JP2741388B2 - Relative displacement detector - Google Patents

Relative displacement detector

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JP2741388B2
JP2741388B2 JP63294588A JP29458888A JP2741388B2 JP 2741388 B2 JP2741388 B2 JP 2741388B2 JP 63294588 A JP63294588 A JP 63294588A JP 29458888 A JP29458888 A JP 29458888A JP 2741388 B2 JP2741388 B2 JP 2741388B2
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shaft
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憲次 若園
潤 松島
徹人 蔭山
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株式会社コパル
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、第1軸体と第2軸体の相対変化を検出する
相対変位検出装置に係り、特に電動式のパワーステアリ
ング装置に好適な相対変位検出装置に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a relative displacement detection device that detects a relative change between a first shaft and a second shaft, and is particularly suitable for an electric power steering device. The present invention relates to a relative displacement detection device.

[従来の技術] 従来より、連設体であるネジリ棒体(トーシヨンバ
ー)を介して連結される第1軸体と第2軸体の相対角度
変化の内、ねじり方向と変化量を検出した後に、第2軸
体に対して相対角度変化の検出結果に応じた方向と変化
量をもつ駆動力を与えるようにして構成される装置が提
案されているが、その応用例として電動パワーステアリ
ング装置が知られている。
[Prior Art] Conventionally, after detecting a torsion direction and a change amount among relative angle changes of a first shaft body and a second shaft body connected via a torsion bar (torsion bar) which is a continuous body. An apparatus configured to apply a driving force having a direction and a change amount according to a detection result of a relative angle change to the second shaft body has been proposed. As an application example thereof, an electric power steering apparatus has been proposed. Are known.

そして、この電動パワーステアリング装置の相対変位
検出装置には、第1軸体、すなわち運転者が操舵するス
テアリングホイールの回転力が直に伝達される入力軸
と、第2軸体であってステアリングギア装置に連結され
る出力軸とから構成されており、操舵力の負荷の大小に
応じて変化する第1軸体と第2軸体の間の相対角度を検
出する相対変位検出装置が設けられているが、このよう
な相対変位検出装置は摺動接点式のものが主に使用され
ている。
The relative displacement detecting device of the electric power steering device includes a first shaft body, that is, an input shaft to which the rotational force of a steering wheel steered by a driver is directly transmitted, and a second shaft body including a steering gear. An output shaft connected to the device, and a relative displacement detecting device for detecting a relative angle between the first shaft body and the second shaft body that changes according to the magnitude of the load of the steering force is provided. However, as such a relative displacement detecting device, a sliding contact type device is mainly used.

この摺動接点式のものは、入力軸と出力軸との間の相
対角度変化を検出するために、スライド接点と抵抗線と
から構成される検出部分と、第1軸体と第2軸体との間
の相対角度の検出結果を本体側へ取り出すためのスリツ
プリングとブラシとで構成される取り出し部分の両方と
で構成されている。
The sliding contact type includes a detecting portion composed of a sliding contact and a resistance wire for detecting a change in relative angle between the input shaft and the output shaft, a first shaft member and a second shaft member. And a take-out portion constituted by a brush and a slip ring for taking out the detection result of the relative angle between the main body and the main body.

また、このようなパワーステアリング装置に用いられ
る位置検出装置の形式として実開昭63-122226号、実開
昭63-121387号も提案されている。
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-122226 and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-121387 have also been proposed as types of position detection devices used in such power steering devices.

そして、検出部分と取り出し部分とは摺動接点式をそ
の基本原理としているために、車両の安全基準を考慮し
てスリツプリングには金メツキ処理等を施す上に、温度
特性に優れるが高価なセラミツク基板上に抵抗線を形成
して万全を期していた。
Since the detection part and the take-out part are based on a sliding contact principle, the slip ring is subjected to a gold plating process or the like in consideration of vehicle safety standards, and is excellent in temperature characteristics but expensive. Thoroughness was ensured by forming resistance wires on the ceramic substrate.

このようにして構成される摺動接点式の相対変位検出
装置は高価である上、信頼性や耐久性に乏しいことか
ら、本願出願人は、高価である点と信頼性や耐久性に乏
しいという問題点を解消した相対変位検出装置を特願昭
63-24454号(特開平2-9332号)において提案している。
Since the sliding contact type relative displacement detection device thus configured is expensive and has poor reliability and durability, the applicant of the present application claims that it is expensive and poor in reliability and durability. Japanese patent application for a relative displacement detector that solves the problem
63-24454 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-9332).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このようにして提案された相対変位検
出装置に設けられる磁気センサは、磁気回路内に挟まれ
るようにして設けられることから、お互いの位置関係の
精度確保が困難であり、特に、組み立て時の自由度が著
しく制限される第1の問題点があつた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the magnetic sensor provided in the relative displacement detecting device proposed in this way is provided so as to be sandwiched in the magnetic circuit, the accuracy of the mutual positional relationship is ensured. In particular, there is a first problem that the degree of freedom in assembling is significantly limited.

