《转矩转位传感器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《转矩转位传感器.pdf（17页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102401710 A (43)申请公布日 2012.04.04 C N 1 0 2 4 0 1 7 1 0 A *CN102401710A* (21)申请号 201110276055.1 (22)申请日 2011.09.13 2010-204460 2010.09.13 JP G01L 3/10(2006.01) G01D 5/12(2006.01) B62D 6/10(2006.01) (71)申请人株式会社捷太格特 地址日本大阪府 (72)发明人真田隆宏 奥山健 池田幸雄 寺坂元寿 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人李伟 王轶。
2、 (54) 发明名称 转矩转位传感器 (57) 摘要 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。
3、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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (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 8 页 附图 6 页 CN 102401712 A 1/2页 2 1.一种转矩转位传感器，其特征在于，具有： 转矩检测部(4)，其通过磁检测方向相反地配置的一对磁检测元件(3a、3b)对连接 轴(2)所受的转矩进行检测，该连接轴(2)将因转向操作而旋转的第一轴(50a)与第二轴 (50b)进行连接；以及 旋转基准位置检测部(5)，其通过所述转矩检测部的所述一对磁检测。
4、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(5)具有： 一对磁铁(6)，以同极性的磁极对置的方式设置在所述第二轴(50b)的周向上； 第一磁性元件(7)，其位于所述一对磁铁(6)与所述一对磁检测元件(3a、3b)之间，且 设置成与所述第二轴(50b)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(8)，其设置在所述一对磁检测元件(3a，3b)之间，用于使来自所述第一 磁性元件(7)的磁力线均匀地流经所述一对磁检测元件。 2.根据权利要求1所述的转矩转位传感器，其特征在于， 所述转矩检测部(4)具有： 转矩检测用磁铁(41)，。
5、设置在所述第一轴(50a)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(42a、42b)，设置在所述第二轴(50b)上，并且以覆盖所述转矩检测用磁 铁(41)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(9a，9b)，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 入来自该上下一对磁轭的磁力线；以及 上下一对邻接部(10a，10b)，以夹持所述一对磁检测元件(3a、3b)的方式设置，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； 其中，所述一对磁检测元件(3a、3b)在所述上下一对集磁环。
6、(9a，9b)之间，沿该集磁环 的外周周向并列地配置。 3.根据权利要求1或2所述的转矩转位传感器，其特征在于， 所述第二磁性元件(8)包括： 纵向延伸部(31)，其设置在所述一对磁检测元件(3a、3b)的中间，导入来自所述第一 磁性元件(7)的磁力线； 第一横向延伸部(32)，其在所述纵向延伸部的一个端部，沿着一个集磁环(9a)而延伸 到所述磁检测元件上；以及 第二横向延伸部(33)，形成为朝向两个所述磁检测元件并与所述第一横向延伸部平 行。 4.根据权利要求3所述的转矩转位传感器，其特征在于， 所述磁检测元件的一个检测面(F)配置为与一个集磁环对置，所述磁检测元件的另一 个检测面(F)配置。
7、为与另一个集磁环对置。 5.根据权利要求1或2所述的转矩转位传感器，其特征在于， 在对置的所述一对磁铁(6)之间，配置有用于将磁力线引导到所述第一磁性元件(7) 权 利 要 求 书CN 102401710 A CN 102401712 A 2/2页 3 的第三磁性元件(21)。 6.根据权利要求1或2所述的转矩转位传感器，其特征在于， 所述连接轴(2)的旋转基准位置是未进行所述转向操作而所述连接轴(2)未受转矩的 中立状态的位置，并且是所述第一磁性元件(7)与所述第二磁性元件(8)最接近的位置。 权 利 要 求 书CN 102401710 A CN 102401712 A 1/8页 4 转矩转。
