JP2007271565A - Torque detector - Google Patents

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JP2007271565A
JP2007271565A JP2006100443A JP2006100443A JP2007271565A JP 2007271565 A JP2007271565 A JP 2007271565A JP 2006100443 A JP2006100443 A JP 2006100443A JP 2006100443 A JP2006100443 A JP 2006100443A JP 2007271565 A JP2007271565 A JP 2007271565A
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JP2006100443A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaname Aoki
要 青木
Original Assignee
Jtekt Corp
株式会社ジェイテクト
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque detector capable of satisfying a request of shortening an axial length, while detecting the rotation angle of a rotary shaft, together with the rotational torque applied to the rotary shaft.
SOLUTION: This torque detector is juxtaposed with a rotation angle detecting part 6, provided with a large-diametric internal gear 60 provided at the periphery of an extended part of a holding cylinder 32, small-diameter external gears 61, 62 meshed with the internal gear 60, and magnetic sensors 65, 66 for detecting the rotation angles thereof, on one side of a torque-detecting part 1, provided with yaw rings 3, 3 as rotating members fixed to the second shaft 1b as the rotary shaft via the resin holding cylinder 32.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸に加わる回転トルクを検出するためのトルク検出装置に関し、更に詳しくは、前記回転軸の回転角度を検出する回転角検出部を一体に備えるトルク検出装置に関する。 The present invention relates to a torque detecting apparatus for detecting rotational torque applied to the rotating shaft, more particularly, it relates to a torque detecting apparatus provided integrally rotation angle detector for detecting the rotation angle of the rotary shaft.

ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの動力を操舵機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるべく操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する必要があり、この検出のために従来から、操舵部材と操舵機構とを連結するステアリング軸の中途に配設されたトルク検出装置が用いられている。 It drives the motor for steering assist in response to the rotating operation of the steering member such as a steering wheel, an electric power steering device for assisting steering by adding the power of the motor to a steering mechanism, the motor drive control for steering assistance to use in the need to detect the steering torque applied to the steering member, conventionally for this detection, the torque detection device disposed midway of the steering shaft is used for connecting the steering member and a steering mechanism there.

このトルク検出装置は、検出対象となるステアリング軸(回転軸)を、操舵部材の側の第1軸と操舵機構の側の第2軸とに分割し、これら両軸を細径のトーションバーにより同軸上に連結して、操舵部材の回転操作によりステアリング軸に加えられる操舵トルク(回転トルク)を、トーションバーの捩れを伴って第1,第2軸間に生じる相対角変位を媒介として検出するように構成してある。 The torque detector is a detection target steering shaft (rotational shaft), and divided into a second shaft side of the first shaft and the steering mechanism on the side of the steering member, by these two axes diameter of the torsion bar coupled coaxially to detect steering torque applied to a steering shaft by the rotation operation of the steering member (rotational torque), first with a twist of the torsion bar, a relative angular displacement generated between the second shaft as a medium It is configured to.

第1,第2軸間の相対角変位の検出は、従来から種々の構成により実現されており、そのうちの一つとして、第1軸及び第2軸の一方と一体回転する円筒磁石と、この円筒磁石の外側を囲繞し、他方と一体回転するヨークリングとを回転部材として備え、これらの円筒磁石とヨークリングとの間の磁気回路の変化を、これらの外側を囲繞するように固定配置された検出手段により検出する構成としたトルク検出装置がある(例えば、特許文献1参照)。 First, detection of the relative angular displacement between the second axis is realized by various configurations conventionally as one of them, a cylindrical magnet that rotates integrally with one of the first and second axes, the surrounds the outer cylindrical magnet, and a other and the yoke rings integrally rotating the rotating member, the change in the magnetic circuit between these cylindrical magnet and the yoke ring, is fixedly disposed so as to surround these outer and there is a torque detecting apparatus is configured to be detected by the detection means (for example, see Patent Document 1).

ヨークリングは、リング形をなすヨーク本体の一側に軸方向に延びる磁極爪を周方向に複数等配してなり、夫々の磁極爪を周方向に交互に位置させた2個を1組として第1軸又は第2軸に固定されている。 Yoke ring is composed by arranging a plurality such a pole claws extending in the axial direction on one side of the yoke body having a ring-shaped in the circumferential direction, the two that are positioned alternately pole claws of each circumferentially pair and it is fixed to the first shaft or the second shaft. また円筒磁石は、ヨークリングの磁極爪と同数組の磁極を周方向に並設してある多極磁石であり、第2軸又は第1軸に外嵌固定してヨークリングの内側に位置させてある。 The cylindrical magnet is a multi-pole magnet the magnetic pole claw and the same number of sets of magnetic poles of the yoke ring are arranged side by side in the circumferential direction, it is located inside the yoke ring fixedly fitted onto the second shaft or the first shaft and Aru.

このようなヨークリングと円筒磁石とは、第1,第2軸間に相対角変位が生じていない中立状態において、前者の磁極爪の夫々が、後者の周上に並ぶN,S極の境界上に整合するように周方向に位置決めしてある。 And such yoke ring and the cylindrical magnet, the first, the neutral state where relative angular displacement between the second axis does not occur, each of the former magnetic pole claws, N arranged in the latter on the circumference, the boundary of the S pole It is positioned in the circumferential direction to match the top. これにより、ステアリング軸に操舵トルクが加わり第1,第2軸間に相対角変位が生じた場合、2個のヨークリングの磁極爪と円筒磁石の磁極との周方向の位置関係が互いに逆向きに変化し、この位置変化に応じて2個のヨークリング内に発生する磁束が変化するから、この磁束変化を検出することにより操舵トルクを知ることができる。 Thus, the first applied steering torque to the steering shaft, when the relative angular displacement is generated between the second shaft, two circumferential positional relationship opposite to each other of the magnetic pole claw and the magnetic poles of the cylindrical magnet yoke ring changes to, since the magnetic flux generated in the two yoke rings changes according to the position change, it is possible to know the steering torque by detecting the change in magnetic flux.

