扭矩传感器的制造方法
【专利摘要】本公开涉及扭矩传感器(101)，其具有磁性传感器(41)，所述磁性传感器包括第一磁性检测元件(411)、第二磁性检测元件(412)以及比较器(51)。该第一磁性检测元件(411)输出临时检测值的输出信号，而所述第二磁性检测元件(412)输出参考值的输出信号。该比较器(51)比较该临时检测值和该参考值并且当临时检测值和参考值之间的差值小于预定临界值时，将该临时检测值作为经核定检测值输出。
【专利说明】扭矩传感器
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种具有磁场生成部件和磁性传感器的磁性检测装置，尤其是涉及具有上述磁性检测装置的扭矩传感器。
【背景技术】
[0002]现有技术中已知一种磁性检测装置。该磁性检测装置具有磁场生成部件和磁性传感器。磁性传感器检测由相对于磁性传感器可移动地设置的磁场生成部件所生成的磁场强度。磁性传感器检测连接到磁场生成部件或者磁性传感器的检测目标的相对位移。
[0003]这种磁性检测装置例如被应用于扭矩传感器。扭矩传感器的磁性传感器设置在一对磁通收集部件之间，以便根据旋转轴的转动来检测该磁场强度的变化。扭矩传感器因此检测轴扭矩。
[0004]还已知现有技术中的另一种磁性检测装置，其中检测装置具有多个磁性传感器。在磁性传感器中的一个发生故障时，使用来自工作于正常状态下的另一个磁性传感器的检测信号。例如，正如日本专利公开第2008-232728号所公开的，扭矩传感器具有用于将来自那些磁性传感器的输出中的每一个发送到电子控制单元(electronic control unit, EOJ)的三个磁性传感器。该ECU比较来自这三个磁性传感器的输出并且在来自磁性传感器的三个输出中的二个相互一致时，基于多数决定法来判定该输出为正常值。
[0005]在上述扭矩传感器中，由于具有三个磁性传感器，电路尺寸增加。
[0006]通常，一个磁性传感器具有连接有包括电源线、接地线以及信号线的束线的一个IC封装件。因此，在上述扭矩传感器中，在扭矩传感器是模拟类型时，三个束线设置在扭矩传感器和ECU之间。因此，在与扭矩传感器仅仅具有一个或者二个磁性传感器相比时，束线的空间和重量增加。
[0007]此外，尽管以上现有技术的扭矩传感器具有可以确定磁性传感器是否出现故障的优点，但是问题在于:增加了用于执行确定有故障的磁性传感器的处理的ECU的计算负载。
【发明内容】
[0008]鉴于以上问题，产生本公开。本公开的目的在于提供一种磁性检测装置，根据该磁性检测装置可以减少电路尺寸和束线的数量并且可以利用简单结构来确定磁性传感器的故障。
[0009]根据本公开的特征，磁性检测装置具有用于产生磁场的磁场生成部件(14)和用于检测由磁场生成部件(14)所生成的磁场的强度的磁性传感器(41、42、410、420)。磁性传感器具有第一磁性检测元件(411)、第二磁性检波元件(412)以及比较器(51)。
[0010]第一检测元件(411)检测穿过第一检测元件的磁通密度并且输出临时检测值的输出信号。第二检测元件(412)检测穿过第二检测元件的磁通密度并且输出参考值的输出信号。
[0011]比较器(51)计算作为临时检测值和参考值之间的差值的检测偏差。在检测偏差小于预定临界值(AEth)时，比较器(51)输出与临时检测值对应的经核定检测值的检测信号(Sc)。在检测偏差比预定临界值更大时，比较器(51)输出异常确定信号(Sf)。
[0012]根据上述特征，可以通过比较器确定在磁性检测装置的内部磁性传感器是否发生故障。当磁性传感器在正常状态下工作时，磁性检测装置输出经核定检测值，而在磁性传感器发生故障时，磁性检测装置输出异常确定信号。因此，连接到磁性检测装置的ECU不需要执行用于确定有故障的磁性传感器的处理。因此，降低用于ECU的计算负载。
[0013]磁性检测装置(101)优选具有多个磁性传感器(41、42)。例如，在磁性传感器中的一个发生故障时，ECU(6)采用来自另一个磁性传感器的经核定检测值的检测信号并且将它用于ECU (6)的控制处理。
[0014]在本公开中，两个束线设置在两个磁性传感器(41、42)和E⑶(6)之间。因此，与具有三个磁性传感器的现有技术的扭矩传感器相比，可以减少束线的空间和重量。