8、位传感器 技术领域 0001 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 0002 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。 0003 另外，在电动动力转向装置中，对转向转矩进行检测的同时，。
9、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。 0004 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，。
10、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。 0005 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。
11、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。 0006 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。 0007 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。
12、不仅部件数增加，还无法小型化的问题。 发明内容 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 2/8页 5 0008 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。 0009 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。
13、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。 0010 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。
14、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。 0011 优选，所述第二磁性元件包括：纵向延伸部，其设置在所述一对磁检测元件的中 间，导入来自所述第一磁性元件的磁力线；第一横向延伸部，其在所述纵向延伸部的一个端 部，沿着一个集磁环而延伸到所述磁检测元件上；以及第二横向延伸部，形成为朝向两个所 述磁检测元件并与所述第一横向延伸部平行。 0012 优选，在。
15、对置的所述一对磁铁之间，配置用于将磁力线引导到所述第一磁性元件 的磁铁间磁性元件。 0013 根据本实施方式，由于使用共用的部件而兼具转矩传感器与转位传感器的功能， 因此可以提供一种部件数少且小型的转矩转位传感器。 附图说明 0014 下文将参考附图说明本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和产业意 义，在附图中相似的附图标记代表相似的元件，其中， 0015 图1为显示本发明一实施方式的转矩转位传感器的旋转基准位置的侧视图。 0016 图2为图1的主视图。 0017 图3为图1的立体图。 0018 图4A为本发明一实施方式的转矩转位传感器的转矩检测部的分解说明图。 0019 图4B为图4A。
16、的局部放大图。 0020 图5A、图5B为用于说明根据图4A中的转矩检测用磁铁与检测轭(yoke)的旋转位 置偏移而发生的磁通量变化的示意图。 0021 图6为在本发明的一个实施方式中用于对转矩检测所涉及的磁通量进行说明的 磁检测元件附近的放大侧视图。 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 3/8页 6 0022 图7为显示在本发明一实施方式中连接轴所受的转矩与磁检测元件的输出的相 互关系的转矩-磁检测输出特性图。 0023 图8为显示本发明一实施方式涉及的从第二磁性元件向磁检测元件的磁力线流 的图。 0024 图9为显示图8的第二磁性元件的尺寸的一个例子的图。。
17、 0025 图10为显示旋转轴旋转一圈的过程中的磁检测元件的输出电压(电压比)的变 化的图。 0026 图11为显示将图2的磁铁的方向进行了变更的变形例的图。 0027 图12为显示在图2的磁铁之间设置了磁性元件的变形例的图。 具体实施方式 0028 下面，根据附图对本发明一实施方式进行详细说明。 0029 图1为涉及本实施方式的转矩转位传感器的旋转基准位置的侧视图，图2为图1 的主视图，图3为其立体图。另外，图4是转矩检测部的分解说明图。此外，在图24中， 省略了后述的旋转轴以及树脂。 0030 如图14所示，本发明的一个实施方式的转矩转位传感器1具有：转矩检测部 4，其通过磁检测方向相反地。
