JP2017067547A - Magnetic shield structure and sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気シールド構造及びセンサ装置に関する。 The present invention relates to a magnetic shield structure and a sensor device.
磁気の変化を検出するセンサ装置において、磁気を検出する検出部の外周を覆うように磁気シールド部材を設ける磁気シールド構造として、例えば、特許文献1に記載のものがある。特許文献1には、入力軸と出力軸の相対角度変位による磁気の変化を検出することで、当該入力軸に加えられるトルクを検出するトルクセンサが開示されている。こうしたトルクセンサでは、入力軸と出力軸との相対角度変位に関わる磁気を検出する2つのコイルの外周を覆う磁気シールド部材が合成樹脂からなるハウジングに一体化されている。 As a magnetic shield structure in which a magnetic shield member is provided so as to cover the outer periphery of a detection unit that detects magnetism in a sensor device that detects a change in magnetism, for example, there is one described in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a torque sensor that detects a torque applied to an input shaft by detecting a change in magnetism due to a relative angular displacement between the input shaft and the output shaft. In such a torque sensor, a magnetic shield member that covers the outer circumferences of two coils that detect magnetism related to the relative angular displacement between an input shaft and an output shaft is integrated with a housing made of synthetic resin.
ところで、合成樹脂からなるハウジングは、周囲において温度変化が繰り返し発生する場合、膨張及び収縮を繰り返す。もっとも、上記特許文献1のように磁気シールド部材として電磁鋼板やパーマロイ等(金属)を採用する場合、金属の熱膨張係数が合成樹脂と比較して小さいことから、周囲において温度変化が繰り返し発生したとしても上記ハウジングの膨張及び収縮が上記磁気シールド部材によって妨げられてしまう。この場合、上記ハウジングの膨張及び収縮に基づき生じる応力が、例えば、上記特許文献1であれば上記ハウジングとの接触をなす磁気シールド部材の小径筒部の端部やフランジ部の端部の一部の部位に集中してしまう可能性がある。 By the way, a housing made of synthetic resin repeats expansion and contraction when temperature changes occur repeatedly in the surroundings. However, when electromagnetic steel plate or permalloy or the like (metal) is used as the magnetic shield member as in the above-mentioned Patent Document 1, since the thermal expansion coefficient of the metal is smaller than that of the synthetic resin, the temperature change repeatedly occurs in the surroundings. However, the expansion and contraction of the housing is hindered by the magnetic shield member. In this case, if the stress generated based on the expansion and contraction of the housing is, for example, Patent Document 1, a part of the end portion of the small-diameter cylindrical portion or the end portion of the flange portion of the magnetic shield member that makes contact with the housing. There is a possibility of concentrating on the site.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる磁気シールド構造及びセンサ装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective can suppress that the stress which arises based on expansion | swelling and shrinkage | contraction of a housing or a magnetic-shielding member concentrates on a one part site | part. The object is to provide a magnetic shield structure and a sensor device.
上記課題を解決する磁気シールド構造は、検出対象における磁気の変化を検出する検出部が内部に設けられるハウジングと、検出部の外周に設けられるとともにハウジングとは異なる熱膨張係数を有する材料からなる磁気シールド部材とを備え、ハウジングに対して磁気シールド部材が一体化されてなるものである。そして、上記磁気シールド構造において、磁気シールド部材は、周方向の両側に端部を有する複数の磁気シールド片を有しており、複数の磁気シールド片は、検出部の外周の周方向に沿って並べた状態で設けられている。 A magnetic shield structure that solves the above problems includes a housing in which a detection unit for detecting a change in magnetism in a detection target is provided, and a magnet made of a material that is provided on the outer periphery of the detection unit and has a different thermal expansion coefficient from the housing. A shield member, and the magnetic shield member is integrated with the housing. In the magnetic shield structure, the magnetic shield member has a plurality of magnetic shield pieces having end portions on both sides in the circumferential direction, and the plurality of magnetic shield pieces extend along the circumferential direction of the outer periphery of the detection unit. They are arranged side by side.
上記構成によれば、磁気シールド片の端部においてそれぞれハウジングとの接触をなしうるようになる。そのため、磁気シールド部材においてハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が集中する端部の数は、複数の磁気シールド片が一体化されて周方向の両側に一つずつの端部しか有さない場合と比較して増加することとなる。これにより、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、磁気シールド部材を構成する複数の磁気シールド片の端部に分散して作用させることができる。したがって、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる。 According to the above configuration, the end of the magnetic shield piece can come into contact with the housing. For this reason, the number of the end portions where stress generated due to expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member in the magnetic shield member is concentrated is such that a plurality of magnetic shield pieces are integrated and only one end portion on each side in the circumferential direction. It will increase compared to the case where it does not exist. Thereby, the stress generated based on the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member due to the repeated temperature change in the surroundings can be distributed and applied to the end portions of the plurality of magnetic shield pieces constituting the magnetic shield member. it can. Therefore, it can suppress that the stress which arises based on the expansion | swelling and shrinkage | contraction of a housing or a magnetic shielding member concentrates on a one part site | part.