なお2個1組のヨークリングは、相互間に前述した位置関係を保った状態で型成形された樹脂製の保持筒により一体化し、この保持筒の一側端部の内周に一体成形された固定用のカラーを介して第1軸又は第2軸の連結側端部に外嵌固定する取り付け構造が採用されている。 Incidentally set of two yoke rings, integrated by mold molded resin of the holding tube in a state of keeping the positional relationship described above between each other, it is integrally molded on the inner periphery of one end of the holding cylinder mounting structure fixedly fitted to the connecting-side end portion of the first shaft or the second shaft via a collar for fixing is employed a. 円筒磁石も同様に、夫々の磁極を構成する短冊形の磁石片を周方向に複数並べ、型成形された樹脂製の保持筒により一体化して、この保持筒を介して第2軸又は第1軸に外嵌固定されている。 Similarly cylindrical magnet, arranging a plurality of strip-shaped magnet pieces which constitute the magnetic poles of respective circumferentially, and integrated by retaining cylinder made of molded resinous, second shaft or the first through the holding tube It is externally secured to the shaft.
特開2005−98821号公報 JP 2005-98821 JP

さて、以上の如きトルク検出装置が配設されるステアリング軸の中途には、車両の各種の制御に用いられる舵角(操舵用の車輪の向き)を知るべく、前記ステアリング軸の回転角度を複数回転に亘って検出する回転角検出装置が配設される場合があり、この種の回転角検出装置をトルク検出装置と共に配設した場合、これらの装置がステアリング軸の中途に占める軸方向の長さが長くなるという問題がある。 Now, more than such a midway of the steering shaft torque detecting device is disposed, to know the steering angle used in various controls of the vehicle (the direction of the wheel for steering), a plurality of rotation angle of the steering shaft may rotation angle detecting device for detecting over rotation is arranged, when arranged this kind of rotary angle detecting device with torque detection device, in the axial direction in which these devices occupy the middle of the steering shaft length there is a problem that is longer is.

特に、ステアリング軸の中途には、所定のストロークに亘って略一定の抵抗下にてテレスコピックに短縮することにより車両の前面衝突時に加わる衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収機構が設けられる場合があり、この場合、エネルギ吸収に寄与するステアリング軸の短縮ストロークを長く確保するために、前述したトルク検出装置及び回転角検出装置の軸方向長さを可及的に短縮することが要求される。 In particular, the middle of the steering shaft, may energy absorbing mechanism for absorbing impact energy applied during a frontal collision of the vehicle by shortening the telescopic under substantially constant resistance over a predetermined stroke is provided, this If, in order to ensure a long shortened stroke contribute steering shaft to the energy absorption, it is required to reduce as much as possible the axial length of the torque detector and a rotation angle detecting apparatus described above.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の回転トルクを検出するトルク検出装置の構成部品の一部を利用して回転角検出部を並設し、回転トルクと共に回転角度を検出可能としながら、軸方向長さの短縮要求に応え得る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 such circumstances, by utilizing a part of the components of the torque detection device for detecting the rotational torque of the rotary shaft juxtaposed the rotation angle detecting unit, the rotation angle with the rotation torque while allowing detect, and to provide a torque detecting apparatus capable of meeting the shortening requirements of axial length.

本発明の第1発明に係るトルク検出装置は、樹脂製の保持筒を介して回転軸に固定された回転部材を、該回転部材の外側に固定配置された検出手段により検出し、前記回転軸に加わる回転トルクを求めるようにしたトルク検出装置において、前記保持筒の一側の延長部に周設された内歯車と、該内歯車に噛合する外歯車と、該外歯車の回転角度の検出手段とを有し、該検出手段の検出結果に基づいて前記回転軸の回転角度を求める回転角検出部を並設してあることを特徴とする。 Torque detecting apparatus according to a first aspect of the present invention, a rotary member fixed to the rotary shaft via the resin of the holding tube, is detected by the detecting means is fixedly disposed on the outer side of the rotary member, the rotary shaft in the torque detecting apparatus that obtains the rotation torque applied to the internal gear provided around the extension of one side of the holding cylinder, and external gear meshing with the internal gear, the detection of the rotation angle of the external gear and means, characterized in that on the basis of the detection result of the detection means are arranged side by side rotation angle detecting unit for obtaining a rotation angle of the rotary shaft.

また本発明の第2発明に係るトルク検出装置は、第1発明における内歯車が、前記保持筒と一体成形してあることを特徴とする。 The torque detecting apparatus according to the second aspect of the present invention, the internal gear in the first invention, characterized in that are integrally molded with the retaining cylinder.

本発明の第1発明に係るトルク検出装置においては、トルクの検出対象となる回転軸に固定された回転部材の樹脂製の保持筒を一側に延長し、この延長部に周設した内歯車に噛合する外歯車の回転を媒介として前記回転軸の回転角度を検出する回転角検出部を設けたから、軸方向長さを最小限に抑えたコンパクトな構成により回転トルクと共に回転角度を検出することが可能となる。 In the torque detecting apparatus according to a first aspect of the present invention, internal gear made of resin of the holding tube of the rotary member fixed to the rotary shaft to be detected torque extending to one side, and provided around this extension since the rotation of the external gear in mesh provided with a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the rotary shaft as a medium, detecting the rotation angle with the rotational torque by the compact structure with minimal axial length that the it is possible.