一方、相対変位検出装置に設けられる磁気センサの出
力は、ラジアル方向の角度:θの間隔で備えられる個数
K個の歯状体の移動量の変移と変化量を磁気センサによ
り検出した後に、単に増幅するようにしていた結果、磁
性体コアの歯状体の数量に応じた脈動が発生するので検
出が不安定になる第2の問題点と、さらに磁気センサの
破損等の異常状態を検出できないという第3の問題点が
あつた。
On the other hand, the output of the magnetic sensor provided in the relative displacement detection device is obtained by detecting the change and the change amount of the movement amount of the number K tooth-like bodies provided at intervals of the angle in the radial direction: θ by the magnetic sensor. As a result of amplification, pulsation occurs in accordance with the number of teeth of the magnetic core, so that the second problem that detection becomes unstable, and an abnormal state such as breakage of the magnetic sensor cannot be detected. There was a third problem.

したがつて、本発明の相対変位検出装置は上述の問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、組み立て時の自由度を向上することができ、かつま
た、磁気センサにより検出された変移と変化量に脈動が
発生せずに、安定した検出を可能とした相対変位検出装
置を提供することにある。
Therefore, the relative displacement detection device of the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to improve the degree of freedom in assembling, and to use a magnetic sensor. It is an object of the present invention to provide a relative displacement detection device that enables stable detection without causing pulsation in the detected displacement and the amount of change.

さらに、上記目的に加えて、磁気センサからの出力を
電圧変化として得ることで、磁気センサの破損等の異常
状態をもつ検出することができる相対変位検出装置を提
供することにある。
Further, in addition to the above object, it is an object of the present invention to provide a relative displacement detection device that can detect an abnormal state such as breakage of a magnetic sensor by obtaining an output from the magnetic sensor as a voltage change.

[課題を解決するための手段] 上述の問題点を解決し、目的を達成するために本発明
の相対角度検出装置は以下の構成を備える。すなわち、
筺体に回動自在に軸支される第1軸体と、該第1軸体に
固定される多極着磁された永久磁石と、前記筺体に回動
自在に軸支されるとともに前記第1軸体に対して対向し
て配置される第2軸体と、該第2軸体に固定されるとと
もに前記多極着磁数に対応する歯状体を有する磁性体コ
アと、前記筺体に固定されるとともに前記磁性体コアの
外周面の近傍に配設される磁性体部材により挾持される
磁気センサとからなる相対変位検出装置であつて、 前記永久磁石と前記磁性体コアとの相対変位により生
じる磁束の変化を、前記第1軸体及び前記第2軸体の回
動軸回りの相対位置変化の方向と変位の変化量として、
前記磁気センサにより検出するために、 個数K分の前記歯状体としてラジアル方向に角度:θ
の角度間隔で設け、 前記磁気センサを1対の第1磁気センサと第2磁気セ
ンサとし、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサと
を互いにラジアル方向に角度: 隔てて設けることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a relative angle detecting device of the present invention has the following configuration. That is,
A first shaft rotatably supported by the housing; a multipolar magnetized permanent magnet fixed to the first shaft; and a first shaft rotatably supported by the housing and rotatably supported by the housing. A second shaft body disposed to face the shaft body, a magnetic core fixed to the second shaft body and having a tooth-shaped body corresponding to the multipolar magnetization number, and fixed to the housing; And a magnetic sensor sandwiched by a magnetic member disposed near an outer peripheral surface of the magnetic core, the relative displacement detecting device comprising: a relative displacement between the permanent magnet and the magnetic core; The resulting change in magnetic flux is defined as the direction of relative position change and the amount of change in displacement about the rotation axis of the first shaft body and the second shaft body,
In order to detect by the magnetic sensor, the angle K in the radial direction as the number K of the teeth is θ:
The magnetic sensor is a pair of first magnetic sensor and second magnetic sensor, and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are radially angled to each other: It is characterized by being provided at a distance.

また、前記第1磁気センサの正出力と前記第2センサ
の負出力とを作動増幅した出力結果と、前記第1磁気セ
ンサの負出力と前記第2磁気センサの正出力とを作動増
幅した出力結果から電圧変化として得ることで、ねじれ
角度を測定するとともに、前記電圧変化の異常検出によ
り、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの異常状
態を検出可能にすることを特徴としている。
Further, an output result obtained by operatively amplifying the positive output of the first magnetic sensor and the negative output of the second sensor, and an output obtained by operatively amplifying the negative output of the first magnetic sensor and the positive output of the second magnetic sensor. By obtaining a voltage change from the result, the torsion angle is measured, and the abnormal state of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor can be detected by the abnormality detection of the voltage change.

