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WO2020175323A1 - 磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置 - Google Patents

磁気センサ、トルク検出装置、ステアリング装置 Download PDF

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WO2020175323A1
WO2020175323A1 PCT/JP2020/006851 JP2020006851W WO2020175323A1 WO 2020175323 A1 WO2020175323 A1 WO 2020175323A1 JP 2020006851 W JP2020006851 W JP 2020006851W WO 2020175323 A1 WO2020175323 A1 WO 2020175323A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
magnetic flux
flux guiding
guiding member
detection element
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/006851
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中 健
俊朗 鈴木
深谷 繁利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Priority to US17/408,101 priority Critical patent/US12072395B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0047Housings or packaging of magnetic sensors ; Holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07Hall effect devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a magnetic sensor having a magnetic detection element, a torque detection device, and a steering device.
  • this torque detection device includes a magnetic circuit unit that generates a magnetic flux according to the twist of the suspension bar. Further, the torque detection device includes a magnetic flux induction member that is magnetically coupled to the magnetic circuit unit to induce a magnetic flux, and a magnetic sensor having a magnetic detection element that outputs an electric signal according to the magnetic flux induced by the magnetic flux induction unit material. I have it.
  • the magnetic flux guiding member and the magnetic sensor are configured as separate members, and the mounting portion of the magnetic flux guiding member is integrated by being assembled in the opening formed in the magnetic sensor.
  • the torque detecting device is configured by accommodating the magnetic circuit part and the like in the accommodating wall in which the mounting hole is formed, and mounting the magnetic flux guiding member in the mounting hole so as to be close to the magnetic circuit part.
  • the magnetic sensor is provided with a flange portion that comes into contact with the housing wall, and the flange portion is made of metal. For this reason, the flange portion is less likely to warp due to heat, and a gap is less likely to be formed between the flange portion and the housing wall.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 20 09 _ 1 6 2 5 4 1
  • the magnetic sensor and the magnetic flux guiding member are provided as separate bodies. For this reason, when assembling the magnetic sensor and the magnetic flux guiding member, the positional relationship between the magnetic detecting element and the magnetic flux guiding member tends to fluctuate, and the distance between the magnetic detecting element and the magnetic flux guiding member tends to fluctuate. Therefore, in the above torque detection device, the sensitivity is likely to vary.
  • An object of the present disclosure is to provide a magnetic sensor, a torque detection device, and a steering device that can suppress variations in sensitivity.
  • a magnetic sensor includes a magnetic detection element that outputs an electric signal according to a magnetic flux and a magnetic detection element that is arranged on the _ end side, and the _ end side is the first side.
  • a main part that is arranged facing the magnetic circuit part and the second magnetic circuit part side, and a flange that is fixed to the main part and that is arranged in contact with the housing wall that houses the first and second magnetic circuit parts.
  • a pair of magnetic flux guiding members that are formed of a soft magnetic material and that guide the magnetic flux to the magnetic detection element and that are partially opposed to each other with the magnetic detection element sandwiched therebetween. Equipped with.
  • the flange portion is made of a material having higher rigidity than that of the main portion, and the pair of magnetic flux guiding members are arranged in the main portion together with the magnetic detection element.
  • the magnetic detection element and the magnetic flux guiding member are arranged in the common sensor housing, compared to the case where the magnetic detection element and the magnetic flux guiding member are arranged and integrated in separate members. As a result, it is possible to prevent the positional relationship between the magnetic detection element and the magnetic flux guiding member from deviating. Therefore, variations in the sensitivity of the magnetic sensor can be suppressed.
  • the torque detection device is configured such that the magnetic poles are alternately inverted in the circumferential direction surrounding the rotation center axis, and the rotation center axis is centered with relative rotation.
  • the first magnetic circuit part arranged on one side in the axial direction parallel to the center axis of rotation of the multipole magnet coaxially arranged with the chassis bar so as to rotate and the other side in the axial direction of the multipole magnet.
  • the second magnetic circuit section placed in ⁇ 2020/175 323 3 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • the above magnetic sensor is provided.
  • the magnetic sensor is arranged so that the magnetic flux guiding member is magnetically coupled to the magnetic circuit formed by the first magnetic circuit unit and the second magnetic circuit unit, and the magnetic flux guiding member is the first magnetic circuit.
  • a first magnetic flux guiding member having a main body arranged to face the first magnetic flux guiding portion, and a second magnetic flux guiding member having a main body facing to the second magnetic circuit portion,
  • the main body part of the material and the main body part of the second magnetic flux guide member have a pair of outer end portions that are located on both sides of the reference line, with the reference line being the virtual line that intersects with the main body part at right angles to the rotation center axis.
  • the outer end portion side is longer than the intermediate portion side sandwiched by the pair of outer end portions at the distance from the rotation center axis. If the magnetic flux emission range is the circumferential range of the first shaft that is divided by the two virtual lines that connect the shaft side part, the number of magnetic poles of the multi-pole magnet included in the magnetic flux emission range is within the specified range.
  • the shape is
  • the above magnetic sensor since the above magnetic sensor is provided, it is possible to suppress variation in sensitivity. Further, since the shape of the main body of the magnetic flux guiding member is regulated by the relationship with the multi-pole magnet, the influence of noise can be reduced.
  • a steering device assists the operation of an operation unit operated by an occupant based on the torque detection device and the electric signal detected by the torque detection device. And a motor that outputs a driving force for driving.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device equipped with a torque detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the torque detection device shown in FIG. 20/175323 4 ⁇ (: 171? 2020 /006851
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the multi-pole magnet, the first magnetic circuit unit, and the second magnetic circuit unit in the assembled state of the torque detection device shown in FIG. 2.
  • FIG. 48 is a side view showing a relative rotation state of the multi-pole magnet, the first magnetic circuit section, and the second magnetic circuit section shown in FIG.
  • Fig. 48 is a side view showing a relative rotation state of the multi-pole magnet, the first magnetic circuit unit, and the second magnetic circuit unit shown in Fig. 3.
  • FIG. 4 is a side view showing a relative rotation state of the multi-pole magnet, the first magnetic circuit section, and the second magnetic circuit section shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 A front view of the magnetic sensor.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line V I _ V I in FIG.
  • Fig. 7 is a schematic diagram in which a magnetic sensor is attached to a housing wall to configure a torque detection device.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux from the first tooth portion to the first ring plate portion.
  • FIG. 9 is a diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit section.
  • FIG. 10 is a plan view seen from the X direction in FIG. 9.
  • Fig. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in Fig. 9.
  • FIG. 12 is a diagram showing a simulation result regarding the relationship between the number of magnetic poles in the radiation range and whirling noise, in the case where the number of magnetic poles of the multipole magnet is 16 poles.
  • FIG. 13 is a diagram showing simulation results regarding the relationship between the torsion angle of the control bar and the magnetic flux density passing through the magnetic detection element.
  • FIG. 14 is a front view of a magnetic sensor according to a modified example of the first embodiment.
  • Fig. 15 is a diagram showing a simulation result regarding the relationship between the number of magnetic poles in a radiation range and whirling noise in a modification of the first embodiment, and is a diagram in the case where the number of magnetic poles of a multipole magnet is 20 ..
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device equipped with the torque detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a front view of the magnetic sensor according to the second embodiment. ⁇ 2020/175 323 5 (: 171-1? 2020 /006851
  • Fig. 18 is a schematic diagram in which a magnetic sensor is attached to a housing wall to configure a torque detection device.
  • FIG. 19 is a diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the third embodiment.
  • FIG. 20 A diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view seen from the XXI direction in FIG.
  • FIG. 22 is a sectional view taken along line XXII _XXII in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing a positional relationship between the first and second magnetic flux guiding members and the first and second magnetic circuit parts in the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing a positional relationship between first and second magnetic flux guiding members and first and second magnetic circuit parts in a modified example of the fifth embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the sixth embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the seventh embodiment.
  • FIG. 27 is a plan view seen from the direction XXVII in FIG.
  • the first embodiment will be described.
  • an example will be described in which a magnetic sensor is used to configure a torque detection device provided in a vehicle and an electric power steering device is configured to use the torque detection device.
  • an electric power steering device is configured to use the torque detection device.
  • a so-called column type electric power steering device will be described.
  • the electric power steering device 1 includes a steering wheel 5 and an electric ⁇ 2020/175 323 6 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • a dynamic motor 6, a steering gear mechanism 7, a link mechanism 8, a torque detection device 10, and a control unit (not shown) and the like are provided. Then, the control unit in the electric power steering apparatus 1 drives the electric motor 6 according to the operation state of the steering wheel 5 to transmit the driving force of the electric motor 6 to the steering gear mechanism 7. As a result, the electric power steering device 1 assists the steering force for changing the direction of the wheel shed via the link mechanism 8.
  • the steering wheel corresponds to the steering section operated by the occupant.
  • the torque detection device 10 is provided between the steering wheel 5 and the steering gear mechanism 7 so as to output an electric signal (for example, voltage) according to the operation state of the steering wheel 5. Specifically, the torque detection device 10 is arranged at a connecting portion between the first shaft 11 and the second shaft 12.
  • the first shaft 11 is coupled to the steering wheel 5 via a coupling mechanism (not shown) so as to rotate together with the steering wheel 5.
  • the second shaft 12 is connected to the steering gear mechanism 7 via a connecting mechanism (not shown).
