扭矩传感器装置.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103162886 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103162886 A *CN103162886A* (21)申请号 201210513713.9 (22)申请日 2012.12.04 2011-276008 2011.12.16 JP G01L 3/10(2006.01) B62D 6/10(2006.01) (71)申请人 株式会社电装 地址 日本爱知县 (72)发明人 高桥良树 深谷繁利 下村修 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 魏金霞 潘炜 (54) 发明名称 扭矩传感器装置 (57) 摘要 本发

2、明涉及一种扭矩传感器装置， 在该装置 中， 扭力杆 （13）具有分别固定到输入轴 （11）和 输出轴 （12） 以同轴地连接在输入轴 （11） 与输出 轴 （12） 之间的第一端部部分 （13a） 和第二端部部 分 （13b） 。多极磁体 （14） 固定到输入轴。第一磁 轭 （31） 和第二磁轭 （32） 固定到输出轴。磁传感 器 （41） 保持在分别磁耦合到第一和第二磁轭的 第一和第二磁通量集流环的磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 之间。在每个磁通量收集 部中， 连接部 （74、 741-744）和安装部 （750、 751、 753-759） 构造成使

3、得连接部的宽度 （Wc） 小于安 装部的宽度 （We） 。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 12 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书11页 附图12页 (10)申请公布号 CN 103162886 A CN 103162886 A *CN103162886A* 1/2 页 2 1. 一种扭矩传感器装置， 包括 ： 第一轴 （11） 和第二轴 （12） ； 扭力杆 （13） ， 所述扭力杆 （13） 具有第一端部部分 （13a） 和第二端部部分 （13b） ， 其中， 所述第一端部部分 （

4、13a） 和所述第二端部部分 （13b） 分别固定到所述第一轴 （11） 和所述第 二轴 （12） 以同轴地连接在所述第一轴 （11） 和所述第二轴 （12） 之间， 并且当在所述第一轴 （11） 和所述第二轴 （12） 之间施加扭矩时， 所述扭力杆 （13） 是可扭转变形的 ； 多极磁体 （14） ， 所述多极磁体 （14） 固定到所述第一轴 （11） 以及所述扭力杆 （13） 的所 述第一端部部分 （13a） 中的一个上 ； 第一磁轭 （31） 和第二磁轭 （32） ， 所述第一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 位于所述多 极磁体 （14） 的径向外侧并且固定到所述第二轴 （12）

5、 以及所述扭力杆 （13） 的所述第二端部 部分 （13b） 中的一个上， 其中， 所述第一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 在所述扭力杆 （13） 的轴向方向上彼此相对， 使得在所述第一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 之间沿所述轴向 方向设置有间隙， 并且所述第一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 在由所述多极磁体 （14） 产 生的磁场中形成磁路 ； 第一磁通量收集体和第二磁通量收集体， 所述第一磁通量收集体和所述第二磁通量收 集体与所述第一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 分开地形成， 其中， 所述第一磁通量收集体 和所述第二磁通量收集体中的每个均包括 ：

6、 主体部 （721-722） ， 所述主体部 （721-722）邻近所述第一磁轭 （31）和所述第二磁轭 （32） 中的对应一个放置 ； 以及 磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） ， 所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 从所述主体部 （721-722） 径向向外突出并且通过所述主体部 （721-722） 与所述第 一磁轭 （31） 和所述第二磁轭 （32） 中的对应一个磁耦合以在所述第一磁轭 （31） 和所述第二 磁轭 （32） 中的所述对应一个与所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764

7、） 之间传导 磁通量 ； 以及 磁传感器 （41） ， 所述磁传感器 （41） 保持在所述第一磁通量收集体的所述磁通量收集 部 （730、 731、 733-739、 761-764） 与所述第二磁通量收集体的所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 之间并且包括磁感应装置 （41a） ， 所述磁感应装置 （41a） 感测在所述第 一磁通量收集体的所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 与所述第二磁通量收集 体的所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 之间产生的磁场的强度， 其中 ： 所述

8、第一磁通量收集体和所述第二磁通量收集体中的每个的所述磁通量收集部 （730、 731、 733-739、 761-764） 包括 ： 安 装 部 （750、 751、 753-759） ， 所 述 磁 传 感 器 （41）安 装 到 所 述 安 装 部 （750、 751、 753-759） ； 以及 连接部 （74、 741-744） ， 所述连接部 （74、 741-744） 从所述磁通量收集体的所述主体部 （721-722） 在与所述扭力杆 （13） 的轴线垂直的虚平面 （V） 中沿第一方向延伸以结合在所述 主体部 （721-722） 与所述安装部 （750、 751、 753-759）

