JP2006038767A - Device for detecting torque - Google Patents

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Taisuke Tsujimoto
泰介 辻本
Shigeharu Ishihara
繁晴 石原
Naoki Nakane
中根　　直樹
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Koyo Seiko Co Ltd
Denso Corp
Favess Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
Denso Corp
Favess Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting torque, having no influence to a magnetic circuit of a collar for fixing a magnetic yoke to an output shaft by pressure fitting. <P>SOLUTION: The torque detection device comprises a first shaft 1 and a second shaft 2 connected to the same shaft by a coupling shaft 3, a permanent magnet 5 fixed on the first shaft 1, a plurality of soft magnetic materials 4a and 4b fixed by pressure fitting via the collar 25 on the second shaft 2 and forming the magnetic circuit arranged in a magnetic field of the permanent magnet 5, and a detector 6 for detecting a magnetic flux inducing the soft magnetic materials 4a and 4b. The plurality of the soft magnetic materials 4a and 4b are integrated to be molded by a synthetic resin 24; and when torque is applied on the first shaft 1 or the second shaft 2, the device for detecting torque detects torque, on the basis of output of the detector 6. The collar 25 is a non-magnetic material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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軸にカラーを介して圧入により固定され、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、軟磁性体が誘導した磁束を検出する検出器とを備え、複数の軟磁性体は、合成樹脂によりモールドされて一体化され、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 by press-fitting through a collar and arranged in a magnetic field of a permanent magnet to form a magnetic circuit; and a detector for detecting a magnetic flux induced by the soft magnetic bodies. The body relates to a torque detection device that detects torque based on the output of a detector when torque is applied to a first shaft or a second shaft by molding with a synthetic resin.

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, etc., 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）、縦断面図（ｂ）及び横断面図（ｃ）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が誘導した磁束を検出する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。   Further, in Patent Document 1, as shown in an exploded perspective view (a), a longitudinal sectional view (b) and a transverse sectional view (c) of FIG. The shaft 2, the ring-shaped 24-pole permanent magnet 5 fixed to the input shaft 1, and a plurality of soft magnetic bodies fixed to the output shaft 2 and arranged in the magnetic field of the permanent magnet 5 to form a magnetic circuit 4a and 4b, two magnetic flux collecting rings 8 and 8 which are magnetically coupled to the magnetic yokes 4a and 4b and induce magnetic flux from the magnetic yokes 4a and 4b, and magnetic flux induced by the magnetic collecting rings 8 and 8 Two magnetic sensors 6 and 6 (Hall IC) for detecting the torque are proposed, and when torque is applied to the input shaft 1, a torque sensor for detecting the torque is proposed based on the output of the magnetic sensors 6 and 6. Yes.

また、本出願人は、上述したトルクセンサで、図１に示すように、磁気ヨーク４ａ，４ｂを合成樹脂２４により一体にモールドし、集磁リング８，８と磁気センサ６，６とを合成樹脂２８により一体にモールドしたトルクセンサを、特願２００３−３３２５１１号にて提案している。
特開２００３−１４９０６２号公報 Further, as shown in FIG. 1, the applicant of the present invention molded the magnetic yokes 4a and 4b integrally with the synthetic resin 24 to synthesize the magnetic flux collecting rings 8 and 8 and the magnetic sensors 6 and 6, as shown in FIG. A torque sensor integrally molded with resin 28 is proposed in Japanese Patent Application No. 2003-332511.
JP 2003-149062 A

上述したトルクセンサ（トルク検出装置）では、合成樹脂２４により一体にモールドした磁気ヨーク４ａ，４ｂは、図示しないカラーを介して、出力軸２に圧入により固定されているが、カラーは磁性体（Ｓ４３Ｃ）である。その為、カラーが上記磁気回路へ影響を与える虞、及び出力軸をカラーに圧入する際に切り粉が発生し、その切り粉が磁気回路へ影響を与える虞があるという問題がある。   In the torque sensor (torque detection device) described above, the magnetic yokes 4a and 4b integrally molded with the synthetic resin 24 are fixed to the output shaft 2 by press-fitting through a collar (not shown). S43C). For this reason, there is a problem that the collar may affect the magnetic circuit, and that chips are generated when the output shaft is press-fitted into the collar, and the chips may affect the magnetic circuit.