[作用] 上記の構成により、第1軸体と第2軸体の回動軸回り
の相対位置変化の方向と変位の変化量が、第1軸体に固
定される永久磁石と、第2軸体に固定される磁性体コア
間の磁束変化として発生すると、筺体に固定されるとと
もに前記磁性体コアの外周面の近傍に配設される磁性体
部材に挾持される一対の磁気センサで脈動を防止して検
出できるようになる。
[Operation] With the above configuration, the direction of relative position change and the amount of change in displacement of the first shaft body and the second shaft body around the rotation axis are changed by the permanent magnet fixed to the first shaft body and the second shaft. When a change in magnetic flux between the magnetic cores fixed to the body occurs, the pulsation is generated by a pair of magnetic sensors fixed to the housing and clamped by a magnetic member disposed near the outer peripheral surface of the magnetic core. It becomes possible to prevent and detect.

また、第1磁気センサの正出力と第2センサの負出力
とを作動増幅した出力結果と、第1磁気センサの負出力
と第2磁気センサの正出力とを作動増幅した出力結果と
を用い、第1磁気センサと第2磁気センサの異常状態を
も検出できるようにする。
Further, an output result obtained by operatively amplifying the positive output of the first magnetic sensor and a negative output of the second sensor and an output result obtained by operatively amplifying the negative output of the first magnetic sensor and the positive output of the second magnetic sensor are used. In addition, an abnormal state of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor can be detected.

[実施例] 以下に実施例について図面を参照して詳細に説明す
る。
Examples Examples will be described below in detail with reference to the drawings.

[第1実施例] 第1図(A)は、第1実施例の相対変位検出装置の中
心断面図、また、第1図(B)は第1図のX−X矢視断
面図である。
First Embodiment FIG. 1 (A) is a center sectional view of a relative displacement detecting device of a first embodiment, and FIG. 1 (B) is a sectional view taken along line XX of FIG. .

両図において、第1軸体1の下端には不図示の回転手
段等に連結されており、本体100の軸受101により、回動
自在に軸支されている。
In both figures, a lower end of the first shaft body 1 is connected to a rotating means (not shown) or the like, and is rotatably supported by a bearing 101 of the main body 100.

そして、上端部分の近傍には第1軸体1の外周径が内
周径となつている多極着磁された磁石輪4、40が図示の
ように固定されている。
In the vicinity of the upper end portion, multi-pole magnetized magnet wheels 4 and 40 having the outer diameter of the first shaft body 1 as the inner diameter are fixed as shown in the figure.

また、この第1軸体1の上端面には図中一点鎖線図示
のネジレ棒体3を挿入ならびに固定する穴が設けられて
おり、図示のようにピン3Aによつて、第1軸体1とネジ
レ棒体3とを一体的に構成するようにしている。
The upper end surface of the first shaft 1 is provided with a hole for inserting and fixing a torsion bar 3 shown by a dashed line in the figure. And the torsion bar 3 are integrally formed.

つまり、第1軸体1の回動動作が磁石輪4、40の回動
動作となるようになつている。
That is, the turning operation of the first shaft body 1 becomes the turning operation of the magnet wheels 4 and 40.

一方、本体100の軸受101により回動自在に軸支されて
いる第2軸体2の下端には前述のネジレ棒体3を挿入な
らびに固定する穴部が穿設されており、ピン3Aにより、
図示のように第1軸体1と第2軸体2とが、ネジレ棒体
3を介して一体的に回動するようになつている。
On the other hand, at the lower end of the second shaft body 2 which is rotatably supported by the bearing 101 of the main body 100, a hole for inserting and fixing the above-mentioned torsion bar body 3 is formed.
As shown in the drawing, the first shaft 1 and the second shaft 2 are integrally rotated via a torsion bar 3.

一方、下面7Aを有するフランジ体7は第2軸体2に対
して固定されており、第2軸体2と一体的になる様に構
成されている。このフランジ体7の下面7Aには、磁性体
で形成される下部歯形状コア80が設けられているが、こ
の下部歯形状コア80と後述の上部歯形状コア8は単一の
歯形状コア板として構成されるものであり、磁束が外部
へ濡れないようにしている。
On the other hand, the flange body 7 having the lower surface 7A is fixed to the second shaft body 2 and is configured to be integrated with the second shaft body 2. A lower tooth-shaped core 80 made of a magnetic material is provided on the lower surface 7A of the flange body 7, and the lower tooth-shaped core 80 and an upper tooth-shaped core 8 described later are a single tooth-shaped core plate. The magnetic flux is prevented from wetting outside.

