JP2002039881A - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

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JP2002039881A
JP2002039881A JP2000229667A JP2000229667A JP2002039881A JP 2002039881 A JP2002039881 A JP 2002039881A JP 2000229667 A JP2000229667 A JP 2000229667A JP 2000229667 A JP2000229667 A JP 2000229667A JP 2002039881 A JP2002039881 A JP 2002039881A
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JP
Japan
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shaft
torque
magnetic field
case
housing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000229667A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenjiro Soejima
健次郎 副島
Hitoshi Manda
仁 萬田
Masaharu Baba
正春 馬場
Toshiaki Yatani
俊晃 矢谷
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Koyo Electronics Industries Co Ltd
Original Assignee
Koyo Electronics Industries Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor capable of measuring torques even at high temperatures or in an environment where water or oil exists, while being structurally simple, inexpensive and highly reliable. SOLUTION: The torque sensor includes a shaft 1 with a magnetized part magnetized to produce a magnetic field matching the strength of torque applied, and a magnetic field detection means placed near the shaft 1 for detecting the strength of the magnetic field generated by the torque applied to the shaft 1, with the shaft 1 being separated from the magnetic field detection means, and the detection means being detachably mountable to a housing 30 or the like containing the shaft 1.

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、軸に加わるトルク
を非接触で検出するトルク検出器に関すものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detector for detecting torque applied to a shaft in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種トルク検出器には、例え
ば、特公平7−117464号公報や特許第28119
80号公報に記載されているように、磁歪合金軸に直接
±45°の溝を設けたものや、エッチング処理により±
45°のリスット加工を施したアモルファス合金箔を軸
に接着した検出部を備えたトルク検出軸を、軸受により
回転自在かつ軸方向に位置規制して支持すると共に、ト
ルク検出軸の外周に検出部と対向し、かつ所定の間隙を
隔てて検出コイルを配設して一体に構成したものがあ
る。そして、トルク検出軸にトルクが加わると、磁歪合
金軸又はアモルファス合金箔の応力変化に伴う透磁率の
変化を検出コイルのインピーダンスの変化として検出す
るようにしたものである(従来技術1)。
2. Description of the Related Art Conventional torque detectors of this type include, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 7-117664 and Japanese Patent No. 28119.
No. 80, a groove provided directly with ± 45 ° on a magnetostrictive alloy shaft or ±
A torque detection shaft provided with a detection unit bonded to a shaft with an amorphous alloy foil subjected to a 45 ° list processing is supported by a bearing in a rotatable and axially restricted position, and a detection unit is provided on the outer periphery of the torque detection shaft. And a detection coil disposed integrally with a predetermined gap therebetween. Then, when a torque is applied to the torque detection shaft, a change in magnetic permeability due to a change in stress of the magnetostrictive alloy shaft or the amorphous alloy foil is detected as a change in impedance of the detection coil (prior art 1).

【0003】また、特許第2797021号公報には、
トルクが加わるシャフトを予め捻れ易く細めに形成した
トーションバーにより、磁気結合体の位相変位を外周に
配設された検出コイルによりインピーダンスの変化量と
して検出するトルク測定装置が記載されている(従来技
術2)。さらに、トルクが加わるシャフトに直接ストレ
ーンゲージを接着固定し、トルクによる歪量をスリップ
リングで外部に取出すようにした歪検出方式のものもあ
る(従来技術3)。
[0003] Also, Japanese Patent No. 2797021 discloses that
There is described a torque measuring device that detects a phase displacement of a magnetic coupling body as a change in impedance by a torsion bar in which a shaft to which torque is applied is formed to be thin and easy to twist in advance by a detection coil disposed on an outer periphery (prior art). 2). Further, there is a strain detection type in which a strain gauge is directly adhered and fixed to a shaft to which a torque is applied, and a distortion amount due to the torque is taken out to the outside by a slip ring (prior art 3).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来技術1において、
磁歪合金軸に直接±45°の溝を加工するものは、トル
ク特性に影響を及ぼすパラメータが多く、また部品点数
が多いばかりでなく各部品の精度が要求されるため製造
が面倒で、高価になるという問題がある。また、アモル
ファス合金箔を用いたものは、トルク検出軸にアモルフ
ァス合金箔を接着するのが面倒であると共に、接着した
アモルファス合金箔とトルク検出軸の熱膨張係数の違い
により、温度特性が悪いという問題がある。
SUMMARY OF THE INVENTION In the prior art 1,
When machining a groove of ± 45 ° directly on the magnetostrictive alloy shaft, there are many parameters that affect the torque characteristics, and not only the number of parts is large, but also the accuracy of each part is required, so manufacturing is troublesome and expensive. Problem. In addition, in the case of using an amorphous alloy foil, it is troublesome to bond the amorphous alloy foil to the torque detection shaft, and the temperature characteristics are poor due to a difference in the thermal expansion coefficient between the bonded amorphous alloy foil and the torque detection shaft. There's a problem.