9、 之间 ； 并且 所述第一磁通量收集体和所述第二磁通量收集体中的每个的所述连接部 （74、 741-744） 和所述安装部 （750、 751、 753-759） 构造成使得在所述虚平面 （V） 中沿与所述第一 方向垂直的第二方向测得的所述连接部 （74、 741-744） 的宽度 （Wc） 小于沿所述第二方向测 权 利 要 求 书 CN 103162886 A 2 2/2 页 3 得的所述安装部 （750、 751、 753-759） 的宽度 （We） 。 2. 根据权利要求 1 所述的扭矩传感器装置， 其中， 所述第一磁通量收集体的所述连接 部 （74、 741-744） 和所述第二磁通量

10、收集体的所述连接部 （74、 741-744） 弯曲以将所述第一 磁通量收集体的所述安装部 （750、 751、 753-759） 和所述第二磁通量收集体的所述安装部 （750、 751、 753-759） 放置成使得所述第一磁通量收集体的所述安装部 （750、 751、 753-759） 与所述第二磁通量收集体的所述安装部 （750、 751、 753-759） 之间的距离小于所述第一磁通 量收集体的所述主体部 （721-722） 与所述第二磁通量收集体的所述主体部 （721-722） 之间 的距离。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的扭矩传感器装置， 其中 ： 所述磁传感器 （41）

11、为彼此大致相同的多个磁传感器 （41） 中的一个 ； 并且 所述多个磁传感器 （41） 的所述磁感应装置 （41a） 在所述第一磁通量收集体的所述安 装部 （750、 751、 753-759） 与所述第二磁通量收集体的所述安装部 （750、 751、 753-759） 之间 的位置处沿所述第二方向依次放置。 4. 根据权利要求 1 所述的扭矩传感器装置， 其中， 所述第一磁通量收集体和所述第二 磁通量收集体中的每个的所述安装部 （750、 751、 753-759） 是大致平面的并且构造成以下形 状中的一种 ： 多边形形状， 所述多边形形状中的每个角部是弯曲的 ； 以及 弯曲形状， 所述弯曲

12、形状沿着所述弯曲形状的除了所述弯曲形状与所述连接部 （74、 741-744） 连接的连接部分之外的沿整个圆周方向范围具有弯曲的外周边缘。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的扭矩传感器装置， 其中 ： 所述第一磁通量收集体和所述第二磁通量收集体中的每个的所述主体部 （721-722） 的 至少一部分是弓形弯曲的 ； 所述第一方向是所述第一磁通量收集体和所述第二磁通量收集体中的每个的所述主 体部 （721-722） 的曲线的法线方向 ； 并且 所述第二方向是所述第一磁通量收集体和所述第二磁通量收集体中的每个的所述主 体部 （721-722） 的所述曲线的切线方向。 6. 根据权利要求 1 或

13、 2 所述的扭矩传感器装置， 其中 ： 所述扭矩传感器装置用于车辆的电动转向单元 （5） ； 所述第一轴 （11） 和所述第二轴 （12） 中的一个是连接到所述车辆的方向盘 （93） 的输入 轴 ； 并且 所述第一轴 （11） 和所述第二轴 （12） 中的另一个是连接到所述车辆的驱动轮 （98） 的输 出轴。 权 利 要 求 书 CN 103162886 A 3 1/11 页 4 扭矩传感器装置 技术领域 0001 本公开涉及一种扭矩传感器装置。 背景技术 0002 已知在例如电动转向单元中设置有扭矩传感器装置。 扭矩传感器装置通过磁传感 器来感测由旋转轴的旋转引起的磁场强度的变化， 从而感测

14、施加到旋转轴的轴扭矩。磁传 感器保持在两个磁通量收集体之间。特别地， 在磁传感器保持在磁通量收集体的磁阻相对 较低的两个磁通量收集部之间的情况下， 磁通量集中在磁通量收集部中。其中一个磁通量 收集部中收集的磁通量从该其中一个磁通量收集部导向其中另一个磁通量收集部， 并且该 磁通量通过磁传感器来感测。 0003 例如， JP2007-263871A（US2007/0240521A1）教示了一种包括有两个磁通量 收集部 （磁性收集部）的结构， 所述两个磁通量收集部分别对应于两个磁传感器并且形 成磁通量集流环 （磁通量收集体） 。替代性地， JP2008-232728A 和 JP2009-08002

