JP2000346727A - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

Info

Publication number
JP2000346727A
JP2000346727A JP15710999A JP15710999A JP2000346727A JP 2000346727 A JP2000346727 A JP 2000346727A JP 15710999 A JP15710999 A JP 15710999A JP 15710999 A JP15710999 A JP 15710999A JP 2000346727 A JP2000346727 A JP 2000346727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque sensor
magnetic
torque
magnetic plates
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15710999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yorihisa Nakamura
順寿 中村
Kenji Tomaki
健治 戸蒔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP15710999A priority Critical patent/JP2000346727A/en
Publication of JP2000346727A publication Critical patent/JP2000346727A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a noncontact torque sensor having simple structure. SOLUTION: This torque sensor has a steering side shaft 2 and a steering mechanism side shaft 3 coupled coaxially through a torsion bar 4 such that they can be rotary displaced relatively. The shafts 2, 3 are secured with magnetic discs 10, 11, respectively. The magnetic discs 10, 11 are inclining against the shafts 2, 3. Reluctance elements 21, 22 are juxtaposed in the direction parallel with the axial direction of the steering side shaft 2 and disposed oppositely to the outer circumferential end face 10a of the magnetic disc 10. Reluctance elements 23, 24 are juxtaposed in the direction parallel with the axial direction of the steering mechanism side shaft 3 and disposed oppositely to the outer circumferential end face 11a of the magnetic disc 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トルクセンサ、特
に、自動車の電動パワーステアリング装置等に使用され
るトルクセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor, and more particularly, to a torque sensor used for an electric power steering device of an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、自動車の操舵輪を操作する力を
補助するパワーステアリング装置として、電動式の装置
が開発されている。これは、運転者の操舵トルクを検出
し、その検出トルクに応じて操舵機構に設けた電動機が
操舵補助力を発生する装置である。
2. Description of the Related Art For example, an electric device has been developed as a power steering device for assisting a force for operating a steering wheel of an automobile. This is a device in which a steering torque of a driver is detected, and an electric motor provided in a steering mechanism generates a steering assist force according to the detected torque.

【0003】この操舵トルクを検出するセンサとして
は、信頼性やコストの点から、非接触でかつ構成の簡素
なトルクセンサが望ましい。従来のトルクセンサは、磁
気歪みで検出するもの、インダクタンス変化で検出する
もの、摺動抵抗で検出するもの、あるいは、ポテンショ
メータで検出するもの等であった。
[0003] As a sensor for detecting the steering torque, a non-contact and simple-structured torque sensor is desirable in terms of reliability and cost. Conventional torque sensors include those that detect with magnetostriction, those that detect with a change in inductance, those that detect with sliding resistance, those that detect with a potentiometer, and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摺動抵
抗やポテンショメータで検出するトルクセンサは、摺動
子や抵抗体等の接触部分が摩耗するという不具合があ
る。さらに、トルクセンサは、通常、運転席に近い場所
に配置されるので、摺動子や抵抗体等の接触部分から発
生するノイズで運転者に不快感を与えるという問題もあ
る。また、トルクをスライダ部材の直線方向移動量に変
換する構造を採用した場合、機械的接触部分が存在する
ため接触部分の摩耗による耐久性の問題がある。
However, a torque sensor for detecting a sliding resistance or a potentiometer has a problem that a contact portion such as a slider or a resistor is worn. Further, since the torque sensor is usually arranged near the driver's seat, there is also a problem that a noise generated from a contact portion such as a slider or a resistor gives a driver discomfort. In the case where a structure for converting the torque into the amount of movement of the slider member in the linear direction is employed, there is a problem of durability due to wear of the contact portion due to the presence of the mechanical contact portion.

【0005】さらに、その他の従来のトルクセンサは、
複雑な形状で寸法精度を要求される機械加工部品が存在
したり、機械加工部品点数が多いため、トルクセンサが
高価になるという問題があった。
Further, other conventional torque sensors include:
There is a problem in that there is a machined part that requires dimensional accuracy in a complicated shape, or the number of machined parts is large, so that the torque sensor becomes expensive.

【0006】そこで、本発明の目的は、非接触でトルク
を検出でき、構成の簡素なトルクセンサを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a torque sensor which can detect a torque in a non-contact manner and has a simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係るトルクセンサは、トーションバ
ーを介して同軸的に連結され、かつ、回転トルクが加わ
った際にトーションバーの捻れにより相対的に回転変位
可能な複数の軸における前記回転トルクを検出するトル
クセンサであって、前記複数の軸のそれぞれに固定さ
れ、軸の回転に伴って位置が変化する複数の磁性体板
と、前記複数の磁性体板の外周端面にそれぞれ対向して
配置され、軸の回転による前記複数の磁性体板の位置変
化を検出する磁電変換素子とを備えたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a torque sensor according to the present invention is coaxially connected via a torsion bar, and when a rotational torque is applied to the torsion bar. A torque sensor for detecting the rotational torque in a plurality of shafts that can be relatively rotated and displaced by torsion, the plurality of magnetic plates being fixed to each of the plurality of shafts and changing positions with rotation of the shafts. And a magneto-electric conversion element that is disposed to face the outer peripheral end surfaces of the plurality of magnetic plates and detects a change in position of the plurality of magnetic plates due to rotation of a shaft.

【0008】より具体的には、複数の磁性体板を各軸に
対して傾斜させ、それぞれの磁性体板毎に、軸に対して
平行な方向に少なくとも二つの磁電変換素子を並置して
いる。あるいは、複数の磁性体板を中心から偏心した位
置で各軸に固定し、それぞれの磁性体板毎に、軸に対し
て線対称の位置に少なくとも二つの磁電変換素子を配置
すると共に、二つの磁電変換素子を直列接続している。
ここに、磁性体板は、円形あるいは楕円形とされる。
More specifically, a plurality of magnetic plates are inclined with respect to each axis, and at least two magnetoelectric conversion elements are juxtaposed in each magnetic plate in a direction parallel to the axis. . Alternatively, a plurality of magnetic plates are fixed to each axis at a position eccentric from the center, and at least two magnetoelectric conversion elements are arranged at positions symmetrical with respect to the axis for each magnetic plate, and Magnetoelectric conversion elements are connected in series.
Here, the magnetic plate is circular or elliptical.

【0009】磁電変換素子を、回転軸に固定された磁性
体板の外周端面に対向して配置することにより、該磁電
変換素子は回転軸に対して機械的に独立した状態で、回
転軸に発生したトルクを非接触検出する。
By arranging the magnetoelectric conversion element opposite to the outer peripheral end surface of the magnetic plate fixed to the rotation axis, the magnetoelectric conversion element is mechanically independent of the rotation axis and is attached to the rotation axis. Non-contact detection of the generated torque.

【0010】そして、複数の軸の間に捻れが生じないと
きは、それぞれの磁性体板の端面に対向した磁電変換素
子から出力される検出信号間の位相差は不変である。し
かし、複数の軸の間に捻れが生じると、磁性体板の相対
位置が変化するため、捻れ量に略比例して検出信号間の
位相差にずれが生じる。この位相差のずれがトルク量と
して捉えられる。
[0010] When there is no twist between the plurality of shafts, the phase difference between the detection signals output from the magnetoelectric conversion elements facing the end surfaces of the respective magnetic plates remains unchanged. However, when a twist is generated between a plurality of shafts, the relative position of the magnetic plate changes, so that the phase difference between the detection signals shifts substantially in proportion to the twist amount. This difference in phase difference is regarded as a torque amount.

【0011】また、前記軸が一回転する毎に、前記磁電
変換素子から1周期以上の検出信号が出力される。軸が
一回転する間に、2周期以上の検出信号が出力されるよ
うにしてもよい。
Further, each time the shaft makes one rotation, a detection signal of one cycle or more is output from the magnetoelectric conversion element. The detection signal of two or more cycles may be output during one rotation of the shaft.

【0012】また、前記磁電変換素子から出力される検
出信号とは異なる位相角を有する検出信号を出力するよ
うに、更に、磁電変換素子を前記二つの磁性体板の外周
端面にそれぞれ対向して配置することにより、一方の検
出信号が位相差ずれを検出することが困難である場合に
は、他方の検出信号を用いて位相差ずれを検出すること
ができる。これにより、より正確なトルク検出が行われ
る。
Further, a magneto-electric conversion element is further opposed to the outer peripheral end faces of the two magnetic plates so as to output a detection signal having a phase angle different from the detection signal output from the magneto-electric conversion element. By arranging, when it is difficult to detect a phase difference shift of one of the detection signals, the phase difference shift can be detected by using the other detection signal. Thereby, more accurate torque detection is performed.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトルクセンサ
の実施形態について添付図面を参照して説明する。各実
施形態において、同一部品及び同一部分には同じ符号を
付した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a torque sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the same components and the same portions are denoted by the same reference numerals.

