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JP2018179841A - Torque detector and ring magnet - Google Patents

Torque detector and ring magnet Download PDF

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JP2018179841A
JP2018179841A JP2017081802A JP2017081802A JP2018179841A JP 2018179841 A JP2018179841 A JP 2018179841A JP 2017081802 A JP2017081802 A JP 2017081802A JP 2017081802 A JP2017081802 A JP 2017081802A JP 2018179841 A JP2018179841 A JP 2018179841A
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Japan
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diameter portion
magnetic
ring magnet
large diameter
axial direction
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JP2017081802A
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Japanese (ja)
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隆徳 小室
Takanori Komuro
隆徳 小室
池田 幸雄
Yukio Ikeda
幸雄 池田
秋元 克弥
Katsuya Akimoto
克弥 秋元
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toque detector and a ring magnet with which it is possible to suppress the influence of a disturbance magnetic flux owing to its good sensitivity.SOLUTION: The torque detector comprises: a ring magnet 31, with a plurality of magnetic poles formed in the circumferential direction, that rotates together with a first rotary member 111; magnetic yokes 41, 42 provided so as to rotate together with a second rotary member 112 and constituted in such a way that a relative angle to the ring magnet 31 changes in accordance with the torsion of a torsion bar and the physical relation with the magnetic poles changes, so does the transferred magnetic flux, in accordance with a relative change of angle; and a first magnetism detection element 61 capable of detecting a change of magnetic flux guided by the magnetic yokes 41, 42. The ring magnet 31 includes a hollow cylindrical large diameter part 33 and a small diameter part 34 smaller in outside diameter than the large diameter part 33 and having an outer circumferential surface 34a formed so as to cross a surface perpendicular to the axial direction, and the magnetic yokes 41, 42 respectively include opposing parts 411, 421 facing the outer circumferential surface 34a of the small diameter part 34.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、トルク検出装置及びリング磁石に関する。   The present invention relates to a torque detection device and a ring magnet.

従来、車両の電動パワーステアリング装置には、操舵トルクを検出可能なトルク検出装置が設けられている。このようなトルク検出装置として、操舵トルクに加えて、操舵角をも検出可能なトルク操舵角センサが知られている。   Conventionally, a torque detection device capable of detecting a steering torque is provided in an electric power steering device of a vehicle. As such a torque detection device, a torque steering angle sensor capable of detecting a steering angle in addition to a steering torque is known.

トルク操舵角センサでは、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸とを連結するトーションバーの捩れ角度を検出することで、操舵トルクを検出するように構成されている。このようなトルク操舵角センサとして、入力軸に周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成された環状のリング磁石を設けると共に、出力軸にトーションバーの捩じれ応じてリング磁石との相対的な角度が変化し、当該相対的な角度の変化に伴って磁極との位置関係が変化し伝達する磁束が変化するように構成された磁路形成部材を設け、磁路形成部材により導かれた磁束の変化を磁気検出素子で検出することで、トーションバーの捩れ角度、すなわち操舵トルクを検出するものがある。   The torque steering angle sensor is configured to detect a steering torque by detecting a twist angle of a torsion bar connecting an input shaft and an output shaft of a steering shaft. As such a torque steering angle sensor, an annular ring magnet having a plurality of magnetic poles of different polarities formed along the circumferential direction is provided on the input shaft, and relative to the ring magnet according to the torsion of the torsion bar on the output shaft. Provided with a magnetic path forming member configured to change the relative angle, change the positional relationship with the magnetic pole, and change the transmitted magnetic flux, and There is one that detects a torsion angle of a torsion bar, that is, a steering torque by detecting a change in magnetic flux with a magnetic detection element.

また、トルク操舵角センサでは、入力軸や出力軸の回転角度を検出することで操舵角を検出している。例えば、入力軸のリング磁石と対向するように磁気検出素子を配置し、当該磁気検出素子で検出した磁界の強度を基に操舵角を検出することができる。   Further, in the torque steering angle sensor, the steering angle is detected by detecting the rotation angle of the input shaft or the output shaft. For example, the magnetic detection element can be disposed to face the ring magnet of the input shaft, and the steering angle can be detected based on the strength of the magnetic field detected by the magnetic detection element.

トルク操舵角センサでは、リング磁石と径方向に対向するように操舵角検出用の磁気検出素子を設けるため、磁路形成部材をリング磁石の径方向外方(リング磁石と操舵角検出用の磁気検出素子の間)に配置すると、操舵角の検出精度が低下するおそれが生じる。そのため、リング磁石の軸方向における端面(下面)と対向するように磁路形成部材を設けるのが一般的であった。   In the torque steering angle sensor, since a magnetic detection element for steering angle detection is provided to face the ring magnet in the radial direction, the magnetic path forming member is radially outward of the ring magnet (ring magnet and magnetic for steering angle detection If disposed between the detection elements), the detection accuracy of the steering angle may be reduced. Therefore, it is general to provide a magnetic path forming member so as to face the end surface (lower surface) in the axial direction of the ring magnet.

特開2016−99146号公報JP, 2016-99146, A

ところで、リング磁石は、リング磁石となる円環状の母材の径方向外方に、周方向に等間隔に複数のコイルを配置し、当該コイルで発生した磁界により母材に着磁を行うことにより製造される。よって、リング磁石のN極では、径方向外方へ向かう磁束の密度が大きくなり、軸方向へ向かう磁束の密度は小さくなる。   By the way, in the ring magnet, a plurality of coils are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer side in the radial direction of the annular base material to be the ring magnet, and the base material is magnetized by the magnetic field generated by the coils. Manufactured by Therefore, at the N pole of the ring magnet, the density of the magnetic flux directed radially outward increases, and the density of the magnetic flux directed axially decreases.

そのため、リング磁石の軸方向における端面と対向するように磁路形成部材を設けた従来技術では、トーションバーの捩れ角度の変化に対するトルク検出用の磁気検出素子で検出される磁束密度の変化量が小さくなってしまい、十分な感度が得られず、外乱磁束(外部から侵入する磁束)の影響によるトルク測定値の誤差も大きくなってしまう。   Therefore, in the related art in which the magnetic path forming member is provided to face the end face in the axial direction of the ring magnet, the amount of change in the magnetic flux density detected by the magnetic detection element for torque detection with respect to the change in torsion angle of the torsion bar is It becomes smaller and sufficient sensitivity can not be obtained, and the error of the torque measurement value due to the influence of the disturbance magnetic flux (magnetic flux penetrating from the outside) also becomes large.

そこで、本発明は、感度が良好であり外乱磁束の影響を抑制可能なトルク検出装置及びリング磁石を提供することを目的とする。   Then, an object of the present invention is to provide a torque detection device and a ring magnet which have high sensitivity and can suppress the influence of disturbance magnetic flux.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、トーションバーによって連結された第1回転部材と第2回転部材の連結部に配置され、前記第1回転部材及び前記第2回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第1回転部材と共に回転する環状のリング磁石と、前記第2回転部材と共に回転するように設けられ、前記トーションバーの捩じれに応じて前記リング磁石との相対的な角度が変化し、当該相対的な角度の変化に伴って、前記磁極との位置関係が変化し伝達する磁束が変化するように構成された複数の磁路形成部材と、前記複数の磁路形成部材により導かれた磁束の変化を検出可能な磁気検出素子と、を備え、前記リング磁石は、中空円筒状の大径部と、前記大径部の軸方向の一端部に設けられ、前記大径部より外径が小さく、軸方向に対して垂直な面に対して交差するように形成されている外周面を有する小径部と、を一体に有し、前記複数の磁路形成部材は、前記小径部の外周面と対向する対向部をそれぞれ有している、トルク検出装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned subject, the present invention is arranged in the connection part of the 1st rotation member connected by the torsion bar, and the 2nd rotation member, and the rotation axis of the 1st rotation member and the 2nd rotation member A plurality of magnetic poles of different polarities are formed along a circumferential direction centering on the ring, and an annular ring magnet that rotates with the first rotating member and a second rotating member are provided to rotate with the second rotating member. The plurality of coils are configured such that the relative angle with the ring magnet changes according to the twist, and the positional relationship with the magnetic pole changes and the transmitted magnetic flux changes with the relative angle change. A magnetic path forming member, and a magnetic detection element capable of detecting a change in magnetic flux led by the plurality of magnetic path forming members, wherein the ring magnet has a hollow cylindrical large diameter portion, and the large diameter portion Axial end of the And a small diameter portion having an outer peripheral surface smaller than the large diameter portion and formed so as to intersect a plane perpendicular to the axial direction. A magnetic path formation member provides a torque detection device which has an opposing part which counters an peripheral face of the above-mentioned small diameter part, respectively.

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、トーションバーによって連結された第1回転部材と第2回転部材の連結部に配置されたトルク検出装置に用いられ、前記第1回転部材及び前記第2回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第1回転部材と共に回転する環状のリング磁石であって、中空円筒状の大径部と、前記大径部の軸方向の一端部に設けられ、前記大径部より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面を有する小径部と、を一体に有する、リング磁石を提供する。   In addition, the present invention is used for a torque detection device disposed at a connecting portion of a first rotating member and a second rotating member connected by a torsion bar, for the purpose of solving the above-mentioned problems. A plurality of magnetic poles of different polarities are formed along a circumferential direction about the rotation axis of the second rotating member, and the ring magnet is a ring magnet that rotates with the first rotating member, wherein the large diameter of the hollow cylindrical shape A small diameter portion having an outer peripheral surface provided at the end in the axial direction of the large diameter portion and having an outer diameter smaller than the large diameter portion and intersecting a surface perpendicular to the axial direction And providing a ring magnet integrally.

本発明によれば、感度が良好であり外乱磁束の影響を抑制可能なトルク検出装置及びリング磁石を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a torque detection device and a ring magnet which have high sensitivity and can suppress the influence of disturbance magnetic flux.