18、配置的一对磁检测元件3a、3b，对连接轴(Torsion bar)2所受 的转矩进行检测，其中，连接轴2将通过转向操作而旋转的输入轴(第一轴)50a和输出轴 (第二轴)50b进行连接；以及旋转基准位置检测部5，其通过转矩检测部4的一对磁检测元 件3a、3b，对连接轴2的旋转基准位置进行检测，其中，旋转基准位置检测部5具有：一对磁 铁6，以同极性的磁极对置的方式设置在输出轴50b的周向上；第一磁性元件7，其位于一对 磁铁6与一对磁检测元件3a、3b之间，且设置成与连接轴2一体旋转，用于在旋转基准位置 上形成一对磁铁6的磁路；以及第二磁性元件8，其设置在一对磁检测元件3a、3b之间，用 于使来自第。
19、一磁性元件7的磁力线均匀地流经一对磁检测元件3a、3b。 0031 由输入轴50a、输出轴50b以及连接轴2构成旋转轴50。 0032 如图14所示，转矩检测部4具有：转矩检测用磁铁41，其安装在输入轴上；上下 一对检测轭42a、42b，安装在输出轴上并以覆盖的方式将转矩检测用磁铁41的周围非接触 地进行包围；上下一对集磁环9a、9b，以隔开间隔的方式非接触地包围各个检测轭42a、42b 的外周；以及上下一对接近部10a、10b，分别安装在各集磁环9a、9b的外周上，分别夹持设 置在集磁环9a、9b之间的外周上的磁检测元件3a、3b。磁检测元件3a、3b的前端部朝向集磁 环9a、9b的半径方向。
20、外侧。磁检测元件3a、3b形成为彼此接近。集磁环9a、9b、邻接部10a、 10b以及磁检测元件3a、3b通过用树脂来模铸而一体地组装成子组件(subassembly)11。 0033 转矩检测用磁铁41是多个N极和S极在周向上以规定的间距交替配置而成的圆 筒状磁铁。转矩检测用磁铁41与输入轴同轴，且与输入轴一体旋转。此外，在图13中， 省略了转矩检测用磁铁41。 0034 检测轭42a、42b是与转矩检测用磁铁41相隔适当的狭窄间隙而非接触地包围转 矩检测用磁铁41的外周的圆环，在所述检测轭42a、42b的圆环上以与转矩检测用磁铁41 的同极性磁极的配置间距相同的间距形成有多个爪43a、43。
21、b。其中，爪43a形成在检测轭 42a上，爪43b形成在检测轭43b上。各个检测轭42a、42b配置在轴向上的互不相同的位置 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 4/8页 7 上。检测轭42a、42b与输出轴同轴，且与输出轴一体旋转。 0035 检测轭42a、42b以将两个等边三角形形状的爪43a、43b在周向上相互各错开半个 间距(转矩检测用磁铁41的同磁性磁极的配置间距的一半)而的方式与输出轴同轴地进 行安装。检测轭42a、42b用于根据连接轴2的扭转变形，对来自转矩检测用磁铁41的磁力 线以不同的分布进行导入(参照图5)。 0036 一对磁检测元件3a、。
22、3b的磁检测方向被相反地设置。换句话说，如图4B所示，一 个磁检测元件3a配置为使检测面F(检测部13a)与一个邻接部10b对置，另一个磁检测元 件3b配置为使检测面F(检测部13b)与另一个邻接部10a对置。虽然两个磁检测元件3a、 3b在周向上并列地配置在连接轴2的轴向的相同的位置上，但检测面F的轴向位置不相同。 换句话说，一个检测面F配置在比第二磁性元件8(记载在后面)的第二横向延伸部33的 轴向的中心更靠上的位置，另一个检测面F配置在比第二横向延伸部33的中心更靠下的位 置。利用该配置，磁检测元件3a对沿着连接轴2向下的磁进行检测，磁检测元件3b对沿着 连接轴2向上的磁进行检测。 00。
23、37 另外，本实施方式的旋转基准位置检测部5具有：用于转位检测的一对磁铁6，其 设置在磁检测元件3a、3b之间的下方，且固定在外壳(housing)上；第一磁性元件7，其随 着输出轴50b的旋转而进行旋转；以及第二磁性元件8，其设置在转矩检测部4上。 0038 用于转位检测的一对磁铁6设置在磁检测元件3a、3b的下方，并且，以同极性的磁 极对置的方式配置在输出轴50b的周向(与连接轴2的切线平行的方向)上。在图2、3中， 虽然表示了使N极彼此对置的情况，但也可以使S极彼此对置。作为在一对磁铁6中使用 的磁铁，可以使用两个相同的磁铁。 0039 第一磁性元件7位于一对磁铁6与一对磁检测元件3a、。
