位置进行检测；其中，所述旋转基准位置检测部具有：一对磁铁，以同极性的磁极对置的方式设置在所述第二轴的周向上；第一磁性元件，其位于所述一对磁铁与所述一对磁检测元件之间，且设置成与所述第二轴一体旋转，用于在所述旋转基准位置上形成所述一对磁铁的磁力线用磁路；及第二磁性元件，其设置在所述一对磁检测元件之间，用于使来自所述第一磁性元件的磁力线均匀地流经所述一对磁检测元件。

优选，所述转矩检测部具有：转矩检测用磁铁，设置在所述第一轴上，且为N极与S极在周向上以规定的间距交替配置的圆筒状的磁铁；上下一对磁轭，设置在所述第二轴上，并且以覆盖所述转矩检测用磁铁的周围的方式进行设置，对应所述连接轴的转矩导入来自转矩检测用磁铁的磁力线；上下一对集磁环，隔着间隔而固定设置在所述上下一对磁轭的外周上，并且导入来自上下一对磁轭的磁力线；以及上下一对邻接部，以夹持一对磁检测元件的方式设置，从而将导入到所述上下一对集磁环的磁力线分别聚磁到所述一对磁检测元件内；其中，所述一对磁检测元件并列地配置在所述上下一对集磁环之间的外周周向上。