JP2021012218A - Torque detector and magnetic sensor module - Google Patents

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Abstract

To provide a torque detector capable of improving an SN ratio of a magnetic flux detected by a magnetic sensor.SOLUTION: One set of magnetic flux induction members 512 and 522 are formed of soft magnetic materials, and one set of yokes 31 and 32 and a main body 60 face each other and induce a magnetic flux of a magnetic circuit. Magnetic sensors 71 and 72 are installed on an extension contact part 61 and 62, and detect the magnetic flux induced by the magnetic flux induction members 512 and 522. The magnetic flux induction members 512 and 522 are configured such that, on a branch part to the extension contact part 61 and 62 on the main body 60, a magnetic permeance for a unit area between the magnetic flux induction member 512 and 522 and the yoke 31 and 32 is larger than that on a peripheral edge part. The main bodies of the magnetic flux induction members 512 and 522 are symmetric to a reference line X, and are formed into a belt shape whose center is a point Q being provided on an opposite side of the magnetic sensors 71 and 72 with respect to a center shaft O of the yoke on the reference line X, and whose opposite sides are concentric circular arcs having a curvature smaller than that of a circular arc whose center is the center shaft O of the yoke.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、トルク検出装置、及び、トルク検出装置に用いられる磁気センサモジュールに関する。 The present invention relates to a torque detection device and a magnetic sensor module used in the torque detection device.

従来、多極磁石とヨークとの相対的回転によって生ずる磁束の変化を磁気センサで検出し、磁気センサの出力信号に基づいて、トーションバーに加わるトルクを検出するトルク検出装置が知られている。また、この種のトルク検出装置において、ヨークの磁束を集めて磁気センサに誘導する磁束誘導部材を用いた構成が知られている。 Conventionally, there is known a torque detection device that detects a change in magnetic flux caused by the relative rotation of a multi-pole magnet and a yoke with a magnetic sensor and detects torque applied to a torsion bar based on an output signal of the magnetic sensor. Further, in this type of torque detecting device, a configuration using a magnetic flux guiding member that collects the magnetic flux of the yoke and guides it to the magnetic sensor is known.

例えば特許文献1に開示された構成では、磁束誘導部材に相当する集磁リングは、多極磁石(またはヨーク)の中心軸から集磁リングの内縁部までの距離が、多極磁石(またはヨーク)の中心軸と磁気センサとを結ぶ方向において最大となるように形成されている。これにより、トルクが一定の状態で、多極磁石とヨークとが同期して回転する時に磁気回路に生ずる磁束の周期的変動が抑制される。以下、本明細書では、この磁束の周期的変動によるノイズを「振れ回りノイズ」という。 For example, in the configuration disclosed in Patent Document 1, in the magnetic collecting ring corresponding to the magnetic flux guiding member, the distance from the central axis of the multipolar magnet (or yoke) to the inner edge of the magnetic collecting ring is the multipolar magnet (or yoke). ) Is formed so as to be maximum in the direction connecting the central axis and the magnetic sensor. As a result, the periodic fluctuation of the magnetic flux generated in the magnetic circuit when the multi-pole magnet and the yoke rotate in synchronization with the torque being constant is suppressed. Hereinafter, in the present specification, the noise due to the periodic fluctuation of the magnetic flux is referred to as "swing noise".

特開2012−237727号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-237727

この種のトルク検出装置では、磁気センサの出力電圧がアンプで増幅されて制御装置に伝送されるため、信号を大きく、且つノイズを小さくすることによりSN比を向上させることが重要である。しかし、特許文献1の構成では、磁気センサの近くの部位において磁束誘導部材とヨークとの軸方向の対向面積が相対的に小さくなり、実施形態によっては、磁束誘導部材とヨークとの対向面積が0となっている。そのため、磁気センサから離れた部分で磁束誘導部材とヨークとを対向させ磁束を集める場合、磁気センサ近傍で集める場合よりも磁気抵抗が高くなるため、センサに集められる磁束量が減少する。したがって、振れ回りノイズが小さくなるとともに信号も小さくなることから、SN比の向上が見込めないという問題がある。 In this type of torque detection device, since the output voltage of the magnetic sensor is amplified by the amplifier and transmitted to the control device, it is important to improve the SN ratio by increasing the signal and reducing the noise. However, in the configuration of Patent Document 1, the area where the magnetic flux guiding member and the yoke face each other in the axial direction becomes relatively small in a portion near the magnetic sensor, and depending on the embodiment, the facing area between the magnetic flux guiding member and the yoke becomes relatively small. It is 0. Therefore, when the magnetic flux guiding member and the yoke are opposed to each other at a portion away from the magnetic sensor to collect the magnetic flux, the magnetic resistance is higher than when the magnetic flux is collected near the magnetic sensor, so that the amount of magnetic flux collected by the sensor is reduced. Therefore, there is a problem that the SN ratio cannot be expected to be improved because the swing noise becomes smaller and the signal becomes smaller.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサが検出する磁束のSN比を向上させるトルク検出装置、及び、そのトルク検出装置に用いられる磁気センサモジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a torque detection device for improving the SN ratio of magnetic flux detected by a magnetic sensor, and a magnetic sensor module used for the torque detection device. To do.

本発明のトルク検出装置は、トーションバー(13)と、多極磁石(14)と、一組のヨーク(31、32)と、一つ以上の磁束誘導部材(512、522)と、一つ以上の磁気センサ(71、72)と、を備える。トーションバーは、第1軸(11)と第2軸(12)とを同軸上に連結し、第1軸と第2軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換する。多極磁石は、第1軸またはトーションバーの一端側に固定され、N極とS極とが周方向に交互に配置されている。一組のヨークは、軟磁性体で形成され、多極磁石の径外側で第2軸またはトーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する。 The torque detection device of the present invention includes a torsion bar (13), a multi-pole magnet (14), a set of yokes (31, 32), and one or more magnetic flux guiding members (512, 522). The above magnetic sensors (71, 72) are provided. The torsion bar coaxially connects the first axis (11) and the second axis (12), and converts the torque applied between the first axis and the second axis into torsional displacement. The multi-pole magnet is fixed to the first axis or one end side of the torsion bar, and the north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction. A set of yokes is made of a soft magnetic material, fixed to the second axis or the other end of the torsion bar on the outer diameter of the multipolar magnet, facing each other in the axial direction, and a magnetic circuit in the magnetic field of the multipolar magnet. To form.

磁束誘導部材は、軟磁性体で形成され、少なくとも一方のヨークと本体(60)が対向し、磁気回路の磁束を誘導する。磁気センサは、前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部(61、62)に設置され、磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する。ここで、ヨークの軸方向の投影において、磁気センサが一つの場合、磁気センサとヨークの中心軸とを結び、磁気センサが複数の場合、複数の磁気センサの中間位置とヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線(X)とする。また、基準線を挟み、磁束誘導部材の本体とヨークとの対向範囲におけるヨークの周方向両端に対応する部位を磁束誘導部材の本体の周端部(63、64)と定義する。 The magnetic flux guiding member is made of a soft magnetic material, and at least one yoke and the main body (60) face each other to induce the magnetic flux of the magnetic circuit. The magnetic sensor is installed in the main body of the magnetic flux guiding member or the extension portions (61, 62) branched from the main body, and detects the magnetic flux induced by the magnetic flux guiding member. Here, in the axial projection of the yoke, when there is one magnetic sensor, the magnetic sensor and the central axis of the yoke are connected, and when there are a plurality of magnetic sensors, the intermediate position of the plurality of magnetic sensors and the central axis of the yoke are connected. Let the connecting virtual straight line be the reference line (X). Further, the portions corresponding to both ends in the circumferential direction of the yoke in the range facing the main body of the magnetic flux guiding member and the yoke with the reference line sandwiched are defined as the peripheral ends (63, 64) of the main body of the magnetic flux guiding member.

磁束誘導部材は、本体における磁気センサの設置部位又は延接部への分岐部位で、周端部に比べ、「磁束誘導部材とヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンス」が大きくなるように構成されている。 The magnetic flux guiding member is a branching part to the installation part or the extension part of the magnetic sensor in the main body, so that the "magnetic permeance per unit area between the magnetic flux guiding member and the yoke" is larger than that of the peripheral end part. It is configured.

磁束誘導部材の本体は、基準線に対して対称であり、且つ、基準線上でヨークの中心軸に対し磁気センサとは反対側に位置する点を中心とし、ヨークの中心軸を中心とする円弧よりも曲率が小さい同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。これにより、磁気センサが検出する信号が大きくなるため、SN比を向上させることができる。 The main body of the magnetic flux induction member is an arc centered on a point symmetrical with respect to the reference line and located on the reference line on the side opposite to the magnetic sensor with respect to the central axis of the yoke, and centered on the central axis of the yoke. It is formed in a band shape with concentric arcs having a smaller curvature as opposite sides. As a result, the signal detected by the magnetic sensor becomes large, so that the SN ratio can be improved.

この構成では、磁束誘導部材の本体における磁気センサの設置部位又は延接部への分岐部位からヨークの中心軸までの距離は、周端部からヨークの中心軸までの距離よりも短くなる。 In this configuration, the distance from the magnetic sensor installation portion or the branch portion to the extension portion in the main body of the magnetic flux induction member to the central axis of the yoke is shorter than the distance from the peripheral end portion to the central axis of the yoke.

また、トルク検出装置が基準線に対して対称に配置される二つの磁気センサを備える構成では、磁束誘導部材の基準線側から二つの磁気センサに向かって磁束が分岐することにより、磁気センサに伝播されるノイズが低減すると考えられる。その結果、磁気センサが検出する磁束のSN比をより向上させることができる。 Further, in the configuration in which the torque detection device includes two magnetic sensors arranged symmetrically with respect to the reference line, the magnetic flux branches from the reference line side of the magnetic flux guiding member toward the two magnetic sensors, so that the magnetic sensor becomes a magnetic sensor. It is thought that the propagated noise is reduced. As a result, the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensor can be further improved.

本発明は、また、上記のトルク検出装置に用いられ、磁束誘導部材及び磁気センサが、一体に構成されている磁気センサモジュールとして提供される。例えば磁気センサモジュールは、一体に樹脂モールドされることにより構成される。この磁気センサモジュールは、トルク検出装置を構成する部品として独立して製造販売されることができ、トルク検出装置に用いられたときSN比を向上させる効果を奏する。 The present invention is also used in the torque detection device described above, and is provided as a magnetic sensor module in which a magnetic flux induction member and a magnetic sensor are integrally configured. For example, the magnetic sensor module is integrally resin-molded. This magnetic sensor module can be independently manufactured and sold as a component constituting the torque detection device, and has an effect of improving the SN ratio when used in the torque detection device.