[0015]本公开的磁性检测装置可以被应用于例如检测轴扭矩的扭矩传感器。扭矩传感器具有扭力杆(13)、多极磁体(14)、一对磁轭(31、32)、一对磁通收集部件(70a、70b)以及磁性传感器(41、42)。
[0016]扭力杆(13)同轴地设置在第一轴(11)和第二轴(12)之间，使得扭力杆(13)将施加在第一和第二轴(11、12)之间的扭矩变换为扭转位移。作为磁场生成部件(14)工作的多极磁体(14)连接到第一轴(11)或者扭力杆(13)的一端。该对磁轭(31、32)连接到第二轴(12)或者扭力杆(13)的另一端，并且该对磁轭(31、32)在通过多极磁体(14)所生成的磁场中形成磁路。该对磁通收集部件(70a、70b)收集来自该对磁轭(31、32)的磁通。该磁性传感器(41、42)检测磁通收集部件(70a、70b)之间的磁场强度。
[0017]在用于车辆的电力转向系统中，扭矩传感器检测施加到转向轴的转向扭矩。需要电力转向系统减少它的空间和重量。本公开具有可以利用简单结构来确定磁性传感器是否发生故障的优点。因此，本公开的磁性检测装置可以有效地应用于扭矩传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]根据以下参考附图所进行的详细说明，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中:
[0019]图1是示意性地示出了根据本发明第一实施例的扭矩传感器的分解透视图；
[0020]图2是示出应用了第一实施例的扭矩传感器的电力转向装置的结构的示意图；
[0021]图3A是沿着图3B中的线ΠΙΑ-ΙΠΑ截取的示意性截面视图，其示出了处于中性位置的扭矩传感器；
[0022]图3B是在沿着图3A中的箭头IIIB的方向查看时扭矩传感器的示意性侧视图；
[0023]图4A是多个磁极沿着左手方向转动的扭矩传感器的示意性侧视图；
[0024]图4B是多个磁极沿着右手方向转动的扭矩传感器的示意性侧视图；
[0025]图5是示出了扭矩传感器的磁性传感器部的示意性视图；
[0026]图6A和6B是不出了扭矩传感器的输出特征的图；
[0027]图7是示出了根据第二实施例的扭矩传感器的磁性传感器部的示意性视图；
[0028]图8是示出了根据第三实施例的扭矩传感器的磁性传感器部的示意性视图；
[0029]图9是示出了根据比较例的扭矩传感器的磁性传感器部的示意性视图；以及[0030]图10示出了根据比较例的扭矩传感器的输出特征的图。
【具体实施方式】
[0031]以下通过多个实施例来说明本公开。为了省去重复的说明，在实施例各处，相同的附图标记表示相同或者类似的部分和/或结构。
[0032](第一实施例)
[0033]如图2所示，本公开的第一实施例的扭矩传感器101被应用到例如车辆的电力转向装置90，其用于辅助车辆驾驶员的转向操作。
[0034]图2示出了具有电力转向装置90的转向系统的结构。用于检测转向扭矩的扭矩传感器101设置在连接到方向盘93的转向轴94中。小齿轮96设置在转向轴94的前端处。小齿轮96与齿条轴97啮合。一对车轮98通过各个连杆可旋转地连接到齿条轴97的两端。转向轴94的旋转运动通过小齿轮96被转换成齿条轴97的线性运动，以便执行车轮98的转向操作。
[0035]扭矩传感器101设置在输入轴11和输出轴12之间，它们中的每一个构成转向轴94。扭矩传感器101检测施加到转向轴94的转向扭矩并且将它的检测信号输出到电子控制单元6 (ECU6)。ECU6根据所检测的转向扭矩来控制电动机92的输出。由电动机92所生成的转向辅助扭矩通过降低电动机92的转速的减速齿轮95被传送到转向轴94。
[0036]参考图1和图3-图5来说明扭矩传感器101的结构。如图1所示，扭矩传感器101包括扭力杆13、多极磁体14、一对磁轭31和32 (第一和第二磁轭31和32)、一对磁性环70a和70b (第一和第二磁性环70a和70b，或者第一和第二磁通收集部件70a和70b)、两个磁性传感器41和42 (第一和第二磁性传感器41和42)等。
[0037]扭力杆13的一端通过固定销15连接到输入轴11 (也称为第一轴)，而扭力杆13的另一端通过另一固定销15连接到输出轴12 (也称为第二轴)。扭力杆13在它们的旋转轴线“O”上同轴地连接到输入轴和输出轴11和12。扭力杆13是用于将转向轴94的转向扭矩转换为扭转位移的杆状的弹性部件。