本発明の一実施の形態に係るトルク検出装置としてのトルク操舵角センサが適用された電動パワーステアリング装置を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the electric-power-steering apparatus with which the torque steering angle sensor as a torque detection apparatus which concerns on one embodiment of this invention was applied. トルク操舵角センサの側面図である。It is a side view of a torque steering angle sensor. 図2のトルク操舵角センサにおけるトルク検出部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a torque detection unit in the torque steering angle sensor of FIG. 2; リング磁石を示す図であり、(a)は軸方向から見た平面図、(b)はそのA−A線断面図である。It is a figure which shows a ring magnet, (a) is the top view seen from the axial direction, (b) is the sectional view on the AA line. リング磁石の製造に用いる治具を示す図であり、(a)は平面図、(b)はそのB−B線断面図である。It is a figure which shows the jig | tool used for manufacture of a ring magnet, (a) is a top view, (b) is the BB sectional view taken on the line. 本発明の実施の形態の作用効果を説明する図であり、(a)はリング磁石からリラクタに導かれる磁束を説明する説明図、(b)はリラクタ角度に対する磁束密度の関係を示すグラフ図である。It is a figure explaining the effect of the embodiment of the present invention, (a) is an explanatory view explaining the magnetic flux led from the ring magnet to the reluctor, (b) is a graph showing the relationship of the magnetic flux density to the reluctor angle. is there. 本発明の比較対象となる比較例を示す図であり、(a)はリング磁石からリラクタに導かれる磁束を説明する説明図、(b)はリラクタ角度に対する磁束密度の関係を示すグラフ図である。It is a figure which shows the comparative example used as the comparison object of this invention, (a) is explanatory drawing explaining the magnetic flux guide | induced from a ring magnet to a relaxor, (b) is a graph which shows the relationship of the magnetic flux density to a relaxor angle. . 本発明の他の実施の形態を示す図であり、(a)はトルク検出部の断面図、(b)はリング磁石の断面図である。It is a figure which shows other embodiment of this invention, (a) is sectional drawing of a torque detection part, (b) is sectional drawing of a ring magnet. (a)は、図8の形態におけるリング磁石からリラクタに導かれる磁束を説明する説明図、(b)はリラクタ角度に対する磁束密度の関係を示すグラフ図である。(A) is explanatory drawing explaining the magnetic flux introduce | transduced from the ring magnet in the form of FIG. 8 to a relaxor, (b) is a graph which shows the relationship of the magnetic flux density with respect to a relaxor angle.

[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

(電動ステアリング装置の説明)
図1は、本実施の形態に係るトルク検出装置としてのトルク操舵角センサが適用された電動パワーステアリング装置1を示す模式図である。
(Description of electric steering device)
FIG. 1 is a schematic view showing an electric power steering apparatus 1 to which a torque steering angle sensor as a torque detection device according to the present embodiment is applied.

電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール10に連結されたステアリングシャフト11と、ステアリングシャフト11に自在継手12を介して連結されたインタミディエイトシャフト13と、インタミディエイトシャフト13に自在継手14を介して連結されたピニオンシャフト15と、ピニオンシャフト15のピニオン歯150と噛み合うラック歯160が形成されたラック軸16と、ステアリングホイール10の操舵操作に際してステアリングシャフト11に付与される操舵トルクに応じて操舵補助力を発生させる操舵補助機構17と、ステアリングホイール10の操舵角及び操舵トルクを検出するトルク操舵角センサ2と、を有している。   The electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft 11 coupled to a steering wheel 10, an intermediate shaft 13 coupled to the steering shaft 11 via a universal joint 12, and a universal joint 14 to the intermediate shaft 13. Steering according to the steering torque applied to the steering shaft 11 at the time of steering operation of the steering wheel 10, the rack shaft 16 having the pinion shaft 15 connected in series, the rack teeth 160 meshing with the pinion teeth 150 of the pinion shaft 15 The steering assist mechanism 17 generates an assist force, and the torque steering angle sensor 2 detects a steering angle and a steering torque of the steering wheel 10.

ラック軸16は、図略のラックハウジングに支持され、ステアリングホイール10の操舵操作に応じて車幅方向に移動する。転舵輪である左右前輪19L,19Rとラック軸16とは、左右のタイロッド18L,18Rによって連結されている。ラック軸16及びピニオンシャフト15は、ラックアンドピニオン式の操舵機構を構成する。   The rack shaft 16 is supported by a rack housing (not shown) and moves in the vehicle width direction in accordance with the steering operation of the steering wheel 10. The left and right front wheels 19L and 19R, which are steered wheels, and the rack shaft 16 are connected by left and right tie rods 18L and 18R. The rack shaft 16 and the pinion shaft 15 constitute a rack and pinion type steering mechanism.

本実施の形態では、操舵補助機構17がラック軸16に操舵補助力を付与するラックアシスト式の操舵補助機構であり、電動モータ170の回転力が例えばボールねじ機構によって直線方向の移動力に変換され、操舵補助力としてラック軸16に付与される。ただし、操舵補助機構17としては、ステアリングシャフト11を支持するステアリングコラムに設けられ、電動モータ170の回転力を例えばウォームギヤ機構によって減速し、操舵補助力としてステアリングシャフト11に付与するコラムアシスト式のものであってもよい。   In the present embodiment, the steering assist mechanism 17 is a rack assist type steering assist mechanism that applies a steering assist force to the rack shaft 16, and the rotational force of the electric motor 170 is converted into a moving force in a linear direction by, for example, a ball screw mechanism. And is applied to the rack shaft 16 as a steering assist force. However, as the steering assist mechanism 17, a column assist type that is provided on a steering column that supports the steering shaft 11, reduces the rotational force of the electric motor 170 by, for example, a worm gear mechanism, and applies it to the steering shaft 11 as a steering assist force. It may be

操舵補助機構17は、制御装置20からモータ電流の供給を受け、このモータ電流に応じた操舵補助力を発生させる。制御装置20は、トルク操舵角センサ2の出力信号に基づいて操舵トルク及び操舵角を演算するトルク・操舵角演算部21と、トルク・操舵角演算部21の演算結果に基づいて付与すべき操舵補助力を演算する操舵補助力演算部22と、操舵補助力演算部22で演算された操舵補助力に応じたモータ電流を出力し、操舵補助機構17の電動モータ170を駆動するモータ駆動回路23とを有している。   The steering assist mechanism 17 receives supply of a motor current from the control device 20 and generates a steering assist force corresponding to the motor current. The control device 20 calculates a steering torque and a steering angle based on an output signal of the torque steering angle sensor 2, and a steering that should be given based on the calculation result of the torque and steering angle calculation unit 21. A steering assist force computing unit 22 that computes an assist force, and a motor drive circuit 23 that outputs a motor current according to the steering assist force computed by the steering assist force computation unit 22 and drives an electric motor 170 of the steering assist mechanism 17. And.

操舵補助力演算部22は、操舵トルクが大きいほど、また操舵角の時間的な変化に基づいて演算される操舵速度が高いほど、操舵補助機構17によって操舵機構に付与される操舵補助力が大きくなるように演算を行う。また、トルク・操舵角演算部21で演算された操舵角は、例えば車両の横滑り防止装置(ESC : Electronic Stability Control)等における制御にも用いられる。   The steering assist force calculation unit 22 increases the steering assist force applied to the steering mechanism by the steering assist mechanism 17 as the steering torque increases and as the steering speed calculated based on the temporal change in the steering angle increases. Calculate to be The steering angle calculated by the torque / steering angle calculation unit 21 is also used for control in, for example, a skid prevention device (ESC: Electronic Stability Control) of a vehicle.

ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール10側の第1回転部材111と、インタミディエイトシャフト13側の第2回転部材112とを有し、第1回転部材111と第2回転部材112とが、図示しないトーションバーによって連結されている。トルク操舵角センサ2は、第1回転部材111と第2回転部材112との連結部に配置されている。なお、本実施の形態では、トルク操舵角センサ2がステアリングシャフト11に配置されているが、これに限らず、例えばピニオンシャフト15にトルク操舵角センサ2を配置してもよい。   The steering shaft 11 has a first rotating member 111 on the steering wheel 10 side and a second rotating member 112 on the intermediate shaft 13 side, and the first rotating member 111 and the second rotating member 112 are not shown. It is connected by a torsion bar. The torque steering angle sensor 2 is disposed at a connecting portion between the first rotating member 111 and the second rotating member 112. In the present embodiment, the torque steering angle sensor 2 is disposed on the steering shaft 11. However, the present invention is not limited to this. For example, the torque steering angle sensor 2 may be disposed on the pinion shaft 15.

(トルク操舵角センサ2の説明)
次に、トルク操舵角センサ2の構成について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、ステアリングシャフト11の軸方向におけるステアリングホイール10側を「上」とし、その反対側(インタミディエイトシャフト13側)を「下」として説明するが、この「上」又は「下」は、電動パワーステアリング装置1の使用状態における鉛直方向の上下を限定するものではない。
(Description of torque steering angle sensor 2)
Next, the configuration of the torque steering angle sensor 2 will be described. In the following, for convenience of explanation, the side of the steering wheel 10 in the axial direction of the steering shaft 11 is referred to as "upper", and the opposite side (the side of the intermediate shaft 13) is referred to as "lower". Alternatively, “below” does not limit the vertical direction in the use state of the electric power steering apparatus 1.

図2は、トルク操舵角センサの側面図である。ステアリングシャフト11の第1回転部材111及び第2回転部材112は、回転軸線Oを共有し、ステアリングホイール10と共に回転する。第1回転部材111と第2回転部材112とは、ステアリングホイール10の操舵トルクに応じて捩れ角度を生じるトーションバー(不図示)によって連結されている。トーションバーは、その軸方向における一方の端部が第1回転部材111に相対回転不能に連結され、他方の端部が第2回転部材112に相対回転不能に連結されている。トルク操舵角センサ2は、第1回転部材111と第2回転部材112の連結部に配置されている。   FIG. 2 is a side view of the torque steering angle sensor. The first rotation member 111 and the second rotation member 112 of the steering shaft 11 share the rotation axis O and rotate with the steering wheel 10. The first rotating member 111 and the second rotating member 112 are connected by a torsion bar (not shown) that generates a twisting angle according to the steering torque of the steering wheel 10. One end of the torsion bar in the axial direction is non-rotatably connected to the first rotation member 111 and the other end is non-rotationally connected to the second rotation member 112. The torque steering angle sensor 2 is disposed at a connecting portion of the first rotating member 111 and the second rotating member 112.

トルク操舵角センサ2は、操舵トルクを検出するためのトルク検出部2a、及び操舵角を検出するための操舵角検出部2bを有し、ステアリングシャフト11をチルト調整可能に保持するコラムハウジング(不図示)に収容されている。コラムハウジングは、第1回転部材111の回転によって回転しない本発明の「非回転部材」の一態様である。   The torque steering angle sensor 2 has a torque detection unit 2a for detecting a steering torque, and a steering angle detection unit 2b for detecting a steering angle, and a column housing (not suitable for holding the steering shaft 11 in a tilt adjustable manner). In the figure). The column housing is an aspect of the “non-rotating member” of the present invention which is not rotated by the rotation of the first rotating member 111.

(トルク検出部2aの説明)
まず、トルク検出部2aについて説明する。図3は、トルク検出部2aの断面図である。
(Description of torque detection unit 2a)
First, the torque detection unit 2a will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of the torque detection unit 2a.