各実施形態(磁気センサモジュールは第1実施形態)によるトルク検出装置の分解斜視図。An exploded perspective view of the torque detection device according to each embodiment (the magnetic sensor module is the first embodiment). 各実施形態のトルク検出装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図。The schematic block diagram of the electric power steering apparatus to which the torque detection apparatus of each embodiment is applied. 第1実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view, (b) side view of the magnetic sensor module of the first embodiment. 第1実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図。FIG. 3 is an axial sectional view of the magnetic sensor module of the first embodiment. (a)第1実施形態における基準線からの距離と磁気パーミアンスとの相関図、(b)第1実施形態による振れ回り変動の低減を説明する図。(A) A correlation diagram between a distance from a reference line and a magnetic permeance in the first embodiment, and (b) a diagram for explaining reduction of swing fluctuation according to the first embodiment. 第1実施形態の磁束誘導部材による製造歩留まり向上を説明する図。The figure explaining the improvement of the manufacturing yield by the magnetic flux induction member of 1st Embodiment. 第2実施形態の磁気センサモジュールの平面図。The plan view of the magnetic sensor module of the 2nd Embodiment. 第3実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view, (b) side view of the magnetic sensor module of the third embodiment. 第4実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view, (b) side view of the magnetic sensor module of the fourth embodiment. 第4実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図。FIG. 3 is an axial sectional view of the magnetic sensor module of the fourth embodiment. 第5実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図。FIG. 5 is an axial sectional view of the magnetic sensor module of the fifth embodiment. 第6実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図。FIG. 6 is an axial sectional view of the magnetic sensor module of the sixth embodiment. 第7実施形態の磁気センサモジュール及びヨークの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view and (b) side view of the magnetic sensor module and yoke of the seventh embodiment. 第7実施形態の磁気センサモジュール及びヨークの軸方向断面図。FIG. 6 is an axial sectional view of the magnetic sensor module and the yoke of the seventh embodiment. 第8実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view, (b) side view of the magnetic sensor module of the eighth embodiment. 第9実施形態の磁気センサモジュールの平面図。The plan view of the magnetic sensor module of the 9th Embodiment. 第10実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)側面図。(A) plan view, (b) side view of the magnetic sensor module of the tenth embodiment. 第10実施形態における基準線からの距離と磁気パーミアンスとの相関図。The correlation diagram between the distance from the reference line and the magnetic permeance in the tenth embodiment. 第11実施形態の磁気センサモジュールの平面図。The plan view of the magnetic sensor module of 11th Embodiment. 第12実施形態の磁気センサモジュールの平面図。The plan view of the magnetic sensor module of the twelfth embodiment. 第13実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)軸方向断面図。(A) plan view and (b) axial sectional view of the magnetic sensor module of the thirteenth embodiment. 第14実施形態の磁気センサモジュールの(a)平面図、(b)軸方向断面図。(A) plan view and (b) axial sectional view of the magnetic sensor module of the 14th embodiment. その他の実施形態のヨークの(a)平面図、(b)部分斜視図。(A) plan view and (b) partial perspective view of the yoke of other embodiments. ヨークの爪からリングへの磁束の流れを示す参考図。Reference diagram showing the flow of magnetic flux from the claws of the yoke to the ring.

以下、トルク検出装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
以下の第1〜第14実施形態のうち、第2実施形態、及び、第2実施形態との組み合わせが可能な形態が「特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態」に相当し、それ以外は参考形態に相当する。
本実施形態のトルク検出装置は、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the torque detection device will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same configurations are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
Of the following first to fourth embodiments, the second embodiment and the embodiment that can be combined with the second embodiment correspond to "the embodiment for carrying out the invention described in the claims". , Other than that, it corresponds to the reference form.
The torque detection device of the present embodiment is applied to an electric power steering device for assisting the steering operation of the vehicle.

最初に図2を参照し、各実施形態のトルク検出装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成について説明する。なお、図2に示す電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ハンドル93に接続されたステアリングシャフト94には操舵トルクを検出するためのトルク検出装置10が設置されている。ステアリングシャフト94の先端にはピニオンギア96が設けられており、ピニオンギア96はラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して、一対の車輪98が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト94の回転運動は、ピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換され、一対の車輪98が操舵される。 First, with reference to FIG. 2, a schematic configuration of an electric power steering device to which the torque detection device of each embodiment is applied will be described. Although the electric power steering device 90 shown in FIG. 2 is a column assist type, it can be similarly applied to a rack assist type electric power steering device. A torque detection device 10 for detecting steering torque is installed on the steering shaft 94 connected to the steering wheel 93. A pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 94, and the pinion gear 96 meshes with the rack shaft 97. A pair of wheels 98 are rotatably connected to both ends of the rack shaft 97 via a tie rod or the like. The rotational motion of the steering shaft 94 is converted into a linear motion of the rack shaft 97 by the pinion gear 96, and the pair of wheels 98 are steered.

トルク検出装置10は、ステアリングシャフト94を構成する入力軸11と出力軸12との間に設けられ、ステアリングシャフト94に加わる操舵トルクを検出してECU91に出力する。ECU91は、検出された操舵トルクに応じて、モータ92の出力を制御する。モータ92が発生した操舵アシストトルクは、減速ギア95を介して減速され、ステアリングシャフト94に伝達される。 The torque detection device 10 is provided between the input shaft 11 and the output shaft 12 constituting the steering shaft 94, detects the steering torque applied to the steering shaft 94, and outputs the torque to the ECU 91. The ECU 91 controls the output of the motor 92 according to the detected steering torque. The steering assist torque generated by the motor 92 is decelerated via the reduction gear 95 and transmitted to the steering shaft 94.

ここで、トルク検出装置10が二つの磁気センサ71、72を備え、操舵トルクとして二つの値trq1、trq2を出力する形態は第1〜第10実施形態等に対応する。ECU91の制御に用いるトルク情報を冗長出力する構成とすることで、仮に磁気センサや演算回路の故障により一方のトルク情報が使用不能となっても、ECU91は、他方のトルク情報を用いてモータ92の駆動を継続することができる。そのため、このような冗長構成は、高い信頼性が要求される電動パワーステアリング装置90において特に有効である。ただし、第11、第12実施形態のように、トルク検出装置10は一つの磁気センサ71を備える構成としてもよい。 Here, the mode in which the torque detection device 10 includes two magnetic sensors 71 and 72 and outputs two values trq1 and trq2 as steering torque corresponds to the first to tenth embodiments. By configuring the torque information used for controlling the ECU 91 to be redundantly output, even if one torque information becomes unusable due to a failure of the magnetic sensor or the arithmetic circuit, the ECU 91 uses the other torque information to make the motor 92. Can continue to drive. Therefore, such a redundant configuration is particularly effective in the electric power steering device 90, which requires high reliability. However, as in the eleventh and twelfth embodiments, the torque detection device 10 may be configured to include one magnetic sensor 71.

次に、トルク検出装置10の全体構成について、図1、図2を参照して説明する。図2に示すように、トルク検出装置10は、トーションバー13、多極磁石14、一組のヨーク31、32、一つ以上の磁束誘導部材51、52、及び、一つ以上の磁気センサ71、72等から構成される。また、一つ以上の磁束誘導部材51、52及び一つ以上の磁気センサ71、72を含むユニットを磁気センサモジュール50と表す。 Next, the overall configuration of the torque detection device 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 2, the torque detection device 10 includes a torsion bar 13, a multi-pole magnet 14, a set of yokes 31, 32, one or more magnetic flux guiding members 51, 52, and one or more magnetic sensors 71. , 72 and the like. Further, a unit including one or more magnetic flux guiding members 51 and 52 and one or more magnetic sensors 71 and 72 is referred to as a magnetic sensor module 50.

ここで、構成部材の形状を模式的に示す図2では、各実施形態の磁気センサモジュールを包括する符号として「50」を用い、各実施形態の磁束誘導部材を包括する符号として「51、52」を用いる。一方、第1実施形態の磁束誘導部材の形状を具体的に表した図1では、第1実施形態の磁気センサモジュールの符号「501」、及び、第1実施形態の磁束誘導部材の符号「511、521」を用いる。このように各実施形態は、磁束誘導部材51、52の具体的形状や磁気センサ71、72の数が異なる。ただし、この部分での説明では、図1における磁束誘導部材511、521の詳細な形状には言及せず、トルク検出装置10の全体構成のみを参照する。 Here, in FIG. 2, which schematically shows the shapes of the constituent members, “50” is used as a code that includes the magnetic sensor module of each embodiment, and “51, 52” is used as a code that includes the magnetic flux induction member of each embodiment. Is used. On the other hand, in FIG. 1, which specifically represents the shape of the magnetic flux guiding member of the first embodiment, the reference numeral "501" of the magnetic sensor module of the first embodiment and the reference numeral "511" of the magnetic flux guiding member of the first embodiment are shown. 521 ”is used. As described above, the specific shapes of the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the number of magnetic sensors 71 and 72 are different in each embodiment. However, in the description in this portion, the detailed shape of the magnetic flux guiding members 511 and 521 in FIG. 1 is not referred to, and only the overall configuration of the torque detecting device 10 is referred to.

図1、図2に示すように、トーションバー13は、一端側が「第1軸」としての入力軸11に、他端側が「第2軸」としての出力軸12に、それぞれ固定ピン15で固定され、入力軸11と出力軸12とを中心軸Oの同軸上に連結する。トーションバー13は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト94に加わる操舵トルクを捩じれ変位に変換する。多極磁石14は、入力軸11に固定され、N極とS極とが周方向に交互に配置されている。本実施形態では、N極とS極とが各8極、計16極が22.5°間隔で配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the torsion bar 13 is fixed to the input shaft 11 as the "first axis" on one end side and to the output shaft 12 as the "second axis" on the other end side by fixing pins 15. Then, the input shaft 11 and the output shaft 12 are connected on the same axis as the central shaft O. The torsion bar 13 is a rod-shaped elastic member, and converts the steering torque applied to the steering shaft 94 into a torsional displacement. The multi-pole magnet 14 is fixed to the input shaft 11, and the north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction. In this embodiment, the north pole and the south pole are each arranged at 8 poles, and a total of 16 poles are arranged at 22.5 ° intervals.

一組のヨーク31、32は、軟磁性体で環状に形成され、多極磁石14の径外側で出力軸12に固定され、軸方向にギャップを介して互いに対向している。一組のヨーク31、32は、それぞれ、多極磁石14のN極及びS極と同数の爪33、34が環の内縁に沿って全周に等間隔に設けられる。一方のヨーク31の爪33と他方のヨーク32の爪34とは、周方向にずれて交互に配置される。こうして、一組のヨーク31、32は、多極磁石14が発生する磁界内に磁気回路を形成する。 The pair of yokes 31 and 32 are formed of a soft magnetic material in an annular shape, are fixed to the output shaft 12 on the outer diameter of the multipolar magnet 14, and face each other in the axial direction with a gap. The sets of yokes 31 and 32 have the same number of claws 33 and 34 as the north and south poles of the multi-pole magnet 14, respectively, provided at equal intervals all around the inner edge of the ring. The claw 33 of one yoke 31 and the claw 34 of the other yoke 32 are alternately arranged so as to be displaced in the circumferential direction. In this way, the pair of yokes 31 and 32 form a magnetic circuit in the magnetic field generated by the multipolar magnet 14.

トーションバー13に捩じれ変位が加わると、多極磁石14と一組のヨーク31、32との相対回転に伴って磁気回路を通る磁束が変化し、その磁束を検出することで回転角度の情報が得られる。その検出原理は特許文献1(特開2012−237727号公報)の図5、図6等に記載されている。 When a torsional displacement is applied to the torsion bar 13, the magnetic flux passing through the magnetic circuit changes with the relative rotation of the multipolar magnet 14 and the pair of yokes 31 and 32, and the information of the rotation angle is obtained by detecting the magnetic flux. can get. The detection principle is described in FIGS. 5 and 6 of Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-237727).

トーションバー13、多極磁石14、及び、一組のヨーク31、32は同軸に構成されるため、それらのいずれを基準として中心軸Oが定義されてもよい。本明細書では、磁束誘導部材51、52との対向関係が着目されるヨーク31、32を基準として、基本的に「ヨーク31、32の中心軸O」と記載する。 Since the torsion bar 13, the multipolar magnet 14, and the set of yokes 31 and 32 are coaxially configured, the central axis O may be defined with reference to any of them. In the present specification, it is basically described as "the central axis O of the yokes 31 and 32" with reference to the yokes 31 and 32 in which the facing relationship with the magnetic flux guiding members 51 and 52 is focused.

