JP7067404B2

JP7067404B2 - Torque sensor

Info

Publication number: JP7067404B2
Application number: JP2018192017A
Authority: JP
Inventors: ルーベンジェイコブ
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020060450A

Description

本発明は、トルクセンサに関する。 The present invention relates to a torque sensor.

特許文献１には、周方向に沿って異なる磁極が交互に配置された第１多極磁石及び第２多極磁石と、複数の磁気センサとを有するトルクセンサが記載されている。 Patent Document 1 describes a torque sensor having a first multi-pole magnet and a second multi-pole magnet in which different magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, and a plurality of magnetic sensors.

特開２０１７－０４４６８３号公報JP-A-2017-0446883

トルクセンサを小型にするためには、第１多極磁石と、第２多極磁石とが近接配置される必要がある。そして、シャフトにトルクが加わり、異なる磁極同士が対向して配置される状態になると、第１多極磁石と第２多極磁石との間に磁場が形成される。これに対して、トルクが加わっていない初期状態でも、位置ずれにより異なる磁極同士が対向して配置される状態が生じてしまうと、第１多極磁石と第２多極磁石との間に磁場が形成され、シャフトにトルクが加わる状態のように誤検出され、検出される角度の精度が低下する可能性がある。トルクセンサは、より精度良く相対角度を検出することが望まれている。 In order to reduce the size of the torque sensor, it is necessary to arrange the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet in close proximity to each other. Then, when torque is applied to the shaft and the different magnetic poles are arranged so as to face each other, a magnetic field is formed between the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet. On the other hand, even in the initial state where no torque is applied, if different magnetic poles are arranged facing each other due to misalignment, a magnetic field is generated between the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet. Is formed, and it is erroneously detected as if torque is applied to the shaft, and the accuracy of the detected angle may decrease. The torque sensor is desired to detect the relative angle more accurately.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、より精度良く相対角度を検出することができるトルクセンサを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a torque sensor capable of detecting a relative angle with higher accuracy.

上記の目的を達成するため、一態様に係るトルクセンサは、第１軸部と、前記第１軸部とは軸方向の異なる位置に設けられた第２軸部とを有するシャフトに加えられたトルクを検出するトルクセンサであって、前記第１軸部の回動に連動して回動し、前記シャフトの周方向に沿って異なる磁極が交互に配置された第１多極磁石を有する第１磁気スケールユニットと、前記第２軸部の回動に連動して回動し、前記第１多極磁石の磁極のピッチと同じ磁極のピッチであって、前記シャフトの周方向に沿って異なる磁極が交互に配置された第２多極磁石を有する第２磁気スケールユニットと、前記第１多極磁石の外周側に配置する第１磁気センサと、前記第２多極磁石の外周側に配置する第２磁気センサと、を備え、前記第１多極磁石と、前記第２多極磁石とは、近接配置され、前記第１磁気スケールユニットの前記第２磁気スケールユニット側には、前記第１多極磁石の位置決めの基準位置を示す、少なくとも１つの第１ノッチ部があり、前記第２磁気スケールユニットの前記第１磁気スケールユニット側には、前記第２多極磁石の位置決めの基準位置を示す少なくとも１つの第２ノッチ部がある。 In order to achieve the above object, the torque sensor according to one embodiment is added to a shaft having a first shaft portion and a second shaft portion provided at a position different from the first shaft portion in the axial direction. A torque sensor that detects torque and has a first multipole magnet that rotates in conjunction with the rotation of the first shaft portion and has different magnetic poles alternately arranged along the circumferential direction of the shaft. It rotates in conjunction with the rotation of the 1 magnetic scale unit and the 2nd shaft portion, and has the same magnetic pole pitch as the magnetic pole pitch of the 1st multipole magnet, but differs along the circumferential direction of the shaft. A second magnetic scale unit having second multi-pole magnets in which magnetic poles are alternately arranged, a first magnetic sensor arranged on the outer peripheral side of the first multi-pole magnet, and arranged on the outer peripheral side of the second multi-pole magnet. The first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet are arranged in close proximity to each other, and the first magnetic scale unit is located on the second magnetic scale unit side of the first magnetic scale unit. There is at least one first notch portion indicating the reference position for positioning the one-pole magnet, and the reference position for positioning the second multi-pole magnet is on the first magnetic scale unit side of the second magnetic scale unit. There is at least one second notch that indicates.

これによれば、シャフトにトルクが加わっていない初期状態の場合、同じラジアル方向かつ同じ周方向にみて、第１多極磁石における磁極の境界と、第２多極磁石における磁極の境界との周方向のずれが小さくなる。このため、第１磁気センサ又は第２磁気センサの検出する磁束は安定する。その結果、トルクセンサは、より精度良く相対角度を検出することができる。 According to this, in the initial state where no torque is applied to the shaft, the circumference of the boundary between the magnetic poles of the first multi-pole magnet and the boundary of the magnetic poles of the second multi-pole magnet when viewed in the same radial direction and the same circumferential direction. The deviation of the direction becomes small. Therefore, the magnetic flux detected by the first magnetic sensor or the second magnetic sensor is stable. As a result, the torque sensor can detect the relative angle more accurately.

トルクセンサの望ましい態様として、前記シャフトにトルクが加わっていない初期状態において、前記第１ノッチ部の軸方向には、前記第２ノッチ部がある。 As a desirable aspect of the torque sensor, there is the second notch portion in the axial direction of the first notch portion in the initial state where no torque is applied to the shaft.

これにより、第１磁気センサ又は第２磁気センサの検出する磁束は安定する。 As a result, the magnetic flux detected by the first magnetic sensor or the second magnetic sensor is stable.

トルクセンサの望ましい態様として、前記第１磁気スケールユニットには、複数の前記第１ノッチ部があり、前記第２磁気スケールユニットには、複数の前記第２ノッチ部がある。 As a preferred embodiment of the torque sensor, the first magnetic scale unit has a plurality of the first notch portions, and the second magnetic scale unit has a plurality of the second notch portions.

これにより、第１磁気スケールユニットと、第２磁気スケールユニットとは、平行になり易くなる。その結果、トルクセンサは、より精度良く相対角度を検出することができる。 As a result, the first magnetic scale unit and the second magnetic scale unit tend to be parallel to each other. As a result, the torque sensor can detect the relative angle more accurately.

トルクセンサの望ましい態様として、前記第１ノッチ部は、前記第１多極磁石にあり、前記第２ノッチ部は、前記第２多極磁石にある。 As a desirable embodiment of the torque sensor, the first notch portion is in the first multipole magnet, and the second notch portion is in the second multipole magnet.

これにより、第１多極磁石と、第２多極磁石との相対位置が精度よく定まる。その結果、トルクセンサは、より精度良く相対角度を検出することができる。 As a result, the relative positions of the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet are accurately determined. As a result, the torque sensor can detect the relative angle more accurately.

トルクセンサの望ましい態様として、前記第１磁気スケールユニットは、前記第１多極磁石を外周に固定する第１円筒部をさらに備え、前記第２磁気スケールユニットは、前記第２多極磁石を外周に固定する第２円筒部をさらに備え、前記第１ノッチ部は、前記第１円筒部にあり、前記第２ノッチ部は、前記第２円筒部にある。 As a desirable embodiment of the torque sensor, the first magnetic scale unit further includes a first cylindrical portion for fixing the first multipole magnet to the outer periphery, and the second magnetic scale unit has the second multipole magnet on the outer circumference. The first notch portion is in the first cylindrical portion, and the second notch portion is in the second cylindrical portion.

これにより、第１多極磁石及び第２多極磁石には、切り欠きがなくなるので、第１多極磁石及び第２多極磁石の割れが抑制される。 As a result, the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet have no notches, so that cracking of the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet is suppressed.

本発明によれば、より精度良く相対角度を検出することができるトルクセンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a torque sensor capable of detecting a relative angle with higher accuracy.