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、第１発明では、磁気ヨークを出力軸に圧入により固定する為のカラーの磁気回路への影響がないトルク検出装置を提供することを目的とする。
第２発明では、磁気ヨークを出力軸に圧入により固定する為のカラーに、出力軸を圧入する際に切り粉が発生しても、その切り粉が磁気回路へ影響を与えな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 the first invention provides a torque detection device that does not affect the magnetic circuit of the collar for fixing the magnetic yoke to the output shaft by press-fitting. For the purpose.
In the second aspect of the invention, there is provided a torque detecting device that does not affect the magnetic circuit even if chips are generated when the output shaft is press-fitted into the collar for fixing the magnetic yoke to the output shaft by press-fitting. The purpose is to provide.

第１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軸にカラーを介して圧入により固定され、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、該軟磁性体が誘導した磁束を検出する検出器とを備え、前記複数の軟磁性体は、合成樹脂によりモールドされて一体化され、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るように構成してあるトルク検出装置であって、前記カラーは、非磁性体であることを特徴とする。   A torque detector according to a first aspect of the present invention includes a first shaft and a second shaft connected coaxially by a connecting shaft, a permanent magnet fixed to the first shaft, and press-fitted into the second shaft via a collar. And a plurality of soft magnetic bodies arranged in the magnetic field of the permanent magnet to form a magnetic circuit, and a detector for detecting a magnetic flux induced by the soft magnetic body, the plurality of soft magnetic bodies The torque detection device is configured to detect the torque based on the output of the detector when the torque is applied to the first shaft or the second shaft by being molded by synthetic resin and integrated. The collar is a non-magnetic material.

第２発明に係るトルク検出装置は、前記カラーは、前記第２軸の材質より軟質であることを特徴とする。   The torque detector according to a second aspect is characterized in that the collar is softer than the material of the second shaft.

第１発明に係るトルク検出装置によれば、磁気ヨークを出力軸に圧入により固定する為のカラーの磁気回路への影響がないトルク検出装置を実現することが出来る。
第２発明に係るトルク検出装置によれば、磁気ヨークを出力軸に圧入により固定する為のカラーに、出力軸を圧入する際に切り粉が発生しても、その切り粉が磁気回路へ影響を与えないトルク検出装置を実現することが出来る。 According to the torque detector of the first aspect of the present invention, it is possible to realize a torque detector that does not affect the magnetic circuit of the collar for fixing the magnetic yoke to the output shaft by press fitting.
According to the torque detection device of the second invention, even if chips are generated when the output shaft is press-fitted into the collar for press-fitting the magnetic yoke to the output shaft, the chips affect the magnetic circuit. It is possible to realize a torque detection device that does not give

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１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、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ′面における横断面図である。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 the configuration of the first embodiment of the torque detection device according to the present invention, where (a) is an exploded perspective view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) is A in (b). It is a cross-sectional view in the -A 'plane. 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 output shaft 2 are connected to the torsion bar 3 by pins 9 respectively.

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（２４極）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を囲む円筒形状のヨーク４が、後述するカラー２５（図３）を介して、同軸に圧入により固定されている。
ヨーク４は、図２に示すように、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た２つの磁気ヨーク４ａ，４ｂ（軟磁性体）を備えている。 A cylindrical (24 pole) permanent magnet 5 having 24 poles (12 poles each of N and S poles) magnetized at equal intervals in the circumferential direction is fixed coaxially on the input shaft 1. A cylindrical yoke 4 surrounding the permanent magnet 5 with an appropriate gap in the radial direction is fixed to the output shaft 2 by press fitting coaxially via a collar 25 (FIG. 3) described later.
As shown in FIG. 2, the yoke 4 includes two magnetic yokes 4a in which twelve isosceles triangular claws 10 extending in one direction perpendicular to the plate surface are provided at equal intervals on a plate-shaped ring. , 4b (soft magnetic material).

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する状態で、合成樹脂２４により円筒形状にモールドされている。但し、磁気ヨーク４ａ，４ｂの永久磁石５に対向する面は、合成樹脂２４から露出している。
また、磁気ヨーク４ａ，４ｂは、トルクが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。 The two magnetic yokes 4a and 4b are molded into a cylindrical shape with a synthetic resin 24 in a state in which the claws 10 face each other so as to be displaced at an appropriate interval in the circumferential direction. However, the surfaces of the magnetic yokes 4 a and 4 b that face the permanent magnet 5 are exposed from the synthetic resin 24.
Further, the magnetic yokes 4 a and 4 b are arranged in a neutral state where no torque is applied so that the tips of the respective claws 10 point to the boundary between the N pole and the S pole of the permanent magnet 5.

