JP5814443B2 - Torque sensor - Google Patents

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Description

本発明は、回転軸に加わる軸トルクを磁束密度の変化(磁界の強さ)として検出するトルクセンサに関する。   The present invention relates to a torque sensor that detects an axial torque applied to a rotating shaft as a change in magnetic flux density (magnetic field strength).

従来、電動パワーステアリング装置等において軸トルクを検出するトルクセンサが知られている。例えば、特許文献1に記載のトルクセンサは、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに捩じれが生じたとき、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置の変化によって発生する磁束を、固定された磁気センサが検出することで軸トルクを検出する。ここで多極磁石は、周方向にN極およびS極が一定の着磁角度で交互に着磁されている。例えば特許文献1のトルクセンサは、N極およびS極が各12極、計24極設けられている。   Conventionally, a torque sensor for detecting shaft torque in an electric power steering device or the like is known. For example, in the torque sensor described in Patent Document 1, when a torsion bar that connects an input shaft and an output shaft is twisted, a magnetic flux generated by a change in relative position in the circumferential direction between the multipolar magnet and the yoke is generated. The shaft torque is detected by detecting the fixed magnetic sensor. Here, in the multipolar magnet, the N pole and the S pole are alternately magnetized at a constant magnetization angle in the circumferential direction. For example, the torque sensor of Patent Document 1 is provided with 24 poles in total, 12 poles each for N poles and S poles.

特開2003−149062号公報JP 2003-149062 A

トルクセンサは、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置を検出するものであるから、磁気センサに対して多極磁石とヨークとが一体に回転したとき、すなわち、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置が変化しないときには、磁気センサの出力は一定であることが望ましい。   Since the torque sensor detects the relative position in the circumferential direction between the multipolar magnet and the yoke, when the multipolar magnet and the yoke rotate integrally with respect to the magnetic sensor, that is, the multipolar magnet and the yoke When the relative position in the circumferential direction does not change, the output of the magnetic sensor is preferably constant.

しかし現実には、特許文献1に記載のトルクセンサで多極磁石とヨークとを一体に回転させると、回転角度に応じて出力が変動する。例えば、多極磁石のN極およびS極が各12極である場合、1回転につき12周期の出力変動が発生する。この出力変動は、回転角度の検出精度を低下させる要因となる。   However, in reality, when the multipolar magnet and the yoke are rotated together with the torque sensor described in Patent Document 1, the output varies according to the rotation angle. For example, when the N pole and the S pole of the multipolar magnet are each 12 poles, output fluctuation of 12 cycles occurs per rotation. This output fluctuation causes a decrease in the detection accuracy of the rotation angle.

本発明者は、この出力変動が、多極磁石から、ヨークを経由せず空間を通って磁気センサに直接到達する磁束に起因するものであることを解明した。
本発明、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多極磁石とヨークとを一体に回転させたとき、多極磁石から感磁部に直接到達する磁束によって発生する出力変動を低減するトルクセンサを提供することにある。
The present inventor has clarified that this output fluctuation is caused by magnetic flux that directly reaches the magnetic sensor from the multipolar magnet through the space without passing through the yoke.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to produce output fluctuations caused by magnetic flux that directly reaches the magnetic sensing portion from the multipolar magnet when the multipolar magnet and the yoke are rotated together. It is an object of the present invention to provide a torque sensor that reduces the noise.