【0014】[第1実施形態、図1〜図7]本発明に係
るトルクセンサの一つの実施形態を図1及び図2に示
す。該トルクセンサ1は、図示しない操舵輪を取り付け
ている操舵側軸2と、同じく図示しない操舵機構を取り
付けている操舵機構側軸3とが、トーションバー4を介
して同軸的にかつ相対的に回転変位可能に連結されてい
る。これらの軸2,3は筒状のケース5によって回転自
在に支持されている。操舵側軸2と操舵機構側軸3との
間にトルクが生じたときは、弾性変形し易いトーション
バー4が捻れる構造になっている。
[First Embodiment, FIGS. 1 to 7] FIGS. 1 and 2 show one embodiment of a torque sensor according to the present invention. The torque sensor 1 includes a steering-side shaft 2 having a steering wheel (not shown) attached thereto and a steering-mechanism-side shaft 3 having a steering mechanism not shown attached thereto coaxially and relatively via a torsion bar 4. It is connected so that rotation displacement is possible. These shafts 2 and 3 are rotatably supported by a cylindrical case 5. When a torque is generated between the steering-side shaft 2 and the steering-mechanism-side shaft 3, the torsion bar 4 that is easily elastically deformed is twisted.

【0015】操舵側軸2には、円形の磁性体板10が円
の中心位置で固定されている。同様に、操舵機構側軸3
には、円形の磁性体板11が円の中心位置で固定されて
いる。二つの磁性体板10,11は、その主面が軸2,
3に対して傾斜(言い換えると、軸2,3の径方向に対
して傾斜)している。磁性体板10と11は逆方向に傾
斜している。なお、円形の磁性体板10,11を傾斜さ
せると、磁性体板10,11は上方から見ると見掛け上
楕円になり、外周端面10a,11aと磁気抵抗素子2
1〜24(後述)との間隔が変動してトルクの検出精度
が低下する。そこで、磁性体板10,11として楕円形
状のものを使用し、その長軸方向を傾斜させることによ
り、見掛け上磁性体板10,11が円形となるように工
夫してもよい。
A circular magnetic plate 10 is fixed to the steering shaft 2 at the center of the circle. Similarly, the steering mechanism side shaft 3
Has a circular magnetic plate 11 fixed at the center of the circle. The main surfaces of the two magnetic plates 10 and 11 have axes 2 and 2, respectively.
3 (in other words, inclined with respect to the radial direction of the shafts 2 and 3). The magnetic plates 10 and 11 are inclined in opposite directions. When the circular magnetic plates 10 and 11 are inclined, the magnetic plates 10 and 11 become apparently elliptical when viewed from above, and the outer peripheral end surfaces 10a and 11a and the magnetoresistive element 2
The interval between the rotation speeds 1 to 24 (described later) fluctuates, and the accuracy of torque detection decreases. Therefore, elliptical magnetic plates 10 and 11 may be used and the major axes thereof may be inclined so that the magnetic plates 10 and 11 may be devised to have a circular shape.

【0016】ケース5の外周壁部には、軸2,3の軸方
向にトルク検出用穴6,7が並設されている。トルク検
出用穴6には、磁気抵抗素子21,22と、磁気抵抗素
子21,22にバイアス磁界を印加する磁石M1とが収
容されている。トルク検出用穴7には、磁気抵抗素子2
3,24と、磁気抵抗素子23,24にバイアス磁界を
印加する磁石M2とが収容されている。磁気抵抗素子2
1,22は、操舵側軸2の軸方向に対して平行な方向に
並置されると共に、磁性体板10の外周端面10aに対
向するように配置されている。磁気抵抗素子23,24
は、操舵機構側軸3の軸方向に対して平行な方向に並置
されると共に、磁性体板11の外周端面11aに対向す
るように配置されている。
On the outer peripheral wall of the case 5, torque detecting holes 6 and 7 are juxtaposed in the axial direction of the shafts 2 and 3. The torque detecting hole 6 accommodates the magnetoresistive elements 21 and 22 and the magnet M1 that applies a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 21 and 22. The torque detecting hole 7 has the magnetoresistive element 2
3 and 24, and a magnet M2 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 23 and 24 are housed therein. Magnetic resistance element 2
The reference numerals 1 and 22 are juxtaposed in a direction parallel to the axial direction of the steering-side shaft 2 and are arranged so as to face the outer peripheral end face 10 a of the magnetic plate 10. Magnetic resistance elements 23, 24
Are arranged side by side in a direction parallel to the axial direction of the steering mechanism side shaft 3 and are arranged so as to face the outer peripheral end surface 11 a of the magnetic plate 11.

【0017】図3に示すように、磁気抵抗素子21〜2
4は、基板32とこの基板32の上面32a(以下、検
知面32aとする)に設けられた磁気抵抗パターン37
及び端子電極34a,34bとからなる(ただし図3
は、磁気抵抗素子21を代表例として示している)。磁
気抵抗素子21〜24は、例えばInSb,InAs,
GaAs等の化合物半導体を、バルク法や蒸着法やスパ
ッタリング法等で基板32上に薄膜状に設けた後、この
化合物半導体薄膜の表面にAl等のメタル膜を蒸着法や
スパッタリング法等の方法で所定のピッチにて形成した
ものである。
As shown in FIG. 3, the magnetoresistive elements 21 to 2
Reference numeral 4 denotes a substrate 32 and a magnetoresistive pattern 37 provided on an upper surface 32a of the substrate 32 (hereinafter, referred to as a detection surface 32a).
And terminal electrodes 34a and 34b (FIG. 3
Shows the magnetoresistive element 21 as a representative example). The magnetoresistive elements 21 to 24 are made of, for example, InSb, InAs,
After a compound semiconductor such as GaAs is provided as a thin film on the substrate 32 by a bulk method, an evaporation method, a sputtering method, or the like, a metal film such as Al is formed on the surface of the compound semiconductor thin film by a method such as an evaporation method or a sputtering method. It is formed at a predetermined pitch.

【0018】あるいは、磁気抵抗素子21〜24は、I
nSb等の単結晶半導体基板32の表面にAl等のメタ
ル膜を所定のピッチで形成したものであってもよい。ま
た、半導体薄膜は、上記のようにガラス、サファイア、
アルミナ、フェライト、シリコン等の基板32上に直接
形成したり、単結晶半導体基板をそのまま用いてもよい
し、別に成膜した半導体薄膜や単結晶半導体基板を基板
32上に接着剤で貼り付けて複合基板としたもの等が用
いられる。特に、サファイアやシリコンの基板32上に
直接、化合物半導体を成膜した場合、耐高温性が要求さ
れる自動車のトルクセンサに適したものが得られる。
Alternatively, the magnetoresistive elements 21 to 24
A metal film such as Al may be formed at a predetermined pitch on the surface of a single crystal semiconductor substrate 32 such as nSb. The semiconductor thin film is made of glass, sapphire,
A single crystal semiconductor substrate may be directly formed on the substrate 32 of alumina, ferrite, silicon, or the like, or a semiconductor thin film or a single crystal semiconductor substrate formed separately may be attached to the substrate 32 with an adhesive. A composite substrate or the like is used. In particular, when a compound semiconductor is formed directly on a sapphire or silicon substrate 32, a compound suitable for a torque sensor of an automobile requiring high temperature resistance can be obtained.

【0019】磁気抵抗素子21〜24は、磁界が強くな
るにつれて抵抗値が大きくなる。磁気抵抗パターン37
は所定の磁気抵抗値を得るため蛇行形状とされ、磁気抵
抗パターン37のセグメントの幅Wと長さLの比W/L
を大きくして高感度なものにしている。このように、磁
気抵抗素子21〜24として、半導体磁気抵抗素子を用
いると、磁性体板10,11と磁気抵抗素子21〜24
とのギャップを、他の磁電変換素子と比較して広く設定
することが可能となる。
The resistance values of the magnetoresistive elements 21 to 24 increase as the magnetic field increases. Magnetic resistance pattern 37
Is a meandering shape to obtain a predetermined magnetoresistance value, and the ratio W / L of the width W to the length L of the segment of the magnetoresistance pattern 37
To increase the sensitivity. As described above, when semiconductor magnetoresistive elements are used as the magnetoresistive elements 21 to 24, the magnetic plates 10 and 11 and the magnetoresistive elements 21 to 24 are used.
Can be set wider than other magneto-electric conversion elements.