[0038]圆柱形的多极磁体14 (作为磁场生成部件工作)连接到输入轴11，其中N极和S极沿着圆周的方向交替地磁化。在本实施例中，磁体14具有12对N极和S极，即总计24个磁极。
[0039]第一和第二磁轭31和32中的每一个由软磁材料制成并且形成为圆环形状。磁轭31和32在多极磁体14的径向向外的位置处连接到输出轴12。十二个第一突出部315 (相当于N极和S极的对数量)沿着第一磁轭31的内周形成并且沿着第一磁轭31的圆周方向等间隔地布置。按照类似方式，十二个第二突出部325沿着第二磁轭32的内周形成并且沿着第二磁轭32的圆周方向等间隔地布置。第一突出部315中的每一个和第二突出部325中的每一个沿着圆周方向交替地布置并且沿着圆周方向彼此错位。第一和第二突出部315和325中的每一个以梯形的形状来形成。第一磁轭31和第二磁轭32沿着扭矩传感器的轴向以一定空气间隙来彼此相对。该对磁轭31和32在通过多极磁体14所生成的磁场中形成磁路。
[0040]在扭力杆13中没有产生扭转位移时，换言之，在转向扭矩没有施加到输入轴11和输出轴12之间的扭力杆13时、多极磁体14和第一和第二磁轭31和32被设置为如下:第一和第二突出部315和325的每一个中心线与N极和S极之间的各个界线重合。
[0041]第一和第二磁性环70a和70b中的每一个由软磁材料制成并且包括主环体73a、73b和磁通收集部71a、72a、71b以及72b。磁通收集部71a、72a、71b以及72b从各个主环体73a、73b沿着径向向外的方向延伸。磁性环70a和70b中的每一个从各个磁轭31和32收集磁通。在本实施例中，磁性环70a和70b的主环体73a和73b中的每一个在各个磁轭31和32的径向向外的位置处与旋转轴线“O”同轴地布置。两个磁通收集部71a、72a和71b、72b设置在磁性环70a和70b中的每一个中，以便对应于两个磁性传感器41和42。
[0042]磁性传感器41和42中的每一个布置在磁性环70a和70b的磁通收集部71a、71b和72a、72b之间。磁性传感器41和42中的每一个检测在磁通收集部71a、71b和72a、72b的各个对之间所生成的磁通密度。所检测的磁通密度被转换成电压信号并且输出到ECU6。在本实施例中，磁性传感器41和42中的每一个由形成为立方体形状的IC封装件制成，其高度小于它们的宽度和深度。磁性传感器41和42检测高度方向中的磁场强度。磁性传感器41和42通过束线53和54连接至Ij ECU6。
[0043]以下将说明磁性传感器41和42的详细结构。
[0044]参考图3A、3B、4A以及4B说明扭矩传感器101的操作。图3A和图3B中的每一个示出了转向扭矩没有施加到输入轴11和输出轴12之间的扭力杆13从而在扭力杆13处没有产生扭转位移的情形。换句话说，在图3A和3B中，输出轴12处于它的中性位置。在这个位置中，如图3B所不,S极位于多极磁体14的中央。此外,第一和第二突出部315和325的每一个中心线与N极和S极之间的各个界线重合。
[0045]在上述情形(中性位置)下，磁体14的相同数量的磁通进入磁轭31和32的第一和第二突出部315和325并且从其中出去。因此，在磁轭31和32中的每一个中，形成磁通的闭合回路。换句话说，磁通没有泄漏到第一和第二磁轭31和32之间的空气间隙中。因此，通过磁性传感器41和42所检测的磁通密度为零。
[0046]在图3A和3B中，每个磁性传感器41，42的沿着图3A的水平方向的长度称为宽度，沿图3A的上下方向的长度称为深度以及沿图3B的上下方向的长度称为高度。
[0047]在转向扭矩被施加到输入轴11和输出轴12之间的扭力杆13并且从而在扭力杆13中产生扭转位移时，连接到输入轴11的多极磁体14和连接到输出轴12的磁轭对31和32之间的相对位置沿着圆周方向变化。图4A和4B分别示出了多极磁体14从中性位置相对于磁轭对31和32旋转的情形。图4A示出了多极磁体14沿着左手方向旋转7.5°的情形。图4B示出了多极磁体14沿着右手方向旋转7.5°的情形。