15、0A （US2009/0078058A1） 教示了一种包括有三个磁通量收集部的结构， 所述三个磁通量收集 部分别对应于三个磁传感器并且形成磁通量集流环。进一步可替代地， JP2006-38767A （US2006/0021451A1） 教示了一种包括有矩形磁通量收集部的结构， 该矩形磁通量收集部从 磁通量集流环径向向外突出， 并且两个磁传感器彼此临近地设置在磁通量收集部中。 0004 磁通量收集部中收集的磁通量并非仅仅被导向磁传感器。具体地， 磁通量收集 部中收集的磁通量还释放到围绕磁通量收集部的周围空间中。例如， 在 JP2007-263871A （US2007/0240521A1） 的结构

16、中， 由磁通量集流环收集的磁通量的一部分释放到位于两个磁 通量收集部之间的空间中。释放到该空间中的磁通量成为未被导向磁传感器的泄漏磁通 量。因此， 能够通过磁传感器有效感测的磁通量的量被减少了泄漏磁通量的量。此外， 在 JP2008-232728A 和 JP2009-080020A（US2009/0078058A1） 的结构中， 各磁通量收集部之间 限定的空间的数目为两个。因此， 泄漏磁通量的量进一步增加。 0005 相比之下， 在 JP2006-38767A（US2006/0021451A1） 的结构中， 两个磁传感器彼此 邻近地设置在单个磁通量收集部中。因此， 能够减少磁通量向与磁通量收集

17、部相邻的空间 中的泄漏。然而， 磁通量还是从连接磁通量集流环与传感器安装部的连接部释放到周围空 间中， 使得所释放的磁通量变成泄漏磁通量。在 JP2006-38767A（US2006/0021451A1） 的结 构中， 矩形磁通量收集部具有相对较宽的连接部， 该连接部对应于两个磁传感器。因此， 从 该连接部泄漏到周围空间的泄漏磁通量的量增加了。此外， 在矩形磁通量收集部一体地形 成为磁通量集流环的情况下， 磁通量集流环难以形成为圆形形式。 发明内容 0006 鉴于上述几点做出了本公开。本公开的目的是提供一种扭矩传感器装置， 在此装 置中来自磁通量收集部的磁通量泄漏被减少或最小化。 0007 根

18、据本公开， 提供了一种扭矩传感器装置， 该扭矩传感器装置包括第一轴和第二 说 明 书 CN 103162886 A 4 2/11 页 5 轴、 扭力杆、 多极磁体、 第一磁轭和第二磁轭、 第一磁通量收集体和第二磁通量收集体、 以及 磁传感器。扭力杆具有第一端部部分和第二端部部分。第一端部部分和第二端部部分分别 固定到第一轴和第二轴， 以同轴地连接在第一轴与第二轴之间， 并且当在第一轴与第二轴 之间施加扭矩时， 扭力杆是可扭转变形的。多极磁体固定到第一轴以及扭力杆的第一端部 部分中的一个上。 第一磁轭和第二磁轭位于多极磁体的径向外侧并且固定到第二轴以及扭 力杆的第二端部部分中的一个上。第一磁轭和

19、第二磁轭在扭力杆的轴向方向上彼此相对， 使得在第一磁轭和第二磁轭之间沿轴向方向设置有间隙， 并且第一磁轭和第二磁轭在由多 极磁体产生的磁场中形成磁路。 第一磁通量收集体和第二磁通量收集体与第一磁轭和第二 磁轭分开地形成。 第一磁通量收集体和第二磁通量收集体中的每个均包括主体部和磁通量 收集部。主体部邻近第一磁轭和第二磁轭中的对应一个放置。磁通量收集部从主体部径向 向外突出并且通过主体部与第一磁轭和第二磁轭中的对应一个磁耦合以在第一磁轭和第 二磁轭中的对应一个与磁通量收集部之间传导磁通量。 磁传感器保持在第一磁通量收集体 的磁通量收集部与第二磁通量收集体的磁通量收集部之间并且包括磁感应装置， 该

20、磁感应 装置感测在第一磁通量收集体的磁通量收集部与第二磁通量收集体的磁通量收集部之间 产生的磁场的强度。 第一磁通量收集体和第二磁通量收集体中的每个的磁通量收集部均包 括安装部和连接部。磁传感器安装到该安装部。连接部从磁通量收集体的主体部沿与扭力 杆的轴线垂直的虚平面中的第一方向延伸， 以结合在主体部与安装部之间。第一磁通量收 集体和第二磁通量收集体中的每个的连接部和安装部构造成使得在位于虚平面中且与第 一方向垂直的第二方向上测得的连接部的宽度小于在第二方向上测得的安装部的宽度。 附图说明 0008 文中所描述的附图仅用于说明的目的， 而非意在以任何方式限制本公开的范围。 0009 图 1 是