24、3b之间，并被设置成与输 出轴50b一体旋转的同时在旋转基准位置形成一对磁铁6的磁路。第一磁性元件7由沿连 接轴2的轴向延伸的棒状体构成。第一磁性元件7设置成在输出轴50b旋转一圈的期间内， 位于一对磁铁6与磁检测元件3a、3b之间的次数仅为一次(旋转轴50位于旋转基准位置 时)。换句话说，第一磁性元件7被设置成在连接轴2旋转一圈的期间内，与后面将要详述 的第二磁性元件8接近/远离的次数仅有一次(旋转轴50位于旋转基准位置时)。 0040 旋转轴50的输出轴50b上设置有接箍(collar)12。旋转基准位置检测部5的接 箍12是安装在输出轴50b上的与输出轴50b同轴的圆筒，其伴随输出轴50。
25、b的旋转而进行 旋转。接箍12在轴向上具有适当的厚度。第一磁性元件7与接箍12一同用树脂14模铸 在旋转轴50的输出轴50b上，使得伴随旋转轴50的旋转，与接箍12一起旋转。 0041 第二磁性元件8被配置在一对磁检测元件3a、3b的中间，其与保持为一体的集磁 环9a、9b、磁检测元件3a、3b以及邻接部10a、10b磁性连接。另外，这些部件不与旋转轴50 接触，从而不进行旋转。第二磁性元件8在一对磁检测元件3a、3b的中间沿连接轴2的轴 向上下延伸，并且，包括：纵向延伸部(狭窄部)31，其设置在第一磁性元件7的旋转轨道的 上方；第一横向延伸部(第一宽部)32，其在纵向延伸部31的上端部，沿着。
26、上部的集磁环9a 延伸到一对磁检测元件3a、3b之上；以及第二横向延伸部(第二宽部)33，其在第一横向延 伸部32的下方，朝向两个磁检测元件并形成为与第一横向延伸部32平行且比第一横向延 伸部32短。 0042 第二磁性元件8的纵向延伸部31和第一磁性元件7可具有大致相同的粗细。另 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 5/8页 8 外，第二磁性元件8的第一横向延伸部32和第二横向延伸部33也可以做成与纵向延伸部 31相同的粗细。 0043 优选，第一横向延伸部32以及第二横向延伸部33相对于纵向延伸部31左右对称 地延伸而成。纵向延伸部31用于将来自第一磁性元。
27、件7的磁力线导入到第二横向延伸部 33和第一横向延伸部32。第二横向延伸部33用于将该磁力线导入到磁检测元件3a、3b的 侧面。第一横向延伸部32是为了使来自第一磁性元件7的磁力线上下对称(上下均匀) 地通过磁检测元件3a、3b而设定的，其比第二横向延伸部33长，并以覆盖磁检测元件3a、3b 的上方的方式形成。如此，第二磁性元件8是为了导入来自第一磁性元件7的磁力线，且使 其均匀地流经磁检测元件3a，3b而设置的。 0044 另外，为了使得磁力线易于通过磁检测元件3a、3b，优选使输出轴50b位于旋转基 准位置时的一对磁铁6与第一磁性元件7的距离以及第一磁性元件7与第二磁性元件8的 距离尽量缩。
28、短。 0045 对转矩转位传感器1的动作进行说明。 0046 首先，用图5A、图5B，对转矩检测部4的动作进行说明。 0047 图5A显示未进行转向盘转向操作而连接轴2未受转矩的中立状态。检测轭42a、 42b的各自的爪43a、43b的前端界定转矩检测用磁铁41的N极和S极的边界。由此，检测 轭42a的爪43a与转矩检测用磁铁41的N极相对的面积和其与S极相对的面积相等。同 样，检测轭42b的爪43b与转矩检测用磁铁41的N极相对的面积和其与S极相对的面积相 等。换句话说，对检测轭42a、42b而言，经由爪43a、43b从N极进入的磁力线、与向S极放 出的磁力线皆相等，因此在检测轭42a、42。
29、b之间不产生磁通量。 0048 图5B显示进行了转向盘转向操作而连接轴2受到转矩的转矩附加状态。通过在 连接轴2上产生扭转变形，安装在输入轴50a上的转矩检测用磁铁41与安装在输出轴50b 上的检测轭42a、42b在周向上的相对位置发生变化。在检测轭42a中，爪43a与N极对置 的面积变得比与S极对置的面积大。由此，经由爪43a从N极进入的磁力线，变得比经由爪 43a向S极放出的磁力线多。对于检测轭42b而言，相反地，爪43b与N极对置的面积变得 比与S极对置的面积小。由此，经由爪43b从N极进入的磁力线变得比经由爪43b向S极 放出的磁力线少。其结果，在检测轭42a、42b上产生磁极性的差异。
30、，在检测轭42a、42b之间 产生磁通量。该磁通量被集磁环9a、9b所引导，聚集在邻接部10a、10b上。 0049 其结果，如图6所示，在两个邻接部10a、10b之间产生磁通量。对产生的磁通量的 密度(磁通量密度)使用两个磁检测元件3a、3b分别进行检测。此时，从图5A的状态变化 为图5B的状态的期间中的、两个邻接部10a、10b之间的磁通量密度和转矩检测用磁铁41 与检测轭42a、42b的周向上的位置偏移量成比例，即与连接轴2的扭转变形的大小成比例。 即，磁检测元件3a、3b的输出与连接轴2所受转矩成比例。 0050 图7表示各个磁检测元件3a、3b的输出Vt相对于连接轴2所受的转矩的变化。