図2,3に示すように、トルク検出部2aは、第1回転部材111と共に回転する環状のリング磁石31と、リング磁石31による磁束の磁路を形成する複数の磁路形成部材(リラクタ)としての第1磁気ヨーク(第1リラクタ)41及び第2磁気ヨーク(第2リラクタ)42と、第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42の磁束を集める1対の集磁リング51,52と、一対の集磁リング51,52の間の磁界の強度を検出可能な第1磁気検出素子61と、を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the torque detection unit 2 a includes an annular ring magnet 31 that rotates with the first rotating member 111 and a plurality of magnetic path forming members (reluctors) that form magnetic paths of magnetic flux by the ring magnet 31. As a first magnetic yoke (first reluctor) 41 and a second magnetic yoke (second reluctor) 42, and a pair of magnetic flux collecting rings 51 and 52 for collecting the magnetic flux of the first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42; And a first magnetic detection element 61 capable of detecting the strength of the magnetic field between the pair of magnetic flux collecting rings 51 and 52.

リング磁石31には、回転軸線Oを中心とした周方向に沿って磁性の異なる複数の磁極が形成されている。本実施の形態では、4つのN極311及び4つのS極312からなる8つの磁極がリング磁石31に形成されている。リング磁石31の詳細な形状等については後述する。   The ring magnet 31 is formed with a plurality of magnetic poles of different magnetism along the circumferential direction around the rotation axis O. In the present embodiment, eight magnetic poles consisting of four N poles 311 and four S poles 312 are formed in the ring magnet 31. The detailed shape of the ring magnet 31 will be described later.

集磁リング51,52は、リング磁石31から軸方向(回転軸線方向)にずれた位置(ここでは下方)に配置されている。集磁リング51,52は、第1集磁リング51と、第1集磁リング51よりも上方に配置された第2集磁リング52と、を有し、両集磁リング51,52よりもさらに上方に、リング磁石31が配置されている。両集磁リング51,52は、両回転部材111,112の回転に伴って回転しないように、両回転部材111,112と離間して設けられており、コラムハウジング等の非回転部材に固定されている。   The magnet collection rings 51 and 52 are disposed at positions (here, downward) offset from the ring magnet 31 in the axial direction (rotational axis direction). The magnet collection rings 51, 52 have a first magnet collection ring 51 and a second magnet collection ring 52 disposed above the first magnet collection ring 51, and both magnet collection rings 51, 52 A ring magnet 31 is disposed further above. Both magnetic flux collecting rings 51 and 52 are provided separately from both rotating members 111 and 112 so as not to rotate with rotation of both rotating members 111 and 112, and fixed to a non-rotating member such as a column housing ing.

集磁リング51,52は、軸方向の幅が径方向の厚みよりも大きい円筒状に形成され、リング磁石31と同軸上に配置された環状部511,521を有している。第1集磁リング51では、環状部511の上端部から上方に延在するように連結部512が一体に設けられ、連結部512から径方向外方に突出するように対向片513が一体に設けられている。第2集磁リング52では、環状部521の下端部から下方に延在するように連結部522が一体に設けられ、連結部522から径方向外方に突出するように対向片523が一体に設けられている。両対向片513,523は、所定の間隔で軸方向に対向するように設けられており、両対向片513,523間にトルク検出用の第1磁気検出素子61が配置されている。   The magnet collection rings 51 and 52 are formed in a cylindrical shape having a width in the axial direction larger than a thickness in the radial direction, and have annular portions 511 and 521 coaxially arranged with the ring magnet 31. In the first magnetism collecting ring 51, the connecting portion 512 is integrally provided so as to extend upward from the upper end portion of the annular portion 511, and the opposing piece 513 is integrally formed so as to protrude radially outward from the connecting portion 512. It is provided. In the second magnetism collecting ring 52, the connecting portion 522 is integrally provided so as to extend downward from the lower end portion of the annular portion 521, and the opposing piece 523 is integrally formed so as to protrude radially outward from the connecting portion 522 It is provided. The two facing pieces 513 and 523 are provided so as to axially face each other at a predetermined interval, and the first magnetic detection element 61 for detecting torque is disposed between the two facing pieces 513 and 523.

第1磁気検出素子61は、例えばホール効果を利用して磁界の強度を検出するホールICである。第1磁気検出素子61は、一対の集磁リング51,52の間の磁界の強度を検出することで、第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42により導かれた磁束の変化を検出可能となっている。第1磁気検出素子61の出力信号は、制御装置20に出力され、制御装置20のトルク・操舵角演算部21にて、第1磁気検出素子61の出力信号を基に操舵トルクの演算が行われる。   The first magnetic detection element 61 is, for example, a Hall IC that detects the strength of the magnetic field using the Hall effect. The first magnetic detection element 61 is capable of detecting a change in magnetic flux led by the first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42 by detecting the strength of the magnetic field between the pair of magnetic flux collecting rings 51 and 52. It has become. The output signal of the first magnetic detection element 61 is output to the control device 20, and the torque / steering angle calculation unit 21 of the control device 20 calculates the steering torque based on the output signal of the first magnetic detection element 61. It will be.

磁路形成部材としての第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42は、樹脂等からなる保持部材(不図示)により保持され第2回転部材112に固定されており、第2回転部材112と共に回転する。   The first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42 as magnetic path forming members are held by a holding member (not shown) made of resin or the like and fixed to the second rotating member 112, and rotate together with the second rotating member 112. Do.

第1磁気ヨーク41は、リング磁石31と第1集磁リング51とを磁気的に結合させるように構成され、第2磁気ヨーク42は、リング磁石31と第2集磁リング52とを磁気的に結合させるように構成されている。   The first magnetic yoke 41 is configured to magnetically couple the ring magnet 31 and the first magnet collection ring 51, and the second magnetic yoke 42 magnetically couples the ring magnet 31 and the second magnet collection ring 52. It is configured to be coupled to.

磁路形成部材としての第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42は、トーションバーの捩じれ応じてリング磁石31との相対的な角度が変化し、当該相対的な角度の変化に伴って、磁極311,312との位置関係が変化し伝達する磁束が変化するように構成されている。第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42の詳細な形状等については後述する。   The first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42 as magnetic path forming members change their relative angles with the ring magnet 31 according to the torsion of the torsion bar, and the magnetic poles change with the relative angle change. The positional relationship with the components 311 and 312 changes so that the magnetic flux to be transmitted changes. Detailed shapes and the like of the first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42 will be described later.

(リング磁石31の説明)
本実施の形態では、リング磁石31は、中空円筒状の大径部33と、軸方向における大径部33の一端部に設けられ、大径部33より外径が小さい中空円筒状の小径部34と、を一体に有している。小径部34の内径は、大径部33の内径と等しい。
(Description of ring magnet 31)
In the present embodiment, the ring magnet 31 is provided at the hollow cylindrical large diameter portion 33 and at one end of the large diameter portion 33 in the axial direction, and the hollow cylindrical small diameter portion is smaller in outer diameter than the large diameter portion 33 And 34 are integrated. The inner diameter of the small diameter portion 34 is equal to the inner diameter of the large diameter portion 33.

小径部34の外周面34aは、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている。本実施の形態においては、小径部34の外周面は、軸方向及び周方向に沿うように形成されている。また、リング磁石31は、大径部33と小径部34との間に、軸方向に対して垂直な段差面35aを有する段差部35を有している。   The outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 is formed to intersect with a surface perpendicular to the axial direction. In the present embodiment, the outer peripheral surface of the small diameter portion 34 is formed along the axial direction and the circumferential direction. Further, the ring magnet 31 has a step portion 35 having a step surface 35 a perpendicular to the axial direction between the large diameter portion 33 and the small diameter portion 34.

本実施の形態では、小径部34の軸方向長さh1を、リング磁石31全体の軸方向長さHの1/3に設定した。リング磁石31における小径部34の割合が大きすぎると、小径部34からの磁束が後述する操舵角検出用の第2磁気検出素子62に影響を及ぼし、操舵角の検出精度が低下してしまうおそれがあるため、小径部34の軸方向長さh1は、リング磁石31全体の軸方向長さHの1/2以下とすることが望ましい。   In the present embodiment, the axial length h 1 of the small diameter portion 34 is set to 1/3 of the axial length H of the entire ring magnet 31. If the ratio of the small diameter portion 34 in the ring magnet 31 is too large, the magnetic flux from the small diameter portion 34 may affect the second magnetic detection element 62 for detecting the steering angle described later, which may lower the detection accuracy of the steering angle. Therefore, it is desirable that the axial length h1 of the small diameter portion 34 be 1⁄2 or less of the axial length H of the entire ring magnet 31.

また、詳細は後述するが、本実施の形態では、大径部33の外周面を軸方向下方に延長した仮想面と、小径部34の外周面34aとの間の空間に、磁路形成部材である第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42の対向部411,421が配置されることになる。よって、大径部33と小径部34の外径の差wは、第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42の厚さ等を考慮し、第1磁気ヨーク41及び第2磁気ヨーク42を上記空間に収容できる程度に設定するとよい。   Further, although the details will be described later, in the present embodiment, a magnetic path forming member is provided in a space between an imaginary surface obtained by extending the outer peripheral surface of the large diameter portion 33 axially downward and the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34. The facing portions 411 and 421 of the first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42 are disposed. Therefore, the difference w between the outer diameters of the large diameter portion 33 and the small diameter portion 34 takes into account the thickness of the first magnetic yoke 41 and the second magnetic yoke 42, and the like. It should be set to the extent that it can be accommodated in space.

図5(a),(b)に示すように、リング磁石31は、リング磁石31となる母材91を治具92にセットし、8個のコイル93により母材91に磁界を印加して着磁することにより製造される。図5(a)では、コイル93で発生させる磁界の向きを破線矢印にて示している。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the ring magnet 31 sets the base material 91 to be the ring magnet 31 in the jig 92 and applies a magnetic field to the base material 91 by eight coils 93. Manufactured by magnetizing. In FIG. 5A, the direction of the magnetic field generated by the coil 93 is indicated by a broken arrow.