このトルク検出装置は、また、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する２つの集磁リング８，８を備えている。集磁リング８，８は、図２に示すように、平行に配置され、互いに他部分より近接する平板状の部分を有し、その近接する部分の隙間に、２つのホールＩＣ６が挿入されている。
集磁リング８，８及びホールＩＣ６は、上述した状態で、合成樹脂２８によりモールドされ一体化されている。但し、磁気ヨーク４ａ，４ｂと集磁リング８，８との互いに対向する面は、合成樹脂２４，２８から露出している。 The torque detection device also includes two magnetism collecting rings 8 and 8 that are magnetically coupled to the magnetic yokes 4a and 4b, respectively, and induce magnetic fluxes from the magnetic yokes 4a and 4b, respectively. As shown in FIG. 2, the magnetism collecting rings 8 and 8 are arranged in parallel and have flat plate-like portions closer to each other, and two Hall ICs 6 are inserted into the gaps between the adjacent portions. Yes.
The magnetism collecting rings 8 and 8 and the Hall IC 6 are molded and integrated with the synthetic resin 28 in the state described above. However, the mutually opposing surfaces of the magnetic yokes 4 a and 4 b and the magnetism collecting rings 8 and 8 are exposed from the synthetic resins 24 and 28.

磁気ヨーク４ａ，４ｂをモールドしている合成樹脂２４と永久磁石５との開口部は、例えば合成樹脂製のシール部材２０により封止され、鉄屑、鉄粉等の塵埃の侵入を防止している。
磁気ヨーク４ａ，４ｂをモールドしている合成樹脂２４と集磁リング８，８をモールドしている合成樹脂２８との上部開口部は、例えば合成樹脂製のシール部材１８により封止され、下部開口部は、合成樹脂製のシール部材１９により封止され、鉄屑、鉄粉等の塵埃の侵入を防止している。 The openings of the synthetic resin 24 and the permanent magnet 5 molding the magnetic yokes 4a and 4b are sealed by, for example, a synthetic resin sealing member 20 to prevent intrusion of dust such as iron dust and iron powder. Yes.
The upper opening of the synthetic resin 24 molding the magnetic yokes 4a and 4b and the synthetic resin 28 molding the magnetism collecting rings 8 and 8 is sealed by, for example, a synthetic resin sealing member 18, and the lower opening is formed. The part is sealed by a synthetic resin sealing member 19 to prevent intrusion of dust such as iron scraps and iron powder.

図３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. 3 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 torsion bar 3 is loosely fitted in the hollow portion of the input shaft 1, and the upper end portion of the torsion bar 3 is pin 9a. To the input shaft 1. The lower half portion of the torsion bar 3 is loosely fitted in the hollow portion of the output shaft 2, the lower end portion of the torsion bar 3 is connected to the output shaft 2 by a pin 9b, and the input shaft is disposed above the hollow portion of the output shaft 2. The lower part of 1 is loosely fitted. The output shaft 2 is connected to a steering mechanism (not shown).

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 housing 17 of the electric power steering apparatus by the bearing 13, and the output shaft 2 is rotatably supported by the housing 17 by the bearings 11 and 12.
A worm wheel 15 is fixed to the output shaft 2, and a worm 14 connected to a motor shaft of a steering assist motor (not shown) is engaged with the worm wheel 15.

入力軸１には永久磁石５が同軸に固設されている。また、合成樹脂２４により一体にモールドされてヨーク４を構成する２つの磁気ヨーク４ａ，４ｂが、半径方向に適当な隙間を設けて永久磁石５を囲み、ヨーク４は、カラー２５を介して、出力軸２に同軸に圧入により固定されている。
カラー２５は、図４の平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）に示すように、一方の端部に鍔部を有する円筒形状の非磁性体であり、ローレット加工された外周部が、他方の端部から鍔部迄、ヨーク４の内周部に接するように圧入され固定された状態で、一方の端部から内周部に出力軸２が圧入固定される。 A permanent magnet 5 is coaxially fixed to the input shaft 1. Further, two magnetic yokes 4 a and 4 b which are integrally molded with the synthetic resin 24 and constitute the yoke 4 surround the permanent magnet 5 with an appropriate gap in the radial direction. The output shaft 2 is fixed coaxially by press fitting.
As shown in the plan view (a) and the longitudinal cross-sectional view (b) of FIG. 4, the collar 25 is a cylindrical nonmagnetic material having a collar portion at one end, and the outer peripheral portion subjected to knurling is The output shaft 2 is press-fitted and fixed from one end portion to the inner peripheral portion while being press-fitted and fixed from the other end portion to the flange portion so as to be in contact with the inner peripheral portion of the yoke 4.

