JP2009020064A - Torque sensor and electric power steering device - Google Patents

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淳愛 浅賀
Ikunori Sakatani
郁紀 坂谷
Toshiyuki Onizuka
利行 鬼塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor and an electric power steering device that are reduced in size and have significantly improved material efficiency. <P>SOLUTION: The torque sensor has: first and second shafts coaxially connected together through a connection shaft; a ring-shaped permanent magnet fixed to the second shaft and circumferentially magnetized with multiple poles; a sensor yoke fixed to the first shaft and forming a magnetic circuit together with the permanent magnet; a magnetism collecting yoke placed on the other side, in the axial direction, of the sensor yoke from the permanent magnet and forming a magnetic circuit together with the permanent magnet and the sensor yoke; and a magnetic flux sensor for sensing magnetic flux induced by the sensor yoke and the magnetism collecting yoke. The torque sensor senses, based on an output of the magnetic flux sensor, torque applied to either of the first and second shafts. The sensor yoke is constructed from claw poles arranged on the same or substantially the same plane, and at least some of the claw poles are formed separated from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トルク検出器及び電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)に関し、例えば自動車の電動パワーステアリング装置に適用して好適なものである。   The present invention relates to a torque detector and an electric power steering device (EPS), and is suitable for application to an electric power steering device of an automobile, for example.

従来、トルク検出器として、特許文献1〜特許文献3に開示されたものが知られている。特許文献1に開示されたトルク検出器は、周方向に沿って多極着磁されたリング状の永久磁石の周側面と対向するように一対のリング状のセンサ部材が設けられ、これらセンサ部材間に配置された磁束検出器(磁気センサ)により検出された磁束に基づいて永久磁石側又はセンサ部材側に生じたトルクを検出する。また特許文献2に開示されたトルク検出器は、特許文献1に記載されたトルク検出器において、磁束検出器を2つ用いて磁束を検出する構成を有する。
特開平2−162211号公報 特開平2−141616号公報 特許第3874642号公報
Conventionally, what was indicated by patent documents 1-patent documents 3 is known as a torque detector. The torque detector disclosed in Patent Document 1 is provided with a pair of ring-shaped sensor members so as to face the circumferential side surface of a ring-shaped permanent magnet that is multipolarly magnetized along the circumferential direction. Torque generated on the permanent magnet side or on the sensor member side is detected based on the magnetic flux detected by the magnetic flux detector (magnetic sensor) disposed therebetween. Moreover, the torque detector disclosed in Patent Document 2 has a configuration in which, in the torque detector described in Patent Document 1, two magnetic flux detectors are used to detect magnetic flux.
JP-A-2-162221 Japanese Patent Laid-Open No. 2-141616 Japanese Patent No. 3874642

しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示された構成のトルク検出器では、磁束検出器の出力に基づいてかかるトルクを検出するためには、永久磁石が発生した磁束をセンサ部材が一定以上受ける必要があり、そのためにセンサ部材と永久磁石とが対向する面積を大きくする必要があった。   However, in the torque detector having the configuration disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, in order to detect the torque based on the output of the magnetic flux detector, the sensor member receives a certain amount of magnetic flux generated by the permanent magnet. Therefore, it is necessary to increase the area where the sensor member and the permanent magnet face each other.

このため、かかる特許文献1や特許文献2に開示された構成のトルク検出器では、センサ部材及び永久磁石を軸方向に長く構成せざるを得ず、この結果、トルク検出器自体やひいては当該トルク検出器を備える電動パワーステアリング装置を小型化し難いという問題があった。   For this reason, in the torque detector having the configuration disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the sensor member and the permanent magnet have to be configured to be long in the axial direction. As a result, the torque detector itself and eventually the torque There has been a problem that it is difficult to reduce the size of an electric power steering apparatus including a detector.

また、特許文献3には、内側にクローポールを持つ円環状部材から、クローポール部を曲げることでセンサヨークを形成している。しかしながら、円環状部材の内側は捨てられてしまうため、経済性が悪いという問題点がある。   In Patent Document 3, a sensor yoke is formed by bending a claw pole portion from an annular member having a claw pole inside. However, since the inside of the annular member is discarded, there is a problem that the economy is poor.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化させ得ると共に材料効率を飛躍的に向上させることができるトルク検出器及び電動パワーステアリング装置を提案しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to propose a torque detector and an electric power steering device that can be miniaturized and can dramatically improve material efficiency.