本発明のトルクセンサは、トーションバーと、多極磁石と、多極磁石の径外側に磁気回路を形成する一組のヨークと、一組のヨークから集磁部に磁束を集める一組の集磁体と、磁気回路に発生する磁束密度を検出する感磁部を有する磁気センサとを備えるトルクセンサにおいて、さらにスペーサを備えることを特徴とする。このスペーサは、磁気センサの感磁部が一組の集磁体の集磁部から等距離の位置に配置されるように一組の集磁体と磁気センサとの間隔を調整する。感磁部は、磁気センサの厚さ方向の中心からずれた位置に設けられており、スペーサおよび磁気センサのモールド部分は、磁気的特性が同等である。
多極磁石からヨークを経由せず空間を通って磁気センサに直接到達する磁束による出力変動は、集磁部の軸方向の中間位置ではゼロとなる傾向がある。したがって、スペーサにより感磁部を集磁部の軸方向の中間位置に配置することで、出力変動を低減することができる。
The torque sensor according to the present invention includes a torsion bar, a multipole magnet, a set of yokes that form a magnetic circuit on the outer diameter of the multipole magnet, and a set of collectors that collect magnetic flux from the set of yokes to the magnetic flux collector. A torque sensor including a magnetic body and a magnetic sensor having a magnetic sensing portion for detecting a magnetic flux density generated in a magnetic circuit further includes a spacer. The spacer adjusts the distance between the pair of magnetic collectors and the magnetic sensor so that the magnetic sensing part of the magnetic sensor is disposed at an equal distance from the magnetic collectors of the pair of magnetic collectors. The magnetic sensing part is provided at a position shifted from the center of the magnetic sensor in the thickness direction, and the spacer and the mold part of the magnetic sensor have the same magnetic characteristics.
The output fluctuation due to the magnetic flux directly reaching the magnetic sensor through the space without passing through the yoke from the multipolar magnet tends to be zero at the intermediate position in the axial direction of the magnetism collecting portion. Therefore, the output fluctuation can be reduced by arranging the magnetic sensing portion at the intermediate position in the axial direction of the magnetic collecting portion by the spacer.

本発明の第1実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態によるトルクセンサ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である。1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus to which a torque sensor according to a first embodiment of the present invention is applied. 本発明の第1実施形態によるトルクセンサの(a):断面図、(b):(a)のb方向矢視図である。It is (a): sectional drawing of the torque sensor by 1st Embodiment of this invention, (b): The b direction arrow line view of (a). 本発明の第1実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図(図3のIV方向矢視図)である。It is a front view (IV direction arrow view of FIG. 3) which shows the neutral state of the torque sensor by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるトルクセンサにおいて多極磁石が(a):左方向に回転した状態、(b):右方向に回転した状態を示す正面図である。In the torque sensor by a 1st embodiment of the present invention, it is a front view showing the state where a multipolar magnet rotated to the left (a): the state rotated to the right (b). 本発明の第15実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the torque sensor by 15th Embodiment of this invention. 本発明の第15実施形態によるトルクセンサの(a):断面図、(b)(a)のb方向矢視図である。It is (a): sectional drawing of the torque sensor by 15th Embodiment of this invention, (b) It is a b direction arrow directional view of (a). 本発明の第15実施形態によるトルクセンサの(a):中立状態を示す正面図(図7のVIIIa方向矢視図)、(b):(a)のb部拡大図である。(A): Front view showing a neutral state (viewed in the direction of arrow VIIIa in FIG. 7) of the torque sensor according to the fifteenth embodiment of the present invention, (b): Enlarged view of part b of (a). 本発明の第15実施形態によるトルクセンサの出力特性図である。It is an output characteristic figure of a torque sensor by a 15th embodiment of the present invention. 本発明の第16実施形態によるトルクセンサの拡大図である。It is an enlarged view of the torque sensor by 16th Embodiment of this invention. 本発明の第17実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図である。It is a front view which shows the neutral state of the torque sensor by 17th Embodiment of this invention.

以下、本発明の複数の実施形態によるトルクセンサ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。
なお、第1実施形態は、共通の構成を説明するための参考形態である。また、第2〜第14実施形態は欠番とする。
[電動パワーステアリング装置に適用されるトルクセンサの全体構成]
最初に、本発明の各実施形態のトルクセンサに共通の構成について説明する。なお、トルクセンサの符号は、第1実施形態のトルクセンサ101を代表として用いる。
図2に示すように、本発明の実施形態によるトルクセンサ101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, torque sensors according to a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
Note that the first embodiment is a reference form for explaining a common configuration. The second to fourteenth embodiments are omitted.
[Overall configuration of torque sensor applied to electric power steering device]
First, a configuration common to the torque sensors of the embodiments of the present invention will be described. Note that the torque sensor 101 of the first embodiment is used as a representative for the reference numeral of the torque sensor.
As shown in FIG. 2, the torque sensor 101 according to the embodiment of the present invention is applied to an electric power steering apparatus for assisting a steering operation of a vehicle.