【0020】磁気抵抗素子21〜24は、図4に示すよ
うに、電気的に接続される。つまり、磁気抵抗素子21
と22を直列接続し、磁気抵抗素子23と24を直列接
続した後、両者を電源用端子41とグランド用端子42
との間に並列接続する。そして、電源用端子41に定電
圧Vdを印加し、磁気抵抗素子21と22の中間に接続
された出力用端子43の電位変動を出力信号S1として
得ると共に、磁気抵抗素子23と24の中間に接続され
た出力用端子44の電位変動を出力信号S2として得
る。
The magnetoresistive elements 21 to 24 are electrically connected as shown in FIG. That is, the magnetoresistive element 21
And 22 are connected in series, and the magnetoresistive elements 23 and 24 are connected in series, and then both are connected to a power supply terminal 41 and a ground terminal 42.
And in parallel. Then, a constant voltage Vd is applied to the power supply terminal 41 to obtain a potential change of the output terminal 43 connected between the magnetoresistive elements 21 and 22 as an output signal S1 and to obtain a potential change between the magnetoresistive elements 23 and 24. A potential change of the connected output terminal 44 is obtained as an output signal S2.

【0021】次に、以上の構成のトルクセンサ1の作用
効果について説明する。図1に示すように、トルクセン
サ1において、操舵側軸2を矢印K1で示す方向に一回
転させると、操舵側軸2に固定された磁性体板10も傾
斜した状態で操舵側軸2を中心に一回転する。このと
き、磁性体板10の外周端面10aは磁気抵抗素子2
1,22に対して矢印K3で示す方向に変位する。
Next, the operation and effect of the torque sensor 1 having the above configuration will be described. As shown in FIG. 1, in the torque sensor 1, when the steering-side shaft 2 is rotated by one rotation in the direction indicated by the arrow K <b> 1, the steering-side shaft 2 is fixed in a state where the magnetic body plate 10 fixed to the steering-side shaft 2 is also inclined. One rotation around the center. At this time, the outer peripheral end face 10a of the magnetic plate 10 is
It is displaced in the direction indicated by arrow K3 with respect to 1 and 22.

【0022】操舵側軸2を一回転させると、トーション
バー4を介して操舵機構側軸3も矢印K2で示す方向に
回転する。同時に、操舵機構側軸3に固定された磁性体
板11も傾斜した状態で操舵機構側軸3を中心に回転す
る。このとき、磁性体板11の外周端面11aは磁気抵
抗素子23,24に対して矢印K4で示す方向に変位す
る。操舵側軸2と操舵機構側軸3との間にトルクが生じ
ないときは、磁性体板10と11の相対位置は不変であ
る。従って、例えば図1に示すように、磁気抵抗素子2
2に外周端面10aが対向しているとき、磁石M1によ
るバイアス磁場は磁気抵抗素子22へ集中するので、磁
気抵抗素子22の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子2
1は、磁石M1によるバイアス磁場が緩和されるので、
抵抗値は低い。
When the steering shaft 2 is rotated once, the steering mechanism shaft 3 is also rotated via the torsion bar 4 in the direction indicated by the arrow K2. At the same time, the magnetic body plate 11 fixed to the steering mechanism side shaft 3 also rotates about the steering mechanism side shaft 3 in an inclined state. At this time, the outer peripheral end surface 11a of the magnetic plate 11 is displaced in the direction indicated by the arrow K4 with respect to the magnetoresistive elements 23 and 24. When no torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3, the relative positions of the magnetic plates 10 and 11 remain unchanged. Therefore, for example, as shown in FIG.
When the outer peripheral end face 10a is opposed to 2, the bias magnetic field generated by the magnet M1 is concentrated on the magnetoresistive element 22, so that the resistance value of the magnetoresistive element 22 is high. Conversely, the magnetoresistive element 2
1 is because the bias magnetic field by the magnet M1 is relaxed.
Resistance value is low.

【0023】一方、磁性体板11の外周端面11aは磁
気抵抗素子23に対向しており、磁石M2によるバイア
ス磁場は磁気抵抗素子23へ集中するので、磁気抵抗素
子23の抵抗値は高い。逆に、磁気抵抗素子24の抵抗
値は低い。
On the other hand, the outer peripheral end surface 11a of the magnetic plate 11 faces the magnetoresistive element 23, and the bias magnetic field generated by the magnet M2 concentrates on the magnetoresistive element 23, so that the resistance value of the magnetoresistive element 23 is high. Conversely, the resistance value of the magnetoresistive element 24 is low.

【0024】磁性体板10,11が回転すると、外周端
面10a,11aは磁気抵抗素子22,23から離反
し、磁気抵抗素子21,24に接近する。磁性体板10
は、180度回転すると、一点鎖線10’で表示した位
置に変位し、外周端面10a’は磁気抵抗素子21に対
向する。このとき、磁石M1によるバイアス磁場は磁気
抵抗素子21へ集中するので、磁気抵抗素子21の抵抗
値は高くなる。逆に、磁気抵抗素子22は、磁石M1に
よるバイアス磁場が緩和されるので、抵抗値は低くな
る。一方、磁性体板11も180度回転すると、一点鎖
線11’で表示した位置に変位し、外周端面11a’は
磁気抵抗素子24に対向する。従って、磁気抵抗素子2
4の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗素子23の抵抗
値は低くなる。
When the magnetic plates 10 and 11 rotate, the outer peripheral end faces 10a and 11a separate from the magnetoresistive elements 22 and 23 and approach the magnetoresistive elements 21 and 24. Magnetic plate 10
Is rotated by 180 degrees, is displaced to the position indicated by the dashed line 10 ′, and the outer peripheral end face 10 a ′ faces the magnetoresistive element 21. At this time, since the bias magnetic field generated by the magnet M1 is concentrated on the magnetoresistive element 21, the resistance value of the magnetoresistive element 21 increases. Conversely, the resistance value of the magnetoresistive element 22 is reduced because the bias magnetic field generated by the magnet M1 is reduced. On the other hand, when the magnetic plate 11 is also rotated by 180 degrees, it is displaced to the position indicated by the alternate long and short dash line 11 ′, and the outer peripheral end face 11 a ′ faces the magnetoresistive element 24. Therefore, the magnetoresistive element 2
4, the resistance of the magnetoresistive element 23 decreases.

【0025】磁性体板10,11がさらに回転すると、
外周端面10a,11aは磁気抵抗素子21,24から
離反し、磁気抵抗素子22,23に接近する。磁性体板
10は360度回転して元の位置に戻ると、外周端面1
0aは再び磁気抵抗素子22に対向する。従って、磁気
抵抗素子22の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素
子21の抵抗値は元の低い値となる。一方、磁性体板1
1も360度回転して元の位置に戻ると、外周端面11
aは再び磁気抵抗素子23に対向する。従って、磁気抵
抗素子23の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗素子
24の抵抗値は元の低い値となる。
When the magnetic plates 10 and 11 are further rotated,
The outer peripheral end faces 10a and 11a are separated from the magnetoresistive elements 21 and 24 and approach the magnetoresistive elements 22 and 23. When the magnetic body plate 10 rotates 360 degrees and returns to the original position, the outer peripheral end face 1
0a again faces the magnetoresistive element 22. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 22 becomes the original high value, and the resistance value of the magnetoresistive element 21 becomes the original low value. On the other hand, the magnetic plate 1
1 also rotates 360 degrees and returns to the original position, the outer peripheral end face 11
a again faces the magnetoresistive element 23. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 23 becomes the original high value, and the resistance value of the magnetoresistive element 24 becomes the original low value.

【0026】こうして、出力用端子43,44には、磁
性体板10,11が1回転する毎に、それぞれ図5に示
すような1周期の正弦波の出力信号S1,S2が出力さ
れる。磁性体板10と11は、軸2,3に相互に逆方向
に傾斜して固定されているので、出力信号S1とS2は
位相差が180度となる。例えば、磁性体板10,11
が図1に示した位置にあるときは、出力信号S1は正弦
波の上限ピークにあり、出力信号S2は正弦波の下限ピ
ークにある。この出力信号S1とS2は、電動パワース
テアリング装置の制御回路用信号として使用される。
Thus, each time the magnetic plates 10 and 11 make one rotation, the output terminals 43 and 44 output sine wave output signals S1 and S2 of one cycle as shown in FIG. Since the magnetic plates 10 and 11 are fixed to the shafts 2 and 3 while being inclined in opposite directions, the output signals S1 and S2 have a phase difference of 180 degrees. For example, the magnetic plates 10 and 11
Is in the position shown in FIG. 1, the output signal S1 is at the upper peak of the sine wave, and the output signal S2 is at the lower peak of the sine wave. The output signals S1 and S2 are used as signals for a control circuit of the electric power steering device.