  • the first shaft 1 1 and the second shaft 12 are coaxially connected to each other via a rotation bar _ 13 on a central axis of rotation ⁇ 3. Then, the torque detection device 10 responds to the torsional torque generated in the chamber _ 13 due to the relative rotation between the first shaft 11 and the second shaft 12 about the rotation center axis ⁇ . It is configured to output an air signal.
  • the suspension bar 13 is fixed to the first shaft 11 and the second shaft 1 2 with fixing pins 14 as shown in FIG. 2 described later.
  • the roll center axis ⁇ 3 is often not parallel to the vehicle height direction.
  • the torque detection device 10 includes a multi-pole magnet 20.
  • the multi-pole magnet 20 is
  • the shaft 1 and the shaft 2 are arranged coaxially with the shaft bar 1 3 so that the shaft 1 1 and the second shaft 12 rotate relative to each other with the rotation center axis ⁇ as the center.
  • the multi-pole magnet 20 is formed in a cylindrical shape, and is fixed to the lower end portion of the first shaft 11 1.
  • the multipole magnet 20 is configured such that the magnetic poles are alternately inverted in the circumferential direction surrounding the rotation center axis ⁇ .
  • the "circumferential direction” is typically the circumferential direction of a circle formed in the horizontal plane with the intersection of the rotation center axis O and the horizontal plane as the center.
  • the multi-pole magnet 20 has 1 ⁇ 1 poles and 3 poles, 8 poles each, and a total of 16 poles are arranged at 22.5° intervals.
  • the first magnetic circuit unit 21 is arranged on one side (that is, the upper end side) in the axial direction of the multipolar magnet 20.
  • the first magnetic circuit section 21 has a first yoke member 2 13.
  • the first yoke member 2 1 3 is a ring-shaped member formed of a soft magnetic body, one end portion in the axial direction of the multi-pole magnet 2 0 (Sunawa Chi, upper portion) provided so as to surround the There is.
  • first yoke member 2 1 3 has a first ring plate portion 2 1 spoon, and a plurality of first tooth portions 2 1 ⁇ .
  • the first ring plate portion 21 is formed in a flat plate shape and a ring shape, and is provided so as to surround the rotation center axis ⁇ . That is, a circular opening centering on the rotation center axis ⁇ is formed in the first ring plate portion 21.
  • the plurality of first tooth portions 210 are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the multipolar magnet 20. Then, each of the plurality of first tooth portions 210 is extended downward from the inner edge of the opening in the first ring plate portion 21 along the rotation center axis ⁇ 3. ing.
  • the second magnetic circuit section 22 is arranged on the other side (that is, the lower end side) in the axial direction of the multipolar magnet 20.
  • the second magnetic circuit 2 2 has a second yoke member 2 2 3.
  • the second yoke member 2 2 3 is a member shaped formed ring of a soft magnetic body, the other end portion in the axial direction of the multi-pole magnet 2 0 (Sunawa ⁇ 2020/175 323 8 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • the lower end is provided so as to surround it.
  • the second yoke member 2 2 3 has a second ring plate portion 2 2 spoon, and a plurality of second teeth 2 2_Rei.
  • the second ring plate portion 22 is formed in a flat plate shape and a ring shape, and is provided so as to surround the rotation center axis ⁇ . That is, a circular opening centering on the rotation center axis ⁇ is formed in the second ring plate portion 22.
  • the plurality of second tooth portions 220 are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the multipolar magnet 20. Then, each of the plurality of second tooth portions 220 is extended upward from the inner edge of the above-mentioned opening in the second ring plate portion 22 along the rotation center axis ⁇ 3. There is.
  • the first magnetic circuit unit 21 and the second magnetic circuit unit 22 are arranged in the axial direction and are opposed to each other via a predetermined gap. That is, as shown in FIG. 3, the second ring plate portion 22 is provided so as to face the first ring plate portion 21 in the axial direction. In other words, the first ring plate portion 21 and the second ring plate portion 22 are arranged so as to overlap each other when viewed in the axial direction. Further, the first tooth portion 210 and the second tooth portion 220 are arranged alternately in the circumferential direction.
  • the first magnetic circuit unit 21 and the second magnetic circuit unit 22 are connected to the upper end of the second shaft 12 and rotate integrally with the second shaft 12 so that the multi-pole magnet 20 is formed. It is designed to rotate relative to it. As a result, the first magnetic circuit unit 21 and the second magnetic circuit unit 22 form a magnetic circuit in the magnetic field generated by the multi-pole magnet 20.
  • the axial direction corresponds to the arrangement direction of the first and second magnetic circuit units 21 and 22.
  • the multi-pole magnet 20, the first magnetic circuit part 21 and the second magnetic circuit part 2 2 are As shown in Fig. 3 and Fig. 48, the phase is aligned in a neutral state in the circumferential direction.
  • the center positions of all the 1st tooth portions 210 and 2nd tooth portions 220 in the circumferential direction coincide with the boundary between the 1 ⁇ ! pole and the 3 pole.
  • the first and second magnetic circuit parts 2 1 and 2 2 are twisted in the torsion bar _ 1 3 due to the relative rotation with the first and second shafts 1 1 and 1 2. ⁇ 2020/175 323 9 boxes (:171? 2020 /006851
  • the torque detection device 10 includes the first magnetic circuit unit.
  • the magnetic sensor 30 outputs an electric signal corresponding to the magnetic flux generated in the first and second magnetic circuit sections 2 1 and 2 2, that is, an electric signal corresponding to the torsional torque generated in the chassis _ 13 Is configured to.
  • the detailed configuration of the magnetic sensor 30 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the right-handed Cartesian coordinate system in Figures 5 and 6 corresponds to the right-handed Cartesian coordinate system in Figure 2. Further, in FIG. 5, a covering material 80 described later is omitted.
  • the magnetic sensor 30 of the present embodiment includes a sensor housing 40, a circuit board 50, a magnetic detection element 60, a first magnetic sensor, and a second magnetic sensor.
  • the bundle guiding members 71 and 72 are provided.
  • the sensor housing 40 includes a columnar main portion 41 extending in the axial direction and a flange portion 42.
  • the lower side of the paper in FIG. 5 is also referred to as one end side
  • the upper side of the paper in FIG. 5 is also referred to as the other end side. That is, in FIG. 7, which will be described later, in the sensor housing 40 and the main portion 41, the end portions located on the first and second magnetic circuit portions 21 and 22 side are also referred to as one end portion and are referred to as the one end portion side.
  • the opposite end is also referred to as the other end.
  • the main portion 41 is formed by molding an insulating synthetic resin.
  • the main portion 41 is formed with a housing recess 43 on one end side.
  • the accommodation recess 43 accommodates the circuit board 50 and has a shape corresponding to the outer shape of the circuit board 50.
  • the circuit board 50 has a planar rectangular shape
  • the accommodation recess 43 also has a planar rectangular shape.
  • the accommodating recess 43 is provided with a side surface for positioning.
  • the convex portion 4 4 is formed.
  • the other end of the main portion 41 is a connector portion 45 that is electrically connected to an external device, and an opening portion 45a is formed in the connector portion 45.
  • the external device is, for example, an ECU (abbreviation of Electronic Control Roll Unit).
  • each terminal 46 is provided in the main portion 41 so that one end is exposed from the accommodation recess 43 and the other end is exposed from the opening 45a. Then, one end of the evening terminal 46 exposed from the accommodating concave portion 4 3 is passed through a through hole 5 1 formed in a circuit board 50, which will be described later, and electrically and mechanically connected to the circuit board 50. Connected to. The other end of the terminal 46 exposed from the opening 45a is electrically connected to an external device.
  • the flange portion 42 is made of a metal material having higher rigidity than the main portion 41, and has a frame shape with a through hole 4 7 formed in a substantially central portion thereof.
  • the metal material forming the flange portion 42 iron or an alloy containing iron as a main component, or aluminum or an alloy containing aluminum as a main component is used.
  • the flange portion 42 is provided in the main portion 41 so that the main portion 41 penetrates the through hole 47.
  • the flange portion 42 is provided on the other end side of the main portion 41 with respect to the portion where the storage recess 43 is formed.
  • the flange portion 42 is integrated with the main portion 41 by insert molding, for example. Further, the flange portion 42 is fixed to the main portion 41 by an adhesive or the like after the main portion 41 is kneaded into the through hole 47, for example.
  • the flange portion 42 is formed with a fixing hole 48 at the outer edge portion thereof, which penetrates along the y-axis direction.
  • the circuit board 50 has a flat rectangular shape having one surface 50 a and the other surface 50 b, and has a shed hole 51 into which one end of the terminal 46 is inserted.
  • the circuit board 50 is provided with a concave portion 52 corresponding to the convex portion 44 formed in the accommodating concave portion 43.
  • the circuit board 50 is formed with an opening 5 3 into which an extending portion 7 2 b of a second magnetic flux guiding member 7 2 described later is inserted. ⁇ 2020/175 323 1 1 ⁇ (:171? 2020/006851
  • the magnetic detection element 60 outputs an electric signal corresponding to the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the first magnetic circuit unit 21 and the second magnetic circuit unit 22.
  • the magnetic detecting element 6 0, in one aspect 5 0 3 side of the circuit board 5 0, are arranged two along the X-axis direction.
