JP2010243284A - Rotary torque detection apparatus - Google Patents

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Kiyotaka Sasanouchi
清孝 笹之内
Muneto Hirose
心人 廣瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus which achieves low-cost, sure rotary torque detection in a rotary torque detection apparatus for use in detecting the rotary torque of mainly automobile steering. <P>SOLUTION: Each of a plurality of magnets 22 is formed in nearly an arc shape. The magnets 22 are fixed to a first rotating body 21 at predetermined intervals. By providing the nearly arc-shaped magnets 22 at predetermined positions of the first rotating body 21 facing a first magnetic body 5 and a second magnetic body 6 of which the magnetism is detected by a magnetic detection element 9, the rotary delay of a second rotating body 4 with respect to the first rotating body 21 is detected with a small amount of magnet as a whole volume, providing a rotary torque detection apparatus which achieves sure rotary torque detection by a low-cost structure. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転トルクの検出等に用いられる回転トルク検出装置に関するものである。   The present invention relates to a rotational torque detecting device mainly used for detecting rotational torque of a steering wheel of an automobile.

近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転トルク検出装置や回転角度検出装置を用いてステアリングの回転トルクや回転角度を検出し、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の各種制御を行うものが増えている。   In recent years, with the advancement of advanced functions of automobiles, various rotational torque detectors and rotational angle detectors are used to detect the rotational torque and rotational angle of the steering and perform various controls of the vehicle such as a power steering device and a brake device. Things are increasing.

このような、従来の回転トルク検出装置について、図10及び図11を用いて説明する。   Such a conventional rotational torque detection device will be described with reference to FIGS.

図10は従来の回転トルク検出装置の断面図、図11は同分解斜視図であり、同図において、1はステアリングに連動して回転する略円筒状の第一の回転体、2は略円筒状の磁石、3は略円筒状の保持体で、全周にN極とS極が例えば20〜40度前後の角度間隔で交互に形成された磁石2が、第一の回転体1の外周下端に固着されると共に、第一の回転体1を保持体3が覆っている。   FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional rotational torque detector, FIG. 11 is an exploded perspective view thereof, and in FIG. 10, 1 is a substantially cylindrical first rotating body that rotates in conjunction with steering, and 2 is a substantially cylindrical shape. A magnet 2, 3 is a substantially cylindrical holding body, and a magnet 2 in which N poles and S poles are alternately formed on the entire circumference at an angular interval of, for example, about 20 to 40 degrees is an outer periphery of the first rotating body 1. While being fixed to the lower end, the holding body 3 covers the first rotating body 1.

また、4は略円筒状の第二の回転体、5は内周に複数の突起部5Aが形成された第一の磁性体、6は内周に複数の突起部6Aが形成された第二の磁性体で、第二の回転体4が第一の回転体1の下方に配置されると共に、第一の磁性体5と第二の磁性体6がスペーサ7を介して、磁石2に対向して第二の回転体4上端に各々固着されている。   4 is a substantially cylindrical second rotating body, 5 is a first magnetic body having a plurality of protrusions 5A formed on the inner periphery, and 6 is a second magnetic body having a plurality of protrusions 6A formed on the inner periphery. The second rotating body 4 is disposed below the first rotating body 1 and the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 are opposed to the magnet 2 via the spacer 7. The second rotary body 4 is fixed to the upper end.

そして、8は第一の回転体1と第二の回転体4の側方に水平に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、磁石2との対向面には、第一の磁性体5と第二の磁性体6の間に配設された、ホール素子等の磁気検出素子9が装着されている。   Reference numeral 8 denotes a wiring board disposed horizontally on the sides of the first rotating body 1 and the second rotating body 4, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the upper and lower surfaces, and the magnet 2 Is mounted between the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, and a magnetic detection element 9 such as a Hall element is mounted on the opposite surface.

さらに、配線基板8にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子9に接続された制御手段10が形成されると共に、第一の回転体1と、第二の回転体4の間には、ピン(図示せず)等によって上端が第一の回転体1や保持体3に、下端が第二の回転体4に各々固着されたトーションバー等の略円柱状の連結体11が設けられている。   Further, the control means 10 connected to the magnetic detection element 9 is formed on the wiring board 8 by electronic parts such as a microcomputer, and between the first rotating body 1 and the second rotating body 4, A substantially columnar connecting body 11 such as a torsion bar is provided with a top end fixed to the first rotating body 1 and the holding body 3 and a lower end fixed to the second rotating body 4 by pins (not shown). Yes.