【0027】ここに、操舵側軸2と操舵機構側軸3との
間にトルクが発生し、トーションバー4に捻れが発生し
たときは、磁性体板10と11の相対位置が変化する。
従って、出力信号S2は点線S2’で表示した出力信号
波形となり、出力信号S1とS2の位相差にずれが生じ
る。そして、トーションバー4の捻れ量は、出力信号S
1とS2の位相差のずれに略比例する。トルクセンサ1
は、この位相差のずれをトルク量として捉えるものであ
る。このように、トーションバー4の捻れ量を非接触で
測定するために、軸2,3に対して機械的に独立したケ
ース5に磁気抵抗素子21〜24を配設し、軸2と軸3
との間に発生したトルクを非接触で測定することで耐久
性の高いトルクセンサ1にすることができる。
Here, when torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3 and the torsion bar 4 is twisted, the relative positions of the magnetic plates 10 and 11 change.
Accordingly, the output signal S2 has an output signal waveform indicated by a dotted line S2 ', and a phase difference occurs between the output signals S1 and S2. The amount of twist of the torsion bar 4 is determined by the output signal S
It is substantially proportional to the difference in phase difference between S1 and S2. Torque sensor 1
Captures the deviation of the phase difference as a torque amount. As described above, in order to measure the amount of twist of the torsion bar 4 in a non-contact manner, the magnetoresistive elements 21 to 24 are disposed on the case 5 mechanically independent of the shafts 2 and 3,
By measuring the torque generated between the two in a non-contact manner, the torque sensor 1 with high durability can be obtained.

【0028】なお、磁性体板10と11を、図6に示す
ように、同方向に傾斜した状態で、それぞれ操舵側軸2
及び操舵機構側軸3に固定したトルクセンサ1Aとして
もよい。この場合、図7に示すように、出力信号S1と
S2の位相差は0度となる。そして、操舵側軸2と操舵
機構側軸3との間にトルクが発生し、トーションバー4
に捻れが発生したときは、出力信号S2は点線S2’で
表示した出力信号波形となり、出力信号S1とS2の位
相差にずれが生じる。
As shown in FIG. 6, the magnetic plates 10 and 11 are each tilted in the same direction, and
Alternatively, the torque sensor 1A may be fixed to the steering mechanism side shaft 3. In this case, as shown in FIG. 7, the phase difference between the output signals S1 and S2 is 0 degree. Then, torque is generated between the steering-side shaft 2 and the steering-mechanism-side shaft 3, and the torsion bar 4
When the torsion occurs, the output signal S2 has an output signal waveform indicated by a dotted line S2 ', and a phase difference occurs between the output signals S1 and S2.

【0029】[第2実施形態、図8〜図10]本発明に
係るトルクセンサのいま一つの実施形態を図8及び図9
に示す。本第2実施形態のトルクセンサ51は、円形の
磁性体板10,11が円の中心から偏心した位置で操舵
側軸2及び操舵機構側軸3にそれぞれ固定されている。
二つの磁性体板10,11は、その主面が軸2,3に対
して垂直である。
[Second Embodiment, FIGS. 8 to 10] FIGS. 8 and 9 show another embodiment of the torque sensor according to the present invention.
Shown in The torque sensor 51 of the second embodiment is fixed to the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3 at positions where the circular magnetic plates 10 and 11 are eccentric from the center of the circle.
The main surfaces of the two magnetic plates 10 and 11 are perpendicular to the axes 2 and 3.

【0030】ケース55の外周壁部には、180度離れ
た位置でかつ軸2,3の軸方向にトルク検出用穴56,
58及びトルク検出用穴57,59がそれぞれ並設され
ている。トルク検出用穴56〜59には、それぞれ磁気
抵抗素子21〜24、磁気抵抗素子21〜24にバイア
ス磁界を印加する磁石M1〜M4が収容されている。磁
気抵抗素子21と22は、操舵側軸2に対して線対称の
位置に設けられると共に、磁性体板10の外周端面10
aに対向するように配置されている。磁気抵抗素子23
と24は、操舵機構側軸3に対して線対称の位置に設け
られると共に、磁性体板11の外周端面11aに対向す
るように配置されている。これらの磁気抵抗素子21〜
24は、図4に示すように、電気的に接続される。
In the outer peripheral wall portion of the case 55, the torque detecting holes 56,
58 and holes 57 and 59 for torque detection are provided side by side. The torque detecting holes 56 to 59 accommodate magnetoresistive elements 21 to 24 and magnets M1 to M4 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 21 to 24, respectively. The magneto-resistive elements 21 and 22 are provided at positions that are line-symmetric with respect to the steering-side shaft 2, and the outer peripheral end face 10 of the magnetic plate 10.
a. Magnetic resistance element 23
And 24 are provided at positions symmetrical with respect to the steering mechanism side shaft 3 and are arranged so as to face the outer peripheral end surface 11 a of the magnetic plate 11. These magnetoresistive elements 21 to
24 are electrically connected as shown in FIG.

【0031】次に、以上の構成のトルクセンサ51の作
用効果について説明する。図8に示すように、トルクセ
ンサ51において、操舵側軸2を矢印K1で示す方向に
一回転させると、操舵側軸2に固定された磁性体板10
も操舵側軸2を中心に一回転する。このとき、磁性体板
10が操舵側軸2に偏心した状態で固定されているの
で、外周端面10aは磁気抵抗素子21,22に対して
矢印K3で示す方向に変位する。
Next, the operation and effect of the torque sensor 51 having the above configuration will be described. As shown in FIG. 8, in the torque sensor 51, when the steering shaft 2 is rotated by one rotation in the direction indicated by the arrow K1, the magnetic plate 10 fixed to the steering shaft 2 is rotated.
Also makes one rotation about the steering shaft 2. At this time, since the magnetic plate 10 is fixed eccentrically to the steering shaft 2, the outer peripheral end surface 10a is displaced in the direction indicated by the arrow K3 with respect to the magnetoresistive elements 21 and 22.

【0032】操舵側軸2を一回転させると、トーション
バー4を介して操舵機構側軸3も矢印K2で示す方向に
回転する。同時に、操舵機構側軸3に固定された磁性体
板11も操舵機構側軸3を中心に回転する。このとき、
磁性体板11が操舵機構側軸3に偏心した状態で固定さ
れているので、外周端面11aは磁気抵抗素子23,2
4に対して矢印K4で示す方向に変位する。
When the steering shaft 2 makes one rotation, the steering mechanism shaft 3 also rotates through the torsion bar 4 in the direction indicated by the arrow K2. At the same time, the magnetic plate 11 fixed to the steering mechanism side shaft 3 also rotates about the steering mechanism side shaft 3. At this time,
Since the magnetic plate 11 is eccentrically fixed to the steering mechanism side shaft 3, the outer peripheral end face 11 a is fixed to the magnetoresistive elements 23, 2.
4 in the direction indicated by arrow K4.

【0033】操舵側軸2と操舵機構側軸3との間に捻れ
が生じないときは、磁性体板10と11の相対位置は不
変である。従って、例えば図8に示すように、外周端面
10aが磁気抵抗素子21から遠く、磁気抵抗素子22
に近いとき、磁気抵抗素子22の抵抗値は高く、逆に、
磁気抵抗素子21の抵抗値は低い。一方、磁性体板11
の外周端面11aは磁気抵抗素子23から遠く、磁気抵
抗素子24に近いので、磁気抵抗素子24の抵抗値は高
く、磁気抵抗素子23の抵抗値は低い。
When no twist occurs between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3, the relative positions of the magnetic plates 10 and 11 are unchanged. Accordingly, as shown in FIG. 8, for example, the outer peripheral end face 10a is far from the magnetoresistive
, The resistance of the magnetoresistive element 22 is high, and conversely,
The resistance value of the magnetoresistive element 21 is low. On the other hand, the magnetic plate 11
Is far from the magnetoresistive element 23 and close to the magnetoresistive element 24, the resistance of the magnetoresistive element 24 is high and the resistance of the magnetoresistive element 23 is low.

