JP2005265593A - Torque detecting apparatus - Google Patents
Torque detecting apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005265593A JP2005265593A JP2004078033A JP2004078033A JP2005265593A JP 2005265593 A JP2005265593 A JP 2005265593A JP 2004078033 A JP2004078033 A JP 2004078033A JP 2004078033 A JP2004078033 A JP 2004078033A JP 2005265593 A JP2005265593 A JP 2005265593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- shaft
- torque
- magnetic flux
- permanent magnet
- 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
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
Description
本発明は、車両の電動パワーステアリング装置等に好適に使用され、連結軸により同軸に連結された第1軸及び第2軸と、第1軸に固設された永久磁石と、第2軸に固定され、永久磁石の磁界内に配置されて磁気回路を形成する複数の軟磁性体と、軟磁性体に磁気結合され、軟磁性体からの磁束を誘導する複数の補助軟磁性体と、補助軟磁性体が誘導した磁束を検出する検出器とを備え、第1軸又は第2軸にトルクが加えられたときに、検出器の出力に基づき、トルクを検出するトルク検出装置に関するものである。 The present invention is suitably used for an electric power steering device of a vehicle, and the like. The first shaft and the second shaft are coaxially connected by a connecting shaft, the permanent magnet fixed to the first shaft, and the second shaft. A plurality of soft magnetic bodies fixed and arranged in a magnetic field of a permanent magnet to form a magnetic circuit; a plurality of auxiliary soft magnetic bodies magnetically coupled to the soft magnetic bodies to induce magnetic flux from the soft magnetic bodies; and an auxiliary The present invention relates to a torque detection device that detects a magnetic flux based on an output of a detector when a torque is applied to a first shaft or a second shaft. .
車両の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置がある。これは、操舵部材(ステアリングホイール、ハンドル)に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルク検出装置が入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。このような電動パワーステアリング装置のトルク検出装置には、従来、コイルを用いて回転位置を検出する磁気検知式レゾルバ、又は光の透過を検知する光学式エンコーダの検出装置等が使用されている。 As a vehicle steering apparatus, there is an electric power steering apparatus that assists steering by driving an electric motor to reduce a burden on a driver. This includes an input shaft connected to a steering member (steering wheel, steering wheel), an output shaft connected to a steering wheel by a pinion, a rack, and the like, and a connecting shaft that connects the input shaft and the output shaft. The torque detection device detects the steering torque applied to the input shaft based on the angle, and drives and controls the steering assist electric motor linked to the output shaft based on the detected steering torque value. Conventionally, a magnetic detection resolver that detects a rotational position using a coil, an optical encoder detection device that detects transmission of light, or the like is used as a torque detection device of such an electric power steering device.
また、特許文献1には、図1の分解斜視図(a)及び縦断面図(b)に示すように、トーションバー3により同軸に連結された入力軸1及び出力軸2と、入力軸1に固設されたリング状の24極の永久磁石5と、出力軸2に固定され、永久磁石5の磁界内に配置されて磁気回路を形成する複数の軟磁性体4a,4bからなる磁気ヨークと、磁気ヨーク4a,4bに磁気結合され、磁気ヨーク4a,4bからの磁束を誘導する2つの集磁リング8,8と、集磁リング8,8に設けられ集磁リング8,8が誘導した磁束を集める為の集磁部19,19と、集磁部19,19に集められた磁束を検出する2つの磁気センサ6,6(ホールIC)とを備え、入力軸1にトルクが加えられたときに、磁気センサ6,6の出力に基づき、トルクを検出するトルクセンサが提案されている。
上述したようなトルクセンサでは、磁気ヨーク4a,4b及び集磁リング8,8が外部からの磁界を拾うことがあり、磁気センサ6,6の検出値に影響を与え、トルク値を誤まって検出してしまうという問題がある。特に、集磁リング8,8では、磁束密度が小さいので、外部からの磁界の影響が大きい。
In the torque sensor as described above, the
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、外部からの磁界の影響が小さいトルク検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a torque detection device that is less affected by an external magnetic field.