[0048]在图4A的情形下，第一磁轭31的每一个第一突出部315与每个N极相对，同时第二磁轭32的每一个第二突出部325与S极相对。在图4B的情形下，每一个第一突出部315与每个S极相对，同时每一个第二突出部325与每个N极相对。穿过第一和第二磁轭31和32的磁通在图4A和4B的每一个情况下增加，但是磁通的方向(即，极性)在图4A和4B的情况下彼此相反。
[0049]穿过磁性传感器41和42的磁通密度几乎与扭力杆13的扭转位移成正比并且磁通的极性根据扭力杆13的扭转方向被颠倒。在图4A的情况下，磁性传感器41和42检测磁场B的强度，其中磁通沿着磁性传感器的高度方向，即沿着附图中的从上侧到下侧的方向通过。另一方面，在图4B的情况下，磁性传感器41和42检测磁场B的强度，其中磁通沿着磁性传感器的高度方向，即沿着附图中的从下侧到上侧的方向通过。换句话说，磁性传感器41和42中的每一个检测沿着垂直于磁通收集部71a、71b和72a、72b的方向穿过磁性传感器的磁场B的强度。磁性传感器41和42将所检测的磁场强度作为电压信号输出，以便扭矩传感器101检测施加到输入轴11和输出轴12之间的扭力杆13的转向扭矩。
[0050]如同上述，扭矩传感器101相当于检测装置，其检测相对转动的方向以及连接到多极磁体14的输入轴11相对于连接到磁性传感器41和42的输出轴12的旋转角。
[0051]将参考图5说明每个磁性传感器41、42的磁检测部的结构。正如已经说明的，扭矩传感器101具有两个磁性传感器41和42。由于第二磁性传感器42的结构与第一磁性传感器41的结构相同，所以将说明第一磁性传感器41的结构。
[0052]磁性传感器41具有两个(第一和第二)磁性检测元件411和412以及比较器51，它们被容纳在IC封装件中。磁性检测元件411和412中的每一个检测穿过各个磁性检测元件411和412的磁通密度并且转换成电压信号。每一个磁性检测元件例如由霍尔元件、磁阻元件等制成。
[0053]磁性检测兀件中的一个(例如，第一磁性检测兀件411)输出电压信号，该电压信号作为第一磁性传感器41的检测信号来使用。第一磁性传感器41的检测信号(检测值)被发送到ECU6。第二磁性检测元件412输出电压信号，该电压信号作为参考值来使用。第二磁性检测元件412的参考值在比较器51中与第一磁性检测元件411的检测值比较。如同上述，第一磁性检测元件411的检测值不是直接地输出到ECU6，而是首先在比较器51中与参考值比较并且在磁性传感器41确定该检测值是正常值时则输出到ECU6。
[0054]从磁性检测元件411和412到比较器51的电压信号中的每一个也称为初级输出信号，而从比较器51到ECU6的输出也称为次级输出信号，以便区分彼此。初级输出信号在第一磁性传感器41内通信。次级输出信号经由束线53的信号线53s被发送到E⑶6。束线53包括三个线，即电源线53p、接地线53g以及信号线53s。
[0055]相当于在比较器51中比较之前的值(即，在确定前的值)的第一磁性检测元件411的检测值称为临时检测值。相当于在比较器51中比较之后的值(即，由比较器51确定为正常值并且输出到ECU6的值)的第一磁性检测元件411的检测值称为经核定检测值。
[0056]比较器51计算作为临时检测值(第一磁性检测元件411的初级输出信号)和第二磁性检测元件412的参考值之间的差值的“检测偏差”。在检测偏差小于预定临界值时，比较器51将临时检测值作为经核定检测值输出。另一方面，在检测偏差比预定临界值更大时，比较器51输出异常检测信号。
[0057]如同上述，通过比较器51确定为正常值的磁性传感器41的输出信号(经核定检测值)被输入到E⑶6的计算单元61。因此，在正常值被输入时，E⑶6不需要确定输入信号是否是正常值。ECU6可以使用磁性传感器41的检测值的正常值，以便执行通过ECU6的控制。在异常检测信号被输入到ECU6时，ECU6确定磁性传感器41发生故障。
[0058]按照类似方式，通过比较器确定为正常值的第二磁性传感器42的输出信号(经核定检测值)被输入到ECU6的计算单元61。在异常检测信号从第一磁性传感器41输入同时经核定检测值从第二磁性传感器42输入时，ECU6的计算单元61采用来自第二磁性传感器42的经核定检测值，以便执行通过由E⑶6的控制。