【0034】磁性体板10,11が回転すると、外周端
面10a,11aは磁気抵抗素子22,24から離反
し、磁気抵抗素子21,23に接近する。磁性体板10
は、180度回転すると、一点鎖線10’で表示した位
置に変位し、外周端面10a’は磁気抵抗素子21に最
も近づき、磁気抵抗素子22から最も遠くなる。従っ
て、磁気抵抗素子21の抵抗値は高くなり、逆に、磁気
抵抗素子22の抵抗値は低くなる。一方、磁性体板11
も180度回転すると、一点鎖線11’で表示した位置
に変位し、外周端面11a’は磁気抵抗素子23に最も
近づき、磁気抵抗素子24から最も遠くなる。従って、
磁気抵抗素子23の抵抗値は高くなり、逆に、磁気抵抗
素子24の抵抗値は低くなる。
When the magnetic plates 10 and 11 rotate, the outer peripheral end faces 10a and 11a separate from the magnetoresistive elements 22 and 24 and approach the magnetoresistive elements 21 and 23. Magnetic plate 10
Is rotated to the position indicated by the alternate long and short dash line 10 ′ when rotated by 180 degrees, and the outer peripheral end face 10 a ′ is closest to the magnetoresistive element 21 and farthest from the magnetoresistive element 22. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 21 increases, and conversely, the resistance value of the magnetoresistive element 22 decreases. On the other hand, the magnetic plate 11
Is also rotated by 180 degrees, it is displaced to the position indicated by the alternate long and short dash line 11 ', and the outer peripheral end face 11a' comes closest to the magnetoresistive element 23 and farthest from the magnetoresistive element 24. Therefore,
The resistance of the magnetoresistive element 23 increases, and conversely, the resistance of the magnetoresistive element 24 decreases.

【0035】磁性体板10,11がさらに回転すると、
外周端面10a,11aは磁気抵抗素子21,23から
離反し、磁気抵抗素子22,24に接近する。磁性体板
10は360度回転して元の位置に戻ると、外周端面1
0aは再び磁気抵抗素子22に最も近づく。従って、磁
気抵抗素子22の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗
素子21の抵抗値は元の低い値となる。一方、磁性体板
11も360度回転して元の位置に戻ると、外周端面1
1aは再び磁気抵抗素子24に最も近づく。従って、磁
気抵抗素子24の抵抗値は元の高い値となり、磁気抵抗
素子23の抵抗値は元の低い値となる。
When the magnetic plates 10 and 11 further rotate,
The outer peripheral end faces 10a and 11a are separated from the magnetoresistive elements 21 and 23 and approach the magnetoresistive elements 22 and 24. When the magnetic body plate 10 rotates 360 degrees and returns to the original position, the outer peripheral end face 1
0a comes closest to the magnetoresistive element 22 again. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 22 becomes the original high value, and the resistance value of the magnetoresistive element 21 becomes the original low value. On the other hand, when the magnetic plate 11 also rotates 360 degrees and returns to the original position, the outer peripheral end face 1
1a comes closest to the magnetoresistive element 24 again. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 24 becomes the original high value, and the resistance value of the magnetoresistive element 23 becomes the original low value.

【0036】こうして、トルクセンサ51からは、磁性
体板10,11が1回転する毎に、図7に示したグラフ
と同様な1周期の正弦波の出力信号S1,S2が出力さ
れる。磁性体板10と11は、円の中心から同方向に偏
心した位置で軸2,3に固定されているので、出力信号
S1とS2は位相差が0度となる。この出力信号S1と
S2は、電動パワーステアリング装置の制御回路用信号
として使用される。
Thus, each time the magnetic plates 10 and 11 make one rotation, the torque sensor 51 outputs sinusoidal output signals S1 and S2 of one cycle similar to the graph shown in FIG. Since the magnetic plates 10 and 11 are fixed to the axes 2 and 3 at positions eccentric in the same direction from the center of the circle, the output signals S1 and S2 have a phase difference of 0 degree. The output signals S1 and S2 are used as signals for a control circuit of the electric power steering device.

【0037】ここに、操舵側軸2と操舵機構側軸3との
間にトルクが発生し、トーションバー4に捻れが発生し
たときは、磁性体板10と11の相対位置が変化する。
従って、出力信号S2は点線S2’で表示した出力信号
波形となり、出力信号S1とS2の位相差にずれが生じ
る。そして、トーションバー4の捻れ量は、出力信号S
1とS2の位相差のずれに略比例する。トルクセンサ5
1は、この位相差のずれをトルク量として捉えるもので
ある。このように、トーションバー4の捻れ量を非接触
で測定するために、軸2,3に対して機械的に独立した
ケース55に磁気抵抗素子21〜24を配設し、軸2と
軸3との間に発生したトルクを非接触で測定することで
耐久性の高いトルクセンサ51にすることができる。
Here, when a torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3 and the torsion bar 4 is twisted, the relative positions of the magnetic plates 10 and 11 change.
Accordingly, the output signal S2 has an output signal waveform indicated by a dotted line S2 ', and a phase difference occurs between the output signals S1 and S2. The amount of twist of the torsion bar 4 is determined by the output signal S
It is substantially proportional to the difference in phase difference between S1 and S2. Torque sensor 5
No. 1 captures this phase difference deviation as a torque amount. As described above, in order to measure the amount of twist of the torsion bar 4 in a non-contact manner, the magnetoresistive elements 21 to 24 are disposed in the case 55 that is mechanically independent of the shafts 2 and 3. By measuring the torque generated between the two in a non-contact manner, a highly durable torque sensor 51 can be obtained.

【0038】なお、磁性体板10と11を、図10に示
すように楕円の磁性体板61に替えたトルクセンサ51
Aであってもよい。また、第2実施形態では、磁性体板
10,11を、円の中心から同方向に偏心した位置で軸
2,3に固定しているが、円の中心から相互に逆方向に
偏心した位置で軸2,3に固定してもよい。この場合、
出力信号S1とS2の位相差は180度となり、図5に
示したグラフと同様の出力信号波形が得られる。
A torque sensor 51 in which the magnetic plates 10 and 11 are replaced by elliptical magnetic plates 61 as shown in FIG.
A may be used. In the second embodiment, the magnetic plates 10 and 11 are fixed to the shafts 2 and 3 at positions eccentric from the center of the circle in the same direction. May be fixed to the shafts 2 and 3. in this case,
The phase difference between the output signals S1 and S2 is 180 degrees, and an output signal waveform similar to the graph shown in FIG. 5 is obtained.

【0039】[第3実施形態、図11〜図14]図11
及び図12に示すように、第3実施形態のトルクセンサ
71は、前記第1実施形態のトルクセンサ1において、
さらに、磁気抵抗素子25〜28を増設したものであ
る。
[Third Embodiment, FIGS. 11 to 14] FIG.
As shown in FIG. 12 and FIG. 12, the torque sensor 71 of the third embodiment is different from the torque sensor 1 of the first embodiment in that
Further, magnetoresistive elements 25 to 28 are added.

【0040】ケース55の外周壁部には、90度離れた
位置でかつ軸2,3の軸方向にトルク検出用穴56,5
8及びトルク検出用穴57,59がそれぞれ並設されて
いる。トルク検出用穴56〜59には、それぞれ磁気抵
抗素子21〜28、磁気抵抗素子21〜28にバイアス
磁界を印加する磁石M1〜M4が収容される。磁気抵抗
素子21,22,25,26は、磁性体板10の外周端
面10aに対向するように配置される。磁気抵抗素子2
3,24,27,28は、磁性体板11の外周端面11
aに対向するように配置される。これらの磁気抵抗素子
21〜28は、図13に示すように、電気的に接続され
る。
In the outer peripheral wall portion of the case 55, torque detecting holes 56, 5 are provided at positions separated by 90 degrees and in the axial direction of the shafts 2, 3.
8 and torque detecting holes 57 and 59 are provided side by side. The torque detecting holes 56 to 59 accommodate magnetoresistive elements 21 to 28 and magnets M1 to M4 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 21 to 28, respectively. The magnetoresistive elements 21, 22, 25 and 26 are arranged so as to face the outer peripheral end face 10 a of the magnetic plate 10. Magnetic resistance element 2
3, 24, 27 and 28 are outer peripheral end surfaces 11 of the magnetic plate 11;
a. These magnetoresistive elements 21 to 28 are electrically connected as shown in FIG.