カラー２５は、出力軸２より軟質であり、出力軸２が圧入された際に、切り粉が発生しても、カラー２５からのみ発生するようになっている。カラー２５から発生した切り粉は、非磁性材であるので、磁気ヨーク４ａ，４ｂ等の磁気回路に磁気的な影響を与えることが無い。
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の互いに近接する平板状の部分間には、２つのホールＩＣ６が挿入されている。 The collar 25 is softer than the output shaft 2 and is generated only from the collar 25 even if chips are generated when the output shaft 2 is press-fitted. Since the chips generated from the collar 25 are non-magnetic material, they do not magnetically affect the magnetic circuits such as the magnetic yokes 4a and 4b.
Around the magnetic yokes 4a and 4b, there are disposed two magnetic flux collecting rings 8 and 8 that are magnetically coupled to the magnetic yokes 4a and 4b, respectively, and are arranged in parallel at equal intervals. Two Hall ICs 6 are inserted between the adjacent flat portions of the magnetism collecting rings 8 and 8.

集磁リング８，８及び２つのホールＩＣ６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。
合成樹脂２４と永久磁石５との開口部は、シール部材２０により封止され、合成樹脂２４と合成樹脂２８との上部開口部は、シール部材１８により封止され、下部開口部は、シール部材１９により封止され、それぞれ鉄屑、鉄粉等の塵埃の侵入を防止している。 The magnetism collecting rings 8 and 8 and the two Hall ICs 6 are integrally molded with a synthetic resin 28, and the synthetic resin 28 is fixed to the housing 17 of the electric power steering apparatus. In the Hall IC 6, each lead wire 7 is soldered to the substrate 16, and the substrate 16 supplies power for operating the Hall IC 6 to obtain an output detected by the Hall IC 6.
The openings of the synthetic resin 24 and the permanent magnet 5 are sealed by the seal member 20, the upper openings of the synthetic resin 24 and the synthetic resin 28 are sealed by the seal member 18, and the lower openings are sealed members. 19 to prevent entry of dust such as iron scrap and iron powder.

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５（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 output shaft 2, the claws 10 of the magnetic yokes 4a and 4b have areas facing the N pole and S pole of the permanent magnet 5, as shown in FIG. Since the magnetic flux entering from the N pole is equal to the magnetic flux exiting from the S pole, no magnetic flux is generated between the magnetic yoke 4a and the magnetic yoke 4b.

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５（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 output shaft 2, the torsion bar 3 is twisted, and the relative positions of the claws 10 and the permanent magnets 5 of the magnetic yokes 4a and 4b change. At this time, for example, as shown in FIG. 5 (a), the area of the magnetic yoke 4a facing the claws 10 is larger in the N pole of the permanent magnet 5 than in the S pole, and the magnetic flux entering from the N pole Becomes larger than the magnetic flux that goes out to the south pole. Further, the area of the magnetic yoke 4b facing the claws 10 is smaller in the N pole of the permanent magnet 5 than in the S pole, and the magnetic flux entering from the N pole is smaller than the magnetic flux exiting to the S pole. As a result, a magnetic flux is generated from the magnetic yoke 4a to the magnetic yoke 4b, and this magnetic flux density increases as the difference in area between the N pole and the S pole facing each claw 10 increases.

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５（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 output shaft 2, the torsion bar 3 is twisted in the opposite direction to the above, and the claws 10 of the magnetic yokes 4a and 4b and the permanent magnet 5 The relative position changes. At this time, for example, as shown in FIG. 5C, the area of the magnetic yoke 4a facing the claws 10 is smaller in the N pole of the permanent magnet 5 than in the S pole, and the magnetic flux entering from the N pole Becomes smaller than the magnetic flux exiting the S pole. In addition, the area of the magnetic yoke 4b facing each claw 10 is larger in the N pole of the permanent magnet 5 than in the S pole, and the magnetic flux entering from the N pole is larger than the magnetic flux exiting to the S pole. As a result, a magnetic flux is generated from the magnetic yoke 4b to the magnetic yoke 4a, and this magnetic flux density increases as the difference in the area between the N pole and the S pole facing each claw 10 increases.