ここで、上述の歯形状コア板は必ずしも単一の構成に
しないで、複数枚数の歯形状コア板を積層する構成とし
ても良い。
Here, the above-mentioned tooth-shaped core plate is not necessarily required to be a single structure, but may be a structure in which a plurality of tooth-shaped core plates are stacked.

この下部歯形状コア80の下部には非磁性体材料で形成
されるスペーサ9が設けられるが、このスペーサ9の上
下面には磁性体材料で形成され、上記の下部歯形状コア
80と上部歯形状コア8はこのスペーサ9を介して第1図
(A)に図示のように一体的に設けられている。
A spacer 9 made of a non-magnetic material is provided below the lower tooth-shaped core 80. The upper and lower surfaces of the spacer 9 are made of a magnetic material,
The upper tooth-shaped core 80 and the upper tooth-shaped core 8 are integrally provided via the spacer 9 as shown in FIG.

そして上記の磁石輪4、40は夫々が図示のように磁石
輪4が上部歯形状コア8と、また磁石輪40が上部歯形状
コア80と上下方向の位置関係が一致されて設けられてい
る。
The above-mentioned magnet wheels 4 and 40 are provided such that the magnet wheel 4 and the upper tooth-shaped core 80 have the same positional relationship in the vertical direction, as shown in the figure, and the magnet wheel 40 and the upper tooth-shaped core 80 respectively. .

次に、基板110上に配線される磁気センサ11は図示の
ように磁性材料より成るセンサ部材6、60に挟まれるよ
うに設けられるが、このセンサ部材6、60は上部歯形状
コア8と下部歯形状コア80の外周面の近接位置にされて
上記の本体100に設けられるようにしている。
Next, the magnetic sensor 11 wired on the substrate 110 is provided so as to be sandwiched between sensor members 6 and 60 made of a magnetic material as shown in the figure. The tooth-shaped core 80 is provided in the main body 100 at a position close to the outer peripheral surface.

したがつて、上述の歯形状コアと軸体等が回転して
も、本体100に固定された磁気センサ11は動くことがな
い。また、センサ部材6、60に挟まれるように設けられ
る磁気センサ11は軸体の回転軸方向から組み入れること
が可能となり、設計、組み立ての自由度が高くなる。
Therefore, even if the above-described tooth-shaped core, shaft, and the like rotate, the magnetic sensor 11 fixed to the main body 100 does not move. Further, the magnetic sensor 11 provided so as to be sandwiched between the sensor members 6 and 60 can be incorporated from the rotation axis direction of the shaft body, and the degree of freedom in design and assembly is increased.

次に、第1図(B)においては磁石輪4と上部歯形状
コア8及び下部歯形状コア80の位置関係が示されている
が、図中、第1軸体1と第2軸体2は互いに中立状態に
ある状態が図示されており、磁石輪4は図示のように、
第1軸体1の同心円方向に向かつてN極とS極に互い違
いに着磁されるとともに、ラジアル方向に角度が30度の
傾きを有している磁石部分4Bが合計で12部分配列される
ように多極着磁されている。
Next, FIG. 1 (B) shows the positional relationship between the magnet wheel 4, the upper tooth-shaped core 8 and the lower tooth-shaped core 80. In the figure, the first shaft 1 and the second shaft 2 are shown. Are in a neutral state with respect to each other, and the magnet wheel 4 is, as shown,
A total of twelve magnet parts 4B are arranged in the concentric circle direction of the first shaft body 1 and alternately magnetized to the N pole and the S pole, and have an inclination of 30 degrees in the radial direction. Is multi-polarized.

ここで、上記の磁石部分は上記の12部分に限定される
ものではなく、着磁極数の増減つまり円周のラジアル方
向の分割角度を変えることにより、検出角度をさらに細
かく、もしくは粗くすることが可能なことは言うまでも
ない。
Here, the magnet part is not limited to the above-described twelve parts, and the detection angle can be made finer or rougher by increasing or decreasing the number of magnetized poles, that is, by changing the division angle of the circumference in the radial direction. Needless to say, this is possible.

一方、複数枚数の板状の磁性材料を積層して構成され
る上部歯形状コア8と下部歯形状コア80は図示のよう
に、コア片8A、コア片80Aを夫々合計6個形成してお
り、磁石輪4、40の磁束変化をコア片8Aの先端部により
検出するようにしており、これらコア片8A、80Aは図示
のように角度θ(図は60度)の間隔で設けられている。
On the other hand, as shown, the upper tooth-shaped core 8 and the lower tooth-shaped core 80 each formed by laminating a plurality of plate-shaped magnetic materials have a total of six core pieces 8A and six core pieces 80A, respectively. The change in magnetic flux of the magnet wheels 4 and 40 is detected by the tip of the core piece 8A, and these core pieces 8A and 80A are provided at intervals of an angle θ (60 degrees in the figure) as shown in the figure. .