本発明に係るトルク検出装置は、連結軸により同軸に連結された第1軸及び第2軸と、該第1軸に固設された永久磁石と、前記第2軸に固定され、前記永久磁石の磁界内に配置されて磁気回路を形成する複数の軟磁性体と、該軟磁性体に磁気結合され、該軟磁性体からの磁束をそれぞれ誘導すると共に、誘導した磁束を集める為の集磁部をそれぞれ有する複数の補助軟磁性体と、前記集磁部に集められた磁束を検出する検出器とを備え、前記第1軸又は第2軸にトルクが加えられたときに、前記検出器の出力に基づき、前記トルクを検出すべくなしてあるトルク検出装置において、前記集磁部及び検出器への外部からの磁気を遮蔽する磁気遮蔽部を備えていることを特徴とする。 The torque detection device according to the present invention includes a first shaft and a second shaft that are coaxially coupled by a coupling shaft, a permanent magnet fixed to the first shaft, a fixed to the second shaft, and the permanent magnet A plurality of soft magnetic bodies that are arranged in the magnetic field of the magnetic field to form a magnetic circuit, and are magnetically coupled to the soft magnetic bodies to induce magnetic flux from the soft magnetic bodies, and to collect the induced magnetic flux A plurality of auxiliary soft magnetic bodies each having a portion and a detector for detecting the magnetic flux collected in the magnetic flux collecting portion, and when the torque is applied to the first shaft or the second shaft, the detector In the torque detection device that detects the torque based on the output of the magnetic field, the torque detection device includes a magnetic shielding unit that shields magnetism from the outside to the magnetism collecting unit and the detector.
本発明に係るトルク検出装置によれば、外部からの磁界の影響が大きい補助軟磁性体の内で、比較的表面積が大きい集磁部への外部からの磁気を遮蔽するので、外部からの磁界の影響が小さいトルク検出装置を実現することが出来る。 According to the torque detection device of the present invention, since the external magnetic field to the magnetism collecting portion having a relatively large surface area is shielded among the auxiliary soft magnetic bodies that are largely affected by the external magnetic field, the external magnetic field It is possible to realize a torque detection device that is less affected by
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るトルク検出装置の実施の形態の構成を示す説明図であり、(a)は分解斜視図、(b)は縦断面図である。このトルク検出装置は、入力軸1(第1軸)と出力軸2(第2軸)とを、細径のトーションバー3(連結軸)を介して同軸状に連結している。入力軸1及び出力軸2は、それぞれピン9によりトーションバー3に連結されている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of an embodiment of a torque detection device according to the present invention, in which (a) is an exploded perspective view and (b) is a longitudinal sectional view. In this torque detector, an input shaft 1 (first shaft) and an output shaft 2 (second shaft) are coaxially connected via a small-diameter torsion bar 3 (connecting shaft). The input shaft 1 and the
入力軸1には、24極(N,S極各12極)が周方向に等間隔で着磁された円筒形状の永久磁石5が、同軸に固設されている。出力軸2には、半径方向に適当な隙間を設けて永久磁石5を囲む2つの磁気ヨーク4a,4b(軟磁性体)が、同軸に固設されている。磁気ヨーク4a,4bは、板状のリングに、その板面に垂直な一方向に延びる12個の二等辺三角形状の爪10が等間隔に周設されている。2つの磁気ヨーク4a,4bは、それぞれの爪10が周方向に適当な間隔でずれるように対向している。
A cylindrical
磁気ヨーク4a,4bは、永久磁石5が形成する磁界内に配置され、トルクが入力軸1に加えられない中立状態で、それぞれの爪10の先端が、永久磁石5のN極及びS極の境界を指すように配置される。磁気ヨーク4a,4bの周囲には、磁気ヨーク4a,4bにそれぞれ磁気結合され、磁気ヨーク4a,4bからの磁束をそれぞれ誘導し、互いに等間隔に平行に配置された2つの集磁リング8,8(補助軟磁性体)が配設されている。集磁リング8,8は、互いに他部分より近接する平板状の集磁部19,19を有し、その近接する部分により隙間が形成され、それぞれ誘導した磁束が集磁部19,19に集まるように形成されている。