治具92には、母材91を収容する母材収容穴92aと、コイル93を収容する8個のコイル収容穴92bが形成されている。コイル収容穴92bは、母材収容穴92aの径方向外方に、周方向に等間隔に形成されている。母材収容穴92aに母材91を、コイル収容穴92bにコイル93をそれぞれ収容すると、母材91の径方向外方に、周方向に等間隔に8個のコイル93が配置された状態となる。この状態でコイル93の電流を流し、コイル93で発生させた磁界により母材91を着磁すると、リング磁石31が得られる。   In the jig 92, a base material accommodation hole 92a for accommodating the base material 91 and eight coil accommodation holes 92b for accommodating the coils 93 are formed. The coil accommodation holes 92b are formed at equal intervals in the circumferential direction outward in the radial direction of the base material accommodation hole 92a. When the base material 91 is accommodated in the base material accommodation hole 92a and the coil 93 is accommodated in the coil accommodation hole 92b, eight coils 93 are arranged at equal intervals in the circumferential direction outward in the radial direction of the matrix 91 Become. In this state, when the current of the coil 93 flows and the base material 91 is magnetized by the magnetic field generated by the coil 93, the ring magnet 31 is obtained.

本実施の形態では、図5(b)に示すように、母材収容穴92aに母材91を、コイル収容穴92bにコイル93をそれぞれ収容した状態において、母材91における大径部33の軸方向中心位置と、コイル93の中心位置が径方向に対向するようにした。これにより、大径部33の軸方向中心位置を、磁化の中心位置(N極311において軸方向外方へ向かう磁束の密度が最も大きくなる位置)とした。後述するが、この磁化の中心位置と径方向に対向するように、操舵角検出用の第2磁気検出素子62が配置されることになる。これにより、第2磁気検出素子62で検出されるリング磁石31からの磁束の軸方向(Z方向)成分を小さくでき、磁気検出素子62における検出精度を向上できる。つまり、リング磁石31に小径部34を形成した場合であっても、第2磁気検出素子62に対する磁界の軸方向における対称性を維持して操舵角の検出精度が低下してしまうことを抑制可能になる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, in the state where the base material 91 is accommodated in the base material accommodation hole 92a and the coil 93 is accommodated in the coil accommodation hole 92b, The axial center position and the center position of the coil 93 are radially opposed. Thus, the axial center position of the large diameter portion 33 is set as the center position of the magnetization (the position where the density of the magnetic flux directed outward in the axial direction in the N pole 311 is the largest). As will be described later, the second magnetic detection element 62 for detecting the steering angle is disposed so as to radially face the central position of the magnetization. Thus, the axial direction (Z direction) component of the magnetic flux from the ring magnet 31 detected by the second magnetic detection element 62 can be reduced, and the detection accuracy of the magnetic detection element 62 can be improved. That is, even when the small diameter portion 34 is formed in the ring magnet 31, the symmetry in the axial direction of the magnetic field with respect to the second magnetic detection element 62 can be maintained, and the detection accuracy of the steering angle can be suppressed from decreasing. become.

(磁気ヨーク41,42の説明)
図3に示すように、第1磁気ヨーク41は、リング磁石31の小径部34の外周面34aと平行に対向する対向部411と、第1集磁リング51の環状部511との間で磁束を受け渡しする受け渡し部413と、対向部411と受け渡し部413との間で磁束を伝達する伝達部412とを一体に有している。
(Description of the magnetic yokes 41 and 42)
As shown in FIG. 3, the first magnetic yoke 41 has a magnetic flux between the facing portion 411 facing in parallel to the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 of the ring magnet 31 and the annular portion 511 of the first magnetism collecting ring 51. And a transmission portion 412 for transmitting a magnetic flux between the facing portion 411 and the delivery portion 413.

対向部411は、小径部34の外周面34aと径方向に対向する板状に形成されており、軸方向に延在している。ここでは、小径部34の外周面34aと対向部411との間隔dを0.5mmに設定した。本実施の形態では、対向部411の上端から径方向外方に延び、段差面35aと軸方向に対向する段差面対向部414をさらに有している。   The facing portion 411 is formed in a plate shape that radially faces the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34, and extends in the axial direction. Here, the distance d between the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 and the facing portion 411 was set to 0.5 mm. In the present embodiment, there is further provided a step surface facing portion 414 extending radially outward from the upper end of the facing portion 411 and axially facing the step surface 35a.

伝達部412は、対向部411の下端部から径方向内方に延びる第1径方向伝達部412aと、第1径方向伝達部412aの径方向内方の端部から軸方向に沿って下方に延びる軸方向伝達部412bと、軸方向伝達部412bの下端部から径方向外方に延び受け渡し部413に接続される第2径方向伝達部412cとからなり、略コの字状に形成されている。受け渡し部413は、第1集磁リング51の環状部511の内周面511aと径方向に対向する板状に形成されており、軸方向に延在している。   The transmitting portion 412 extends axially downward from the radially inner end of the first radial transmitting portion 412 a extending radially inward from the lower end of the facing portion 411 and the radial inner end of the first radial transmitting portion 412 a. An axially extending transmission portion 412b extending from the lower end of the axially transmitting portion 412b and a second radial transmission portion 412c connected to the delivery portion 413 and extending in the radial direction are formed in a substantially U-shape There is. The delivery portion 413 is formed in a plate shape that radially faces the inner circumferential surface 511 a of the annular portion 511 of the first magnetism collecting ring 51, and extends in the axial direction.

同様に、第2磁気ヨーク42は、リング磁石31の小径部34の外周面34aと平行に対向する対向部421と、第2集磁リング52の環状部521との間で磁束を受け渡しする受け渡し部423と、対向部421と受け渡し部423との間で磁束を伝達する伝達部422とを一体に有している。   Similarly, the second magnetic yoke 42 transfers magnetic flux between the facing portion 421 facing in parallel to the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 of the ring magnet 31 and the annular portion 521 of the second magnetic flux collecting ring 52. A portion 423 and a transmission portion 422 for transmitting a magnetic flux between the facing portion 421 and the delivery portion 423 are integrally provided.

対向部421は、小径部34の外周面34aと径方向に対向する板状に形成されており、軸方向に延在している。ここでは、小径部34の外周面34aと対向部421との間隔dを0.5mmに設定した。本実施の形態では、対向部421の上端から径方向外方に延び、段差面35aと軸方向に対向する段差面対向部424をさらに有している。   The facing portion 421 is formed in a plate shape that radially faces the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 and extends in the axial direction. Here, the distance d between the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 and the facing portion 421 was set to 0.5 mm. In the present embodiment, there is further provided a step surface facing portion 424 extending radially outward from the upper end of the facing portion 421 and axially facing the step surface 35a.

伝達部422は、対向部411の下端部から連続し軸方向に沿って下方に延びる軸方向伝達部422aと、軸方向伝達部422aの下端部から径方向外方に延び受け渡し部423に接続される径方向伝達部422bとからなる。受け渡し部413は、第2集磁リング52の環状部521の内周面521aと径方向に対向する板状に形成されており、軸方向に延在している。   The transmitting portion 422 is connected to an axial transmitting portion 422a which extends continuously from the lower end of the facing portion 411 and extends downward in the axial direction, and extends outward in a radial direction from the lower end of the axial transmitting portion 422a. And a radial direction transmitting portion 422b. The delivery portion 413 is formed in a plate shape that radially faces the inner circumferential surface 521 a of the annular portion 521 of the second magnetism collecting ring 52, and extends in the axial direction.

このように、本実施の形態では、両磁気ヨーク41,42は、小径部34の外周面34aと対向する対向部411,421をそれぞれ有している。両磁気ヨーク41,42は、例えば帯状の1枚の金属板を折り曲げ加工することにより形成される。   As described above, in the present embodiment, the two magnetic yokes 41 and 42 respectively have the facing portions 411 and 421 facing the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34. The two magnetic yokes 41 and 42 are formed, for example, by bending a strip of metal plate.

本実施の形態では、磁気ヨーク41,42は、対向部411,421側の端部(ここでは、段差面対向部414,424の端部)が、大径部33よりも径方向外方に突出していない。つまり、本実施の形態では、大径部33の外周面を軸方向に延長した仮想面と、小径部34の外周面34aとの間の空間に、両磁気ヨーク41,42の対向部411,421が配置される。本実施の形態では、段差面対向部414,424の端面の径方向位置と大径部33の外周面の径方向位置とが略一致するようにした。   In the present embodiment, in the magnetic yokes 41 and 42, the end on the opposing portion 411, 421 side (here, the end of the step surface opposing portion 414, 424) is radially outward of the large diameter portion 33. It does not stand out. That is, in the present embodiment, in the space between the virtual surface obtained by extending the outer peripheral surface of the large diameter portion 33 in the axial direction and the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34, the opposing portions 411 of the two magnetic yokes 41 and 42 421 is arranged. In the present embodiment, the radial positions of the end surfaces of the step surface opposing portions 414 and 424 and the radial positions of the outer peripheral surface of the large diameter portion 33 substantially coincide with each other.

(トルク検出部2aの動作)
両磁気ヨーク41,42は、ステアリングシャフト11に操舵トルクが付与されていないときに、対向部411,421の中央部が、リング磁石31のN極311とS極312との境界部に向かい合うように設けられている。この状態では、第1磁気検出素子61で検出される磁界の強度は実質的にゼロとなる。
(Operation of torque detection unit 2a)
When the steering torque is not applied to the steering shaft 11, both magnetic yokes 41 and 42 have their central portions facing the boundary between the N pole 311 and the S pole 312 of the ring magnet 31. Provided in In this state, the strength of the magnetic field detected by the first magnetic detection element 61 is substantially zero.

ここで、ステアリングシャフト11に操舵トルクが付与されてトーションバーが捩じれると、この捩じれによって、リング磁石31と第1及び第2磁気ヨーク41,42とが相対回転し、リング磁石31の磁極311,312に対する磁気ヨーク41,42の対向部411,421の対向位置がリング磁石31の周方向にずれる。   Here, when a steering torque is applied to the steering shaft 11 and the torsion bar is twisted, the ring magnet 31 and the first and second magnetic yokes 41 and 42 rotate relative to each other by this twist, and the magnetic pole 311 of the ring magnet 31 , 312 in the circumferential direction of the ring magnet 31.

例えばリング磁石31が第1及び第2磁気ヨーク41,42に対して図3(a)の矢印C方向に所定角度(例えば5°)回転すると、第1磁気ヨーク41の対向部411と軸方向に対向するリング磁石31の磁極のうち、N極311が占める割合がS極312よりも高くなる。また、第2磁気ヨーク42の対向部421と軸方向に対向するリング磁石31の磁極のうち、S極312が占める割合がN極311よりも高くなる。これにより、N極311から放出される磁束の一部が第1磁気ヨーク41及び第1集磁リング51を経て第1磁気検出素子61を通過し、第2集磁リング52及び第2磁気ヨーク42を経てS極312に戻る。   For example, when the ring magnet 31 rotates a predetermined angle (for example, 5 °) in the direction of arrow C in FIG. 3A with respect to the first and second magnetic yokes 41 and 42, the opposing portion 411 of the first magnetic yoke 41 and the axial direction Of the magnetic poles of the ring magnet 31 facing each other, the ratio occupied by the N pole 311 is higher than that of the S pole 312. Further, of the magnetic poles of the ring magnet 31 axially opposed to the facing portion 421 of the second magnetic yoke 42, the ratio occupied by the S pole 312 is higher than that of the N pole 311. As a result, part of the magnetic flux emitted from the N pole 311 passes through the first magnetic yoke 41 and the first magnetic flux collecting ring 51 and passes through the first magnetic detection element 61, and the second magnetic flux collecting ring 52 and the second magnetic yoke It returns to S pole 312 through 42.