【0041】次に、以上の構成のトルクセンサ71の作
用効果について説明する。トルクセンサ71において、
操舵側軸2と操舵機構側軸3との間にトルクが生じない
ときは、出力用端子43〜46には、磁性体板10,1
1が1回転する毎に、それぞれ図14に示すような1周
期の正弦波の出力信号S1〜S4が出力される。出力信
号S1とS2は位相差が180度である。出力信号S1
とS3及び出力信号S2とS4は、それぞれ位相差が9
0度である。
Next, the operation and effect of the torque sensor 71 having the above configuration will be described. In the torque sensor 71,
When no torque is generated between the steering-side shaft 2 and the steering-mechanism-side shaft 3, the output terminals 43 to 46 are connected to the magnetic plates 10 and 1 respectively.
Each time one rotation is performed, one cycle of sine wave output signals S1 to S4 as shown in FIG. 14 are output. The output signals S1 and S2 have a phase difference of 180 degrees. Output signal S1
And S3 and the output signals S2 and S4 have a phase difference of 9 respectively.
0 degrees.

【0042】一方、操舵側軸2と操舵機構側軸3との間
にトルクが発生し、トーションバー4に捻れが発生した
ときは、磁性体板10と11の相対位置が変化する。従
って、出力信号S2,S4は点線S2’,S4’で表示
した出力信号波形となり、出力信号S2,S4は、それ
ぞれ出力信号S1,S3との間の位相差にずれが生じ
る。そして、トーションバー4の捻れ量は、出力信号S
1とS2の位相差のずれや出力信号S3とS4の位相差
のずれに略比例する。トルクセンサ71は、この位相差
のずれをトルク量として捉えるものである。
On the other hand, when torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3 and the torsion bar 4 is twisted, the relative positions of the magnetic plates 10 and 11 change. Therefore, the output signals S2 and S4 have the output signal waveforms indicated by the dotted lines S2 'and S4', and the output signals S2 and S4 have a phase difference between the output signals S1 and S3, respectively. The amount of twist of the torsion bar 4 is determined by the output signal S
It is substantially proportional to the difference in phase difference between S1 and S2 and the difference in phase difference between output signals S3 and S4. The torque sensor 71 captures the deviation of the phase difference as a torque amount.

【0043】ここに、出力信号S1,S2が正弦波のピ
ーク値にあるときには、トーションバー4の捻れ量に対
する出力信号S1とS2の出力電圧の変化が少ない。こ
のため、トーションバー4がわずかに捻れた場合には、
出力信号S1とS2の位相差のずれでトルク量を正確に
検出することが困難となる。一方、出力信号S3とS4
は波形のゼロクロス点に位置しており、一番高感度を得
られる位置にある。そこで、このような場合には、位相
差のずれが大きい出力信号S3とS4でトルク量を検出
する。こうして、トルク量をより正確に検出することが
できるトルクセンサ71を得ることができる。
Here, when the output signals S1 and S2 are at the peak value of the sine wave, the change in the output voltage of the output signals S1 and S2 with respect to the amount of twist of the torsion bar 4 is small. Therefore, when the torsion bar 4 is slightly twisted,
It is difficult to accurately detect the amount of torque due to the phase difference between the output signals S1 and S2. On the other hand, output signals S3 and S4
Is located at the zero crossing point of the waveform, and is at a position where the highest sensitivity can be obtained. Therefore, in such a case, the torque amount is detected by the output signals S3 and S4 having a large phase difference. Thus, it is possible to obtain the torque sensor 71 that can more accurately detect the torque amount.

【0044】なお、磁気抵抗素子21〜28の位置関係
は、出力信号S1とS3の位相差及び出力信号S2とS
4の位相差がそれぞれ90度になるようにするのが好ま
しいが、必ずしもこれに限るものではなく、出力信号S
1〜S4の位相角が異なるように配置されていればその
位置関係は問わない。
The positional relationship between the magnetoresistive elements 21 to 28 is determined by the phase difference between the output signals S1 and S3 and the output signals S2 and S3.
4 is preferably 90 degrees, but is not necessarily limited to this, and the output signal S
The positional relationship does not matter as long as the phase angles of 1 to S4 are different.

【0045】[第4実施形態、図15及び図16]図1
5及び図16に示すように、第4実施形態のトルクセン
サ81は、前記第2実施形態のトルクセンサ51におい
て、さらに磁気抵抗素子25〜28を増設したものであ
る(磁気抵抗素子28は図示ぜず)。ケース55の外周
壁部には、90度離れた位置でかつ軸2,3の軸方向に
トルク検出用穴56,58、トルク検出用穴57,5
9、トルク検出用穴82,84及びトルク検出用穴8
3,85がそれぞれ並設されている(トルク検出用穴8
5は図示せず)。トルク検出用穴56〜59,82〜8
5には、それぞれ磁気抵抗素子21〜28、磁気抵抗素
子21〜28にバイアス磁界を印加する磁石M1〜M8
が収容される(磁石M8は図示せず)。磁気抵抗素子2
1と22、並びに、磁気抵抗素子25と26は、それぞ
れ操舵側軸2に対して線対称の位置に設けられると共
に、磁性体板10の外周端面10aに対向するように配
置されている。磁気抵抗素子23と24、並びに、磁気
抵抗素子27と28は、それぞれ操舵機構側軸3に対し
て線対称の位置に設けられると共に、磁性体板11の外
周端面11aに対向するように配置されている。これら
磁気抵抗素子21〜28は、図13に示すように、電気
的に接続される。
[Fourth Embodiment, FIGS. 15 and 16] FIG.
As shown in FIGS. 5 and 16, the torque sensor 81 of the fourth embodiment is obtained by adding magnetoresistive elements 25 to 28 to the torque sensor 51 of the second embodiment (the magnetoresistive element 28 is shown in the drawing). Zez). In the outer peripheral wall portion of the case 55, the torque detecting holes 56, 58,
9. Torque detection holes 82 and 84 and torque detection hole 8
3 and 85 are provided side by side (torque detection holes 8
5 is not shown). Torque detection holes 56 to 59, 82 to 8
5, magnets M1 to M8 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 21 to 28 and the magnetoresistive elements 21 to 28, respectively.
(The magnet M8 is not shown). Magnetic resistance element 2
1 and 22, and the magneto-resistive elements 25 and 26 are provided at positions symmetrical with respect to the steering shaft 2, respectively, and are arranged to face the outer peripheral end surface 10a of the magnetic plate 10. The magnetoresistive elements 23 and 24 and the magnetoresistive elements 27 and 28 are respectively provided at positions symmetrical with respect to the steering mechanism side shaft 3 and are arranged so as to face the outer peripheral end face 11 a of the magnetic plate 11. ing. These magnetoresistive elements 21 to 28 are electrically connected as shown in FIG.

【0046】以上の構成のトルクセンサ81は前記第3
実施形態のトルクセンサ71と同様の効果を奏する。
The torque sensor 81 having the above configuration is used for the third sensor.
The same effect as that of the torque sensor 71 of the embodiment can be obtained.

【0047】[第5実施形態、図17〜図19]図17
及び図18に示すように、第5実施形態のトルクセンサ
91は、前記第1実施形態のトルクセンサ1において、
平板の磁性体板10,11の替わりに、中心を通る位置
で折り曲げた円形または楕円形の磁性体板92,93を
使用したものである。操舵側軸2及び操舵機構側軸3に
は磁性体板92,93の中心位置で固定されている。
[Fifth Embodiment, FIGS. 17 to 19] FIG.
As shown in FIG. 18 and FIG. 18, the torque sensor 91 of the fifth embodiment differs from the torque sensor 1 of the first embodiment in that
Instead of the flat magnetic plates 10 and 11, circular or elliptical magnetic plates 92 and 93 bent at a position passing through the center are used. The steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3 are fixed at the center positions of the magnetic plates 92 and 93.