  • the two magnetic detection elements 60 are provided in this way, so that even if one of them is no longer needed due to a failure or the like, the magnetic field can be continuously detected.
  • Each magnetic detection element 60 is configured by sealing a magnetically sensitive element such as a Hall element inside, and includes a main body formed in a substantially rectangular shape in a plan view, and a plurality of parts provided in the main body. It has a terminal part. Each magnetic detection element 60 is mounted on the circuit board 50 so that the main body portion thereof overlaps the opening 53 when viewed from the direction normal to the surface direction of the circuit board 50.
  • the circuit board 50 on which the magnetic detection element 60 is mounted as described above is arranged in the housing recess 43 formed in the main portion 41.
  • the circuit board 50 is arranged such that the other surface 50 faces the bottom surface of the housing recess 43 and the opening 53 is located at one end side of the sensor housing 40.
  • the circuit board 50 is accommodated so that the concave portion 52 is fitted into the convex portion 44 formed in the accommodating concave portion 4 3 and the evening terminal 4 6 is retracted into the retracting hole 5 1. It is located in the recess 43.
  • the circuit board 50 is fixed to the accommodation recess 43 by being electrically and mechanically connected to the terminal 46 by soldering or the like. It should be noted that the mechanical connection strength between the circuit board 50 and the sensor housing 40 may be improved by caulking the convex portion 44.
  • the first magnetic flux guiding member 71 and the second magnetic flux guiding member 72 are made of a soft magnetic material.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 extends in a direction intersecting the longitudinal direction with a rectangular strip-shaped main body 7 13 whose longitudinal direction is the X-axis direction. It is configured to have an extension portion 71 which is bent while being installed.
  • the second magnetic flux guiding member 7 2 has a rectangular strip-shaped main body 7 2 3 whose longitudinal direction is the X-axis direction and an extended portion 7 2 which is bent while being extended in a direction intersecting the longitudinal direction. It is configured to have a slag. ⁇ 2020/175 323 12 boxes (:171? 2020 /006851
  • the extended portions 7 1 7 2 cave of the first and second magnetic flux guide members 7 1 and 7 2 are provided by the number corresponding to the magnetic detection element 60.
  • the first magnetic flux guide member 71 and the second magnetic flux guide member 7 2 are provided with two extension portions 71 and 7213, respectively. It is equipped.
  • the first magnetic flux guiding member 71 has the main body portion 7 13 fixed to the side surface of the accommodating recess 43 by an adhesive or the like.
  • an end portion (hereinafter, also referred to as a tip end) opposite to the main body portion 7 13 side of the extended portion 7 1 serves as the main body portion of the magnetic detection element 60. It is bent so as to be in close proximity while facing each other.
  • the second magnetic flux guiding member 72 is fixed to the bottom surface of the accommodating concave portion 4 3 with an adhesive or the like so that the main body portion 7 23 is axially opposed to the first magnetic flux guiding member 7 1. ing.
  • an end portion (hereinafter, also referred to as a tip end) of the extended portion 72 on the side opposite to the main body portion 7 23 side is the main body portion in the magnetic detection element 60.
  • the tips are bent so as to be close to each other while facing each other, and the tips are inserted into the opening 53. That is, the second magnetic flux guiding member 72 is arranged in the accommodation recess 43 so that at least a part of the second magnetic flux guiding member 72 is inserted into the opening 53.
  • the magnetic sensor 30 is configured such that the magnetic detection element 60 is arranged between the first magnetic flux guiding member 71 and the second magnetic flux guiding member 72. That is, the magnetic sensor 30 is configured such that the second magnetic flux guiding member 72, the magnetic detecting element 60, and the first magnetic flux guiding member 71 are fixed to the common sensor housing 40.
  • the magnetic sensor 30 of the present embodiment is provided with a member for mounting the magnetic detection element 60 and a member for mounting the first and second magnetic flux guiding members 71, 72 separately. It is possible to suppress the positional relationship between the magnetic detection element 60 and the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 from shifting as compared with the case where they are integrated.
  • the tip of the extended portion 7 1 of the first magnetic flux guiding member 7 1 and the tip of the extended portion 7 2 of the second magnetic flux guiding member 7 2 are arranged separately from the main body. Alternatively, it may be bonded to the main body with an adhesive or the like. Further, the first magnetic flux guiding member 71 and the second magnetic flux guiding member 7 2 are connected to the main body 7 1 3 , 7 2 3 ⁇ 2020/175 323 13 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • the extending portions 71 and 72 are arranged so as to extend toward the other end side of the sensor housing 40.
  • the housing recess 43 is fixed to the circuit board 50, the magnetic detection element 60, the first magnetic flux guiding member 71, and the second magnetic flux guiding member 72 while integrally covering and fixing them.
  • the covering material 80 is arranged. This suppresses exposure of the circuit board 50 and the like to water and suppresses changes in the positional relationship between the magnetic detection element 60, the first magnetic flux guiding member 71, and the second magnetic flux guiding member 72. Therefore, it is possible to prevent a failure and a decrease in detection accuracy.
  • the coating material 80 is made of, for example, an epoxy resin.
  • the magnetic sensor 30 is connected to the first magnetic circuit section 21 and the second magnetic circuit section 22 as described above at one end of the sensor housing 40.
  • the sides are placed facing each other.
  • the multi-pole magnet 20 the first magnetic circuit portion 21 and the second magnetic circuit portion 22 are housed in the housing wall.
  • the accommodation wall is a wall material that constitutes the casing of the electric power steering device 1 shown in Fig. 1, and rotates the first shaft 1 1 or the second shaft 12. It is formed so as to support and cover as much as possible.
  • the mounting wall ⁇ /1 which is a through hole is formed in the accommodation wall.
  • the first magnetic circuit section 21 and the second magnetic circuit section 22 are shown in a simplified manner to avoid complicating the figure and to facilitate understanding, and the 1 ⁇ 1 pole and the ruler _ 1 3 and the 1st tooth 2 10 are hatched.
  • the first magnetic circuit unit 21 and the second magnetic circuit unit 22 are shown in a simplified manner in order to avoid complicating the drawing and to facilitate understanding.
  • the 1 ⁇ 1 pole, the mesh bar 1 3 and the 1st tooth 2 1 0 are hatched.
  • the magnetic sensor 30 is fixed to the housing wall so that one end of the sensor housing 40 is inserted into the housing wall from the mounting hole ⁇ /1.
  • the lower end surface of the flange portion 42 is a mounting hole ⁇ / 1 ⁇ 2020/175 323 14 ⁇ (: 171? 2020 /006851
  • the magnetic sensor 30 is fixed to the accommodation wall by fixing a bolt or the like (not shown) to the accommodation wall through the fixing hole 48.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 is magnetically coupled with the first magnetic circuit portion 21 and the second magnetic flux guiding member 7 2 is magnetically coupled with the second magnetic circuit portion 22. Arranged to be combined.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 faces the first magnetic circuit portion 21 in the axial direction, and the second magnetic flux guiding member 7 2 moves in the second magnetic circuit portion 2 2 It is arranged so as to face with.
  • the flange portion 42 is made of metal, and is made of a metal material having higher rigidity than the main portion 41. Therefore, for example, as compared with the case where the flange portion 42 is made of the same resin material as the main portion 41, it is possible to suppress the flange portion 42 from warping. Therefore, it is possible to prevent the adhesion between the flange portion 42 and the housing wall from being lowered.
  • the flange portion 42 is made of iron or an alloy containing iron as a main component, the flange portion 42 also exhibits an effect as a magnetic shield that suppresses the external magnetic field from reaching the magnetic detection element 60.
  • the magnetic circuit sections 21 and 22 rotate synchronously, the magnetic flux passing through the magnetic circuit fluctuates cyclically, so this periodic fluctuation affects the electric signal output from the magnetic detection element 60. On the other hand, it becomes noise.
  • the noise that periodically changes is referred to as whirling noise, and the whirling noise will be described.
  • the flow of magnetic flux to 113 will be described with reference to FIG.
  • the flow of the magnetic flux from the second tooth part 220 to the second ring plate part 22 in the second magnetic circuit part 22 is the same as that of the first magnetic circuit part 21. The description is omitted.
  • the magnetic flux density is determined by the multipole magnet 20 serving as the magnetic flux source and the first tooth portion 21 10 of the first magnetic circuit portion 21 facing the multipole magnet 20. It changes depending on the distance between. Then, the magnetic flux density in the first magnetic circuit portion 21 becomes high in the portion close to the first tooth portion 210 and becomes small in the portion distant from the first tooth portion 210.
  • the magnetic detection element 60 causes the first ring plate unit 2 1 claw in the first magnetic circuit unit 2 1.
  • the magnetic detection element 60 is arranged so as to face a specific portion of the magnetic field, a change in magnetic flux due to rotation is detected. Further, with the rotation, the leakage magnetic flux leaking from between the first tooth portion 210 and the second tooth portion 220 is added, and the fluctuation of the magnetic flux becomes large. This is detected by the magnetic detection element 60 as whirling noise. Then, when the signal detected by the magnetic detection element 60 becomes relatively large, the 3 1 ⁇ 1 ratio, which is the ratio of the signal to the noise, decreases.