第2発明に係るトルク検出装置においては、回転角検出部を構成する内歯車を樹脂製の保持筒に一体成形したから、部品点数の削減と、組立て工数の削減とを実現することができる等、本発明は優れた効果を奏する。 In the torque detecting apparatus according to the second invention, since the internal gear constituting the rotation angle detecting unit is integrally formed in the holding cylinder made of resin, a reduction in the number of components and, and the like can be realized and reduction of assembly steps the present invention exhibits the excellent effect.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。 Hereinafter will be described the present invention based on the drawings illustrating an embodiment thereof. 図1は、本発明に係るトルク検出装置の縦断面図であり、本発明に係るトルク検出装置は、トーションバー10を介して同軸上に連結された2つの軸(第1軸1a及び第2軸1b)に加わるトルクを検出対象とするトルク検出部1を備えており、このトルク検出部1の一側に、第2軸1bの回転角度を検出対象として後述の如く構成された回転角検出部6を備えている。 Figure 1 is a longitudinal sectional view of a torque detecting apparatus according to the present invention, the torque detecting apparatus according to the present invention, two shafts coupled coaxially via a torsion bar 10 (first shaft 1a and the second the torque applied to the shaft 1b) comprises a torque detection unit 1 to be detected, on one side of the torque detection unit 1, the rotation angle detection that is configured as described below the rotation angle of the second shaft 1b as detected It has a part 6.

本発明に係るトルク検出装置は、トーションバー10を介して同軸上に連結された2つの軸(第1軸1a及び第2軸1b)に加わるトルクを検出対象とするトルク検出部1を備えており、このトルク検出部1の一側に、第2軸1bの回転角度を検出対象として後述の如く構成された回転角検出部6を備えている。 Torque detecting apparatus according to the present invention, includes a torque detection unit 1 to be detected torque applied to the two axes coupled coaxially via a torsion bar 10 (first shaft 1a and the second shaft 1b) cage, on one side of the torque sensor 1, and a rotation angle detecting unit 6 configured as described below the rotation angle of the second shaft 1b as detected.

トルク検出部1は、第1軸1aと一体回転する円筒磁石2と、第2軸1bと一体回転する2個一組のヨークリング3,3とを備え、更に、夫々のヨークリング3,3に発生する磁束を集める集磁リング4,4と、これらの集磁リング4,4の間に配設された2つの磁気センサ5,5とを備えている。 Torque detecting unit 1 is provided with a cylindrical magnet 2 which rotates integrally with the first shaft 1a, and two pair of yoke rings 3, 3 rotate integrally with the second shaft 1b, further, each yoke rings 3,3 It includes a collecting ring 4, 4 to collect the magnetic flux generated, and two magnetic sensors 5, 5 disposed between the magnetism collecting rings 4,4. 図2は、トルク検出部1の構成部材の分解斜視図である。 Figure 2 is an exploded perspective view of the components of the torque detection unit 1.

トーションバー10は、捩りばねとして細径の丸棒の両端に、第1,第2軸1a,2aとの連結のための太径短寸の連結部11,11を備えている。 Torsion bars 10, the ends of the small-diameter round bar as a torsion spring, and a first, second shaft 1a, connecting portions 11, 11 of thick 径短 dimension for connection with 2a. 第1軸1a及び第2軸1bは、軸心部に形成された連結孔にトーションバー10両端の連結部11,11を夫々内嵌し、後述の如く周方向の位置決めを行った後、各別の連結ピン12,12を打設して連結されている。 First shaft 1a and the second shaft 1b is a connecting portion 11, 11 of the torsion bar 10 both ends respectively fitted in the coupling hole formed in the axial center portion, after as circumferential positioning will be described later, the They are connected to each other by Da設 another of the connecting pin 12, 12. このように連結された第1軸1aと第2軸1bとに回転トルクが加えられた場合、この回転トルクの作用によりトーションバー10が捩れ変形し、第1軸1aと第2軸1bとの間には、前記回転トルクに対応する大きさを有する相対角変位が生じる。 When such linked first shaft 1a and the rotational torque to the second shaft 1b has is applied, the torsion bar 10 is torsionally deformed by action of the rotational torque of the first shaft 1a and the second shaft 1b between, the relative angular displacement with a magnitude corresponding to the rotational torque is generated. なお図1中には、トーションバー10と第2軸1bの連結部のみが示されている。 Note in the figures 1, only the torsion bar 10 connecting portion of the second shaft 1b is shown.

図1に示すトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置においてステアリングホイール等の操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸に加わる操舵トルクの検出手段として構成されており、図において上位置にある第1軸1aを操舵部材に連結し、下位置にある第2軸1bを操舵機構に連結して、操舵のために操舵部材に加えられる操舵トルクが第1軸1a及び第2軸1bに加わるようにしてある。 Torque detection device shown in FIG. 1 is configured as a detection means of the steering torque applied to a steering shaft connecting the steering member and the steering mechanism such as a steering wheel in the electric power steering apparatus, the in the upper position in FIG. uniaxial 1a connected to the steering member, and connecting the second shaft 1b at the lower position to the steering mechanism, so that the steering torque applied to a steering member for steering is applied to the first shaft 1a and the second shaft 1b are to.

第2軸1bは、図1中に一部を示すハウジング8内に上下2つの軸受80,81により両持ち支持されており、これらの軸受80,81間に嵌着固定されたウォームホイール82を備えている。 Second shaft 1b is supported at both ends by upper and lower bearings 80 and 81 in the housing 8 of a portion in FIG. 1, a worm wheel 82 which is fitted and fixed between the bearings 80 and 81 It is provided. このウォームホイール82は、図示しない操舵補助用のモータの出力端のウォームに噛合させてあり、操舵補助用のモータが駆動された場合、該モータの動力がウォームホイール82に減速伝動され、第2軸1bを介して操舵機構に操舵補助力が加えられる構成となっている。 The worm wheel 82 is Yes and is meshed with the worm of the output end of the steering assisting motor (not shown), if the steering assisting motor is driven, the power of the motor is decelerated transmitted to the worm wheel 82, the second steering assist force to a steering mechanism via a shaft 1b has a configuration in which applied.