【0048】以上の構成からなるトルクセンサ91は、
磁性体板92,93が1回転すると、その端面92a,
93aが磁気抵抗素子21〜24から見て2度上下方向
に繰り返して変位する。従って、操舵側軸2と操舵機構
側軸3との間にトルクが生じないときは、磁性体板9
2,93が1回転する毎に、図19に示すような2周期
の正弦波の出力信号S1,S2を出力する。一方、操舵
側軸2と操舵機構側軸3との間にトルクが発生したとき
は、出力信号S2は点線S2’で表示した出力信号波形
となる。これにより、磁性体板は1回転する毎に1周期
の出力信号を出すトルクセンサと比較して、位相差のず
れに対する感度が大きいトルクセンサ91を得ることが
できる。
The torque sensor 91 having the above configuration is
When the magnetic plates 92 and 93 make one rotation, their end surfaces 92a and
93a is repeatedly displaced in the vertical direction twice as viewed from the magnetoresistive elements 21 to 24. Accordingly, when no torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3, the magnetic plate 9
Each time 2, 93 makes one rotation, it outputs sine wave output signals S1, S2 of two cycles as shown in FIG. On the other hand, when a torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3, the output signal S2 has an output signal waveform indicated by a dotted line S2 '. This makes it possible to obtain a torque sensor 91 having a greater sensitivity to a phase difference shift than a torque sensor that outputs an output signal of one cycle every time the magnetic plate rotates once.

【0049】[第6実施形態、図20及び図21]図2
0に示すように、第6実施形態のトルクセンサ101
は、前記第1実施形態のトルクセンサ1において、磁性
体板10,11の替わりに、外周端部に着磁をしたリン
グ磁石102,103を使用したものである。
[Sixth Embodiment, FIGS. 20 and 21] FIG.
0, the torque sensor 101 of the sixth embodiment
In the torque sensor 1 of the first embodiment, ring magnets 102 and 103 whose outer peripheral ends are magnetized are used in place of the magnetic plates 10 and 11.

【0050】リング磁石102,103は、それぞれ軸
2,3に対して傾斜している。リング磁石103の傾斜
方向は、リング磁石102の傾斜方向に対して90度異
なっている。そして、磁気抵抗素子21〜24にバイア
ス磁界を印加する磁石M1,M2は、リング磁石10
2,103の外周端部に着磁されている磁極(N極)と
は異なる磁極(S極)を、リング磁石102,103側
の面に着磁している。
The ring magnets 102 and 103 are inclined with respect to the axes 2 and 3, respectively. The inclination direction of the ring magnet 103 is different from the inclination direction of the ring magnet 102 by 90 degrees. The magnets M1 and M2 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive elements 21 to 24 are ring magnets 10
Magnetic poles (S-poles) different from the magnetic poles (N-poles) magnetized on the outer peripheral ends of the ring magnets 2 and 103 are magnetized on the surfaces on the ring magnets 102 and 103 side.

【0051】以上の構成からなるトルクセンサ101
は、操舵側軸2と操舵機構側軸3との間にトルクが生じ
ないときは、リング磁石102,103が1回転する毎
に、図21に示すような1周期の正弦波の出力信号S
1,S2を出力する。一方、操舵側軸2と操舵機構側軸
3との間にトルクが発生したときは、出力信号S2は、
点線S2’で表示した出力信号波形となる。
The torque sensor 101 having the above configuration
When no torque is generated between the steering-side shaft 2 and the steering-mechanism-side shaft 3, each time the ring magnets 102 and 103 make one rotation, a one-cycle sine wave output signal S as shown in FIG.
1 and S2 are output. On the other hand, when a torque is generated between the steering shaft 2 and the steering mechanism shaft 3, the output signal S2 becomes
The output signal waveform is indicated by the dotted line S2 '.

【0052】このとき、磁石M1,M2とリング磁石1
02,103との間には吸引力が生じており、磁石M
1,M2とリング磁石102,103との間に大きな磁
束が発生する。磁気抵抗素子21〜24は、磁束が大き
くなるにつれて高感度になり、磁気抵抗素子21〜24
からの出力信号S1,S2が大きくなる。この結果、ト
ルク量の検出精度が高いトルクセンサ101を得ること
ができる。
At this time, the magnets M1 and M2 and the ring magnet 1
02 and 103, an attractive force is generated, and the magnet M
A large magnetic flux is generated between the ring magnets 1 and M2 and the ring magnets 102 and 103. The magnetoresistive elements 21 to 24 become more sensitive as the magnetic flux increases, and the magnetoresistive elements 21 to 24
, The output signals S1 and S2 are increased. As a result, it is possible to obtain the torque sensor 101 having high torque amount detection accuracy.

【0053】[他の実施形態]なお、本発明に係るトル
クセンサは前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。前記実施
形態では、磁電変換素子として磁気抵抗素子を使用した
が、必ずしもこれに限るものではなく、ホール素子、強
磁性体薄膜素子、MR素子等を使用してもよい。また、
出力信号S1〜S4は、正弦波の他に、三角波等であっ
てもよい。
[Other Embodiments] The torque sensor according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the gist. In the above-described embodiment, the magnetoresistive element is used as the magnetoelectric conversion element. However, the present invention is not limited to this, and a Hall element, a ferromagnetic thin film element, an MR element, or the like may be used. Also,
The output signals S1 to S4 may be triangular waves or the like in addition to the sine waves.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、磁電変換素子を、回転軸に固定された磁性体板
の外周端面に対向して配置しているので、磁電変換素子
は回転軸に対して機械的に独立した状態で、回転軸に発
生したトルクを非接触で検出することができる。さら
に、機構部も接触部分を有さないので、完全非接触での
検出が可能である。また、機械加工部品も少なく、構成
も簡素であるため低コストのトルクセンサを得ることが
できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the magneto-electric conversion element is disposed so as to face the outer peripheral end surface of the magnetic plate fixed to the rotating shaft. Can detect the torque generated on the rotating shaft in a non-contact manner while being mechanically independent of the rotating shaft. Furthermore, since the mechanism does not have a contact portion, it is possible to perform complete non-contact detection. In addition, since there are few machined parts and the configuration is simple, a low-cost torque sensor can be obtained.

【0055】また、軸が一回転する間に、2周期以上の
検出信号が出力されるようにすれば、1周期の場合と比
較して位相差ずれの感度を大きくすることができる。
If the detection signal of two or more cycles is output during one rotation of the shaft, the sensitivity to the phase difference shift can be increased as compared with the case of one cycle.

【0056】また、前記磁電変換素子から出力される検
出信号とは異なる位相角を有する検出信号を出力するよ
うに、更に、磁電変換素子を前記複数の磁性体板の外周
端面にそれぞれ対向して配置することにより、一方の検
出信号が位相差ずれを検出することが困難である場合に
は、他方の検出信号を用いて位相差ずれを検出すること
ができる。これにより、より正確なトルク検出を行うこ
とができる。
Further, a magneto-electric conversion element is further opposed to the outer peripheral end faces of the plurality of magnetic plates so as to output a detection signal having a phase angle different from the detection signal output from the magneto-electric conversion element. By arranging, when it is difficult to detect a phase difference shift of one of the detection signals, the phase difference shift can be detected by using the other detection signal. Thus, more accurate torque detection can be performed.

【0057】さらに,磁性体板が外周端部に着磁した磁
石のときは、磁電変換素子に強力な磁界が印加され、磁
電変換素子の感度を高くすることができる。
Further, when the magnetic plate is a magnet magnetized at the outer peripheral end, a strong magnetic field is applied to the magnetoelectric conversion element, and the sensitivity of the magnetoelectric conversion element can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るトルクセンサの第1実施形態を示
す縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a torque sensor according to the present invention.

【図2】図1に示したトルクセンサの横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the torque sensor shown in FIG.

【図3】図1に示したトルクセンサに使用される磁気抵
抗素子の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of a magnetoresistive element used in the torque sensor shown in FIG.

【図4】図1に示したトルクセンサの電気回路図。FIG. 4 is an electric circuit diagram of the torque sensor shown in FIG.

【図5】図1に示したトルクセンサの出力信号波形を示
すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing an output signal waveform of the torque sensor shown in FIG.

【図6】図1に示したトルクセンサの変形例を示す縦断
面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the torque sensor shown in FIG. 1;

【図7】図6に示したトルクセンサの出力信号波形を示
すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing an output signal waveform of the torque sensor shown in FIG. 6;

【図8】本発明に係るトルクセンサの第2実施形態を示
す縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the torque sensor according to the present invention.

【図9】図8に示したトルクセンサの横断面図。9 is a transverse sectional view of the torque sensor shown in FIG.

【図10】図8に示したトルクセンサの変形例を示す横
断面図。
FIG. 10 is a transverse sectional view showing a modification of the torque sensor shown in FIG. 8;

【図11】本発明に係るトルクセンサの第3実施形態を
示す縦断面図。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the torque sensor according to the present invention.