31、。但 是，由于第一磁性元件7离磁检测元件3a、3b足够远，因此当做不受经过一对磁铁6的、来 自第一磁性元件7的磁力线的影响。由于磁检测元件3a、3b将检测出的磁通量密度作为电 压进行输出，所以可以获得与转矩成比例的输出Vt。将连接轴2未受转矩的中立状态时的 输出Vt的值设为Voff。由于两个磁检测元件3a、3b的检测方向相反，所以检测出的输出的 增减方向互逆。即，当检测方向为基端方向(图4的向上方向)的磁检测元件3b的输出曲 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 6/8页 9 线向右上升时，检测方向为前端方向(图4的向下方向)的磁检测元件3a的输出曲线图向 右下。
32、降。 0051 如此，转矩检测部4可对表示转矩的信号进行检测。 0052 接下来，对旋转基准位置检测部5的动作进行说明。 0053 输出轴50b位于旋转基准位置时，第一磁性元件7位于第二磁性元件8的纵向延 伸部31的下方，且从用于转位检测的一对磁铁6导入到磁检测元件3a，3b的磁力线达到最 多。 0054 这里，在图8中，显示了从一对磁铁6产生并通过第一磁性元件7的磁力线从第二 磁性元件8流向磁检测元件3a、3b的磁路。来自第一磁性元件7的磁力线从第二磁性元件 8的纵向延伸部31的下方流向上方，并在第二横向延伸部33和第一横向延伸部32中被左 右均等地分流。通过第二横向延伸部33的磁力线从磁检。
33、测元件3a、3b的侧面被导入，并上 下对称地通过磁检测元件3a、3b。对第二磁性元件8的各个尺寸(第一横向延伸部32以及 第二横向延伸部33的长度等)进行规定，以使磁力线上下对称地通过磁检测元件3a、3b。 在图9中，显示了第二磁性元件8的尺寸的一个例子。该情况下，例如，形成为，一对磁铁6 分别为226mm，第一磁性元件7为118mm，第二磁性元件8的厚度为1mm。 0055 这样的磁路形成为，即使在第一磁性元件7接近旋转基准位置的状态下也大致相 同。即，在连接轴2(或者输出轴)位于旋转基准位置的图13的状态中，由于第一磁性 元件7最接近向磁检测元件3a、3b导入磁力线的第二磁性元件8，因此向。
34、磁检测元件3a、3b 供给的磁通量密度变为最大。 0056 在旋转基准位置检测部5中，来自第一磁性元件7的磁力线从磁检测元件3a、3b 的侧面被导入后上下对称地通过，因此使用磁检测元件3a、3b检测出的输出的增减变化呈 相同的趋势。 0057 如图10所示，若将磁检测元件3a、3b相对于旋转角度的输出电压的变化，分别用 输出电压相对于旋转角度180的电压比表示，则磁检测元件3a、3b的输出电压会在旋转 基准位置上变成最大。如此，对于输出轴50b的旋转角度与磁检测元件3a、3b的各个输出 Vi而言，当输出轴50b的旋转角度为0度时变成最大，且不管旋转角度偏向正负哪一方都会 减少。换句话说，当输出。
35、Vi为最大值时，或者其超过规定的阈值时，可以判断为输出轴50b 位于旋转基准位置，进而旋转基准位置检测部5能够检测旋转基准位置。 0058 接下来，对同时进行转矩检测和旋转基准位置检测的动作进行说明。 0059 本发明的转矩转位传感器1是利用转矩检测部4的磁检测元件3a、3b获得旋转基 准位置检测用的信号的传感器。如上所述，磁通量相对于转矩的变化由磁检测元件3a、3b 进行反向检测而得。另一方面，旋转基准位置的磁通量的变化通过磁检测元件3a，3b进行 同向检测而得。由此，从磁检测元件3a、3b的输出差可得到表示转矩的信号，从输出之和可 得到旋转基准位置检测用信号。 0060 即，通过在未图示的。
36、运算部中用两个磁检测元件3a、3b的输出而进行下式(1)以 及下式(2)的运算，可以求得转矩相关输出Vt和旋转基准位置相关输出Vi。 0061 数1 0062 Vt(V1-V2)/2-Voff (1) 0063 Vi(V1+V2)/2-Voff (2) 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 7/8页 10 0064 其中，V1、V2为磁检测元件3a、3b的输出。将连接轴2未受转矩的中立状态，且输 出轴50b远离旋转基准位置的状态(从旋转基准位置旋转了180的状态)时的输出V1、 V2的值设为偏移(offset)值Voff。 0065 如此，通过求出两个磁检测元件。
37、3a、3b的输出V1、V2之差，并从其1/2减去偏移值 Voff，得到转矩相关输出Vt。转矩可通过将存储有磁检测元件3a、3b的输出之差与转矩的 关系的存储部(未图示)的值、与检测出的输出之差进行比较而得。 0066 另一方面，通过从两个磁检测元件3a、3b的输出V1、V2之和的1/2减去偏移值 Voff，可得到旋转基准位置相关输出Vi。旋转基准位置相关输出Vi可以通过将适当的值设 为阈值，从而对连接轴2(输出轴)是否位于旋转基准位置进行判断。另外，即使因需对偏 离值Voff的数值进行变更，也不会对转矩以及旋转基准位置的信息有损。如此，可以从磁 检测元件3a、3b的输出V1、V2导出转矩相关输。