このような第2軸1bは、軸受80の支持部よりも上位置に連設された円筒形の連結筒13を備えており、第1軸1aの下端部は、連結筒13の内側に挿入され、この連結筒13に内嵌されたブッシュ14により同軸を保って支持されている。 The second shaft 1b is provided with a coupling tube 13 of the cylindrical provided continuously to the upper position than the support portion of the bearing 80, the lower end portion of the first shaft 1a is inserted inside the coupling tube 13 It is, and is supported while maintaining a coaxial through bush 14 which is fitted in the coupling tube 13.

第1軸1aと一体回転する円筒磁石2は、図2に示すように、周方向に複数の磁極(各複数のN極20,20…及びS極21,21…)を並設してなる多極磁石であり、短冊形の磁石片を周方向に複数並べ、型成形された樹脂製の保持筒22により一体化して構成されており、図1に示すように、保持筒22を介して第1軸1aに外嵌固定されている。 Cylindrical magnet 2 which rotates integrally with the first shaft 1a, as shown in FIG. 2, formed by juxtaposed plurality of magnetic poles (each plurality of N poles 20, 20 ... and S poles 21, 21 ...) in the circumferential direction a multipolar magnet, a magnet piece of rectangular shape arranged plural in the circumferential direction is configured by integrating the retaining cylinder 22 made of molded resinous, as shown in FIG. 1, via the holding tube 22 It is fixedly fitted to the first shaft 1a.

第2軸1bと一体回転するヨークリング3,3は、図2に示すように、リング形をなすヨーク本体30の内周縁に、軸方向に延びる複数の磁極爪31,31…を周方向に等配をなして連設してなる軟磁性体製の円環である。 Yoke rings 3, 3 that rotates integrally with the second shaft 1b, as shown in FIG. 2, the inner peripheral edge of the yoke body 30 having a ring-shaped, a plurality of pole claws 31, 31 ... extending in the axial direction in the circumferential direction it is continuously provided to soft magnetic steel ring comprising at an equal intervals. 磁極爪31,31…は、延設端に向けて縮幅された三角形状を有しており、2個のヨークリング3,3は、夫々の磁極爪31,31…の突設側を向き合わせ、周方向に交互に並べた状態で位置決めされ、これらの外側を覆うように円筒形に型成形された樹脂製の保持筒32により一体化されている。 Pole claws 31, 31 ... has a width decreasing triangle shape toward the extension end, the two yoke rings 3, 3 faces pole claws 31, 31 ... projecting side of each combined, are positioned in a state of alternately arranged in the circumferential direction, it is integrated by the resin of the holding tube 32 which is molded into a cylindrical shape so as to cover the outer. また保持筒32の一側端部の内周には、非磁性金属からなる固定用のカラー33が一体に固設されている。 Also on the inner circumference of one end of the holding tube 32, collar 33 of the fixing made of a non-magnetic metal is fixed integrally. このカラー33は、ヨークリング3,3と共に保持筒32の型成形に際して一体化することができる。 The collar 33 may be integrated upon molding of the holding tube 32 with the yoke rings 3,3.

このように構成されたヨークリング3,3は、第2軸1b上端の連結筒13に保持筒32を、一側のカラー33を介して外嵌することにより第2軸1bと同軸をなして固定され、図1に示すように、第1軸1aに外嵌固定された円筒磁石2の外周面にわずかなエアギャップを隔てて対向し、周方向に以下に示す位置関係が得られるように組み付けられている。 Yoke rings 3, 3 thus constructed, the holding tube 32 to the coupling tube 13 of the second shaft 1b upper, forms a second shaft 1b coaxially by fitted through one side of the collar 33 fixed, as shown in FIG. 1, and face each other with a slight air gap on the outer peripheral surface of the outer fitting fixed cylindrical magnet 2 to the first axis 1a, so that the positional relation shown below in the circumferential direction is obtained It is assembled.

図3は、ヨークリング3,3と円筒磁石2との周方向の位置関係の説明図である。 Figure 3 is an explanatory view of a circumferential direction of the positional relationship between the yoke rings 3,3 and the cylindrical magnet 2. 図3(b)には、組み付け時の位置関係が示されており、ヨークリング3,3と円筒磁石2とは、前者の磁極爪31,31…が後者の周上に並ぶN極20とS極21との境界と一致するように周方向に位置決めして組み付けられている。 In FIG. 3 (b) is shown the positional relationship at the time of assembling, and the yoke rings 3,3 and the cylindrical magnet 2, and N-pole 20 former pole claws 31, 31 ... are arranged on the latter on the circumference It is assembled by positioning in the circumferential direction to coincide with the boundary between the S pole 21. この状態において、2個のヨークリング3,3の磁極爪31,31…は、円筒磁石2の周上において互いに相隣するN極20とS極21との間に形成される磁界内に同一の条件下にて位置することとなり、これらの磁極爪31,31…の基部を連絡するヨーク本体30,30内に生じる磁束は同一となる。 In this state, the two pole claws 31, 31 of the yoke ring 3, 3 are the same in the magnetic field formed between the N pole 20 and S pole 21 to Neighboring each other on the peripheral of the cylindrical magnet 2 will be located at the conditions, the magnetic flux generated in the yoke body 30, 30 to contact these pole claws 31, 31 ... base of the same.