The
集磁部19,19による隙間には、2つのホールIC6(ホール素子、検出器)が挿入されている。集磁リング8,8は、図示しないハウジングにそれぞれ磁気的に絶縁された状態で固設されている。ホールIC6は、図示しないハウジングに固定され、ホールIC6の各リード線7は、図示しない基板に半田付けされ、ホールIC6が作動する為の電源を供給し、ホールIC6が検出した出力を得ている。
集磁部19,19は、2つのホールIC6を挟んでいる状態で、磁性体製の断面四角形の筒状の磁気シールド18(磁気遮蔽部)に嵌め込まれ、磁気シールド18の側面部により磁気遮蔽されている。
Two Hall ICs 6 (Hall elements, detectors) are inserted in the gaps between the
The
図2は、上述したような構成のトルク検出装置を、電動パワーステアリング装置に実装した場合の構成例を示す縦断面図である。この電動パワーステアリング装置は、図示しないステアリング(ハンドル)に入力軸1が連結され、入力軸1の中空部にはトーションバー3の上半部が遊嵌され、トーションバー3の上端部はピン9aにより入力軸1に連結されている。トーションバー3の下半部は、出力軸2の中空部に遊嵌され、トーションバー3の下端部はピン9bにより出力軸2に連結され、出力軸2の中空部の上部には、入力軸1の下部が遊嵌されている。出力軸2は、図示しない舵取機構に連結されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration example when the torque detection device having the above-described configuration is mounted on an electric power steering device. In this electric power steering apparatus, the input shaft 1 is connected to a steering (handle) (not shown), the upper half of the
入力軸1は、軸受13により電動パワーステアリング装置のハウジング17に回動自在に支持され、出力軸2は、軸受11,12によりハウジング17に回動自在に支持されている。
出力軸2には、ウォームホイール15が固設され、ウォームホイール15には、図示しない操舵補助モータのモータ軸に連結されたウォーム14が噛合している。
The input shaft 1 is rotatably supported by the
A
入力軸1には永久磁石5が同軸に固設され、出力軸2には、半径方向に適当な隙間を設けて永久磁石5を囲む2つの磁気ヨーク4a,4bが、同軸に固設されている。磁気ヨーク4a,4bの周囲には、磁気ヨーク4a,4bにそれぞれ磁気結合され、互いに等間隔に平行に配置された2つの集磁リング8,8が配設されている。集磁リング8,8の集磁部19,19間には、2つのホールIC6が挿入されている。
集磁部19,19は、2つのホールIC6を挟んでいる状態で、磁性体製の断面四角形の筒状の磁気シールド18に嵌め込まれて磁気遮蔽されている。
A
The
磁気ヨーク4a,4bは、合成樹脂24により一体にモールドされ、集磁リング8,8、2つのホールIC6及び磁気シールド18は、合成樹脂28により一体にモールドされ、合成樹脂28は、電動パワーステアリング装置のハウジング17に固定されている。ホールIC6は、各リード線7が基板16に半田付けされ、基板16は、ホールIC6が作動する為の電源を供給し、ホールIC6が検出した出力を得ている。
The
以下に、このような構成のトルク検出装置の動作を説明する。入力軸1又は出力軸2にトルクが加えられないとき、磁気ヨーク4a,4bの各爪10は、図3(b)に示すように、永久磁石5のN極及びS極に対向する面積が等しくなり、N極から入る磁束とS極へ出る磁束とが等しくなるので、磁気ヨーク4a及び磁気ヨーク4b間には磁束は生じない。
Below, operation | movement of the torque detection apparatus of such a structure is demonstrated. When no torque is applied to the input shaft 1 or the
入力軸1又は出力軸2に一方向のトルクが加えられたとき、トーションバー3に捩れが生じて、磁気ヨーク4a,4bの各爪10及び永久磁石5の相対位置が変化する。このとき、例えば、図3(a)に示すように、磁気ヨーク4aの各爪10に対向する面積が、永久磁石5のN極の方がS極より大きくなり、N極から入る磁束の方がS極へ出る磁束より大きくなる。また、磁気ヨーク4bの各爪10に対向する面積が、永久磁石5のN極の方がS極より小さくなり、N極から入る磁束の方がS極へ出る磁束より小さくなる。その結果、磁気ヨーク4aから磁気ヨーク4bへの磁束が生じ、この磁束密度は、各爪10に対向するN極及びS極の面積の差が大きい程、大きくなる。
When a one-way torque is applied to the input shaft 1 or the
一方、入力軸1又は出力軸2に他方向のトルクが加えられたとき、上記とは逆方向に、トーションバー3に捩れが生じて、磁気ヨーク4a,4bの各爪10及び永久磁石5の相対位置が変化する。このとき、例えば、図3(c)に示すように、磁気ヨーク4aの各爪10に対向する面積が、永久磁石5のN極の方がS極より小さくなり、N極から入る磁束の方がS極へ出る磁束より小さくなる。また、磁気ヨーク4bの各爪10に対向する面積が、永久磁石5のN極の方がS極より大きくなり、N極から入る磁束の方がS極へ出る磁束より大きくなる。その結果、磁気ヨーク4bから磁気ヨーク4aへの磁束が生じ、この磁束密度は、各爪10に対向するN極及びS極の面積の差が大きい程、大きくなる。
On the other hand, when a torque in the other direction is applied to the input shaft 1 or the
上述した磁気ヨーク4a及び磁気ヨーク4b間のギャップに生じる磁束密度の変化を、トーションバー3の捩れ角である電気角−180〜180deg.(機械角−15〜15deg.)に対応させて図示すると、図3(d)に示すような正弦波状となる。実際に使用される範囲は、トーションバー3の剛性から、−90〜90deg.を超えることはない。
The change in the magnetic flux density generated in the gap between the magnetic yoke 4a and the