かかる課題を解決するため本発明においては、連結軸を介して同軸に連結された第1及び第2の軸と、前記第2の軸に固定され、周方向に沿って多極着磁されたリング状の永久磁石と、前記第1の軸に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成するセンサヨークと、前記センサヨークを基準として前記永久磁石の軸方向反対側に配置され、前記永久磁石及び前記センサヨークと共に前記磁気回路を形成する集磁ヨークと、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器とを有し、第1の軸及び第2の軸のうちのいずれか一方に加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器であって、前記センサヨークは、同一又は略同一平面上に配置され、少なくとも一部が互いに分離して形成された複数のクローポールから構成されることを特徴とする。   In order to solve such a problem, in the present invention, the first and second shafts are coaxially connected via the connecting shaft, and are fixed to the second shaft, and are multipolarly magnetized along the circumferential direction. A ring-shaped permanent magnet; a sensor yoke fixed to the first shaft and forming a magnetic circuit with the permanent magnet; and the permanent magnet disposed on the axially opposite side of the permanent magnet with respect to the sensor yoke. And a magnetic flux collecting yoke that forms the magnetic circuit together with the sensor yoke, and a magnetic flux detector that detects the magnetic flux induced by the sensor yoke and the magnetic flux collecting yoke, and includes a first axis and a second axis. A torque detector for detecting a torque applied to any one of the magnetic flux detectors based on an output of the magnetic flux detector, wherein the sensor yokes are arranged on the same or substantially the same plane and at least part of them are separated from each other. Formation Characterized in that it is composed of a plurality of claw poles which.

この結果、本発明によるトルク検出器によれば、クローポールにより形成されるセンサヨーク全体が一体ではなく、クローポールを個別に製造し、適宜組み合わせることができるため、材料効率が高い。また、クローポールが同一又は略同一平面上に配置されているため、トルク検出器全体としての軸方向の長さを短くできる。また、このようにすることにより、これらを樹脂等のモールド材により一体化する際にモールド材の量が少なくて良い。   As a result, according to the torque detector of the present invention, the entire sensor yoke formed by the claw pole is not integrated, but the claw poles can be individually manufactured and appropriately combined, so that the material efficiency is high. Moreover, since the claw poles are arranged on the same or substantially the same plane, the axial length of the entire torque detector can be shortened. In addition, by doing so, the amount of the molding material may be small when they are integrated with the molding material such as resin.

また本発明においては、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、上記トルク検出器を備えることを特徴とする。   Further, in the present invention, in the electric power steering apparatus that generates auxiliary steering torque from the electric motor in response to the steering torque applied to the steering wheel, decelerates by the speed reducer, and transmits it to the output shaft of the steering mechanism, The torque detector is provided.

電動パワーステアリング装置にかかるトルク検出器を組み込むことにより、電動パワーステアリング装置の製造コストを低減することができる。   By incorporating a torque detector for the electric power steering device, the manufacturing cost of the electric power steering device can be reduced.

本発明によれば、センサヨークが円環部を持たないため、円環部の内側部分が無駄になることがなく、小型化させ得るとともに材料効率を飛躍的に向上させることができる。   According to the present invention, since the sensor yoke does not have an annular portion, the inner portion of the annular portion is not wasted, and the size can be reduced and the material efficiency can be dramatically improved.

以下、図面について本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1〜図5において、1は全体として本実施形態によるトルク検出器を示す。このトルク検出器1は、ねじり要素であるトーションバー(連結軸)2を介して連結された第1及び第2の軸3A,3Bを備える。第1及び第2の軸3A,3Bは円柱状に構成されており、その中心軸及びトーションバー2の中心軸が一直線上に延在している。   1 to 5, reference numeral 1 denotes a torque detector according to the present embodiment as a whole. The torque detector 1 includes first and second shafts 3A and 3B connected via a torsion bar (connection shaft) 2 that is a torsion element. 1st and 2nd axis | shaft 3A, 3B is comprised by the column shape, The central axis and the central axis of the torsion bar 2 are extended on the straight line.

第1の軸3Aには、その径方向外側に位置する平板状のセンサヨーク4が樹脂5でモールドされた状態で取り付けられている。また第2の軸3Bには、端面が順次交互にN極及びS極の極性となるように周方向に多極着磁されたリング状の永久磁石6が、バックヨーク7を介してセンサヨーク4と当該磁石6の軸方向片面とが面対向するように、固定配置されている。   A flat sensor yoke 4 positioned on the outer side in the radial direction is attached to the first shaft 3A in a state of being molded with a resin 5. Further, on the second shaft 3B, a ring-shaped permanent magnet 6 magnetized in the circumferential direction so that the end surfaces thereof are alternately N-pole and S-pole polarities is arranged via a back yoke 7 through a sensor yoke. 4 and the one side of the magnet 6 in the axial direction are fixedly arranged so as to face each other.

センサヨーク4は、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bから構成される。第1のセンサヨーク部4Aは、図2に示すように、環状に配置された複数の第1のクローポール4AXから形成される。第1のクローポール4AXは、磁性材からなる台形状の平板部材であり、幅細側の一端部を径方向内側、幅広側の他端部を径方向外側に向けて、合計8個配置されている。また第2のセンサヨーク部4Bは、環状に配置された複数の第2のクローポール4BXから形成される。第2のクローポール4BXは、磁性材からなる台形状の平板部材であり、幅細側の一端部を径方向内側、幅広側の他端部を径方向外側に向けて、第1のクローポール4AXと交互に位置するように合計8個配置されている。これら第1及び第2のクローポール4AX、4BXの数は、それぞれ後述する磁石6の極数の半数と同じ数に選定されている。   The sensor yoke 4 includes first and second sensor yoke portions 4A and 4B. As shown in FIG. 2, the first sensor yoke portion 4A is formed of a plurality of first claw poles 4AX arranged in an annular shape. The first claw pole 4AX is a trapezoidal flat plate member made of a magnetic material, and a total of eight first claw poles 4AX are arranged with one end on the narrow side facing radially inward and the other end on the wide side facing radially outward. ing. The second sensor yoke portion 4B is formed of a plurality of second claw poles 4BX arranged in an annular shape. The second claw pole 4BX is a trapezoidal flat plate member made of a magnetic material. The first claw pole has one end on the narrow side facing radially inward and the other end on the wide side facing radially outward. A total of eight are arranged so as to alternate with 4AX. The number of the first and second claw poles 4AX, 4BX is selected to be the same as half the number of poles of the magnet 6 described later.