このような磁極爪31,31…とN極20及びS極21との間の位置関係は、円筒磁石2が固定された第1軸1aとヨークリング3,3が固定された第2軸1bとの間にトーションバー10の捩れを伴って生じる相対角変位に応じて、図3(a)又は図3(c)に示すように互いに逆向きに変化する。 Positional relationship between such pole claws 31, 31 ... and the N poles 20 and S poles 21, second shaft 1b of the first shaft 1a and the yoke ring 3,3 cylindrical magnet 2 is fixed is fixed depending on the relative angular displacement that occurs with the torsion of the torsion bar 10 between the changes in the opposite directions to each other as shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (c). この変化が生じた場合、一方のヨークリング3の磁極爪31,31…と他方のヨークリング3の磁極爪31,31…とには、互いに逆の極性を有する磁力線が増加し、夫々のヨーク本体30,30に正負の磁束が発生する。 If this change occurs, the one pole claws 31, 31 of the yoke ring 3 ... and the other magnetic pole claws of the yoke rings 3 31, 31 and increases the magnetic lines of force having a polarity opposite to each other, each yoke positive and negative of the magnetic flux is generated in the main body 30, 30. このとき発生する磁束の正負は、円筒磁石2とヨークリング3,3との間、即ち、第1軸1aと第2軸1bとの間に生じる相対角変位の向きに応じて定まり、磁束の密度は、前記相対角変位の大きさに対応するから、この磁束を検出することにより、第1軸1aと第2軸1bとの間の相対角変位、即ち、第1,第2軸1a,1bに加わる回転トルク(操舵トルク)を知ることができる。 Positive and negative magnetic flux generated at this time, between the cylindrical magnet 2 and the yoke rings 3,3, namely, Sadamari according to the direction of the relative angular displacement generated between the first shaft 1a and the second shaft 1b, the magnetic flux since density corresponds to the magnitude of the relative angular displacement, by detecting the magnetic flux, relative angular displacement between the first shaft 1a and the second shaft 1b, i.e., first, second shaft 1a, can be known rotational torque (steering torque) applied to 1b.

このようにヨークリング3,3に発生する磁束は、夫々に対応する集磁リング4,4により集められ、磁気センサ5,5により検出される。 Magnetic flux generated in this way in the yoke rings 3,3 is collected by collecting ring 4, 4 corresponding to the respective detected by the magnetic sensor 5,5. 集磁リング4,4は、ヨークリング3,3のヨーク本体30,30の外径よりもやや大きい内径を有する軟磁性材料製の円環であり、図2に示すように、夫々から軸長方向に延び、先端を略直角外向きに屈曲させてなる各一対の集磁部40,40を周方向の対応する位置に備えている。 Collecting ring 4, 4 is a soft magnetic material made of a circular ring having a slightly larger inner diameter than the outer diameter of the yoke body 30, 30 of the yoke rings 3,3, as shown in FIG. 2, axial length from each extending in the direction, and a respective pair of magnetism collecting parts 40, 40 comprising substantially bent at right angles outwardly of the tip in the peripheral direction of the corresponding positions. このような集磁リング4,4は、両者の集磁部40,40の延長側を向き合わせて同軸上に配置し、夫々の対応する集磁部40,40の先端が軸方向に所定の間隙を隔てて対向するように位置決めし、これらの外側を円筒形に型成形された樹脂製の保持筒41により覆って一体化されている。 Such magnetic flux collector rings 4,4 is opposed extension side of both magnetic collector 40, 40 are arranged coaxially, each corresponding magnetic collector 40, 40 tip of predetermined axial positioned so as to face across a gap, are integrated over the retaining cylinder 41 made of these outer is molded into a cylindrical shape resin.

磁気センサ5,5は、ホール素子等の磁気検知素子を用いてなり、図2に示すように、集磁リング4,4の各一対の集磁部40,40の対向部間に夫々配してある。 The magnetic sensor 5,5 is constituted by using a magnetic detection element such as a Hall element, as shown in FIG. 2, placed respectively between the opposing portions of each pair of magnetism collecting part 40, 40 of the magnetism collecting rings 4,4 and Aru. これらの磁気センサ5、5の配置は、集磁リング4,4と共に保持筒41の型成形に際して一体化することにより正しく実現することができる。 Arrangement of the magnetic sensors 5 and 5 can be properly achieved by integrating the time molding of the holding tube 41 with the magnetism collecting rings 4,4.

このように集磁リング4,4及び磁気センサ5,5を保持する保持筒41は、図1に示すように、内面に露出する集磁リング4,4の夫々をヨークリング3,3の外側に近接対向せしめてハウジング8に内嵌固定されている。 The holding cylinder 41 for holding the magnetic flux collecting ring 4, 4 and the magnetic sensor 5, 5 as, as shown in FIG. 1, the outer respectively the yoke rings 3,3 collecting ring 4, 4 exposed on the inner surface It is fixed fitted into the housing 8 brought closely opposed to. これにより集磁リング4,4には、夫々の内側に近接するヨークリング3,3に発生する磁束が誘導され、夫々の誘導磁束が各一対の集磁部40,40に集束されて対向部間に漏れ出し、磁気センサ5,5により検出される。 The thereby collecting ring 4, 4, are induced magnetic flux generated in the yoke rings 3, 3 adjacent to the inner side of the respective facing portions induction flux of each is focused on each pair of magnetism collecting part 40, 40 leaks between, is detected by the magnetic sensor 5,5. ヨークリング3,3に発生する磁束は、前述の如く、第1軸1aと第2軸1bとの間の相対角変位に対応するから、磁気センサ5,5の出力変化に基づいて第1軸1a及び第2軸1bに加わる回転トルクを求めることができる。 Magnetic flux generated in the yoke rings 3, 3 as described above, since corresponding to the relative angular displacement between the first shaft 1a and the second shaft 1b, the first axis based on the change in the output of the magnetic sensor 5,5 it can be determined rotational torque applied to 1a and the second shaft 1b.

なお、集磁リング4,4に各一対の集磁突起40,40を設け、夫々の対向部間に磁気センサ5,5を配してあるのは、一方をトルク検出用とし、他方をフェイル判定用とするためである。 Note that each pair of magnetism collection projections 40, 40 provided in the collecting ring 4, 4, the are arranged magnetic sensors 5, 5 between the opposing portions of each and one with a detected torque, fail the other This is to a for decision. このフェイル判定は、例えば、2つ磁気センサ5,5の出力を経時的に比較し、両者間に明らかな差が存在するとき、その前後に非定常な出力変化を示している磁気センサ7がフェイル状態にあると判定する公知の手順により行われる。 The failure determination, for example, two over time comparing the outputs of the magnetic sensors 5 and 5, when a clear difference between the two is present, the magnetic sensor 7 which shows an unsteady output change before and after It carried out by a known procedure for determining to be in the fail state.