21、根据本公开的第一实施方式的扭矩传感器装置的分解立体图 ； 0010 图 2 的示意图示出了第一实施方式的扭矩传感器装置所应用到的电动转向单元 ； 0011 图 3A 是处于一个运转状态的扭矩传感器装置的示意图， 其用于描述根据第一实 施方式的扭矩传感器装置的工作原理 ； 0012 图 3B 是沿着图 3A 中的线 B- B 截取的截面图 ； 0013 图 4A 是处于另一运转状态的扭矩传感器装置的示意图， 其用于描述根据第一实 施方式的扭矩传感器装置的工作原理 ； 0014 图 4B 是沿着图 4A 中的线 B- B 截取的截面图 ； 0015 图 5A 是第一实施方式的磁通量集流环的平面图

22、； 0016 图 5B 是图 5A 中所示的磁通量集流环的侧视图 ； 0017 图 6A 的局部示意图示出了第一实施方式的磁通量集流环的磁通量收集部 ； 0018 图 6B 的局部示意图示出了一个比较例的磁通量集流环的磁通量收集部 ； 0019 图 6C 的局部示意图示出了另一比较例的磁通量集流环的磁通量收集部 ； 0020 图 7A 的平面图示出了根据第一实施方式的改型的磁通量集流环 ； 0021 图 7B 的平面图示出了根据本公开的第二实施方式的磁通量集流环 ； 0022 图 8A 的平面图示出了根据本公开的第三实施方式的磁通量集流环 ； 0023 图 8B 的平面图示出了根据本公开的第四

23、实施方式的磁通量集流环 ； 说 明 书 CN 103162886 A 5 3/11 页 6 0024 图 8C 的平面图示出了根据本公开的第五实施方式的磁通量集流环 ； 0025 图 9A 的平面图示出了根据本公开的第六实施方式的磁通量集流环 ； 0026 图 9B 的平面图示出了根据本公开的第七实施方式的磁通量集流环 ； 0027 图 9C 的平面图示出了根据本公开的第八实施方式的磁通量集流环 ； 0028 图 10A 的平面图示出了根据本公开的第九实施方式的磁通量集流环 ； 0029 图 10B 的平面图示出了根据本公开的第十实施方式的磁通量集流环 ； 0030 图 11A 的侧视图示出了

24、根据本公开的第十一实施方式的磁通量集流环 ； 0031 图 11B 的侧视图示出了根据本公开的第十二实施方式的磁通量集流环 ； 以及 0032 图12A至图12C的局部平面图分别示出了本公开的实施方式的改型中的磁通量集 流环的安装部。 具体实施方式 0033 将参照附图对本公开的各种实施方式进行描述。 0034 （第一实施方式） 0035 参照图 2， 本公开的第一实施方式的扭矩传感器装置 3 被应用到辅助车辆的转向 操作的电动转向单元。 0036 图 2 的示意图示出了包括有电动转向单元 5 的转向系统的整体结构。感测转向扭 矩的扭矩传感器装置 3 设置在与手柄 （方向盘） 93 连接的转向

25、轴 94 处。小齿轮 96 设置在 转向轴 94 的远端部分并且与齿条轴 97 啮合。两个驱动轮 98 通过例如拉杆分别可旋转地 连接到齿条轴 97 的两个相对的端部部分。转向轴 94 的旋转运动通过小齿轮 96 转变为齿 条轴 97 的直线运动从而使轮 98 转向。 0037 扭矩传感器装置 3 放置在转向轴 94 的输入轴 11 与输出轴 12 之间。扭矩传感器 装置 3 感测施加在转向轴 94 上的转向扭矩， 并且扭矩传感器装置 3 将所感测到的转向扭矩 输出到电子控制单元 （ECU） 6。ECU 6 基于所感测到的转向扭矩来控制电动马达 7 的输出。 由电动马达7产生的转向辅助扭矩传输

26、到减速齿轮组件95。 电动马达7输出的旋转的转速 通过减速齿轮组件 95 减小并且之后传送到转向轴 94。 0038 接下来， 将参照图 1 及图 3A 至图 5B 对扭矩传感器装置 3 的结构进行描述。 0039 如图1所示， 扭矩传感器装置3包括 ： 扭力杆13 ； 多极磁体14 ； 两个磁轭 （作为第一 磁轭和第二磁轭） 31、 32 ； 两个磁通量集流环 （作为第一磁通量收集体和第二磁通量收集体） 701 以及两个磁传感器 41。在此情况下， 磁传感器 41 通常彼此相同， 并且磁传感器 41 中的 每一个均可以形成为例如霍尔集成电路 （Hall IC） 传感器或磁阻 （MR） 传感器