一方、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えるだけであれば、ハウジングの体格を大きくする等して当該ハウジングの強度を高めるようにすることも考えられる。これに対し、上記構成によれば、ハウジングの強度を高める必要もないので、ハウジングの大型化を抑える観点でも有効である。 On the other hand, if the stress caused by the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member is only suppressed from being concentrated on a part of the housing, the strength of the housing is increased by increasing the size of the housing. It is also possible to do. On the other hand, according to the said structure, since it is not necessary to raise the intensity | strength of a housing, it is effective also from a viewpoint of suppressing the enlargement of a housing.
ところで、上記構成のように、磁気シールド部材を複数の磁気シールド片で構成する場合、隣り合う各磁気シールド片の間の繋目を通じて、検出部が設けられる領域内に検出対象以外からの磁気が侵入する可能性もある。 By the way, when the magnetic shield member is composed of a plurality of magnetic shield pieces as in the above configuration, magnetism from other than the detection target is generated in the region where the detection unit is provided through the joint between the adjacent magnetic shield pieces. There is a possibility of intrusion.
そこで、例えば、複数の磁気シールド片のうち、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、検出部に対して近接又は離間する方向において重なり且つ当接した状態で設けられているあるいは、複数の磁気シールド片のうち、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、検出部に対して近接又は離間する方向において重なり且つ離間した状態で設けられるようにすることが望ましい。 Therefore, for example, among the plurality of magnetic shield pieces, the respective end portions facing each other between the adjacent magnetic shield pieces are provided in a state of overlapping and contacting in the direction of approaching or separating from the detection unit, or Of the plurality of magnetic shield pieces, it is desirable that each of the end portions facing each other between adjacent magnetic shield pieces is provided in a state of being overlapped and separated in a direction approaching or separating from the detection unit.
上記構成によれば、磁気シールド部材は、検出部に対して離間する側から見た場合、検出部の外周の全周を覆うことができ、検出部が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。したがって、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えながら、検出部に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。 According to the above configuration, the magnetic shield member can cover the entire outer periphery of the detection unit when viewed from the side away from the detection unit, and from other than the detection target in the region where the detection unit is provided. The magnetic intrusion can be shielded. Therefore, it is possible to effectively suppress the influence of magnetism from other than the detection target on the detection unit, while suppressing the stress generated based on the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member from being concentrated on some parts. .
その他、複数の磁気シールド片のうち、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、検出対象以外からの磁気を遮蔽可能な大きさ以下の隙間を有して検出部の外周の周方向に沿って並べた状態で設けられるようにしてもよい。 In addition, among the plurality of magnetic shield pieces, each of the end portions facing each other between adjacent magnetic shield pieces has a gap that is not larger than a size capable of shielding magnetism from other than the detection target and has a circumference around the outer periphery of the detection unit. You may make it provide in the state arranged along the direction.
上記構成によれば、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、検出部の外周の周方向において隙間を有した状態であるが、当該隙間の大きさが検出対象以外からの磁気を遮蔽することができる大きさとされている。すなわち、磁気シールド部材は、検出部に対して離間する側から見た場合、検出部の外周の全周を覆うことができないが、検出部が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。また、磁気シールド片は、上記隙間の間(隙間によって構成される空間)を利用して膨張及び収縮や検出部の外周の周方向に移動したりすることができる。すなわち、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、上記隙間によっても吸収させることができる。したがって、ハウジングの膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えながら、検出部に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。 According to the above configuration, each of the end portions facing each other between the adjacent magnetic shield pieces has a gap in the circumferential direction of the outer periphery of the detection unit. The size is such that can be shielded. In other words, the magnetic shield member cannot cover the entire outer periphery of the detection unit when viewed from the side away from the detection unit, but the magnetic shield member from the area other than the detection target in the region where the detection unit is provided. Intrusion can be shielded. Further, the magnetic shield piece can be expanded and contracted and moved in the circumferential direction of the outer periphery of the detection unit using the gap (a space formed by the gap). That is, the stress generated based on the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member can be absorbed by the gap. Therefore, it is possible to effectively suppress the influence of magnetism from other than the detection target on the detection unit while suppressing the stress generated based on the expansion and contraction of the housing from being concentrated on a part of the part.
また、複数の磁気シールド片のうち、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部の間には、他の磁気シールド片に囲まれてなる空間が設けられており、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、検出部の外周の周方向に沿って移動可能に空間の内部に挿入された状態で設けられるようにしてもよい。 In addition, among the plurality of magnetic shield pieces, a space surrounded by other magnetic shield pieces is provided between the opposing end portions between the adjacent magnetic shield pieces. The end portions that face each other may be provided in a state of being inserted into the space so as to be movable along the circumferential direction of the outer periphery of the detection portion.