図１は、実施形態１に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a relative angle detection device according to the first embodiment. 図２は、実施形態１に係るトルクセンサの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the torque sensor according to the first embodiment. 図３は、実施形態１に係るトルクセンサの機能ブロックを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a functional block of the torque sensor according to the first embodiment. 図４は、第１多極磁石と、第２多極磁石との位置ずれを説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the positional deviation between the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet. 図５は、実施形態１に係る第１多極磁石及び第２多極磁石が位置決めされた状態を説明するための模式的な説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view for explaining a state in which the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the first embodiment are positioned. 図６は、実施形態１に係る実施形態１に係る第１多極磁石及び第２多極磁石の位置決めをするための治具を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a jig for positioning the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the first embodiment according to the first embodiment. 図７は、実施形態１の変形例に係る第１多極磁石及び第２多極磁石が位置決めされた状態を説明するための模式的な説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory view for explaining a state in which the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the modified example of the first embodiment are positioned. 図８は、実施形態２に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the second embodiment. 図９は、実施形態２に係る第１多極磁石及び第２多極磁石が位置決めされた状態を説明するための模式的な説明図である。FIG. 9 is a schematic explanatory view for explaining a state in which the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the second embodiment are positioned. 図１０は、実施形態３に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the third embodiment. 図１１は、実施形態３に係るトルクセンサの模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of the torque sensor according to the third embodiment. 図１２は、実施形態４に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the fourth embodiment. 図１３は、実施形態４に係るトルクセンサの模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram of the torque sensor according to the fourth embodiment. 図１４は、実施形態４に係るトルクセンサの機能ブロックを示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a functional block of the torque sensor according to the fourth embodiment.

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. Further, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are in a so-called equal range. Further, the components disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。図１の断面は、シャフト５の中心軸Ａｘが通る断面の相対角度検出装置１０を示している。以下の説明において、軸方向とは、中心軸Ａｘと平行な方向をいう。周方向とは、中心軸Ａｘを中心とした同心円において、同心円に沿う方向である。ラジアル方向とは、中心軸Ａｘに直交する平面において、中心軸Ａｘから離れる方向である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a relative angle detection device according to the first embodiment. The cross section of FIG. 1 shows the relative angle detecting device 10 of the cross section through which the central axis Ax of the shaft 5 passes. In the following description, the axial direction means a direction parallel to the central axis Ax. The circumferential direction is a direction along the concentric circle in the concentric circle centered on the central axis Ax. The radial direction is a direction away from the central axis Ax in a plane orthogonal to the central axis Ax.

シャフト５は、トーションバー部５３と、トーションバー部５３を挟んで軸方向の異なる位置に設けられた第１軸部５１と、第２軸部５２とを有している。言い換えると、シャフト５の中心軸Ａｘに沿って、第１軸部５１、トーションバー部５３、第２軸部５２が順に並んでいる。 The shaft 5 has a torsion bar portion 53, a first shaft portion 51 provided at different positions in the axial direction with the torsion bar portion 53 interposed therebetween, and a second shaft portion 52. In other words, the first shaft portion 51, the torsion bar portion 53, and the second shaft portion 52 are arranged in this order along the central axis Ax of the shaft 5.

なお、本実施形態において、トーションバー部５３と、第１軸部５１と、第２軸部５２とが一体であるが、トーションバー部５３と、第１軸部５１と、第２軸部５２とがそれぞれ別部材で構成されていてもよい。 In the present embodiment, the torsion bar portion 53, the first shaft portion 51, and the second shaft portion 52 are integrated, but the torsion bar portion 53, the first shaft portion 51, and the second shaft portion 52 are integrated. And may be composed of different members.

シャフト５は、中空のハウジング６に挿入されている。軸受４０は、内輪４１と、外輪４２と、転動体４３を有している。内輪４１の内周面は、シャフト５の第１軸部５１の外周に固定されている。外輪４２の外周面は、ハウジング６の内壁に固定されている。 The shaft 5 is inserted into the hollow housing 6. The bearing 40 has an inner ring 41, an outer ring 42, and a rolling element 43. The inner peripheral surface of the inner ring 41 is fixed to the outer periphery of the first shaft portion 51 of the shaft 5. The outer peripheral surface of the outer ring 42 is fixed to the inner wall of the housing 6.

トーションバー部５３の外周に設けられた溝５Ｎにより、トーションバー部５３の外径は、第１軸部５１の外径及び第２軸部５２の外径よりも小さい。これにより、シャフト５の中心軸Ａｘ周りに回転の力が加えられると、トーションバー部５３で捻れ、第１軸部５１と第２軸部５２とには、シャフト５の中心軸Ａｘ周りに相対的な角度差が生じる。相対角度検出装置１０は、シャフト５の中心軸Ａｘ周りの第１軸部５１の角度と、シャフト５の中心軸Ａｘ周りの第２軸部５２の角度とを検出する。 Due to the groove 5N provided on the outer periphery of the torsion bar portion 53, the outer diameter of the torsion bar portion 53 is smaller than the outer diameter of the first shaft portion 51 and the outer diameter of the second shaft portion 52. As a result, when a rotational force is applied around the central axis Ax of the shaft 5, the torsion bar portion 53 twists, and the first shaft portion 51 and the second shaft portion 52 are relative to the central axis Ax of the shaft 5. Angle difference occurs. The relative angle detecting device 10 detects the angle of the first shaft portion 51 around the central axis Ax of the shaft 5 and the angle of the second shaft portion 52 around the central axis Ax of the shaft 5.

相対角度検出装置１０は、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２と、第１磁気センサ１１と、第２磁気センサ２１とを含む。 The relative angle detecting device 10 includes a first multi-pole magnet 31, a second multi-pole magnet 32, a first magnetic sensor 11, and a second magnetic sensor 21.

外輪４２の内周には、センサハウジング４４が固定されている。センサハウジング４４は、センサ基板４５を支持する。センサ基板４５には、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１が電気的に接続されている。 A sensor housing 44 is fixed to the inner circumference of the outer ring 42. The sensor housing 44 supports the sensor substrate 45. The first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21 are electrically connected to the sensor board 45.

内輪４１の内周には、第１磁気スケールユニット３Ａが固定されている。第１磁気スケールユニット３Ａは、第１円筒部３３と、第１円筒部３３の外周に設けられた第１多極磁石３１とを有する。第１円筒部３３は、金属材料で形成される。例えば、第１円筒部３３の材料がＳＰＣＣ（ＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＣｏｌｄＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ）であるがこれに限定されない。第１円筒部３３は、小径部と、大径部とを有し、第１円筒部３３の大径部の外周側に第１多極磁石３１が固定されている。第１円筒部３３の小径部の外周側が、内輪４１の内周と固定されている。 The first magnetic scale unit 3A is fixed to the inner circumference of the inner ring 41. The first magnetic scale unit 3A has a first cylindrical portion 33 and a first multipolar magnet 31 provided on the outer periphery of the first cylindrical portion 33. The first cylindrical portion 33 is made of a metal material. For example, the material of the first cylindrical portion 33 is SPCC (Steel Plate Cold Commercial), but the material is not limited thereto. The first cylindrical portion 33 has a small diameter portion and a large diameter portion, and the first multipole magnet 31 is fixed to the outer peripheral side of the large diameter portion of the first cylindrical portion 33. The outer peripheral side of the small diameter portion of the first cylindrical portion 33 is fixed to the inner circumference of the inner ring 41.

第２軸部の外周には、第２磁気スケールユニット３Ｂが固定されている。第２磁気スケールユニット３Ｂは、第２円筒部３４と、第２円筒部３４の外周に設けられた第２多極磁石３２とを有する。第２円筒部３４は、金属材料で形成される。例えば、第２円筒部３４の材料がＳＰＣＣ（ＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＣｏｌｄＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ）であるがこれに限定されない。第２円筒部３４は、小径部と、大径部とを有し、第２円筒部３４の大径部の外周側に第２多極磁石３２が固定されている。第１円筒部３３の小径部の内周側が、第２軸部５２の外周と固定されている。 A second magnetic scale unit 3B is fixed to the outer periphery of the second shaft portion. The second magnetic scale unit 3B has a second cylindrical portion 34 and a second multipole magnet 32 provided on the outer periphery of the second cylindrical portion 34. The second cylindrical portion 34 is made of a metal material. For example, the material of the second cylindrical portion 34 is SPCC (Steel Plate Cold Commercial), but the material is not limited thereto. The second cylindrical portion 34 has a small diameter portion and a large diameter portion, and the second multipole magnet 32 is fixed to the outer peripheral side of the large diameter portion of the second cylindrical portion 34. The inner peripheral side of the small diameter portion of the first cylindrical portion 33 is fixed to the outer peripheral side of the second shaft portion 52.