図3に示すように、すべての第1及び第2のクローポール4AX,4BXは、樹脂5によりモールドされて一体化される。第1及び第2のクローポール4AX,4BXは同一又はほぼ同一平面上に配置されているため、厚さ寸法を小さく形成することができると共に、これらを少ない樹脂5で一体化することができ、コストを低減させることができる。   As shown in FIG. 3, all the first and second claw poles 4AX and 4BX are molded by the resin 5 and integrated. Since the first and second claw poles 4AX, 4BX are arranged on the same or substantially the same plane, the thickness dimension can be formed small, and these can be integrated with a small amount of resin 5, Cost can be reduced.

また第1及び第2のクローポール4AX,4BXは、同一又はほぼ同一の厚みの平板状に形成されている。このように第1及び第2のクローポール4AX,4BXを平板状に形成することで第1及び第2のクローポール4AX,4BXの軸方向の長さを短くすることができ、その分、装置全体として小型化することができる。   The first and second claw poles 4AX and 4BX are formed in a flat plate shape having the same or substantially the same thickness. Thus, by forming the first and second claw poles 4AX, 4BX in a flat plate shape, the length of the first and second claw poles 4AX, 4BX in the axial direction can be shortened, and accordingly, the apparatus The overall size can be reduced.

さらに第1及び第2のクローポール4AX,4BXは、磁石6の径方向の幅よりも長く形成されており、これにより後述のようにこれら第1及び第2のクローポール4AX,4BXにおいて磁石6から発生する磁束を受ける際に、当該磁束の漏れを低減させ得るようになされている。   Further, the first and second claw poles 4AX and 4BX are formed longer than the radial width of the magnet 6, so that the magnet 6 in the first and second claw poles 4AX and 4BX will be described later. When receiving the magnetic flux generated from the magnetic field, leakage of the magnetic flux can be reduced.

なお、本実施形態の第1及び第2のクローポール4AX、4BXの製造方法を図6に示す。第1及び第2のクローポール4AX,4BXは、それぞれ平板状の材料15から順次交互に異なる向きで打ち抜くようにして作成される。特許文献3に記載されている軟磁性体は、内側にクローポールを持つ円環状部材から、クローポール部を曲げることで製造しているが、その内側は捨てられてしまう。本実施形態では、内側が捨てられてしまう円環部を持たないため、材料15の使用効率を飛躍的に上げることができる。   In addition, the manufacturing method of 1st and 2nd claw pole 4AX, 4BX of this embodiment is shown in FIG. The first and second claw poles 4AX and 4BX are each formed by punching from a flat plate material 15 alternately in different directions. The soft magnetic material described in Patent Document 3 is manufactured by bending a claw pole portion from an annular member having a claw pole inside, but the inside is discarded. In the present embodiment, the use efficiency of the material 15 can be drastically increased because there is no annular portion that is discarded inside.

磁石6は、環状の硬磁性体を周方向に所定角度間隔で交互にN極又はS極に着磁することにより構成されている。本実施の形態の場合、磁石6は22.5〔°〕間隔でN極及びS極に着磁されている。したがって、磁石6は、合計16極の極数を有している。図5においては、斜線の部分がN極を表している。なお、磁石6を構成する磁石材料としては、フェライト磁石や希土類磁石、金属磁石、焼結磁石、プラスチック磁石、ゴム磁石などを使用可能である。   The magnet 6 is configured by magnetizing an annular hard magnetic material alternately to the north or south pole at a predetermined angular interval in the circumferential direction. In the case of the present embodiment, the magnet 6 is magnetized to the N pole and the S pole at intervals of 22.5 [°]. Therefore, the magnet 6 has a total of 16 poles. In FIG. 5, the shaded portion represents the N pole. In addition, as a magnet material which comprises the magnet 6, a ferrite magnet, a rare earth magnet, a metal magnet, a sintered magnet, a plastic magnet, a rubber magnet, etc. can be used.

