扭矩检测装置及其制造方法

摘要

一种扭矩检测装置，包括：两个集磁环，圆柱部围绕设置在旋转体上的磁路形成构件；以及磁敏感器件，其布置在突起件之间，所述突起件沿着圆柱部径向向外的方向从圆柱部的一部分突起。所述扭矩检测装置包括调整体，用于调整所述磁敏感器件分别与突起件之间的相对位置。该调整体包括两个插入凹陷，所述突起件中的每一个分别插入所述这两个插入凹陷，每一个凹陷具有棱柱形状。该调整体还具有连接部，所述连接部将所述插入凹陷的开口的内边缘相互连接。该调整体还具有保持部，所述保持部将所述磁敏感器件保持在所述插入凹陷之间。

权利要求

1.一种扭矩检测装置，包括：

两个集磁环(5)，用于集中穿过磁路形成构件(4)的磁通，所述两个集磁环包括：两个圆柱部(51)，所述两个圆柱部围绕设置在旋转体(2，3)上的所述磁路形成构件(4)，其中扭矩被施加到所述旋转体上；以及两个突起件(52)，所述两个突起件沿着所述两个圆柱部(51)径向向外的方向从所述两个圆柱部(51)的一部分突起；以及磁敏感器件(6)，所述磁敏感器件布置在所述两个突起件(52)之间，其中施加在所述旋转体(2，3)上的扭矩根据所述磁敏感器件(6)所感测到的磁性而被检测，其特征在于，

所述扭矩检测装置进一步包括

调整体(10)，用于调整所述磁敏感器件(6)和各个突起件(52)之间的相对位置。

2.如权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述调整体(10)具有两个插入凹陷(10a)，所述两个突起件(52)分别插入所述两个插入凹陷，以及所述磁敏感器件(6)装配在所述插入凹陷(10a)之间。

3.如权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述磁路形成构件(4)包括：

两个磁环(42)；以及

具有圆柱形的永磁铁(41)，

所述两个磁环(42)中的每一个包括：环板(42a)，所述环板(42a)与所述两个磁环中的另一个磁环的环板隔开以沿着所述旋转体(2，3)的轴向与所述另一个磁环的环板相对；以及多个梳齿(42b)，所述多个梳齿从所述环板向着另一个延伸，以及所述永磁铁(41)沿周向以恒定间距具有多个N极和S极。

4.如权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述调整体(10)由透磁材料制成。

5.如权利要求3所述的扭矩检测装置，其特征在于，属于各个环板(42a)的所述多个梳齿(42b)以恒定距离布置。

6.如权利要求4所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述透磁材料为合成树脂材料。

7.一种如权利要求2所述的扭矩检测装置的制造方法，所述方法的特征在于包括步骤：将所述磁敏感器件(6)装配在所述调整体(10)的所述插入凹陷(10a)之间；

将所述两个集磁环(5)的两个突起件(52)插入各个插入凹陷(10a)；以及以合成树脂材料模制所述两个集磁环(5)和调整体(10)。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述扭矩检测装置进一步包括

电路板(8)，所述电路板用于处理来自所述磁敏感器件(6)的信号；以及装配所述磁敏感器件(6)的步骤包括步骤：将所述磁敏感器件(6)和所述电路板(8)模制成一体以形成具有它们的模制部；以及将所述模制部装配在所述插入凹陷(10a)之间。

9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述模制步骤包括步骤：

通过模制，围绕所述两个集磁环(5)和调整体(10)形成壳体(9)；以及以合成树脂填充所述壳体(9)。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，其中，所述模制步骤包括步骤：

通过模制，围绕所述模制部、两个集磁环(5)和调整体(10)形成壳体(9)；以及通过合成树脂在所述壳体(9)内覆盖所述模制部。

说明书

扭矩检测装置及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种扭矩检测装置及其制造方法，所述扭矩检测装置用于检测施加至旋转体上的扭矩。

背景技术

[0002] 在日本专利申请公开No.2005-300267中描述了一种扭矩检测装置。在日本专利申请公开No.2005-300267中所描述的扭矩检测装置中，设置在旋转体上的磁路形成构件通过沿输入轴的轴向相互分开布置的圆柱部而被封闭，其中，所述旋转体具有输入轴和输出轴，该输入轴和输出轴通过扭力杆相互连接，并且，设置有在圆柱部的一部分上突起的突起件。还设置有：两个集磁环，这两个集磁环集中贯穿磁路形成构件的磁通；布置在上述突起件之间的磁敏感器件；以及连接至该磁敏感器件的检测电路板。