図２は、実施形態１に係るトルクセンサの模式図である。図２に示すように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２は、交互に配置されたＳ極及びＮ極を外周面に有するリング形状の磁石である。第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２は、交互に配置されたＳ極及びＮ極を外周面に有する。第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の磁極数は、例えば、２０であるがこれに限定されない。第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２には、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等が用いられる。 FIG. 2 is a schematic diagram of the torque sensor according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are ring-shaped magnets having alternately arranged S poles and N poles on the outer peripheral surface. The first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 have S poles and N poles arranged alternately on the outer peripheral surface. The number of magnetic poles of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 is, for example, 20, but is not limited thereto. For the first multipole magnet 31 and the second multipole magnet 32, for example, a neodymium magnet, a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet, or the like is used depending on the required magnetic flux density.

図２に示すように、第１多極磁石３１におけるＳ極及びＮ極のピッチは、第２多極磁石３２におけるＳ極及びＮ極のピッチと同じである。言い換えると、第１多極磁石３１のＮ極とＳ極との境界間の距離は、第２多極磁石３２のＮ極とＳ極との境界間の距離と同じである。 As shown in FIG. 2, the pitch of the S pole and the N pole in the first multi-pole magnet 31 is the same as the pitch of the S pole and the N pole in the second multi-pole magnet 32. In other words, the distance between the boundary between the north pole and the south pole of the first multipole magnet 31 is the same as the distance between the boundary between the north pole and the south pole of the second multipole magnet 32.

第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１は、ホール素子と信号処理回路と内蔵する回転角度センサである。なお、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１は、例えば、磁気抵抗効果（ＭＲ（ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｆｆｅｃｔ））センサなどの磁気センサ素子でもよい。磁気抵抗効果センサとしては、ＡＭＲ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ、ＴＭＲ（ＴｕｎｎｅｌＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサなどを用いることができる。 The first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21 are rotation angle sensors built in with a Hall element and a signal processing circuit. The first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21 may be, for example, a magnetic sensor element such as a magnetoresistive effect (MR (MagnetoResistance effect)) sensor. As the magnetoresistive effect sensor, an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) element, a GMR (Giant Magneto Resistance) sensor, a TMR (Tunnel Magneto Resistance) sensor, or the like can be used.

図２に示すように、第１磁気センサ１１は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第１円Ｃ１上に配置される。そして、第１磁気センサ１１は、第１多極磁石３１とラジアル方向に、磁気ギャップを介して対向している。 As shown in FIG. 2, the first magnetic sensor 11 is arranged on the first circle C1 having a radius R centered on the central axis Ax. The first magnetic sensor 11 faces the first multipole magnet 31 in the radial direction via a magnetic gap.

図２に示すように、第２磁気センサ２１は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第２円Ｃ２上に配置される。第２磁気センサ２１は、第２多極磁石３２とラジアル方向に、磁気ギャップを介して対向している。 As shown in FIG. 2, the second magnetic sensor 21 is arranged on the second circle C2 having a radius R centered on the central axis Ax. The second magnetic sensor 21 faces the second multipole magnet 32 in the radial direction via a magnetic gap.

図２に示すように、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１は、上述したセンサ基板４５を介して、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、第１磁気センサ１１からの角度情報及び第２磁気センサ２１からの角度情報に基づいて、上述したシャフト５に加わるトルクを演算するトルクセンサである。 As shown in FIG. 2, the first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21 are electrically connected to the ECU (Electronic Control Unit) 60 via the sensor board 45 described above. The ECU 60 is a torque sensor that calculates the torque applied to the shaft 5 described above based on the angle information from the first magnetic sensor 11 and the angle information from the second magnetic sensor 21.

図３は、実施形態１に係るトルクセンサの機能ブロックを示す模式図である。ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータであり、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、内部記憶部と、入力インターフェースと、出力インターフェースと、を含んでいる。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び記憶部６４は、内部バスで接続されている。ＲＯＭには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、演算手段であり、ＲＡＭをワークエリアとして使用しながらＲＯＭや記憶部６４に記憶されているプログラムを実行することにより、図３に示す差分演算部６１、トルク演算部６２、制御部６３を含む種々の機能を実現する。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a functional block of the torque sensor according to the first embodiment. The ECU 60 is a microcomputer, and includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an internal storage unit, an input interface, and an output interface. The CPU, ROM, RAM, and storage unit 64 are connected by an internal bus. A program such as BIOS is stored in the ROM. The CPU is a calculation means, and by executing a program stored in the ROM or the storage unit 64 while using the RAM as a work area, the difference calculation unit 61, the torque calculation unit 62, and the control unit 63 shown in FIG. 3 are executed. Achieve various functions including.

第１磁気センサ１１は、第１多極磁石３１の回転に応じた第１回転角度θ１をＥＣＵ６０に伝達する。また、第２磁気センサ２１は、第２多極磁石３２の回転に応じた第２回転角度θ２をＥＣＵ６０に伝達する。 The first magnetic sensor 11 transmits the first rotation angle θ1 corresponding to the rotation of the first multipole magnet 31 to the ECU 60. Further, the second magnetic sensor 21 transmits the second rotation angle θ2 corresponding to the rotation of the second multipole magnet 32 to the ECU 60.

図３に示すように、差分演算部６１は、第１回転角度θ１と第２回転角度θ２との差分を演算し、相対角度Δθ_ｉｏを演算する。 As shown in FIG. 3, the difference calculation unit 61 calculates the difference between the first rotation angle θ1 and the second rotation angle θ2, and calculates the relative angle Δθ _io .

図３に示すように、トルク演算部６２は、相対角度Δθ_ｉｏに基づいて、トルクＴを演算する。例えば、トルク演算部６２は、トーションバー部の特性によって決まる、相対角度Δθ_ｉｏとトルクＴとの関係情報を記憶している。トルク演算部６２は、差分演算部６１から入力された相対角度Δθ_ｉｏと、記憶された相対角度Δθ_ｉｏとトルクＴとの関係情報と、に基づいてトルクＴを演算する。トルク演算部６２は、演算したトルクＴを制御部６３に出力する。制御部６３は、得られたトルクＴに基づいて、フィードバック制御を実行する。 As shown in FIG. 3, the torque calculation unit 62 calculates the torque T based on the relative angle Δθ _io . For example, the torque calculation unit 62 stores information on the relationship between the relative angle Δθ _io and the torque T, which is determined by the characteristics of the torsion bar unit. The torque calculation unit 62 calculates the torque T based on the relative angle Δθ _{io input from the difference calculation unit 61 and the relationship information between the stored relative angle Δθ io} _and the torque T. The torque calculation unit 62 outputs the calculated torque T to the control unit 63. The control unit 63 executes feedback control based on the obtained torque T.

図４は、第１多極磁石と、第２多極磁石との位置ずれを説明する説明図である。図５は、実施形態１に係る第１多極磁石及び第２多極磁石が位置決めされた状態を説明するための模式的な説明図である。図４及び図５において、第１多極磁石３１のラジアル方向の外周面及び第１多極磁石３１のラジアル方向の外周面の一部分が平面に展開されて表現されている。図４に示すように、第１多極磁石におけるＮ極とＳ極との境界と、第２多極磁石におけるＮ極とＳ極との境界とがラジアル方向にみて、周方向にΔＸ分だけずれている。この場合、第１多極磁石３１のＮ極から第２多極磁石３２のＳ極へ意図しない磁束が形成される可能性がある。あるいは、第２多極磁石３２のＮ極から第１多極磁石３１のＳ極へ意図しない磁束が形成される可能性がある。これらの意図しない磁束が第１磁気センサ１１又は第２磁気センサ２１に検出されると、相対角度Δθ_ｉｏの検出精度が低下する可能性がある。なお、ΔＸは、Ｎ極とＳ極との境界間の距離とは異なる距離である。 FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the positional deviation between the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet. FIG. 5 is a schematic explanatory view for explaining a state in which the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the first embodiment are positioned. In FIGS. 4 and 5, a part of the outer peripheral surface of the first multipole magnet 31 in the radial direction and a part of the outer peripheral surface of the first multipole magnet 31 in the radial direction are developed and represented in a plane. As shown in FIG. 4, the boundary between the N pole and the S pole in the first multi-pole magnet and the boundary between the N pole and the S pole in the second multi-pole magnet are viewed in the radial direction by ΔX in the circumferential direction. It is out of alignment. In this case, an unintended magnetic flux may be formed from the N pole of the first multipole magnet 31 to the S pole of the second multipole magnet 32. Alternatively, an unintended magnetic flux may be formed from the N pole of the second multipole magnet 32 to the S pole of the first multipole magnet 31. If these unintended magnetic fluxes are detected by the first magnetic sensor 11 or the second magnetic sensor 21, the detection accuracy of the relative angle Δθ _io may decrease. Note that ΔX is a distance different from the distance between the boundaries between the N pole and the S pole.