[0059]由于扭矩传感器101具有两个磁性传感器41和42，所以即使在磁性传感器41和42中的一个发生故障时，ECU6可以对电动机92不断地执行控制。两个磁性传感器41和42同时发生故障的概率微乎其微。
[0060]在将磁性传感器41和42连接到E⑶6的束线53和54中的每一个中，电源线53p和54p彼此独立地布置。接地线53g和54g也彼此独立地布置。
[0061]参考图6A和6B中示出的输出特征更详细地说明在比较器51和52中的确定处理的操作，其中该输出相当于电压信号。
[0062]在图6A中，“Sa”、“Sb”、“Sd”以及“Se”分别表示在第一磁性传感器41的第一磁性检测元件411的输出端子“a”中、在第一磁性传感器41的第二磁性检测元件412的输出端子“b”中、在第二磁性传感器42的第一磁性检测元件421的输出端子“d”以及在第二磁性传感器42的第二磁性检测元件422的输出端子“e”中的初级输出信号。各个第一磁性检测元件411和421的初级输出信号相当于临时检测值。各个第二磁性检测元件412和422的初级输出信号相当于参考值。
[0063]在图6A中示出的示例中，第一和第二磁性传感器41和42被设置为如下:磁性检测元件411和412的输出特征“Sa”和“Sb”以及磁性检测元件421和422的输出特征“Sd”和“Se”相对于参考输出“E0”彼此相反。
[0064]更精确地说，在IC封装件在各个磁性传感器41和42中组装成IC封装件中的每一个沿着相同方向布置的情况下，在ECU6的计算单元61的计算处理中对于第二磁性传感器42的磁性检测元件421和422的输出，电压输出相对于磁通的斜率的符号是相反的。然后，第二磁性传感器42的磁性检测元件421和422的输出特征相对于参考输出“E0”是相反的。
[0065]在图6B中，“Sc”和“Sf”分别表示在比较器51的输出端子“c”和比较器52的输出端子“f”中的次级输出信号。
[0066]在用于该确定的可选旋转角〃 Θ j”处，比较器51计算“检测偏差”，该“检测偏差”是第一磁性检测元件411的临时检测值“Sa”和第二磁性检测元件412的参考值“Sb”之间的差值。按照类似方式，在用于该确定的可选旋转角“ Θ j”处，比较器52计算“检测偏差”，该“检测偏差”是第一磁性检测元件421的临时检测值“Sd”和第二磁性检测元件422的参考值“Se”之间的差值。比较器51和52中的每一个分别将上述“检测偏差”与预定临界值“ AEth”比较。上述用于该确定的可选旋转角“ Θ j”相当于可选择来用于E⑶6的控制的角度。
[0067]如图6A所示，检测偏差“ΛE’小于临界值“ΛEth”，该检测偏差 〃ΛΕ1〃作为第一磁性检测元件411的临时检测值“Sa”和第二磁性检测元件412的参考值“Sb”之间的用于第一磁性传感器41的差值通过比较器51来计算。换句话说，临时检测值“Sa”和参考值“Sb”几乎彼此一致。在这种情况下，比较器51将第一磁性检测元件411的临时检测值〃Sa〃作为经核定检测值“Sc”(图6B中示出)输出到ECU6的计算单元61，其中该经核定检测值“ Sc ”是在正常输出范围内的电压信号。
[0068]另一方面，如图6A所示，该检测偏差“ ΛΕ2”比临界值“ Δ Eth”更大，该检测偏差“ Λ E2”作为第一磁性检测元件421的临时检测值“Sd”和第二磁性检测元件422的参考值“Se”之间的用于第二磁性传感器42的差值通过比较器来计算。在这种情况下，比较器52将异常确定信号“Sf”输出到ECU6的计算单元61，其中如图6B所示，该异常确定信号“Sf”是在正常输出范围以外的电压信号。
[0069]然后，E⑶6确定第一磁性传感器41是正常的但是第二磁性传感器42是异常的。E⑶6使用来自第一磁性传感器41的经核定检测值“Sc”用于它自己的控制处理。
[0070]将说明根据本实施例的扭矩传感器101的优点。
[0071](I)首先，本实施例与图9和10中示出的扭矩传感器相比较，该扭矩传感器对应于在日本专利申请公开N0.2008-232728号中公开的现有技术的扭矩传感器。图9中示出的比较例的扭矩传感器109具有三个磁性传感器47、48以及49。磁性传感器47、48以及49中的每一个具有通过束线57、58、59分别连接到E⑶6的磁性检测元件471、481、491。束线57,58以及59中的每一个包括电源线57p、58p、59p，接地线57g、58g、59g以及信号线57s、58s、59s。每个磁性传感器的输出经由各个信号线57s、58s、59s被发送到E⑶6的计算单元69。