また、12は略箱状で絶縁樹脂製の上ケース、13は同じく下ケースで、この上ケース12と下ケース13内に第一の回転体1や第二の回転体4、第一の磁性体5、第二の磁性体6、配線基板8等が収納されると共に、上ケース12上面の開口孔からは第一の回転体1と保持体3上端が、下ケース13下面の開口孔からは第二の回転体4下端が各々回転可能に突出して、回転トルク検出装置が構成されている。   In addition, 12 is a substantially box-shaped upper case made of insulating resin, 13 is also a lower case, and in the upper case 12 and the lower case 13, the first rotating body 1, the second rotating body 4, and the first magnetic The body 5, the second magnetic body 6, the wiring board 8, and the like are housed, and the upper ends of the first rotating body 1 and the holding body 3 are from the opening holes on the lower surface of the lower case 13 from the opening holes on the upper case 12. The lower end of the second rotating body 4 protrudes in a rotatable manner to constitute a rotational torque detecting device.

そして、このような回転トルク検出装置が回転角度検出装置等と共に、第一の回転体1や第二の回転体4にステアリング軸が装着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段10がコネクタやリード線(図示せず)等を介して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続される。   Such a rotational torque detection device is mounted on the first rotary body 1 and the second rotary body 4 together with the rotation angle detection device and the like, and is mounted below the steering wheel of the automobile. The means 10 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、これに伴って第一の回転体1が回転し、連結体11が捩じれた後、第一の回転体1にやや遅れて第二の回転体4が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体1に対する第二の回転体4の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きいため、第二の回転体4の回転の遅れが大きくなる。   In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 1 rotates along with this, and after the connecting body 11 is twisted, the second rotating body 4 is slightly delayed from the first rotating body 1. At this time, for example, the rotational torque is small when the vehicle is traveling, so that the delay in the rotation of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 1 is small, and the rotational torque is large when the vehicle is stopped. The delay in rotation of the body 4 increases.

なお、この時、第一の回転体1に対する第二の回転体4の回転の遅れは、回転トルクが小さな場合には角度として1度前後、回転トルクが大きな場合には4度前後の遅れとなる。   At this time, the rotation delay of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 1 is about 1 degree as an angle when the rotational torque is small, and around 4 degrees when the rotational torque is large. Become.

そして、この第一の回転体1と第二の回転体4の回転に伴って、これらに固着された磁石2と、これにやや遅れて第一の磁性体5と第二の磁性体6も回転し、所定間隔で交互に形成された磁石2のN極とS極の磁気の変化を、磁気検出素子9が第一の磁性体5と第二の磁性体6の突起部5Aと6Aを介して検出し、これが制御手段10へ入力される。   And with rotation of this 1st rotary body 1 and the 2nd rotary body 4, the magnet 2 fixed to these, and the 1st magnetic body 5 and the 2nd magnetic body 6 are somewhat behind this, too. The magnetism detecting element 9 causes the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 to project the protrusions 5A and 6A by rotating and rotating the magnets N and S poles alternately formed at predetermined intervals. This is input to the control means 10.

また、この時、磁気検出素子9が検出する磁気は、磁石2が固着された第一の回転体1に対し、第一の磁性体5と第二の磁性体6が固着された第二の回転体4の、回転の遅れが少ない場合には磁気が弱く、回転の遅れが大きな場合には磁気が強くなる。   At this time, the magnetism detected by the magnetism detecting element 9 is the second magnetic material 5 and the second magnetic material 6 fixed to the first rotating body 1 to which the magnet 2 is fixed. When the rotation delay of the rotating body 4 is small, the magnetism is weak, and when the rotation delay is large, the magnetism is strong.

そして、この第一の磁性体5と第二の磁性体6を介して検出された磁気検出素子9の磁気の強弱から、制御手段10がステアリングの回転トルクを算出して、これが自動車本体の電子回路へ出力され、電子回路がこの回転トルクやステアリングの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算して、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の様々な制御が行われる。   Then, the control means 10 calculates the rotational torque of the steering from the strength of the magnetism of the magnetic detection element 9 detected through the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, and this is the electronic torque of the automobile body. Output to the circuit, and the electronic circuit calculates various data from the rotational torque, the rotational angle of the steering wheel, the speed sensor mounted on each part of the vehicle body, etc. Control is performed.