そこで、シャフト５にトルクが加わっていない初期状態の場合、第１多極磁石におけるＮ極とＳ極との境界と、第２多極磁石におけるＮ極とＳ極との境界とが同じラジアル方向かつ同じ周方向にみて、周方向にずれていなければ、第１磁気センサ１１又は第２磁気センサ２１の検出する磁束は安定する。 Therefore, in the initial state where no torque is applied to the shaft 5, the boundary between the N pole and the S pole in the first multipole magnet and the boundary between the N pole and the S pole in the second multipole magnet have the same radial direction. Moreover, the magnetic flux detected by the first magnetic sensor 11 or the second magnetic sensor 21 is stable as long as it is not deviated in the circumferential direction when viewed in the same circumferential direction.

このため、実施形態１において、図６に示す治具を用いて、図５に示すように、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２との位置決めしている。図２及び図５に示すように、第１ノッチ部３６Ｕと、第１ノッチ部３７Ｕとが、第１多極磁石３１の第２多極磁石３２側に設けられている。第１ノッチ部３６Ｕと、第１ノッチ部３７Ｕとは、周方向に１つのＮ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界にある。なお、第１ノッチ部３６Ｕと、第１ノッチ部３７Ｕとは、周方向に１つのＳ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界にあってもよい。 Therefore, in the first embodiment, the jig shown in FIG. 6 is used to position the first multipole magnet 31 and the second multipole magnet 32 as shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 5, a first notch portion 36U and a first notch portion 37U are provided on the second multipole magnet 32 side of the first multipole magnet 31. The first notch portion 36U and the first notch portion 37U sandwich one N pole in the circumferential direction, and are at the boundary between the N pole and the S pole. The first notch portion 36U and the first notch portion 37U sandwich one S pole in the circumferential direction, and may be at the boundary between the N pole and the S pole.

図２及び図５に示すように、第２ノッチ部３６Ｄと、第２ノッチ部３７Ｄとが、第２多極磁石３２の第１多極磁石３１側に設けられている。第２ノッチ部３６Ｄと、第２ノッチ部３７Ｄとは、周方向に１つのＮ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界にある。なお、第２ノッチ部３６Ｄと、第２ノッチ部３７Ｄとは、周方向に１つのＳ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界にあってもよい。 As shown in FIGS. 2 and 5, a second notch portion 36D and a second notch portion 37D are provided on the first multipole magnet 31 side of the second multipole magnet 32. The second notch portion 36D and the second notch portion 37D sandwich one N pole in the circumferential direction, and are at the boundary between the N pole and the S pole. The second notch portion 36D and the second notch portion 37D sandwich one S pole in the circumferential direction, and may be at the boundary between the N pole and the S pole.

第１ノッチ部３６Ｕ、第１ノッチ部３７Ｕ、第２ノッチ部３６Ｄ及び第２ノッチ部３７Ｄは、側面視でテーパを有し、Ｖ字状の切り欠きである。第１ノッチ部３６Ｕ、第１ノッチ部３７Ｕ、第２ノッチ部３６Ｄ及び第２ノッチ部３７Ｄは、側面視でＵ字状の切り欠きであってもよい。 The first notch portion 36U, the first notch portion 37U, the second notch portion 36D, and the second notch portion 37D have a taper in a side view and are V-shaped notches. The first notch portion 36U, the first notch portion 37U, the second notch portion 36D, and the second notch portion 37D may be U-shaped notches in a side view.

図６は、実施形態１に係る実施形態１に係る第１多極磁石及び第２多極磁石の位置決めをするための治具を説明するための説明図である。図６に示すように、治具９０は、ベース部９５と、突出部９１と、突出部９２とを有している。突出部９１と、突出部９２との周方向の間隔は、第１ノッチ部３６Ｕと第１ノッチ部３７Ｕとの間隔、若しくは第２ノッチ部３６Ｄと第２ノッチ部３７Ｄとの間隔に合わせてある。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a jig for positioning the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the first embodiment according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the jig 90 has a base portion 95, a protruding portion 91, and a protruding portion 92. The circumferential distance between the protrusion 91 and the protrusion 92 is adjusted to the distance between the first notch 36U and the first notch 37U, or the distance between the second notch 36D and the second notch 37D. ..

組立手順の一態様としては、第１円筒部３３と第１多極磁石３１とが固定される。また第２円筒部３４と第２多極磁石３２とが固定される。次に、図５に示すように、第１ノッチ部３６Ｕと、第２ノッチ部３６Ｄとに、突出部９１が嵌まるように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置が位置決めされる。また、第１ノッチ部３７Ｕと、第２ノッチ部３７Ｄとに、突出部９２が嵌まるように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置が位置決めされる。これにより、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とが平行になり易くなり、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２との相対位置が精度よく定まる。第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置を位置決めされた状態において、第１円筒部３３が内輪４１に固定され、第２円筒部３４が第２軸部５２に固定される。 As one aspect of the assembly procedure, the first cylindrical portion 33 and the first multipole magnet 31 are fixed. Further, the second cylindrical portion 34 and the second multipole magnet 32 are fixed. Next, as shown in FIG. 5, the relative of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 so that the protruding portion 91 fits into the first notch portion 36U and the second notch portion 36D. Position is positioned. Further, the relative positions of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are positioned so that the protruding portion 92 fits into the first notch portion 37U and the second notch portion 37D. As a result, the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 tend to be parallel to each other, and the relative positions of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are accurately determined. The first cylindrical portion 33 is fixed to the inner ring 41 and the second cylindrical portion 34 is fixed to the second shaft portion 52 in a state where the relative positions of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are positioned. Will be done.

組立手順の他の態様としては、第１円筒部３３が内輪４１に固定され、第２円筒部３４が第２軸部５２に固定される。次に、図５に示すように、第１ノッチ部３６Ｕと、第２ノッチ部３６Ｄとに、突出部９１が嵌まるように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置を位置決めする。また、第１ノッチ部３７Ｕと、第２ノッチ部３７Ｄとに、突出部９２が嵌まるように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置を位置決めする。第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置を位置決めされた状態において、第１円筒部３３と第１多極磁石３１とが固定され、第２円筒部３４と第２多極磁石３２とが固定される。 In another aspect of the assembly procedure, the first cylindrical portion 33 is fixed to the inner ring 41 and the second cylindrical portion 34 is fixed to the second shaft portion 52. Next, as shown in FIG. 5, the relative of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 so that the protruding portion 91 fits into the first notch portion 36U and the second notch portion 36D. Position the position. Further, the relative positions of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are positioned so that the protruding portion 92 fits into the first notch portion 37U and the second notch portion 37D. In a state where the relative positions of the first multipole magnet 31 and the second multipole magnet 32 are positioned, the first cylindrical portion 33 and the first multipole magnet 31 are fixed, and the second cylindrical portion 34 and the second The multi-pole magnet 32 is fixed.