次に、前述の磁気センサ11は1対の磁気センサ11A、1
1Bとしてセンサ部材6、60の間に設けられるが、これら
磁気センサ11は上部歯形状コア8と下部歯形状コア80の
コア片8A、80Aの位置に対して図示のように30度の角度
を隔てて設けられる。このようにして1対の磁気センサ
11A、11Bを設けることにより、歯形状コアの歯数分に応
じて発生する磁気センサ11の出力の脈動を補正するよう
にしている。
Next, the aforementioned magnetic sensor 11 is a pair of magnetic sensors 11A, 1A.
The magnetic sensor 11 is provided between the sensor members 6 and 60 as 1B, and these magnetic sensors 11 have an angle of 30 degrees as shown in FIG. It is provided at a distance. Thus, a pair of magnetic sensors
By providing 11A and 11B, pulsation of the output of the magnetic sensor 11 generated according to the number of teeth of the tooth-shaped core is corrected.

ここで、コア片8A、80Aが60度の間隔で全部で6個形
成される例を第1実施例として以上述べたが、上述した
ように、コア片はその数が増えるに従つて、検出精度が
向上するものである。
Here, the example in which the six core pieces 8A and 80A are formed in total at intervals of 60 degrees has been described above as the first embodiment, but as described above, the core pieces are detected as the number increases. Accuracy is improved.

一般性について述べるためにコア片が設けられる間隔
を角度θとし、コア片の数をKとする場合に、上記の1
対の磁気センサ11A、11Bが設けられる角度は、次式で表
わされる。
In order to describe the generality, when the interval at which the core pieces are provided is an angle θ and the number of the core pieces is K, the above 1
The angle at which the pair of magnetic sensors 11A and 11B is provided is represented by the following equation.

つまりコア片が設けられる間隔を角度θを上記のよう
に60度する場合において、K=6では30度のラジアル方
向の角度を離して設けることで、歯形状コアの歯数分に
応じて発生する磁気センサ11の出力の脈動が互いに打ち
消し合うようにして脈動の影響をなくすことができる。
In other words, in the case where the interval between the core pieces is set to the angle θ of 60 degrees as described above, when K = 6, the angle in the radial direction is set to 30 degrees so that the number of teeth generated according to the number of teeth of the tooth-shaped core is increased. The pulsations in the output of the magnetic sensor 11 cancel each other, thereby eliminating the influence of the pulsation.

[第2実施例] 第2図(A)は第2実施例の相対変位検出装置の中心
断面図、また第2図(B)は第1図のX−X矢視断面図
である。
[Second embodiment] Fig. 2 (A) is a center sectional view of a relative displacement detecting device of a second embodiment, and Fig. 2 (B) is a sectional view taken along line XX of Fig. 1.

両図において、基本構成は第1図に基づいて説明し
た、第1実施例と差はないので、同一の部品には第1図
と同一の番号を付して説明は省略し、相違部分について
のみ説明する。
In both figures, the basic configuration is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 1. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description is omitted. I will explain only.

先ず、第2図(A)において、磁石輪4は図示のよう
に、第1軸体1の同心円方向に向かつてN極とS極に互
い違いに着磁されるとともに、ラジアル角度が60度の傾
きを有している磁石部分4Bが合計で6部分が配列される
ように多極着磁されている。
First, in FIG. 2 (A), as shown, the magnet wheel 4 is alternately magnetized in the N-pole and the S-pole toward the concentric direction of the first shaft body 1 and has a radial angle of 60 degrees. Multi-pole magnetization is performed such that six inclined magnet portions 4B are arranged in total.

一方、複数枚数の板状の磁性材料を積層して構成され
る上部歯形状コア8と下部歯形状コア80からは図示のよ
うに、コア片8A、コア片80Aが上記の磁石輪4の外周面
を取り囲むようにして夫々3個、合計で6個が形成され
ており、磁石輪4の磁束変化を、コア片8A、80Aの先端
部により検出するようにしている。
On the other hand, from the upper tooth-shaped core 8 and the lower tooth-shaped core 80 which are formed by laminating a plurality of plate-shaped magnetic materials, the core piece 8A and the core piece 80A are formed as shown in FIG. Three pieces are formed so as to surround the surface, and a total of six pieces are formed, and a change in magnetic flux of the magnet wheel 4 is detected by the tips of the core pieces 8A and 80A.