つまり、例えば、車両が走行中でステアリングの回転トルクが小さな場合には、パワーステアリング装置の利きを緩めて、ステアリングホイールをある程度重い力で回転操作するようにし、車両が停車していてステアリングの回転トルクが大きな場合には、パワーステアリング装置を大きく利かせて、軽い力でもステアリングホイールの回転操作を行えるように構成されているものであった。   In other words, for example, when the vehicle is running and the steering torque is small, the power steering device is loosened so that the steering wheel is rotated with a heavy force, and the vehicle stops and the steering wheel rotates. When the torque is large, the power steering device is used greatly, and the steering wheel can be rotated even with a light force.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開2007−256140号公報JP 2007-256140 A

しかしながら、上記従来の回転トルク検出装置においては、第一の回転体1に対する第二の回転体4の、角度として4度前後の回転の遅れを検出するために、略円筒状の全周に、N極とS極が所定間隔で交互に形成された磁石2を用いており、装置として高価なものとなってしまうという課題があった。   However, in the conventional rotational torque detection device, in order to detect a delay in rotation of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 1 around 4 degrees as an angle, Since the magnet 2 in which the N pole and the S pole are alternately formed at a predetermined interval is used, there is a problem that the apparatus becomes expensive.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、安価な構成で、かつ確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a rotational torque detection device capable of reliably detecting rotational torque with an inexpensive configuration.

上記目的を達成するために本発明は、磁石を略円弧状に形成すると共に、この複数の磁石を所定間隔で第一の回転体に固着して回転トルク検出装置を構成したものであり、磁気検出素子が磁気を検出する第一の磁性体と第二の磁性体に対向した、第一の回転体の所定の箇所にのみ、複数の略円弧状の磁石を設けることによって、全体の体積として少ない量の磁石で、第一の回転体に対する第二の回転体の回転の遅れを検出できるため、安価な構成で、確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるという作用を有するものである。   In order to achieve the above object, the present invention forms a rotational torque detecting device by forming magnets in a substantially arc shape and fixing the plurality of magnets to a first rotating body at a predetermined interval. By providing a plurality of substantially arc-shaped magnets only at predetermined locations of the first rotating body, which are opposed to the first magnetic body and the second magnetic body, where the detection element detects magnetism, Since the rotation delay of the second rotating body relative to the first rotating body can be detected with a small amount of magnets, a rotational torque detecting device capable of reliably detecting rotational torque can be obtained with an inexpensive configuration. It has an action.

以上のように本発明によれば、安価で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を実現することができるという有利な効果が得られる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a rotational torque detection device that can detect rotational torque reliably and inexpensively.

本発明の一実施の形態による回転トルク検出装置の断面図Sectional drawing of the rotational torque detection apparatus by one embodiment of this invention 同分解斜視図Exploded perspective view 同部分斜視図Partial perspective view 同部分側面図Side view of the same part 同部分斜視図Partial perspective view 同他の実施の形態による部分斜視図Partial perspective view according to another embodiment 同部分側面図Side view of the same part 同部分斜視図Partial perspective view 同部分側面図Side view of the same part 従来の回転トルク検出装置の断面図Sectional view of a conventional rotational torque detector 同分解斜視図Exploded perspective view

以下、本発明の実施の形態について、図1〜図9を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。   In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of background art, and detailed description is simplified.

(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態による回転トルク検出装置の断面図、図2は同分解斜視図であり、同図において、21は略円筒状でステアリングに連動して回転するポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の第一の回転体、22は略円弧状でフェライトやNd−Fe−B合金等の磁石、3は略円筒状でポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の保持体で、複数の磁石22が第一の回転体21の外周下端の鍔部21Aに所定間隔で固着されると共に、第一の回転体21を保持体3が覆っている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotational torque detector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, in which 21 is a substantially cylindrical shape, such as polybutylene terephthalate that rotates in conjunction with steering 1 is a first rotating body made of an insulating resin, 22 is a substantially arc-shaped magnet such as a ferrite or Nd-Fe-B alloy, and 3 is a substantially cylindrical holding body made of an insulating resin such as polybutylene terephthalate. The magnet 22 is fixed to the flange portion 21 </ b> A at the lower end of the outer periphery of the first rotating body 21 at a predetermined interval, and the holding body 3 covers the first rotating body 21.

そして、この略円弧状の磁石22は、図3の部分斜視図に示すように、N極とS極が隣接して二列に設けられ、第一の回転体21の回転中心に対し所定の角度α分の幅に形成されると共に、回転体21の鍔部21Aには、回転中心に対し所定の角度β分の幅の複数の突起部21Bと、この突起部21Bの間に所定間隔で形成された複数の窪部21Cが各々設けられ、この窪部21C内に例えば6個の磁石22が接着等によって固着されている。   In addition, as shown in the partial perspective view of FIG. 3, the substantially arc-shaped magnet 22 has N poles and S poles adjacent to each other in two rows, and has a predetermined center with respect to the rotation center of the first rotating body 21. The flange 21A of the rotating body 21 is formed with a width corresponding to the angle α, and a plurality of protrusions 21B having a width corresponding to a predetermined angle β with respect to the rotation center and a predetermined interval between the protrusions 21B. A plurality of formed recesses 21C are provided, and for example, six magnets 22 are fixed in the recess 21C by bonding or the like.