センサヨーク4を基準として磁石6の反対側には、集磁ヨーク8が配置されている。集磁ヨーク8は、それぞれリング状の第1の集磁ヨーク部8Aと、第1の集磁ヨーク部8Aよりも小径であって当該第1の集磁ヨーク部8Aと同軸及び同一平面に配置された第2の集磁ヨーク部8Bとから構成される。   On the opposite side of the magnet 6 with respect to the sensor yoke 4, a magnet collecting yoke 8 is arranged. The magnetism collecting yoke 8 has a ring-shaped first magnetism collecting yoke portion 8A and a smaller diameter than the first magnetism collecting yoke portion 8A, and is arranged coaxially and on the same plane as the first magnetism collecting yoke portion 8A. And the second magnetism collecting yoke portion 8B.

集磁ヨーク8は、第1の集磁ヨーク部8Aが第1のセンサヨーク部4Aを構成する各第1のクローポール4AXの幅広側とそれぞれ対向し、第2の集磁ヨーク部8Bが第2のセンサヨーク部4Bを構成する各第2のクローポール4BXの幅細側とそれぞれ対向するように、図示しない静止部に固定されている。このように、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bの全周に渡って集磁ヨーク8を配置することにより、センサヨーク4及び集磁ヨーク8間の相対角度変動に起因する測定誤差の発生を防止することができる。   In the magnetism collecting yoke 8, the first magnetism collecting yoke portion 8A is opposed to the wide side of each first claw pole 4AX constituting the first sensor yoke portion 4A, and the second magnetism collecting yoke portion 8B is The second claw pole 4BX that constitutes the second sensor yoke part 4B is fixed to a stationary part (not shown) so as to face the narrow side. In this way, by arranging the magnetic flux collecting yoke 8 over the entire circumference of the first and second sensor yoke portions 4A and 4B, a measurement error caused by a relative angle variation between the sensor yoke 4 and the magnetic flux collecting yoke 8 is achieved. Can be prevented.

また集磁ヨーク8には、磁束集中部9が設けられている。より詳細には、第1の集磁ヨーク部8Aの一部から径方向外側に向けて磁束集中部9の半体である磁束集中部構成部9Aが形成されると共に、これと空隙を介して対向するように、第2の集磁ヨーク部8Bから径方向外側に向けて磁束集中部9のもう一方の半体である磁束集中部構成部9Bが形成されている。そして第1の集磁ヨーク部8Aの磁束集中部構成部9Aと、第2の集磁ヨーク部8Bの磁束集中部構成部9Bとの間には、磁束検出器10が配置されている。   Further, the magnetic flux collecting yoke 8 is provided with a magnetic flux concentrating portion 9. More specifically, a magnetic flux concentrating portion constituting portion 9A, which is a half of the magnetic flux concentrating portion 9, is formed from a part of the first magnetic flux collecting yoke portion 8A toward the outside in the radial direction. A magnetic flux concentrating portion constituting portion 9B, which is the other half of the magnetic flux concentrating portion 9, is formed from the second magnetic collecting yoke portion 8B toward the radially outer side so as to face each other. And the magnetic flux detector 10 is arrange | positioned between the magnetic flux concentration part structure part 9A of 8 A of 1st magnetism collection yoke parts, and the magnetic flux concentration part structure part 9B of the 2nd magnetism collection yoke part 8B.

このように集磁ヨーク8に磁束集中部9を設けることによって、集磁ヨーク8を通る磁束を磁束集中部9に集中させることができ、さらに後述のような磁束検出器10による磁束の検出を行ないやすくすることができる。また、かかる第1及び第2の磁束集中部構成部9A,9Bを設けることにより、磁束検出器10を設置しやすくすることができる。   By providing the magnetic flux concentrating portion 9 in the magnetic flux collecting yoke 8 in this way, the magnetic flux passing through the magnetic collecting yoke 8 can be concentrated on the magnetic flux concentrating portion 9, and the magnetic flux detector 10 as described later can detect the magnetic flux. It can make it easier to do. In addition, by providing the first and second magnetic flux concentrating portions 9A and 9B, the magnetic flux detector 10 can be easily installed.

さらに、磁束検出器10を3つ以上用いるようにすれば、磁束検出器10が一つ故障した場合においても、残りの正常な二つ以上の磁束検出器10によって信頼性の高いデータを得ることができる。   Furthermore, if three or more magnetic flux detectors 10 are used, even if one magnetic flux detector 10 fails, highly reliable data can be obtained by the remaining two or more normal magnetic flux detectors 10. Can do.

磁束検出器10としては、ホール素子、MR素子、MI素子など、磁束の強さを検出できるものが用いられる。本実施形態の場合、二つの磁束検出器10を用いている。これは、二つの磁束検出器10を用いることにより、出力の差を取ることで感度を2倍にすることができ、ゼロ点のドリフトをキャンセルすることができるからである。また磁束検出器10を二つ用いることにより、センサ信号を2重化することができ、信頼性を向上させることができる。   As the magnetic flux detector 10, one that can detect the strength of magnetic flux, such as a Hall element, an MR element, or an MI element, is used. In the case of this embodiment, two magnetic flux detectors 10 are used. This is because by using the two magnetic flux detectors 10, the sensitivity can be doubled by taking the difference in output, and the zero point drift can be canceled. Further, by using two magnetic flux detectors 10, the sensor signal can be duplicated and the reliability can be improved.