[0072]图10示出了比较例的扭矩传感器109的输出特征。在图10中，“Sx”、“Sy”以及“Sz”分别表示在磁性检测元件471的输出端子“X”中、在磁性检测元件481的输出端子“y”中以及在磁性检测元件491的输出端子“z”中的输出电压。在图9和10中示出的比较例中，磁性传感器47、48以及49被设置为如下:磁性检测元件471的输出特征“Sx”和磁性检测元件481和491的输出特征“Sy”和“Sz”相对于参考输出“E0”彼此相反。
[0073]在用于该确定的旋转角“ Θ j”处，磁性检测元件471的输出电压“Sx”和磁性检测元件481的输出电压“Sy”与参考输出“E0” 一致。然而，关于磁性检测元件491的输出电压“Sz”，与参考输出“E0”的偏差“Ez”比预定临界值“ AEth”更大。因此，E⑶6确定磁性传感器47和48是正常的但是第二磁性传感器49是异常的。ECU6采用来自磁性传感器47和48的输出电压作为经核定值并且使用那些输出电压用于它自己的控制处理。
[0074]因此，在比较例的扭矩传感器109中可以确定磁性传感器是否发生故障。然而，由于必须设置三个磁性传感器47、48以及49，所以增加了电路尺寸。此外，由于三个束线57、58以及59连接在扭矩传感器109和E⑶6之间，增加了用于束线的空间和扭矩传感器的重量。此外，增加了用于ECU6的计算单元69的计算负载。
[0075]然而，根据本实施例，可以在比较器51和52 (在扭矩传感器101内)处确定磁性传感器41和42中的任何一个是否发生故障。此外，根据每个磁性传感器是否发生故障的情形，磁性传感器41和42中的每一个将经核定检测值或者异常确定信号输出到ECU6。因此，E⑶6不需要执行确定磁性传感器是正常还是异常的处理。从而降低了用于E⑶6的计算负载。
[0076]此外，由于在扭矩传感器101和E⑶6之间需要仅仅两个束线，束线的空间和重量与需要三个束线的比较例相比可以被降低。
[0077](2)根据本实施例的扭矩传感器101，用于输出检测信号的第一磁性检测元件411、用于输出参考信号的第二磁性检测元件412以及比较器51容纳在一个IC封装件41(第一磁性传感器41)中。按照类似方式，用于输出检测信号的第一磁性检测元件421，用于输出参考信号的第二磁性检测元件422以及比较器52容纳在一个IC封装件42 (第二磁性传感器42)中。可以将用于那些部件的空间集中在一个IC封装件中并且使在制造过程中管理部件控制更容易。
[0078](3)由于本实施例的扭矩传感器101具有多个磁性传感器41和42，ECU6可以在磁性传感器中的另一个发生故障时通过使用来自磁性传感器中的一个的经核定检测值来继续该控制(用于动力转向操作)。更精确地，在电力转向装置中，转向辅助扭矩(用于辅助扭矩的指令信号)基于施加到转向轴94的所检测的扭矩数值来被计算。用于逆变器的驱动电压通过这种指令信号来控制，从而继续电动机92的操作。因此，即使在磁性传感器中的一个发生故障时，转向辅助扭矩可以不断地施加到转向轴，使得车辆驾驶员可以容易地将该车辆驾驶到例如最近的汽车经销商。
[0079](4)根据本实施例，电源线53p和54p以及接地线53g和54g彼此独立地分别布置在磁性传感器41和42与E⑶6之间。由于电源的电位以及地平面的电位对于多个磁性传感器是共用的，可以在扭矩传感器101和ECU6之间布置一个共用的电源线和一个共用的接地线，其中电源线和接地线在扭矩传感器101中分叉到各个磁性传感器41和42。
[0080]然而，正如在本实施例中的，在为各个磁性传感器设置电源线和接地线时，即使电源线中的一个或者接地线中的一个断开时可以继续对动力转向操作执行控制。
[0081](第二实施例)
[0082]根据第二实施例的扭矩传感器102，设置与第一实施例中的大体相同的仅仅一个磁性传感器41。在磁性传感器41发生故障时不需要继续通过ECU进行控制的情况下，并不总是需要两个磁性传感器。由于在第二实施例中ECU6不需要计算单元61，所以可以进一步降低用于E⑶6的计算负载。
[0083](第三实施例)