以上説明したように、実施形態１のトルクセンサ１００は、第１磁気スケールユニット３Ａと、第２磁気スケールユニット３Ｂと、第１磁気センサ１１と、第２磁気センサ２１とを備える。シャフト５は、トーションバー部５３と、トーションバー部５３を挟んで軸方向の異なる位置に設けられた第１軸部５１と、第２軸部５２とを有する。第１磁気スケールユニット３Ａは、第１軸部５１の回動に連動して回動し、シャフト５の周方向に沿って異なるＮ極とＳ極からなる磁極が交互に配置された第１多極磁石３１を有する。第２磁気スケールユニット３Ｂは、第２軸部５２の回動に連動して回動し、第１多極磁石３１の磁極のピッチと同じ磁極のピッチであって、前記シャフトの周方向に沿って異なる磁極が交互に配置された第２多極磁石３２を有する。第１磁気センサ１１は、第１多極磁石３１の外周側に配置されており、第２磁気センサ２１は、第２多極磁石３２の外周側に配置されている。トルクセンサ１００は、第１軸部５１と、第１軸部５１とは軸方向の異なる位置に設けられた第２軸部５２とを有するシャフト５に加えられたトルクＴを検出する。 As described above, the torque sensor 100 of the first embodiment includes a first magnetic scale unit 3A, a second magnetic scale unit 3B, a first magnetic sensor 11, and a second magnetic sensor 21. The shaft 5 has a torsion bar portion 53, a first shaft portion 51 provided at different positions in the axial direction with the torsion bar portion 53 interposed therebetween, and a second shaft portion 52. The first magnetic scale unit 3A rotates in conjunction with the rotation of the first shaft portion 51, and magnetic poles composed of different N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction of the shaft 5. It has a pole magnet 31. The second magnetic scale unit 3B rotates in conjunction with the rotation of the second shaft portion 52, has the same magnetic pole pitch as the magnetic pole pitch of the first multipole magnet 31, and is along the circumferential direction of the shaft. It has a second multipole magnet 32 in which different magnetic poles are alternately arranged. The first magnetic sensor 11 is arranged on the outer peripheral side of the first multipole magnet 31, and the second magnetic sensor 21 is arranged on the outer peripheral side of the second multipole magnet 32. The torque sensor 100 detects the torque T applied to the shaft 5 having the first shaft portion 51 and the second shaft portion 52 provided at a position different from that of the first shaft portion 51 in the axial direction.

第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とは、近接配置されている。ここで、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とが近接配置されているとは、第１磁束分布及び第２磁束分布が生じるほど、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とが近くに配置されていることをいう。 The first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are arranged in close proximity to each other. Here, the fact that the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are arranged close to each other means that the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 31 are arranged so that the first magnetic flux distribution and the second magnetic flux distribution are generated. It means that the multi-pole magnet 32 is arranged close to each other.

第１磁気スケールユニット３Ａの第２磁気スケールユニット３Ｂ側には、第１多極磁石３１の位置決めの基準位置を示す、第１ノッチ部３６Ｕ、３７Ｕがある。具体的には、第１ノッチ部３６Ｕ、３７Ｕは、第１多極磁石３１にある。実施形態１において、位置決めの基準位置は、Ｎ極とＳ極との磁極間の位置である。 On the second magnetic scale unit 3B side of the first magnetic scale unit 3A, there are first notch portions 36U and 37U indicating a reference position for positioning the first multipole magnet 31. Specifically, the first notch portions 36U and 37U are located in the first multipole magnet 31. In the first embodiment, the reference position for positioning is the position between the magnetic poles of the N pole and the S pole.

第２磁気スケールユニット３Ｂの第１磁気スケールユニット３Ａ側には、第２多極磁石３２の位置決めの基準位置を示す第２ノッチ部３６Ｄ、３７Ｄがある。具体的には、第２ノッチ部３６Ｄ、３７Ｄは、第２多極磁石３２にある。実施形態１において、位置決めの基準位置は、Ｎ極とＳ極との磁極間の位置である。 On the first magnetic scale unit 3A side of the second magnetic scale unit 3B, there are second notch portions 36D and 37D indicating a reference position for positioning the second multipole magnet 32. Specifically, the second notch portions 36D and 37D are located in the second multipole magnet 32. In the first embodiment, the reference position for positioning is the position between the magnetic poles of the N pole and the S pole.

この構造によれば、シャフト５にトルクが加わっていない初期状態の場合、同じラジアル方向かつ同じ周方向にみて、第１多極磁石３１におけるＮ極とＳ極との境界と、第２多極磁石３２におけるＮ極とＳ極との境界との周方向のずれが小さくなる。つまり、第１ノッチ部３６Ｕの軸方向には、第２ノッチ部３６Ｄがある。第１ノッチ部３７Ｕの軸方向には、第２ノッチ部３７Ｄがある。これにより、初期状態での第１磁気センサ１１又は第２磁気センサ２１の検出する磁束は安定する。このため、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とが近接して配置可能になる。その結果、センサ基板４５は、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１を搭載可能になる。そして、相対角度検出装置１０は、小型化することができる。 According to this structure, in the initial state where no torque is applied to the shaft 5, the boundary between the N pole and the S pole in the first multipole magnet 31 and the second multipole are viewed in the same radial direction and the same circumferential direction. The deviation in the circumferential direction between the boundary between the N pole and the S pole in the magnet 32 becomes small. That is, there is a second notch portion 36D in the axial direction of the first notch portion 36U. There is a second notch 37D in the axial direction of the first notch 37U. As a result, the magnetic flux detected by the first magnetic sensor 11 or the second magnetic sensor 21 in the initial state is stable. Therefore, the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 can be arranged close to each other. As a result, the sensor board 45 can mount the first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21. The relative angle detection device 10 can be miniaturized.

シャフト５の中心軸Ａｘ周りに回転の力が加えられると、トーションバー部５３で捻れ、第１軸部５１と第２軸部５２とには、シャフト５の中心軸Ａｘ周りに相対的な角度差が生じる。第１軸部５１と第２軸部５２との相対的な角度差に応じて、第１多極磁石３１のＮ極から第２多極磁石３２のＳ極へ第１磁束分布が形成され、かつ第２多極磁石３２のＮ極から第１多極磁石３１のＳ極へ第２磁束分布が形成される。第１軸部５１と第２軸部５２との相対的な角度差に応じた第１磁束分布及び第２磁束分布の情報は、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。 When a rotational force is applied around the central axis Ax of the shaft 5, the torsion bar portion 53 twists, and the first shaft portion 51 and the second shaft portion 52 have a relative angle with respect to the central axis Ax of the shaft 5. There is a difference. A first magnetic flux distribution is formed from the N pole of the first multipole magnet 31 to the S pole of the second multipole magnet 32 according to the relative angle difference between the first shaft portion 51 and the second shaft portion 52. Moreover, a second magnetic flux distribution is formed from the N pole of the second multipole magnet 32 to the S pole of the first multipole magnet 31. Information on the first magnetic flux distribution and the second magnetic flux distribution according to the relative angle difference between the first shaft portion 51 and the second shaft portion 52 is stored in advance in the ECU 60.

図３に示す差分演算部６１は、第１磁気センサ１１から伝達される第１回転角度θ１から、第１磁束分布及び第２磁束分布の情報に基づいて、第１磁束分布及び第２磁束分布の影響を低減する補正を行う。また、差分演算部６１は、第２磁気センサ２１から伝達される第２回転角度θ２から、第１磁束分布及び第２磁束分布の情報に基づいて、第１磁束分布及び第２磁束分布の影響を低減する補正を行う。 The difference calculation unit 61 shown in FIG. 3 has a first magnetic flux distribution and a second magnetic flux distribution based on information on the first magnetic flux distribution and the second magnetic flux distribution from the first rotation angle θ1 transmitted from the first magnetic sensor 11. Make corrections to reduce the effects of. Further, the difference calculation unit 61 is affected by the first magnetic flux distribution and the second magnetic flux distribution based on the information of the first magnetic flux distribution and the second magnetic flux distribution from the second rotation angle θ2 transmitted from the second magnetic sensor 21. Make corrections to reduce.

図３に示すように、差分演算部６１は、補正された第１回転角度θ１と補正された第２回転角度θ２との差分を演算し、精度の向上した相対角度Δθ_ｉｏを演算する。トルク演算部６２は、精度の向上した相対角度Δθ_ｉｏに基づいて、トルクＴを演算する。トルクセンサ１００は、精度よくトルクＴを演算することができる。 As shown in FIG. 3, the difference calculation unit 61 calculates the difference between the corrected first rotation angle θ1 and the corrected second rotation angle θ2, and calculates the relative angle Δθ _io with improved accuracy. The torque calculation unit 62 calculates the torque T based on the relative angle Δθ _io with improved accuracy. The torque sensor 100 can calculate the torque T with high accuracy.

（実施形態１の変形例）
図７は、実施形態１の変形例に係る第１多極磁石及び第２多極磁石の位置決めを説明するための模式的な説明図である。実施形態１の変形例では、第１ノッチ部３７Ｕ及び第２ノッチ部３７Ｄがない。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Variation example of Embodiment 1)
FIG. 7 is a schematic explanatory view for explaining the positioning of the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the modified example of the first embodiment. In the modified example of the first embodiment, the first notch portion 37U and the second notch portion 37D are not provided. The same components as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

実施形態１の変形例において、図７に示すように、第１ノッチ部３６Ｕが、第１多極磁石３１の第２多極磁石３２側に設けられている。第１ノッチ部３６Ｕは、Ｎ極とＳ極との境界にある。 In the modified example of the first embodiment, as shown in FIG. 7, the first notch portion 36U is provided on the second multipole magnet 32 side of the first multipole magnet 31. The first notch portion 36U is at the boundary between the north pole and the south pole.