また、実施形態の説明では、トーションバー13、多極磁石14、一組のヨーク31、32等の軸方向及び径方向を、単に「軸方向」及び「径方向」という。また、図面の説明における平面図は軸方向の第1軸11側から視た図を意味し、側面図は径方向から視た図を意味する。「平面視にて」は、「軸方向の投影において」と同義である。 Further, in the description of the embodiment, the axial direction and the radial direction of the torsion bar 13, the multi-pole magnet 14, the set of yokes 31, 32, etc. are simply referred to as "axial direction" and "diameter direction". Further, the plan view in the description of the drawings means a view seen from the first axis 11 side in the axial direction, and the side view means a view seen from the radial direction. "In plan view" is synonymous with "in axial projection".

磁束誘導部材51、52は、軟磁性体で形成され、一組のヨーク31、32のうち少なくとも一方のヨークと軸方向または径方向で本体60が対向し、磁気回路の磁束を磁気センサ71、72に誘導する。第14実施形態を除く多くの実施形態では、一組の磁束誘導部材51、52が備えられる。 The magnetic flux guiding members 51 and 52 are made of a soft magnetic material, and the main body 60 faces at least one of the yokes 31 and 32 of the set of yokes 31 and 32 in the axial or radial direction, and the magnetic flux of the magnetic circuit is measured by the magnetic sensor 71. Induce to 72. In many embodiments except the 14th embodiment, a set of magnetic flux guiding members 51, 52 is provided.

以下、説明の便宜上、図1、図2において第1軸11側に配置されるヨーク31及び磁束誘導部材51を「上側のヨーク31」及び「上側の磁束誘導部材51」という。また、第2軸12側に配置されるヨーク32及び磁束誘導部材52を「下側のヨーク32」及び「下側の磁束誘導部材52」という。上側の磁束誘導部材51は上側のヨーク31と対向し、下側の磁束誘導部材52は下側のヨーク32と対向する。第13実施形態を除く多くの実施形態では、一組のヨーク31、32は軸方向に対称に配置され、軸方向に互いに対向する。 Hereinafter, for convenience of explanation, the yoke 31 and the magnetic flux guiding member 51 arranged on the first shaft 11 side in FIGS. 1 and 2 are referred to as "upper yoke 31" and "upper magnetic flux guiding member 51". Further, the yoke 32 and the magnetic flux guiding member 52 arranged on the second shaft 12 side are referred to as "lower yoke 32" and "lower magnetic flux guiding member 52". The upper magnetic flux guiding member 51 faces the upper yoke 31, and the lower magnetic flux guiding member 52 faces the lower yoke 32. In many embodiments except the thirteenth embodiment, the set of yokes 31 and 32 are arranged symmetrically in the axial direction and face each other in the axial direction.

図1に示すように、第1実施形態の一組の磁束誘導部材511、521は、本体60から分岐した二組の延接部61、62を有している。詳しくは、延接部61、62は、本体60からヨーク31、32の径方向外側に延びる。二つの磁気センサ71、72は、それぞれ延接部61、62の間に配置される。延接部61、62は、磁気センサ71、72が間に配置される部分においてギャップが最小となるように、軸方向に段差を有している。例えば磁束誘導部材51、52がプレス成形される場合、延接部61、62の段差は、板金を折り曲げること等によって形成可能である。 As shown in FIG. 1, one set of magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment has two sets of extension portions 61 and 62 branched from the main body 60. Specifically, the extension portions 61 and 62 extend radially outward from the main body 60 to the yokes 31 and 32. The two magnetic sensors 71 and 72 are arranged between the extension portions 61 and 62, respectively. The extension portions 61 and 62 have a step in the axial direction so that the gap is minimized in the portion where the magnetic sensors 71 and 72 are arranged between them. For example, when the magnetic flux induction members 51 and 52 are press-formed, the steps of the extension portions 61 and 62 can be formed by bending the sheet metal or the like.

磁気センサ71、72は、一組のヨーク31、32から磁束誘導部材51、52により誘導された磁束を検出して電圧信号に変換し、リード線73、74を経由して外部のECU91に出力する。例えば磁気センサ71、72は、ホール素子、磁気抵抗素子等が樹脂モールドされた略直方体のICパッケージで構成されている。 The magnetic sensors 71 and 72 detect the magnetic flux induced by the magnetic flux guiding members 51 and 52 from the set of yokes 31 and 32, convert it into a voltage signal, and output it to the external ECU 91 via the lead wires 73 and 74. To do. For example, the magnetic sensors 71 and 72 are composed of a substantially rectangular parallelepiped IC package in which Hall elements, magnetoresistive elements, and the like are resin-molded.

以上の構成のトルク検出装置において、トーションバー13に加わるトルクが一定の状態で、多極磁石14とヨーク31、32とが同期して回転する時に、磁気回路を通る磁束が周期的に変動する。この磁束の周期的変動は、磁気センサ71、72からECU91への出力信号に対し「振れ回りノイズ」となり得る。 In the torque detection device having the above configuration, when the multipolar magnet 14 and the yokes 31 and 32 rotate in synchronization with the torque applied to the torsion bar 13 being constant, the magnetic flux passing through the magnetic circuit fluctuates periodically. .. This periodic fluctuation of the magnetic flux can be "swing noise" with respect to the output signal from the magnetic sensors 71 and 72 to the ECU 91.

ここで、ヨークの爪からリングへの磁束の流れを示す参考図である図24を参照し、振れ回りノイズについて説明する。磁束源となる多極磁石14に面するヨーク31、32の爪33、34との距離によって、ヨーク31、32のリング部分には磁束密度の差が生じる。つまり、爪33、34に近い部分では磁束密度が高くなり、爪33、34から離れた部分では磁束密度が小さくなる。 Here, the swing noise will be described with reference to FIG. 24, which is a reference diagram showing the flow of magnetic flux from the claw of the yoke to the ring. The ring portion of the yokes 31 and 32 has a difference in magnetic flux density depending on the distance from the claws 33 and 34 of the yokes 31 and 32 facing the multipolar magnet 14 which is the magnetic flux source. That is, the magnetic flux density is high in the portion close to the claws 33 and 34, and the magnetic flux density is low in the portion away from the claws 33 and 34.

そのため、多極磁石14とヨーク31、32とが同期して回転する場合、ヨーク31、32のリング間の特定の位置に配置された磁気センサでは、回転に伴った磁束の変動が検知される。さらに、回転に伴って、爪33、34同士の間から漏れる漏れ磁束が加わり、磁束の変動が大きくなる。これが振れ回りノイズとして磁気センサで検出される。このように、磁気センサで検出される信号に比べ振れ回りノイズが相対的に大きくなると、SN比が低下することとなる。 Therefore, when the multipolar magnet 14 and the yokes 31 and 32 rotate in synchronization, the magnetic sensor arranged at a specific position between the rings of the yokes 31 and 32 detects the fluctuation of the magnetic flux due to the rotation. .. Further, with rotation, a leakage flux leaking between the claws 33 and 34 is added, and the fluctuation of the magnetic flux becomes large. This is detected by the magnetic sensor as swinging noise. As described above, when the swing noise is relatively large compared to the signal detected by the magnetic sensor, the SN ratio is lowered.

このノイズに対し、特許文献1の従来技術では、中心軸Oと磁気センサとを結ぶ方向において、中心軸Oから集磁リング(ずなわち、本実施形態の磁束誘導部材)の内縁部までの距離が最大となるように、集磁リングの形状が決められている。例えば集磁リングは、中心軸Oと磁気センサとを結ぶ方向が長径となる楕円弧状に形成されている。このように磁気センサを多極磁石から遠ざけることで、磁束変動による磁気センサへの影響を抑制しようとしている。 In response to this noise, in the prior art of Patent Document 1, in the direction connecting the central axis O and the magnetic sensor, from the central axis O to the inner edge of the magnetic collecting ring (that is, the magnetic flux guiding member of the present embodiment). The shape of the magnetic collecting ring is determined so that the distance is maximized. For example, the magnetic collecting ring is formed in an elliptical arc shape having a major axis in the direction connecting the central axis O and the magnetic sensor. By moving the magnetic sensor away from the multi-pole magnet in this way, we are trying to suppress the influence of magnetic flux fluctuations on the magnetic sensor.

しかし、特許文献1の構成では、磁気センサの近くの部位において磁束誘導部材とヨークとの軸方向の対向面積が相対的に小さくなり、実施形態によっては、磁束誘導部材とヨークとの対向面積が0となっている。そのため、磁気センサから離れた部分で磁束誘導部材とヨークとを対向させ磁束を集める場合、磁気センサ近傍で集める場合よりも磁気抵抗が高くなるため、センサに集められる磁束量が減少する。したがって、振れ回りノイズが小さくなるとともに信号も小さくなることから、SN比の向上が見込めないという問題がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, the area where the magnetic flux guiding member and the yoke face each other in the axial direction becomes relatively small in a portion near the magnetic sensor, and depending on the embodiment, the facing area between the magnetic flux guiding member and the yoke becomes relatively small. It is 0. Therefore, when the magnetic flux guiding member and the yoke are opposed to each other at a portion away from the magnetic sensor to collect the magnetic flux, the magnetic resistance is higher than when the magnetic flux is collected near the magnetic sensor, so that the amount of magnetic flux collected by the sensor is reduced. Therefore, there is a problem that the SN ratio cannot be expected to be improved because the swing noise becomes smaller and the signal becomes smaller.

そこで本実施形態は、基本的に、磁気センサの近傍の部位ほど信号を大きくしつつ振れ回りノイズを抑制することで、磁気センサが検出する磁束のSN比を向上させることを目的とする。ただし、例外的に第10実施形態は、信号を大きくすることなくノイズの抑制効果のみによってSN比を向上させるものである。 Therefore, it is basically an object of the present embodiment to improve the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensor by suppressing the swinging noise while increasing the signal toward the portion closer to the magnetic sensor. However, as an exception, in the tenth embodiment, the SN ratio is improved only by the noise suppressing effect without increasing the signal.

また、一部の実施形態では、さらなる目的として、磁気センサモジュール50の小型化及び組み付け性の向上を図る。例えば特許文献1に開示された半環状の集磁リングは、トーションバー13や多極磁石14を中に通す必要のある環状の集磁リングに比べ、径方向から組み付け可能である点で組み付け性に優れる。一部の実施形態では、径方向から組み付け可能というだけでなく、磁気センサモジュール50を小型化し、製造歩留まりを向上させると共に、部品管理のスペース低減や組み付け性の一層の向上を図る。 Further, in some embodiments, as a further purpose, the size of the magnetic sensor module 50 is reduced and the ease of assembly is improved. For example, the semi-annular magnetic collecting ring disclosed in Patent Document 1 is assembleable in that it can be assembled from the radial direction as compared with the annular magnetic collecting ring in which the torsion bar 13 and the multipolar magnet 14 need to be passed through. Excellent for. In some embodiments, not only is it possible to assemble from the radial direction, but also the magnetic sensor module 50 is miniaturized to improve the manufacturing yield, reduce the space for component management, and further improve the assembleability.