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５（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 magnetic yoke 4b described above is represented by the electric angle −180 to 180 deg. If it is illustrated corresponding to (mechanical angle-15 to 15 deg.), It becomes a sine wave shape as shown in FIG. The range actually used is -90 to 90 deg. From the rigidity of the torsion bar 3. Never exceed.

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の互いに近接する部分に集中し、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 magnetic yoke 4b described above, the magnetic flux generated in the magnetic yokes 4a and 4b is induced by the magnetic flux collecting rings 8 and 8, respectively. 8 and 8 are concentrated on the portions adjacent to each other and detected by the Hall ICs 6 and 6. The magnetic flux collecting rings 8 and 8 allow the Hall ICs 6 and 6 to detect the average of the magnetic flux density generated on the entire circumference of the magnetic yokes 4a and 4b.

以上により、ホールＩＣ６，６は、それぞれ集磁リング８，８に生じた磁束に応じた磁束密度、即ち、入力軸１又は出力軸２に加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することが出来る。つまり、検出した磁束密度に基づき、加えられたトルクを知ることが出来る。特に、ホールＩＣ６，６の検出方向を逆にし、それらの出力の差を求めることにより、振れ回り、ホールＩＣ６，６の温度特性及び軸方向の検出感度の各影響を相殺することが出来、検出精度を高めることが出来る。   As described above, the Hall ICs 6 and 6 can detect the magnetic flux density according to the magnetic flux generated in the magnetic flux collecting rings 8 and 8, that is, the magnetic flux density according to the torque applied to the input shaft 1 or the output shaft 2. I can do it. That is, the applied torque can be known based on the detected magnetic flux density. In particular, by reversing the detection direction of the Hall ICs 6 and 6 and obtaining the difference between the outputs, the influences of the swinging, temperature characteristics of the Hall ICs 6 and 6 and the detection sensitivity in the axial direction can be offset and detected. Accuracy can be increased.

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る。It is explanatory drawing which shows the structure of embodiment of the torque detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るトルク検出装置の磁気ヨーク及び集磁リングを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the magnetic yoke and the magnetism collection ring of the torque detection apparatus which concern on this invention. 本発明に係る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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structural example at the time of mounting the torque detection apparatus based on this invention in the electric power steering apparatus. 図３に示すトルク検出装置のヨーク及びカラーの圧入による固定状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fixed state by the press-fit of the yoke and the collar of the torque detection apparatus shown in FIG. 本発明に係るトルク検出装置の動作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation example of the torque detection apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
１０ 爪
１８〜２０ シール部材
２４，２８ 合成樹脂
２５ カラー 1 Input shaft (first axis)
2 Output shaft (second shaft)
3 Torsion bar (connection shaft)
4a, 4b Magnetic yoke (soft magnetic material)
5 Permanent magnet 6 Hall IC (Hall element, detector)
7 Lead wire 8 Magnetic flux collecting ring 10 Claw 18-20 Seal member 24, 28 Synthetic resin 25 Color

Claims (2)

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軸にカラーを介して圧入により固定され、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、該軟磁性体が誘導した磁束を検出する検出器とを備え、前記複数の軟磁性体は、合成樹脂によりモールドされて一体化され、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るように構成してあるトルク検出装置であって、
前記カラーは、非磁性体であ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 second shaft fixed by press-fitting through a collar; And a plurality of soft magnetic bodies that form a magnetic circuit and a detector that detects a magnetic flux induced by the soft magnetic bodies. The plurality of soft magnetic bodies are molded and integrated with a synthetic resin. A torque detecting device configured to detect the torque based on the output of the detector when torque is applied to the first shaft or the second shaft,
The torque detector according to claim 1, wherein the collar is a non-magnetic material. 前記カラーは、前記第２軸の材質より軟質である請求項１記載のトルク検出装置。   The torque detection device according to claim 1, wherein the collar is softer than a material of the second shaft.
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