このように構成することで、磁石輪4は1個で済むよ
うになる上に、コア片8A、80Aは磁石輪4の全ての磁石
部分4Bに対向するようになることから、上記の第1実施
例において説明したように磁石部分4Bから発生する磁力
が1個おきにコア片8A、80Aに伝達される構成に比較し
て非常に効率良く磁石部分4Bの磁力がコア片8A、80Aに
伝達されることになる。
With this configuration, only one magnet wheel 4 is required, and the core pieces 8A and 80A face all the magnet portions 4B of the magnet wheel 4; As described in the embodiment, the magnetic force of the magnet portion 4B is transmitted to the core pieces 8A and 80A very efficiently as compared with the configuration in which the magnetic force generated from the magnet portion 4B is transmitted to every other core piece 8A and 80A. Will be done.

また、磁気センサ11は上述の式に基づいて配設するこ
とで、歯形状コアの歯数分に応じて発生する磁気センサ
11の出力の脈動を補正するようにしている。
In addition, the magnetic sensor 11 is disposed based on the above equation, so that the magnetic sensor 11 is generated according to the number of teeth of the tooth-shaped core.
The pulsation of the output of 11 is corrected.

[第3実施例] 第3図(A)は第3実施例の相対変移検出装置の中心
断面図であり、また第3図(B)は第3図(A)のX−
X矢視断面図である。
Third Embodiment FIG. 3A is a center sectional view of a relative displacement detection device of a third embodiment, and FIG.
It is X sectional view taken on the arrow.

両図において、基本構成は第1図に基づいて説明し
た。第1実施例と差がないので、同一の部品には第1図
と同一の番号を付して説明は省略し、相違部分について
のみ説明する。
In both figures, the basic configuration has been described with reference to FIG. Since there is no difference from the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 and the description is omitted, and only different parts will be described.

第3図(A)において、磁石輪4は図示のように、第
1軸体1の長手方向にN極とS極に互い違いに着磁され
るとともに、ラジアル方向の角度が60度の傾きを有して
いる磁石部分4Bが、合計で6部分となるように配列され
るように多極着磁されている。
In FIG. 3 (A), as shown, the magnet wheel 4 is alternately magnetized in the longitudinal direction of the first shaft body 1 with the north pole and the south pole, and the radial direction has an inclination of 60 degrees. The magnet portion 4B is multipolar magnetized so that the magnet portions 4B are arranged to be a total of six portions.

一方、複数枚数の板状の磁性材料を積層して構成され
る上部歯形状コア8と下部歯形状コア80からは図示のよ
うに、コア片8A、コア片80Aが上記の磁石輪4の上面に
近接するように夫々3個、合計で6個が形成されてお
り、磁石輪4の磁束変化をコア片8A、80Aの先端部によ
り検出するようにしている。
On the other hand, the upper tooth core 8 and the lower tooth core 80 formed by laminating a plurality of plate-shaped magnetic materials form a core piece 8A and a core piece 80A as shown in FIG. , Three in total, and six in total, are formed so that the change in magnetic flux of the magnet wheel 4 is detected by the tips of the core pieces 8A, 80A.

このように構成することで、磁石輪4は1個で済むよ
うになる上に、コア片8A、80Aは磁石輪4の全ての磁石
部分4Bに対向するようになることから、上記の第1実施
例において説明したように、磁石部分4Bから発生する磁
力が1個おきにコア片8A、80Aに伝達される構成に比較
して、非常に効率良く磁石部分4Bの磁力がコア片8A、80
Aに伝達されることになる。
With this configuration, only one magnet wheel 4 is required, and the core pieces 8A and 80A face all the magnet portions 4B of the magnet wheel 4; As described in the embodiment, as compared with the configuration in which the magnetic force generated from the magnet portion 4B is transmitted to every other core piece 8A, 80A, the magnetic force of the magnet portion 4B is very efficiently transferred to the core pieces 8A, 80A.
It will be transmitted to A.

また、磁気センサ11は上述の式に基づいて配設するこ
とで、歯形状コアの歯数分に応じて発生する磁気センサ
11の出力の脈動を補正するようにしている。第4図は磁
気センサ11の出力の脈動波形図を示したものである。上
記の磁気センサ11からの出力波形(11A)(11B)とは位
相が互いに逆相となることから、後述の基準電圧aを基
準にして打ち消す合う様子が示されている。
In addition, the magnetic sensor 11 is disposed based on the above equation, so that the magnetic sensor 11 is generated according to the number of teeth of the tooth-shaped core.
The pulsation of the output of 11 is corrected. FIG. 4 shows a pulsation waveform diagram of the output of the magnetic sensor 11. Since the phases of the output waveforms (11A) and (11B) from the magnetic sensor 11 are opposite to each other, it is shown that they cancel each other based on a reference voltage a described later.

次に、第5図は上記の構成の相対変位検出装置に接続
される一例の作動増幅回路図である。
Next, FIG. 5 is an operation amplification circuit diagram of an example connected to the relative displacement detection device having the above-described configuration.