【0005】さらに、従来技術2のトルク測定装置は、
捻れ易くするためにトーションバーの軸径を細めに形成
しているため機械的強度が不足しており、これを補うた
めのメカニカルストッパ等を測定装置に内蔵しているた
め外形寸法が大きくなり、その上部品点数も多いため高
価である。また、従来技術3の歪検出方式は、歪量を信
号として外部に取出す手段としてスリップリングを用い
ているため、定期的なスリップリングの交換が必要であ
るばかりでなく、スリップリングを内蔵しているため外
形寸法が大きくなり、高価な商品でメンテナンス費用も
かかるため、検査機器など特定の装置に使用範囲が限定
されている。
[0005] Further, the torque measuring device of the prior art 2 is:
Since the shaft diameter of the torsion bar is made thinner to make it easier to twist, the mechanical strength is insufficient, and the mechanical stopper etc. to compensate for this is built in the measuring device, so the outer dimensions become large, In addition, it is expensive because of the large number of parts. Further, the distortion detection method of the prior art 3 uses a slip ring as a means for extracting the amount of distortion as a signal to the outside. Therefore, it is necessary not only to periodically replace the slip ring but also to incorporate the slip ring. Therefore, the external dimensions are large, and expensive products require maintenance costs, so that the range of use for specific devices such as inspection equipment is limited.

【0006】さらに、従来技術1〜3のトルク検出器に
おいては、構造上、トルク検出軸と検出コイルや電気部
品とが容器内に一体に組込まれているため、水や油等の
多い環境内では使用することができず、防水、防油対策
を施すことである程度の使用は可能となるが、コスト高
になることは避けられない。また、高温環境化で使用す
る場合は、すべての部品が同じ温度になるため、電気部
品や樹脂部品の仕様が制約されて使用温度範囲が限定さ
れるという問題もある。
Further, in the torque detectors of the prior arts 1 to 3, since the torque detection shaft and the detection coil and the electric parts are integrally incorporated in the container due to the structure, the torque detector is used in an environment where there is much water or oil. Can not be used, and it is possible to use it to some extent by taking waterproof and oil-proof measures, but it is unavoidable that the cost increases. In addition, when used in a high-temperature environment, since all parts have the same temperature, there is also a problem that the specification of electrical parts and resin parts is restricted, and the operating temperature range is limited.

【0007】さらに、トルク検出器を組込む装置内に、
容器を組込むための大きなスペースが必要であるため使
用場所が制約されており、また、電気的出力を装置から
外部に取出すためのリード線の取出し口の防水手段が必
要で、その上密集装置内での配線処理が面倒であった。
[0007] Further, in a device incorporating a torque detector,
Use space is limited due to the need for a large space for assembling the container.Waterproof means is required for the lead wire outlet to take out the electrical output from the device. Wiring process was troublesome.

【0008】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、高温あるいは水や油が存在する環境下に
おいても確実にトルクを測定することができ、その上構
造が簡単で小形化することのできる安価で信頼性の高い
トルク検出器を提供することを目的としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can surely measure a torque even in a high temperature environment or in an environment where water or oil exists, and has a simple and compact structure. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and highly reliable torque detector that can perform the torque detection.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係るトルク検出
器は、加えられたトルクの強さに対応した磁界が発生す
るように着磁された着磁部を有する軸と、該軸の近傍に
配設され、該軸に加えられたトルクによって発生した磁
界の強さを検出する磁界検出手段とを備え、前記軸と磁
界検出手段とを分離すると共に、該磁界検出手段を前記
軸が収容されたハウジング等に対して着脱可能に構成し
たものである。
According to the present invention, there is provided a torque detector comprising: a shaft having a magnetized portion magnetized so as to generate a magnetic field corresponding to the intensity of an applied torque; And a magnetic field detecting means for detecting the strength of a magnetic field generated by the torque applied to the shaft. The magnetic field detecting means is separated from the shaft, and the magnetic field detecting means is housed in the shaft. It is configured to be detachable from a mounted housing or the like.

【0010】上記の磁界検出手段を、磁界検出センサを
有するプリント基板と、非磁性材料からなり前記プリン
ト基板が収容されるケース等とによって構成した。ま
た、上記のケース内に合成樹脂を充填した。さらに、上
記のケースに磁気シールドを施した。
The above-mentioned magnetic field detecting means is constituted by a printed board having a magnetic field detecting sensor, a case made of a non-magnetic material and containing the printed board. The above case was filled with a synthetic resin. Further, a magnetic shield was applied to the above case.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図10は本発明に係るトルク検出
器の原理的説明図である。図において、1は磁性材料か
らなり、回転可能に支持されて加えられたトルクを検出
するトルク検出軸(以下、単に軸という)で、この軸1
には軸線と直交し、かつ所定の間隔を隔てて互いに反対
方向に全周にわたって着磁された着磁部2a,2bが設
けられており、常時は両着磁部2a,2bはバランス状
態にあり、磁界は発生していない。軸1に矢印で示すよ
うなトルクが加えられると、着磁部2a,2bのバラン
スが崩れてトルクの強さに対応した磁界Mが発生する。
FIG. 10 is a view for explaining the principle of a torque detector according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a torque detecting shaft (hereinafter, simply referred to as a shaft) which is made of a magnetic material, is rotatably supported, and detects applied torque.
Are provided with magnetized portions 2a and 2b which are perpendicular to the axis and are magnetized over the entire circumference in a direction opposite to each other at a predetermined interval, and the magnetized portions 2a and 2b are always in a balanced state. Yes, and no magnetic field is generated. When a torque as indicated by an arrow is applied to the shaft 1, the balance between the magnetized portions 2a and 2b is lost, and a magnetic field M corresponding to the strength of the torque is generated.