[0003] 所述磁路形成构件包括永磁铁和磁环，其中永磁铁设置在输入轴和输出轴的其中之一上，而磁环设置在输入轴和输出轴的另一个上。通过永磁铁与磁环的相对旋转，磁路形成构件的构造允许永磁铁与磁环之间的磁性根据其旋转量和旋转方向而变化。

[0004] 集磁环被构造用来将磁环内的磁通集中到突起件内。磁敏感器件由霍尔元件(Hall element)构成，其允许通过磁场的作用而改变电学特性(电阻)。其被构造用来根据由相对旋转而导致的突起件之间的磁性变化来改变检测信号、即检测扭矩。

[0005] 这样构造的扭矩检测装置被安装在用于车辆的电动助力转向装置上。该电动助力转向装置包括：连接至方向盘的输入轴；容纳要被支撑的输入轴的罩体；通过减速机构连接至输出轴的电动机；由微处理器构成的控制器，其连接至电动机的驱动电路及检测器。该扭矩检测装置被构造成允许检测器根据扭力杆上的扭力检测通过方向盘的转向施加至输入轴的旋转扭矩，并被构造成根据检测扭矩控制电动机来进行驱动。

[0006] 图1是根据现有技术的扭矩检测装置的构造的剖视图。按照日本专利申请公开No.2005-300267中构造的所述扭矩检测装置包括连接至磁敏感器件100的检测电路板101。在以合成树脂材料将磁敏感器件100和连接磁敏感器件100的连接部模制到检测电路板101上之后，该模制部的磁敏感器件100和两个集磁环102、102以合成树脂材料被模制。该模制按如下方式进行：将两个集磁环102、102布置在模制模具的空腔内；将模制部的磁敏感器件100布置在两个集磁环102、102的突起件103、103之间；以及然后以熔化的合成树脂材料来填充该空腔。

发明内容

[0007] 然而，在磁敏感器件100和集磁环102、102按照日本专利申请公开No.2005-300267中那样模制的扭矩检测装置中，磁敏感器件100相对于突起件103、103的位置趋于偏离。由于两个集磁环102、102的突起件103、103之间的距离，像这样的位置偏离可影响磁敏感器件100的检测性质。因此，在多个扭矩检测装置中检测性质与其他偏离，并且需要改进。

[0008] 考虑到上述情况而实现了本发明。主要目的是为了提供一种扭矩检测装置及其制造方法，其中，这种扭矩检测装置及其制造方法能够减少影响磁敏感器件的检测性质的因素，其中所述磁敏感器件通过合成树脂而与集磁环一起模制，并能够减少在多个扭矩检测装置中检测性质的偏离。

[0009] 根据本发明第一方面的扭矩检测装置，包括：

[0010] 两个集磁环，其用于集中穿过磁路形成构件的磁通，所述两个集磁环包括：

[0011] 圆柱部，所述圆柱部封闭设置在旋转体上的所述磁路形成构件，其中扭矩被施加到所述旋转体上；以及

[0012] 突起件，所述突起件沿着所述圆柱部径向向外的方向从所述圆柱部的一部分突起；以及

[0013] 磁敏感器件，所述磁敏感器件布置在所述突起件之间，

[0014] 其中，施加在所述旋转体上的扭矩根据所述磁敏感器件所感测到的磁性而被检测，并且

[0015] 其中，所述扭矩检测装置进一步包括

[0016] 调整体，其用于调整所述磁敏感器件和各个突起件之间的相对位置。

[0017] 根据本发明第二方面的扭矩检测装置，其中

[0018] 所述调整体具有两个插入凹陷，所述突起件分别插入所述两个插入凹陷，以及[0019] 所述磁敏感器件装配在所述插入凹陷之间。

[0020] 根据本发明第三方面的制造方法用于根据本发明第二方面的扭矩检测装置，所述方法包括步骤：

[0021] 将所述磁敏感器件装配在所述调整体的所述插入凹陷之间；

[0022] 将所述集磁环的突起件插入各个插入凹陷；以及

[0023] 以合成树脂材料模制所述集磁环和调整体。

[0024] 在本发明的第一方面中，由于通过调整体对分别两个集磁环的突起件中的每一个与磁敏感器件之间的相对位置予以调整，故所述磁敏感器件和集磁环可在调整了该相对位置的状态下以熔化的合成树脂被模制。因此，在模制时，熔化的合成树脂材料的模制压力可以允许诸如磁敏感器件向着突起件的位置偏离以及两个集磁环的突起件之间距离的变化等被阻止。能够减少影响磁敏感器件的检测性质的因素。能够减少多个扭矩检测装置中检测性质的偏离。