27、。 0040 扭力杆 13 的一个端部部分 （第一端部部分） 13a 通过固定销 15 固定到输入轴 （作 为第一轴） 11， 并且与扭力杆 13 的一个端部部分 13a 在轴向上相对的扭力杆 13 的另一端部 部分 （第二端部部分） 13b 通过固定销 15 固定到输出轴 （作为第二轴） 12。因此， 扭力杆 13 沿着旋转轴线 O 同轴地连接在输入轴 11 与输出轴 12 之间。扭力杆 13 是构造成杆形的弹 性构件。扭力杆 13 将施加在转向轴 94 上并传输到扭力杆 13 上的转向扭矩转变为扭力杆 13 的扭转位移 （扭转变形或扭转扭曲） 。具体地， 当在连接到转向轴 94 的输入轴

28、11 的方向 盘 93 操作的时候扭矩施加在输入轴 11 和输出轴 12 之间时， 扭力杆 13 能够扭转变形或扭 转扭曲。 说 明 书 CN 103162886 A 6 4/11 页 7 0041 构造成圆筒形管状形状的多极磁体14固定到输入轴11并且磁化为具有沿周向方 向依次交替设置的多个 N 极和多个 S 极。例如， 在本实施方式中， N 极的数量为 12， 并且 S 极的数量也是 12， 所以多极磁体 14 具有 24 个磁极 （见图 3A 至图 4B） 。然而， 多极磁体的磁 极数量不限于 24 个， 而是可以换成任意其它适合的偶数。 0042 每个磁轭 31、 32 均由软磁性材料

29、制成并且构造成环形形状。磁轭 31、 32 在多极磁 体 14 的径向向外的位置处固定到输出轴 12。每个磁轭 31、 32 均具有沿着磁轭 31、 32 的环 形部的内周边缘以大致等间距依次设置的多个爪 （齿） 31a、 32a。每个磁轭 31、 32 的爪 31a、 32a 的数量 （本实施方式中为 12） 与多极磁体 14 的 N 极或 S 极的数量相同。磁轭 31 的爪 31a 和磁轭 32 的爪 32a 沿周向方向依次交替设置， 同时沿周向彼此错开。因此， 磁轭 31 与 磁轭 32 在轴向方向上相对， 同时在磁轭31 与磁轭 32 之间沿轴向方向设置有气隙。磁轭 31 和磁轭 32

30、 在由多极磁体 14 产生的磁场中形成磁路。 0043 在本实施方式中， 如图 3A 至图 4B 所示， 磁轭 31 和磁轭 32 与模制树脂 33 一体地 模制， 从而形成轭单元 30。 0044 在此情况下， 多极磁体 14 和磁轭 31、 32 设置成使得每个磁轭 31、 32 的爪 31a、 32a 的周向方向上的中心在扭力杆 13 中没有产生扭转位移 （扭转扭曲）即， 在转向扭矩未 施加在输入轴 11 与输出轴 12 之间的情况下与多极磁体 14 的 N 极中的相应一个和 S 极中的相应一个之间的边界相一致。 0045 每个磁通量集流环 701 均由软磁性材料制成， 并且具有主体部

31、721 和磁通量收集 部 731。磁通量集流环 701 设置成使得主体部 721 在轴向方向上彼此相对并且磁通量收集 部 731 在轴向方向上彼此相对。在本实施方式中， 每个磁通量集流环 701 的主体部 721 均 构造成环形形状 （弓形弯曲形状） ， 该环形形状围绕旋转轴线 O 周向延伸一整圈并且位于磁 轭 31、 32 的径向外侧。 0046 磁通量收集部 731 从主体部 721 径向向外突出并且具有连接部 74 和安装部 751。 磁通量集流环 701 将磁通量收集到磁通量收集部 731 中。 0047 磁传感器 41 安装在磁通量集流环 701 的安装部 751 之间。在此情况下，

32、 安装部 751 是大致平面的。在每个磁通量集流环 701 中， 连接部 74 连接即结合在主体部 721 与安 装部 751 之间。在本实施方式中， 每个磁通量集流环 701 的连接部 74 在弯曲部分 74a 处弯 曲， 以将磁通量集流环 701 的安装部 751 放置在每个磁传感器 41 均能够在彼此轴向相对的 磁通量集流环 701 的相对的安装部 751 之间夹紧的位置处 （见图 5B） 。换言之， 磁通量集流 环 701 的连接部 74 弯曲以将安装部 751 放置成使得在扭力杆 13 的轴向方向上测得的安装 部 751 的相对的轴向内表面之间的轴向距离小于在扭力杆 13 的轴向方向