【0012】3a,3bは例えば磁気抵抗素子やホール
素子等からなり、発生した磁界を検出する磁界検出セン
サ(以下、単に検出センサという)で、軸1の着磁部2
a,2bに対向して配設されており、軸1にトルクが加
えられて着磁部2a,2bから磁界が発生すると、磁界
の強さに対応した電気信号(電圧又は電流)あるいは位
相などの変化を出力する。4は上記の電気信号を増幅す
る増幅器で、検出センサ3a,3bの出力による電気信
号の変化を変換器5によりトルク値に変換することによ
り、図11に示すように直線的なトルク値を得ることが
できる。なお、検出センサ3a,3bによる電気信号の
変化の処理手段は上記に限定するものではなく、適宜の
手段を採用することができる。
Reference numerals 3a and 3b denote, for example, magnetic field detecting sensors (hereinafter simply referred to as detecting sensors) for detecting a generated magnetic field.
When a torque is applied to the shaft 1 and a magnetic field is generated from the magnetized portions 2a and 2b, an electric signal (voltage or current) or phase corresponding to the strength of the magnetic field is provided. Output the change of Numeral 4 denotes an amplifier for amplifying the above electric signal. The converter 5 converts a change in the electric signal due to the output of the detection sensors 3a and 3b into a torque value by the converter 5, thereby obtaining a linear torque value as shown in FIG. be able to. The means for processing the change in the electric signal by the detection sensors 3a and 3b is not limited to the above, and an appropriate means can be adopted.

【0013】[実施の形態1]図1は本発明の実施の形
態1に係るトルク検出器の縦断面図、図2はその要部の
外観斜視図、図3は図1の分解斜視図である。なお、図
10で説明したトルク検出器と同じ部分にはこれと同じ
符号を付し、説明を省略する。図おいて、30は例えば
自動車のトランスミッションのハウジングで、開口部3
1が設けられており、開口部31の周囲にはねじ穴32
が設けられている。1はハウジング30内に回転可能か
つ軸方向の移動が規制されて設置されたトルク検出用の
軸で、図10で説明したように、ハウジング30の開口
部31内に位置するように着磁部2a,2bが設けられ
ており、トランスミッションのギア(図示せず)により
駆動される。
[First Embodiment] FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a torque detector according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of a main part thereof, and FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. is there. The same parts as those of the torque detector described with reference to FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the figure, reference numeral 30 denotes a housing of a transmission of an automobile, for example, and the opening 3
1 are provided, and a screw hole 32 is provided around the opening 31.
Is provided. Numeral 1 denotes a torque detecting shaft which is rotatably mounted in the housing 30 and whose movement in the axial direction is regulated. As shown in FIG. 10, the magnetizing portion 1 is located in the opening 31 of the housing 30. 2a and 2b are provided, and are driven by a transmission gear (not shown).

【0014】10は上部に開口部13を有し下部が閉塞
されたほぼ門型で中空のケースで、例えば、合成樹脂、
アルミニウムの如き非磁性材料によって形成されてい
る。このケース10は一対の脚部11a,11bと、上
部外周に設けたフランジ部12とからなり、開口部13
の内壁の両側には、それぞれ対向して脚部11a,11
bの下端部に達する各一対のガイド溝14a,14bが
設けられている。15はハウジング30のねじ穴32に
対応してフランジ部12に設けたねじ挿通穴である。1
6は非磁性材料からなり、ケース10の開口部13を閉
塞する閉塞板で、コネクタ17を備えており、四隅には
ケース10のねじ挿通穴15に対応してねじ挿通穴18
が設けられている。19はコネクタ17に接続されたケ
ーブルである。
Reference numeral 10 denotes a substantially portal-shaped and hollow case having an opening 13 at an upper part and a lower part closed, for example, a synthetic resin,
It is formed of a non-magnetic material such as aluminum. The case 10 includes a pair of legs 11a and 11b and a flange 12 provided on the upper outer periphery.
The legs 11a, 11
A pair of guide grooves 14a and 14b each reaching the lower end of b are provided. Reference numeral 15 denotes a screw insertion hole provided in the flange portion 12 corresponding to the screw hole 32 of the housing 30. 1
Reference numeral 6 denotes a closing plate which is made of a non-magnetic material and closes the opening 13 of the case 10, and has connectors 17, and has screw insertion holes 18 at four corners corresponding to the screw insertion holes 15 of the case 10.
Is provided. 19 is a cable connected to the connector 17.