上述した磁気ヨーク4a及び磁気ヨーク4b間のギャップの磁束密度に応じて、磁気ヨーク4a,4bに生じた磁束は、集磁リング8,8によりそれぞれ誘導され、誘導された磁束は、集磁リング8,8の集磁部19,19に集中し、ホールIC6,6により検出される。集磁リング8,8により、ホールIC6,6は、磁気ヨーク4a,4bの全周で発生する磁束密度の平均を検出することが出来る。
In accordance with the magnetic flux density of the gap between the magnetic yoke 4a and the
1 入力軸(第1軸)
2 出力軸(第2軸)
3 トーションバー(連結軸)
4a,4b 磁気ヨーク(軟磁性体)
5 永久磁石
6 ホールIC(ホール素子、検出器)
7 リード線
8 集磁リング(補助軟磁性体)
10 爪
16 基板
17 ハウジング
18 磁気シールド(磁気遮蔽部)
19 集磁部
1 Input shaft (first axis)
2 Output shaft (second shaft)
3 Torsion bar (connection shaft)
4a, 4b Magnetic yoke (soft magnetic material)
5
7 Lead
10
19 Magnetic collector
Claims (1)
前記集磁部及び検出器への外部からの磁気を遮蔽する磁気遮蔽部を備えていることを特徴とするトルク検出装置。 A first shaft and a second shaft connected coaxially by a connecting shaft, a permanent magnet fixed to the first shaft, and a magnetic circuit fixed to the second shaft and disposed in the magnetic field of the permanent magnet And a plurality of auxiliary soft magnets that are magnetically coupled to the soft magnetic body, induce magnetic flux from the soft magnetic body, and each have a magnetic collecting portion for collecting the induced magnetic flux. And a detector for detecting the magnetic flux collected in the magnetic flux collector, and when the torque is applied to the first shaft or the second shaft, the torque is detected based on the output of the detector. In the torque detection device that has been made,
A torque detection device comprising a magnetic shielding unit that shields magnetism from the outside to the magnetism collecting unit and the detector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004078033A JP2005265593A (en) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | Torque detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004078033A JP2005265593A (en) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | Torque detecting apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005265593A true JP2005265593A (en) | 2005-09-29 |
Family
ID=35090315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004078033A Pending JP2005265593A (en) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | Torque detecting apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005265593A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009522569A (en) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | ムービング マグネット テクノロジーズ エム.エム.テ. | Magnetic position sensor with a short stroke, especially for measuring the twist of the handle shaft |
WO2012108477A1 (en) | 2011-02-08 | 2012-08-16 | 株式会社ジェイテクト | Torque detecting apparatus |
WO2017090127A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 日立金属株式会社 | Torque sensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03118435A (en) * | 1989-10-02 | 1991-05-21 | Hitachi Ltd | Motor-driven power steering apparatus |
JPH09189624A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Seiko Epson Corp | Torque sensor |