図７に示すように、第２ノッチ部３６Ｄが、第２多極磁石３２の第１多極磁石３１側に設けられている。第２ノッチ部３６Ｄは、Ｎ極とＳ極との境界にある。 As shown in FIG. 7, the second notch portion 36D is provided on the side of the first multi-pole magnet 31 of the second multi-pole magnet 32. The second notch portion 36D is at the boundary between the north pole and the south pole.

図７に示すように、第１ノッチ部３６Ｕと、第２ノッチ部３６Ｄとに、突出部９１が嵌まるように、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２の相対的な位置が位置決めされる。 As shown in FIG. 7, the relative positions of the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are set so that the protruding portion 91 fits into the first notch portion 36U and the second notch portion 36D. Positioned.

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。図９は、実施形態２に係る第１多極磁石及び第２多極磁石が位置決めされた状態を説明するための模式的な説明図である。実施形態２と実施形態１とは、ノッチ部が設けられる部分が異なる。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the second embodiment. FIG. 9 is a schematic explanatory view for explaining a state in which the first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet according to the second embodiment are positioned. The portion where the notch portion is provided is different between the second embodiment and the first embodiment. The same components as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

図８に示すように、内輪４１の内周には、第１磁気スケールユニット３Ａが固定されている。第１磁気スケールユニット３Ａは、第１円筒部３３Ａと、第１円筒部３３Ａの外周に設けられた第１多極磁石３１とを有する。第１円筒部３３Ａは、上述した第１実施形態の第１円筒部３３よりも軸方向に長い。このため、第１多極磁石３１は、ラジアル方向にみて、第１円筒部３３Ａに全て重なる。 As shown in FIG. 8, the first magnetic scale unit 3A is fixed to the inner circumference of the inner ring 41. The first magnetic scale unit 3A has a first cylindrical portion 33A and a first multipole magnet 31 provided on the outer periphery of the first cylindrical portion 33A. The first cylindrical portion 33A is axially longer than the first cylindrical portion 33 of the first embodiment described above. Therefore, the first multi-pole magnet 31 all overlaps with the first cylindrical portion 33A when viewed in the radial direction.

図８に示すように、第２軸部の外周には、第２磁気スケールユニット３Ｂが固定されている。第２磁気スケールユニット３Ｂは、第２円筒部３４Ａと、第２円筒部３４Ａの外周に設けられた第２多極磁石３２とを有する。第２円筒部３４Ａは、上述した第１実施形態の第２円筒部３４よりも軸方向に長い。このため、第２多極磁石３２は、ラジアル方向にみて、第２円筒部３４Ａに全て重なる。 As shown in FIG. 8, the second magnetic scale unit 3B is fixed to the outer periphery of the second shaft portion. The second magnetic scale unit 3B has a second cylindrical portion 34A and a second multipole magnet 32 provided on the outer periphery of the second cylindrical portion 34A. The second cylindrical portion 34A is axially longer than the second cylindrical portion 34 of the first embodiment described above. Therefore, the second multipole magnet 32 all overlaps with the second cylindrical portion 34A when viewed in the radial direction.

図９に示すように、第１円筒部３３Ａの外周には、目印線９１ｍ、９２ｍがある。同様に、第２円筒部３４Ａの外周には、目印線９１ｎ、９２ｎがある。 As shown in FIG. 9, there are marker lines 91 m and 92 m on the outer periphery of the first cylindrical portion 33A. Similarly, there are mark lines 91n and 92n on the outer periphery of the second cylindrical portion 34A.

第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２は、Ｓ極とＮ極とが識別可能なように、色が塗り分けされている。これにより、Ｎ極とＳ極との境界とが視認可能になる。目印線９１ｍと目印線９２ｍとが、周方向に１つのＮ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界と一致するように、第１円筒部３３Ａと第１多極磁石３１とが固定される。目印線９１ｎと目印線９２ｎとが、周方向に１つのＮ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界と一致するように、第２円筒部３４Ａと第２多極磁石３２とが固定される。 The first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 are colored separately so that the S pole and the N pole can be distinguished. As a result, the boundary between the N pole and the S pole becomes visible. The mark line 91 m and the mark line 92 m sandwich one N pole in the circumferential direction, and the first cylindrical portion 33A and the first multi-pole magnet 31 are arranged so as to coincide with the boundary between the N pole and the S pole. It is fixed. The mark line 91n and the mark line 92n sandwich one N pole in the circumferential direction, and the second cylindrical portion 34A and the second multipole magnet 32 are arranged so as to coincide with the boundary between the N pole and the S pole. It is fixed.

図９に示すように、第１ノッチ部３８Ｕと、第１ノッチ部３９Ｕとが、第１円筒部３３Ａの第２円筒部３４Ａ側に設けられている。目印線９１ｍの軸方向の延長線上には、第１ノッチ部３８Ｕがある。目印線９２ｍの軸方向の延長線上には、第１ノッチ部３９Ｕがある。 As shown in FIG. 9, the first notch portion 38U and the first notch portion 39U are provided on the second cylindrical portion 34A side of the first cylindrical portion 33A. The first notch portion 38U is on the extension line in the axial direction of the mark line 91 m. The first notch portion 39U is on the extension line in the axial direction of the mark line 92 m.

図９に示すように、第２ノッチ部３８Ｄと、第２ノッチ部３９Ｄとが、第２円筒部３４Ａの第１円筒部３３Ａ側に設けられている。目印線９１ｎの軸方向の延長線上には、第２ノッチ部３８Ｄがある。目印線９２ｎの軸方向の延長線上には、第２ノッチ部３９Ｄがある。 As shown in FIG. 9, the second notch portion 38D and the second notch portion 39D are provided on the first cylindrical portion 33A side of the second cylindrical portion 34A. The second notch portion 38D is on the extension line in the axial direction of the mark line 91n. The second notch portion 39D is located on the extension line of the mark line 92n in the axial direction.

実施形態２の組立手順としては、第１円筒部３３Ａと第１多極磁石３１とが固定される。また第２円筒部３４Ａと第２多極磁石３２とが固定される。次に、図９に示すように、第１ノッチ部３８Ｕと、第２ノッチ部３８Ｄとに、突出部９１が嵌まるように、第１円筒部３３Ａ及び第２円筒部３４Ａの相対的な位置が位置決めされる。また、第１ノッチ部３９Ｕと、第２ノッチ部３９Ｄとに、突出部９２が嵌まるように、第１円筒部３３Ａ及び第２円筒部３４Ａの相対的な位置が位置決めされる。第１円筒部３３Ａ及び第２円筒部３４Ａの相対的な位置を位置決めされた状態において、第１円筒部３３が内輪４１に固定され、第２円筒部３４が第２軸部５２に固定される。 In the assembly procedure of the second embodiment, the first cylindrical portion 33A and the first multipole magnet 31 are fixed. Further, the second cylindrical portion 34A and the second multipole magnet 32 are fixed. Next, as shown in FIG. 9, the relative positions of the first cylindrical portion 33A and the second cylindrical portion 34A so that the protruding portion 91 fits into the first notch portion 38U and the second notch portion 38D. Is positioned. Further, the relative positions of the first cylindrical portion 33A and the second cylindrical portion 34A are positioned so that the protruding portion 92 fits into the first notch portion 39U and the second notch portion 39D. The first cylindrical portion 33 is fixed to the inner ring 41 and the second cylindrical portion 34 is fixed to the second shaft portion 52 in a state where the relative positions of the first cylindrical portion 33A and the second cylindrical portion 34A are positioned. ..