一方、リング磁石31が第1及び第2磁気ヨーク41,42に対して矢印C方向とは逆方向に回転した場合には、第1磁気ヨーク41の対向部411と軸方向に対向するリング磁石31の磁極のうち、S極312が占める割合がN極311よりも高くなり、第2磁気ヨーク42の対向部421と軸方向に対向するリング磁石31の磁極のうち、N極311が占める割合がS極312よりも高くなる。これにより、第1磁気検出素子61を上記とは逆方向に磁束が通過する。   On the other hand, when the ring magnet 31 rotates in the direction opposite to the arrow C direction with respect to the first and second magnetic yokes 41 and 42, the ring magnet axially opposed to the facing portion 411 of the first magnetic yoke 41 Of the 31 magnetic poles, the ratio occupied by the S pole 312 is higher than that of the N pole 311, and the ratio occupied by the N pole 311 among the magnetic poles of the ring magnet 31 axially opposed to the facing portion 421 of the second magnetic yoke 42 Is higher than the S pole 312. Thereby, the magnetic flux passes through the first magnetic detection element 61 in the opposite direction to the above.

第1磁気検出素子61で検出される磁界の強度(磁束密度)は、トーションバーの捩じれ量、すなわちリング磁石31と磁気ヨーク41,42の相対的な角度(以下、リラクタ角度という)に比例する。よって、制御装置20のトルク・操舵角演算部21は、第1磁気検出素子61が検出した磁界の強度を基に、リング磁石31と磁路形成部材(磁気ヨーク41,42)との相対的な角度であるリアクタ角度を求め、求めたリアクタ角度を基に、ステアリングホイール10の操舵トルクを演算する。   The strength (magnetic flux density) of the magnetic field detected by the first magnetic detection element 61 is proportional to the amount of torsion of the torsion bar, that is, the relative angle between the ring magnet 31 and the magnetic yokes 41 and 42 (hereinafter referred to as the reluctor angle). . Therefore, based on the strength of the magnetic field detected by the first magnetic detection element 61, the torque / steering angle calculation unit 21 of the control device 20 compares the ring magnet 31 with the magnetic path forming members (magnetic yokes 41, 42). The reactor angle which is a proper angle is determined, and the steering torque of the steering wheel 10 is calculated based on the determined reactor angle.

上述のように、リング磁石31では、N極311から径方向外方に向かう磁束の密度が比較的大きくなり、N極311から軸方向外方に向かう磁束の密度が比較的小さくなる。図6(a)に示すように、小径部34の外周面34aと対向するように対向部411,421を配置することで、磁気ヨーク41,42をリング磁石31(大径部33)よりも径方向外方に配置せずとも、小径部34から径方向外方へ向かう磁束を対向部411,421にて集めることが可能になる。よって、本実施の形態によれば、対向部411,421をリング磁石31の軸方向端面に対向させた場合と比較して、リング磁石31から磁気ヨーク41,42に流れ込む磁束の磁束密度を増大させ、第1磁気検出素子61で検出される磁束密度も増大させることが可能になる。その結果、リラクタ角度の変化に対する第1磁気検出素子61で検出される磁束密度の変化量(以下、トルク磁束密度変化係数という。単位は[mT/°])が大きくなり、トルク検出の感度が向上すると共に、外乱磁束(外部から侵入する磁束)の影響によるトルク測定値の誤差も低減可能になる。   As described above, in the ring magnet 31, the density of the magnetic flux directed radially outward from the N pole 311 is relatively large, and the density of the magnetic flux directed axially outward from the N pole 311 is relatively reduced. As shown in FIG. 6A, the magnetic yokes 41 and 42 are arranged to be larger than the ring magnet 31 (large diameter portion 33) by arranging the opposing portions 411 and 421 so as to face the outer peripheral surface 34a of the small diameter portion 34. It is possible to collect the magnetic fluxes directed radially outward from the small diameter portion 34 at the opposing portions 411 and 421 without being disposed radially outward. Therefore, according to the present embodiment, the magnetic flux density of the magnetic flux flowing from the ring magnet 31 into the magnetic yokes 41 and 42 is increased compared to the case where the facing portions 411 and 421 are opposed to the axial end face of the ring magnet 31. It is possible to increase the magnetic flux density detected by the first magnetic detection element 61. As a result, the amount of change in magnetic flux density detected by the first magnetic detection element 61 with respect to the change in reluctor angle (hereinafter referred to as the torque magnetic flux density change coefficient. The unit is [mT / °]) becomes large, and the torque detection sensitivity is While improving, it also becomes possible to reduce the error of the torque measurement value due to the influence of disturbance magnetic flux (magnetic flux entering from the outside).

本実施の形態において、リラクタ角度に対する第1磁気検出素子61で検出される磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーション結果を図6(b)に示す。図6(b)に示すように、本実施の形態では、トルク磁束密度変化係数(図6(b)のグラフにおける傾き)は、2.42[mT/°]であった。   In the present embodiment, the simulation of the magnetic flux density detected by the first magnetic detection element 61 with respect to the relaxor angle was performed. The simulation results are shown in FIG. As shown in FIG. 6 (b), in the present embodiment, the torque magnetic flux density change coefficient (slope in the graph of FIG. 6 (b)) was 2.42 [mT / °].

ここで、比較のため、図7(a)に示すような小径部34を有さない円筒状のリング磁石37を用い、磁気ヨーク43の端部をリング磁石31の軸方向端面に対向させた比較例について、同様にシミュレーションを行った。シミュレーション結果を図7(b)に示す。図7(b)に示すように、比較例では、トルク磁束密度変化係数は、1.21[mT/°]であった。図6(b)と図7(b)とを比較すればわかるように、本実施の形態では、比較例と比較してトルク磁束密度変化係数が大きく、良好な感度が得られている。   Here, for comparison, the end portion of the magnetic yoke 43 was made to face the end face in the axial direction of the ring magnet 31 using the cylindrical ring magnet 37 not having the small diameter portion 34 as shown in FIG. 7A. The simulation was similarly performed for the comparative example. The simulation result is shown in FIG. 7 (b). As shown in FIG. 7 (b), in the comparative example, the torque magnetic flux density change coefficient was 1.21 [mT / °]. As can be understood by comparing FIG. 6B and FIG. 7B, in the present embodiment, the torque magnetic flux density change coefficient is large as compared with the comparative example, and good sensitivity is obtained.

(操舵角検出部2bの説明)
図2に戻り、操舵角検出部2bについて説明する。操舵角検出部2bは、リング磁石31と、リング磁石31からの磁界を受ける位置に、基板82に固定して配置された第2磁気検出素子62と、第2の磁気検出素子62にリング磁石31とは異なる方向の磁界を生じさせるスライド磁石32と、第1回転部材111の回転に伴ってスライド磁石32を第2の磁気検出素子62に対して接近及び離間する方向に移動させるスライド機構7と、を備えている。なお、リング磁石31は、トルク検出部2aの構成要素であると共に、操舵角検出部2bの構成要素でもある。
(Description of the steering angle detection unit 2b)
Returning to FIG. 2, the steering angle detection unit 2b will be described. The steering angle detection unit 2 b includes a ring magnet 31 and a second magnetism detection element 62 fixed to the substrate 82 at a position receiving the magnetic field from the ring magnet 31 and a ring magnet for the second magnetism detection element 62. The slide magnet 32 generates a magnetic field in a direction different from 31 and the slide mechanism 7 moves the slide magnet 32 in a direction toward and away from the second magnetic detection element 62 as the first rotating member 111 rotates. And have. The ring magnet 31 is not only a component of the torque detector 2a but also a component of the steering angle detector 2b.

第2磁気検出素子62は、第1回転部材111の回転によって回転しない非回転部材にリング磁石31の外周面に対向して配置されている。第2磁気検出素子62としては、リング磁石31の径方向(X方向)、回転軸線Oと平行な軸方向(Y方向)、および径方向と軸方向に垂直な接線方向(Z方向)の3方向における磁界の強度を検出可能な3軸の磁気検出素子が用いられる。第2磁気検出素子62とリング磁石31との距離(径方向に沿った距離)は、例えば15mmである。   The second magnetic detection element 62 is disposed on a non-rotation member that does not rotate due to the rotation of the first rotation member 111 so as to face the outer circumferential surface of the ring magnet 31. As the second magnetic detection element 62, the radial direction (X direction) of the ring magnet 31, the axial direction (Y direction) parallel to the rotation axis O, and the tangential direction (Z direction) perpendicular to the radial direction and the axial direction A triaxial magnetic sensing element capable of detecting the strength of the magnetic field in the direction is used. The distance between the second magnetic detection element 62 and the ring magnet 31 (distance along the radial direction) is, for example, 15 mm.

第2磁気検出素子62は、X方向及びZ方向の磁界を検出可能であることにより、リング磁石31から受ける磁界を検出可能である。また、第2磁気検出素子62は、回転軸線Oと平行なY方向の磁界を検出可能であることにより、スライド磁石32から受ける磁界の強度を検出可能である。   The second magnetic detection element 62 can detect the magnetic field received from the ring magnet 31 by being able to detect the magnetic field in the X direction and the Z direction. In addition, the second magnetic detection element 62 can detect the magnetic field in the Y direction parallel to the rotation axis O, so that the intensity of the magnetic field received from the slide magnet 32 can be detected.

第2磁気検出素子62は、リング磁石31の大径部33における軸方向の中心位置と径方向に対向するように配置される。大径部33の軸方向の中心位置は磁化の中心位置となっているため、大径部33の軸方向の中心位置と径方向に対向するように第2磁気検出素子62を配置することで、リング磁石31からY方向成分の磁界の受けることを抑制し、操舵角の検出精度を向上することができる。   The second magnetic detection element 62 is disposed so as to radially face the axial center position of the large diameter portion 33 of the ring magnet 31. Since the axial center position of the large diameter portion 33 is the center position of the magnetization, the second magnetic detection element 62 is disposed so as to face the axial center position of the large diameter portion 33 in the radial direction. It is possible to suppress the magnetic field of the Y direction component from being received from the ring magnet 31, and to improve the detection accuracy of the steering angle.