[0025] 在本发明的第二方面中，所述调整体具有两个插入凹陷，所述突起件分别插入这两个插入凹陷。所述磁敏感器件装配在所述插入凹陷之间。磁敏感器件向着突起件的位置以及突起件之间的距离可以被精确地保持。因此，可以容易地防止诸如磁敏感器件向着突起件的位置偏离以及两个集磁环的突起件之间的距离变化。因此，成本能够得到降低。

[0026] 在本发明的第三方面中，在装配和插入步骤中，由于通过调整体对分别两个集磁环的突起件中的每一个与磁敏感器件之间的相对位置予以调整，故所述磁敏感器件和集磁环可在调整了该相对位置的状态下以熔化的合成树脂被模制。熔化的合成树脂材料的模制压力可以允许诸如磁敏感器件向着突起件的位置偏离以及两个集磁环的突起件之间距离的变化等被阻止。因此，可以容易地制造扭矩检测装置，其中，在多个扭矩检测装置中检测性质的偏离可以得到减小。

[0027] 从以下结合附图的详细描述中，本发明的上述和进一步的目的和特征将更加充分地明显。

附图说明

[0028] 图1是剖视图，示出根据现有技术的扭矩检测装置的构造；

[0029] 图2是剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的构造；

[0030] 图3是根据本发明的扭矩检测装置的示意性分解透视图；

[0031] 图4是在旋转体沿一个方向旋转的情况下所产生的磁路的说明视图；

[0032] 图5A至5E是说明性视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的制造工艺；

[0033] 图6是剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的另一实施例；

[0034] 图7是根据本发明的扭矩检测装置中一具体部位的放大剖视图；

[0035] 图8是剖视图，示出实体(substantial body)包括根据本发明的扭矩检测装置的状态；以及

[0036] 图9是剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的另一实施例。

具体实施方式

[0037] 在下文中根据所示本发明的实施例的附图来详细描述本发明。图2是剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的构造；图3是根据本发明的扭矩检测装置的示意性分解透视图。图4是在旋转体沿一个方向旋转的情况下所产生的磁路的说明视图。

[0038] 扭矩检测装置包括两个集磁环5、5，这两个集磁环5、5用于集中磁路形成构件4中的磁通，集磁环围绕第一旋转体2和第二旋转体3所具有的磁路形成构件4，所述旋转体通过扭力杆1同心地连接，并且，集磁环沿着旋转体2、3的旋转轴线的方向相互分开地布置。该装置进一步包括：磁敏感器件6，磁敏感器件6根据分别由集磁环5、5所集中的磁通的磁性检测在第一旋转体2内施加的扭矩；检测电路板8，检测电路板8通过引线(leads)7连接至磁敏感器件6；以及壳体9，壳体9用于容纳集磁环5、5和检测电路板8。这里，磁路形成构件4由固定在第一旋转体2的外周上的多个永磁铁41以及固定至第二旋转体的外周上且围绕永磁铁41的两个磁环42、42构成。

[0039] 永磁铁41具有圆柱形的形状，其中，在其周向上，多个N极和S极一个接一个地形成，即，交替被磁化。永磁铁41装配在第一旋转体2的外周上以被固定。

[0040] 磁环42、42沿着第二旋转体3的旋转轴线的方向具有彼此相对的两个环板42a、42a，这两个环板42a、42a相互分开。它们还具有多个梳齿42b、42b，所述多个梳齿42b、42b从每一个环板42a的内周开始向着彼此延伸。它们被构造成允许磁环42、42之间的磁通因其相对于永磁铁41的相对旋转而改变。梳齿42b、42b以恒定间隔沿着周向一个接一个地布置。在梳齿42b、42b一个接一个地布置并且交替啮合的状态下，磁环42、42通过合成树脂被模制以便形成模制体。

[0041] 集磁环5、5具有沿着其轴向距彼此远离布置的圆柱部51、51。集磁环5、5具有圆柱形的形状，其还具有突起件52、52，突起件52、52中的每一个在相应圆柱部51的周边处沿径向向外延伸，从而使磁敏感器件6被布置在突起件52、52之间。集磁环5、5被构造成允许磁通集中在突起件52、52内。此外，集磁环5、5通过磁板、诸如铁板和钢板等形成。突起件52、52被插入要被装配于其上的调整体10。

[0042] 调整体10包括两个插入凹陷10a、10a，突起件52、52被插入这两个插入凹陷10a、10a中，每一个凹陷具有棱柱形状。调整体10还具有连接部10b，连接部10b将插入凹陷
10a、10a的开口的内边缘相互连接。调整体10还具有保持部10c，保持部10c将磁敏感器件6保持在插入凹陷10a、10a之间。它们通过具有透磁性的合成树脂材料模制成一体。