上記構成によれば、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、他の磁気シールド片によって連結された磁気シールド構造をなすようになる。すなわち、磁気シールド部材は、隣り合う磁気シールド片が他の磁気シールド片によって囲まれる空間を検出部の外周の周方向に移動することによって、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に応じて検出部の外周の周方向に伸縮することができる。そのため、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、磁気シールド部材の伸縮によっても吸収させることができる。 According to the said structure, each edge part which opposes between adjacent magnetic shield pieces comes to make the magnetic shield structure connected with other magnetic shield pieces. That is, the magnetic shield member moves the space surrounded by the other magnetic shield pieces in the circumferential direction of the outer periphery of the detection unit, thereby detecting the detection unit according to the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member. It can be expanded and contracted in the circumferential direction of the outer periphery. Therefore, stress generated based on the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member due to repeated temperature changes in the surroundings can be absorbed even by the expansion and contraction of the magnetic shield member.
また、磁気シールド部材は、検出部に対して近接又は離間する側から見た場合、検出部の外周の全周を覆うことができ、検出部が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。したがって、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを効果的に抑えながら、検出部に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。 The magnetic shield member can cover the entire circumference of the outer periphery of the detection unit when viewed from the side close to or away from the detection unit, and the magnetic shield member from the area other than the detection target in the region where the detection unit is provided. Intrusion can be shielded. Therefore, it is possible to effectively suppress the influence of magnetism from other than the detection target on the detection unit while effectively suppressing the stress caused by the expansion and contraction of the housing and the magnetic shield member from concentrating on some parts. be able to.
そして、こうした磁気シールド構造は、具体的に、検出対象とする回転軸が回転することにより生じる磁気の変化を上記検出部によって検出するセンサ装置に採用されることが望ましい。 Such a magnetic shield structure is desirably employed in a sensor device that specifically detects a change in magnetism caused by rotation of a rotation shaft to be detected by the detection unit.
上記構成によれば、周囲において温度変化が繰り返し発生することによりハウジングや磁気シールド部材が膨張及び収縮を繰り返す場合であっても、こうした膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる。したがって、周囲において温度変化が繰り返し発生することによりハウジングや磁気シールド部材が膨張及び収縮を繰り返す環境でセンサ装置を用いる場合における信頼性の向上を図ることができる。 According to the above configuration, even when the housing and the magnetic shield member repeatedly expand and contract due to repeated temperature changes in the surroundings, the stress generated based on such expansion and contraction is concentrated on some parts. Can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the reliability when the sensor device is used in an environment in which the housing and the magnetic shield member are repeatedly expanded and contracted due to repeated temperature changes in the surroundings.
本発明によれば、ハウジングや磁気シールド部材の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる。 According to this invention, it can suppress that the stress which arises based on the expansion | swelling and shrinkage | contraction of a housing or a magnetic shielding member concentrates on a one part site | part.
(第1実施形態)
以下、磁気シールド構造及びセンサ装置の第1実施形態を説明する。
本実施形態の磁気シールド構造は、例えば、入力軸(図1中、上側)と出力軸(図1中、下側)とを連結するトーションバーからなる車両におけるステアリングシャフト等の回転軸を検出対象として、当該トーションバーの捻じれ量を検出するセンサ装置としてのトルク検出装置に採用される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the magnetic shield structure and the sensor device will be described.
The magnetic shield structure of the present embodiment detects, for example, a rotation shaft such as a steering shaft in a vehicle including a torsion bar that connects an input shaft (upper side in FIG. 1) and an output shaft (lower side in FIG. 1). As described above, the present invention is employed in a torque detection device as a sensor device that detects the twist amount of the torsion bar.