第2磁気検出素子62は、例えばホール効果を利用して磁界の強度を検出するホールICである。第2磁気検出素子62の出力信号は、制御装置20に出力される。   The second magnetic detection element 62 is, for example, a Hall IC that detects the strength of the magnetic field using the Hall effect. The output signal of the second magnetic detection element 62 is output to the control device 20.

スライド磁石32は、第2磁気検出素子62と軸方向(Y方向)に対向して配置されている。スライド磁石32は、その磁化方向が回転軸線Oと平行であり、軸方向(Y方向)に沿って極性の異なる磁極(N極321およびS極322)が形成されている。これにより、スライド磁石32は、第2磁気検出素子62に対し、X方向及びZ方向に発生する磁界を抑制するように構成されている。本実施の形態では、スライド磁石32は、N極321が第2磁気検出素子62に対向するように配置されている。   The slide magnet 32 is disposed to face the second magnetic detection element 62 in the axial direction (Y direction). The magnetization direction of the slide magnet 32 is parallel to the rotation axis O, and magnetic poles (N pole 321 and S pole 322) having different polarities are formed along the axial direction (Y direction). Accordingly, the slide magnet 32 is configured to suppress the magnetic field generated in the X direction and the Z direction with respect to the second magnetic detection element 62. In the present embodiment, the slide magnet 32 is disposed such that the N pole 321 faces the second magnetic detection element 62.

また、スライド磁石32と第2磁気検出素子62は、第1磁気検出素子61との間に回転軸線Oを挟むように配置されている。これにより、スライド磁石32の磁界が第1磁気検出素子61による磁界強度の検出結果に影響を与えてしまうことが抑制されている。   The slide magnet 32 and the second magnetic detection element 62 are disposed between the first magnetic detection element 61 so as to sandwich the rotation axis O. Thus, the magnetic field of the slide magnet 32 is prevented from affecting the detection result of the magnetic field intensity by the first magnetic detection element 61.

スライド機構7は、第1回転部材111の回転に伴ってスライド磁石32を軸方向(Y方向)に沿って移動させるものである。スライド機構7は、スライド磁石32を支持する支持部材としてのスライダ71と、第1回転部材111と共に回転し、外周面にスライダ71と噛み合う噛み合い部700が螺旋状に形成された環状部材としてのスライド駆動部材70と、を有している。図示していないが、スライド機構7は、コラムハウジング等の非回転部材に固定され、スライダ71を回転軸線Oと平行に案内するガイド部材を有してもよい。スライド駆動部材70およびスライダ71は、例えばアルミニウムやオーステナイト系ステンレス等の非磁性金属もしくは硬質樹脂等の非磁性体からなる。   The slide mechanism 7 moves the slide magnet 32 along the axial direction (Y direction) with the rotation of the first rotation member 111. The slide mechanism 7 includes a slider 71 as a support member for supporting the slide magnet 32, and a slide as an annular member in which an engaging portion 700 which rotates with the first rotating member 111 and meshes with the slider 71 on the outer peripheral surface is formed in a spiral shape. And a drive member 70. Although not shown, the slide mechanism 7 may have a guide member fixed to a non-rotating member such as a column housing and guiding the slider 71 parallel to the rotation axis O. The slide driving member 70 and the slider 71 are made of, for example, a nonmagnetic metal such as aluminum or austenitic stainless steel or a nonmagnetic material such as a hard resin.

スライド駆動部材70は、その内部に第1回転部材111が挿入される円筒状に形成され、第1回転部材111に固定されている。スライド駆動部材70の下端部には、リング磁石31が例えば接着によって固定されている。スライド駆動部材70は、その下端部の外径が噛み合い部700の外径よりも小さく形成され、この下端部における外周面にリング磁石31が嵌着されている。   The slide driving member 70 is formed in a cylindrical shape into which the first rotating member 111 is inserted, and is fixed to the first rotating member 111. A ring magnet 31 is fixed to the lower end portion of the slide drive member 70, for example, by adhesion. The slide drive member 70 is formed such that the outer diameter of its lower end portion is smaller than the outer diameter of the engagement portion 700, and the ring magnet 31 is fitted to the outer peripheral surface of the lower end portion.

噛み合い部700は、スライド駆動部材70その外周面に一条の螺旋状の溝を設けることで形成されている。噛み合い部700は、ステアリングホイール10が左右の最大舵角まで操舵された場合にも、スライダ71との噛み合いによりスライド磁石32を第2の磁気検出素子62に対して接近及び離間させる方向に移動させることが可能な範囲に形成されている。   The meshing portion 700 is formed by providing a single spiral groove on the outer peripheral surface of the slide driving member 70. The meshing portion 700 moves the slide magnet 32 in a direction to move the slide magnet 32 closer to or away from the second magnetic detection element 62 by meshing with the slider 71 even when the steering wheel 10 is steered to the left and right maximum steering angles. It is formed in the possible range.

スライダ71は、スライド駆動部材70の噛み合い部700と噛み合うスライダ側噛み合い部(不図示)が内周面に形成された円環状のリング部711と、リング部711の周方向の一部から径方向外方に突出するように設けられ、スライド磁石32を支持する支持部712と、を有している。スライド駆動部材70が第1回転部材111と共に回転すると、噛み合い部700とスライダ側噛み合い部の噛み合いにより、スライダ71が上下に移動する。   The slider 71 has an annular ring portion 711 formed on the inner peripheral surface with a slider side engagement portion (not shown) engaged with the engagement portion 700 of the slide driving member 70, and a radial direction from a part of the ring portion 711 in the circumferential direction. And a support portion 712 provided so as to project outward and supporting the slide magnet 32. When the slide driving member 70 rotates with the first rotating member 111, the slider 71 moves up and down by the meshing of the meshing portion 700 and the slider side meshing portion.

操舵角検出部2bでは、スライダ71に支持されたスライド磁石32がスライダ71と共に下方に移動すると、スライド磁石32と第2磁気検出素子62との距離が短くなり、第2磁気検出素子62で検出されるY方向の磁界の強度が強くなる。一方、スライド磁石32がスライダ71と共に上方に移動すると、スライド磁石32と第2磁気検出素子62との距離が長くなり、第2磁気検出素子62で検出されるY方向の磁界の強度が弱くなる。   In the steering angle detection unit 2b, when the slide magnet 32 supported by the slider 71 moves downward with the slider 71, the distance between the slide magnet 32 and the second magnetic detection element 62 becomes short, and detection by the second magnetic detection element 62 The strength of the magnetic field in the Y direction is increased. On the other hand, when the slide magnet 32 moves upward with the slider 71, the distance between the slide magnet 32 and the second magnetic detection element 62 becomes longer, and the strength of the magnetic field in the Y direction detected by the second magnetic detection element 62 becomes weaker. .

他方、第2磁気検出素子62は、リング磁石31の外周面に対向して配置されているため、リング磁石31が回転すると、リング磁石31のN極311及びS極312が交互に第2の磁気検出素子62に向かい合う。これにより、X方向とZ方向の磁界の強度が周期的に変化する。ここでは、リング磁石31においてN極311とS極312が4対設けられているため、X方向とZ方向の磁界の強度の変化周期は90°(±45°)となる。   On the other hand, since the second magnetic detection element 62 is disposed to face the outer peripheral surface of the ring magnet 31, when the ring magnet 31 rotates, the N pole 311 and the S pole 312 of the ring magnet 31 alternate in the second direction. It faces the magnetic detection element 62. Thereby, the strength of the magnetic field in the X direction and the Z direction changes periodically. Here, since four pairs of N pole 311 and S pole 312 are provided in the ring magnet 31, the change period of the magnetic field strength in the X direction and the Z direction is 90 ° (± 45 °).

そこで、制御装置20のトルク・操舵角演算部21は、第2磁気検出素子62が検出した3方向の磁界の強度を基に、X方向とZ方向の磁界の強度から、任意の周期内でのリング磁石31の相対的な回転角度(以下、リング角度という)を求め、かつ、Y方向の磁界の強度から、基準位置から何周期目の周期的変化であるか(以下、回転周期という)を求め、求めたリング角度と回転周期とから、基準位置からの操舵角を絶対角度として求めるように構成されている。   Therefore, based on the strengths of the magnetic fields in the three directions detected by the second magnetic detection element 62, the torque / steering angle calculation unit 21 of the control device 20 determines the strengths of the magnetic fields in the X and Z directions within an arbitrary period. Of the relative rotation angle of the ring magnet 31 (hereinafter referred to as ring angle), and, from the strength of the magnetic field in the Y direction, what period periodic change from the reference position (hereinafter referred to as the rotation period) The steering angle from the reference position is determined as an absolute angle from the ring angle and the rotation cycle which are determined.

(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係るトルク検出装置としてのトルク操舵角センサ2では、リング磁石31は、中空円筒状の大径部33と、軸方向における大径部33の一端部に設けられ、大径部33より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面34aを有する小径部34と、を一体に有し、複数の磁路形成部材としての磁気ヨーク41,42は、小径部34の外周面34aと対向する対向部411,421をそれぞれ有している。
(Operation and effect of the embodiment)
As described above, in the torque steering angle sensor 2 as the torque detection device according to the present embodiment, the ring magnet 31 is provided at the hollow cylindrical large diameter portion 33 and one end portion of the large diameter portion 33 in the axial direction. A plurality of magnetic paths integrally provided with a small diameter portion 34 having an outer peripheral surface 34a provided so as to have an outer diameter smaller than that of the large diameter portion 33 and formed so as to intersect a plane perpendicular to the axial direction; The magnetic yokes 41 and 42 as forming members respectively have facing portions 411 and 421 facing the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34.

このように構成することで、リング磁石31の径方向外方に操舵角検出用の第2磁気検出素子62が配置される場合や、設置スペースが狭い場合等、磁気ヨーク41,42をリング磁石31の径方向外方に配置できない場合であっても、リング磁石31から磁気ヨーク41,42に流れ込む磁束の磁束密度を増大させ、トルク磁束密度変化係数を大きくすることが可能になる。その結果、トルク検出の感度を向上させることが可能になると共に、外乱磁束(外部から侵入する磁束)の影響によるトルク測定値の誤差も低減可能になり、トルクの検出精度を向上できる。   With this configuration, the magnetic yokes 41 and 42 may be ring magnets, for example, when the second magnetic detection element 62 for detecting the steering angle is disposed radially outward of the ring magnet 31, or when the installation space is narrow. Even in the case where it can not be disposed radially outward of 31, it is possible to increase the magnetic flux density of the magnetic flux flowing from the ring magnet 31 into the magnetic yokes 41 and 42 and to increase the torque magnetic flux density change coefficient. As a result, it becomes possible to improve the sensitivity of torque detection, and it is also possible to reduce the error of the torque measurement value due to the influence of the disturbance magnetic flux (magnetic flux penetrating from the outside), and it is possible to improve the torque detection accuracy.