[0084]图8中示出的第三实施例的扭矩传感器103在用于容纳磁性检测元件的IC封装件的结构上不同于第一实施例。
[0085]根据第三实施例，第一磁性传感器410的磁性检测元件431和442 (用于检测信号和用于参考信号)中的每一个容纳在各个IC封装件43和44中。按照类似方式，第二磁性传感器420的磁性检测元件451和462(用于检测信号和用于参考信号)中的每一个容纳在各个IC封装件45和46中。比较器51和52中的每一个设置在独立于IC封装件43、44和45、46的各个磁性传感器41和42中。
[0086]各个磁性传感器410和420与E⑶6之间的束线与第一实施例的那些相同。然而，在图8中，仅仅示出了信号线53s和54s。
[0087]如图8所示，IC封装件43和44以及比较器51构成第一磁性传感器410，而IC封装件45和46以及比较器52构成第二磁性传感器420。磁性传感器410和420具有与第一实施例的磁性传感器41和42的那些大体上相同功能。
[0088]IC封装件43-46 (具有磁性检测元件)中的每一个可以单独地在磁性上检测转动方向和旋转角。在这个含义中，IC封装件43-46中的每一个可以被认为是宽泛含义的磁性传感器。
[0089]然而，本公开的磁性传感器被定义为具有用于检测信号的磁性检测元件、用于参考信号的磁性检测元件以及比较器的磁性传感器。
[0090](进一步的实施例和/或变型例)
[0091](A)在上述实施例中，多极磁体14连接到输入轴11，同时磁轭对31和32连接到输出轴12。然而，多极磁体14可以连接到输出轴12，同时磁轭对31和32可以连接到输入轴11。替换地，多极磁体14可以连接到扭力杆13的一端，同时磁轭对31和32可以连接到扭力杆13的另一端。
[0092](B)磁通集中部件70a和70b的形状不应该限于圆环形状。磁通集中部件可以按照半圆形形状来形成。
[0093](C)本公开不应该限于用于电力转向装置的扭矩传感器。本公开可以被应用到具有磁通生成部件和磁性传感器的各种检测装置，其中磁通生成部件和磁性传感器彼此可相对旋转并且检测连接到磁通生成部件和磁性传感器中的任何一个的部件的相对位移。
[0094]例如，本公开可以应用到微角度检测传感器。替换地，本公开可以应用到旋转角检测传感器，其中磁性传感器可相对于磁通生成部件转动并且磁性传感器在比微角度检测传感器的角度范围更大的角度范围内转动。
[0095]此外，本公开可以被应用到冲击传感器，其中磁性传感器不是以转动方式而是以线性地往复的方式相对于磁通生成部件移动。
[0096]如同上述，本公开不应该限于上述实施例和/或变型例而是可以在不脱离本公开的精神下按照各种方式来修改。
【权利要求】
1.一种磁性检测装置(101、102、103)，包括: 用于生成磁场的磁场生成部件(14);以及 磁性传感器(41、42、410、420)，所述磁性传感器相对于所述磁场生成部件(14)以可移动的方式设置，以检测由所述磁场生成部件(14)所生成的磁场强度， 其中所述磁性检测装置检测连接到所述磁场生成部件(14)和所述磁性传感器(41、42.410.420)中的任何一个的检测目标(13)的相对位移，以及 其中所述磁性传感器(41、42、410、420)包括: 第一磁性检测元件(411、421、431、451)，所述第一磁性检测元件用于检测穿过所述第一磁性检测元件的磁通密度并且输出作为临时检测值的输出信号； 第二磁性检测元件(412、422、442、462)，所述第二磁性检测元件用于检测穿过所述第二磁性检测元件的磁通密度并且输出作为参考值的输出信号；以及 比较器(51、52)，所述比较器计算检测偏差，所述检测偏差为所述临时检测值和所述参考值之间的差值； 其中在所述检测偏差小于预定临界值(AEth)时，所述比较器(51、52)输出与所述临时检测值对应的经核定检测值的检测信号(Sc)，而在所述检测偏差比所述预定临界值(AEth)更大时，所述比较器(51、52)输出异常确定信号(Sf)。
2.根据权利要求1所 述的磁性检测装置，其中 所述第一磁性检测元件(411、421)、所述第二磁性检测元件(412、422)以及所述比较器(51、52)容纳在一个IC封装件(41、42)中。