第１磁気スケールユニット３Ａは、第１多極磁石３１を外周に固定する第１円筒部３３Ａをさらに備える。第２磁気スケールユニット３Ｂは、第２多極磁石３２を外周に固定する第２円筒部３４Ａをさらに備える。第１ノッチ部３８Ｕ、３９Ｕは、第１円筒部３３Ａにあり、第２ノッチ部３８Ｄ、３９Ｄは、第２円筒部３４Ａにある。この構造により、第１多極磁石３１及び第２多極磁石３２には、切り欠きを設ける必要がないので、割れにくくなる。 The first magnetic scale unit 3A further includes a first cylindrical portion 33A for fixing the first multipole magnet 31 to the outer periphery. The second magnetic scale unit 3B further includes a second cylindrical portion 34A for fixing the second multipole magnet 32 to the outer periphery. The first notch portions 38U and 39U are located in the first cylindrical portion 33A, and the second notch portions 38D and 39D are located in the second cylindrical portion 34A. With this structure, the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 do not need to be provided with notches, so that they are less likely to crack.

以上説明したように、シャフト５にトルクが加わっていない初期状態の場合、同じラジアル方向かつ同じ周方向にみて、第１多極磁石３１におけるＮ極とＳ極との境界と、第２多極磁石３２におけるＮ極とＳ極との境界との周方向のずれが小さくなる。これにより、初期状態での第１磁気センサ１１又は第２磁気センサ２１の検出する磁束は安定する。このため、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２とが近接して配置可能になる。その結果、センサ基板４５は、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１を搭載可能になる。そして、相対角度検出装置１０は、小型化することができる。 As described above, in the initial state where no torque is applied to the shaft 5, the boundary between the north and south poles of the first multipole magnet 31 and the second multipole are viewed in the same radial direction and the same circumferential direction. The deviation in the circumferential direction between the boundary between the N pole and the S pole in the magnet 32 becomes small. As a result, the magnetic flux detected by the first magnetic sensor 11 or the second magnetic sensor 21 in the initial state is stable. Therefore, the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 can be arranged close to each other. As a result, the sensor board 45 can mount the first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21. The relative angle detection device 10 can be miniaturized.

なお、他の例として、目印線９１ｍと目印線９２ｍとが、周方向に１つのＳ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界と一致するように、第１円筒部３３Ａと第１多極磁石３１とが固定されてもよい。この場合、目印線９１ｎと目印線９２ｎとが、周方向に１つのＳ極を挟んでおり、Ｎ極とＳ極との境界と一致するように、第２円筒部３４Ａと第２多極磁石３２とが固定される。 As another example, the mark line 91 m and the mark line 92 m sandwich one S pole in the circumferential direction, and the first cylindrical portion 33A and the first cylinder portion 33A and the first cylinder portion 33A so as to coincide with the boundary between the N pole and the S pole. The 1-pole magnet 31 may be fixed. In this case, the mark line 91n and the mark line 92n sandwich one S pole in the circumferential direction, and the second cylindrical portion 34A and the second multi-pole magnet so as to coincide with the boundary between the N pole and the S pole. 32 and are fixed.

（実施形態３）
図１０は、実施形態３に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。図１１は、実施形態３に係るトルクセンサの模式図である。実施形態３と実施形態１とは、第２磁気センサ２１が設けられる場所が異なる。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the third embodiment. FIG. 11 is a schematic diagram of the torque sensor according to the third embodiment. The location where the second magnetic sensor 21 is provided is different between the third embodiment and the first embodiment. The same components as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

図１０及び図１１に示すように、第２磁気センサ２１は、軸方向にみて、第１磁気センサ１１とは周方向に１８０度ずれた位置に配置されている。 As shown in FIGS. 10 and 11, the second magnetic sensor 21 is arranged at a position 180 degrees away from the first magnetic sensor 11 in the axial direction.

図１１に示すように、第１磁気センサ１１は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第１円Ｃ１上のいずれかの位置に配置されていればよい。また、第２磁気センサ２１は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第２円Ｃ２上のいずれかの位置に配置されていればよい。 As shown in FIG. 11, the first magnetic sensor 11 may be arranged at any position on the first circle C1 having a radius R centered on the central axis Ax. Further, the second magnetic sensor 21 may be arranged at any position on the second circle C2 having a radius R centered on the central axis Ax.

図１１に示すように、第１ノッチ部３５Ｕと、第１ノッチ部３６Ｕと、第１ノッチ部３７Ｕとが、第１多極磁石３１の第２多極磁石３２側に設けられている。また、第２ノッチ部３５Ｄと、第２ノッチ部３６Ｄと、第２ノッチ部３７Ｄとが、第２多極磁石３２の第１多極磁石３１側に設けられている。第１ノッチ部３５Ｕは、Ｎ極とＳ極との境界ではなく、Ｎ極に設けられている。第２ノッチ部３５Ｄも、Ｎ極に設けられている。 As shown in FIG. 11, a first notch portion 35U, a first notch portion 36U, and a first notch portion 37U are provided on the second multipole magnet 32 side of the first multipole magnet 31. Further, the second notch portion 35D, the second notch portion 36D, and the second notch portion 37D are provided on the first multipole magnet 31 side of the second multipole magnet 32. The first notch portion 35U is provided at the N pole, not at the boundary between the N pole and the S pole. The second notch portion 35D is also provided at the north pole.

第１ノッチ部３５Ｕ、及び第２ノッチ部３５Ｄは、側面視でテーパを有し、Ｖ字状の切り欠きである。第１ノッチ部３５Ｕ、及び第２ノッチ部３５Ｄは、側面視でＵ字状の切り欠きであってもよい。 The first notch portion 35U and the second notch portion 35D have a taper in a side view and are V-shaped notches. The first notch portion 35U and the second notch portion 35D may be U-shaped notches in a side view.

実施形態３において、第１ノッチ部３５Ｕ、及び第２ノッチ部３５Ｄにおける位置決めの基準位置は、Ｎ極の位置であり、Ｎ極とＳ極との境界同士の間である。第１ノッチ部３５Ｕは、Ｓ極に設けられていてもよく、この場合、第２ノッチ部３５Ｄも、Ｓ極に設けられている。第１ノッチ部３５Ｕと第２ノッチ部３５Ｄとは、シャフト５にトルクが加わっていない初期状態において、軸方向に対向していればよく、周方向の位置は、問わない。 In the third embodiment, the positioning reference position in the first notch portion 35U and the second notch portion 35D is the position of the north pole, and is between the boundaries between the north pole and the south pole. The first notch portion 35U may be provided on the S pole, and in this case, the second notch portion 35D is also provided on the S pole. The first notch portion 35U and the second notch portion 35D may face each other in the axial direction in the initial state in which torque is not applied to the shaft 5, and their positions in the circumferential direction do not matter.

実施形態３において、第１ノッチ部３５Ｕ及び第２ノッチ部３５Ｄのみがあり、第１ノッチ部３６Ｕと、第１ノッチ部３７Ｕと、第２ノッチ部３６Ｄと、第２ノッチ部３７Ｄとがなくてもよい。または、実施形態３において、第１ノッチ部３５Ｕと、第１ノッチ部３６Ｕとが、第１多極磁石３１の第２多極磁石３２側に設けられ、第２ノッチ部３５Ｄと、第２ノッチ部３６Ｄとが、第２多極磁石３２の第１多極磁石３１側に設けられていてもよい。第１ノッチ部３５Ｕが第１ノッチ部３６Ｕと同じ作用効果を有する。第２ノッチ部３５Ｄが、第２ノッチ部３６Ｄと同じ作用効果を有する。そこで、第１ノッチ部３５Ｕ及び第２ノッチ部３５Ｄを用いて、図６に示すような治具を用いて、第１多極磁石３１と、第２多極磁石３２との位置決めをする詳細な説明は省略する。 In the third embodiment, there is only a first notch portion 35U and a second notch portion 35D, and there is no first notch portion 36U, a first notch portion 37U, a second notch portion 36D, and a second notch portion 37D. May be good. Alternatively, in the third embodiment, the first notch portion 35U and the first notch portion 36U are provided on the second multipole magnet 32 side of the first multipole magnet 31, and the second notch portion 35D and the second notch are provided. The portion 36D may be provided on the side of the first multi-pole magnet 31 of the second multi-pole magnet 32. The first notch portion 35U has the same effect as the first notch portion 36U. The second notch portion 35D has the same effect as the second notch portion 36D. Therefore, using the first notch portion 35U and the second notch portion 35D, a jig as shown in FIG. 6 is used to position the first multi-pole magnet 31 and the second multi-pole magnet 32 in detail. The explanation is omitted.