以上の如きトルク検出部1を構成するヨークリング3,3の保持筒32は、図1に示すように上方に向けて適長延長されており、この延長端には、外周に所定数の歯を有する大径円板形の内歯車60が一体に周設されている。 Holding tube 32 of the yoke rings 3, 3 constituting a such torque detection unit 1 described above is applied extender upward as shown in FIG. 1, this extended end, a predetermined number of teeth on the outer periphery internal gear 60 of the large diameter disk shape having is circumferentially provided integrally. この内歯車60は、保持筒32の型成形に際して一体に構成することができるが、別体に設けた歯車を保持筒32の端部に外嵌し、接着等の手段により一体化してもよい。 The internal gear 60 can be integrally formed during molding of the retaining cylinder 32, fitted around the end of the holding tube 32 a gear provided separately may be integrated by adhesion or other means . なお図2においては、内部のヨークリング3,3の形状を示すべく、保持筒32の延長部、及び延長端に設けた内歯車60の図示を省略してある。 In FIG. 2, to indicate the shape of the interior of the yoke rings 3,3, extension of the retaining tube 32, and is not shown in the internal gear 60 provided on the extended end.

内歯車60は、集磁リング4,4及び磁気センサ5,5の保持筒41よりも上位置においてハウジング8の周壁の一部を外向きに張り出して形成された歯車室83に臨ませてあり、この歯車室83には、第1軸1aと平行をなす軸周りでの回転自在に2つの外歯車61,62(図1には一方のみ図示)が取り付けてある。 Internal gear 60 is located in a part of the peripheral wall of the housing 8 to face the gear chamber 83 formed to protrude outward in the upper position than the holding cylinder 41 of the collecting ring 4, 4 and the magnetic sensor 5,5 this the gear chamber 83, rotatably two outer gears 61 and 62 at about an axis to be parallel to the first axis 1a (in FIG. 1 only one shown) are mounting. 図4は、図1のIV−IV線による横断面図であり、内歯車60及び外歯車61,62の位置関係が示されている。 Figure 4 is a transverse sectional view along line IV-IV of FIG. 1, the positional relationship of the internal gear 60 and external gear 61, 62 is shown.

図4中に円板として略示する外歯車61,62は、内歯車60よりも小さいなる外径を有し、外周に形成された歯の数が相違させてあり、同じく円板として略示する内歯車60に周方向の異なる位置にて噛合させてある。 Schematically outer gear 61, 62 as a disc in Figure 4, has an outer diameter made smaller than the internal gear 60, Yes in number to the difference in teeth formed on the outer circumference, also substantially shown as a circular plate It is allowed to mesh with the gear 60 at circumferentially different positions within the. これらの歯数は、内歯車60が複数回転に亘って回転する間に両歯車61,62の回転角度の組み合わせが一通りのみ存在するように定められている。 These number of teeth, the internal gear 60 is defined as a combination of rotation angles of the two gears 61 and 62 while rotating over a plurality of rotation exists only one way. 外歯車61,62の一面には、図1及び図4中に破線により示すように磁石63,64が埋設してあり、これらの磁石63,64は、周方向に2分割して着磁された2極着磁の磁石としてある。 On one surface of the external gear 61 and 62, Yes buried magnets 63 and 64 as indicated by broken lines in FIGS. 1 and 4, the magnets 63 and 64 are magnetized 2 divided and circumferentially It was presented as two poles of the magnet.

図1に示すように歯車室83の側面には、外歯車61,62に夫々埋設された磁石63,64の着磁面と対向するように磁気センサ65,66が固設してあり、これらの磁気センサ65,66を検出端とし、内歯車60、外歯車61,62及び磁石63,64を構成要素として備える回転角検出部6が構成されている。 The side of the gear chamber 83 as shown in FIG. 1, the magnetic sensor 65 and 66 so as to face the magnetized surface of the respective buried magnets 63, 64 to the external gear 61, 62 Yes and fixed, these of the magnetic sensor 65, 66 as a detection end, the internal gear 60, the rotation angle detector 6 provided as a component of the external gear 61, 62 and magnets 63, 64 are configured.

内歯車60は、前述の如く、第2軸1bに嵌着固定された保持筒32に周設されており、第2軸1bの回転に伴って回転する。 Internal gear 60, as described above, are provided around the holding tube 32 which is fitted and fixed to the second shaft 1b, which rotates with the rotation of the second shaft 1b. この回転は、内歯車60に噛合する2つの外歯車61,62に伝達され、これらの外歯車61,62が夫々に固設された磁石63,64と共に回転し、これらの磁石63,64の着磁面と対向配置された磁気センサ65,66は、外歯車61,62の回転に伴って周期的に変化する出力を発する。 This rotation is transmitted to the two outer gears 61 and 62 mesh with the internal gear 60, these external gears 61 and 62 rotate together with the magnet 63 and 64 fixed to the respective these magnets 63, 64 magnetized surface arranged to face the magnetic sensor 65 and 66, it generates an output periodically varies with the rotation of the external gear 61, 62.

外歯車61,62は、前述のように設定された歯数を有しているから、磁気センサ65,66の出力は、内歯車60の複数回転、即ち、第2軸1bの複数回転に亘って互いに重なり合うことなく異なる周期にて変化する出力となるから、これらの出力を組み合わせることにより、第2軸1bの回転角度を複数回転に亘って一義に求めることができる。 External gear 61 and 62, because they have a number of teeth that are set as described above, the output of the magnetic sensor 65 and 66, a plurality rotation of the internal gear 60, i.e., over several rotation of the second shaft 1b since the output to vary in rather different periods that overlap each other Te, by combining these outputs can be determined uniquely over a rotation angle of the second shaft 1b multiple rotation.