(他の実施の形態)
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図8は、本発明の他の実施の形態を示す図であり、(a)はトルク検出部2aの断面図、(b)はリング磁石31の断面図である。
(Other embodiments)
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a view showing another embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view of the torque detector 2a, and (b) is a cross-sectional view of the ring magnet 31. As shown in FIG.

図8に示すトルク検出部2aでは、リング磁石31の小径部34の外周面34aが、大径部33から離れるほど縮径されるテーパ状に形成されている。小径部34の外周面34aは、軸方向に垂直な面に対して傾斜している。   In the torque detection unit 2 a shown in FIG. 8, the outer peripheral surface 34 a of the small diameter portion 34 of the ring magnet 31 is formed in a tapered shape in which the diameter decreases as the distance from the large diameter portion 33 increases. The outer peripheral surface 34a of the small diameter portion 34 is inclined with respect to a surface perpendicular to the axial direction.

軸方向に垂直な面に対する外周面34aの傾斜角度θは、リング磁石31の厚さを考慮し、小径部34の軸方向長さh2がリング磁石31全体の軸方向長さHの1/2以下となるように決定される。小径部34の軸方向長さh2がリング磁石31全体の軸方向長さHの1/2を超えると、小径部34の影響により操舵角の検出精度が低下してしまうおそれがある。傾斜角度θが小さすぎると、磁気ヨーク41,42にて磁束の径方向成分を十分に集められなくなるので、傾斜角度θは、少なくとも10度以上であることが望ましい。   The inclination angle θ of the outer peripheral surface 34a with respect to the plane perpendicular to the axial direction takes into account the thickness of the ring magnet 31 and the axial length h2 of the small diameter portion 34 is 1/2 the axial length H of the entire ring magnet 31. It is determined as follows. If the axial length h2 of the small diameter portion 34 exceeds 1⁄2 of the axial length H of the entire ring magnet 31, the detection accuracy of the steering angle may be reduced due to the influence of the small diameter portion 34. If the inclination angle θ is too small, the radial components of the magnetic flux can not be collected sufficiently by the magnetic yokes 41 and 42. Therefore, the inclination angle θ is preferably at least 10 degrees or more.

また、図8に示すトルク検出部2aでは、テーパ状の小径部34の外周面34aに平行に対向するように、磁気ヨーク41,42の対向部411,421が形成されている。つまり、磁気ヨーク41,42の対向部411,421は、軸方向に垂直な面に対して、小径部34の外周面34aと同じ角度傾斜している。   Further, in the torque detection unit 2a shown in FIG. 8, the facing portions 411 and 421 of the magnetic yokes 41 and 42 are formed to face in parallel to the outer peripheral surface 34a of the tapered small diameter portion 34. That is, the facing portions 411 and 421 of the magnetic yokes 41 and 42 are inclined at the same angle as the outer circumferential surface 34 a of the small diameter portion 34 with respect to the plane perpendicular to the axial direction.

第1磁気ヨーク41の第1径方向伝達部412aは、対向部411の下端部(径方向内側の端部)から連続するように、軸方向に垂直な面に対して傾斜している。また、第2磁気ヨーク42は、対向部421の下端部(径方向内側の端部)から連続するように、軸方向に垂直な面に対して傾斜しており、対向部421と軸方向伝達部422aとを連結する連結部422cをさらに有している。   The first radial direction transmitting portion 412 a of the first magnetic yoke 41 is inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction so as to be continuous with the lower end portion (radially inner end portion) of the facing portion 411. Further, the second magnetic yoke 42 is inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction so as to be continuous with the lower end portion (radially inner end portion) of the opposing portion 421, and transmits the axial direction with the opposing portion 421 It further has a connecting portion 422c that connects the portion 422a.

本実施の形態では、外周面34aと対向部411,421との対向方向から見たとき、外周面34aの外周側の端部と対向部411,421の端部とが一致している。そのため、磁気ヨーク41,42の厚さの影響により、磁気ヨーク41,42の一部が大径部33よりも径方向外方に突出している。ただし、この突出長はできるだけ小さいことが望ましく、少なくとも、磁気ヨーク41,42の対向部411,421側の端部におけるリング磁石31側の面が、大径部33よりも径方向外方に突出していないことが望ましい。   In the present embodiment, when viewed from the opposing direction of the outer circumferential surface 34 a and the facing portions 411 and 421, the end portion on the outer circumferential side of the outer circumferential surface 34 a coincides with the end portion of the facing portions 411 and 421. Therefore, due to the influence of the thickness of the magnetic yokes 41 and 42, a part of the magnetic yokes 41 and 42 protrudes radially outward from the large diameter portion 33. However, it is desirable that the projection length be as small as possible, and at least the surface on the ring magnet 31 side at the end of the magnetic yokes 41 and 42 on the facing portion 411 and 421 side protrudes radially outward from the large diameter portion 33 Not desirable.

図9(a)に示すように、テーパ状の小径部34を形成し、その外周面34aと対向するように磁気ヨーク41,42を設けることで、磁気ヨーク41,42にてリング磁石31のN極311から径方向外方へ向かう磁束の成分を集磁することが可能になり、磁気ヨーク41,42に流れ込む磁束の磁束密度を増大させ、トルク磁束密度変化係数を大きくすることが可能になる。   As shown in FIG. 9A, the tapered small diameter portion 34 is formed, and the magnetic yokes 41 and 42 are provided so as to face the outer peripheral surface 34a thereof. It becomes possible to collect the component of the magnetic flux directed radially outward from the N pole 311, and it is possible to increase the magnetic flux density of the magnetic flux flowing into the magnetic yokes 41 and 42 and to increase the torque magnetic flux density change coefficient. Become.

リラクタ角度に対する第1磁気検出素子61で検出される磁束密度のシミュレーションを図9(b)に示す。図9(b)に示すように、この形態では、トルク磁束密度変化係数は、2.27[mT/°]であった。図9(b)と図7(b)とを比較すればわかるように、本実施の形態では、比較例と比較してトルク磁束密度変化係数が大きく、良好な感度が得られている。   A simulation of the magnetic flux density detected by the first magnetic detection element 61 with respect to the relaxor angle is shown in FIG. As shown in FIG. 9 (b), in this embodiment, the torque magnetic flux density change coefficient is 2.27 [mT / °]. As can be understood by comparing FIG. 9B and FIG. 7B, in the present embodiment, the torque magnetic flux density change coefficient is large as compared with the comparative example, and a good sensitivity is obtained.

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of the embodiment)
Next, technical ideas to be understood from the embodiments described above will be described by using the reference numerals and the like in the embodiments. However, each reference numeral or the like in the following description does not limit the constituent elements in the claims to the members or the like specifically shown in the embodiments.

[1]トーションバーによって連結された第1回転部材(111)と第2回転部材(112)の連結部に配置され、前記第1回転部材(111)及び前記第2回転部材(111)の回転軸線(O)を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極(311,312)が形成され、前記第1回転部材(111)と共に回転する環状のリング磁石(31)と、前記第2回転部材(112)と共に回転するように設けられ、前記トーションバーの捩じれに応じて前記リング磁石(31)との相対的な角度が変化し、当該相対的な角度の変化に伴って、前記磁極(311,312)との位置関係が変化し伝達する磁束が変化するように構成された複数の磁路形成部材(41,42)と、前記複数の磁路形成部材(41,42)により導かれた磁束の変化を検出可能な磁気検出素子(61)と、を備え、前記リング磁石(31)は、中空円筒状の大径部(33)と、軸方向における前記大径部(33)の一端部に設けられ、前記大径部(33)より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面(34a)を有する小径部(34)と、を一体に有し、前記複数の磁路形成部材(41,42)は、前記小径部(34)の外周面(34a)と対向する対向部(411,421)をそれぞれ有している、トルク検出装置(1)。 [1] It is disposed at the connecting portion of the first rotating member (111) and the second rotating member (112) connected by the torsion bar, and the rotation of the first rotating member (111) and the second rotating member (111) A plurality of magnetic poles (311, 312) having different polarities are formed along a circumferential direction about the axis (O), and an annular ring magnet (31) that rotates with the first rotating member (111); It is provided to rotate together with the two rotation member (112), and the relative angle with the ring magnet (31) changes according to the torsion of the torsion bar, and the above-mentioned relative angle changes with the change of the relative angle A plurality of magnetic path forming members (41, 42) configured to change the positional relationship with the magnetic poles (311, 312) and change the transmitted magnetic flux, and the plurality of magnetic path forming members (41, 42) Led flux A magnetic detection element (61) capable of detecting a change, and the ring magnet (31) is provided at a hollow cylindrical large diameter portion (33) and one end of the large diameter portion (33) in the axial direction A small diameter portion (34) having an outer peripheral surface (34a) which is provided and whose outer diameter is smaller than that of the large diameter portion (33) and which is formed to intersect a plane perpendicular to the axial direction A torque detection device (wherein the plurality of magnetic path forming members (41, 42) respectively have opposing portions (411, 421) facing the outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) 1).

[2]前記磁路形成部材(41,42)の前記対向部(411,412)側の端部における前記リング磁石(31)側の面が、前記大径部(33)よりも径方向外方に突出していない、[1]に記載のトルク検出装置(1)。 [2] The surface on the ring magnet (31) side at the end on the opposing part (411, 412) side of the magnetic path forming member (41, 42) is radially outward of the large diameter part (33) The torque detection device (1) according to [1], which does not protrude in the direction.

[3]前記磁路形成部材(41,42)の前記対向部(411,412)側の端部が、前記大径部(33)よりも径方向外方に突出していない、[2]に記載のトルク検出装置(1)。 [3] In [2], the end of the magnetic path forming member (41, 42) on the side facing the opposing portion (411, 412) does not protrude radially outward from the large diameter portion (33) Torque detection device (1) as described.

[4]前記小径部(34)の外周面(34a)が、前記軸方向に沿うように形成されており、前記リング磁石(31)は、前記大径部(33)と小径部(34)との間に、前記軸方向に対して垂直な段差面(35a)を有する段差部(35)を有する、[1]乃至[3]の何れか1項に記載のトルク検出装置(1)。 [4] The outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) is formed along the axial direction, and the ring magnet (31) includes the large diameter portion (33) and the small diameter portion (34) The torque detection device (1) according to any one of [1] to [3], further comprising: a step portion (35) having a step surface (35a) perpendicular to the axial direction.

