[发明专利]转矩·转位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及转矩·转位传感器，例如，组装在汽车的转向装置系统等中，把检测其转向操作时的转向转矩的转矩传感器，以及检测转向轴的转数的转位传感器做成一体的转矩·转位传感器。

背景技术

在随着对方向盘等的转向部件的转向操作而驱动辅助转向用的电动机，从而把该电动机的转动力传递给转向机构，用以辅助转向的动力转向装置中，必须检测用于驱动和控制辅助转向用的电动机对转向部件所施加的转向转矩。以往，为了这种检测，一直都使用在把转向部件与转向机构连接起来的转向轴的中途构成的转矩传感器。

此外，在使用转矩传感器的电动动力转向装置中，为了将随着对方向盘的操作而改变的转向用车轮的方向(下文中称之为转向角)与转向转矩一起用于车辆的各种控制，要求检测转向角。

作为转向角检测装置，以往一直使用机械式的旋转位传感器。例如，在专利文献1(日本特开2007-269281号公报)中记载了这样一种机械式的旋转位传感器：它具有一对齿数不同的齿轮，这对齿轮与转向轴的转动联动，能绕与转向轴平行的轴自由转动，借助于磁传感器检测出各个齿轮的转动角度，根据所检测到的转动角度的组合来进行转向角的检测。

此外，除了专利文献1中所记载的那种机械式的传感器之外，还有作为检测转向轴的转数的装置的转位传感器。所谓转位传感器，是指随着转向轴的转动而形成转动基准位置的装置。

下面，参照图5说明转位传感器的基本结构。图5表示从轴向观察安装了转位传感器的转向轴(操纵轴)时的断面。在图5所示的转位传感器21中，通过轴环22，把用导磁率高的物质构成的轭铁23安装在转向轴4上，在上述轴环22的外部从上述转向轴4的旋转轴中心朝向外圆周方向，呈直线状地设置了磁铁211、检测从磁铁所产生的磁通密度的变化的霍尔元件(磁传感器)212、以及当上述已检测到的磁通密度的变化超过了预先设定的阈值时，输出基准位置信号的比较仪213。

用图6说明上述转位传感器的作用。图6中，图6(b)表示不进行转向操作的状态，即转向轴4处于基准位置的状态，而图6(a)表示进行转向操作，转向轴4正在转动的状态。在图6(b)所示的基准状态下，轭铁23处于最接近磁铁211的状态。由于轭铁23是用导磁率很高的物质构成的，在这种基准状态下，从磁铁211产生的磁通26便集中在轭铁23上，由霍尔元件212检测到的磁通密度达到最大。

另一方面，当进行转向操作，转向轴4转动时，便如图6(a)所示，由于轭铁23偏离了磁铁211的极轴，集中在轭铁23上的磁通26便朝向磁铁211的相对极(图中的S极)，于是由霍尔元件212检测到的磁通密度减小。当从基准位置开始的转动角度增大到某种程度时，由于集中在轭铁23上的磁通26减少，由霍尔元件212检测到的磁通密度便下降，达到一定的值。

这里，用于改变车轮方向的转向操作，通常并不是只转动一转就结束，而是要转动多圈以上而达到最大的转向角。在这种转向操作过程中，从磁铁211产生的磁通26按照转向轴4通过基准位置的次数集中在轭铁23上，由霍尔元件212检测到的磁通密度便达到最大。如图5所示，在转位传感器21中，设有当所检测到的磁通密度的变化超过预先设定的阈值时便输出基准位置信号的比较仪213，当转向轴4通过基准位置，便按照霍尔元件212检测到的磁通密度超过上述阈值的次数，从比较仪213输出基准位置信号。即，可以通过利用转位传感器21来检测转向轴4通过基准位置的情况，并计测通过了基准位置的次数而对转向轴4的转数进行检测。

在通常的动力转向装置中，虽然具有辅助转向用的电动机，也能从这种电动机的转动角度获得转向角度的信息，但从这种电动机的转动角度所获得的转向角的信息，是从0°到360°范围内的信息，即，只限于相对角度，而不能获得转向角度的绝对值。然而，通过把从辅助转向用的电动机所获得的相对角度信息与用转位传感器所获得的转向轴的转数信息组合在一起，就有可能获得精确度很高的，由转向操作所获得的转向角度的绝对角度的信息。

这样，当使用转位传感器时，由于不使用专利文献1中所记载的那种机械式转动角度传感器就能检测转向角，从而能获得减少零部件的数量，简化组装工序，降低成本，以及结构紧凑等等优点。

这样，虽然转位传感器通过组装到动力转向装置中而能具有很多优点，但因其结构而产生了不方便的问题。