JP2003149062A (en) * | 2001-05-18 | 2003-05-21 | Denso Corp | Torque sensor and motor-driven power steering device equipped with the same |
-
2004
- 2004-03-18 JP JP2004078033A patent/JP2005265593A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03118435A (en) * | 1989-10-02 | 1991-05-21 | Hitachi Ltd | Motor-driven power steering apparatus |
JPH09189624A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Seiko Epson Corp | Torque sensor |
JP2003149062A (en) * | 2001-05-18 | 2003-05-21 | Denso Corp | Torque sensor and motor-driven power steering device equipped with the same |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009522569A (en) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | ムービング マグネット テクノロジーズ エム.エム.テ. | Magnetic position sensor with a short stroke, especially for measuring the twist of the handle shaft |
WO2012108477A1 (en) | 2011-02-08 | 2012-08-16 | 株式会社ジェイテクト | Torque detecting apparatus |
US9057652B2 (en) | 2011-02-08 | 2015-06-16 | Jtekt Corporation | Torque detecting apparatus |
WO2017090127A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 日立金属株式会社 | Torque sensor |
JPWO2017090127A1 (en) * | 2015-11-25 | 2018-09-13 | 日立金属株式会社 | Torque sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006038767A (en) | Device for detecting torque | |
US7415898B2 (en) | Torque detecting apparatus and electric power steering apparatus | |
JP6311926B2 (en) | Torque sensor and electric power steering device | |
KR101429825B1 (en) | Torque sensor apparatus | |
JP4822681B2 (en) | Torque detection device | |
US7387034B2 (en) | Torque detecting apparatus | |
JP2004020527A (en) | Torque sensor | |
JP5843099B2 (en) | Torque detection device and electric power steering device | |
JP5071407B2 (en) | Torque sensor and electric power steering apparatus using the same | |
JP2010122104A (en) | Torque detector | |
JP2004101277A (en) | Torque sensor, electric power steering device using the torque sensor, and manufacturing method for the electric power steering device | |
CN110770558B (en) | Torque sensor | |
JP5469937B2 (en) | Relative angle detection device and power steering device | |
JP4656851B2 (en) | Torque detection device | |
JP2005265581A (en) | Torque detection apparatus | |
JP2005265593A (en) | Torque detecting apparatus | |
JP4036806B2 (en) | Torque detection device | |
JP4073384B2 (en) | Torque detection device | |
JP2011089890A (en) | Torque detector | |
JP2005069994A (en) | Device for detecting torque | |
JP4030945B2 (en) | Torque detection device | |
JP4030944B2 (en) | Torque detection device | |
JP2012237727A (en) | Torque sensor | |
JP2009092463A (en) | Torque detection apparatus, its manufacturing method, and electric power steering system | |
JP2006064587A (en) | Torque detection apparatus and electric power steering system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20060829 |
|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20100223 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100706 |