図1に示すように、トルク検出装置10は、合成樹脂等の樹脂からなるハウジング11を備えている。ハウジング11には、その外部に突出するようにコネクタ部12が設けられている。コネクタ部12には、ハウジング11の外部(例えば、車両における制御装置)との信号の送受信を可能にする回路基板等が内蔵されている。コネクタ部12の内部には、複数の出力ピン12aが設けられている。各出力ピン12aは、外部にトルクの検出結果を出力する。
As shown in FIG. 1, the
また、ハウジング11の内部には、円筒状に切り抜かれたユニット収容部13が設けられている。ユニット収容部13には、上記入力軸や上記出力軸が挿通されているとともに、検出部としてのセンサユニット20と、磁石ユニット30と、磁気ヨークユニット40とが収容されている。
In addition, a
磁石ユニット30は、上記入力軸と一体的に回転するように上記入力軸の上記出力軸側に外嵌されている。磁石ユニット30は、上記入力軸が圧入される筒状のコア31を備えている。コア31の外周には、コア31の周方向にN極及びS極の各磁極を交互に有する多極磁石32が固定されている。多極磁石32は、上記入力軸の周囲に磁界を形成する。
The
磁石ユニット30の外周には、磁石ユニット30の径方向に所定の隙間をあけて磁気ヨークユニット40が設けられている。磁気ヨークユニット40は、上記出力軸と一体的に回転するように上記出力軸の上記入力軸側に外嵌されている。磁気ヨークユニット40は、円筒状のヨークホルダ41を備えている。ヨークホルダ41には、軟磁性体の金属からなる第1磁気ヨーク42及び第2磁気ヨーク43が一体化されている。各磁気ヨーク42,43は、ヨークホルダ41の軸方向に所定の隙間をあけて対向して配置される。なお、各磁気ヨーク42,43の内周面には、対向する磁気ヨークに向かって延びる複数の爪部がそれぞれ設けられており、各磁気ヨーク42,43の爪部がヨークホルダ41の周方向に交互に配置されている。
A
磁気ヨークユニット40の外周には、磁気ヨークユニット40の径方向に所定の隙間をあけてセンサユニット20が設けられている。センサユニット20は、ハウジング11に一体化されている。
A
図2に示すように、センサユニット20は、合成樹脂等の樹脂からなる円環状のホルダ21を備えている。ホルダ21の内周には、軟磁性体の金属からなるC字状の第1集磁リング22及び第2集磁リング23が一体化されている。各集磁リング22,23は、ホルダ21の軸方向に所定の隙間をあけて設けられている。
As shown in FIG. 2, the
具体的に、ホルダ21の内周には、ホルダ21の径方向の内側に向かって突出する留部21a,21bがホルダ21の軸方向に所定の隙間をあけて設けられている。各留部21a,21bは、ホルダ21の周方向に沿ってそれぞれ間欠的に設けられている。また、各留部21a,21bにおけるホルダ21の軸方向の間には、ホルダ21の径方向の内側に向かって隆起する隆起部21cが設けられている。隆起部21cは、ホルダ21の周方向に沿ってそれぞれ間欠的に設けられている。また、ホルダ21の外周には、ホルダ21の径方向への深さを有する溝部21dがホルダ21の周方向に沿って連続的に設けられている。
Specifically, retaining
そして、ホルダ21の内周における留部21aと隆起部21cとの間には、第1集磁リング22が嵌め込み固定されている。また、ホルダ21の内周における留部21bと隆起部21cとの間には、第2集磁リング23が嵌め込み固定されている。各集磁リング22,23は、ホルダ21の軸方向に所定の隙間をあけて固定されている。
A first
各集磁リング22,23におけるC字の合口に対向する部位には、各集磁リング22,23の径方向の外側に突出するとともに軸方向に対向する端子22a,23aが2組設けられている。本実施形態では、各集磁リング22,23(センサユニット20)、多極磁石32(磁石ユニット30)、及び各磁気ヨーク42,43(磁気ヨークユニット40)により磁気回路が構成されている。
Two sets of
各集磁リング22,23の2組の端子22a,23aの間には、ホールIC等の磁気検出素子からなる磁気センサ24,25が設けられている。各磁気センサ24,25は、磁気回路によって付与される磁気の強さを検出するとともに、検出した磁気の強さに応じた電圧等の電気信号を出力する。各磁気センサ24,25は、ハウジング11のコネクタ部12(回路基板等)に図示しない接続線によって電気的に接続されており、当該コネクタ部12を通じて上記電気信号を外部に出力する。
Between the two sets of
ホルダ21の外周における溝部21dには、ハウジング11の材料である樹脂とは異なる熱膨張係数を有する材料である軟磁性体の金属からなる磁気シールド部材26が設けられている。磁気シールド部材26は、2つの第1磁気シールド片27と、1つの第2磁気シールド片28と、2つの第3磁気シールド片29といった、複数の磁気シールド片を備えている。
A
図2及び図3に示すように、第1磁気シールド片27は、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23aにおけるホルダ21の周方向の両側に一つずつ設けられている。各第1磁気シールド片27におけるホルダ21の周方向の各端部27aのうち、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23a側の端部27aは、その先端がホルダ21の径方向の内側(ホルダ21側)に対向するように折り曲げられた状態で周方向に延ばされている。これにより、先端が折り曲げられている端部27aでは、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力をホルダ21の径方向及び周方向に分散して作用させることができる。したがって、先端が折り曲げられている端部27aでは、先端がホルダ21側に折り曲げられることなく周方向に延ばされている場合と比較して、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が端部の一部に集中してしまうことが抑えられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, one first
第2磁気シールド片28は、各第1磁気シールド片27と同一円周上に設けられている。第2磁気シールド片28におけるホルダ21の周方向の各端部28aは、各第1磁気シールド片27の各端部27aのうち、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23a側とは異なる側の各端部27aに対向している。