33、上测得的主体部 721 的相对的轴向内表面之间的轴向距离。 0048 下文中， 从主体部 721 沿径向向外延伸的连接部 74 的延伸方向 （虚延伸线 X 的方 向） 将称为第一方向 （在附图中表示为 “第一方向” ） 。此外， 在垂直于旋转轴线 O 的虚平面 V （见图 1） 上与第一方向垂直的方向将称为第二方向 （在附图中表示为 “第二方向” ） 。在本实 施方式中， 第一方向是旋转轴线 O 的径向方向， 即， 是主体部 721 的曲线 （弓形曲线） 的法线。 第二方向是与主体部 721 的曲线 （弓形曲线） 相切的方向。因此， 连接部 74 的沿第二方向测 得的宽度 Wc 小于安装部 7

34、51 的沿第二方向测得的宽度 We。因此， 连接部 74 构造成颈部的 形式， 该颈部的宽度比邻近颈部 （即， 连接部 74） 定位的磁通量集流环 701 的邻近的径向内 说 明 书 CN 103162886 A 7 5/11 页 8 部部分的宽度和邻近颈部定位的磁通量集流环 701 的邻近的径向外部部分的宽度更小 （见 图 5A） 。此外， 如图 5B 所示， 安装部 751 的板厚度通常与连接部 74 的板厚度相同。安装部 751 的板厚度是沿与安装部 751 的平行于虚平面 V 的平面垂直的方向测量的。 0049 理想的是， 每个磁传感器 41 尽量靠近磁通量集流环 701 的主体部 7

35、21 放置， 以实 现磁传感器 41 的高灵敏度。然而， 在某些情况下， 必需避免磁传感器 41 与其他部件的干涉 以及 / 或者必需提供合适的空间以使得电线能够连接到磁传感器 41。因此， 需要通过连接 部 74 在磁传感器 41 与每个磁通量集流环 701 的主体部 721 之间提供所需的最小距离。 0050 每个磁传感器41均位于磁通量收集部731的安装部751之间， 并且磁传感器41的 磁感应装置 41a 感测磁通量收集部 731 之间产生的磁通量密度 （磁通量的强度） 并且将所感 测到的磁通量密度转变为相应的电压信号， 该电压信号随之通过相应的引出线 （导电线） 42 从磁传感器 4

36、1 输出。例如， 霍尔元件或磁阻元件可以用作磁传感器 41 的磁感应装置 41a。 0051 在本实施方式中， 磁传感器 41 沿着安装部 751 在第二方向上依次放置。在本实施 方式中， 如图 3A 至图 4B 所示， 磁通量集流环 701 和磁传感器 41 通过模制树脂 43 结合在一 起以形成传感器单元 40。然而， 在某些情况下， 磁通量集流环 701 和磁传感器 41 可以不利 用树脂模制在一起。 0052 与例如 JP2007-263871A（US2007/0240521A1） 中的技术类似， 其中一个磁传感器 41 可以用于感测施加在输入轴 11 和输出轴 12 上的扭矩。另一个

37、磁传感器 41 可以用于 失效判定目的。具体地， 对于失效判定目的， 可以定期地比较这两个磁传感器 41 的输出。 在这两个磁传感器 41 的输出之间存在实质性差别的情况下， 这两个磁传感器 41 中的一个 的输出与该一个磁传感器 41 之前的输出或之后的输出相比可以显示出异常变化， 并且这 两个磁传感器 41 中的另一个的输出与该另一个磁传感器 41 之前的输出或之后的输出相 比可以显示出正常变化。因此， 在这种情况下， 这两个磁传感器 41 中的在输出方面显示 出异常变化的一个被判定为处于失效状态， 并且因而可以采取所需的对策。替代性地， 与 JP2006-38767A （US2006/0

38、021451A1） 中的技术类似， 磁传感器 41 中的一个的感应方向可以 设定成与磁传感器 41 中的另一个的感应方向相反。在这种情况下， 通过获得这两个磁传感 器 41 的输出之间的差异， 可以减少或消除例如多极磁体 14 和磁轭 31、 32 的离心旋转、 单个 磁传感器 41 的温度特性变化、 以及单个磁传感器 41 的轴向敏感度变化对单个磁传感器 41 的感测结果的影响。因此， 可以增加扭矩传感器装置 3 的感测精度。 0053 接下来， 将参照图 3A 至图 4B 对扭矩传感器装置 3 的运转进行描述。图 3A 和图 3B 示出了磁轭 32 的爪 32a 与多极磁体 14 的 N