38、出Vt与旋转基准位置相关输出Vi，从而可 对转矩和旋转基准位置进行检测。 0067 如同上述说明，本发明实施方式的转矩转位传感器1通过如下部件构成了旋转基 准位置检测部5，即，旋转基准位置检测部5包括：一对磁铁6，在磁检测方向相反的一对磁 检测元件3a、3b之间的下方，并且，以同极性磁极对置的方式设置在连接轴2的周向上；第 一磁性元件7，其位于一对磁铁6与一对磁检测元件3a、3b之间，且设置成与连接轴2一体 旋转，用于在旋转基准位置形成一对磁铁6的磁路；以及第二磁性元件8，其在一对磁检测 元件3a、3b之间，用于使来自第一磁性元件7的磁力线均等地流入一对磁检测元件3a、3b。 由此，能够实现兼。
39、具转矩传感器和转位传感器的功能的转矩转位传感器1。另外，根据本实 施方式的转矩转位传感器1，能够减少部件数，实现成本的减少。进而，与将转矩传感器和转 位传感器一并设置的情况相比，能够有利于小型化。 0068 另外，本发明的转矩转位传感器1的旋转基准位置检测部5的构造为非接触式，因 此不同于以往的机械式转向角传感器，其不需要齿轮，不会产生元件磨损的问题。 0069 尤其，第一磁性元件7、第二磁性元件8均为简单的构造，由于加工容易，从而能减 少制造成本。 0070 并且，进一步，将第二磁性元件8的形状做成由如下部件所形成的形状，由此可使 通过磁检测元件的检测部13a、13b的磁力线相等，且能够对磁。
40、通量的变化进行同向检测。 即，第二磁性元件8包括：纵向延伸部31，其在一对磁检测元件3a、3b的中间，且设置在第 一磁性元件7的旋转轨道的上方；第一横向延伸部32，其在纵向延伸部31的上端部沿着上 部的集磁环9a延伸到一对磁检测元件3a，3b的上方；以及第二横向延伸部33，其在第一横 向延伸部32的下方，朝向两个磁检测元件而形成为与第一横向延伸部32平行且比第一横 向延伸部32短。与此相对，对于基于转矩的磁通量的变化而言，检测出的输出的增减方向 相反，因此能够分别检测出基于转矩的输出和旋转基准位置处的输出。因此，如同图10中 所示的曲线图中的两条线，对旋转基准位置的检测而言，能够使基于一对磁检。
41、测元件3a、3b 的输出轴50b的旋转的响应相同，能够有助于准确的旋转角的检测。 0071 当然，本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行 各种变更。 0072 例如，在上述实施方式中，将用于转位检测的一对的磁铁6以同极性的磁极对置 的方式设置在一条直线上(主视图中，连接一对磁铁6的直线设置成相对于通过一对磁检 说 明 书CN 102401710 A CN 102401712 A 8/8页 11 测元件3a、3b的中间的直线垂直)的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以不将一对磁 铁6设置在一条直线上，如图11所示，在主视图中，还可以将其设置成相对于通过一对磁检 测元。
42、件3a、3b的中间的直线左右对称。 0073 并且，如图12所示，还可以在一对磁铁6之间，配置用于将磁力线引导到第一磁性 元件7的新的第三磁性元件21。这样，通过配置磁铁间磁性元件21，能够将磁力线聚集在 磁铁间磁性元件21内，因此能使通过第一磁性元件7的磁力线增加，结果，能够使磁力线易 于通过磁检测元件3a、3b。 0074 另外，虽然在上述实施方式中，将一对磁检测元件3a、3b仅设置一处，但，也可以 将一对磁检测元件3a、3b(磁检测元件对)设置多处。在此情况下，只要将第二磁性元件8 和一对磁铁6设置在任意一对磁检测元件3a、3b(磁检测元件对)处即可。 说 明 书CN 102401710。
43、 A CN 102401712 A 1/6页 12 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102401710 A CN 102401712 A 2/6页 13 图3 说 明 书 附 图CN 102401710 A CN 102401712 A 3/6页 14 图5A 图5B 说 明 书 附 图CN 102401710 A CN 102401712 A 4/6页 15 图6 图7 说 明 书 附 图CN 102401710 A CN 102401712 A 5/6页 16 图8 图9 说 明 书 附 图CN 102401710 A CN 102401712 A 6/6页 17 图10 图11 图12 说 明 书 附 图CN 102401710 A 。