つまり、例えば、磁石22の幅である角度αを、第一の回転体21の回転中心に対し角度40度分の幅に形成し、鍔部21Aの突起部21Bの幅である角度βを、回転中心に対し角度20度分の幅に形成した場合には、これらの全体の体積のうち複数の磁石22の占める割合は2/3ですみ、突起部21Bの体積分だけ磁石22の体積が少なくなるようになっている。   That is, for example, the angle α that is the width of the magnet 22 is formed to a width of 40 degrees with respect to the rotation center of the first rotating body 21, and the angle β that is the width of the protruding portion 21B of the flange portion 21A is When formed with a width of 20 degrees with respect to the rotation center, the ratio of the plurality of magnets 22 to the total volume is only 2/3, and the volume of the magnets 22 is equal to the volume of the protrusion 21B. It is becoming less.

また、4は略円筒状でポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の第二の回転体、5は略リング状でパーマロイや鉄、Ni−Fe合金等の第一の磁性体、6は同じく第二の磁性体で、第二の回転体4が第一の回転体21の下方に配置されると共に、第一の磁性体5の内周には複数の舌片状の突起部5Aが、第二の磁性体6の内周には複数の突起部6Aが、例えば6個ずつ各々突出形成されている。   In addition, 4 is a substantially cylindrical second rotating body made of an insulating resin such as polybutylene terephthalate, 5 is a substantially ring-shaped first magnetic body such as permalloy, iron, Ni-Fe alloy, and 6 is a second rotating body. The second rotating body 4 is disposed below the first rotating body 21 and a plurality of tongue-like protrusions 5A are provided on the inner periphery of the first magnetic body 5. A plurality of projecting portions 6A, for example, six each are formed on the inner periphery of the magnetic body 6.

さらに、7は略リング状で銅やアルミニウムまたは絶縁樹脂製のスペーサで、このスペーサ7を介して第一の磁性体5と第二の磁性体6が、磁石22に対向して第二の回転体4上端に各々固着されている。   Furthermore, 7 is a substantially ring-shaped spacer made of copper, aluminum, or insulating resin. The first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 are opposed to the magnet 22 via the spacer 7 and are rotated in the second direction. Each is fixed to the upper end of the body 4.

そして、8は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、第一の回転体21と第二の回転体4の側方に水平に配置され、磁石22との対向面には、第一の磁性体5と第二の磁性体6の間に配設された、垂直方向の磁気を検出するホール素子や、水平方向の磁気を検出するGMR素子等の、複数の磁気検出素子9が実装装着されている。   Reference numeral 8 denotes a wiring board such as paper phenol or glass epoxy, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the upper and lower surfaces, and the side of the first rotating body 21 and the second rotating body 4. Is arranged horizontally between the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 on the surface facing the magnet 22, and detects the vertical magnetism and the horizontal element. A plurality of magnetic detection elements 9 such as GMR elements for detecting magnetism are mounted and mounted.

また、配線基板8にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子9に接続された制御手段10が形成されると共に、第一の回転体21と第二の回転体4の間には、ピン(図示せず)等によって上端が第一の回転体21や保持体3に、下端が第二の回転体4に各々固着されたトーションバー等の略円柱状で鋼等の連結体11が設けられている。   Further, the control means 10 connected to the magnetic detection element 9 is formed on the wiring board 8 by electronic components such as a microcomputer, and a pin is provided between the first rotating body 21 and the second rotating body 4. (Not shown) or the like is provided with a substantially cylindrical connection body 11 such as a torsion bar whose upper end is fixed to the first rotating body 21 or holding body 3 and whose lower end is fixed to the second rotating body 4. It has been.

さらに、12は略箱状でポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の上ケース、13は同じく下ケースで、この上ケース12と下ケース13内に第一の回転体21や第二の回転体4、第一の磁性体5、第二の磁性体6、配線基板8等が収納されると共に、上ケース12上面の開口孔からは第一の回転体21と保持体3上端が、下ケース13下面の開口孔からは第二の回転体4下端が各々回転可能に突出して、回転トルク検出装置が構成されている。   Furthermore, 12 is a substantially box-shaped upper case made of an insulating resin such as polybutylene terephthalate, and 13 is also a lower case. The first rotating body 21 and the second rotating body 4 are provided in the upper case 12 and the lower case 13. The first magnetic body 5, the second magnetic body 6, the wiring board 8, and the like are accommodated, and the upper end of the first rotating body 21 and the holding body 3 are connected to the lower case 13 from the opening hole on the upper surface of the upper case 12. The lower end of the second rotating body 4 protrudes from the opening hole on the lower surface so as to be rotatable, thereby constituting a rotational torque detecting device.