The second
第3磁気シールド片29は、各第1磁気シールド片27と第2磁気シールド片28との間に一つずつ設けられている。各第3磁気シールド片29は、各第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28と異なる円周上、すなわち各第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28に対してホルダ21の径方向の外側にずらして設けられている。
One third
こうしたセンサユニット20は、まずホルダ21が樹脂成形される。次に、樹脂成形されたホルダ21に各集磁リング22,23が固定される。次に、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23aのそれぞれの間に各磁気センサ24,25が配置されることでセンサユニット20が完成する。そして、ハウジング11は、当該ハウジング11をかたどった樹脂成形型内に上述のように完成されたセンサユニット20とともに磁気シールド部材26(各磁気シールド片27,28,29)を配置した状態で、これらともども樹脂成形されることで完成する。なお、ハウジング11の樹脂成形の際、各磁気センサ24,25は、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23aの間にそれぞれ配置された状態で樹脂成形されるとともにハウジング11のコネクタ部12に接続可能に配置された状態で樹脂成形される。
In such a
本実施形態において、例えば、ホルダ21は、各集磁リング22,23(2組の端子22a,23a)ともども樹脂成形されるものであってもよい。この場合、上記ホルダ21は、樹脂成形の後、各集磁リング22,23の2組の端子22a,23aの間に各磁気センサ24,25をハウジング11のコネクタ部12に接続可能に挟み込み可能に構成されていればよい。
In the present embodiment, for example, the
その後、センサユニット20が一体化されたハウジング11には、それぞれに組み立てられた磁石ユニット30及び磁気ヨークユニット40が上記入力軸や上記出力軸とともにセンサユニット20の内側に組み込まれてトルク検出装置10が完成される。
Thereafter, in the
次に、磁気シールド部材26の構成について詳しく説明する。
図3に示すように、樹脂成形されたハウジング11では、第2集磁リング23がハウジング11に対して一体化されている。なお、図3は、センサユニット20の軸方向に直交する断面のうち、第2集磁リング23の幅方向(センサユニット20の軸方向)の中心を含む断面を現している。樹脂成形されたハウジング11には、第2集磁リング23同様、第1集磁リング22がハウジング11に一体化されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, in the resin-molded
第2集磁リング23とホルダ21との間には、ハウジング11の樹脂成形によって樹脂が介在する部分がある。また、樹脂成形されたハウジング11では、第1磁気シールド片27と第3磁気シールド片29、及び第2磁気シールド片28と第3磁気シールド片29がセンサユニット20の周方向でそれぞれ隣り合ってハウジング11に対して一体化されている。第3磁気シールド片29とホルダ21との間には、ハウジング11の樹脂成形によって樹脂が介在する。
Between the second
そして、図3の拡大図(図3中、上側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第1磁気シールド片27と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部27a,29aは、センサユニット20の径方向で重なり且つ当接した状態で設けられている。第1磁気シールド片27の端部27aは、センサユニット20の円弧Xの範囲で第3磁気シールド片29の端部29aと重なり、当該端部29aのセンサユニット20の径方向の内側で当接する磁気シールド構造をなしている。
Then, as shown in an enlarged view of FIG. 3 (upper side in FIG. 3), each end portion facing between the first
同じく、図3の拡大図(図3中、下側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第2磁気シールド片28と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部28a,29aは、センサユニット20の径方向で重なり且つ当接した状態で設けられている。第2磁気シールド片28の端部28aは、センサユニット20の円弧Xの範囲で第3磁気シールド片29の端部29aと重なり、当該端部29aのセンサユニット20の径方向の内側で当接する磁気シールド構造をなしている。
Similarly, as shown in the enlarged view of FIG. 3 (lower side in FIG. 3), each end facing between the second
以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、各第1磁気シールド片27、第2磁気シールド片28、及び各第3磁気シールド片29の各端部27a,28a,29aにおいてそれぞれハウジング11との接触をなしうるようになる。そのため、磁気シールド部材26においてハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が集中する端部の数は、各磁気シールド片27,28,29が一体化されてセンサユニット20の周方向の両側に一つずつの端部しか有さない場合と比較して増加することとなる。これにより、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、磁気シールド部材26を構成する複数の磁気シールド片27,28,29の各端部27a,28a,29aに分散して作用させることができる。したがって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる。
According to the present embodiment described above, the following operations and effects are achieved.