39、极分别径向相对的状态。图 4A 和图 4B 示出了 磁轭 32 的爪 32a 与多极磁体 14 的 S 极分别径向相对的另一种状态。 0054 在图 3A 和图 4A 中， 从图 1 中的顶侧沿轴向方向观察轭单元 30 和多极磁体 14， 并 且传感器单元 40 被视作沿着磁通量集流环 701 截取的截面图。此外， 在轭单元 30 中， 爪 32a 由虚线表示， 而爪 31a 为简明起见没有绘出。 0055 在转向扭矩未施加在输入轴 11 与输出轴 12 之间从而扭力杆 13 中没有产生扭转 位移 （扭转扭曲） 的中性状态下， 磁轭31、 32保持在中间状态， 该中间状态在周向方向上位于 图

40、3A 和图 3B 的状态与图 4A 和图 4B 的状态之间的对中位置。即， 磁轭 32 的每个爪 32a 的 周向方向上的中心与多极磁体 14 的对应的 N 极和对应的 S 极之间的边界在周向方向上一 致。此外， 这时， 磁轭 31 的每个爪 31 的周向方向上的中心与多极磁体 14 的对应的 N 极和 说 明 书 CN 103162886 A 8 6/11 页 9 对应的 S 极之间的边界在周向方向上一致。 0056 在这种状态下， 在多极磁体 14 处从每个对应的 N 极流向对应的 S 极的相同数量的 磁力线在磁轭 31 的爪 31a 处和在磁轭 32 的爪 32a 处输入和输出。因此，

41、在磁轭 31 的内部 和磁轭 32 的内部产生闭环磁力线。因此， 磁通量不会泄漏到磁轭 31 与磁轭 32 之间的间隙 中， 从而通过磁传感器 41 感测的磁通量密度为零。 0057 当转向扭矩施加在输入轴 11 与输出轴 12 之间从而在扭力杆 13 中产生扭转位移 （扭转扭曲） 时， 固定到输入轴 11 的多极磁体 14 与固定到输出轴 12 的磁轭 31、 32 之间的相 对位置沿周向方向产生变化。因此， 如图 3A 和图 3B 或者图 4A 和图 4B 所示， 每个爪 31a、 32a的周向方向上的中心从对应的N极和对应的S极之间的边界沿周向方向移位。 因此， 在 磁轭 31 和磁轭

42、32 中， 极性相反的磁力线增加了。 0058 在图 3A 中示出的位置， 磁轭 32 中的 N 极磁力线增加， 而磁轭 31 中的 S 极磁力线 增加。因此， 当磁轭 32 与下磁通量集流环 701 的主体部 721 之间的磁通量耦合以及上磁通 量集流环 701 的主体部 721 与磁轭 31 之间的磁通量耦合时， 产生了在图 3B 中自下而上穿 过磁传感器 41 的磁通量密度 1。 0059 在图 4A 和图 4B 中示出的位置， 磁轭 32 中的 S 极磁力线增加， 而磁轭 31 中的 N 极 磁力线增加。因此， 产生了在图 4B 中自上而下穿过磁传感器 41 的磁通量密度 2。 006

43、0 如上所述， 穿过磁传感器 41 的磁通量密度与扭力杆 13 的扭转位移 （扭转扭曲） 量 大致成比例， 并且磁通量的极性响应于扭力杆 13 的扭转方向而颠倒。磁传感器 41 感测该 磁通量密度并且将所感测的磁通量密度输出为电压信号。因此， 扭矩传感器装置 3 能够感 测输入轴 11 与输出轴 12 之间的转向扭矩。 0061 接下来， 将对照比较例描述本实施方式的扭矩传感器 3 的优点。 0062 （1） 将针对本实施方式的磁通量集流环和比较例的磁通量集流环描述从磁通量收 集部泄漏的泄漏磁通量。此处， 图 6A 示出了本实施方式的磁通量集流环。图 6B 示出了与 JP2007-263871