（実施形態４）
図１２は、実施形態４に係る相対角度検出装置を模式的に示した断面図である。図１３は、実施形態４に係るトルクセンサの模式図である。図１４は、実施形態４に係るトルクセンサの機能ブロックを示す模式図である。実施形態４と実施形態１とは、第１磁気センサ１１及び第２磁気センサ２１が設けられる数が異なる。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 (Embodiment 4)
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the relative angle detection device according to the fourth embodiment. FIG. 13 is a schematic diagram of the torque sensor according to the fourth embodiment. FIG. 14 is a schematic diagram showing a functional block of the torque sensor according to the fourth embodiment. The number of the first magnetic sensor 11 and the second magnetic sensor 21 provided is different between the fourth embodiment and the first embodiment. The same components as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

図１３に示すように、第１磁気センサ１２は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第１円Ｃ１上に配置される。図１２に示すように、第１磁気センサ１２は、第１多極磁石３１とラジアル方向に、磁気ギャップを介して対向している。第１磁気センサ１２は、第１磁気センサ１１と同じ磁気センサである。 As shown in FIG. 13, the first magnetic sensor 12 is arranged on the first circle C1 having a radius R centered on the central axis Ax. As shown in FIG. 12, the first magnetic sensor 12 faces the first multipole magnet 31 in the radial direction via a magnetic gap. The first magnetic sensor 12 is the same magnetic sensor as the first magnetic sensor 11.

図１３に示すように、第２磁気センサ２２は、中心軸Ａｘを中心とする半径Ｒの第２円Ｃ２上に配置される。図１２に示すように、第２磁気センサ２２は、第２多極磁石３２とラジアル方向に、磁気ギャップを介して対向している。第２磁気センサ２２は、第２磁気センサ２１と同じ磁気センサである。 As shown in FIG. 13, the second magnetic sensor 22 is arranged on the second circle C2 having a radius R centered on the central axis Ax. As shown in FIG. 12, the second magnetic sensor 22 faces the second multipole magnet 32 in the radial direction via a magnetic gap. The second magnetic sensor 22 is the same magnetic sensor as the second magnetic sensor 21.

第１磁気センサ１２は、第１多極磁石３１の回転に応じた第１回転角度θ１１をＥＣＵ６０に伝達する。また、第２磁気センサ２２は、第２多極磁石３２の回転に応じた第２回転角度θ１２をＥＣＵ６０に伝達する。 The first magnetic sensor 12 transmits the first rotation angle θ11 corresponding to the rotation of the first multipole magnet 31 to the ECU 60. Further, the second magnetic sensor 22 transmits the second rotation angle θ12 corresponding to the rotation of the second multipole magnet 32 to the ECU 60.

第１磁気センサ１１が故障した場合、図１４に示すように、差分演算部６１は、第１回転角度θ１１と第２回転角度θ２との差分を演算し、相対角度Δθ_ｉｏを演算することができる。第２磁気センサ２１が故障した場合、図１４に示すように、差分演算部６１は、第１回転角度θ１と第２回転角度θ１２との差分を演算し、相対角度Δθ_ｉｏを演算することができる。 When the first magnetic sensor 11 fails, as shown in FIG. 14, the difference calculation unit 61 calculates the difference between the first rotation angle θ11 and the second rotation angle θ2, and calculates the relative angle Δθ _io . can. When the second magnetic sensor 21 fails, as shown in FIG. 14, the difference calculation unit 61 calculates the difference between the first rotation angle θ1 and the second rotation angle θ12, and calculates the relative angle Δθ _io . can.

実施形態４に係る相対角度検出装置１０及びトルクセンサ１００は、第１磁気センサ１１、第１磁気センサ１２、第２磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２を備える。第１磁気センサ１１及び第１磁気センサ１２のいずれかが故障しても機能継続できる。第２磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２のいずれかが故障しても機能継続できる。このように、実施形態４に係る相対角度検出装置１０及びトルクセンサ１００は、冗長化システムを構築している。第１磁気センサは、２つを例示したが、３以上であってもよい。第２磁気センサは、２つを例示したが３以上であってもよい。 The relative angle detection device 10 and the torque sensor 100 according to the fourth embodiment include a first magnetic sensor 11, a first magnetic sensor 12, a second magnetic sensor 21, and a second magnetic sensor 22. Even if either the first magnetic sensor 11 or the first magnetic sensor 12 fails, the function can be continued. Even if either the second magnetic sensor 21 or the second magnetic sensor 22 fails, the function can be continued. As described above, the relative angle detection device 10 and the torque sensor 100 according to the fourth embodiment construct a redundant system. The first magnetic sensor is exemplified by two, but may be three or more. The second magnetic sensor is exemplified by two, but may be three or more.

３Ａ第１磁気スケールユニット
３Ｂ第２磁気スケールユニット
５シャフト
５Ｎ溝
６ハウジング
１０相対角度検出装置
１１、１２第１磁気センサ
２１、２２第２磁気センサ
３１第１多極磁石
３２第２多極磁石
３３、３３Ａ第１円筒部
３４、３４Ａ第２円筒部
３６Ｕ、３７Ｕ、３８Ｕ、３９Ｕ第１ノッチ部
３６Ｄ、３７Ｄ、３８Ｄ、３９Ｄ第２ノッチ部
４０軸受
４１内輪
４２外輪
４３転動体
４４センサハウジング
４５センサ基板
５１第１軸部
５２第２軸部
５３トーションバー部
６１差分演算部
６２トルク演算部
６３制御部
６４記憶部
９０治具
９１突出部
９１ｍ、９１ｎ、９２ｍ、９２ｎ目印線
９２突出部
９５ベース部
１００トルクセンサ
Ａｘ中心軸 3A 1st magnetic scale unit 3B 2nd magnetic scale unit 5 shaft 5N groove 6 housing 10 relative angle detectors 11, 12 1st magnetic sensor 21, 22 2nd magnetic sensor 31 1st multipolar magnet 32 2nd multipolar magnet 33 33A 1st Cylindrical Part 34, 34A 2nd Cylindrical Part 36U, 37U, 38U, 39U 1st Notch Part 36D, 37D, 38D, 39D 2nd Notch Part 40 Bearing 41 Inner Ring 42 Outer Ring 43 Rolling Body 44 Sensor Housing 45 Sensor Substrate 51 1st shaft part 52 2nd shaft part 53 Torsion bar part 61 Difference calculation unit 62 Torque calculation unit 63 Control unit 64 Storage unit 90 Jigger 91 Protruding parts 91m, 91n, 92m, 92n Mark line 92 Protruding part 95 Base part 100 Torque sensor Ax central axis

Claims

A torque sensor that detects torque applied to a shaft having a first shaft portion and a second shaft portion provided at positions different from those of the first shaft portion.
A first magnetic scale unit having a first multipole magnet that rotates in conjunction with the rotation of the first shaft portion and has different magnetic poles alternately arranged along the circumferential direction of the shaft.
It rotates in conjunction with the rotation of the second shaft portion, and has the same magnetic pole pitch as the magnetic pole pitch of the first multipole magnet, but different magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction of the shaft. A second magnetic scale unit having a second multi-pole magnet,
The first magnetic sensor arranged on the outer peripheral side of the first multi-pole magnet and
A second magnetic sensor arranged on the outer peripheral side of the second multipole magnet,
Equipped with
The first multi-pole magnet and the second multi-pole magnet are arranged in close proximity to each other.
On the second magnetic scale unit side of the first magnetic scale unit, there is at least one first notch portion indicating a reference position for positioning the first multipole magnet.
On the first magnetic scale unit side of the second magnetic scale unit, there is at least one second notch portion indicating a reference position for positioning the second multipole magnet.
Torque sensor.

The torque sensor according to claim 1, wherein the second notch portion is provided in the axial direction of the first notch portion in an initial state in which torque is not applied to the shaft.

The torque sensor according to claim 1 or 2, wherein the first magnetic scale unit has a plurality of the first notch portions, and the second magnetic scale unit has a plurality of the second notch portions. ..

The torque sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first notch portion is in the first multi-pole magnet, and the second notch portion is in the second multi-pole magnet.

The first magnetic scale unit further includes a first cylindrical portion for fixing the first multipole magnet to the outer periphery thereof.
The second magnetic scale unit further includes a second cylindrical portion for fixing the second multipole magnet to the outer periphery.
The torque sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first notch portion is in the first cylindrical portion, and the second notch portion is in the second cylindrical portion.