そして、このような回転トルク検出装置が回転角度検出装置等と共に、第一の回転体21や第二の回転体4にステアリング軸が装着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段10がコネクタやリード線(図示せず)等を介して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続される。   Such a rotational torque detector is mounted on the first rotating body 21 and the second rotating body 4 together with the rotational angle detecting device and the like, and is mounted below the steering wheel of the automobile, and is controlled. The means 10 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、これに伴って第一の回転体21が回転し、連結体11が捩じれた後、第一の回転体21にやや遅れて第二の回転体4が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体21に対する第二の回転体4の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きいため、第二の回転体4の回転の遅れが大きくなる。   In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 21 is rotated with the rotation of the steering wheel, and after the connecting body 11 is twisted, the second rotating body 4 is slightly delayed from the first rotating body 21. At this time, for example, since the rotational torque is small when the vehicle is traveling, the rotation delay of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 21 is small, and the rotational torque is large when the vehicle is stopped. The delay in rotation of the body 4 increases.

そして、この第一の回転体21と第二の回転体4の回転に伴って、これらに固着された複数の磁石22と、これにやや遅れて第一の磁性体5と第二の磁性体6も回転して、複数の磁石22のN極とS極の磁気の変化を、磁気検出素子9が第一の磁性体5と第二の磁性体6の突起部5Aと6Aを介して検出し、これが制御手段10へ入力される。   Along with the rotation of the first rotating body 21 and the second rotating body 4, the plurality of magnets 22 fixed to these, and the first magnetic body 5 and the second magnetic body are slightly delayed. 6 also rotates, and the magnetic detection element 9 detects the magnetic change of the N pole and the S pole of the plurality of magnets 22 through the first magnetic body 5 and the protrusions 5A and 6A of the second magnetic body 6. This is input to the control means 10.

つまり、ステアリングホイールが回転操作されず中立位置で、車両が直進状態にある場合には、図4(a)の部分側面図に示すように、第一の磁性体5内周の複数の突起部5Aと、第二の磁性体6内周の複数の突起部6Aの中心が、磁石22のN極とS極の中心に各々あるため、磁力が釣り合った状態となっており、第一の磁性体5と第二の磁性体6の間には磁束が発生せず、これらの間に配設された磁気検出素子9が検出する磁気は0となっている。   That is, when the steering wheel is not rotated and is in a neutral position and the vehicle is in a straight traveling state, a plurality of protrusions on the inner periphery of the first magnetic body 5 as shown in the partial side view of FIG. 5A and the center of the plurality of protrusions 6A on the inner periphery of the second magnetic body 6 are respectively located at the centers of the north and south poles of the magnet 22, so that the magnetic force is balanced and the first magnetism No magnetic flux is generated between the body 5 and the second magnetic body 6, and the magnetism detected by the magnetic detection element 9 disposed between them is zero.

これに対し、ステアリングホイールが例えば右方向へ回転され、図4(b)に示すように、磁石22に対して第一の磁性体5と第二の磁性体6がやや遅れて回転し始める状態では、突起部5AがN極、この下方の突起部6AがS極の極性となるため、第一の磁性体5から第二の磁性体6への方向の磁束が発生し、この磁気を磁気検出素子9が検出して、磁気の強弱に応じた電圧が制御手段10へ出力される。   On the other hand, the steering wheel is rotated rightward, for example, and the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 start to rotate with a slight delay with respect to the magnet 22 as shown in FIG. Then, since the protruding portion 5A has an N-pole and the lower protruding portion 6A has an S-polarity, a magnetic flux in the direction from the first magnetic body 5 to the second magnetic body 6 is generated, and this magnetism is magnetized. The detection element 9 detects and a voltage corresponding to the strength of magnetism is output to the control means 10.

なお、この時、第一の回転体21に対する第二の回転体4の回転の遅れ角度θは、回転トルクが小さな場合には1度前後、回転トルクが大きな場合には4度前後の角度となる。   At this time, the rotation delay angle θ of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 21 is about 1 degree when the rotational torque is small, and about 4 degrees when the rotational torque is large. Become.

また、これとは逆にステアリングホイールが左方向へ回転された場合には、上記とは逆に突起部5AがS極、この下方の突起部6AがN極の極性となって、第二の磁性体6から第一の磁性体5への方向の磁束が発生し、この磁気を磁気検出素子9が検出する。   On the contrary, when the steering wheel is rotated leftward, on the contrary, the protruding portion 5A has the S pole, and the lower protruding portion 6A has the N pole. Magnetic flux in the direction from the magnetic body 6 to the first magnetic body 5 is generated, and this magnetism is detected by the magnetic detection element 9.