第1及び第2の集磁ヨーク部8A,8B並びに磁束検出器10は、図1に示すように、樹脂5でモールドされて一体化される。なお、磁束検出器10が挿入可能な孔を設けるように集磁ヨーク8のみをモールドし、モールド後にその孔に磁束検出器10を挿入するようにしても良い。   As shown in FIG. 1, the first and second magnetic flux collecting yoke portions 8A and 8B and the magnetic flux detector 10 are molded with a resin 5 and integrated. Alternatively, only the magnetic collecting yoke 8 may be molded so as to provide a hole into which the magnetic flux detector 10 can be inserted, and the magnetic flux detector 10 may be inserted into the hole after molding.

次に、トルク検出器1の動作について説明する。このトルク検出器1における磁気回路の概略図を図7に示す。   Next, the operation of the torque detector 1 will be described. A schematic diagram of a magnetic circuit in the torque detector 1 is shown in FIG.

トルク検出器1では、図7(A)に示すように、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度が「0」のときに、各第1及び第2のクローポール4AX,4BXの中心線がそれぞれ磁石6端面のN極及びS極の境界と軸方向に一致するように、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bが第1又は第2の軸3A,3Bに固定される。したがって、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度が「0」のときには、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bにおける磁石6のN極と対向する部分の面積と、当該第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bにおける磁石6のS極と対向する部分の面積とが同じである。   In the torque detector 1, as shown in FIG. 7A, when the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is “0”, the center line of each of the first and second claw poles 4AX and 4BX is The first and second sensor yoke portions 4A and 4B are fixed to the first and second shafts 3A and 3B so as to coincide with the boundary between the N pole and the S pole on the end face of the magnet 6 in the axial direction. Therefore, when the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is “0”, the area of the first and second sensor yoke portions 4A and 4B facing the north pole of the magnet 6 and the first and second The area of the part facing the south pole of the magnet 6 in the two sensor yoke parts 4A and 4B is the same.

そして、この状態のときには、磁石6のN極から出た磁束が、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bをそれぞれ構成する第1及び第2のクローポール4AX,4BXを通って磁石6のS極に入り込む。つまりセンサヨーク4及び磁石6間の相対角度が「0」のときには、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bに入る磁束数と、出て行く磁束数とが同じであるため、磁石6から出射した磁束は磁束検出器10を通らない。   In this state, the magnetic flux emitted from the N pole of the magnet 6 passes through the first and second claw poles 4AX and 4BX that constitute the first and second sensor yoke portions 4A and 4B, respectively, and the magnet 6 Enter the S pole. That is, when the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is “0”, the number of magnetic fluxes entering the first and second sensor yoke portions 4A and 4B is the same as the number of outgoing magnetic fluxes. The magnetic flux emitted from the magnetic flux does not pass through the magnetic flux detector 10.

一方、トルク検出器1においては、図7(B)に示すように、図7(A)の状態からセンサヨーク4が磁石6に対して相対的に矢印xで示す右方向又はこれと逆の左方向に回転して、第1のセンサヨーク部4A(各第1のクローポール4AX)がそれぞれ磁石6のN極部分又はS極部分のみと対向すると共に、第2のセンサヨーク部4B(各第2のクローポール4BX)がそれぞれ磁石6のS極部分又はN極部分のみと対向した状態がセンサヨーク4及び磁石6間の相対角度が最大となる。   On the other hand, in the torque detector 1, as shown in FIG. 7B, the sensor yoke 4 is relative to the magnet 6 in the right direction indicated by the arrow x from the state of FIG. The first sensor yoke portion 4A (each first claw pole 4AX) rotates to the left and faces only the N-pole portion or the S-pole portion of the magnet 6, respectively, and the second sensor yoke portion 4B (each The relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is maximized when the second claw pole 4BX) faces only the S pole portion or the N pole portion of the magnet 6 respectively.

そして、この状態のときには、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4Bに出入りする磁束数がバランスを失い、センサヨーク4が磁石6に対して相対的に右方向に回転したときには、磁石6のN極から出た磁束が第1のセンサヨーク部4A(各第1のクローポール4AX)から第1の集磁ヨーク部8A、第1の磁束集中部構成部9A、磁束検出器10、第2の磁束集中部構成部9B、第2の集磁ヨーク部8B及び第2のセンサヨーク部4B(各第2のクローポール4BX)を順次経由して磁石6のS極に入り込む。またセンサヨーク4が磁石6に対して相対的に左方向に回転したときには、磁石6のN極から出た磁束が第2のセンサヨーク部4B(各第2のクローポール4BX)から第2の集磁ヨーク部8B、第2の磁束集中部構成部9B、磁束検出器10、第1の磁束集中部構成部9A、第1の集磁ヨーク部8A及び第1のセンサヨーク部4A(各第1のクローポール4AX)を順次経由して磁石6のS極に入り込む。   In this state, when the number of magnetic fluxes entering and exiting the first and second sensor yoke portions 4A and 4B loses balance and the sensor yoke 4 rotates relative to the magnet 6 in the right direction, the magnet 6 The magnetic flux emitted from the N pole of the first sensor yoke portion 4A (each first claw pole 4AX) from the first magnetic collecting yoke portion 8A, the first magnetic flux concentrating portion constituting portion 9A, the magnetic flux detector 10, The second magnetic flux concentrating portion constituting portion 9B, the second magnetic flux collecting yoke portion 8B, and the second sensor yoke portion 4B (each second claw pole 4BX) are sequentially entered into the S pole of the magnet 6. When the sensor yoke 4 rotates in the left direction relative to the magnet 6, the magnetic flux emitted from the N pole of the magnet 6 is second from the second sensor yoke portion 4B (each second claw pole 4BX). Magnetic flux collecting yoke portion 8B, second magnetic flux concentrating portion constituting portion 9B, magnetic flux detector 10, first magnetic flux concentrating portion constituting portion 9A, first magnetic collecting yoke portion 8A and first sensor yoke portion 4A (each 1 claw pole 4AX) and sequentially enters the south pole of magnet 6.