  • FIG. 9 corresponds to the plan view seen from the IX direction in FIG. Further, FIG. 9 is a diagram of a neutral state in which the torsion displacement is not applied to the suspension bar _ 13. Further, in each of the drawings corresponding to FIG. 9 described later, the neutral state in which the torsion displacement is not applied to the chassis _ 13 is shown.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 of this embodiment are 7 2 3 is formed in a rectangular strip shape. Then, as shown in FIG. 9, when the magnetic sensor 30 is attached to the housing wall, the first and second magnetic flux guiding members are orthogonal to the rotation center axis ⁇ 3 when viewed from the axial direction. 7 1, 7 Based on an imaginary line that intersects the center of 2 3 ⁇ 2020/175 323 16 ⁇ (: 171-1? 2020 /006851
  • each extension 71 is arranged symmetrically with respect to the reference line ⁇ . For this reason, each extension 71
  • the two magnetic detection elements 60 arranged between the 72 claws are also arranged symmetrically with respect to the reference line ⁇ . As a result, similar magnetic flux is induced from the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 to each magnetic detection element 60.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71, 72 are, as described above,
  • 7 2 3 are arranged on one end side of the sensor housing 40, and the extension part 7 1
  • the 72 claws are arranged so as to extend toward the other end side of the sensor housing 40. Therefore, in the state where the magnetic sensor 30 is attached to the accommodation wall, the extended portions 7 1 and 7 2 are arranged in the radial direction in the first and second magnetic circuit portions 2 1 and 2 2 (hereinafter, simply It can also be said that they are extended along the radial direction).
  • first magnetic flux guiding member 71 and the second magnetic flux guiding member 72 have the same configuration and are arranged symmetrically with respect to an imaginary plane that passes through the two magnetic detection elements 60.
  • the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are identical to each other.
  • the two virtual lines connecting the part on the 3 side are the virtual lines ⁇ 1 ⁇ /12, more specifically, the rotation center axis ⁇ 3 and Virtual lines 0 1 ⁇ /1 1, 0 1 ⁇ /1 are two imaginary lines connecting the reference line ⁇ of the end part 7 1 1 and the part on the opposite side of the rotation center axis 0 of the ends located on the opposite side.
  • the area in the circumferential direction (that is, the circumferential direction of the first shaft 11) defined by the two imaginary lines ⁇ 1 ⁇ /12 is defined as the magnetic flux emission range, and the range included in the magnetic flux emission range is 2.
  • the number of magnetic poles of the polar magnet 20 be the number of magnetic poles in the radiation range.In this case, in the example shown in Fig. 9, the number of magnetic poles in the radiation range is 2.0 poles.
  • the present inventors examined the relationship between the number of magnetic poles in the radiation range and whirling noise, and obtained the simulation result shown in FIG. That is, as shown in Fig. 12, it is confirmed that the whirling noise decreases as the number of poles in the radiation range increases from 1.0 pole, and becomes minimum at about 2.0 poles. It is confirmed that whirling noise increases as the number of poles in the radiation range increases from 2.0 poles to 3.0 poles.
  • the permissible threshold value of whirling noise when the permissible threshold value of whirling noise is set to D II 1, the whirling noise falls below the permissible threshold value D 1 in the range of 1.2 poles to 2.8 poles in the radiation range. ..
  • the permissible threshold value II 1 here is assumed to be 300 permissible as general whirling noise. Therefore, it is preferable that the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 be set so that the number of magnetic poles in the radiation range is within the range of 1.2 poles to 2.8 poles.
  • the allowable threshold value of whirling noise is set to Ding II 2 which is lower than Ding II 1, the whirling noise is within the range of 1.5 poles to 2.5 poles in the radiation range. Below II 2.
  • the allowable threshold value II 2 here is assumed to be 170, which is generally recognized as whirling noise. Therefore, the effect of whirling noise reduction can be further increased in the range where the number of magnetic poles in the radiation range is 1.5 to 2.5 poles. Especially, when the number of magnetic poles in the radiation range is 2.0, the whirling noise reduction effect can be maximized. ⁇ 2020/175 323 18 ⁇ (: 171-1? 2020 /006851
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are configured such that the number of radiation range magnetic poles is in the range of 1.2 poles to 2.8 poles.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 have a radiation range magnetic pole number of 1.5 poles to 2.2 poles.
  • it is configured to have a range of 5 poles.
  • the flange portion 42 is made of a material having higher rigidity than the main portion 41. Therefore, when the magnetic sensor 30 is fixed to the housing wall, the flange portion 42 is less likely to warp, as compared with, for example, the case where the flange portion 42 is made of the same material as the main portion 41. Therefore, the positional relationship between the first and second magnetic circuit units 2 1 and 2 2 and the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 in the magnetic sensor 30 is less likely to change, and the detection accuracy is reduced. Can be suppressed.
  • the flange portion 42 is made of iron or an alloy containing iron as a main component, the flange portion 42 also exerts an effect as a magnetic shield that suppresses an external magnetic field from reaching the magnetic detection element 60.
  • the magnetic sensor 30 is provided with a magnetic detection element 60 and first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 in a common sensor housing 40. Therefore, compared with the case where the member for mounting the magnetic detection element 60 and the member for mounting the first and second magnetic flux guiding members 71, 72 are separately provided and these are integrated, It is possible to prevent the positional relationship between the detection element 60 and the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 from shifting. Therefore, it is possible to suppress variations in the sensitivity of the magnetic sensor 30.
  • the circuit board 50 is formed with the opening portion 53, and the second magnetic flux guiding member 72 is arranged in the opening portion 53. Therefore, the magnetic detection element 60 and the second magnetic flux guiding member 72 can be arranged close to each other, and the detection accuracy can be improved.
  • first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are composed of a pair of outer end portions 7 1 1,
  • the main body portions 7 1 3 and 7 2 3 having 7 2 1 are provided with the extended portions 7 1 and 7 2 swells. Therefore, it is possible to reduce the amount of material as compared with a general member in which the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are annular. This ⁇ 2020/175 323 19 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are annular, they are provided so as to go around the second shaft 12 in the circumferential direction.
  • the second shaft 12 is not provided so as to make one round in the circumferential direction. Therefore, it is not necessary to consider the second shaft 12 when attaching and detaching the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72, and the members can be easily replaced.
  • first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are configured to have the number of magnetic poles in the radiation range that can reduce whirling noise. Therefore, whirling noise can be reduced, and the 3 1 ⁇ 1 ratio in the magnetic detection element 60 can be improved.
  • the sensor housing 40 includes a circuit board 50, a magnetic detection element 60, a
  • a waterproof coating material 80 that integrally seals the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 is arranged. Therefore, the waterproofness of these members can be improved.
  • a part of the flange portion 42 is part of the circuit board 5
  • the flange portion 42 may be arranged on the main portion 41 after the circuit board 50 is arranged on the housing concave portion 43.
  • the number of magnetic poles of the multi-pole magnet 20 can be changed as appropriate, and for example, the number of magnetic poles of the multi-pole magnet 20 may be 20.
  • the radiation range magnetic pole number is within the range of 2.5 poles or less.
  • the shapes of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 become difficult to be realized.
  • whirling noise will occur in the range of 2.0 poles to 2.5 poles in the radiation range as shown by the broken line. It is assumed that the number of poles will decrease as in the case of 16 poles. Therefore, even if the number of magnetic poles of the multi-pole magnet 20 is changed in this manner, whirling noise can be reduced as the number of magnetic poles in the radiation range approaches 2.0.
  • the second embodiment will be described.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that a rack type electric power steering device 1 is configured. Since the other points are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted here.
  • the rack-type electric power steering device 1 includes a steering shaft 3, a steering column 4, and a steering wheel 5, as shown in FIG. Further, the rack type electric power steering device 1 includes an electric motor 6, a steering gear mechanism 7, a link mechanism 8, a rubber boot 9, and a torque detection device 10.
  • the steering shaft 3, the steering column 4, and the rubber boot 9 are also provided in the column type shown in FIG. 1. However, in FIG. 1, explicit reference numerals or illustrations are omitted.
  • the steering shaft 3 is rotatably supported by the steering column 4.
  • the steering shaft 3 has one end connected to the steering wheel 5 and is provided so as to rotate according to the operation of the steering wheel 5.
  • the electric motor 6 is driven in accordance with the operating state of the steering wheel 5 to provide an assist force that assists the steering force for changing the direction of the wheels. ⁇ 2020/175 323 21 ⁇ (:171? 2020 /006851
  • the electric motor 6 is attached to the casing of the steering gear mechanism 7. Incidentally, as described above, in the column type shown in FIG. 1, the electric motor 6 is mounted on the steering column 4.
  • Rubber boots 9 are attached to both ends of the steering gear mechanism 7 at connection points with the link mechanism 8.
  • the rubber boot 9 is provided to prevent water from entering the inside of the steering gear mechanism 7 from the connecting portion of the steering gear mechanism 7 and the link mechanism 8.
  • the torque detection device 10 is attached to the casing of the steering gear mechanism 7.
  • the torque detection device 10 is mounted on the steering column 4. That is, in the column type shown in FIG. 1, the housing wall is the wall material that forms the casing of the steering column 4 as described above. On the other hand, in the rack type, the housing wall is a wall material that constitutes the casing of the steering gear mechanism 7.
  • the torque detection device 10 is provided at the same mounting height as the rubber boot. Therefore, in the rack type electric power steering device 1, the torque detection device 10 is more likely to be exposed to the water than in the column type electric power steering device 1. That is, between the magnetic sensor 30 and the housing wall, water easily enters from the outside to the inside of the housing wall.