図2は、電動パワーステアリング装置90を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。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センサ101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。   FIG. 2 shows an overall configuration of a steering system including the electric power steering device 90. A steering shaft 94 connected to the handle 93 is provided with a torque sensor 101 for detecting steering torque. 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 tie rods 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.

トルクセンサ101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 sensor 101 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 it 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.

次に、各実施形態のトルクセンサに共通の構成について、第1実施形態の図1、図3〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、トルクセンサ(101)は、トーションバー13、多極磁石14、一組のヨーク31、32、一組の集磁リング(502)、及び磁気センサ41等から構成される。なお、トルクセンサ、及び一組の集磁リングは実施形態毎に符号が異なるため、ここでは符号に括弧を付けて示す。
Next, a configuration common to the torque sensors of the embodiments will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 5 of the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the torque sensor (101) includes a torsion bar 13, a multipolar magnet 14, a set of yokes 31, 32, a set of magnetism collecting rings (502), a magnetic sensor 41, and the like. . Since the reference numerals of the torque sensor and the pair of magnetism collecting rings are different for each embodiment, the reference numerals are shown here in parentheses.

トーションバー13は、一端側が「第1の軸」としての入力軸11に、他端側が「第2の軸」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とを回転軸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。
円筒状の多極磁石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着磁される。例えば本実施形態では、N極とS極との数は12極対、計24極である。
One end side of the torsion bar 13 is fixed to the input shaft 11 as a “first axis”, and the other end side is fixed to an output shaft 12 as a “second axis” by a fixing pin 15. 12 are connected on the same axis as the rotation axis O. The torsion bar 13 is a rod-like elastic member, and converts the steering torque applied to the steering shaft 94 into a torsional displacement.
The cylindrical multipolar magnet 14 is fixed to the input shaft 11 and N and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction. For example, in this embodiment, the number of N poles and S poles is 12 pole pairs, for a total of 24 poles.

一組のヨーク31、32は、軟磁性体からなる環状体であり、多極磁石14の径外側で出力軸12に固定される。ヨーク31、32は、それぞれ、多極磁石14のN極およびS極と同数(本実施形態では12個)の爪315、325がリング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315と他方のヨーク32の爪325とは、周方向にずれて交互に配置される。こうして、一方のヨーク31と他方のヨーク32とは、軸方向にエアギャップを介して対向している。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 annular bodies made of a soft magnetic material, and are fixed to the output shaft 12 on the outer side of the multipolar magnet 14. In the yokes 31 and 32, the same number (12 in this embodiment) of claws 315 and 325 as the north and south poles of the multipolar magnet 14 are provided at equal intervals along the inner edge of the ring. The claws 315 of one yoke 31 and the claws 325 of the other yoke 32 are alternately arranged with a shift in the circumferential direction. Thus, one yoke 31 and the other yoke 32 are opposed to each other via the air gap in the axial direction. The pair of yokes 31 and 32 form a magnetic circuit in the magnetic field generated by the multipolar magnet 14.

ここで、多極磁石14と一組のヨーク31、32とは、トーションバー13に捩じれ変位が生じていない時、すなわち、入力軸11と出力軸12との間に操舵トルクが加わっていない時、ヨーク31、32の爪315、325の中心と多極磁石14のN極とS極との境界とが一致するように配置されている。   Here, when the multipolar magnet 14 and the pair of yokes 31 and 32 are not twisted and displaced in the torsion bar 13, that is, when steering torque is not applied between the input shaft 11 and the output shaft 12. The centers of the claws 315 and 325 of the yokes 31 and 32 and the boundary between the north and south poles of the multipolar magnet 14 are arranged so as to coincide with each other.

一組の集磁リング(502)は、軟磁性体で形成され、本体部(56)、連結部(57)、及び集磁部(521、522)を含む。一組の集磁リング(502)は、図1の上下方向であるトーションバー13の軸方向に、互いに対向するように設けられ、一組のヨーク31、32の磁束を集磁部(521、522)に集める。   The pair of magnetic flux collecting rings (502) is formed of a soft magnetic material and includes a main body portion (56), a connecting portion (57), and magnetic flux collecting portions (521, 522). The pair of magnetic flux collecting rings (502) are provided so as to face each other in the axial direction of the torsion bar 13 which is the vertical direction in FIG. 1, and the magnetic flux collecting portions (521, 522).