3.根据权利要求2所述的磁性检测装置，其中 所述IC封装件被形成为:高度小于宽度和深度，以及 所述第一磁性检测元件(411、421)和所述第二磁性检测元件(412、422)中的每一个检测沿着所述第一磁性检测元件和所述第二磁性检测元件的高度方向穿过各自的磁通密度。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的磁性检测装置，其中 所述磁性检测装置具有多个磁性传感器(41、42、410、420)。
5.根据权利要求4所述的磁性检测装置，其中 所述磁性传感器(41、42)中的每一个具有信号线(53s、54s)、电源线(53p、54p)以及接地线(53g、54g)，以及 所述磁性传感器(41、42)的电源线(53p、54p)彼此独立地布置，以及 所述磁性传感器(41、42)的接地线(53g、54g)彼此独立地布置。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的磁性检测装置，其中 所述经核定检测值的检测信号(Sc)是在预定正常范围内的电压信号，而所述异常确定信号(Sf)是在所述预定正常范围以外的电压信号。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的磁性检测装置，其中 所述磁性检测装置检测连接到所述磁场生成部件(14)和所述磁性传感器(41、42、410.420)中的任何一个的检测目标(13)的相对位移的旋转方向和旋转角。
8.—种扭矩传感器，如权利要求7所述的磁性检测装置应用到所述扭矩传感器，包括: 作为所述检测目标(13)工作的扭力杆(13)，所述扭力杆(13)同轴地设置在第一轴(11)和第二轴(12)之间，所述扭力杆(13)将施加在所述第一轴(11)和所述第二轴(12)之间的扭矩转换为扭转位移； 作为所述磁场生成部件(14)工作的多极磁体(14)，所述多极磁体(14)连接到所述第一轴(11)或者连接到所述扭力杆(13)的一端； 一对磁轭(31、32)，所述一对磁轭连接到所述第二轴(12)或者连接到所述扭力杆(13)的另一端，所述一对磁轭(31、32)在通过所述多极磁体(14)所生成的磁场中形成磁通回路；以及 一对磁通收集部件(70a、70b)，所述一对磁通收集部件用于收集来自所述一对磁轭(31,32)的磁通； 其中所述磁性传感器(41、42、410、420)检测所述磁通收集部件(70a、70b)之间的磁场强度。
9.一种用于电力转向装置的扭矩传感器，包括: 扭力杆(13)，所述扭力杆设置在所述电力转向装置(90)的转向轴(94)中； 连接到所述扭力杆(13)的一端的多极磁体(14)； 一对磁轭(31、32)和一对磁通收集部件(70a、70b)，所述一对磁轭和所述一对磁通收集部件设置在所述多极磁体(14)的径向向外的位置中，所述磁轭(31、32)和所述磁通收集部件(70a、70b)连接到所述扭力杆(13)的另一端，使得所述磁轭(31、32)和所述磁通收集部件(70a，70b)能够相对于所述多极磁体(14)旋转； 磁性传感器(41、42、410、420)，所述磁性传感器设置在所述一对磁通收集部件(70a、70b)之间，以检测通过所述多极磁体(14)所生成的磁场的强度； 其中所述磁性传感器(41、42、410、420)包括: 第一磁性检测元件(411、421、431、451)，所述第一磁性检测元件用于检测穿过所述第一磁性检测元件的磁通密度并且输出临时检测值的输出信号； 第二磁性检测元件(412、422、442、462)，所述第二磁性检测元件用于检测穿过所述第二磁性检测元件的磁通密度并且输出参考值的输出信号；以及 比较器(51、52)，所述比较器计算检测偏差，所述检测偏差为所述临时检测值和所述参考值之间的差值； 其中在所述检测偏差小于预定临界值(AEth)时，所述比较器(51、52)输出与所述临时检测值对应的经核 定检测值的检测信号(Sc)，而在所述检测偏差比所述预定临界值(AEth)更大时，所述比较器(51、52)输出异常确定信号(Sf)。
【文档编号】B62D6/10GK103822740SQ201310571525
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】高桥良树, 深谷繁利, 株根秀树 申请人:株式会社电装