また、センサヨーク4が磁石6に対して相対的に右方向に回転して、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度が「0」及び最大角度間にあるときには、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度に応じた磁束が、第1のセンサヨーク部4A(各第1のクローポール4AX)から第1の集磁ヨーク部8A、第1の磁束集中部構成部9A、磁束検出器10、第2の磁束集中部構成部9B、第2の磁束ヨーク部8B及び第2のセンサヨーク部4B(各第2のクローポール4BX)を順次経由して磁石6のS極に入り込む。さらにセンサヨーク4が磁石6に対して相対的に左方向に回転して、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度が「0」及び最大角度間にあるときには、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度に応じた磁束が第2のセンサヨーク部4B(各第2のクローポール4BX)から第2の集磁ヨーク部8B、第1の磁束集中部構成部9B、磁束検出器10、第2の磁束集中部構成部9A、第1の集磁ヨーク部8A及び第1のセンサヨーク部4A(各第1のクローポール4AX)を順次経由して磁石6のS極に入り込む。   When the sensor yoke 4 rotates in the right direction relative to the magnet 6 and the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is between “0” and the maximum angle, the distance between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is The magnetic flux corresponding to the relative angle of the first sensor yoke portion 4A (each first claw pole 4AX) to the first magnetic flux collecting yoke portion 8A, the first magnetic flux concentration portion constituting portion 9A, the magnetic flux detector 10, The magnetic flux enters the south pole of the magnet 6 via the second magnetic flux concentrating portion constituting portion 9B, the second magnetic flux yoke portion 8B, and the second sensor yoke portion 4B (each second claw pole 4BX) sequentially. Further, when the sensor yoke 4 rotates to the left relative to the magnet 6 and the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is between “0” and the maximum angle, the distance between the sensor yoke 4 and the magnet 6 is The magnetic flux corresponding to the relative angle flows from the second sensor yoke portion 4B (each second claw pole 4BX) to the second magnetic flux collecting yoke portion 8B, the first magnetic flux concentration portion constituting portion 9B, the magnetic flux detector 10, and the second. The magnetic flux concentrating portion constituting portion 9A, the first magnetism collecting yoke portion 8A, and the first sensor yoke portion 4A (each first claw pole 4AX) enter the S pole of the magnet 6 sequentially.

この場合において、かかるトルク検出器1では、センサヨーク4及び磁石6がそれぞれ第1又は第2の軸3A,3Bに固定されるとともに、第1及び第2の軸3A,3Bがトーションバー2を介して接続されているため、第1及び第2の軸3A,3B間にねじりトルクが作用した場合、そのねじりトルクの大きさ(ねじりトルク量)及び向きが、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度(向きも含む)として現れることになる。従って、このとき磁束検出器10により検出される磁束数及びその向きに基づいて、第1及び第2の軸3A,3B間に作用したねじりトルクの大きさ及び向きを検出することができる。   In this case, in the torque detector 1, the sensor yoke 4 and the magnet 6 are fixed to the first or second shaft 3A, 3B, respectively, and the first and second shafts 3A, 3B serve as the torsion bar 2. Therefore, when torsional torque acts between the first and second shafts 3A and 3B, the magnitude (torsional torque amount) and direction of the torsional torque are between the sensor yoke 4 and the magnet 6. It will appear as a relative angle (including orientation). Therefore, the magnitude and direction of the torsion torque acting between the first and second shafts 3A and 3B can be detected based on the number of magnetic fluxes detected by the magnetic flux detector 10 and the direction thereof.