次に、図3(a)〜図22(b)を参照し、実施形態毎に磁気センサモジュール50の詳細な構成を説明する。以下の第1〜第9実施形態について、磁気センサモジュールの符号は、「50」に続く3桁目に実施形態の番号を付し、一組の磁束誘導部材の符号は、「51」、「52」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。第10〜第14実施形態については、磁気センサモジュールの符号は、「55」に続く3桁目に順に「1」〜「4」を付す。また、第10〜第13実施形態について、一組の磁束誘導部材の符号は、「56」、「57」に続く3桁目に順に「0」〜「3」を付す。第14実施形態については、片側のみの磁束誘導部材の符号を「564」とする。 Next, with reference to FIGS. 3A to 22B, a detailed configuration of the magnetic sensor module 50 will be described for each embodiment. Regarding the following first to ninth embodiments, the code of the magnetic sensor module is the number of the embodiment in the third digit following "50", and the code of the set of magnetic flux induction members is "51", " The number of the embodiment is assigned to the third digit following "52". In the tenth to fourteenth embodiments, the reference numerals of the magnetic sensor modules are "1" to "4" in order of the third digit following "55". Further, with respect to the tenth to thirteenth embodiments, the reference numerals of the set of magnetic flux guiding members are sequentially added with "0" to "3" in the third digit following "56" and "57". In the fourteenth embodiment, the reference numeral of the magnetic flux guiding member on only one side is “564”.

各実施形態の磁気センサモジュールの構成は、原則として、平面図、側面図、軸方向断面図の三図によって示す。ただし、いずれかの図が前出の実施形態と実質的に同じである場合、適宜、前出の図を援用する。また、明細書中、例えば「平面視にて」とは、「平面図を視たとき」の意味である。第1実施形態では、図3(a)が平面図、図3(b)が側面図、図4が軸方向断面図である。「平面図」は、厳密には上側の磁束誘導部材51の上部で多極磁石14及びヨーク31、32の爪33、34を切断した径方向断面図であるが、磁束誘導部材51の視点から「平面図」と記す。また、径方向断面視にて実際に環が見えるのは下側のヨーク32のみであるが、説明の都合上、上側のヨーク31を含めて符号を「31、32」と付す。 As a general rule, the configuration of the magnetic sensor module of each embodiment is shown by three views: a plan view, a side view, and an axial sectional view. However, if any of the figures is substantially the same as the above-described embodiment, the above-mentioned figure is appropriately incorporated. Further, in the specification, for example, "in a plan view" means "when a plan view is viewed". In the first embodiment, FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a side view, and FIG. 4 is an axial sectional view. Strictly speaking, the "plan view" is a radial cross-sectional view in which the multipolar magnet 14 and the claws 33 and 34 of the yokes 31 and 32 are cut at the upper part of the upper magnetic flux guiding member 51, but from the viewpoint of the magnetic flux guiding member 51. Notated as "plan view". Further, although the ring is actually visible only in the lower yoke 32 in the radial cross-sectional view, the reference numerals are given as "31, 32" including the upper yoke 31 for convenience of explanation.

各平面図には、中心軸Oを通って左右方向に延びる「基準線X」が記載される。図3(a)等、二つの磁気センサ71、72を備える構成の図では、基準線Xは、二つの磁気センサ71、72の中間位置と中心軸Oとを結ぶ仮想直線と定義される。言い換えれば、二つの磁気センサ71、72は、基準線Xに対して対称に配置される。図19等、一つの磁気センサ71を備える構成の図では、基準線Xは、一つの磁気センサ71と中心軸Oとを結ぶ仮想直線と定義される。また、各平面図は、トーションバー13に捩じれ変位が加わっていない中立状態の図である。中立状態では、磁極(図3(a)の例ではS極)の中心線が基準線Xに一致する。 In each plan view, a "reference line X" extending in the left-right direction through the central axis O is described. In the diagram of the configuration including the two magnetic sensors 71 and 72 as shown in FIG. 3A, the reference line X is defined as a virtual straight line connecting the intermediate position of the two magnetic sensors 71 and 72 and the central axis O. In other words, the two magnetic sensors 71, 72 are arranged symmetrically with respect to the reference line X. In the diagram of the configuration including one magnetic sensor 71 as shown in FIG. 19, the reference line X is defined as a virtual straight line connecting the one magnetic sensor 71 and the central axis O. Further, each plan view is a view in a neutral state in which the torsion bar 13 is not twisted and displaced. In the neutral state, the center line of the magnetic pole (S pole in the example of FIG. 3A) coincides with the reference line X.

側面図は、基準線Xに沿って、磁気センサモジュール50を径方向外側から視た図である。二点鎖線は爪33、34の外形を示す。側面図では、トーションバー13、多極磁石14の図示を省略する。軸方向断面図は、中心軸O及び基準線Xを含む平面での断面図である。軸方向断面図ではトーションバー13の図示を省略し、多極磁石14は外形線のみを示す。 The side view is a view of the magnetic sensor module 50 viewed from the outside in the radial direction along the reference line X. The alternate long and short dash line indicates the outer shape of the claws 33 and 34. In the side view, the torsion bar 13 and the multi-pole magnet 14 are not shown. The axial sectional view is a sectional view on a plane including the central axis O and the reference line X. In the axial sectional view, the torsion bar 13 is not shown, and the multi-pole magnet 14 shows only the outline.

(第1実施形態)
図3(a)、図3(b)、図4を参照し、第1実施形態について説明する。第1実施形態の磁気センサモジュール501では、平面視にて、磁束誘導部材511、521の本体は、基準線Xに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材511、521の中心軸O側の辺は、ヨーク31、32の内部で基準線Xに直交する直線である。
(First Embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a), 3 (b), and 4. In the magnetic sensor module 501 of the first embodiment, the main body of the magnetic flux guiding members 511 and 521 is formed in a rectangular band shape symmetrical with respect to the reference line X in a plan view. The side of the magnetic flux guiding members 511 and 521 on the O side of the central axis is a straight line orthogonal to the reference line X inside the yokes 31 and 32.

磁束誘導部材511、521は、本体60から径方向外側に延びる延設部61、62を有しており、「本体60における延接部61、62への分岐部位」をS部と記す。「延接部61、62への分岐部位」は、実質的に磁気センサ71、72の近傍を意味する。なお、「S部」は多極磁石14のS極と同じ記号であるが、それらの区別は自明であり、混同のおそれはない。 The magnetic flux guiding members 511 and 521 have extending portions 61 and 62 extending radially outward from the main body 60, and the "branch portion of the main body 60 to the extending portions 61 and 62" is referred to as an S portion. The "branch portion to the extension portions 61 and 62" substantially means the vicinity of the magnetic sensors 71 and 72. The "S part" is the same symbol as the S pole of the multi-pole magnet 14, but the distinction between them is obvious and there is no risk of confusion.

また、基準線Xを挟み、磁束誘導部材511、521の本体60とヨーク31、32との対向範囲におけるヨーク31、32の周方向両端に対応する部位を「本体60の周端部63、64」と定義し、図中、破線ハッチングで示す。周端部63、64は、「本体60とヨーク31、32との対向範囲における周方向両端」に「対応する」部位であって、周端部63、64自体がヨーク31、32との対向範囲に直接含まれていなくてもよい。例えば周端部63、64は、直接的な対向範囲よりも外側、すなわち基準線Xから離れた側において、「直接的な対向範囲における周方向両端」に対応していればよい。S部から中心軸Oまでの距離dsは、周端部63、64から中心軸Oまでの距離deよりも短い。 Further, the portions corresponding to both ends in the circumferential direction of the yokes 31 and 32 in the range facing the main body 60 of the magnetic flux guiding member 511 and 521 and the yokes 31 and 32 with the reference line X sandwiched are defined as "peripheral end portions 63 and 64 of the main body 60". , And is indicated by dashed hatching in the figure. The peripheral end portions 63 and 64 are portions that "correspond" to "both ends in the circumferential direction in the facing range between the main body 60 and the yokes 31 and 32", and the peripheral end portions 63 and 64 themselves face the yokes 31 and 32. It does not have to be directly included in the range. For example, the peripheral end portions 63 and 64 may correspond to "both ends in the circumferential direction in the direct facing range" on the outside of the directly facing range, that is, on the side away from the reference line X. The distance ds from the S portion to the central axis O is shorter than the distance de from the peripheral end portions 63 and 64 to the central axis O.

側面視及び軸方向断面視にて、磁束誘導部材511、521は、軸方向の内側において一定のギャップでヨーク31、32の環状面に対向し、その対向面積は、磁気センサ71、72に近い中間部65で相対的に大きく、周端部63、64に向かうほど小さくなる。延設部61、62への分岐部位であるS部では、周端部63、64に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材511、521とヨーク31、32との間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなる。 In the side view and the axial cross-sectional view, the magnetic flux guiding members 511 and 521 face the annular surfaces of the yokes 31 and 32 with a constant gap inside in the axial direction, and the facing area thereof is close to that of the magnetic sensors 71 and 72. It is relatively large at the intermediate portion 65, and decreases toward the peripheral ends 63 and 64. Since the facing area of the S portion, which is the branching portion to the extending portions 61 and 62, is larger than that of the peripheral end portions 63 and 64, the magnetism per unit area between the magnetic flux guiding members 511 and 521 and the yokes 31 and 32. The permeance increases.

ここで、「単位面積当たり」の意味は、部位毎に磁気パーミアンスを比較する範囲の面積を同一とすることを明確に記すことにある。以下の実施形態の説明では、都度の「単位面積当たり」の記載を省略し、「磁気パーミアンス」とは「単位面積当たりの磁気パーミアンス」を意味するものとして解釈する。 Here, the meaning of "per unit area" is to clearly state that the area of the range in which the magnetic permeance is compared is the same for each part. In the following description of the embodiment, the description of "per unit area" is omitted, and "magnetic permeance" is interpreted as meaning "magnetic permeance per unit area".

二つの磁気センサ71、72は、それぞれ延接部61、62の間に配置される。延接部61、62は、磁気センサ71、72が間に配置される部分においてギャップが最小となるように軸方向に折り曲げられ、段差を有している。このような延接部61、62の構成は、以下の第2〜第7、第9〜第11実施形態において共通である。 The two magnetic sensors 71 and 72 are arranged between the extension portions 61 and 62, respectively. The extension portions 61 and 62 are bent in the axial direction so as to minimize the gap in the portion where the magnetic sensors 71 and 72 are arranged between them, and have a step. The configurations of the extension portions 61 and 62 are common to the following second to seventh and ninth to eleventh embodiments.

次に図5(a)、図5(b)、図6を参照し、第10実施形態を除く各実施形態の磁気センサモジュール50の作用効果について説明する。まず、信号が大きくなる理由を説明する。図5(a)に、磁束誘導部材51、52とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスについて、基準線Xからの距離または回転角度と磁気パーミアンスとの相関図を示す。磁気パーミアンスPは、材の透磁率μ、対向面積A、ギャップ長Lを用いて、式(1)で表される。
P=μ(A/L) ・・・(1)
Next, with reference to FIGS. 5 (a), 5 (b), and 6, the effects of the magnetic sensor module 50 of each embodiment excluding the tenth embodiment will be described. First, the reason why the signal becomes large will be described. FIG. 5A shows a correlation diagram between the distance or rotation angle from the reference line X and the magnetic permeance for the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32. The magnetic permeance P is represented by the formula (1) using the magnetic permeability μ of the material, the facing area A, and the gap length L.
P = μ (A / L) ・ ・ ・ (1)

ここで、磁束誘導部材51、52は単一の軟磁性材質で形成されることを前提とすると、磁束誘導部材51、52とヨーク31、32との対向面積Aが大きいほど、又は、ギャップ長Lが短いほど、磁気パーミアンスPは大きくなる。 Here, assuming that the magnetic flux guiding members 51 and 52 are formed of a single soft magnetic material, the larger the facing area A between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32, or the gap length. The shorter L, the larger the magnetic permeance P.