【0015】20a,20bはプリント基板で、軸1の
着磁部2a,2bに対応した位置にはそれぞれ検出セン
サ3a,3bが搭載されており、また、図示してない
が、プリント配線が形成されて増幅器等を構成する多く
の電気部品が搭載されている。21はプリント基板20
a,20bとコネクタ17を接続するリード線である。
このプリント基板20a,20bは、検出センサ3a,
3bを内側に向けて、ケース10の開口部13側からそ
の両端部をガイド溝14a,14bに嵌合し、脚部11
a,11bの下端部に達するまで挿入され、実装され
る。
Reference numerals 20a and 20b denote printed circuit boards, on which detection sensors 3a and 3b are mounted at positions corresponding to the magnetized portions 2a and 2b of the shaft 1, respectively. Many electrical components constituting the amplifier and the like are mounted. 21 is a printed circuit board 20
a, 20b and lead wires for connecting the connector 17;
These printed circuit boards 20a, 20b are provided with detection sensors 3a,
3b is turned inward, and both ends of the case 10 are fitted into the guide grooves 14a and 14b from the opening 13 side of the case 10, and the leg 11
a and 11b are inserted and mounted until they reach the lower end.

【0016】このように構成した本実施の形態において
は、プリント基板20a,20bが実装されたケース1
0を、その脚部11a,11bが軸1を跨ぐようにして
開口部31からハウジング30内に挿入し、フランジ部
12を直接又はパッキンを介してハウジング30上に載
置する。ついで、コネクタ17にリード線21が接続さ
れた閉塞板16をケース10上に載置し、各ねじ挿通穴
18,15にねじ40を挿通してハウジング30のねじ
穴32に螺入し、一体に固定すればケース10の取付け
を終了する。このとき、プリント基板20a,20bに
設けた検出センサ3a,3bは軸1の着磁部2a,2b
とそれぞれ対向する。なお、例えば一方のプリント基板
(例えば、20a)に、軸1の着磁部2a,2bにそれ
ぞれ対向する検出センサ3a,3bを設け、他方のプリ
ント基板20bを省略してもよい。
In the present embodiment configured as described above, the case 1 in which the printed boards 20a and 20b are mounted
0 is inserted into the housing 30 from the opening 31 so that the legs 11a and 11b straddle the shaft 1, and the flange 12 is placed on the housing 30 directly or via packing. Next, the closing plate 16 to which the lead wire 21 is connected to the connector 17 is placed on the case 10, a screw 40 is inserted into each of the screw insertion holes 18, 15, and screwed into the screw hole 32 of the housing 30 to be integrated. , The mounting of the case 10 is completed. At this time, the detection sensors 3a and 3b provided on the printed circuit boards 20a and 20b are magnetized portions 2a and 2b of the shaft 1.
Respectively. Note that, for example, the detection sensors 3a and 3b facing the magnetized portions 2a and 2b of the shaft 1 may be provided on one printed circuit board (for example, 20a), and the other printed circuit board 20b may be omitted.

【0017】図4は本実施の形態に係るトルク検出器に
より、ハウジング30内に設置した各種外径(外径6m
mから25mmまでの6種類)の軸1に加えられたトル
クを測定した結果を示す線図で、軸1の径が小さいほど
トルクの変化に対する出力電圧が大きく、軸1の外径が
大きくなるとトルクの変化に対する出力電圧が小さいこ
とがわかる。
FIG. 4 shows the torque detector according to the present embodiment, which has various outer diameters (outer diameter 6 m) installed in the housing 30.
6 is a diagram showing the results of measuring the torque applied to the shaft 1 (six types from m to 25 mm). As the diameter of the shaft 1 is smaller, the output voltage with respect to the change in torque is larger, and when the outer diameter of the shaft 1 is larger. It can be seen that the output voltage for a change in torque is small.

【0018】本実施の形態においては、トルクが加わる
軸1と、そのトルクを検出するセンサ3a,3bとを完
全に分離し、かつケース10の下部を二又に形成して軸
1の全周を覆わないように構成し、ケース10をハウジ
ング30の外部から着脱しうるようにしたので、ケース
10の着脱及びメンテナンスがきわめて容易である。ま
た、内部に油が収容された高温になる自動車のトランス
ミッション、エンジン部、工作機械等、あるいは水が存
在したり多湿の場所等の悪条件下においても、ケース1
0を外部から装着して検出センサ3a,3bを軸1の着
磁部2a,2bの近傍に位置させるようにしたので、こ
れらの悪条件の影響を受けることなく、軸1に加えられ
るトルクを精度よく測定することができる。
In this embodiment, the shaft 1 to which the torque is applied and the sensors 3a and 3b for detecting the torque are completely separated, and the lower part of the case 10 is bifurcated to form the entire circumference of the shaft 1. Is not covered, and the case 10 can be attached and detached from the outside of the housing 30. Therefore, attachment and detachment and maintenance of the case 10 are extremely easy. In addition, the case 1 can also be used under adverse conditions, such as a transmission, an engine, a machine tool, or the like of a high-temperature automobile in which oil is contained, or where water exists or is humid.
0 is externally mounted to position the detection sensors 3a and 3b near the magnetized portions 2a and 2b of the shaft 1, so that the torque applied to the shaft 1 can be reduced without being affected by these adverse conditions. It can be measured accurately.