そして、この第一の磁性体5と第二の磁性体6を介して検出された磁気検出素子9の磁気の強弱から、制御手段10がステアリング軸の回転トルクを算出して、これが自動車本体の電子回路へ出力され、電子回路がこの回転トルクやステアリングの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算して、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の様々な制御が行われる。   Then, the control means 10 calculates the rotational torque of the steering shaft from the strength of the magnetism of the magnetic detection element 9 detected via the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, and this is calculated by the vehicle body. Output to the electronic circuit, the electronic circuit calculates this rotation torque, the rotation angle of the steering, or various data from the speed sensor mounted on each part of the vehicle body, and various types of vehicles such as power steering devices and brake devices Control is performed.

つまり、車両の走行や停車状態に合わせ、例えば、車両が走行中でステアリングの回転トルクが小さな場合には、パワーステアリング装置の利きを緩めて、ステアリングホイールをある程度重い力で回転操作するようにし、車両が停車していてステアリングの回転トルクが大きな場合には、パワーステアリング装置を大きく利かせて、軽い力でもステアリングホイールの回転操作を行えるように構成されている。   In other words, according to the running or stopping state of the vehicle, for example, when the vehicle is running and the rotational torque of the steering is small, the power steering device is loosened and the steering wheel is rotated with a heavy force to some extent, When the vehicle is stationary and the rotational torque of the steering is large, the power steering device is greatly utilized so that the steering wheel can be rotated even with a light force.

そして、この時、図3に示したように、磁石22を第一の回転体21の回転中心に対し所定の角度α分の幅の略円弧状に形成すると共に、この複数の磁石22を回転中心に対し所定の角度β分の幅の複数の突起部21Bが設けられた、回転体21の鍔部21Aに所定間隔で固着することによって、全体の体積として少ない量の磁石で回転トルク検出装置が構成されているため、装置を安価に形成できると共に、確実な回転トルクの検出が行えるようになっている。   At this time, as shown in FIG. 3, the magnet 22 is formed in a substantially arc shape having a width corresponding to a predetermined angle α with respect to the rotation center of the first rotating body 21, and the plurality of magnets 22 are rotated. A rotational torque detecting device with a small amount of magnet as a whole volume by fixing at a predetermined interval to the flange portion 21A of the rotating body 21 provided with a plurality of protrusions 21B having a width corresponding to a predetermined angle β with respect to the center. Thus, the apparatus can be formed at a low cost, and the rotational torque can be reliably detected.

すなわち、複数の磁石22を第一の回転体21の、第一の磁性体5と第二の磁性体6の複数の突起部5Aと6Aの間の、回転トルクの検出に必要な箇所にのみ設けることで、高価な磁石22の外形形状を略円弧状の小さなものとし、回転トルク検出装置を安価に形成することが可能なように構成されている。   In other words, the plurality of magnets 22 are placed only on the portion of the first rotating body 21 necessary for detecting the rotational torque between the plurality of protrusions 5A and 6A of the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6. By providing, the outer shape of the expensive magnet 22 is made small in a substantially arc shape, and the rotational torque detection device can be formed at low cost.

なお、以上の説明では、回転体21外周下端の鍔部21Aに上下方向に複数の突起部21Bを設け、この間の窪部21C内に6個の磁石22を固着した構成として説明したが、図5の部分斜視図に示すように、外周方向にも突起部21Dを形成し、窪部21C内に12個の磁石22を固着するようにすれば、突起部21Dの体積分だけ、さらに磁石22の使用量を少なくすることができる。   In the above description, a plurality of protrusions 21B are provided in the vertical direction on the flange 21A at the lower end of the outer periphery of the rotating body 21 and six magnets 22 are fixed in the recess 21C therebetween. As shown in the partial perspective view of FIG. 5, if the protrusion 21D is formed also in the outer peripheral direction and the twelve magnets 22 are fixed in the recess 21C, the magnet 22 is further increased by the volume of the protrusion 21D. The amount of use can be reduced.

また、以上の説明では、磁石22を第一の回転体21の回転中心に対し、例えば角度40度分の幅に形成した構成として説明したが、上述したように、回転トルクの検出に必要な磁石22や第一の磁性体5、第二の磁性体6の回転角度は、実際には左右方向に4度前後ずつの角度であるため、磁石22を回転中心に対し角度30度あるいは20度分の幅に形成した構成としても、回転トルクの確実な検出が可能である。   In the above description, the magnet 22 is described as having a configuration with a width of, for example, an angle of 40 degrees with respect to the rotation center of the first rotating body 21, but as described above, it is necessary for detecting the rotational torque. Since the rotation angle of the magnet 22, the first magnetic body 5, and the second magnetic body 6 is actually about 4 degrees in the left-right direction, the angle of the magnet 22 with respect to the rotation center is 30 degrees or 20 degrees. Even with a configuration formed in a minute width, it is possible to reliably detect rotational torque.