第1実施形態等では、磁束誘導部材51、52とヨーク31、32とのギャップは一定であるが、対向面積が中間部65から周端部63、64に向かうほど小さくなる。一方、後述の第3実施形態等では、磁束誘導部材51、52とヨーク31、32との対向面積は一定であるが、ギャップが中間部65から周端部63、64に向かうほど大きくなる。したがって、いずれの実施形態でも、中間部65の磁気パーミアンスが周端部63、64の磁気パーミアンスよりも大きくなる。その相関特性は、図5(a)中、P1のような直線、P2のような変曲点の無い単純な曲線、P3のようなS字曲線或いはステップ状の折れ線等、どのような特性であってもよい。 In the first embodiment and the like, the gap between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32 is constant, but the facing area becomes smaller from the intermediate portion 65 toward the peripheral end portions 63 and 64. On the other hand, in the third embodiment described later and the like, the facing area between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32 is constant, but the gap increases from the intermediate portion 65 toward the peripheral end portions 63 and 64. Therefore, in any of the embodiments, the magnetic permeance of the intermediate portion 65 is larger than the magnetic permeance of the peripheral end portions 63 and 64. In FIG. 5A, the correlation characteristic is a straight line like P1, a simple curve without an inflection point like P2, an S-shaped curve like P3, or a stepped polygonal line. There may be.

ところで、特許第5090162号公報及び米国特許US7,644,635号明細書には、「磁束誘導部材とヨークとの間の磁気パーミアンスが、相対的半径及び角度位置とは独立に決められる」構成が開示されている。これは、基準線Xからの距離によらず磁気パーミアンスが一定となる特性を有することを意味する。この特性を比較例として、図5(a)に破線で示す。本実施形態の特性は、基準線Xからの距離または回転角度に応じて磁気パーミアンスが変化するという点で、比較例の特性とは明らかに異なるものである。 By the way, Japanese Patent No. 5090162 and US Pat. No. 7,644,635 have a configuration in which "the magnetic permeance between the magnetic flux guiding member and the yoke is determined independently of the relative radius and angular position". It is disclosed. This means that it has a characteristic that the magnetic permeance is constant regardless of the distance from the reference line X. This characteristic is shown by a broken line in FIG. 5A as a comparative example. The characteristics of this embodiment are clearly different from the characteristics of the comparative example in that the magnetic permeance changes according to the distance from the reference line X or the rotation angle.

そして、第10実施形態を除く各実施形態では、磁気センサ71、72は、中間部65の近くの本体60、又は、本体60から分岐した延設部61、62に設置される。ここで、「設置される」には、延接部61、62に近接した位置に磁気センサ71、72が非接触で配置される形態を含み、必ずしも磁気センサ71、72が延設部61、62に接触することを意味しない。磁束誘導部材51、52の本体60における磁気センサ71、72の設置部位又は延接部61、62への分岐部位は、実質的に「磁気センサ71、72の近傍」を意味する。そして、磁束誘導部材51、52は、本体60における磁気センサ71、72の設置部位又は延接部61、62への分岐部位で、周端部63、64に比べ、「磁束誘導部材51、52とヨーク31、32との間の単位面積当たりの磁気パーミアンス」が大きくなるように構成されている。これにより、磁気センサ71、72の信号を大きくすることができる。 Then, in each embodiment except the tenth embodiment, the magnetic sensors 71 and 72 are installed in the main body 60 near the intermediate portion 65 or in the extension portions 61 and 62 branched from the main body 60. Here, "installed" includes a form in which the magnetic sensors 71 and 72 are arranged in a non-contact position close to the extension portions 61 and 62, and the magnetic sensors 71 and 72 are not necessarily arranged in the extension portions 61. It does not mean to touch 62. The installation portion of the magnetic sensors 71, 72 or the branch portion to the extension portions 61, 62 in the main body 60 of the magnetic flux induction members 51, 52 substantially means "near the magnetic sensors 71, 72". The magnetic flux guiding members 51 and 52 are the installation portions of the magnetic sensors 71 and 72 in the main body 60 or the branching portions to the extending portions 61 and 62, and are "magnetic flux guiding members 51 and 52" as compared with the peripheral end portions 63 and 64. The magnetic permeance per unit area between the and the yokes 31 and 32 is increased. As a result, the signals of the magnetic sensors 71 and 72 can be increased.

次に、振れ回りノイズが低減する理由を説明する。特許文献1等の従来技術のトルク検出装置では、集磁リングの形状は、ヨークのリングに沿った円環状、半円状、半楕円状等に形成されている。これらの形状では、集磁リングの広範囲の部分から磁気センサ部分に磁束を集めてくることになるため、信号がある程度大きくなると同時に、各部位の磁束変動も集めてしまい、その結果、大きな振れ回り変動が生じる。一方、第10実施形態を除く各実施形態では、磁気センサ71、72から離れた周端部63、64で、ヨーク31、32と磁束誘導部材51、52との間の磁気パーミアンスが低下するように構成されている。 Next, the reason why the runout noise is reduced will be described. In the torque detection device of the prior art such as Patent Document 1, the shape of the magnetic collecting ring is formed in an annular shape, a semicircular shape, a semi-elliptical shape, or the like along the ring of the yoke. With these shapes, the magnetic flux is collected from a wide range of the magnetic collection ring to the magnetic sensor part, so that the signal becomes large to some extent and at the same time, the magnetic flux fluctuations of each part are also collected, resulting in a large swing. Fluctuations occur. On the other hand, in each embodiment except the tenth embodiment, the magnetic permeance between the yokes 31 and 32 and the magnetic flux guiding members 51 and 52 is reduced at the peripheral end portions 63 and 64 away from the magnetic sensors 71 and 72. It is configured in.

第1実施形態の図3(a)において、特に、磁気パーミアンスが大きいS部で、ヨーク31、32と磁束誘導部材511、521との間に磁束が流れる。そして、磁束誘導部材511、521に流れ込んだ磁束は、破線矢印Bで示すように、周端部63、64に向かって漏れ広がるように流れていく。これは、従来技術のトルク検出装置の集磁リングと違い、磁束誘導部材511、521の周端部63、64では、磁束密度が低く、磁気抵抗が小さい状態になっているためである。これにより、延設部61、62を通って磁気センサ71、72側に流れる磁束の変動が抑制、つまり磁束が平滑化される効果が生まれる。 In FIG. 3A of the first embodiment, magnetic flux flows between the yokes 31 and 32 and the magnetic flux guiding members 511 and 521, particularly in the S portion having a large magnetic permeance. Then, the magnetic flux that has flowed into the magnetic flux guiding members 511 and 521 flows so as to leak and spread toward the peripheral end portions 63 and 64, as shown by the broken line arrow B. This is because the magnetic flux density is low and the magnetic resistance is low at the peripheral end portions 63 and 64 of the magnetic flux guiding members 511 and 521, unlike the magnetic collecting ring of the torque detection device of the prior art. As a result, the fluctuation of the magnetic flux flowing to the magnetic sensors 71 and 72 side through the extending portions 61 and 62 is suppressed, that is, the effect of smoothing the magnetic flux is produced.

例えば、多極磁石14の磁極が二つのヨーク31、32の爪33、34の間にある中立状態、すなわちトルクが加わっていない状態で、従来技術の集磁リングは、磁束を集めるだけであり、大きな振れ回りノイズが発生する。それに対し、第1実施形態の磁束誘導部材511、521は、集めた磁束の変動を抑える構造となっているため、図5(b)に示すように振れ回りノイズの変動が小さくなる。加えて、二つの磁気センサ71、72を備える構成では、ヨーク31、32から誘導された磁束は基準線X側から二つの磁気センサ71、72に向かって分岐し、周端部63、64に向かって広がっていく。この作用により、伝播される振れ回りノイズを低減させることができる。 For example, in a neutral state where the magnetic poles of the multipolar magnet 14 are between the claws 33 and 34 of the two yokes 31, 32, that is, no torque is applied, the conventional magnetic collecting ring only collects magnetic flux. , Large swing noise is generated. On the other hand, since the magnetic flux induction members 511 and 521 of the first embodiment have a structure that suppresses fluctuations in the collected magnetic fluxes, fluctuations in swing noise are reduced as shown in FIG. 5 (b). In addition, in the configuration including the two magnetic sensors 71 and 72, the magnetic flux induced from the yokes 31 and 32 branches from the reference line X side toward the two magnetic sensors 71 and 72 and reaches the peripheral ends 63 and 64. It spreads toward you. By this action, it is possible to reduce the propagating run-out noise.

なお、磁気センサ71、72の信号についても、集められる磁束量に対して最も寄与度の高い磁気センサ71、72の近傍で、磁束誘導部材511、521とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが大きくされて磁束が集められるため、信号の低下に対する影響は小さい。以上のことから、第10実施形態を除く各実施形態では、従来技術に対し、大きな信号(S)を得つつ、振れ回りノイズ(N)を抑制することが可能となる。よって、磁気センサ71、72が検出する磁束のSN比を向上させることができる。 Regarding the signals of the magnetic sensors 71 and 72, the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 511 and 521 and the yokes 31 and 32 in the vicinity of the magnetic sensors 71 and 72 having the highest contribution to the collected magnetic flux amount. Is increased to collect magnetic flux, so the effect on signal degradation is small. From the above, in each embodiment other than the tenth embodiment, it is possible to suppress the swing noise (N) while obtaining a large signal (S) as compared with the conventional technique. Therefore, the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensors 71 and 72 can be improved.

次に図6を参照し、第1実施形態の磁束誘導部材511、512を用いることによる製造歩留まり向上について説明する。例えば板金材料をプレスで打ち抜いて二枚の磁束誘導部材511、512を取る場合、延設部61、62が向かい合うように本体60を並べ、互いに凹凸が嵌り合うようにレイアウトする。延設部61、62と反対側の辺は直線であるため、二枚の磁束誘導部材511、512を取るために使用される材料の幅はW1となる。 Next, with reference to FIG. 6, the improvement of the manufacturing yield by using the magnetic flux guiding members 511 and 512 of the first embodiment will be described. For example, when the sheet metal material is punched out with a press to take two magnetic flux guiding members 511 and 512, the main bodies 60 are arranged so that the extending portions 61 and 62 face each other, and the layout is made so that the unevenness fits each other. Since the side opposite to the extending portions 61 and 62 is a straight line, the width of the material used to take the two magnetic flux guiding members 511 and 512 is W1.

比較のため、第3実施形態における円弧状の磁束誘導部材513、523を二点鎖線で示す。この形態では二枚の磁束誘導部材511、512を取るために幅W3の材料を使用する必要があり、ムダが大きい。これに対し、第1実施形態では材料のムダを最小限に抑えることができ、製造歩留まりが向上する。また、磁束誘導部材511、521は基準線X方向の幅が小さいため、図3(a)に示す幅Winのスペースで、ブロック矢印INのようにスライドさせてトルク検出装置10に組み付けることができる。したがって、例えば半環状の磁束誘導部材を組み付ける場合に比べ、さらに組み付け性を向上させることができる。 For comparison, the arc-shaped magnetic flux guiding members 513 and 523 in the third embodiment are shown by alternate long and short dash lines. In this form, it is necessary to use a material having a width W3 in order to take two magnetic flux guiding members 511 and 512, which is wasteful. On the other hand, in the first embodiment, waste of the material can be minimized, and the manufacturing yield is improved. Further, since the magnetic flux guiding members 511 and 521 have a small width in the reference line X direction, they can be assembled to the torque detection device 10 by sliding them as shown by the block arrow IN in the space of the width Win shown in FIG. 3A. .. Therefore, as compared with the case of assembling, for example, a semi-annular magnetic flux induction member, the assembling property can be further improved.