(1) According to the present embodiment, the first
一方、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えるだけであれば、ハウジング11の体格を大きくする等して当該ハウジング11の強度を高めるようにすることも考えられる。これに対し、本実施形態によれば、ハウジング11の強度を高める必要もないので、ハウジング11の大型化を抑える観点でも有効である。
On the other hand, if the stress caused by the expansion and contraction of the
(2)ところで、本実施形態のように、磁気シールド部材26を複数の磁気シールド片27,28,29で構成する場合、隣り合う各磁気シールド片の間の繋目を通じて、センサユニット20が設けられる領域(ユニット収容部13)内に検出対象以外からの磁気が侵入する可能性もある。
(2) By the way, when the
その点、本実施形態では、図3の拡大図に示すように、複数の磁気シールド片27,28,29のうち、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、センサユニット20の径方向において重なり且つ当接した状態で設けられている。
In this regard, in the present embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 3, among the plurality of
すなわち、磁気シールド部材26は、センサユニット20の径方向の外側から見た場合、センサユニット20の外周の全周を覆うことができ、センサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。したがって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えながら、センサユニット20に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。
That is, the
(3)トルク検出装置10には、図3の拡大図に示すような磁気シールド構造が採用されるようにしている。そのため、トルク検出装置10の周囲において温度変化が繰り返し発生することによりハウジング11や磁気シールド部材26が膨張及び収縮を繰り返す場合であっても、こうした膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えることができる。したがって、周囲において温度変化が繰り返し発生することによりハウジング11や磁気シールド部材26が膨張及び収縮を繰り返す環境でトルク検出装置10を用いる場合における信頼性の向上を図ることができる。
(3) The
(第2実施形態)
次に、磁気シールド構造及びトルク検出装置の第2実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the magnetic shield structure and the torque detection device will be described. In addition, the same structure as embodiment already demonstrated attaches | subjects the same code | symbol, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図4及び同図の拡大図(図4中、上側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第1磁気シールド片27と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部27a,29aは、センサユニット20の径方向で重なり且つ離間した状態で設けられている。第1磁気シールド片27の端部27aは、センサユニット20の円弧Xの範囲で第3磁気シールド片29の端部29aと重なり、当該端部29aに対してセンサユニット20の径方向の内側に隙間Yを有する磁気シールド構造をなしている。
As shown in FIG. 4 and an enlarged view of FIG. 4 (upper side in FIG. 4), each end facing between the first
同じく、図4及び同図の拡大図(図4中、下側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第2磁気シールド片28と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部28a,29aは、センサユニット20の径方向で重なり且つ離間した状態で設けられている。第2磁気シールド片28の端部28aは、センサユニット20の円弧Xの範囲で第3磁気シールド片29の端部29aと重なり、当該端部29aに対してセンサユニット20の径方向の内側に隙間Yを有する磁気シールド構造をなしている。
Similarly, as shown in FIG. 4 and an enlarged view of FIG. 4 (lower side in FIG. 4), the second
なお、隙間Yは、センサユニット20が設けられる領域(ユニット収容部13)内へと回析を通じて侵入しようとする検出対象以外からの磁気を遮蔽することができる大きさに設定されている。
The gap Y is set to a size that can shield magnetism from other than the detection target that attempts to enter the region (unit housing portion 13) where the
以上に説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の作用及び効果(1),(3)に相当する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏することができる。
(4)図4の拡大図に示すように、本実施形態において、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、センサユニット20の径方向において離間した状態であるが、センサユニット20の径方向において円弧Xの範囲で互いに重なる状態とされている。
According to this embodiment described above, in addition to the actions and effects corresponding to the actions and effects (1) and (3) of the first embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(4) As shown in the enlarged view of FIG. 4, in the present embodiment, the opposing ends between adjacent magnetic shield pieces are in a state of being separated in the radial direction of the
すなわち、磁気シールド部材26は、センサユニット20の径方向の外側から見た場合、センサユニット20の外周の全周を覆うことができ、センサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。したがって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えながら、センサユニット20に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。
That is, the
(第3実施形態)
次に、磁気シールド構造及びトルク検出装置の第3実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the magnetic shield structure and the torque detection device will be described. In addition, the same structure as embodiment already demonstrated attaches | subjects the same code | symbol, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、本実施形態の第3磁気シールド片29は、第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28と同一円周上に設けられている。
具体的に、図5の拡大図(図5中、上側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第1磁気シールド片27と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部27a,29aは、センサユニット20の周方向に隙間を有した状態で並んで設けられている。第1磁気シールド片27の端部27aは、センサユニット20の周方向の隙間Zを有して第3磁気シールド片29の端部29aと並ぶ磁気シールド構造をなしている。
As shown in FIG. 5, the third
Specifically, as shown in the enlarged view of FIG. 5 (upper side in FIG. 5), each of the opposing first
同じく、図5の拡大図(図5中、下側)に示すように、センサユニット20の周方向で隣り合う第2磁気シールド片28と第3磁気シールド片29との間で対向する各端部28a,29aは、センサユニット20の周方向に隙間を有した状態で並んで設けられている。第2磁気シールド片28の端部28aは、センサユニット20の周方向の隙間Zを有して第3磁気シールド片29の端部29aと並ぶ磁気シールド構造をなしている。