集磁部(521、522)の間には、少なくとも1つの磁気センサ41が備えられる。磁気センサ41は、感磁部410を通過する磁束密度を電圧信号に変換してリード線49に出力する。磁気センサ41として具体的には、ホール素子、磁気抵抗素子等を使用することができる。
以下、実施形態毎に、一組の集磁リング、磁気センサ等についての特有の構成、及び、その構成によって導かれる作用効果を説明する。
At least one magnetic sensor 41 is provided between the magnetic flux collectors (521, 522). The magnetic sensor 41 converts the magnetic flux density passing through the magnetic sensing unit 410 into a voltage signal and outputs it to the lead wire 49. Specifically, a Hall element, a magnetoresistive element, or the like can be used as the magnetic sensor 41.
Hereinafter, for each of the embodiments, a specific configuration of a set of magnetism collecting rings, a magnetic sensor, and the like, and operational effects derived from the configuration will be described.

[スペーサを用いて出力変動を低減する実施形態]
次に、スペーサを用いて出力変動を低減する本発明の第15〜第17実施形態について、図6〜図11を参照して説明する。
(第15実施形態)
まず、第15実施形態について、図6〜図9を参照して説明する。図6に示すトルクセンサ205において、図の上側に示される入力軸11側の集磁リング507は本体部561、連結部571、集磁部511を含み、図の下側に示される出力軸12側の集磁リング507は本体部562、連結部572、集磁部512を含む。以下、集磁部511を「第1集磁部」、集磁部512を「第2集磁部」と区別する。
一組の集磁リング507は、特許請求の範囲に記載の「一組の集磁体」に相当する。
[Embodiment for Reducing Output Fluctuation Using Spacer]
Next, fifteenth to seventeenth embodiments of the present invention in which output fluctuation is reduced using a spacer will be described with reference to FIGS.
(Fifteenth embodiment)
First, a fifteenth embodiment will be described with reference to FIGS. In the torque sensor 205 shown in FIG. 6, the magnetism collecting ring 507 on the input shaft 11 side shown on the upper side of the figure includes a main body part 561, a connecting part 571, and a magnetism collecting part 511, and the output shaft 12 shown on the lower side of the figure. The side magnetic flux collecting ring 507 includes a main body portion 562, a connecting portion 572, and a magnetic flux collecting portion 512. Hereinafter, the magnetic flux collector 511 is distinguished from the “first magnetic flux collector”, and the magnetic flux collector 512 is distinguished from the “second magnetic flux collector”.
The set of magnetism collecting rings 507 corresponds to a “set of magnetism collectors” recited in the claims.

図6〜図8に示すように、第1集磁部511と第2集磁部512との間には、磁気センサ41の他にスペーサ81が介設されている。本実施形態では、スペーサ81は、第1集磁部511と磁気センサ41との間に設けられている。スペーサ81は、樹脂等の非磁性体で形成されている。   As shown in FIGS. 6 to 8, a spacer 81 is interposed between the first magnetic flux collector 511 and the second magnetic flux collector 512 in addition to the magnetic sensor 41. In the present embodiment, the spacer 81 is provided between the first magnetic flux collector 511 and the magnetic sensor 41. The spacer 81 is made of a nonmagnetic material such as resin.

磁気センサ41は、感磁部410が樹脂でモールドされた平板状のICパッケージの形態で構成されており、具体的には、ホール素子や磁気抵抗素子のICパッケージである。ここで、一般に市販の磁気センサでは、ICパッケージの厚さ方向の中心からずれた位置に感磁部が設けられている。例えば本実施形態では、図7(b)、図8に示すように、感磁部410は、磁気センサ41の厚さ方向の中心よりも第1集磁部511側にずれている。
そこで、第1集磁部511と磁気センサ41との間に適当な厚さのスペーサ81を介設することで、感磁部410が、第1集磁部511及び第2集磁部512から等距離の位置に配置されるようにする。すなわち、図7(b)、図8において、第1集磁部511から感磁部410までの距離d1と、第2集磁部512から感磁部410までの距離d2とが等しくなるように調整する。
The magnetic sensor 41 is configured in the form of a flat plate IC package in which the magnetic sensing part 410 is molded with resin, and specifically, is an IC package of a Hall element or a magnetoresistive element. Here, in general, in a commercially available magnetic sensor, a magnetic sensitive part is provided at a position shifted from the center in the thickness direction of the IC package. For example, in this embodiment, as shown in FIG. 7B and FIG. 8, the magnetic sensing part 410 is displaced from the center of the magnetic sensor 41 in the thickness direction toward the first magnetic flux collecting part 511.
Therefore, by providing a spacer 81 having an appropriate thickness between the first magnetism collecting portion 511 and the magnetic sensor 41, the magnetism sensing portion 410 is separated from the first magnetism collecting portion 511 and the second magnetism collecting portion 512. Arrange them at equidistant positions. That is, in FIG. 7B and FIG. 8, the distance d1 from the first magnetic flux collector 511 to the magnetic sensitive portion 410 and the distance d2 from the second magnetic flux collector 512 to the magnetic sensitive portion 410 are equal. adjust.