(第2実施形態)
第2実施形態の磁気センサモジュール502について、側面図及び軸方向断面図は第1実施形態の図3(b)及び図4を援用する。図7の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「512,522」と記す。
(Second Embodiment)
Regarding the magnetic sensor module 502 of the second embodiment, the side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 502 of the second embodiment refer to FIGS. 3 (b) and 4 of the first embodiment. In the plan view of FIG. 7, the code of the magnetic flux guiding member including the lower magnetic flux guiding member is referred to as “512,522”.

図7に示すように、第2実施形態の磁気センサモジュール502では、平面視にて、磁束誘導部材512、522の本体は、基準線Xに対して対称な同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。この同心円弧は、基準線X上で中心軸Oに対し磁気センサ71、72とは反対側に位置する点Qを中心とし、中心軸Oを中心とする円弧よりも曲率が小さい。第1実施形態と同様に、本体60における延設部61、62への分岐部位であるS部から中心軸Oまでの距離dsは、周端部63、64から中心軸Oまでの距離deよりも短い。 As shown in FIG. 7, in the magnetic sensor module 502 of the second embodiment, in a plan view, the main body of the magnetic flux guiding members 512 and 522 is formed in a band shape having concentric arcs symmetrical with respect to the reference line X as opposite sides. Has been done. This concentric arc is centered on a point Q located on the reference line X on the opposite side of the magnetic sensors 71 and 72 with respect to the central axis O, and has a smaller curvature than the arc centered on the central axis O. Similar to the first embodiment, the distance ds from the S portion, which is a branching portion to the extension portions 61, 62 in the main body 60, to the central axis O is from the distance de from the peripheral end portions 63, 64 to the central axis O. Is also short.

磁束誘導部材512、522は、軸方向の内側において一定のギャップでヨーク31、32と対向する。その対向面積は、磁気センサ71、72に近い中間部65で相対的に大きく、周端部63、64に向かうほど小さくなる。延設部61、62への分岐部位では、周端部63、64に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材512、522とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第2実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する。なお、磁束誘導部材の中心軸O側の辺が直線である第1実施形態は、第2実施形態の点Qが無限遠に存在し、円弧の曲率が無限小となる特殊な形態として解釈される。 The magnetic flux guiding members 512 and 522 face the yokes 31 and 32 with a constant gap inside in the axial direction. The facing area is relatively large at the intermediate portion 65 close to the magnetic sensors 71 and 72, and decreases toward the peripheral ends 63 and 64. Since the facing area of the branching portion to the extending portions 61 and 62 is larger than that of the peripheral end portions 63 and 64, the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 512 and 522 and the yokes 31 and 32 becomes large. Therefore, the second embodiment has the same effect of improving the SN ratio as the first embodiment. The first embodiment in which the side of the magnetic flux guiding member on the O side of the central axis is a straight line is interpreted as a special mode in which the point Q of the second embodiment exists at infinity and the curvature of the arc is infinitesimal. To.

(第3実施形態)
第3実施形態の磁気センサモジュール503について、軸方向断面図は第1実施形態の図4を援用する。図8(a)、図8(b)に示すように、第3実施形態の磁気センサモジュール503では、平面視にて、磁束誘導部材513の本体は、中心軸Oを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。磁束誘導部材513、523は、軸方向の内側においてヨーク31、32と対向し、その対向面積はヨーク31、32の周方向について一定である。
(Third Embodiment)
For the magnetic sensor module 503 of the third embodiment, FIG. 4 of the first embodiment is used as an axial sectional view. As shown in FIGS. 8A and 8B, in the magnetic sensor module 503 of the third embodiment, the main body of the magnetic flux guiding member 513 has a concentric arc centered on the central axis O in a plan view. It is formed in a strip shape on the opposite side. The magnetic flux guiding members 513 and 523 face the yokes 31 and 32 inside in the axial direction, and the facing area thereof is constant in the circumferential direction of the yokes 31 and 32.

側面視にて、磁束誘導部材513、523とヨーク31、32との軸方向のギャップは、磁気センサ71、72に近い中間部65でのギャップgcから周端部63、64でのギャップgeまで、周端部63、64に向かうほど大きくなる。延設部61、62への分岐部位では、周端部63、64に比べギャップが小さいため、磁束誘導部材513、523とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第3実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する。 When viewed from the side, the axial gap between the magnetic flux guiding members 513 and 523 and the yokes 31 and 32 ranges from the gap gc at the intermediate portion 65 near the magnetic sensors 71 and 72 to the gap ge at the peripheral ends 63 and 64. , It becomes larger toward the peripheral ends 63 and 64. Since the gap at the branching portion to the extending portions 61 and 62 is smaller than that at the peripheral end portions 63 and 64, the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 513 and 523 and the yokes 31 and 32 becomes large. Therefore, the third embodiment has the same effect of improving the SN ratio as the first embodiment.

(第4実施形態)
図9(a)、図9(b)、図10に示すように、第4実施形態の磁気センサモジュール504では、磁束誘導部材514、524の本体は、平面視にてヨーク31、32の外形より径方向外側に位置し、且つ、基準線Xに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材514、524の中心軸O側の辺は、基準線Xに直交する直線である。したがって、第4実施形態は、第1実施形態と同様に小型化、歩留まり向上の効果を奏する。
(Fourth Embodiment)
As shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), and 10, in the magnetic sensor module 504 of the fourth embodiment, the main body of the magnetic flux guiding members 514 and 524 has the outer shapes of the yokes 31 and 32 in a plan view. It is formed in a rectangular band shape that is located on the outer side in the radial direction and is symmetrical with respect to the reference line X. The side of the magnetic flux guiding members 514 and 524 on the central axis O side is a straight line orthogonal to the reference line X. Therefore, the fourth embodiment has the same effect of miniaturization and improvement of yield as the first embodiment.

側面視及び軸方向断面視にて、磁束誘導部材514、524は、径方向においてヨーク31、32の側面と対向する。対向部分の軸方向の高さは一定である。磁束誘導部材514、524とヨーク31、32との径方向のギャップは、磁気センサ71、72に近い中間部65から周端部63、64に向かうほど大きくなる。延設部61、62への分岐部位では、周端部63、64に比べギャップが小さいため、磁束誘導部材514、524とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第4実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する。 The magnetic flux guiding members 514 and 524 face the side surfaces of the yokes 31 and 32 in the radial direction in the side view and the axial cross-sectional view. The height of the facing portions in the axial direction is constant. The radial gap between the magnetic flux guiding members 514 and 524 and the yokes 31 and 32 increases from the intermediate portion 65 near the magnetic sensors 71 and 72 toward the peripheral ends 63 and 64. Since the gap at the branching portion to the extending portions 61 and 62 is smaller than that at the peripheral end portions 63 and 64, the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 514 and 524 and the yokes 31 and 32 becomes large. Therefore, the fourth embodiment has the same effect of improving the SN ratio as the first embodiment.

(第5、第6実施形態)
図11、図12に、第5、第6実施形態の磁気センサモジュール505、506の軸方向断面図を示す。第5、第6実施形態は、磁束誘導部材とヨークとの対向構成に係る他のバリエーションである。第5、第6実施形態の磁束誘導部材515、525、516、526の本体の平面視形状は、第1、第4実施形態のような長方形帯状、又は、第2実施形態のような円弧を対辺とする帯状のいずれでもよい。
(Fifth and sixth embodiments)
11 and 12 show axial cross-sectional views of the magnetic sensor modules 505 and 506 of the fifth and sixth embodiments. The fifth and sixth embodiments are other variations relating to the facing configuration of the magnetic flux induction member and the yoke. The plan-view shape of the main body of the magnetic flux guiding members 515, 525, 516, 526 of the fifth and sixth embodiments has a rectangular band shape as in the first and fourth embodiments, or an arc as in the second embodiment. It may be in the shape of a strip on the opposite side.

第1実施形態の磁束誘導部材511、521等が軸方向の内側においてヨーク31、32の環状面と対向するのに対し、図11に示すように、第5実施形態の磁束誘導部材515、525は、軸方向の外側に配置され、軸方向の外側においてヨーク31、32の環状面と対向する。また、図12に示すように、第6実施形態の磁束誘導部材516、526は、軸方向の外側及び径方向において、ヨーク31、32の環状面及び側面と対向する。このように、各実施形態の磁束誘導部材は、ヨーク31、32に対し軸方向、径方向、又は、その両方向を適宜組み合わせて対向するように配置されればよい。 While the magnetic flux guiding members 511, 521 and the like of the first embodiment face the annular surfaces of the yokes 31 and 32 inside in the axial direction, as shown in FIG. 11, the magnetic flux guiding members 515 and 525 of the fifth embodiment Is arranged on the outer side in the axial direction, and faces the annular surfaces of the yokes 31 and 32 on the outer side in the axial direction. Further, as shown in FIG. 12, the magnetic flux guiding members 516 and 526 of the sixth embodiment face the annular surfaces and side surfaces of the yokes 31 and 32 on the outer side in the axial direction and in the radial direction. As described above, the magnetic flux induction member of each embodiment may be arranged so as to face the yokes 31 and 32 in the axial direction, the radial direction, or a combination thereof as appropriate.

(第7実施形態)
図13(a)、図13(b)、図14に示すように、第7実施形態の磁気センサモジュール507では、磁束誘導部材517、527の本体は、平面視にて、ヨーク31、32の外形より径方向外側に位置し、且つ、中心軸Oを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。
(7th Embodiment)
As shown in FIGS. 13 (a), 13 (b), and 14, in the magnetic sensor module 507 of the seventh embodiment, the main bodies of the magnetic flux guiding members 517 and 527 are the yokes 31 and 32 in a plan view. It is located radially outside the outer shape, and is formed in a band shape having a concentric arc centered on the central axis O as the opposite side.

側面視及び軸方向断面視にて、ヨーク31、32の周縁部に軸方向高さを確保する壁部35が形成されている。なお、壁部35の形成に代えて、単純にヨーク31、32の板厚を厚くしてもよい。磁束誘導部材517、527は、径方向においてヨーク31、32の側面と対向し、その径方向のギャップは一定である。また、磁束誘導部材517、527の本体の軸方向高さは、磁気センサ71、72に近い中間部65から周端部63、64に向かうほど小さくなる。したがって、磁束誘導部材517、527とヨーク31、32との対向面積は、中間部65から周端部63、64に向かうほど小さくなる。延設部61、62への分岐部位(S部)では、周端部63、64に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材517、527とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第7実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する。 A wall portion 35 for ensuring an axial height is formed on the peripheral edges of the yokes 31 and 32 in a side view and an axial cross-sectional view. Instead of forming the wall portion 35, the thickness of the yokes 31 and 32 may be simply increased. The magnetic flux guiding members 517 and 527 face the side surfaces of the yokes 31 and 32 in the radial direction, and the gap in the radial direction is constant. Further, the axial height of the main body of the magnetic flux guiding members 517 and 527 decreases from the intermediate portion 65 near the magnetic sensors 71 and 72 toward the peripheral end portions 63 and 64. Therefore, the facing area between the magnetic flux guiding members 517 and 527 and the yokes 31 and 32 becomes smaller from the intermediate portion 65 toward the peripheral end portions 63 and 64. At the branching portion (S portion) to the extending portions 61 and 62, the facing area is larger than that of the peripheral end portions 63 and 64, so that the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 517 and 527 and the yokes 31 and 32 becomes large. .. Therefore, the seventh embodiment has the same effect of improving the SN ratio as the first embodiment.