第5図において、磁気抵抗素子(MR素子)やホール素
子からなる磁気センサ11は上記のように磁気センサ11A
と磁気センサ11Bの1対で構成されるが、これらセンサ
の内、磁気センサ11Aの正出力と磁気センサ11Bの負出力
とを増幅器A2作動増幅した電圧信号を従出力Sとする一
方、磁気センサ11Aの負出力と磁気センサ11Bの正出力を
増幅器A1で作動増幅した電圧信号を主出力Mとして出力
するようにしている。
In FIG. 5, the magnetic sensor 11 composed of a magnetoresistive element (MR element) and a Hall element is a magnetic sensor 11A as described above.
And a magnetic sensor 11B. Among these sensors, a voltage signal obtained by amplifying the positive output of the magnetic sensor 11A and the negative output of the magnetic sensor 11B by the amplifier A2 is used as a subsidiary output S, while the magnetic sensor A voltage signal obtained by operating and amplifying the negative output of the magnetic sensor 11B and the positive output of the magnetic sensor 11B with the amplifier A1 is output as the main output M.

これら主出力Mと従出力Sは比較器50に送られて、最
終の出力信号を得るようにしている。
The main output M and the slave output S are sent to a comparator 50 to obtain a final output signal.

ここで、RNは抵抗器、A1、A2はトランジスタ等の増幅
器を示しており、増幅器A1、A2に入力される極性を有す
る入力信号を夫々b、c、d、eで示している。
Here, RN indicates a resistor, A1 and A2 indicate amplifiers such as transistors, and input signals having polarities input to the amplifiers A1 and A2 are indicated by b, c, d, and e, respectively.

第6図は第5図に示された作動増幅回路図における信
号波形図である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram in the operational amplifier circuit diagram shown in FIG.

第6図に示されるように入力信号b、c、d、eは、
基準電圧aを基準にして図示のようなリニアーに変化す
る一方、主出力Mと従出力とを出力波形は図示のよう
に、基準電圧aと基準角度0度を通過する波形として夫
々出力される。
As shown in FIG. 6, the input signals b, c, d, and e are
The output waveforms of the main output M and the slave output are output as the waveforms passing through the reference voltage a and the reference angle 0 °, respectively, as shown in FIG. .

そして、上記の磁気センサ11Aと磁気センサ11Bのいづ
れか一方に破損等の異常のトラブルが発生すると、正常
動作時には主出力Mと従出力Sとにより略一致した出力
波形をなしていたものが、破線F1で示される波形と破線
F2で示される波形に分離してしまう出力波形が出力され
ることから、これらの波形を比較器50により検出して、
異常発生の検出をできるようにしている。
When an abnormal trouble such as breakage occurs in one of the magnetic sensor 11A and the magnetic sensor 11B, an output waveform that is substantially coincident with the main output M and the sub output S during normal operation is indicated by a broken line. Waveform indicated by F1 and broken line
Since output waveforms separated into the waveform indicated by F2 are output, these waveforms are detected by the comparator 50,
It is possible to detect the occurrence of abnormality.

[発明の効果] 上述のように本発明の相対変位検出装置は、組み立て
時の自由度を向上するができるとともに、検出結果に脈
動が発生せず、安定した検出可能な相対変位検出装置を
提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the relative displacement detection device of the present invention provides a relative displacement detection device that can improve the degree of freedom during assembly, does not generate pulsation in the detection result, and can detect stably. can do.