さらに、このように磁石22の幅寸法を小さくし、第一の回転体21に多くの磁石22を所定間隔で固着すると共に、第一の磁性体5と第二の磁性体6の複数の突起部5Aと6Aを、8個あるいは12個と多くの数に形成することによって、より高精度な回転トルクの検出を行うことができる。   Further, the width of the magnet 22 is reduced in this way, and a large number of magnets 22 are fixed to the first rotating body 21 at predetermined intervals, and a plurality of protrusions of the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 are provided. By forming the parts 5A and 6A as many as eight or twelve, it is possible to detect rotational torque with higher accuracy.

また、第一の磁性体5と第二の磁性体6の間に配設する磁気検出素子9が、一つであっても本発明の実施は可能であるが、上記のように複数の磁気検出素子9で磁石22の磁気を検出することで、万が一、一方の磁気検出素子9に破損や故障が生じた場合でも、回転トルクの検出が可能になると共に、制御手段10がこれらの検出した磁気の比較を行うことで、こうした破損や故障を検出することも可能となる。   Further, although the present invention can be implemented even if there is only one magnetic detection element 9 disposed between the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, as described above, a plurality of magnetic detection elements 9 can be used. By detecting the magnetism of the magnet 22 with the detection element 9, even if one of the magnetic detection elements 9 is damaged or malfunctioned, the rotational torque can be detected and the control means 10 detects these. It is also possible to detect such breakage or failure by performing a magnetic comparison.

このように本実施の形態によれば、磁石22を略円弧状に形成すると共に、この複数の磁石22を所定間隔で第一の回転体21に固着し、磁気検出素子9が磁気を検出する第一の磁性体5と第二の磁性体6に対向した、第一の回転体21の所定の箇所にのみ、複数の略円弧状の磁石22を設けることによって、全体の体積として少ない量の磁石で、第一の回転体21に対する第二の回転体4の回転の遅れを検出できるため、安価な構成で、確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるものである。   As described above, according to the present embodiment, the magnets 22 are formed in a substantially arc shape, and the plurality of magnets 22 are fixed to the first rotating body 21 at predetermined intervals, and the magnetism detecting element 9 detects magnetism. By providing a plurality of substantially arc-shaped magnets 22 only at predetermined locations of the first rotating body 21 facing the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, a small amount of the entire volume can be obtained. Since the magnet can detect a delay in the rotation of the second rotating body 4 with respect to the first rotating body 21, it is possible to obtain a rotational torque detecting device capable of reliably detecting the rotational torque with an inexpensive configuration. is there.

なお、以上の説明では、上下面にN極やS極が形成された磁石22の磁気を、第一の磁性体5や第二の磁性体6の内周に突出形成された、舌片状の突起部5Aや6Aを介して検出する構成について説明したが、図6の部分斜視図や図7の部分側面図に示すように、表裏面に形成されたN極やS極が二列に隣接した磁石22Aを用い、この磁気を第一の磁性体5外周下面に突出した舌片状の突起部5Bと、第二の磁性体6外周上面に突出した舌片状の突起部6Bを介して検出する構成としても、本発明の実施は可能である。   In the above description, the shape of a tongue piece formed by projecting the magnetism of the magnet 22 having the N pole and the S pole on the upper and lower surfaces to the inner circumference of the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 is provided. As described in the partial perspective view of FIG. 6 and the partial side view of FIG. 7, the N poles and S poles formed on the front and back surfaces are arranged in two rows. Using the adjacent magnet 22A, this magnetism is passed through a tongue-like projection 5B projecting on the outer peripheral lower surface of the first magnetic body 5 and a tongue-shaped projection 6B projecting on the outer peripheral upper surface of the second magnetic body 6. Therefore, the present invention can be implemented as a configuration that detects the above.

つまり、ステアリングホイールが回転操作されず中立位置の状態を示す、図7(a)においては、突起部5Bと6Bの中心が、磁石22AのN極とS極の中心に各々あるため、磁力が釣り合った状態となっており、第一の磁性体5と第二の磁性体6の間には磁束が発生せず、これらの間に配設された磁気検出素子9が検出する磁気は0となっている。   That is, in FIG. 7A showing the state of the neutral position without rotating the steering wheel, the centers of the protrusions 5B and 6B are respectively at the centers of the N pole and the S pole of the magnet 22A. In this state, no magnetic flux is generated between the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6, and the magnetism detected by the magnetic detection element 9 disposed between them is 0. It has become.