[5]前記小径部(34)の外周面(34a)が、前記大径部(33)から離れるほど縮径されるテーパ状に形成されている、[1]乃至[3]の何れか1項に記載のトルク検出装置(1)。 [5] Any one of [1] to [3], wherein the outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) is formed in a tapered shape in which the diameter decreases with distance from the large diameter portion (33). The torque detection apparatus (1) as described in a term.

[6]前記軸方向に垂直な面に対する前記小径部(34)の外周面(34a)の傾斜角度が、10度以上である、[5]に記載トルク検出装置(1)。 [6] The torque detection device (1) according to [5], wherein the inclination angle of the outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) with respect to the plane perpendicular to the axial direction is 10 degrees or more.

[7]前記第1回転部材(111)の回転によって回転しない非回転部材に前記リング磁石(31)の前記大径部(33)の外周面に対向して配置された操舵角検出用の磁気検出素子(62)をさらに備えた、[1]乃至[6]の何れか1項に記載のトルク検出装置(1)。 [7] A magnet for detecting a steering angle, which is disposed on a non-rotating member that does not rotate due to the rotation of the first rotating member (111) so as to face the outer peripheral surface of the large diameter portion (33) of the ring magnet (31) The torque detection device (1) according to any one of [1] to [6], further comprising a detection element (62).

[8]トーションバーによって連結された第1回転部材(111)と第2回転部材(112)の連結部に配置されたトルク検出装置(1)に用いられ、前記第1回転部材(111)及び前記第2回転部材(112)の回転軸線(O)を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極(311,312)が形成され、前記第1回転部材(111)と共に回転する環状のリング磁石(31)であって、中空円筒状の大径部(33)と、前記大径部(33)の軸方向の一端部に設けられ、前記大径部(33)より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面(34a)を有する小径部(34)と、を一体に有する、リング磁石(31)。 [8] A torque detection device (1) disposed at a connecting portion of a first rotating member (111) and a second rotating member (112) connected by a torsion bar, the first rotating member (111) and A plurality of magnetic poles (311, 312) having different polarities are formed along the circumferential direction around the rotation axis (O) of the second rotating member (112), and an annular ring rotates with the first rotating member (111) Ring magnet (31), provided at the hollow cylindrical large diameter portion (33) and at one end of the large diameter portion (33) in the axial direction, and the outer diameter is larger than that of the large diameter portion (33) A ring magnet (31) integrally having a small diameter portion (34) having an outer peripheral surface (34a) which is small and formed to intersect with a plane perpendicular to the axial direction.

[9]前記小径部(34)の外周面(34a)が、前記軸方向に沿うように形成されており、前記リング磁石(31)は、前記大径部(33)と小径部(34)との間に、前記軸方向に対して垂直な段差面(35a)を有する段差部(35)を有する、[8]に記載のリング磁石(31)。 [9] The outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) is formed along the axial direction, and the ring magnet (31) includes the large diameter portion (33) and the small diameter portion (34) The ring magnet (31) according to [8], further comprising: a stepped portion (35) having a stepped surface (35a) perpendicular to the axial direction.

[10]前記小径部(34)の外周面(34a)が、前記大径部(33)から離れるほど縮径されるテーパ状に形成されている、[8]に記載のリング磁石(31)。 [10] The ring magnet (31) according to [8], wherein the outer peripheral surface (34a) of the small diameter portion (34) is formed in a tapered shape which is reduced in diameter as it is separated from the large diameter portion (33). .

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment described above does not limit the invention which concerns on a claim. In addition, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. Further, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.

2…トルク操舵角センサ(トルク検出装置)
2a…トルク検出部
2b…操舵角検出部
31…リング磁石
311…N極(磁極)
312…S極(磁極)
33…大径部
34…小径部
34a…外周面
35…段差部
35a…段差面
41…第1磁気ヨーク(磁路形成部材)
411…対向部
42…第2磁気ヨーク(磁路形成部材)
421…対向部
51…第1集磁リング
52…第2集磁リング
61…第1磁気検出素子(磁気検出素子)
62…第2磁気検出素子
111…第1回転部材
112…第2回転部材
O…回転軸線
2 ... Torque steering angle sensor (torque detection device)
2a ... torque detection unit 2b ... steering angle detection unit 31 ... ring magnet 311 ... N pole (magnetic pole)
312 ... S pole (magnetic pole)
33 Large diameter portion 34 Small diameter portion 34a Outer circumferential surface 35 Stepped portion 35a Stepped surface 41 First magnetic yoke (magnetic path forming member)
411: Opposite portion 42: Second magnetic yoke (magnetic path forming member)
421: facing portion 51: first magnetic flux collecting ring 52: second magnetic flux collecting ring 61: first magnetic detection element (magnetic detection element)
62 second magnetic detection element 111 first rotary member 112 second rotary member O rotational axis

Claims (10)

トーションバーによって連結された第1回転部材と第2回転部材の連結部に配置され、
前記第1回転部材及び前記第2回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第1回転部材と共に回転する環状のリング磁石と、
前記第2回転部材と共に回転するように設けられ、前記トーションバーの捩じれに応じて前記リング磁石との相対的な角度が変化し、当該相対的な角度の変化に伴って、前記磁極との位置関係が変化し伝達する磁束が変化するように構成された複数の磁路形成部材と、
前記複数の磁路形成部材により導かれた磁束の変化を検出可能な磁気検出素子と、を備え、
前記リング磁石は、中空円筒状の大径部と、軸方向における前記大径部の一端部に設けられ、前記大径部より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面を有する小径部と、を一体に有し、
前記複数の磁路形成部材は、前記小径部の外周面と対向する対向部をそれぞれ有している、
トルク検出装置。
Disposed at a connecting portion of the first rotating member and the second rotating member connected by the torsion bar,
A plurality of magnetic poles of different polarities are formed along a circumferential direction about the rotation axis of the first rotating member and the second rotating member, and an annular ring magnet that rotates with the first rotating member;
It is provided to rotate with the second rotating member, and the relative angle with the ring magnet changes according to the torsion of the torsion bar, and the position with the magnetic pole according to the relative angle change. A plurality of magnetic path forming members configured to change the relationship and change the transmitted magnetic flux;
And a magnetic detection element capable of detecting a change in magnetic flux led by the plurality of magnetic path forming members,
The ring magnet is provided at a hollow cylindrical large diameter portion and at one end of the large diameter portion in the axial direction, and has an outer diameter smaller than that of the large diameter portion and intersects a plane perpendicular to the axial direction A small diameter portion having an outer peripheral surface formed on the
Each of the plurality of magnetic path forming members has an opposing portion opposed to the outer peripheral surface of the small diameter portion.
Torque detection device.
前記磁路形成部材の前記対向部側の端部における前記リング磁石側の面が、前記大径部よりも径方向外方に突出していない、
請求項1に記載のトルク検出装置。
The surface on the ring magnet side at the end on the facing portion side of the magnetic path forming member does not protrude radially outward from the large diameter portion,
The torque detection device according to claim 1.
前記磁路形成部材の前記対向部側の端部が、前記大径部よりも径方向外方に突出していない、
請求項2に記載のトルク検出装置。
An end of the magnetic path forming member on the opposite portion side does not protrude radially outward from the large diameter portion.
The torque detection device according to claim 2.
前記小径部の外周面が、前記軸方向に沿うように形成されており、
前記リング磁石は、前記大径部と小径部との間に、前記軸方向に対して垂直な段差面を有する段差部を有する、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のトルク検出装置。
An outer peripheral surface of the small diameter portion is formed along the axial direction,
The ring magnet has a stepped portion having a stepped surface perpendicular to the axial direction between the large diameter portion and the small diameter portion.
The torque detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記小径部の外周面が、前記大径部から離れるほど縮径されるテーパ状に形成されている、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のトルク検出装置。
The outer peripheral surface of the small diameter portion is formed in a tapered shape in which the diameter decreases as the distance from the large diameter portion increases.
The torque detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記軸方向に垂直な面に対する前記小径部の外周面の傾斜角度が、10度以上である、
請求項5に記載トルク検出装置。
The inclination angle of the outer peripheral surface of the small diameter portion with respect to the surface perpendicular to the axial direction is 10 degrees or more.
The torque detection device according to claim 5.
前記第1回転部材の回転によって回転しない非回転部材に前記リング磁石の前記大径部の外周面に対向して配置された操舵角検出用の磁気検出素子をさらに備えた、
請求項1乃至6の何れか1項に記載のトルク検出装置。
The non-rotating member that does not rotate due to the rotation of the first rotating member further includes a magnetic detection element for detecting a steering angle disposed opposite to the outer peripheral surface of the large diameter portion of the ring magnet.
The torque detection device according to any one of claims 1 to 6.
トーションバーによって連結された第1回転部材と第2回転部材の連結部に配置されたトルク検出装置に用いられ、
前記第1回転部材及び前記第2回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第1回転部材と共に回転する環状のリング磁石であって、
中空円筒状の大径部と、
前記大径部の軸方向の一端部に設けられ、前記大径部より外径が小さく、軸方向に垂直な面に対して交差するように形成されている外周面を有する小径部と、を一体に有する、
リング磁石。
It is used for a torque detection device disposed at a connecting portion of a first rotating member and a second rotating member connected by a torsion bar,
A plurality of magnetic poles having different polarities are formed along a circumferential direction about the rotation axis of the first and second rotary members, and the ring magnet is a ring magnet that rotates with the first rotary member.
A hollow cylindrical large diameter portion,
A small diameter portion provided at one end in the axial direction of the large diameter portion and having an outer peripheral surface smaller in outer diameter than the large diameter portion and formed to intersect a plane perpendicular to the axial direction; Have one,
Ring magnet.
前記小径部の外周面が、前記軸方向に沿うように形成されており、
前記リング磁石は、前記大径部と小径部との間に、前記軸方向に対して垂直な段差面を有する段差部を有する、
請求項8に記載のリング磁石。
An outer peripheral surface of the small diameter portion is formed along the axial direction,
The ring magnet has a stepped portion having a stepped surface perpendicular to the axial direction between the large diameter portion and the small diameter portion.
A ring magnet according to claim 8.
前記小径部の外周面が、前記大径部から離れるほど縮径されるテーパ状に形成されている、
請求項8に記載のリング磁石。
The outer peripheral surface of the small diameter portion is formed in a tapered shape in which the diameter decreases as the distance from the large diameter portion increases.
A ring magnet according to claim 8.
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