(第8実施形態)
第8実施形態の磁気センサモジュール508について、軸方向断面図を省略する。図15(a)、図15(b)に示すように、第8実施形態の磁気センサモジュール506では、磁束誘導部材518、528は長方形帯状の本体のみで構成され、延設部61、62を有していない。磁束誘導部材518、528において、軸方向に互いに近接するように折り曲げられたセンサ保持部66、67の間に磁気センサ71、72が配置される。この形態では、本体60における磁気センサ71、72の設置部位が実質的に「磁気センサ71、72の近傍」に相当する。第8実施形態は、第1実施形態と同様にSN比向上効果を奏する他、磁気センサモジュール506をより小型にすることができる。
(8th Embodiment)
The axial sectional view of the magnetic sensor module 508 of the eighth embodiment is omitted. As shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), in the magnetic sensor module 506 of the eighth embodiment, the magnetic flux guiding members 518 and 528 are composed of only a rectangular band-shaped main body, and the extending portions 61 and 62 are provided. I don't have it. In the magnetic flux guiding members 518 and 528, the magnetic sensors 71 and 72 are arranged between the sensor holding portions 66 and 67 bent so as to be close to each other in the axial direction. In this embodiment, the installation portion of the magnetic sensors 71 and 72 in the main body 60 substantially corresponds to "near the magnetic sensors 71 and 72". The eighth embodiment has the same effect of improving the SN ratio as the first embodiment, and the magnetic sensor module 506 can be made smaller.

(第9実施形態)
第9実施形態の磁気センサモジュール509について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図16の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「519、529」と記す。図16に示すように、第9実施形態の磁気センサモジュール509では、磁束誘導部材519、529は、それぞれ、基準線Xの一方側と他方側とに分割して形成される。それ以外の点では、第9実施形態は第1実施形態と同様である。第9実施形態では、第1実施形態の効果に加え、中間部65を省くことで磁束誘導部材の製造歩留まりをより向上させることができる。なお、第9実施形態では、二つの磁気センサ71、72、又は四つ以上の偶数個の磁気センサが基準線Xに対して対称に配置される構成が前提となる。
(9th Embodiment)
The side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 509 of the ninth embodiment are omitted. In the plan view of FIG. 16, the code of the magnetic flux guiding member including the lower magnetic flux guiding member is described as “519, 529”. As shown in FIG. 16, in the magnetic sensor module 509 of the ninth embodiment, the magnetic flux guiding members 519 and 529 are formed by being divided into one side and the other side of the reference line X, respectively. In other respects, the ninth embodiment is similar to the first embodiment. In the ninth embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the manufacturing yield of the magnetic flux induction member can be further improved by omitting the intermediate portion 65. In the ninth embodiment, it is premised that two magnetic sensors 71, 72, or four or more even magnetic sensors are arranged symmetrically with respect to the reference line X.

(第10実施形態)
第10実施形態の磁気センサモジュール510について、軸方向断面図は第1実施形態の図4を援用する。図17(a)、図17(b)に示すように、第10実施形態の磁気センサモジュール550では、磁束誘導部材560、570は、第1実施形態の磁束誘導部材511、521に対し、延設部61、62が周端部63、64近くに設けられている点が異なる。つまり、第10実施形態では、延接部61、62への分岐部位であるS部での磁束誘導部材560、570とヨーク31、32との対向面積が中間部65に比べて小さくなっている。なお、第8実施形態のように延接部が設けられず、磁気センサ71、72が本体60に直接設置されてもよい。
(10th Embodiment)
For the magnetic sensor module 510 of the tenth embodiment, FIG. 4 of the first embodiment is incorporated as an axial sectional view. As shown in FIGS. 17A and 17B, in the magnetic sensor module 550 of the tenth embodiment, the magnetic flux guiding members 560 and 570 extend with respect to the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment. The difference is that the installation portions 61 and 62 are provided near the peripheral ends 63 and 64. That is, in the tenth embodiment, the facing area between the magnetic flux guiding members 560 and 570 and the yokes 31 and 32 at the S portion, which is the branching portion to the extending portions 61 and 62, is smaller than that at the intermediate portion 65. .. It should be noted that the magnetic sensors 71 and 72 may be directly installed on the main body 60 without providing the extension portion as in the eighth embodiment.

図5(a)に対応する図18に示すように、第10実施形態では、基準線Xからの距離または回転角度と磁気パーミアンスとの相関図において、磁気センサ71、72は、周端部63、64の近くに配置される。したがって、第10実施形態の磁束誘導部材560、570は、本体60における延接部61、62への分岐部位であるS部で、基準線X上の部位に比べ、磁束誘導部材560、570とヨーク31、32との間の磁気パーミアンスが小さくなるように構成されている。また、「磁束誘導部材とヨークとの間の磁気パーミアンスが、相対的半径及び角度位置とは独立に決められる」、すなわち、基準線Xからの距離によらず磁気パーミアンスが一定となる比較例の特性とは異なるという点では、第10実施形態は第1実施形態と共通する。 As shown in FIG. 18 corresponding to FIG. 5 (a), in the tenth embodiment, in the correlation diagram between the distance or rotation angle from the reference line X and the magnetic permeance, the magnetic sensors 71 and 72 have the peripheral end 63. , 64 is located near. Therefore, the magnetic flux guiding members 560 and 570 of the tenth embodiment are the S portions of the main body 60 which are branching portions to the extending portions 61 and 62, and are the magnetic flux guiding members 560 and 570 as compared with the portions on the reference line X. It is configured so that the magnetic permeance between the yokes 31 and 32 is small. Further, "the magnetic permeance between the magnetic flux guiding member and the yoke is determined independently of the relative radius and the angular position", that is, in the comparative example in which the magnetic permeance is constant regardless of the distance from the reference line X. The tenth embodiment is common to the first embodiment in that it differs from the characteristics.

SN比を向上させるという観点から考えると、第10実施形態は、第1実施形態のように信号を大きくするという効果は奏しない。ただし、ヨーク31、32から誘導された磁束は、破線矢印Mに示すように、基準線X側から二つの磁気センサ71、72に向かって分岐する。これにより、伝播される振れ回りノイズを低減させることができる。よって、第10実施形態においても、磁気センサ71、72が検出する磁束のSN比が向上する。なお、このような特性上、第10実施形態は、第9実施形態と同様に、二つ以上の偶数個の磁気センサが基準線Xに対して対称に配置される構成が前提となる。 From the viewpoint of improving the SN ratio, the tenth embodiment does not have the effect of increasing the signal as in the first embodiment. However, the magnetic flux induced from the yokes 31 and 32 branches from the reference line X side toward the two magnetic sensors 71 and 72, as shown by the broken line arrow M. As a result, it is possible to reduce the propagating run-out noise. Therefore, also in the tenth embodiment, the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensors 71 and 72 is improved. Due to such characteristics, the tenth embodiment is premised on a configuration in which two or more even-numbered magnetic sensors are arranged symmetrically with respect to the reference line X, as in the ninth embodiment.

(第11、第12実施形態)
磁気センサ71、72を二つ備える上記第1〜第10実施形態に対し、磁気センサモジュールは、一つの磁気センサが基準線X上に配置される構成としてもよい。ここでは、第1及び第8実施形態に対し磁気センサを一つに変更した実施形態を第11及び第12実施形態として説明する。
(11th and 12th embodiments)
In contrast to the first to tenth embodiments including two magnetic sensors 71 and 72, the magnetic sensor module may be configured such that one magnetic sensor is arranged on the reference line X. Here, an embodiment in which the magnetic sensor is changed to one with respect to the first and eighth embodiments will be described as the eleventh and twelfth embodiments.

第11実施形態の磁気センサモジュール551について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図19の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「561、571」と記す。図19に示すように、磁束誘導部材561、571は、第1実施形態の磁束誘導部材511、521に対し、一つの磁気センサ71に対応する一つの延設部61が形成される点が異なる。 The side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 551 of the eleventh embodiment are omitted. In the plan view of FIG. 19, the reference numerals of the magnetic flux guiding members including the lower magnetic flux guiding member are referred to as “561, 571”. As shown in FIG. 19, the magnetic flux guiding members 561 and 571 differ from the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment in that one extending portion 61 corresponding to one magnetic sensor 71 is formed. ..

第12実施形態の磁気センサモジュール552について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図20の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「562、572」と記す。図20に示すように、磁束誘導部材562、572は、第8実施形態の磁束誘導部材518、528に対し、一つの磁気センサ71に対応する一つのセンサ保持部66が形成される点が異なる。 The side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 552 of the twelfth embodiment are omitted. In the plan view of FIG. 20, the reference numerals of the magnetic flux guiding members including the lower magnetic flux guiding member are referred to as “562, 572”. As shown in FIG. 20, the magnetic flux guiding members 562 and 572 differ from the magnetic flux guiding members 518 and 528 of the eighth embodiment in that one sensor holding portion 66 corresponding to one magnetic sensor 71 is formed. ..

このように、二つの磁気センサ71、72を備えることを前提とした第9、第10実施形態を除き、各実施形態の磁気センサモジュールに適用される磁気センサの数は、一つでも二つでもよく、或いは三つ以上であってもよい。具体的には、適用される磁気センサの数に応じて磁束誘導部材の延設部またはセンサ保持部の数が調整されればよい。 As described above, except for the ninth and tenth embodiments on the premise that the two magnetic sensors 71 and 72 are provided, the number of magnetic sensors applied to the magnetic sensor module of each embodiment is at least two. However, it may be three or more. Specifically, the number of extending portions or sensor holding portions of the magnetic flux guiding member may be adjusted according to the number of applied magnetic sensors.

(第13実施形態)
上記実施形態ではいずれも、磁気センサ71、72は、略直方体のICパッケージの広い面が軸に直交するように(いわゆる横向きに)配置されている。これに対し図21(a)、図21(b)に示す第13実施形態の磁気センサモジュール553は、略直方体のICパッケージの広い面が軸に平行となるように(いわゆる縦向きに)配置される。なお、図21(a)では、周端部63、64の符号及びハッチングの記載を省略する。
(13th Embodiment)
In each of the above embodiments, the magnetic sensors 71 and 72 are arranged so that the wide surface of the substantially rectangular parallelepiped IC package is orthogonal to the axis (so-called sideways). On the other hand, the magnetic sensor module 553 of the thirteenth embodiment shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b) is arranged so that the wide surface of the IC package of a substantially rectangular parallelepiped is parallel to the axis (so-called vertical orientation). Will be done. In FIG. 21A, the reference numerals and hatching of the peripheral end portions 63 and 64 are omitted.

例えば磁束誘導部材563、573の本体は、第4実施形態と同様に、平面視にて、ヨーク31、32の外形より径方向外側に位置し、且つ、基準線Xに対して対称な長方形帯状に形成されており、ヨーク31、32と径方向に対向する。上側の磁束誘導部材563から下向きに曲がって延びる延設部611は磁気センサ71の径方向外側を保持する。下側の磁束誘導部材573から上向きに曲がって延びる延設部612は磁気センサ71の径方向内側を保持する。第13実施形態は、例えばリード線73の取り出し方向を軸方向としたい場合等に有効である。なお、第13実施形態は、磁気センサが一つの構成にも適用可能である。 For example, the main bodies of the magnetic flux guiding members 563 and 573 are located radially outside the outer shape of the yokes 31 and 32 in a plan view and have a rectangular band shape symmetrical with respect to the reference line X, as in the fourth embodiment. It is formed in a radial direction and faces the yokes 31 and 32 in the radial direction. The extension portion 611 that bends downward and extends from the upper magnetic flux guiding member 563 holds the radial outside of the magnetic sensor 71. The extension portion 612 that bends upward and extends from the lower magnetic flux guiding member 573 holds the inside of the magnetic sensor 71 in the radial direction. The thirteenth embodiment is effective, for example, when the lead wire 73 is to be taken out in the axial direction. The thirteenth embodiment can be applied to a configuration in which one magnetic sensor is used.