スペーサ81は、樹脂等の非磁性体で形成されており、磁気センサ41のICパッケージの樹脂モールド部分と磁気的特性が同等である。したがって、距離d1と距離d2とが等しければ、第1集磁部511と感磁部410との間の磁気的な関係と、第2集磁部512と感磁部410との間の磁気的な関係が等価となる。   The spacer 81 is made of a nonmagnetic material such as resin, and has the same magnetic characteristics as the resin mold portion of the IC package of the magnetic sensor 41. Therefore, if the distance d1 and the distance d2 are equal, the magnetic relationship between the first magnetism collecting part 511 and the magnetism sensing part 410 and the magnetic relation between the second magnetism collecting part 512 and the magnetism sensing part 410 are obtained. Are equivalent.

図9に示すように、距離d1と距離d2とが異なる場合には、距離d1と距離d2のいずれが大きいかによって、磁石14とヨーク31、32とを一体に回転させたときの回転角度に対し、互いに逆向きの出力変動が発生する。それに対し、本実施形態では、スペーサ81を用いて距離d1と距離d2とを等しく調整することで、出力変動を低減することができる。   As shown in FIG. 9, when the distance d1 and the distance d2 are different, the rotation angle when the magnet 14 and the yokes 31 and 32 are rotated integrally is determined depending on which of the distance d1 and the distance d2 is larger. On the other hand, output fluctuations in opposite directions occur. On the other hand, in this embodiment, output fluctuation can be reduced by adjusting the distance d1 and the distance d2 equally by using the spacer 81.

ところで図8に示すように、感磁部410を含みトルクセンサ205の軸に直交する仮想平面Dを定義すると、集磁リング507は、集磁部511、512だけでなく本体部561、562も仮想平面Dに対称に形成されているため、両本体部561、562から仮想平面Dまでの距離e1、e2は等しい。また、多極磁石14も仮想平面Dに対称に位置しているため、多極磁石14の軸方向の両端部から感磁部410までの距離f1、f2は等しい。   As shown in FIG. 8, when a virtual plane D including the magnetic sensing part 410 and orthogonal to the axis of the torque sensor 205 is defined, the magnetic flux collecting ring 507 includes not only the magnetic flux collecting parts 511 and 512 but also the main body parts 561 and 562. Since they are formed symmetrically with the virtual plane D, the distances e1 and e2 from the two main body portions 561 and 562 to the virtual plane D are equal. In addition, since the multipolar magnet 14 is also symmetrically located in the virtual plane D, the distances f1 and f2 from the both end portions of the multipolar magnet 14 in the axial direction to the magnetic sensing portion 410 are equal.

しかしながら、出力変動の抑制効果は、あくまで、「感磁部410が第1集磁部511及び第2集磁部512から等距離の位置にある」構成によって実現されるのであり、集磁リング507の本体部561、562や多極磁石14の対称性は重要な意味を持たない。したがって、第15実施形態に代えて、次の第16、第17実施形態を採用してもよい。   However, the effect of suppressing the output fluctuation is realized only by a configuration in which “the magnetic sensing unit 410 is located at an equal distance from the first magnetic collecting unit 511 and the second magnetic collecting unit 512”. The symmetry of the main body portions 561 and 562 and the multipolar magnet 14 has no significant meaning. Therefore, the following sixteenth and seventeenth embodiments may be employed instead of the fifteenth embodiment.