以上のように、本実施の形態によるトルク検出器1では、第1及び第2の軸3A,3B間に作用したねじりトルクの大きさ及び向きを、センサヨーク4及び磁石6間の相対角度の変化に伴い磁束検出器10を通過する磁束数及びその向きとして検出する。この場合において、本実施の形態によるトルク検出器1では、第1及び第2のセンサヨーク部4A,4B(各第1及び第2のクローポール4AX,4BX)が平板状であり、さらに円環状の部位を持たないため、材料効率を飛躍的に向上することができ、経済性を向上させることができる。さらに軸方向の長さを短くすることができるため、トルク検出器1を小型に構築することができる。   As described above, in the torque detector 1 according to the present embodiment, the magnitude and direction of the torsion torque acting between the first and second shafts 3A and 3B are determined by the relative angle between the sensor yoke 4 and the magnet 6. It is detected as the number of magnetic fluxes passing through the magnetic flux detector 10 along with the change and its direction. In this case, in the torque detector 1 according to the present embodiment, the first and second sensor yoke portions 4A and 4B (each of the first and second claw poles 4AX and 4BX) have a flat plate shape, and an annular shape. Therefore, the material efficiency can be drastically improved and the economic efficiency can be improved. Furthermore, since the axial length can be shortened, the torque detector 1 can be constructed in a small size.

また本実施の形態によるトルク検出器1では、センサヨーク4を、環状に配置された複数の第1のクローポール4AXからなる第1のセンサヨーク部4Aと、第1のクローポール4Aと交互に位置するように環状に配置された複数の第2のクローポール4BXからなる第2のセンサヨーク部4Bとで構成するようにしたことにより、これら第1及び第2のクローポール4AX,4BXを図6のように平板状の材料28から順次交互に異なる向きで打ち抜くようにして作成することができる。かくするにつき、その内側が無駄になる円環部をセンサヨーク4が有さず、材料効率を飛躍的に向上させることができる。特に、材料としてニッケルを多量に含む高価な金属を使用する場合に、低コストの効果が大きい。   Further, in the torque detector 1 according to the present embodiment, the sensor yoke 4 is alternately arranged with the first sensor yoke portion 4A composed of the plurality of first claw poles 4AX arranged in an annular shape and the first claw pole 4A. The first and second claw poles 4AX and 4BX are shown in the figure by being constituted by the second sensor yoke portion 4B composed of a plurality of second claw poles 4BX arranged annularly so as to be positioned. As shown in FIG. 6, it can be formed by punching the plate-like material 28 alternately in different directions. As a result, the sensor yoke 4 does not have an annular portion whose inside is wasted, and the material efficiency can be dramatically improved. In particular, when an expensive metal containing a large amount of nickel is used as a material, the effect of low cost is great.

なお、上述の実施の形態においては、第1及び第2のクローポール4AX,4BXを台形状に形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、三角形状や矩形に形成するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the case where the first and second claw poles 4AX and 4BX are formed in a trapezoidal shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and is formed in a triangular shape or a rectangular shape. You may make it do.

また、上述の実施の形態においては、磁石6の極数を16とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、16極以外の極数の永久磁石を適用するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the case where the number of poles of the magnet 6 is 16 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a permanent magnet having a number of poles other than 16 is applied. May be.

さらに上述の実施の形態においては、磁石6の極数の半数と、第1及び第2のクローポール4AX及び4BXの数とを同数とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの数を異ならせるようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where half the number of poles of the magnet 6 and the number of the first and second claw poles 4AX and 4BX are set to the same number has been described. Not limited to this, these numbers may be varied.

さらに上述の実施の形態においては、磁束を有効に利用するためにバックヨーク7を取り付けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、磁石6を第2の軸3Bに直接取り付けるようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the back yoke 7 is attached to effectively use the magnetic flux has been described. However, the present invention is not limited to this, and the magnet 6 is directly attached to the second shaft 3B. You may do it.

さらに上述の実施の形態においては、磁束検出器10として二つ以上の磁束検出器を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、磁束検出器10を一つのみ使用するようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where two or more magnetic flux detectors are used as the magnetic flux detector 10 has been described. However, the present invention is not limited to this, and only one magnetic flux detector 10 is used. You may do it.

さらに上述の実施の形態においては、センサヨーク4及び集磁ヨーク8を一体化するのに樹脂モールドするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プラスチックやアルミなどの非磁性体を組み込んで一体構造とするようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the resin yoke is used to integrate the sensor yoke 4 and the magnetism collecting yoke 8 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the nonmagnetic material such as plastic or aluminum is used. A body may be incorporated to form an integral structure.

さらに上述の実施の形態においては、すべての第1及び第2のクローポール4AX,4BXを個別に作成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第1及び又は第2のクローポール4AX,4BXの一部をそれぞれ一体に連結した構成とするようにしても良い。具体的には、第1及び第2のクローポール4AX,4BXを、それぞれ例えば2〜4個ずつを一体に連結した構成としても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where all the first and second claw poles 4AX and 4BX are individually created has been described, but the present invention is not limited to this, and the first and / or second The claw poles 4AX and 4BX may be partly connected to each other. Specifically, for example, 2 to 4 claw poles 4AX and 4BX may be integrally connected.