【0019】また、ケース10は構造が簡単で小形化さ
れるので、取付けにあたって広いスペースを必要とせ
ず、密集構造のハウジング30内での使用も容易であ
る。さらに、プリント基板20a,20bからのリード
線21をコネクタ17を介して外部に取出すようにした
ので、配線作業がきわめて容易であり、また、部品点数
が大幅に減ったため組立が簡単でコストを大幅に低減す
ることができ、これらにより、安価で信頼性の高いトル
ク検出器を得ることができる。
Since the case 10 has a simple structure and a small size, it does not require a large space for mounting, and can be easily used in the housing 30 having a dense structure. Further, since the lead wires 21 from the printed circuit boards 20a and 20b are taken out to the outside via the connector 17, the wiring work is extremely easy, and the number of parts is greatly reduced, so that the assembly is simple and the cost is greatly increased. Therefore, an inexpensive and highly reliable torque detector can be obtained.

【0020】[実施の形態2]図5は本発明の実施の形
態2に係るトルク検出器の斜視図である。なお、実施の
形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省
略する。本実施の形態は、ハウジング30(図示せず)
内の壁面から離れた位置(奥の方)にトルクを検出する
軸1が設置されている場合の、トルク検出器に関するも
のである。
[Second Embodiment] FIG. 5 is a perspective view of a torque detector according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, a housing 30 (not shown) is used.
The present invention relates to a torque detector when a shaft 1 for detecting torque is installed at a position (in the back) away from an inner wall surface.

【0021】ケース10の上部開口部を閉塞する閉塞板
16上には、軸1の設置位置に対応した長さで円筒状の
連結部16aが立設されており、この連結部16aの上
端部には上面が開口されたフランジ部12aが設けられ
ている。そして、フランジ部12aの開口部は、コネク
タ17を有する閉塞板16bによって閉塞されている。
なお、ケース10内に設けた検出センサ3a,3bのリ
ード線21は、連結部16a内を通ってコネクタ17に
接続される。
On the closing plate 16 for closing the upper opening of the case 10, a cylindrical connecting portion 16a having a length corresponding to the installation position of the shaft 1 is erected, and an upper end portion of the connecting portion 16a is provided. Is provided with a flange portion 12a having an open upper surface. The opening of the flange portion 12a is closed by a closing plate 16b having a connector 17.
The lead wires 21 of the detection sensors 3a and 3b provided in the case 10 are connected to the connector 17 through the inside of the connecting portion 16a.

【0022】上記のように構成したトルク検出器は、ケ
ースをハウジング20の開口部31から、その脚部11
a,11bが軸1を跨ぐようにしてハウジング30内に
挿入され、フランジ部12aをハウジング30の壁面に
固定することにより設置される。このとき、ケース10
の脚部11a,11b内に設けられた検出センサ3a,
3bは、軸1の両側から着磁部2a,2bと対向配置さ
れる。
In the torque detector constructed as described above, the case is moved from the opening 31 of the housing 20 to the legs 11 thereof.
a and 11b are inserted into the housing 30 so as to straddle the shaft 1, and are installed by fixing the flange portion 12a to the wall surface of the housing 30. At this time, case 10
Detection sensors 3a provided in the legs 11a, 11b of the
3b is arranged opposite to the magnetized parts 2a, 2b from both sides of the shaft 1.

【0023】図6は本実施の形態の他の例を示す斜視図
である。本例は、ケース10を横向きに形成すると共
に、ケース10の一方の脚部(例えば、11a)側を脚
部11a,11bと直交して上方に延設し、中空で断面
四角形の連結部16aを形成したもので、連結部16a
の長さは軸1の設置位置に対応しており、その上端部に
は図5の例の場合と同様にフランジ部12aが設けられ
ている。本例においては、ハウジング30の開口部31
から挿入されたケース10は、その脚部11a,11b
を軸1の横方向からその上下に跨いで挿入するようにし
たもので、ケース10に設けた検出センサ3a,3bの
リード線21は、連結部16a内を通ってコネクタ17
に接続され、また、検出センサ3a,3bは、軸1の着
磁部2a,2bの上下において対向する。
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the present embodiment. In this example, the case 10 is formed in a horizontal direction, and one leg (for example, 11a) side of the case 10 is extended upward perpendicularly to the legs 11a and 11b to form a hollow connection portion 16a having a rectangular cross section. Formed in the connecting portion 16a
Corresponds to the installation position of the shaft 1, and a flange portion 12a is provided at the upper end thereof as in the case of the example of FIG. In this example, the opening 31 of the housing 30
The case 10 inserted from the bottom of the case 10 has its legs 11a, 11b.
Is inserted from the lateral direction of the shaft 1 to the top and bottom of the shaft 1. The lead wires 21 of the detection sensors 3a and 3b provided in the case 10
, And the detection sensors 3a and 3b are opposed above and below the magnetized parts 2a and 2b of the shaft 1.