44、A （US2007/0240521A1） 的磁通量集流环类似的磁通量集流环。图 6C 示出了 与 JP2006-38767A（US2006/0021451A1） 的磁通量集流环类似的磁通量集流环。 0063 在图 6B 示出的比较例的磁通量集流环 781 中， 两个磁通量收集部 791 从主体部 721 沿径向向外延伸。磁传感器 41 安装到每个磁通量收集部 791， 并且每个磁通量收集部 791的宽度 （图6B中的从左到右的宽度） 恒定。 此外， 在磁通量收集部791之间形成间隙Sp。 0064 通过该结构， 由磁通量集流环 781 收集的磁通量 的一部分释放到间隙 Sp 中， 形 成没有被

45、磁传感器41感测到的泄漏磁通量。 此外， 磁通量还将从主体部721与磁传感器41 之间的连接部泄漏。磁通量泄漏的区域将称为泄漏区域 LZ 并且在图 6B 中用虚线表示。从 泄漏区域 LZ 泄漏的磁通量没有施加到磁传感器 41。因此， 能够被磁传感器 41 有效感测的 磁通量的量减少了。 0065 在图6C示出的比较例的磁通量集流环782中， 在第二方向上具有相对较大宽度的 单个磁通量收集部 792 从主体部 721 沿径向向外延伸。两个磁传感器 41 彼此邻近地放置 在磁通量收集部 792 上， 并且磁通量收集部 792 的宽度沿着其在第一方向上的突出长度大 致恒定。 0066 通过该结构，

46、可以减少在图 6B 的情况下出现的磁通量向磁通量收集部之间的间 隙的泄漏。然而， 连接在主体部 721 与磁传感器 41 之间的连接部的宽度与磁通量 的通 说 明 书 CN 103162886 A 9 7/11 页 10 路的宽度相比过大。因此， 从连接部泄漏的泄漏磁通量的量增加。 0067 与图 6B 和图 6C 中的比较例不同， 在图 6A 的磁通量集流环 701 中， 如参照图 5A 在 上面所描述的， 在第二方向上测得的磁通量收集部 731 的连接部 74 的宽度 Wc 小于在第二 方向上测得的磁通量收集部 731 的安装部 751 的宽度 We。因此， 磁通量 通过具有相对较 小宽度

47、的连接部 74 从主体部 721 导向磁传感器 41。 0068 因此， 泄漏区域 LZ 的表面积被最小化， 并且因此来自磁通量收集部 731 的泄漏磁 通量的量能够被最小化。因此， 从磁轭 31、 32 收集到磁通量集流环 701 的磁通量能够通过 磁传感器 41 有效地感测。因此， 能够增加通过磁传感器 41 感测的磁通量密度。 0069 （2） 本实施方式的磁通量集流环 701 如下构造。具体地， 每个磁通量集流环 701 的 连接部 74 相对于主体部 721 弯曲， 使得磁通量集流环 701 的在轴向方向上彼此相对的安装 部 751 之间的轴向距离与主体部 721 之间的轴向距离相比

48、减小了。以此方式， 在轴向方向 上彼此相对的安装部 751 之间的磁阻减小， 从而能够提高磁传感器 41 的灵敏度。 0070 在本实施方式中， 磁传感器 41 沿第二方向依次设置在安装部 751 上。以此方式， 从主体部 721 到其中一个磁传感器 41 的磁性感应装置 41a 的距离和从主体部 721 到另一 个磁传感器 41 的磁性感应装置 41a 的距离彼此大致相等。因此， 可以限制或最小化两个磁 传感器 41 之间的感测结果的变化。 0071 （4） 在本实施方式的每个磁通量集流环 701 中， 磁通量收集部 731 从主体部 721 沿 第一方向即， 主体部 721 的曲线 （弓形

49、曲线） 的法线方向延伸。因此， 磁通量集流环 701 对称地形成， 使得磁通量能够以良好的平衡传导通过磁通量集流环 701。 0072 接下来， 将参照图7A至图12C对本公开的第一实施方式的改型以及第二实施方式 至第十二实施方式进行描述。 在以下的第一实施方式的改型以及第二实施方式至第十二实 施方式中， 每个磁通量集流环的磁通量收集部的形状、 磁传感器的数量、 以及 / 或者磁传感 器的布置与第一实施方式相比将有所改变。在接下来的讨论中， 与第一实施方式中的部件 类似的部件将以相同的附图标记来表示， 并且不再赘述。 0073 （第一实施方式的改型） 0074 如图7A所示， 在第一实施方式的改型中， 两个磁传感器41中的每个均没有整个地 放置在磁通量集流环 700 的磁通量收集部 730 的安装部 750 上。具体地， 磁传感器 41 的外 周边缘区域的一部分从磁通量收集部 730 的安装部 750 的外周边缘向外突出。然而， 磁传 感器 41