さらに図8に示すように、第2のセンサヨーク30を、円環状の連結部30Bの外周側に第2のクローポール4BXとほぼ同じ形状の突起部30Aを一定間隔で突出形成した構成(つまり各第2のクローポール4BXの幅細側を連結部30Bで一体に連結した形状)としたり、図9に示したように、円環状の連結部31Bの内周側に第1のクローポール4AXとほぼ同じ形状の突起部31Aを一定間隔で突出形成した構成(つまり各第1のクローポール4AXの幅広側を連結部31Bで一体に連結した形状)とするようにしても良い。このようにすることによって、センサヨーク4の機械的強度を上げ、さらに組み立てを容易化することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 8, the second sensor yoke 30 has a configuration in which protrusions 30A having substantially the same shape as the second claw pole 4BX are formed at regular intervals on the outer peripheral side of the annular coupling portion 30B (that is, The narrow side of each second claw pole 4BX is integrally connected by the connecting portion 30B), or as shown in FIG. 9, the first claw pole 4AX is formed on the inner peripheral side of the annular connecting portion 31B. The protrusions 31A having substantially the same shape as that of the first claw pole 4AX may be formed so as to protrude at a constant interval (that is, a shape in which the wide side of each first claw pole 4AX is integrally connected by the connecting portion 31B). By doing so, it is possible to increase the mechanical strength of the sensor yoke 4 and further facilitate assembly.

本実施形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す端面図である。It is an end view which shows typically schematic structure of the torque detector by this embodiment. 同トルク検出器の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the torque detector. 同トルク検出器のモールド後の斜視図である。It is a perspective view after mold of the torque detector. 同トルク検出器の裏側斜視図である。It is a back side perspective view of the same torque detector. 同トルク検出器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the torque detector. 同トルク検出器が備えるクローポールの製造方法について示した図である。It is the figure shown about the manufacturing method of the claw pole with which the same torque detector is equipped. 同トルク検出器の動作を説明するための、磁気回路の概略図である。It is the schematic of a magnetic circuit for demonstrating operation | movement of the torque detector. 他の実施形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically schematic structure of the torque detector by other embodiment. 他の実施形態によるトルク検出器の概略構成を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically schematic structure of the torque detector by other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1……トルク検出器、2……トーションバー、3A,3B……軸、5……樹脂、6……永久磁石、4……センサヨーク、4A,4B……クローポール、17……バックヨーク、25……集磁ヨーク、30B……連結部、31B……連結部。   1 ... Torque detector, 2 ... Torsion bar, 3A, 3B ... Shaft, 5 ... Resin, 6 ... Permanent magnet, 4 ... Sensor yoke, 4A, 4B ... Claw pole, 17 ... Back yoke , 25... Magnetic collecting yoke, 30 B... Connection portion, 31 B.

Claims (3)

連結軸を介して同軸に連結された第1及び第2の軸と、前記第2の軸に固定され、周方向に沿って多極着磁されたリング状の永久磁石と、前記第1の軸に固定され、前記永久磁石と共に磁気回路を形成するセンサヨークと、前記センサヨークを基準として前記永久磁石の軸方向反対側に配置され、前記永久磁石及び前記センサヨークと共に前記磁気回路を形成する集磁ヨークと、前記センサヨーク及び前記集磁ヨークが誘導した磁束を検出する磁束検出器とを有し、第1の軸及び第2の軸のうちのいずれか一方に加えられたトルクを前記磁束検出器の出力に基づいて検出するトルク検出器であって、
前記センサヨークは、
同一又は略同一平面上に配置され、少なくとも一部が互いに分離して形成された複数のクローポールから構成される
ことを特徴とするトルク検出器。
A first and a second shaft connected coaxially via a connecting shaft; a ring-shaped permanent magnet fixed to the second shaft and multipolarly magnetized along a circumferential direction; A sensor yoke fixed to a shaft and forming a magnetic circuit together with the permanent magnet, and disposed on the opposite side of the permanent magnet in the axial direction with respect to the sensor yoke, and forms the magnetic circuit together with the permanent magnet and the sensor yoke. A magnetic flux collecting yoke, a magnetic flux detector for detecting the magnetic flux induced by the sensor yoke and the magnetic flux collecting yoke, and a torque applied to either one of the first shaft and the second shaft; A torque detector for detecting based on the output of the magnetic flux detector,
The sensor yoke is
A torque detector comprising a plurality of claw poles arranged on the same or substantially the same plane and formed at least partially separated from each other.
前記センサヨークは、
前記複数のクローポールの一部から構成される第1のセンサヨーク部と、
残りの前記クローポールのから構成される第2のセンサヨーク部と
を備え、
前記第1及び第2のセンサヨーク部は、
当該第1又は第2のセンサヨーク部を構成する各前記クローポールが一体に連結するように形成された
ことを特徴とする請求項1に記載のトルク検出器。
The sensor yoke is
A first sensor yoke portion composed of a part of the plurality of claw poles;
A second sensor yoke portion composed of the remaining claw poles,
The first and second sensor yoke portions are
The torque detector according to claim 1, wherein each of the claw poles constituting the first or second sensor yoke portion is formed so as to be integrally connected.
ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
請求項1又は2に記載のトルク検出器を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
In the electric power steering device that generates auxiliary steering torque from the electric motor in response to the steering torque applied to the steering wheel, decelerates by the reducer, and transmits it to the output shaft of the steering mechanism.
An electric power steering apparatus comprising the torque detector according to claim 1.
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