  • a sealing material 90 made of epoxy resin or the like is arranged between the main portion 41 and the flange portion 42. ing. This can prevent water from entering the accommodation wall through the gap between the main portion 41 and the flange portion 42.
  • the O-ring 100 as a sealing material is attached in a sealed state to the accommodation wall. That is, in this embodiment, the mounting hole 1 is formed in the accommodation wall so as to seal the O-ring 100. As a result, the sealability between the magnetic sensor 30 and the housing wall can be improved. Note that, in FIG. 18, the accommodation wall and the O-ring 100 are shown as a sectional view for easy understanding.
  • the configuration of the first embodiment can be applied to the rack-type electric power steering device 1.
  • the sealing material 90 is arranged between the main portion 41 and the flange portion 42. Therefore, it is possible to prevent water from entering the accommodation wall through the gap between the main portion 41 and the flange portion 42.
  • the ⁇ ring 1 is provided between the magnetic sensor 30 and the housing wall.
  • a third embodiment will be described.
  • the configurations of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are changed from those of the first embodiment. Others are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • the main body 71 3 is formed in a circular arc band shape having concentric circular arcs symmetrical to the reference line ⁇ as opposite sides. Specifically, the main body portion 7 1 3, centered at 0 point located on the opposite side of the reference line ⁇ magnetic detecting element 6 0 across the rotation center axis ⁇ above, during rotation about the central axis ⁇ 3
  • the circular arc band has a concentric circular arc whose curvature is smaller than the circular arc.
  • the second magnetic flux guiding member 7 2 is the first magnetic flux guiding member 7 2.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the point ⁇ of this embodiment exists at infinity, and It can be interpreted as a special form in which the curvature of becomes infinitesimally small.
  • a fourth embodiment will be described.
  • the configurations of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are changed from those of the first embodiment. Others are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • the second magnetic circuit portions 21 and 22 are arranged so as to be located radially outside of the outer shapes thereof. More specifically, the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are arranged so as to face the side surfaces of the first and second ring plate portions 21 and 22 in the radial direction.
  • a fifth embodiment will be described.
  • the configurations of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are changed from those of the first embodiment. Others are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 when the torque detection device 10 is configured by using the magnetic sensor 30, when the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are The first and second magnetic circuit units 21 and 22 are arranged so as to be located outside in the axial direction. That is, the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 have the first and second ring plate portions 2 1 13 and 2 2 in the first and second magnetic circuit portions 2 1 and 2 2 on the outer side in the axial direction. It is arranged so as to face 13 annular surfaces. In other words, first, second ⁇ 2020/175 323 24 (:171? 2020/006851
  • Flux guide elements 7 1, 7 2, outside the axial direction, and is configured to body part 7 1 3, 7 2 3 are first, second magnetic circuit unit 2 1, 2 2 and the counter.
  • first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are arranged outside the first and second magnetic circuit units 21 and 22 in the axial direction, The same effect as the first embodiment can be obtained.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 may be formed in an arc band shape having arcs as opposite sides, as in the third embodiment.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are arranged such that the first and second magnetic circuit portions 21 are axially outward and radial. , 22 may face the annular surfaces and side surfaces of the first and second ring plate portions 21 and 22.
  • the main body portions 7 1 3 and 7 2 3 have a substantially cross-section so that the side surfaces of the first and second ring plate portions 21 and 22 are also opposed to each other! -It will be in the shape of a letter.
  • a sixth embodiment will be described.
  • the configurations of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are changed from those of the first embodiment. Others are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • the first magnetic flux guiding member 71 is provided with only one extension portion 71.
  • the second magnetic flux guiding member 72 has the same shape as the first magnetic flux guiding member 71.
  • the reference line ⁇ is an imaginary straight line connecting one magnetic detection element 60 and the rotation center axis (3).
  • the magnetic detection element 60 is provided without the two extending portions 71 and 72.
  • a seventh embodiment will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that
  • first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are changed. Others are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are rectangular strip-shaped main body portions 7 1 3 and 7 2 3 It consists of only one and does not have extension parts 71 and 72.
  • the first, the second magnetic flux induction member 71, 7 2, the main body portion 7 1 3, 7 2 bent portion 7 of the magnetic detecting element 6 0 facing the portion is bent in the axial direction of the three 1 2, 7 2 2 are configured. That is, first, second flux guide elements 7 1, 7 2, bent portions 7 1 to the main body 7 1 3, 7 2 3 is folded to the main body portion 7 1 3, 7 2 3 side of each other
  • the bent portion 7 22 of the second magnetic flux guide member 7 2 is arranged inside the opening 5 3.
  • each direction is set for convenience of description of the embodiment. For this reason, in many cases, the rotation center axis ⁇ intersects with the vehicle height direction.
  • first and second magnetic flux guiding members 71, 7 2 3 in the above embodiments are formed in rectangles strip includes a main body portion 71 7 2 3 may have a substantially rectangular strip shape. Then, the first and second magnetic flux guiding members 7 1, 7 2 ⁇ 2020/175 323 26 ⁇ (: 171? 2020 /006851
  • the main body portions 7 1 3, 723 may be in a substantially arcuate band state.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71, 72 72 may not be configured such that the radiation range poles is 1.2-pole - 2.8 poles. Even with such a configuration, compared with the case where the main body portions 7 1 3, 723 of the first and second magnetic flux guiding members 7 1, 72 are annular, the first and second magnetic flux guiding members 7 1, It is possible to reduce the materials that make up 72.
  • the circuit board 50 may be disposed so one side 50 3 to the bottom surface facing the accommodating recess 43. Then, in the opening 53 of the circuit board 50, a part of the first magnetic flux guiding member 71 may be arranged from the side of the other surface 50.
  • the shape of the opening 53 formed in the circuit board 50 can be changed as appropriate.
  • the opening 53 may be formed so that a part thereof reaches the outer edge of the circuit board 50.
  • the flange portion 42 may be made of another material other than a metal material as long as it is made of a material having higher rigidity than the main portion 41.
  • the opening 5 formed in the circuit board 50 is used.
  • first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are arranged in 3, the shapes of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 can be changed as appropriate.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 may have a ring-shaped portion that surrounds the first and second magnetic circuit portions 21 and 22.
  • the circuit board 50 may not be mounted on the sensor housing 40, and the magnetic detection element 60 may be directly arranged on the sensor housing 40. Further, in each of the above-described embodiments, the opening 53 may not be formed in the circuit board 50.
  • the torque detection device 10 is an electric power steering system. ⁇ 2020/175 323 27 ⁇ (: 171? 2020 /006851
  • the invention is not limited to the device 1 and can be applied to various devices that detect axial torque.
  • the configuration of 10 may be as follows. That is, by appropriately combining the third to seventh embodiments with the second embodiment, the shapes of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72, the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72, and The positional relationship with the first and second magnetic circuit units 21 and 22 may be changed. Further, a combination of the above embodiments may be further combined.