【0024】本実施の形態に係るトルク検出器におい
て、軸1に加わるトルクの検出手段は実施の形態1の場
合と同様であるが、本実施の形態は連結部16aを設け
たことにより、軸1がハウジング30の壁面から離れた
位置に設置されている場合でも、これに加えられたトル
クを容易かつ確実に測定することができる。なお、連結
部16aを、図5では断面円形に、図6では断面四角形
に形成した場合を示したが、連結部の断面形状は適宜選
択することができる。また、軸1の設置位置に対応して
ケース10とフランジ部12a間の長さを調節しうるよ
うに、連結部16aを継手方式とし、あるいはスペーサ
を設けるなどしてもよい。
In the torque detector according to the present embodiment, the means for detecting the torque applied to the shaft 1 is the same as in the case of the first embodiment. Even when 1 is installed at a position away from the wall surface of housing 30, the torque applied thereto can be measured easily and reliably. Although FIG. 5 shows a case where the connecting portion 16a is formed in a circular cross section and FIG. 6 shows a case in which the connecting portion 16a is formed in a rectangular cross section, the cross sectional shape of the connecting portion can be appropriately selected. Further, the connecting portion 16a may be of a joint type, or a spacer may be provided so that the length between the case 10 and the flange portion 12a can be adjusted according to the installation position of the shaft 1.

【0025】[実施の形態3]図7は本実施の形態3に
係るトルク検出器の縦断面図、図8はその分解斜視図で
ある。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符
号を付し、説明を省略する。本実施の形態は、ケース1
0を非磁性材料により、有底で上部に開口部13が設け
られた直方体状に形成したもので、上端部外周にはねじ
挿通穴15を有するフランジ部12が設けられている。
また、プリント基板20の下面には、軸1の着磁部2
a,2bに対応して検出センサ3a,3bが並設して搭
載されている。
[Third Embodiment] FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a torque detector according to a third embodiment, and FIG. 8 is an exploded perspective view thereof. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, case 1
Numeral 0 is formed of a nonmagnetic material into a rectangular parallelepiped shape having a bottom and an opening 13 at the top, and a flange 12 having a screw insertion hole 15 is provided on the outer periphery of the upper end.
On the lower surface of the printed circuit board 20, a magnetized portion 2 of the shaft 1 is provided.
The detection sensors 3a and 3b are mounted side by side in correspondence with a and 2b.

【0026】本実施の形態においては、プリント基板2
0を検出センサ3a,3bを下方に向けてケース10内
に挿入し、所定の位置に保持する(保持手段は図示して
ない)。そして、このケース10をハウジング30の開
口部31内に挿入して、フランジ部12をハウジング3
0上に載置し、コネクタ17にリード線21が接続され
た閉塞板16と共に、ねじ40によりハウジング30に
一体に固定されたものである。このとき、プリント基板
20に設けた検出センサ3a,3bは、軸1の着磁部2
a,2bと対向する。
In the present embodiment, the printed circuit board 2
0 is inserted into the case 10 with the detection sensors 3a and 3b facing downward, and held at a predetermined position (holding means is not shown). Then, the case 10 is inserted into the opening 31 of the housing 30 and the flange 12 is
It is mounted on a housing 0 and integrally fixed to the housing 30 by screws 40 together with the closing plate 16 to which the lead wire 21 is connected to the connector 17. At this time, the detection sensors 3 a and 3 b provided on the printed circuit board 20 are
a, 2b.

【0027】図9は本実施の形態の他の例を示すもので
ある。図9(a)の例は、ハウジング30に開口部31
を設けず、軸1をハウジング30の内壁面に近接して設
置すると共に、プリント基板20を検出センサ3a,3
bを下方に向けてケース10の開口部13側に配設し、
ケース10の開口部13を下向きにしてフランジ12を
ハウジング30にねじ40で固定したもので、検出セン
サ3a,3bはハウジング30の壁面を介して着磁部2
a,2bと対向する。また、図9(b)の例は、図4の
場合とほぼ同様であるが、ハウジング30に開口部31
を設けず、ケース10をハウジング30内に下向きに挿
入して、フランジ部12をハウジング30の内壁面にね
じ30により固定したものである。
FIG. 9 shows another example of the present embodiment. In the example of FIG.
Is not provided, the shaft 1 is installed close to the inner wall surface of the housing 30, and the printed circuit board 20 is connected to the detection sensors 3a, 3a.
b is disposed on the side of the opening 13 of the case 10 facing downward,
The flange 12 is fixed to the housing 30 with screws 40 with the opening 13 of the case 10 facing downward, and the detection sensors 3a and 3b are connected to the magnetized portion 2 via the wall surface of the housing 30.
a, 2b. The example of FIG. 9B is almost the same as that of FIG.
Is provided, the case 10 is inserted downward into the housing 30, and the flange 12 is fixed to the inner wall surface of the housing 30 with screws 30.