Similarly, as shown in the enlarged view of FIG. 5 (the lower side in FIG. 5), each end facing between the second
なお、隙間Zは、センサユニット20が設けられる領域(ユニット収容部13)内へと回析を通じて侵入しようとする検出対象以外からの磁気を遮蔽することができる大きさに設定されている。
The gap Z is set to a size that can shield magnetism from other than the detection target that attempts to enter the region (unit housing portion 13) in which the
以上に説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の作用及び効果(1),(3)に相当する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏することができる。
(5)図5の拡大図に示すように、本実施形態において、隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、センサユニット20の周方向において隙間Zを有した状態であるが、当該隙間Zの大きさがセンサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気を遮蔽することができる大きさとされている。
According to this embodiment described above, in addition to the actions and effects corresponding to the actions and effects (1) and (3) of the first embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(5) As shown in the enlarged view of FIG. 5, in the present embodiment, each of the end portions facing each other between the adjacent magnetic shield pieces has a gap Z in the circumferential direction of the
すなわち、磁気シールド部材26は、センサユニット20の径方向の外側から見た場合、センサユニット20の外周の全周を覆ってはいないが、センサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。また、各磁気シールド片27,28,29は、隙間Zの間(隙間Zによって構成される空間)を利用して膨張及び収縮やセンサユニット20の周方向に移動したりすることができる。すなわち、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、隙間Zによっても吸収させることができる。したがって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを抑えながら、センサユニット20に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。
That is, the
(第4実施形態)
次に、磁気シールド構造及びトルク検出装置の第4実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a magnetic shield structure and a torque detection device according to a fourth embodiment will be described. In addition, the same structure as embodiment already demonstrated attaches | subjects the same code | symbol, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図6に示すように、本実施形態の磁気シールド部材26は、センサユニット20の周方向で隣り合う磁気シールド片27,28とは他の磁気シールド片である第3磁気シールド片29によって囲まれて画成される空間29bを有する磁気シールド体50を備えている。磁気シールド体50は、空間29bを画成する第3磁気シールド片29のホルダ21の周方向の両側の端部29aにおいて開口する箱状をなしている。空間29bは、ホルダ21の軸方向となる長辺側の長さが第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28におけるホルダ21の軸方向の長さとほぼ一致するとともに、ホルダ21の径方向となる短辺側の長さが第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28におけるホルダ21の径方向の厚みとほぼ一致するように設定されている。
As shown in FIG. 6, the
すなわち、図7に示すように、樹脂成形されたハウジング11では、第1磁気シールド片27と第2磁気シールド片28がセンサユニット20の周方向で隣り合ってハウジングに対して一体化されている。これら隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aの間には、磁気シールド体50が設けられているとともに第3磁気シールド片29によって画成される空間29bが設けられている。磁気シールド体50におけるホルダ21の周方向の両側の端部29a(開口)のそれぞれには、隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aの一部が挿入されている。
That is, as shown in FIG. 7, in the resin-molded
具体的に、図7の拡大図に示すように、隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aは、センサユニット20の周方向に沿って移動可能に空間29bの内部に挿入された状態で設けられている。隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aは、センサユニット20の円弧Xの範囲で磁気シールド体50の空間29bの内部に挿入される磁気シールド構造をなしている。
Specifically, as shown in the enlarged view of FIG. 7, the
なお、本実施形態の円弧Xは、ハウジング11や磁気シールド部材26が膨張及び収縮したとしても隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aが空間29bの内部に挿入された状態を維持することができる大きさに設定されている。
In the arc X of this embodiment, even if the
以上に説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の作用及び効果(1),(3)に相当する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏することができる。
(6)図7の拡大図に示すように、本実施形態では、隣り合う磁気シールド片27,28の間で対向する各端部27a,28aは、磁気シールド体50(第3磁気シールド片29)によって連結された状態で設けられている。
According to this embodiment described above, in addition to the actions and effects corresponding to the actions and effects (1) and (3) of the first embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(6) As shown in the enlarged view of FIG. 7, in this embodiment, the
すなわち、磁気シールド部材26は、隣り合う磁気シールド片27,28が磁気シールド体50の空間29bをセンサユニット20の周方向に移動することによって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に応じてセンサユニット20の周方向に伸縮することができる。そのため、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、磁気シールド部材26のセンサユニット20の周方向への伸縮によっても吸収させることができる。
In other words, the
また、磁気シールド部材26は、センサユニット20の径方向の外側から見た場合、センサユニット20の外周の全周を覆うことができ、センサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる。したがって、ハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力が一部の部位に集中してしまうことを効果的に抑えながら、センサユニット20に対する検出対象以外からの磁気の影響を効果的に抑制することができる。
Further, the
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第1〜第3実施形態では、第1磁気シールド片27及び第2磁気シールド片28と第3磁気シールド片29との配置ついて、センサユニット20の径方向の内外を入れ替えて配置するようにしてもよい。
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the first to third embodiments, the arrangement of the first