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Abstract

磁束に応じた電気信号を出力する磁気検出素子(60)と、一端部側に磁気検出素子(60)が配置され、一端部側が第1磁気回路部および第2磁気回路部側に向けられて配置される主部(41)、および主部(41)に固定され、第1、第2磁気回路部が収容される収容壁に当接する状態で配置されるフランジ部(42)と、を有するセンサハウジング(40)と、軟磁性体で形成され、磁束を磁気検出素子(60)へと誘導し、一部が磁気検出素子(60)を挟んで対向するように配置される一対の磁束誘導部材(71)と、を備える。そして、フランジ部(42)は、主部よりも剛性の高い材料で構成されるようにし、一対の磁束誘導部材(71)は、主部(41)に磁気検出素子(60)と共に配置されるようにする。

Description

\¥0 2020/175323 1 卩(:17 2020 /006851
明 細 書
発明の名称 : 磁気センサ、 トルク検出装置、 ステアリング装置 関連出願への相互参照
[0001 ] 本出願は、 2 0 1 9年2月 2 5日に出願された日本特許出願番号 2 0 1 9 - 3 1 6 5 9号に基づくもので、 ここにその記載内容が参照により組み入れ られる。
技術分野
[0002] 本開示は、 磁気検出素子を有する磁気センサ、 トルク検出装置、 ステアリ ング装置に関する。
背景技術
[0003] 従来より、 卜ーシヨンバーの捩れに伴って変化する磁束を検出することに よってトルクを検出するトルク検出装置が提案されている (例えば、 特許文 献 1参照) 。 具体的には、 このトルク検出装置は、 卜ーシヨンバーの捩りに 応じた磁束を発生させる磁気回路部を備えている。 また、 トルク検出装置は 、 磁気回路部と磁気結合されて磁束を誘導する磁束誘導部材と、 磁束誘導部 材で誘導された磁束に応じた電気信号を出力する磁気検出素子を有する磁気 センサとを備えている。 なお、 磁束誘導部材と磁気センサとは、 それぞれ別 部材として構成されており、 磁束誘導部材の取付部が磁気センサに形成され た開口部に組み付けられることで一体化されている。
そして、 トルク検出装置は、 取付孔が形成された収容壁内に磁気回路部等 が収容され、 磁束誘導部材が磁気回路部に近接するように取付孔に取り付け られることによって構成される。 なお、 磁気センサには、 収容壁と当接する フランジ部が備えられており、 当該フランジ部が金属で構成されている。 こ のため、 フランジ部が熱によって反り難く、 フランジ部と収容壁との間に隙 間が形成され難いようになっている。
先行技術文献
特許文献 〇 2020/175323 2 卩(:171? 2020 /006851
[0004] 特許文献 1 :特開 2 0 0 9 _ 1 6 2 5 4 1号公報
発明の概要
[0005] しかしながら、 上記のようなトルク検出装置では、 磁気センサと磁束誘導 部材とが別体として備えられている。 このため、 磁気センサと磁束誘導部材 とを組み付ける際に磁気検出素子と磁束誘導部材との位置関係がばらつき易 く、 磁気検出素子と磁束誘導部材との間隔がばらつき易い。 このため、 上記 トルク検出装置では、 感度がばらつき易くなる。
[0006] 本開示は、 感度のばらつきを抑制できる磁気センサ、 トルク検出装置、 ス テアリング装置を提供することを目的とする。
[0007] 本開示の 1つの観点によれば、 磁気センサは、 磁束に応じた電気信号を出 力する磁気検出素子と、 _端部側に磁気検出素子が配置され、 _端部側が第 1磁気回路部および第 2磁気回路部側に向けられて配置される主部、 および 主部に固定され、 第 1、 第 2磁気回路部が収容される収容壁に当接する状態 で配置されるフランジ部と、 を有するセンサハウジングと、 軟磁性体で形成 され、 磁束を磁気検出素子へと誘導し、 一部が磁気検出素子を挟んで対向す るように配置される一対の磁束誘導部材と、 を備えている。 そして、 フラン ジ部は、 主部よりも剛性の高い材料で構成されており、 一対の磁束誘導部材 は、 主部に磁気検出素子と共に配置されている。
[0008] これによれば、 磁気検出素子および磁束誘導部材が共通のセンサハウジン グに配置されるため、 磁気検出素子および磁束誘導部材が別々の部材に配置 されて一体化される場合と比較して、 磁気検出素子と磁束誘導部材の位置関 係がずれることを抑制できる。 したがって、 磁気センサの感度がばらつくこ とを抑制できる。
[0009] また、 本開示の別の観点によれば、 トルク検出装置は、 回転中心軸を囲む 周方向に交互に磁極が反転するように構成されていて相対回転に伴って回転 中心軸を中心として回転するように卜ーシヨンバーと同軸的に配置された多 極磁石の、 回転中心軸と平行な軸方向における一方側に配置された第 1磁気 回路部と、 多極磁石の軸方向における他方側に配置された第 2磁気回路部と 〇 2020/175323 3 卩(:171? 2020 /006851
、 上記の磁気センサと、 を備えている。 そして、 磁気センサは、 磁束誘導部 材が第 1磁気回路部と第 2磁気回路部とによって形成される磁気回路と磁気 結合されるように配置されており、 磁束誘導部材は、 第 1磁気回路部と対向 して配置される本体部を有する第 1磁束誘導部材と、 第 2磁気回路部と対向 して配置される本体部を有する第 2磁束誘導部材とを有し、 第 1磁束誘導部 材における本体部および第 2磁束誘導部材における本体部は、 回転中心軸と 直交しつつ本体部と交差する仮想線を基準線とすると、 基準線を挟んで位置 する一対の外端部位を有する形状とされ、 かつ回転中心軸との間隔において 、 外端部位側が一対の外端部位で挟まれる中間部位側よりも長くなる形状と され、 さらに、 回転中心軸と、 外端部位のうちの回転中心軸側の部分とを結 ぶ二本の仮想線で区画される第 1シャフトの周方向範囲を磁束放射範囲とす ると、 磁束放射範囲に含まれる多極磁石の磁極数が所定範囲数内となる形状 とされている。
[0010] これによれば、 上記の磁気センサを備えているため、 感度がばらつくこと を抑制できる。 また、 磁束誘導部材の本体部が多極磁石との関係によって形 状が規定されているため、 ノイズの影響の低減を図ることができる。
[001 1 ] また、 本開示の別の観点によれば、 ステアリング装置は、 上記のトルク検 出装置と、 トルク検出装置で検出された電気信号に基づき、 乗員が操作する 操作部の操作を補助する駆動力を出力するモータと、 を備えている。
[0012] これによれば、 上記のトルク検出装置を備えているため、 感度のばらつき を抑制したステアリング装置とできる。
[0013] なお、 各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、 その構成要素等と 後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の _例を示すも のである。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1 ]第 1実施形態におけるトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリン グ装置の概略構成図である。
[図 2]図 1 に示されたトルク検出装置の分解斜視図である。 20/175323 4 卩(:171? 2020 /006851
[図 3]図 2に示されたトルク検出装置の組み付け状態における、 多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部を拡大した斜視図である。
[図 4八]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 48]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 ]図 3に示された多極磁石、 第 1磁気回路部、 および第 2磁気回路部の 相対回転状態を示す側面図である。
[図 5]磁気センサの正面図である。
[図 6]図 5中の V I _ V I線に沿った断面図である。
[図 7]磁気センサを収容壁に取り付けてトルク検出装置を構成した模式図であ る。
[図 8]第 1歯部から第 1 リング板部への磁束の流れを説明するための図である
[図 9]第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関係を示す図である。
[図 10]図 9中の X方向から視た平面図である。
[図 1 1]図 9中の XI— XI線に沿った断面図である。
[図 12]放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係に関するシミュレーシヨン 結果を示す図であり、 多極磁石の磁極数が 1 6極である場合の図である。
[図 13]卜ーシヨンバーの捩れ角と、 磁気検出素子を通過する磁束密度との関 係に関するシミュレーシヨン結果を示す図である。
[図 14]第 1実施形態の変形例における磁気センサの正面図である。
[図 15]第 1実施形態の変形例における放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの 関係に関するシミュレーシヨン結果を示す図であり、 多極磁石の磁極数が 2 0極である場合の図である。
[図 16]第 2実施形態におけるトルク検出装置を搭載した電動パワーステアリ ング装置の概略構成図である。
[図 17]第 2実施形態における磁気センサの正面図である。 〇 2020/175323 5 卩(:171? 2020 /006851
[図 18]磁気センサを収容壁に取り付けてトルク検出装置を構成した模式図で ある。
[図 19]第 3実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 20]第 4実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 21]図 2 0中のXXI方向から視た平面図である。
[図 22]図 2 0中のXXII _XXII線に沿った断面図である。
[図 23]第 5実施形態における第 1、 第 2磁束誘導部材と、 第 1、 第 2磁気回 路部との配置関係を示す図である。
[図 24]第 5実施形態の変形例における第 1、 第 2磁束誘導部材と、 第 1、 第 2磁気回路部との配置関係を示す図である。
[図 25]第 6実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 26]第 7実施形態における第 1磁束誘導部材と第 1磁気回路部との配置関 係を示す図である。
[図 27]図 2 6中のXXVII方向から視た平面図である。
発明を実施するための形態
[0015] 以下、 本開示の実施形態について図に基づいて説明する。 なお、 以下の各 実施形態相互において、 互いに同一もしくは均等である部分には、 同一符号 を付して説明を行う。
[0016] (第 1実施形態)
第 1実施形態について説明する。 本実施形態では、 磁気センサを用いて車 両に備えられるトルク検出装置を構成し、 当該トルク検出装置を用いて電動 パワーステアリング装置を構成した例について説明する。 なお、 本実施形態 では、 いわゆるコラムタイプの電動パワーステアリング装置について説明す る。
[0017] まず、 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 5と、 電 〇 2020/175323 6 卩(:171? 2020 /006851