そして、ステアリングホイールが例えば右方向へ回転され、図7(b)に示すように、磁石22Aに対して第一の磁性体5と第二の磁性体6がやや遅れて回転し始める状態では、突起部5BがN極、突起部6BがS極の極性となるため、第一の磁性体5から第二の磁性体6への方向の磁束が発生し、この磁気を磁気検出素子9が検出するように構成されている。   Then, when the steering wheel is rotated to the right, for example, as shown in FIG. 7B, the first magnetic body 5 and the second magnetic body 6 start to rotate slightly behind the magnet 22A. Since the protrusion 5B has an N-pole and the protrusion 6B has an S-polarity, a magnetic flux is generated in the direction from the first magnetic body 5 to the second magnetic body 6, and this magnetism is detected by the magnetic detection element 9. Is configured to do.

また、図8の部分斜視図や図9の部分側面図に示すように、表裏面に形成されたN極やS極が三列に隣接して形成された磁石22Bを用い、この磁気を第一の磁性体5外周下面の突起部5Bと、第二の磁性体6外周上面の突起部6Bを介して検出する構成とすれば、さらに磁石の使用量を少なくすることができる。   Further, as shown in the partial perspective view of FIG. 8 and the partial side view of FIG. 9, the magnet 22 </ b> B in which N poles and S poles formed on the front and back surfaces are formed adjacent to each other in three rows is used. If it is configured to detect the protrusion 5B on the lower surface of the outer periphery of one magnetic body 5 and the protrusion 6B on the upper surface of the outer periphery of the second magnetic body 6, the amount of magnets used can be further reduced.

つまり、複数の突起部5Bと6Bの数を、例えば各々3個ずつとした場合、図6に示したように、磁石のN極とS極を二列に隣接した磁石22Aでは6つ、すなわち12個の磁石が必要であるが、図8に示したように、三列に隣接した磁石22Bでは3つ、すなわち9個と少ない数の磁石で回転トルクの検出を行うことができる。   That is, when the number of the plurality of protrusions 5B and 6B is three, for example, as shown in FIG. 6, there are six magnets 22A adjacent to two rows of N poles and S poles as shown in FIG. Although twelve magnets are required, as shown in FIG. 8, the rotational torque can be detected with a small number of three magnets 22B adjacent to the three rows, that is, nine.

本発明による回転トルク検出装置は、安価で確実な回転トルクの検出が可能なものを実現することができ、主に自動車のステアリングの回転トルクの検出等に有用である。   The rotational torque detection device according to the present invention can be realized at a low cost and capable of reliably detecting rotational torque, and is mainly useful for detecting rotational torque of an automobile steering.

3 保持体
4 第二の回転体
5 第一の磁性体
5A、5B、6A、6B 突起部
6 第二の磁性体
7 スペーサ
8 配線基板
9 磁気検出素子
10 制御手段
11 連結体
12 上ケース
13 下ケース
21 第一の回転体
21A 鍔部
21B、21D 突起部
21C 窪部
22、22A、22B 磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Holding body 4 2nd rotary body 5 1st magnetic body 5A, 5B, 6A, 6B Protrusion part 6 2nd magnetic body 7 Spacer 8 Wiring board 9 Magnetic detection element 10 Control means 11 Connection body 12 Upper case 13 Lower Case 21 First Rotating Body 21A Gutter 21B, 21D Protrusion 21C Recess 22, 22A, 22B Magnet

Claims (1)

ステアリングに連動して回転する第一の回転体と、この第一の回転体に固着された磁石と、上記第一の回転体の下方に配置された第二の回転体と、この第二の回転体に上記磁石に対向して固着された第一及び第二の磁性体と、この第一及び第二の磁性体の間に配設された磁気検出素子と、上端が上記第一の回転体に、下端が上記第二の回転体に固着された連結体からなり、上記磁石を略円弧状に形成すると共に、この複数の磁石を所定間隔で上記第一の回転体に固着した回転トルク検出装置。 A first rotating body that rotates in conjunction with the steering, a magnet fixed to the first rotating body, a second rotating body disposed below the first rotating body, and the second rotating body. First and second magnetic bodies fixed to the rotating body facing the magnet, a magnetic detecting element disposed between the first and second magnetic bodies, and an upper end of the first rotating body A rotating torque in which the lower end of the body is connected to the second rotating body, the magnet is formed in a substantially arc shape, and the plurality of magnets are fixed to the first rotating body at predetermined intervals. Detection device.
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