・各実施形態において、各磁気シールド片27,28,29の材料は、ハウジング11とは異なる熱膨張係数を有する材料であればよく、軟磁性体の金属に限らず樹脂であってもよい。また、ハウジング11の材料は、各磁気シールド片27,28,29とは異なる熱膨張係数を有する材料であればよく、樹脂に限らず金属であってもよい。
In each embodiment, the material of each
・各実施形態では、磁気シールド片の数を増やしてもよく、例えば、第1磁気シールド片27や第2磁気シールド片28を2つ又は3つに分割してもよい。この場合、2つ又は3つで構成される第1磁気シールド片27や第2磁気シールド片28の分割された間には、第3磁気シールド片29や磁気シールド体50を追加して設けるようにすればよい。これにより、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、より好適に分散させることができるようになる。
In each embodiment, the number of magnetic shield pieces may be increased. For example, the first
・各実施形態では、センサユニット20の円弧Xの範囲や、センサユニット20の径方向の隙間Yや、センサユニット20の周方向の隙間Zを、磁気シールド構造としてセンサユニット20が設けられる領域内への検出対象以外からの磁気の侵入を遮蔽することができる範囲で変更してもよい。例えば、第3実施形態において、センサユニット20の周方向の隙間Zは、センサユニット20が設けられる領域内へと回析を通じて侵入しようとする検出対象以外からの磁気を遮蔽することができる大きさ以下に設定されていればよい。
In each embodiment, the range of the arc X of the
・各実施形態の磁気シールド構造では、隣り合う磁気シールド片の各端部をセンサユニット20の径方向に重なるように配置する等の工夫をセンサユニット20の周方向について施していたが、こうした工夫をセンサユニット20の軸方向について施すこともできるし、センサユニット20の周方向及び軸方向の両方について施すこともできる。これにより、周囲において温度変化が繰り返し発生することによるハウジング11や磁気シールド部材26の膨張及び収縮に基づき生じる応力を、より好適に分散させることができるようになる。
In the magnetic shield structure of each embodiment, a device such as arranging each end of adjacent magnetic shield pieces so as to overlap in the radial direction of the
・各実施形態の磁気シールド構造は、磁気の変化を検出するためにホールICを用いる例について説明したが、これに限らず、MR素子を用いたセンサや、レゾルバ等の他の方式を用いたセンサにおいても適用可能である。 -Although the example which uses Hall IC in order to detect the change of magnetism was explained about the magnetic shield structure of each embodiment, it was not restricted to this but other systems, such as a sensor using an MR element, and a resolver, were used. It can also be applied to sensors.
・各実施形態の磁気シールド構造は、回転軸を検出対象とし、その軸周りに磁気センサを設ける手法の例について説明したが、これに限らず、回転軸の軸方向の軸端部に対向するように磁気センサを設ける等、他の磁気センサを設ける手法においても適用可能である。 In the magnetic shield structure of each embodiment, the example of the method of providing the magnetic sensor around the rotation axis as a detection target has been described, but not limited to this, it faces the axial end of the rotation axis. Thus, the present invention can also be applied to a method of providing another magnetic sensor such as providing a magnetic sensor.
・各実施形態の磁気シールド構造は、トルク検出装置10に適用する例について説明したが、これに限らず、モータの回転角を検出する回転角検出装置等、磁気の変化を検出するものにおいても適用可能である。この場合、検出対象としては、回転軸でなくてもよく、例えば、電流値を検出するものであってもよく、磁気シールド部材26は、全体で三角や四角等、途中に角を有する形状をなしていてもよい。
-Although the magnetic shield structure of each embodiment demonstrated the example applied to the
10…トルク検出装置(センサ装置)、11…ハウジング、13…ユニット収容部、20…センサユニット(検出部)、26…磁気シールド部材、27…第1磁気シールド片、28…第2磁気シールド片、29…第3磁気シールド片(他の磁気シールド片)、27a,28a,29a…端部(磁気シールド片の端部)、29b…空間、X…センサユニットの円弧、Y…センサユニットの径方向の隙間、Z…センサユニットの周方向の隙間。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記磁気シールド部材は、周方向の両側に端部を有する複数の磁気シールド片を有しており、
前記複数の磁気シールド片は、前記検出部の外周の周方向に沿って並べた状態で設けられていることを特徴とする磁気シールド構造。 A housing provided with a detection unit for detecting a change in magnetism in a detection target; and a magnetic shield member provided on an outer periphery of the detection unit and made of a material having a different thermal expansion coefficient from the housing. In the magnetic shield structure in which the magnetic shield member is integrated,
The magnetic shield member has a plurality of magnetic shield pieces having ends on both sides in the circumferential direction,
The magnetic shield structure, wherein the plurality of magnetic shield pieces are arranged in a state of being arranged along a circumferential direction of an outer periphery of the detection unit.
前記隣り合う磁気シールド片の間で対向する各端部は、前記検出部の外周の周方向に沿って移動可能に前記空間の内部に挿入された状態で設けられている請求項1に記載の磁気シールド構造。 Among the plurality of magnetic shield pieces, a space surrounded by other magnetic shield pieces is provided between the opposing end portions between adjacent magnetic shield pieces,
The respective end portions facing each other between the adjacent magnetic shield pieces are provided in a state of being inserted into the space so as to be movable along the circumferential direction of the outer periphery of the detection unit. Magnetic shield structure.
前記検出対象とする回転軸が回転することにより生じる磁気の変化を前記検出部によって検出するセンサ装置。 The magnetic shield structure according to any one of claims 1 to 5,
The sensor apparatus which detects the change of the magnetism which arises when the rotating shaft made into the said detection object rotates by the said detection part.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2015191574A JP2017067547A (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Magnetic shield structure and sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
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