(第16、第17実施形態)
図10に示すように、第16実施形態のトルクセンサ206では、集磁リング508の本体部563、564が仮想平面Dに対して非対称である。すなわち、図の上側の本体部563から仮想平面Dまでの距離e1と図の下側の本体部564から仮想平面Dまでの距離e3とは異なる。
(Sixteenth and seventeenth embodiments)
As shown in FIG. 10, in the torque sensor 206 of the sixteenth embodiment, the main body portions 563 and 564 of the magnetism collecting ring 508 are asymmetric with respect to the virtual plane D. That is, the distance e1 from the upper main body portion 563 to the virtual plane D and the distance e3 from the lower main body portion 564 to the virtual plane D are different.

また、図11に示すように、第17実施形態のトルクセンサ207では、多極磁石14は、仮想平面Dに対して非対称である。すなわち、多極磁石14の上端から仮想平面Dまでの距離f1と多極磁石14の下端から仮想平面Dまでの距離f3とは異なる。
しかし、第16、第17実施形態のいずれも、第1集磁部511から感磁部410までの距離d1と、第2集磁部512から感磁部410までの距離d2とは等しい。したがって、第15実施形態と同様に、出力変動を低減することができる。
As shown in FIG. 11, in the torque sensor 207 of the seventeenth embodiment, the multipolar magnet 14 is asymmetric with respect to the virtual plane D. That is, the distance f1 from the upper end of the multipolar magnet 14 to the virtual plane D is different from the distance f3 from the lower end of the multipolar magnet 14 to the virtual plane D.
However, in both the sixteenth and seventeenth embodiments, the distance d1 from the first magnetism collecting portion 511 to the magnetism sensing portion 410 is equal to the distance d2 from the second magnetism collecting portion 512 to the magnetism sensing portion 410. Therefore, the output fluctuation can be reduced as in the fifteenth embodiment.

(スペーサを用いる実施形態の変形例)
スペーサの数は1つに限らず、複数のスペーサを組み合わせてもよい。例えば、第1集磁部511と磁気センサ41との間と、第2集磁部512と磁気センサ41との間とに、厚さの異なるスペーサをそれぞれ介設してもよい。その場合、2つのスペーサの厚さの差を利用して、集磁部511、512の中心に感磁部410を配置することができる。
或いは、集磁部を厚さ方向の中心に配置したICパッケージを特別に製作してもよい。この場合、思想的には、ICパッケージの樹脂モールド部分の一部が本発明のスペーサを包含するものと解釈することができる。
(Modification of Embodiment Using Spacer)
The number of spacers is not limited to one, and a plurality of spacers may be combined. For example, spacers having different thicknesses may be interposed between the first magnetic flux collector 511 and the magnetic sensor 41 and between the second magnetic flux collector 512 and the magnetic sensor 41, respectively. In that case, the magnetic sensitive part 410 can be arranged at the center of the magnetic flux collecting parts 511 and 512 by utilizing the difference in thickness between the two spacers.
Alternatively, an IC package in which the magnetism collecting portion is arranged at the center in the thickness direction may be specially manufactured. In this case, it can be considered that a part of the resin mold part of the IC package includes the spacer of the present invention.

[本発明による出力変動を低減するトルクセンサのその他の実施形態]
(ア)多極磁石の磁極数は、12極対、24極に限らない。また、これに対応するヨーク31、32の爪315、325の数も各12個に限らない。
(イ)上記説明におけるN極とS極とを逆にしてもよい。
[Other Embodiments of Torque Sensor for Reducing Output Fluctuation According to the Present Invention]
(A) The number of magnetic poles of a multipolar magnet is not limited to 12 pole pairs and 24 poles. In addition, the number of claws 315 and 325 of the yokes 31 and 32 corresponding to this is not limited to twelve.
(A) The N pole and the S pole in the above description may be reversed.