さらに、磁気センサの破損等の異常状態を検出できる
相対変位検出装置を提供することができる。
Further, it is possible to provide a relative displacement detection device capable of detecting an abnormal state such as breakage of the magnetic sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(A)は第1実施例の相対変位検出装置の中心断
面図、 第1図(B)は第1図のX−X矢視断面図、 第2図(A)は第2実施例の相対変位検出装置の中心断
面図、 第2図(B)は第1図のX−X矢視断面図、 第3図(A)は第3実施例の相対変位検出装置の中心断
面図、 第3図(B)は第3図(A)のX−X矢視断面図、 第4図は磁気センサ11の出力の脈動波形図、第5図は上
記の構成の相対変位検出装置に接続される一例の作動増
幅回路図、 第6図は第5図に示された作動増幅回路図における信号
波形図である。 図中、1……第1軸体、2……第2軸体、3……ネジレ
棒体、4、40……磁石輪、4B……磁石部分、6、60……
センサ部材、7……フランジ体、8……上部歯形状コ
ア、50……比較器、80……下部歯形状コア、8A、80A…
…コア片、9……スペーサ、11、11A、11B……磁気セン
サ、100……本体、110……基板、101……軸受、a……
基準電圧、b、c、d、e……入力信号、K……コア片
の数、θ……角度である。
1 (A) is a central sectional view of the relative displacement detecting device of the first embodiment, FIG. 1 (B) is a sectional view taken along the line XX of FIG. 1, and FIG. 2 (A) is a second embodiment. FIG. 2 (B) is a sectional view taken along line XX of FIG. 1, and FIG. 3 (A) is a central sectional view of the relative displacement detection device of the third embodiment. 3 (B) is a sectional view taken along the line XX of FIG. 3 (A), FIG. 4 is a pulsation waveform diagram of the output of the magnetic sensor 11, and FIG. FIG. 6 is a signal waveform diagram in the operational amplifier circuit diagram shown in FIG. 5 as an example of an operational amplifier circuit connected. In the drawing, 1... The first shaft body, 2... The 2nd shaft body, 3... A torsion bar, 4, 40...
Sensor member, 7: Flange body, 8: Upper tooth-shaped core, 50: Comparator, 80: Lower tooth-shaped core, 8A, 80A ...
... Core piece, 9 ... Spacer, 11, 11A, 11B ... Magnetic sensor, 100 ... Main body, 110 ... Substrate, 101 ... Bearing, a ...
Reference voltage, b, c, d, e: input signal, K: number of core pieces, θ: angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 繁和 東京都板橋区志村2丁目16番20号 株式 会社コパル内 (56)参考文献 特開 昭56−107140(JP,A) 特開 昭63−2769(JP,A) 特開 昭58−73833(JP,A) 特開 昭56−157810(JP,A) 特開 平1−202669(JP,A) 特開 昭58−219411(JP,A) 特開 昭63−253218(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shigekazu Nakamura 2-16-20 Shimura, Itabashi-ku, Tokyo Inside Copal Co., Ltd. (56) References JP-A-56-107140 (JP, A) JP-A-63 JP-A-2769 (JP, A) JP-A-58-73833 (JP, A) JP-A-56-157810 (JP, A) JP-A-1-202669 (JP, A) JP-A-58-219411 (JP, A) ) JP-A-63-253218 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】筺体に回動自在に軸支される第1軸体と、
該第1軸体に固定される多極着磁された永久磁石と、前
記筺体に回動自在に軸支されるとともに前記第1軸体に
対して対向して配置される第2軸体と、該第2軸体に固
定されるとともに前記多極着磁数に対応する歯状体を有
する磁性体コアと、前記筺体に固定されるとともに前記
磁性体コアの外周面の近傍に配設される磁性体部材によ
り挟持される磁気センサとからなる相対変位検出装置で
あつて、 前記永久磁石と前記磁性体コアとの相対変位により生じ
る磁束の変化を、前記第1軸体及び前記第2軸体の回動
軸回りの相対位置変化の方向と変位の変化量として、前
記磁気センサにより検出するために、 個数K分の前記歯状体としてラジアル方向に角度:θの
角度間隔で設け、 前記磁気センサを1対の第1磁気センサと第2磁気セン
サとし、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサとを
互いにラジアル方向に角度: 隔てて設けることを特徴とする相対変位検出装置。
A first shaft rotatably supported by a housing;
A multi-pole magnetized permanent magnet fixed to the first shaft body, and a second shaft body rotatably supported by the housing and opposed to the first shaft body. A magnetic core fixed to the second shaft body and having a toothed body corresponding to the number of multipolar magnetizations; and a magnetic core fixed to the housing and disposed near an outer peripheral surface of the magnetic core. A relative displacement detection device comprising a magnetic sensor sandwiched between magnetic members, wherein a change in magnetic flux caused by a relative displacement between the permanent magnet and the magnetic core is determined by the first shaft member and the second shaft member. In order to detect, by the magnetic sensor, the direction of the relative position change and the change amount of the displacement around the rotation axis of the body, K teeth are provided in the radial direction at an angular interval of θ: The magnetic sensor is a pair of a first magnetic sensor and a second magnetic sensor Angle in the radial direction between the first magnetic sensor and the second magnetic sensor with each other: A relative displacement detection device, which is provided at a distance.
【請求項2】前記第1磁気センサの正出力と前記第2セ
ンサの負出力とを作動増幅した出力結果と、前記第1磁
気センサの負出力と前記第2磁気センサの正出力とを作
動増幅した出力結果から電圧変化として得ることで、ね
じれ角度を測定するとともに、前記電圧変化の異常検出
により、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの異
常状態を検出可能にすることを特徴とする請求項第1項
に記載の相対変位検出装置。
2. The method of operating the positive output of the first magnetic sensor and the negative output of the second sensor, and operating the amplified result, and operating the negative output of the first magnetic sensor and the positive output of the second magnetic sensor. By obtaining a voltage change from the amplified output result, the torsion angle is measured, and the abnormal state of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor can be detected by detecting the abnormality of the voltage change. The relative displacement detection device according to claim 1.
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