【0028】本実施の形態の作用効果は、実施の形態1
の場合とほぼ同様であるが、ケース10をより簡単な構
造にすることができ、また、プリント基板20は1枚で
もよいので部品点数をさらに減らすことができるため、
コストをより低減することができる。
The operation and effect of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
However, since the case 10 can have a simpler structure and the printed circuit board 20 can be a single sheet, the number of components can be further reduced.
The cost can be further reduced.

【0029】[実施の形態4]以上、本発明の実施の形
態について説明したが、さらに、次のような実施の形態
がある。 (1)実施の形態1〜3では、軸1に設けた着磁部2
a,2bに対してそれぞれ1個の検出センサ3a,3b
を設けた場合を示したが、各着磁部2a,2bに対応し
て配設される検出センサ3a,3bは上述のように1個
でもよく、さらにそれ以上の数の検出センサを設けても
よい。着磁部2a,2bにそれぞれ対応する検出センサ
の数を増加することにより、トルクの検出精度を向上す
ることができる。
[Embodiment 4] While the embodiment of the present invention has been described above, the following embodiment is further provided. (1) In the first to third embodiments, the magnetized portion 2 provided on the shaft 1
One detection sensor 3a, 3b for each of a and 2b
Is shown, but the number of detection sensors 3a and 3b provided corresponding to each of the magnetized portions 2a and 2b may be one as described above, and more detection sensors may be provided. Is also good. Increasing the number of detection sensors respectively corresponding to the magnetized portions 2a and 2b can improve the torque detection accuracy.

【0030】(2)また、各実施の形態において、中空
のケース10内に検出センサ3a,3bを備えたプリン
ト基板20を配設し、そのリード線21をコネクタ17
を介して外部に取出した場合を示したが、プリント基板
20を配設したのちケース10の中空部内に合成樹脂を
充填してもよく、この場合、実施の形態2においては、
連結部16aの上部まで合成樹脂を充填してもよい。さ
らに、プリント基板20をインサートしてケース10を
合成樹脂により一体成形してもよい。これにより、プリ
ント基板20をケース10内の所定の位置に確実に保持
すると共に、ケース10内に水などが侵入するのを防止
することができる。
(2) In each embodiment, the printed circuit board 20 having the detection sensors 3a and 3b is disposed in the hollow case 10 and the lead wire 21 is connected to the connector 17
Although the case of taking out to the outside through is shown, the hollow portion of the case 10 may be filled with a synthetic resin after the printed circuit board 20 is provided. In this case, in the second embodiment,
The synthetic resin may be filled up to the upper part of the connecting portion 16a. Further, the case 10 may be integrally formed of a synthetic resin by inserting the printed circuit board 20. Thus, the printed circuit board 20 can be reliably held at a predetermined position in the case 10 and at the same time, water or the like can be prevented from entering the case 10.

【0031】(3)また、外部磁界の影響を避けるた
め、ケース10の検出センサ3a,3bを除く部分に、
例えばパーマロイテープを接着し、あるいは磁気シール
ド塗料を塗布するなどしてケース10に磁気シールドを
施してもよく、さらに、ケース10の検出センサ3a,
3bを除く部分を磁気シールドケース内に収容してもよ
い。
(3) Further, in order to avoid the influence of the external magnetic field, the case 10 is provided with a part except for the detection sensors 3a and 3b.
For example, the case 10 may be provided with a magnetic shield by bonding a permalloy tape or applying a magnetic shield paint.
The portion excluding 3b may be accommodated in the magnetic shield case.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明に係るトルク検出器は、加えられ
たトルクの強さに対応した磁界が発生するように着磁さ
れた着磁部を有する軸と、この軸の近傍に配設され軸に
加えられたトルクによって発生した磁界の強さを検出す
る磁界検出手段とを備え、軸と磁界検出手段とを分離す
ると共に、磁界検出手段を軸が収容されたハウジング等
に対して着脱可能に構成したので、高温あるいは水や油
が存在する環境下においても確実にトルクを検出するこ
とができ、その上構造が簡単で小形化することのできる
安価で信頼性の高いトルク検出器を得ることができる。
The torque detector according to the present invention is provided with a shaft having a magnetized portion which is magnetized so as to generate a magnetic field corresponding to the intensity of the applied torque, and is disposed near the shaft. Magnetic field detecting means for detecting the strength of the magnetic field generated by the torque applied to the shaft; the shaft and the magnetic field detecting means are separated, and the magnetic field detecting means is detachable from a housing or the like in which the shaft is housed As a result, it is possible to reliably detect torque even in a high temperature environment or in an environment where water or oil is present, and to obtain an inexpensive and highly reliable torque detector having a simple and compact structure. be able to.