以上の実施の形態に示すトルク検出装置は、回転軸としての第2軸1bと一体回転するヨークリング3,3の樹脂製の保持筒32を一側に延長し、この延長部に周設された内歯車60に噛合する外歯車61,62の回転角度を検出することにより第2軸1bの回転角度を求めることができる回転角検出部6を構成したから、軸方向の占有長さを最小限に抑えながら、第1軸1a及び第2軸2bに加わる回転トルクと共に、第2軸1bの回転角度を検出することが可能となり、例えば、車両のステアリング軸の中途に介装されるトルク検出装置として用いた場合、衝撃エネルギの吸収ストロークの確保のための軸方向長さの短縮要求に応えることができる。 Or of the torque detection device shown in the embodiment, the second shaft 1b and the resin of the holding tube 32 of the yoke rings 3, 3 integrally rotates as a rotating shaft extending in one side, is provided around this extension minimum because constituted the rotation angle detector 6 capable of determining the rotation angle of the second shaft 1b by detecting the rotation angle of the external gear 61 meshing with the gear 60, the occupation length in the axial direction among the while keeping the limit, the rotation torque applied to the first shaft 1a and a second shaft 2b, it is possible to detect the rotation angle of the second shaft 1b, for example, the torque detection interposed midway of the steering shaft of the vehicle when used as a device, it is possible to meet shorter required axial length for securing the absorbing stroke of the impact energy.

ヨークリング3、3の保持筒32に周設される内歯車60は、ヨークリング3,3の位置決め保持のための保持筒32の型成形に際して一体成形することができ、別部品としての内歯車60が不要となることから、部品点数の削減、及び組立て工数の削減を図ることが可能となる。 Internal gear 60 that is provided around the holding tube 32 of the yoke rings 3,3, it can be integrally molded during molding of the holding tube 32 for positioning and holding the yoke rings 3,3, internal gear as a separate component since 60 is not required, reduction in the number of components, and it is possible to reduce the assembly steps.

図5は、本発明に係るトルク検出装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。 Figure 5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a torque detecting apparatus according to the present invention. この実施の形態に示すトルク検出装置は、図1に示す実施の形態と同様、トルク検出部1の一側に並設してある回転角検出部6を備える。 Torque detecting apparatus shown in this embodiment, similar to the embodiment shown in FIG. 1, comprises a rotation angle detector 6 are juxtaposed on one side of the torque detection unit 1. トルク検出部1の構成及び動作は、図1に示す実施の形態と同様であり、対応する構成部材に図1と同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。 Construction and operation of the torque detection unit 1 is similar to the embodiment shown in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted in the corresponding components are denoted by the Figure 1 the same reference numerals and.

トルク検出部6も、図1に示す実施の形態と同様に、内歯車60、外歯車61,62及び磁石63,64を備え、外歯車61,62に夫々埋設された磁石63,64と、これらに対向配置された磁気センサ65,66とを備えて構成されているが、図1に示す実施の形態と異なり、第1軸1aと一体回転する円筒磁石2の保持筒22を上方に延長し、この延長端に内歯車60が一体に周設され、歯車室83の側面に取付けた外歯車61,62に噛合させてある。 Torque detecting unit 6, similarly to the embodiment shown in FIG. 1, the internal gear 60, an outer gear 61, 62 and magnets 63 and 64, the magnet 63 and 64 are respectively embedded in the external gear 61 and 62, Although these are constituted by a magnetic sensor 65, 66 facing each other, unlike the embodiment shown in FIG. 1, extending the holding cylinder 22 of the cylindrical magnet 2 which rotates integrally with the first shaft 1a upward and, the internal gear 60 to the extending end is provided around together, are allowed to mesh with the external gear 61 and 62 attached to the side of the gear chamber 83. この構成によれば、内歯車60は第1軸1aと一体回転するから、磁気センサ65,66の出力の組み合わせにより第1軸1aの回転角度を複数回転に亘って求めることができる。 According to this arrangement, the internal gear 60 can be determined over from rotating integrally with the first shaft 1a, the rotation angle of the first shaft 1a by a combination of the outputs of the magnetic sensors 65 and 66 into a plurality rotation.

図5に示すトルク検出装置においても、回転軸としての第1軸1aと一体回転する円筒磁石2の樹脂製の保持筒22の延長部に内歯車60を周設し、この内歯車60を構成部品として含むトルク検出部6を並設したから、軸方向の占有長さを最小限に抑えながら、第1軸1a及び第2軸2bに加わる回転トルクと、第1軸1aの回転角度とを合わせてを検出することが可能となる。 Also in the torque detecting apparatus shown in FIG. 5, the internal gear 60 is provided around the extension portion of the first shaft 1a and the resin of the holding tube 22 of the cylindrical magnet 2 which rotates integrally as a rotating shaft, constituting the internal gear 60 because juxtaposed torque detecting unit 6 including a component, while minimizing the occupied length in the axial direction, a rotational torque applied to the first shaft 1a and the second shaft 2b, and the rotation angle of the first shaft 1a together it is possible to detect. 保持筒22に周設される内歯車60も、該保持筒22の型成形に際して一体成形することができ、部品点数の削減、及び組立て工数の削減を図ることが可能となる。 Internal gear 60 that is provided around the holding tube 22, can be integrally molded during molding of the retaining cylinder 22, reducing the number of parts, and it becomes possible to reduce the assembly steps.