(ウ)上記実施形態では、「磁石および一組の磁石端ヨーク」がトーションバー13の入力軸11側に固定され、「一組の中間ヨーク」がトーションバー13の出力軸12に固定される。これと逆に、「磁石および一組の磁石端ヨーク」が出力軸12に、「一組の中間ヨーク」が入力軸11に固定されてもよい。   (C) In the above embodiment, “a magnet and a set of magnet end yokes” are fixed to the input shaft 11 side of the torsion bar 13, and “a set of intermediate yokes” are fixed to the output shaft 12 of the torsion bar 13. . Conversely, the “magnet and the set of magnet end yokes” may be fixed to the output shaft 12, and the “set of intermediate yokes” may be fixed to the input shaft 11.

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、発明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。例えば、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。   As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form. For example, the present invention can be applied not only to an electric power steering device but also to various devices that detect shaft torque.

205〜207・・・トルクセンサ、
11 ・・・入力軸(第1の軸)、 12 ・・・出力軸(第2の軸)、
13 ・・・トーションバー、 14 ・・・多極磁石、
31、32・・・一組のヨーク、
41 ・・・磁気センサ、
410・・・感磁部、
507、508・・・一組の集磁リング(一組の集磁体)、
81 ・・・スペーサ。
205-207 ... torque sensor,
11 ... input shaft (first axis), 12 ... output shaft (second axis),
13 ... Torsion bar, 14 ... Multipole magnet,
31, 32 ... a set of yokes,
41 ... Magnetic sensor,
410 ... magnetic sensitive part,
507, 508 ... a set of magnetism collecting rings (a set of magnetism collectors),
81: Spacer.

Claims (2)

第1の軸(11)と第2の軸(12)とを同軸上に連結し、前記第1の軸と前記第2の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の軸または前記トーションバーの一端側に固定され、周方向にN極およびS極が交互に着磁された多極磁石(14)と、
前記多極磁石の径外側で前記第2の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、かつ軸方向にギャップを介して対向し、前記多極磁石が発生する磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク(31、32)と、
本体部(561、562、563、564)、及び当該本体部の径外方向に突出して形成される集磁部(511、512)から構成され、前記一組のヨークから前記集磁部に磁束を集める一組の集磁体(507、508)と、
前記一組の集磁体の前記集磁部同士の間に設けられ、前記磁気回路に発生する磁束密度を検出する感磁部(410)を内部に有する平板状の磁気センサ(41)と、
前記磁気センサ内の前記感磁部が前記一組の集磁体の前記集磁部から等距離の位置に配置されるように前記集磁部と前記磁気センサとの間隔を調整するスペーサ(81)と、
を備え
前記感磁部は、前記磁気センサの厚さ方向の中心からずれた位置に設けられており、
前記スペーサおよび前記磁気センサのモールド部分は、磁気的特性が同等であることを特徴とするトルクセンサ(205、206、207)。
A torsion bar (13) which connects the first shaft (11) and the second shaft (12) coaxially and converts torque applied between the first shaft and the second shaft into a torsional displacement. )When,
A multi-pole magnet (14) fixed to one end of the first shaft or the torsion bar and having N and S poles alternately magnetized in the circumferential direction;
A magnetic circuit is formed in the magnetic field generated by the multipolar magnet, fixed to the second shaft or the other end of the torsion bar outside the diameter of the multipolar magnet, and opposed in the axial direction through a gap. A set of yokes (31, 32)
It is composed of a main body part (561, 562, 563, 564) and a magnetic flux collecting part (511, 512) formed so as to protrude in the radially outward direction of the main body part, and a magnetic flux from the set of yokes to the magnetic flux collecting part. A set of current collectors (507, 508),
A plate-like magnetic sensor (41) provided between the magnetism collectors of the pair of magnetism collectors and having a magnetism sensing part (410) for detecting a magnetic flux density generated in the magnetic circuit;
A spacer (81) for adjusting a distance between the magnetic flux collector and the magnetic sensor so that the magnetically sensitive portion in the magnetic sensor is disposed at an equal distance from the magnetic flux collector of the set of magnetic collectors. When,
Equipped with a,
The magnetic sensing part is provided at a position shifted from the center in the thickness direction of the magnetic sensor,
It said spacer and the mold portion of the magnetic sensor, torque sensor magnetic properties characterized equivalent der Rukoto (205, 206, 207).
前記スペーサおよび前記磁気センサのモールド部分は、非磁性体で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ。The torque sensor according to claim 1, wherein the spacer and the mold portion of the magnetic sensor are formed of a non-magnetic material.
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