動モータ 6と、 ステアリングギア機構 7と、 リンク機構 8と、 トルク検出装 置 1 0と、 図示しない制御部等を備えている。 そして、 電動パワーステアリ ング装置 1 における制御部は、 ステアリングホイール 5の操作状態に応じて 電動モータ 6を駆動することって電動モータ 6の駆動力をステアリングギア 機構 7に伝達させる。 これにより、 電動パワーステアリング装置 1は、 リン ク機構 8を介して車輪丁の向きを変更するための操舵力を補助する。 なお、 本実施形態では、 ステアリングホイールが乗員が操作する操舵部に相当する
[0018] トルク検出装置 1 0は、 ステアリングホイール 5の操作状態に応じた電気 信号 (例えば、 電圧) を出力するように、 ステアリングホイール 5とステア リングギア機構 7との間に設けられている。 具体的には、 トルク検出装置 1 0は、 第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との連結部分に配置されている 。 第 1シャフト 1 1は、 ステアリングホイール 5と共に回転するように、 図 示しない連結機構を介してステアリングホイール 5と連結されている。 第 2 シャフト 1 2は、 図示しない連結機構を介してステアリングギア機構 7と連 結されている。
[0019] 第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2とは、 卜ーシヨンバ _ 1 3を介して 、 回転中心軸<3上にて同軸的に連結されている。 そして、 トルク検出装置 1 0は、 回転中心軸〇を中心とした第 1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との 相対回転に起因して卜ーシヨンバ _ 1 3に発生する捩り トルクに対応した電 気信号を出力するように構成されている。 なお、 卜ーシヨンバー 1 3は、 後 述する図 2に示されているように、 第 1シャフト 1 1および第 2シャフト 1 2に対して固定ピン 1 4で固定されている。
[0020] 次に、 本実施形態におけるトルク検出装置 1 0の基本的な構成について、 図 2を参照しつつ説明する。 なお、 説明の便宜上、 以下の各図では、 軸が 回転中心軸(3と平行となる右手系 X V 直交座標系を適宜設定する。 この際 、 軸と平行な方向を 「軸方向」 とも称する。 また、 説明の便宜上、 軸正 方向側を 「上側」 とも称し、 軸負方向側を 「下側」 とも称する。 なお、 回 〇 2020/175323 7 卩(:171? 2020 /006851
転中心軸 <3は、 多くの場合、 車高方向と平行とはならない。
[0021 ] トルク検出装置 1 0は、 多極磁石 2 0を備えている。 多極磁石 2 0は、 第
1シャフト 1 1 と第 2シャフト 1 2との相対回転に伴って回転中心軸〇を中 心として回転するように、 卜ーシヨンバー 1 3と同軸的に配置されている。 具体的には、 多極磁石 2 0は、 円筒状に形成されており、 第 1シャフト 1 1 の下端部に固定されている。 この多極磁石 2 0は、 回転中心軸〇を囲む周方 向に交互に磁極が反転するように構成されている。
[0022] なお、 「周方向」 は、 典型的には、 回転中心軸〇と乂丫平面との交点を中 心として乂丫平面内に形成される円の円周方向である。 また、 多極磁石 2 0 は、 本実施形態では、 1\1極と 3極とが各 8極、 計 1 6極が 2 2 . 5 ° 間隔で 配置されている。
[0023] 多極磁石 2 0の軸方向における一方側 (すなわち、 上端部側) には、 第 1 磁気回路部 2 1が配置されている。 第 1磁気回路部 2 1は、 第 1 ヨーク部材 2 1 3を有している。 第 1 ヨーク部材 2 1 3は、 軟磁性体によって形成され たリング状の部材であって、 多極磁石 2 0の軸方向における一端部 (すなわ ち、 上端部) を囲むように設けられている。
[0024] 具体的には、 第 1 ヨーク部材 2 1 3は、 第 1 リング板部 2 1 匕と、 複数の 第 1歯部 2 1 〇とを有している。 第 1 リング板部 2 1 匕は、 平板状かつリン グ状に形成されており、 回転中心軸〇を囲むように設けられている。 すなわ ち、 第 1 リング板部 2 1 匕には、 回転中心軸〇を中心とする円形の開口部が 形成されている。 複数の第 1歯部 2 1 〇は、 多極磁石 2 0を囲むように、 周 方向に等間隔で配列されている。 そして、 複数の第 1歯部 2 1 〇の各々は、 第 1 リング板部 2 1 匕における上記の開口部の内縁から、 回転中心軸 <3に沿 って、 下側に向かって延設されている。
[0025] 多極磁石 2 0の軸方向における他方側 (すなわち、 下端部側) には、 第 2 磁気回路部 2 2が配置されている。 第 2磁気回路部 2 2は、 第 2ヨーク部材 2 2 3を有している。 第 2ヨーク部材 2 2 3は、 軟磁性体によって形成され たリング状の部材であって、 多極磁石 2 0の軸方向における他端部 (すなわ 〇 2020/175323 8 卩(:171? 2020 /006851
ち、 下端部) を囲むように設けられている。
[0026] 具体的には、 第 2ヨーク部材 2 2 3は、 第 2リング板部 2 2匕と、 複数の 第 2歯部 2 2〇とを有している。 第 2リング板部 2 2匕は、 平板状かつリン グ状に形成されており、 回転中心軸〇を囲むように設けられている。 すなわ ち、 第 2リング板部 2 2匕には、 回転中心軸〇を中心とする円形の開口部が 形成されている。 複数の第 2歯部 2 2〇は、 多極磁石 2 0を囲むように、 周 方向に等間隔で配列されている。 そして、 複数の第 2歯部 2 2〇の各々は、 第 2リング板部 2 2匕における上記の開口部の内縁から、 回転中心軸<3に沿 って、 上側に向かって延設されている。
[0027] 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とは、 軸方向に配列されていて 、 かつ所定のギャップを介して対向配置されている。 すなわち、 図 3に示さ れているように、 第 2リング板部 2 2匕は、 第 1 リング板部 2 1 匕と軸方向 に対向するように設けられている。 換言すれば、 第 1 リング板部 2 1 匕と第 2リング板部 2 2匕とは、 軸方向から視た場合、 互いに重なるように配置さ れている。 また、 第 1歯部 2 1 〇と第 2歯部 2 2〇とは、 周方向に交互に配 置されている。 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2は、 第 2シャ フト 1 2の上端部に結合されて第 2シャフト 1 2と一体的に回転することで 、 多極磁石 2 0に対して相対的に回転するようになっている。 これにより、 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とは、 多極磁石 2 0が発生する磁 界内に磁気回路を形成する。 なお、 本実施形態では、 軸方向が第 1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の配列方向に相当している。
[0028] そして、 卜ーシヨンバー 1 3に対して捩り トルクが作用していない組み付 け状態においては、 多極磁石 2 0、 第 1磁気回路部 2 1、 および第 2磁気回 路部 2 2は、 図 3および図 4八に示されているように、 周方向について中立 状態に位相合わせされている。 中立状態は、 全ての第 1歯部 2 1 〇および第 2歯部 2 2〇の周方向における中心位置が、 1\!極と 3極との境界と一致する 状態である。 そして、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2は、 第 1、 第 2シャ フト 1 1、 1 2との相対回転に起因して卜ーシヨンバ _ 1 3に捩り トルクが 〇 2020/175323 9 卩(:171? 2020 /006851
発生すると、 図 4巳および図 4 (3に示されているように位相が中立状態から ずれる。 これにより、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2は、 位相ずれ量に応 じた磁束密度巳を発生させる。
[0029] そして、 トルク検出装置 1 0は、 図 2に示されるように、 第 1磁気回路部
2 1および第 2磁気回路部 2 2と近接するように、 磁気検出素子 6 0および 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を有する磁気センサ 3 0が配置されるこ とで構成される。 磁気センサ 3 0は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2にて 発生する磁束に対応した電気信号、 すなわち、 卜ーシヨンバ _ 1 3に発生す る捩り トルクに対応した電気信号を出力するように構成されている。 以下に 、 本実施形態の磁気センサ 3 0の詳細な構成について、 図 5および図 6を参 照しつつ説明する。 なお、 図 5および図 6中の右手系乂丫 直交座標系は、 図 2中の右手系乂丫 直交座標系に対応している。 また、 図 5では、 後述す る被覆材 8 0を省略して示している。
[0030] 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 図 5および図 6に示されるように、 セン サハウジング 4 0と、 回路基板 5 0と、 磁気検出素子 6 0と、 第 1、 第 2磁 束誘導部材 7 1、 7 2とを有する構成とされている。
[0031 ] センサハウジング 4 0は、 ソ軸方向に延設された柱状の主部 4 1 と、 フラ ンジ部 4 2とを備えている。 なお、 以下では、 センサハウジング 4 0および 主部 4 1 において、 図 5中の紙面下側を一端部側、 図 5中の紙面上側を他端 部側とも称する。 つまり、 後述の図 7では、 センサハウジング 4 0および主 部 4 1 において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2側に位置する端部を一端 部側とも称し、 当該一端部側と反対側の端部を他端部側とも称する。
[0032] 主部 4 1は、 本実施形態では、 絶縁性の合成樹脂が型成型されることによ つて構成されている。 そして、 主部 4 1 には、 一端部側に、 収容凹部 4 3が 形成されている。 この収容凹部 4 3は、 回路基板 5 0を収容するものであり 、 回路基板 5 0の外形に対応した形状とされている。 本実施形態では、 後述 するように、 回路基板 5 0が平面矩形状とされているため、 収容凹部 4 3も 平面矩形状とされている。 そして、 収容凹部 4 3には、 側面に位置決め用の 凸部 4 4が形成されている。
[0033] 主部 4 1のうちの他端部側は、 外部機器との電気的に接続されるコネクタ 部 4 5とされ、 コネクタ部 4 5に開口部 4 5 aが形成されている。 なお、 外 部機器は、 例えば、 E C U (E lect ron i c Cont ro l Un i tの略) 等である。