(第14実施形態)
上記実施形態ではいずれも、一組のヨークのそれぞれと対向する一組の磁束誘導部材が設けられる。これに対し図22(a)、図22(b)に示す第14実施形態の磁気センサモジュール554では、磁束誘導部材は、一方のヨーク側にのみ設けられ、他方のヨーク側には設けられない。例えば磁束誘導部材564は、一組のヨーク31、32の軸方向の間に配置され、上端部が上側のヨーク31と対向する。磁気センサ71は、磁束誘導部材564の下端部と下側のヨーク32との間に配置される。すなわち、磁気センサ71の下面は、磁束誘導部材を介することなく、下側のヨーク32から直接磁束が伝達される。このように、磁束誘導部材は、必ずしも一組のヨークのそれぞれと対向するように一組設けられなくてもよい。なお、第14実施形態は、磁気センサが一つの構成にも適用可能である。
(14th Embodiment)
In each of the above embodiments, a set of magnetic flux guiding members facing each of the set of yokes is provided. On the other hand, in the magnetic sensor module 554 of the 14th embodiment shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b), the magnetic flux guiding member is provided only on one yoke side and not on the other yoke side. .. For example, the magnetic flux induction member 564 is arranged between the set of yokes 31 and 32 in the axial direction, and the upper end thereof faces the upper yoke 31. The magnetic sensor 71 is arranged between the lower end of the magnetic flux guiding member 564 and the lower yoke 32. That is, the magnetic flux is directly transmitted from the lower yoke 32 to the lower surface of the magnetic sensor 71 without passing through the magnetic flux guiding member. As described above, the magnetic flux guiding members do not necessarily have to be provided in a set so as to face each of the sets of yokes. The 14th embodiment can be applied to a configuration in which the magnetic sensor is one.

(その他の実施形態)
(a)上記実施形態の図1等では、一組のヨーク31、32は一定幅の環状であり、爪33、34は、ヨーク31、32の内周から軸方向に折れ曲がるように形成されている。これに対し、図23(a)、図23(b)に示す一組のヨーク36、37は、隣接する爪38、39同士の間の部分で環の内側が切り欠かれ環の幅が狭くなっている。言い換えれば、爪38、39は、環から径内方向へ突出してから軸方向に折れ曲がるように形成されている。これにより、爪38、39部分の磁気回路の面積を拡大し、ヨーク36、37に集められる磁束を増大させることができる。
(Other embodiments)
(A) In FIG. 1 and the like of the above embodiment, the set of yokes 31 and 32 is an annular shape having a constant width, and the claws 33 and 34 are formed so as to bend in the axial direction from the inner circumference of the yokes 31 and 32. There is. On the other hand, in the pair of yokes 36 and 37 shown in FIGS. 23A and 23B, the inside of the ring is cut out at the portion between the adjacent claws 38 and 39, and the width of the ring is narrow. It has become. In other words, the claws 38 and 39 are formed so as to project inward from the ring and then bend in the axial direction. As a result, the area of the magnetic circuit of the claws 38 and 39 can be expanded, and the magnetic flux collected in the yokes 36 and 37 can be increased.

(b)上記実施形態の磁束誘導部材51、52は単一の軟磁性材質で形成されることを前提とし、ヨーク31、32との対向面積又はギャップの差によって、部位による磁気パーミアンスを変化させている。この他、式(1)によると、透磁率μの異なる二種以上の材質を貼り合わせて磁束誘導部材を構成することにより、部位による磁気パーミアンスを変化させることも理論的には可能である。 (B) Assuming that the magnetic flux guiding members 51 and 52 of the above embodiment are formed of a single soft magnetic material, the magnetic permeance of each part is changed depending on the area facing the yokes 31 and 32 or the difference in the gap. ing. In addition, according to the equation (1), it is theoretically possible to change the magnetic permeance depending on the part by forming a magnetic flux induction member by laminating two or more kinds of materials having different magnetic permeability μ.

(c)上記実施形態では、多極磁石14が入力軸11に、一組のヨーク31、32が出力軸12に固定されるが、逆に、多極磁石14が出力軸12に、一組のヨーク31、32が入力軸11に固定されてもよい。また、多極磁石14がトーションバー13の一端側に、一組のヨーク31、32がトーションバー13の他端側に固定されてもよい。 (C) In the above embodiment, the multi-pole magnet 14 is fixed to the input shaft 11 and a set of yokes 31 and 32 are fixed to the output shaft 12, but conversely, a set of multi-pole magnets 14 is fixed to the output shaft 12. The yokes 31 and 32 of the above may be fixed to the input shaft 11. Further, the multi-pole magnet 14 may be fixed to one end side of the torsion bar 13, and a set of yokes 31 and 32 may be fixed to the other end side of the torsion bar 13.

(d)本発明のトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置に限らず、軸トルクを検出する様々な装置に適用することができる。 (D) The torque detection device of the present invention is not limited to the electric power steering device, and can be applied to various devices that detect shaft torque.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 As described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the present invention.

10 ・・・トルク検出装置、
11 ・・・入力軸(第1軸)、 12 ・・・出力軸(第2軸)、
13 ・・・トーションバー、 14 ・・・多極磁石、
31、32・・・一組のヨーク、
50(502)・・・磁気センサモジュール、
51(512)、52(522)・・・磁束誘導部材、
60 ・・・本体、 61、62・・・延設部、 63、64・・・周端部、
71、72・・・磁気センサ、 X・・・基準線。
10 ... Torque detector,
11 ・ ・ ・ Input axis (1st axis), 12 ・ ・ ・ Output axis (2nd axis),
13 ・ ・ ・ Torsion bar, 14 ・ ・ ・ Multi-pole magnet,
31, 32 ... A set of yokes,
50 (502) ... Magnetic sensor module,
51 (512), 52 (522) ... Magnetic flux induction member,
60 ・ ・ ・ Main body, 61, 62 ・ ・ ・ Extension part, 63, 64 ・ ・ ・ Peripheral end part,
71, 72 ... Magnetic sensor, X ... Reference line.

Claims (7)

第1軸(11)と第2軸(12)とを同軸上に連結し、前記第1軸と前記第2軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー(13)と、
前記第1軸または前記トーションバーの一端側に固定され、N極とS極とが周方向に交互に配置されている多極磁石(14)と、
軟磁性体で形成され、前記多極磁石の径外側で前記第2軸または前記トーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、前記多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク(31、32)と、
軟磁性体で形成され、少なくとも一方の前記ヨークと本体(60)が対向し、前記磁気回路の磁束を誘導する一つ以上の磁束誘導部材(512、522)と、
前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部(61、62)に設置され、前記磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する一つ以上の磁気センサ(71、72)と、
を備え、
前記ヨークの軸方向の投影において、
前記磁気センサが一つの場合、前記磁気センサと前記ヨークの中心軸とを結び、前記磁気センサが複数の場合、複数の前記磁気センサの中間位置と前記ヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線(X)とし、
前記基準線を挟み、前記磁束誘導部材の本体と前記ヨークとの対向範囲における前記ヨークの周方向両端に対応する部位を前記磁束誘導部材の本体の周端部(63、64)と定義すると、
前記磁束誘導部材は、本体における前記磁気センサの設置部位又は前記延接部への分岐部位で、前記周端部に比べ、前記磁束誘導部材と前記ヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなるように構成されており、
前記磁束誘導部材の本体は、前記基準線に対して対称であり、且つ、前記基準線上で前記ヨークの中心軸に対し前記磁気センサとは反対側に位置する点を中心とし、前記ヨークの中心軸を中心とする円弧よりも曲率が小さい同心円弧を対辺とする帯状に形成されているトルク検出装置。
A torsion bar (13) that coaxially connects the first axis (11) and the second axis (12) and converts the torque applied between the first axis and the second axis into a torsional displacement.
A multi-pole magnet (14) fixed to one end side of the first axis or the torsion bar and having N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction.
It is formed of a soft magnetic material, is fixed to the second axis or the other end side of the torsion bar on the outer diameter of the multipolar magnet, faces each other in the axial direction, and forms a magnetic circuit in the magnetic field of the multipolar magnet. With a pair of yokes (31, 32)
One or more magnetic flux guiding members (512, 522) formed of a soft magnetic material, in which at least one of the yokes and the main body (60) face each other and induce the magnetic flux of the magnetic circuit.
With one or more magnetic sensors (71, 72) installed in the main body of the magnetic flux guiding member or the extension portions (61, 62) branched from the main body and detecting the magnetic flux induced by the magnetic flux guiding member. ,
With
In the axial projection of the yoke,
When there is one magnetic sensor, the magnetic sensor and the central axis of the yoke are connected, and when there are a plurality of magnetic sensors, a virtual straight line connecting the intermediate positions of the plurality of magnetic sensors and the central axis of the yoke is used as a reference. Line (X)
When the portions corresponding to both ends in the circumferential direction of the yoke in the facing range between the main body of the magnetic flux guiding member and the yoke with the reference line sandwiched are defined as the peripheral ends (63, 64) of the main body of the magnetic flux guiding member.
The magnetic flux guiding member is a portion where the magnetic sensor is installed in the main body or a branching portion to the extending portion, and has a magnetic permeance per unit area between the magnetic flux guiding member and the yoke as compared with the peripheral end portion. It is configured to be large and
The main body of the magnetic flux guiding member is centered on a point that is symmetrical with respect to the reference line and is located on the reference line on the side opposite to the magnetic sensor with respect to the central axis of the yoke, and is the center of the yoke. A torque detection device formed in a strip shape with concentric arcs whose curvature is smaller than the arc centered on the axis as opposite sides.
前記基準線に対して対称に配置される二つの前記磁気センサを備える請求項1に記載のトルク検出装置。 The torque detection device according to claim 1, further comprising the two magnetic sensors arranged symmetrically with respect to the reference line. 前記磁束誘導部材は、少なくとも前記ヨークの軸方向において、前記ヨークと対向する請求項1または2に記載のトルク検出装置。 The torque detecting device according to claim 1 or 2, wherein the magnetic flux guiding member faces the yoke at least in the axial direction of the yoke. 前記一組のヨークのそれぞれと対向する一組の前記磁束誘導部材を備える請求項1〜3のいずれか一項に記載のトルク検出装置。 The torque detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a set of the magnetic flux guiding members facing each of the set of yokes. 各前記磁束誘導部材は、本体から前記ヨークの径方向外側に延びる前記延接部を有し、
前記磁気センサは、一組の前記磁束誘導部材の前記延接部の間に配置される請求項4に記載のトルク検出装置。
Each of the magnetic flux guiding members has the extending portion extending radially outward from the main body of the yoke.
The torque detection device according to claim 4, wherein the magnetic sensor is arranged between the extension portions of the set of the magnetic flux induction members.
一組の前記磁束誘導部材の前記延接部は、前記磁気センサが間に配置される部分においてギャップが最小となるように、前記ヨークの軸方向に段差を有している請求項5に記載のトルク検出装置。 The fifth aspect of the present invention, wherein the extending portion of the set of the magnetic flux guiding members has a step in the axial direction of the yoke so that a gap is minimized in a portion where the magnetic sensor is arranged between them. Torque detector. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のトルク検出装置に用いられ、
前記磁束誘導部材及び前記磁気センサが一体に構成されている磁気センサモジュール。
Used in the torque detection device according to any one of claims 1 to 6.
A magnetic sensor module in which the magnetic flux guiding member and the magnetic sensor are integrally configured.
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