[0043] 磁敏感器件6由诸如霍尔元件等构成，在该孔器件中电学特性(电阻)因磁场的作用而改变。磁敏感器件6被构造用来改变与集磁环5、5的突起件52、52之间的磁性变化相对应的检测信号。该检测信号被输入由微处理器形成的控制器。这样构造的磁敏感器件6通过具有透磁性的合成树脂材料而被模制、并且与引线(leads)7和检测电路板8的引线部(leadportion)一起被模制成模制部。磁敏感器件6处于这样的状态，即它通过引线7从电路板悬吊下来。这里，磁敏感器件6不仅可以是霍尔元件，还可以是例如磁致电阻效应器件(MR器件)和电学特性(电阻)因磁场作用而改变的任何器件，并且，磁敏感器件6并不仅限于霍尔元件。

[0044] 检测电路板8具有L形。它的一部分8a与磁敏感器件6模制在一起。它的另一部分8b利用螺栓安装在壳体9内。

[0045] 壳体9包括圆柱部91，圆柱部91对应于集磁环5、5的内周具有通孔。壳体9还包括棱柱部92，所述棱柱部92从圆柱部91的外周沿径向延伸，该棱柱部具有底部。壳体9还包括凸缘93，凸缘93突起以与棱柱部92的外周一起延伸。壳体9由利用熔化的合成树脂与调整体10一起模制的模制体构成。圆柱部91通过用作孔的开口94与棱柱部连通。集磁环5、5装配在圆柱部91内以被固定。集磁环5、5的突起件52、52和磁敏感器件6布置在开口94处。而且，棱柱部92在其中安装检测电路板8。

[0046] 图5A至5E为说明视图，示出扭矩检测装置的制造工艺。同时参照图2，如上构造的扭矩检测装置以下述步骤制造。

[0047] (1)参照图5A，通过引线7连接至检测电路板8的一部分8a的磁敏感器件6、引线7和所述一部分8a被容纳在模制模具的空腔内。以熔化的合成树脂材料、如环氧树脂来填充该空腔，从而模制将被制造的模制部。

[0048] (2)参照图5B，该模制部的磁敏感器件6装配在调整体10的保持部10c内以被保持。该模制部与调整体10一起形成为一单元。

[0049] (3)参照图5C，两个集磁环和上述单元被容纳在模制模具的空腔内。集磁环5、5的突起件52、52分别被插入调整体10的插入凹陷10a、10a中。从而，调整体10保持突起件52、52。调整体10调整磁敏感器件6相对于突起件52、52的位置，同时在长度上将突起件52、52之间的距离调整在期望值。

[0050] (4)参照图5D，壳体9通过以熔化的合成树脂材料、如聚丁烯对苯二甲酸酯等填充空腔而被模制。通过将调整体10与集磁环5、5模制成一体，调整体10与集磁环5、5形成为一体。这里，调整体10的保持部10c保持磁敏感器件6。调整体10保持突起件52、52以允许它们插入其中。从而，集磁环5、5中的每一个被防止相对调整体10有位置偏离，其中，对调整体10的位置偏离即对磁敏感器件6的位置偏离。

[0051] (5)参照图5E，通过以熔化的合成树脂材料、如共聚的聚酯来填充检测电路板8周围的空腔，覆盖层12覆盖检测电路板。

[0052] 如上所述，磁敏感器件6被保持在调整体10的保持部10c内，其中，调整体10具有两个插入凹陷10a、10a和保持部10c。集磁环5、5的突起件52、52被保持在要插入的插入凹陷10a、10a中。将调整体10与集磁环5、5模制成一体形成了壳体9。由于该扭矩检测装置是这样制造的，因此，由于熔化的合成树脂材料的模制压力，可以防止磁敏感器件6相对突起件52、52的位置偏离。而且可以防止突起件52、52其间的距离变化。从而，能够稳定检测性质。此外，由于调整体10和集磁环5、5同时被模制，故模制工艺简单。

[0053] 这里，在以上所说明的实施例中，调整体由合成树脂制成。调整体10可由诸如铝之类的非磁性金属制成，其材料和形状并不被具体限制。

[0054] 此外，(4)和(5)中所述步骤的执行顺序是可以颠倒的。

[0055] 图6是剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的另一实施例，图7是一具体部位的放大剖视图。图8是剖视图，示出实体14(substantial body)包括扭矩检测装置的状态。在该实施例中，扭矩检测装置包括磁屏蔽板13，磁屏蔽板13覆盖壳体9的圆柱部91的外周，所述壳体9具有圆柱部91和凸缘93。该扭矩检测装置还包括防振体15，通过防振体15来防止壳体9相对适于安装壳体9的实体14振动。