【0033】また、上記の磁界検出手段を、磁界検出セ
ンサを有するプリント基板と、非磁性材料からなりプリ
ント基板が収容されるケース等とによって構成したの
で、小形化しうると共にハウジング等への着脱がきわめ
て容易である。
Further, since the magnetic field detecting means is constituted by a printed circuit board having a magnetic field detecting sensor and a case made of a non-magnetic material and accommodating the printed circuit board, the magnetic field detecting means can be downsized and can be attached to and detached from a housing or the like. Extremely easy.

【0034】また、上記のケース内に合成樹脂を充填し
たので、磁界検出センサを所定の位置に確実に保持でき
ると共に、ケース内への水等の侵入を防止することがで
きる。さらに、ケースに磁気シールドを施したので、外
部磁界の影響を受けることなく、磁界、したがってトル
クを高精度で測定することができる。
Further, since the case is filled with the synthetic resin, the magnetic field detection sensor can be reliably held at a predetermined position, and the entry of water or the like into the case can be prevented. Furthermore, since the case is provided with a magnetic shield, the magnetic field and thus the torque can be measured with high accuracy without being affected by an external magnetic field.

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

【図1】本発明の実施の形態1に係るトルク検出器の縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a torque detector according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】図1の要部の外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of a main part of FIG.

【図3】図1の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG.

【図4】実施の形態1に係るトルク検出器により外径の
異なる軸に加えられたトルクと、検出センサによる出力
電圧との関係を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a torque applied to shafts having different outer diameters by the torque detector according to the first embodiment and an output voltage from a detection sensor.

【図5】本発明の実施の形態2に係るトルク検出器の斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a torque detector according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】実施の形態2の他の例の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of another example of the second embodiment.

【図7】本発明の実施の形態3に係るトルク検出器の縦
断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a torque detector according to Embodiment 3 of the present invention.

【図8】図7の分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view of FIG. 7;

【図9】実施の形態3の他の例の縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of another example of the third embodiment.

【図10】本発明に係るトルク検出器の原理的説明図で
ある。
FIG. 10 is a principle explanatory diagram of a torque detector according to the present invention.

【図11】図10のトルク検出器による出力電圧とトル
クとの関係を示す線図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an output voltage and a torque by the torque detector of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軸 1a 主軸 2a,2b 着磁部 3a,3b 磁界検出センサ 10 ケース 16 閉塞板 16a 連結部 20,20a,20b プリント基板 30 ハウジング 35 ケーシング 31,36 開口部 1 shaft 1a main shaft 2a, 2b magnetized part 3a, 3b magnetic field detection sensor 10 case 16 closing plate 16a connecting part 20, 20a, 20b printed circuit board 30 housing 35 casing 31, 36 opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 正春 東京都小平市天神町1丁目171番地 光洋 電子工業株式会社内 (72)発明者 矢谷 俊晃 東京都小平市天神町1丁目171番地 光洋 電子工業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masaharu Baba 1-1171 Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo Koyo Electronics Industry Co., Ltd. (72) Inventor Toshiaki Yatani 1-1171 Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo Mitsuyo Denshi Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加えられたトルクの強さに対応した磁界
が発生するように着磁された着磁部を有する軸と、該軸
の近傍に配設され、該軸に加えられたトルクによって発
生した磁界の強さを検出する磁界検出手段とを備え、 前記軸と磁界検出手段とを分離すると共に、該磁界検出
手段を前記軸が収容されたハウジング等に対して着脱可
能に構成したことを特徴とするトルク検出器。
1. A shaft having a magnetized portion which is magnetized so as to generate a magnetic field corresponding to the magnitude of an applied torque, and a shaft arranged near the shaft and provided with a torque applied to the shaft. Magnetic field detecting means for detecting the intensity of the generated magnetic field, wherein the shaft and the magnetic field detecting means are separated, and the magnetic field detecting means is configured to be detachable from a housing or the like in which the shaft is housed. A torque detector.
【請求項2】 磁界検出手段を、磁界検出センサを有す
るプリント基板と、非磁性材料からなり前記プリント基
板が収容されるケース等によって構成したことを特徴と
する請求項1記載のトルク検出器。
2. The torque detector according to claim 1, wherein the magnetic field detecting means comprises a printed circuit board having a magnetic field detecting sensor and a case made of a non-magnetic material and containing the printed circuit board.
【請求項3】 ケース内に合成樹脂を充填したことを特
徴とする請求項2記載のトルク検出器。
3. The torque detector according to claim 2, wherein the case is filled with a synthetic resin.
【請求項4】 ケースに磁気シールドを施したことを特
徴とする請求項2又は3記載のトルク検出器。
4. The torque detector according to claim 2, wherein a magnetic shield is applied to the case.
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