なお以上の実施の形態においては、ヨークリング3,3の保持筒32又は円筒磁石2の保持筒22を上方に延長し、この延長部に内歯車60を設けてあるが、保持筒32又は保持筒22を下方に延長し、この延長部に内歯車60を設けて、この内歯車60、外歯車61,62、磁石63,64及び磁気センサ65,66を備える回転検出部6を、集磁リング4,4及び磁気センサ5,5を備えるトルク検出部1よりも下位置に配するようにしてもよい。 In yet embodiment described above, the holding cylinder 22 of the holding tube 32 or the cylindrical magnet 2 of yoke rings 3, 3 extending upward, but are an internal gear 60 provided in the extended portion, the holding cylinder 32 or the holding extending the cylinder 22 downwardly, and the internal gear 60 provided in the extended portion, the internal gear 60, external gears 61 and 62, the rotation detecting unit 6 comprises a magnet 63, 64 and magnetic sensor 65, magnetism collecting may be disposed in the lower position than the torque detection unit 1 comprises a ring 4, 4 and the magnetic sensor 5,5. また内歯車60は、保持筒32の両端部、保持筒32の中央部等、保持筒32の長さ範囲内の適宜の位置に設けることができる。 The internal gear 60 is, both end portions of the holding tube 32, the central portion or the like of the holding tube 32 may be provided at an appropriate position within the length range of the holding tube 32.

また以上の実施の形態においては、磁石63,64を外歯車61,62に固定してあるが、例えば、外歯車61,62の回転軸を適宜に延長し、この延長端に設けた回転板に磁石63,64を固定して、これらの磁石63,64が外歯車61,62と一体回転するように構成してもよい。 In the above embodiment, although it is fixed a magnet 63, 64 to the outer gear 61 and 62, for example, by extending the axis of rotation of the external gear 61 and 62 suitably, the rotation plate provided on the extended end to secure the magnet 63 and 64 may be configured so that these magnets 63, 64 are rotated integrally with the external gear 61, 62. この場合、軸長方向寸法の短縮要求に応えながら、磁石63,64及び磁気センサ65,66をトルク検出部1から離して配置することができ、トルク検出部1との磁気的な相互干渉を排除して、回転トルク及び回転角度の安定した検出が可能となる。 In this case, while meeting the shortening requirements axial direction dimension, can be placed apart magnets 63, 64 and magnetic sensor 65, 66 from the torque detection unit 1, the magnetic mutual interference between the torque detection unit 1 with the exclusion, thereby enabling stable detection of the rotation torque and the rotation angle.

また以上の実施の形態においては、内歯車60を大径歯車とし、外歯車61,62を小径歯車としてあるが、これとは逆に、内歯車60を小径歯車とし、外歯車61,62を大径歯車としてもよく、内歯車60と外歯車61,62とは、前述したように、内歯車60が複数回転に亘って回転する間に両歯車61,62の回転角度の組み合わせが一通りのみ存在する歯数を定めてあればよい。 In the above embodiment, the inner gear 60 and the large diameter gear, there is an external gear 61 and 62 as small-diameter gear, conversely, the internal gear 60 and the small diameter gear to this, the external gear 61 and 62 may be a large diameter gear, the internal gear 60 and external gear 61 and 62, as described above, combinations one way rotation angle of the gears 61 and 62 while the internal gear 60 rotates over a plurality rotation only it is sufficient to determine the number of teeth present.

更に以上の実施の形態においては、操舵部材と舵取機構とを連結するステアリング軸に加わる操舵トルクの検出手段としての適用例について述べたが、本発明に係るトルク検出装置は、回転軸に加わる回転トルクと共に回転軸の回転角度を検出することが要求される用途全般に適用可能であり、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。 In yet more embodiments have been described application example as a detection means of the steering torque applied to a steering shaft connecting the steering member and the steering mechanism, a torque detecting apparatus according to the present invention, applied to the rotating shaft can be applied to applications in general to detect the rotation angle of the rotary shaft with the rotational torque is required, other, it can be implemented in various modified forms within the scope of matters described in the claims there it is needless to say.

本発明に係るトルク検出装置の縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of a torque detecting apparatus according to the present invention. トルク検出部の構成部材の分解斜視図である。 It is an exploded perspective view of the components of the torque detection unit. ヨークリングと円筒磁石との周方向の位置関係の説明図である。 It is an explanatory view of a circumferential direction of the positional relationship between the yoke ring and the cylindrical magnet. 図1のIV−IV線による横断面図である。 It is a transverse sectional view along line IV-IV of FIG. 本発明に係るトルク検出装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a torque detecting apparatus according to the present invention.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1a 第1軸(回転軸)、1b 第2軸(回転軸)、2 円筒磁石(回転部材)、3 ヨークリング(回転部材)、4 集磁リング(検出手段)、5 磁気センサ(検出手段)、 1a first axis (rotation axis), 1b second axis (rotation axis), second cylindrical magnet (rotating member), 3 yoke ring (rotating member), 4 collecting ring (detecting means) 5 magnetic sensors (detecting means) ,
6 回転角検出部、60 内歯車、61,62 外歯車、65,66 磁気センサ(検出手段) 6 rotation angle detecting unit, 60 a gear, 61 and 62 external gear, 65, 66 magnetic sensors (detecting means)

Claims (2)

  1. 樹脂製の保持筒を介して回転軸に固定された回転部材を、該回転部材の外側に固定配置された検出手段により検出し、前記回転軸に加わる回転トルクを求めるようにしたトルク検出装置において、 The rotary member fixed to the rotary shaft via the resin of the holding tube, is detected by the detecting means is fixedly disposed on the outer side of the rotary member, the torque detection apparatus that obtains a rotational torque applied to the rotating shaft ,
    前記保持筒の一側の延長部に周設された内歯車と、該内歯車に噛合する外歯車と、該外歯車の回転角度の検出手段とを有し、該検出手段の検出結果に基づいて前記回転軸の回転角度を求める回転角検出部を並設してあることを特徴とするトルク検出装置。 And internal gear provided around the extension of one side of the holding cylinder, has an outer gear meshing with the internal gear, and detection means of the rotation angle of the external gear, based on a detection result of the detection means torque detecting apparatus characterized by are juxtaposed the rotation angle detecting unit for obtaining a rotation angle of the rotary shaft Te.
  2. 前記内歯車は、前記保持筒と一体成形してある請求項1記載のトルク検出装置。 The internal gear, the torque detection device according to claim 1 that is integrally molded with the retaining cylinder.

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