[0056] 磁屏蔽板13的形状对应于壳体9的外表面基本为U形，并且由诸如硅钢板之类的柔性非磁性材料形成。磁屏蔽板13的两端分别具有从其上突起的接合件13a，接合件13a通过分别填塞形成在圆柱部91上的两个凹陷91a而进行接合。

[0057] 实体14由罩体构成，该罩体具有围绕磁路形成构件4的圆柱部14a。该罩体还具有用于安装壳体9的安装座14b和通孔14c，通孔14c的剖视图为矩形，其穿过安装座14b以便将集磁环5、5和圆柱部91布置在圆柱部14a内。安装座14b具有两个螺纹孔14d、14d。

[0058] 防振体15用于在安装座14b和凸缘93之间防止实体14的振动传递给壳体9，并填充在安装座14b和凸缘93之间。防振体15为环形片，它由能够密封和防止振动传递的材料制成，诸如具有低弹簧常数(高弹性)的聚氨酯橡胶、吸振性好的丁基橡胶以及具有粘性的合成树脂粘合剂等。此外，防振体15对应于螺纹孔14d、14d具有连通孔15a、15a。螺栓16、16分别被插入通过对应于螺纹孔14d、14d而设置在凸缘93内的孔95、95中的每一个以及连通孔15a、15a中的每一个，从而分别被拧入螺纹孔14d、14d以被固定。于是，防振体15被夹紧以被固定。

[0059] 在该实施例中，由于防振体15能够密封和防止振动转递，故可保护集磁环5、5不受水分影响。此外，在外部振动被传递给支撑壳体9的实体14的情况下，防振体15可防止实体14的振动传递给壳体9。由于可从而防止该振动从实体14传递给壳体9，故可防止安装在壳体9外的磁屏蔽板13碰击壳体9。这使得来自磁屏蔽板13的噪声减小。

[0060] 由于另外的构造和操作与图2至4所呈现的实施例中的一样，因此，相同的部件具有对应的附图标记，且对其的详细说明、对操作及效果的说明被省略。

[0061] 图9为剖视图，示出根据本发明的扭矩检测装置的另一实施例。在该实施例中，扭矩检测装置被安装在壳体9的圆柱部上。接合爪17、17设置在磁屏蔽板13内，磁屏蔽板13覆盖圆柱部91的外周。对应于接合爪17、17的接合凹陷14e、14e设置在实体14的通孔14c上。壳体9不用任何螺栓即可附连到实体14上。

[0062] 圆柱部91的形状基本为U形。磁屏蔽板13对应于圆柱部91的形状而基本为U形。图6所示的接合件中的每一个和接合爪17、17中的每一个被设置在磁屏蔽板13的相应两端处。接合爪17、17是弹性的，其通过切开以制成小片、然后弯曲这样制成的小片而被形成。当圆柱部91插入通孔14c时，接合爪17、17与通孔14c的内侧接触，从而弹性地弯曲，并通过其弹性与接合凹陷14e、14e接合。

[0063] 在将圆柱部91插入通孔14c的情况下与接合爪17、17接合的接合凹陷14e、14e分别在通孔14c的相对内表面上。

[0064] 此外，凸缘93的安装座14b具有定位突起18、18，定位突起18、18相互隔开并相互平行。安装座14b对应于定位突起18、18还具有定位孔19、19。

[0065] 在该实施例中，由于在将壳体9的圆柱部91插入实体14的通孔14c的情况下，接合爪17、17与接合凹陷14e、14e接合，故防止了壳体9落下。因此，可以改进组装性能，因为扭矩检测装置可以不用任何螺栓而仅通过被插入即可被安装在实体14上。该安装过程可以在没有任何位置偏离的情况下在适当的姿态或位置进行，因为可以通过在安装工艺中将定位突起18插入定位凹陷19来精确地设定安装位置。

[0066] 由于另外的构造和操作与图2至8所呈现的实施例中的一样，因此，相同的部件具有对应的附图标记，且对其的详细说明、对操作及效果的说明被省略。

[0067] 这里，图9所示的实施例中的构造包括磁屏蔽板13。否则，在没有磁屏蔽板13的情况下，接合爪可被设置在壳体9的圆柱部91上。在图9所示的实施例中，定位突起18由销制得。否则，这些定位突起可与凸缘93形成为一体。