【図12】図11に示したトルクセンサの横断面図。FIG. 12 is a transverse sectional view of the torque sensor shown in FIG. 11;

【図13】図11に示したトルクセンサの電気回路図。FIG. 13 is an electric circuit diagram of the torque sensor shown in FIG. 11;

【図14】図11に示したトルクセンサの出力信号波形
を示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing an output signal waveform of the torque sensor shown in FIG. 11;

【図15】本発明に係るトルクセンサの第4実施形態を
示す縦断面図。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the torque sensor according to the present invention.

【図16】図15に示したトルクセンサの横断面図。16 is a cross-sectional view of the torque sensor shown in FIG.

【図17】本発明に係るトルクセンサの第5実施形態を
示す縦断面図。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the torque sensor according to the present invention.

【図18】図17に示したトルクセンサの横断面図。18 is a transverse sectional view of the torque sensor shown in FIG.

【図19】図17に示したトルクセンサの出力信号波形
を示すグラフ。
FIG. 19 is a graph showing an output signal waveform of the torque sensor shown in FIG.

【図20】本発明に係るトルクセンサの第6実施形態を
示す縦断面図。
FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the torque sensor according to the present invention.

【図21】図20に示したトルクセンサの出力信号波形
を示すグラフ。
21 is a graph showing an output signal waveform of the torque sensor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A,51,51A,71,81,91,101…
トルクセンサ 2…操舵側軸 3…操舵機構側軸 4…トーションバー 10,11,61,92,93…磁性体板 10a,11a,61a,92a,93a…外周端面 21〜28…磁気抵抗素子 102,103…リング磁石 M1〜M8…バイアス用磁石
1, 1A, 51, 51A, 71, 81, 91, 101 ...
Torque sensor 2 Steering side shaft 3 Steering mechanism side shaft 4 Torsion bar 10, 11, 61, 92, 93 Magnetic plate 10a, 11a, 61a, 92a, 93a Outer peripheral end surface 21-28 Magnetic resistance element 102 , 103: Ring magnets M1 to M8: Bias magnets

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トーションバーを介して同軸的に連結さ
れ、かつ、回転トルクが加わった際にトーションバーの
捻れにより相対的に回転変位可能な複数の軸における前
記回転トルクを検出するトルクセンサにおいて、 前記複数の軸のそれぞれに固定され、軸の回転に伴って
位置が変化する複数の磁性体板と、 前記複数の磁性体板の外周端面にそれぞれ対向して配置
され、軸の回転による前記複数の磁性体板の位置変化を
検出する磁電変換素子とを備え、 前記磁性体板が前記軸に対して傾斜していること、 を特徴とするトルクセンサ。
1. A torque sensor which is coaxially connected via a torsion bar and detects the rotational torque on a plurality of shafts which can be relatively rotated and displaced by torsion of the torsion bar when a rotational torque is applied. A plurality of magnetic plates fixed to each of the plurality of shafts, the positions of which change with the rotation of the shafts; and a plurality of magnetic plates arranged opposite to the outer peripheral end surfaces of the plurality of magnetic plates, A magneto-electric conversion element that detects a change in the position of a plurality of magnetic plates, wherein the magnetic plates are inclined with respect to the axis.
【請求項2】 前記磁性体板の外周端面に対向して配置
されている磁電変換素子が、前記磁性体板毎に、軸方向
に対して平行な方向に少なくとも二つ並置されているこ
とを特徴とする請求項1記載のトルクセンサ。
2. A method according to claim 1, wherein at least two magneto-electric conversion elements arranged opposite to an outer peripheral end face of said magnetic plate are arranged side by side in a direction parallel to an axial direction for each magnetic plate. The torque sensor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 トーションバーを介して同軸的に連結さ
れ、かつ、回転トルクが加わった際にトーションバーの
捻れにより相対的に回転変位可能な複数の軸における前
記回転トルクを検出するトルクセンサにおいて、 前記複数の軸のそれぞれに固定され、軸の回転に伴って
位置が変化する複数の磁性体板と、 前記複数の磁性体板の外周端面にそれぞれ対向して配置
され、軸の回転による前記複数の磁性体板の位置変化を
検出する磁電変換素子とを備え、 前記磁性体板が中心から偏心した位置で前記軸に固定さ
れていること、 を特徴とするトルクセンサ。
3. A torque sensor which is coaxially connected via a torsion bar and detects the rotational torque on a plurality of shafts which can be relatively rotated and displaced by a twist of the torsion bar when a rotational torque is applied. A plurality of magnetic plates fixed to each of the plurality of shafts, the positions of which change with the rotation of the shafts; and A magneto-electric conversion element for detecting a change in the position of a plurality of magnetic plates, wherein the magnetic plates are fixed to the shaft at a position eccentric from the center.
【請求項4】 前記磁性体板の外周端面に対向して配置
されている磁電変換素子が、前記磁性体板毎に、軸に対
して線対称の位置に少なくとも二つ配置されると共に、
前記二つの磁電変換素子を直列接続したことを特徴とす
る請求項3記載のトルクセンサ。
4. At least two magneto-electric conversion elements disposed opposite to an outer peripheral end face of the magnetic plate are disposed at positions symmetrical with respect to an axis for each of the magnetic plates.
The torque sensor according to claim 3, wherein the two magnetoelectric conversion elements are connected in series.
【請求項5】 前記磁性体板が円形及び楕円形のうちの
いずれか一方であることを特徴とする請求項1ないし請
求項4記載のトルクセンサ。
5. The torque sensor according to claim 1, wherein the magnetic plate has one of a circular shape and an elliptical shape.
【請求項6】 前記磁電変換素子から出力される検出信
号とは異なる位相角度を有する検出信号を出力するよう
に、更に、磁電変換素子を前記複数の磁性体板の外周端
面にそれぞれ対向して配置したことを特徴とする請求項
1ないし請求項5記載のトルクセンサ。
6. A magneto-electric conversion device further comprising a plurality of magneto-electric conversion devices opposed to outer peripheral end surfaces of the plurality of magnetic plates so as to output a detection signal having a phase angle different from a detection signal output from the magneto-electric conversion device. The torque sensor according to claim 1, wherein the torque sensor is arranged.
JP15710999A 1999-06-03 1999-06-03 Torque sensor Pending JP2000346727A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15710999A JP2000346727A (en) 1999-06-03 1999-06-03 Torque sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15710999A JP2000346727A (en) 1999-06-03 1999-06-03 Torque sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000346727A true JP2000346727A (en) 2000-12-15

Family

ID=15642437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15710999A Pending JP2000346727A (en) 1999-06-03 1999-06-03 Torque sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000346727A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007008256A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Jtekt Corp Power steering device
JP2010261739A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Tdk Corp Torque detection device
KR101537191B1 (en) * 2014-05-15 2015-07-23 대성전기공업 주식회사 Powersteering torque sensor unit for a vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007008256A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Jtekt Corp Power steering device
JP4622703B2 (en) * 2005-06-29 2011-02-02 株式会社ジェイテクト Power steering device
JP2010261739A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Tdk Corp Torque detection device
KR101537191B1 (en) * 2014-05-15 2015-07-23 대성전기공업 주식회사 Powersteering torque sensor unit for a vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8587295B2 (en) Angle detection apparatus and position detection apparatus
JP3464195B2 (en) Magnetic sensor, magnetic sensor device, and torque sensor
US8890514B2 (en) Magnetic multi-periodic absolute position sensor
JP3848670B1 (en) Rotation angle detector
US4668914A (en) Circular, amorphous metal, Hall effect magnetic field sensor with circumferentially spaced electrodes
JP3075727B2 (en) Relative displacement measuring device
JP4319153B2 (en) Magnetic sensor
US8854054B2 (en) Rotation angle sensor
JP4900835B2 (en) Angle detection device, valve device and non-contact volume
JP2003114103A (en) Angle-of-rotation detector, torque detector and steering gear
US11248971B2 (en) Magnetic field torque and/or angle sensor
JP4947250B2 (en) Angle detector
WO2008075623A1 (en) Rotation angle detector
EP3151017B1 (en) Amr speed and direction sensor for use with magnetic targets
US6205866B1 (en) Sensor arrangement for detecting changes in angle
JP2000346727A (en) Torque sensor
JPH0743288B2 (en) Torque sensor
JP2003315178A (en) Torque detector
JP2002005689A (en) Magnetic sensor and magnetic sensor device
JP2003194901A (en) Magnetic field sensor
JP2000298037A (en) Rotation sensor
JP4543297B2 (en) Magnetic encoder
JP2001004465A (en) Torque sensor
JPH0526748A (en) Measuring device for torque on shaft
JPS6111982Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060223

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081121

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20081202

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090331