[0034] さらに、 主部 4 1 には、 複数本のターミナル 4 6がインサート成型等によ って一体化されている。 具体的には、 各ターミナル 4 6は、 一端部が収容凹 部 4 3から露出すると共に他端部が開口部 4 5 aから露出するように、 主部 4 1 に備えられている。 そして、 夕ーミナル 4 6のうちの収容凹部 4 3から 露出する一端部は、 後述する回路基板 5 0に形成された揷通孔 5 1 に揷通さ れ、 回路基板 5 0と電気的、 機械的に接続される。 ターミナル 4 6のうちの 開口部 4 5 aから露出する他端部は、 外部機器と電気的に接続される。
[0035] フランジ部 4 2は、 主部 4 1 よりも剛性の高い金属材料で構成されており 、 略中央部に貫通孔 4 7が形成された枠状とされている。 なお、 フランジ部 4 2を構成する金属材料は、 鉄または鉄を主成分とする合金、 あるいはアル ミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金等が用いられる。 そして、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1が貫通孔 4 7を貫通するように当該主部 4 1 に 備えられている。 本実施形態では、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1のうちの収 容凹部 4 3が形成された部分よりも他端部側に備えられている。 なお、 フラ ンジ部 4 2は、 例えば、 インサート成型されることで主部 4 1 と一体化され る。 また、 フランジ部 4 2は、 例えば、 貫通孔 4 7に主部 4 1が揷入された 後に接着剤等によって主部 4 1 に固定される。
[0036] また、 フランジ部 4 2には、 外縁部に、 y軸方向に沿って貫通する固定孔 4 8が形成されている。
[0037] 回路基板 5 0は、 一面 5 0 aおよび他面 5 0 bを有する平面矩形状とされ 、 ターミナル 4 6の一端部が挿入される揷通孔 5 1が形成されている。 また 、 回路基板 5 0は、 収容凹部 4 3に形成された凸部 4 4に対応する凹部 5 2 が形成されている。 さらに、 回路基板 5 0は、 後述する第 2磁束誘導部材 7 2の延設部 7 2 bが揷入される開口部 5 3が形成されている。 〇 2020/175323 1 1 卩(:171? 2020 /006851
[0038] 磁気検出素子 6 0は、 第 1磁気回路部 2 1 と第 2磁気回路部 2 2とによっ て形成される磁気回路の磁束に対応した電気信号を出力するものである。 そ して、 本実施形態では、 磁気検出素子 6 0は、 回路基板 5 0の一面 5 0 3側 において、 X軸方向に沿って 2つ配置されている。 本実施形態では、 このよ うに磁気検出素子 6 0を 2つ備えることにより、 一方が故障等によって使用 不要となったとしても、 磁界の検出を継続できるようになっている。
[0039] 各磁気検出素子 6 0は、 内部にホール素子等の磁気感応素子等を封止して 構成されており、 平面略矩形状に形成された本体部と、 本体部に備えられた 複数の端子部を有している。 そして、 各磁気検出素子 6 0は、 回路基板 5 0 の面方向に対する法線方向から視たとき、 本体部が開口部 5 3と重複するよ うに、 回路基板 5 0に実装されている。
[0040] そして、 上記のように磁気検出素子 6 0が実装された回路基板 5 0は、 主 部 4 1 に形成された収容凹部 4 3に配置されている。 具体的には、 回路基板 5 0は、 他面 5 0匕が収容凹部 4 3の底面と対向し、 開口部 5 3がセンサハ ウジング 4 0の一端部側に位置するように配置されている。 また、 回路基板 5 0は、 凹部 5 2が収容凹部 4 3に形成された凸部 4 4と嵌合しつつ、 夕一 ミナル 4 6が揷通孔 5 1 に揷通されるように、 収容凹部 4 3に配置されてい る。 そして、 回路基板 5 0は、 夕ーミナル 4 6とはんだ等で電気的、 機械的 に接続されることにより、 収容凹部 4 3に固定されている。 なお、 凸部 4 4 を熱かしめすること等により、 回路基板 5 0とセンサハウジング 4 0との機 械的な接続強度を向上させるようにしてもよい。
[0041 ] 第 1磁束誘導部材 7 1および第 2磁束誘導部材 7 2は、 軟磁性体材料を用 いて構成されている。 本実施形態では、 第 1磁束誘導部材 7 1は、 図 2に示 されるように、 X軸方向を長手方向とする長方形帯状の本体部 7 1 3と、 長 手方向と交差する方向に延設されつつ折り曲げられた延設部 7 1 匕とを有す る構成とされている。 同様に、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 X軸方向を長手方 向とする長方形帯状の本体部 7 2 3と、 長手方向と交差する方向に延設され つつ折り曲げられた延設部 7 2匕とを有する構成とされている。 〇 2020/175323 12 卩(:171? 2020 /006851
[0042] なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における延設部 7 1 7 2匕 は、 磁気検出素子 6 0に対応する数だけ備えられている。 つまり、 本実施形 態では、 磁気検出素子 6 0が 2つ備えられるため、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2には、 それぞれ 2つの延設部 7 1 匕、 7 2 13が備えられている。
[0043] そして、 本実施形態では、 第 1磁束誘導部材 7 1は、 本体部 7 1 3が収容 凹部 4 3の側面に接着剤等によって固定されている。 また、 第 1磁束誘導部 材 7 1は、 延設部 7 1 匕における本体部 7 1 3側と反対側の端部 (以下では 、 先端部とも称する) が磁気検出素子 6 0における本体部と対向しつつ、 近 接するように折り曲げられている。
[0044] 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と軸方向において対向す るように、 本体部 7 2 3が収容凹部 4 3の底面に接着剤等を介して固定され ている。 また、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 延設部 7 2匕における本体部 7 2 3側と反対側の端部 (以下では、 先端部とも称する) が磁気検出素子 6 0に おける本体部と対向しつつ、 近接するように折り曲げられ、 当該先端部が開 口部 5 3内に挿入されている。 つまり、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 少なくと も一部が開口部 5 3に揷入されるように、 収容凹部 4 3に配置されている。
[0045] これにより、 磁気センサ 3 0は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と第 2磁束誘導部 材 7 2との間に磁気検出素子 6 0が配置された構成とされる。 つまり、 磁気 センサ 3 0は、 第 2磁束誘導部材 7 2、 磁気検出素子 6 0、 第 1磁束誘導部 材 7 1 を共通のセンサハウジング 4 0に固定した状態で構成されている。 こ のため、 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 磁気検出素子 6 0を搭載する部材 と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を搭載する部材とを別々に備え、 これ らが一体化される場合と比較して、 磁気検出素子 6 0と第 1、 第 2磁束誘導 部材 7 1、 7 2との位置関係がずれることを抑制できる。
[0046] なお、 第 1磁束誘導部材 7 1の延設部 7 1 匕における先端部、 および第 2 磁束誘導部材 7 2の延設部 7 2 における先端部は、 本体部と離れて配置さ れてもよいし、 本体部と接着剤等によって接合されていてもよい。 また、 第 1磁束誘導部材 7 1および第 2磁束誘導部材 7 2は、 本体部 7 1 3、 7 2 3 〇 2020/175323 13 卩(:171? 2020 /006851
がセンサハウジング 4 0の一端部側に配置され、 延設部 7 1 匕、 7 2匕がセ ンサハウジング 4 0の他端部側に向かって延びるように配置されている。
[0047] そして、 収容凹部 4 3には、 回路基板 5 0、 磁気検出素子 6 0、 第 1磁束 誘導部材 7 1、 および第 2磁束誘導部材 7 2を一体的に被覆しつつ固定する 防水性の被覆材 8 0が配置されている。 これにより、 回路基板 5 0等が水に 晒されることが抑制されると共に磁気検出素子 6 0、 第 1磁束誘導部材 7 1 、 および第 2磁束誘導部材 7 2の位置関係が変化することを抑制でき、 故障 したり検出精度が低下したりすることが抑制される。 なお、 このような被覆 材 8 0は、 例えば、 エポキシ樹脂によって構成される。
[0048] 以上が本実施形態における磁気センサ 3 0の構成である。 そして、 磁気セ ンサ 3 0は、 トルク検出装置 1 0を構成する場合には、 上記のように、 第 1 磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2側にセンサハウジング 4 0の一端 部側が向けられて配置される。 具体的には、 図 7に示されるように、 多極磁 石 2 0、 第 1磁気回路部 2 1、 および第 2磁気回路部 2 2は、 収容壁 内に 収容されている。
[0049] なお、 本実施形態では、 収容壁 は、 図 1 に示された電動パワーステアリ ング装置 1 におけるケーシングを構成する壁材であって、 第 1シャフト 1 1 または第 2シャフト 1 2を回転可能に支持しつつ覆うように形成されたもの である。 そして、 収容壁 には、 貫通孔である取付孔\^/ 1が形成されている 。 また、 図 7では、 図示の煩雑化を回避すると共に理解をし易くするため、 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2を簡略化して示し、 1\1極、 卜 —シヨンバ _ 1 3、 および第 1歯部 2 1 〇にハッチングを施している。 また 、 後述の対応する各図では、 図示の煩雑化を回避すると共に理解をし易くす るため、 第 1磁気回路部 2 1および第 2磁気回路部 2 2を簡略化して示し、
1\1極、 卜ーシヨンバー 1 3、 第 1歯部 2 1 〇にハッチングを施している。
[0050] そして、 磁気センサ 3 0は、 センサハウジング 4 0における一端部側が取 付孔\^/ 1から収容壁 の内部に揷入されるように、 収容壁 に固定されてい る。 具体的には、 磁気センサ 3 0は、 フランジ部 4 2の下端面が取付孔\^/ 1 〇 2020/175323 14 卩(:171? 2020 /006851
の周囲における収容壁 の外壁面 (すなわち、 図 7における上側の表面) に 当接するように配置される。 なお、 フランジ部 4 2における下端面とは、 フ ランジ部 4 2のうちのセンサハウジング 4 0における一端部側の面のことで ある。 そして、 磁気センサ 3 0は、 図示しないボルト等が固定孔 4 8を通じ て収容壁 に固定されることにより、 収容壁 に固定される。
[0051 ] また、 磁気センサ 3 0は、 第 1磁束誘導部材 7 1が第 1磁気回路部 2 1 と 磁気結合されると共に、 第 2磁束誘導部材 7 2が第 2磁気回路部 2 2と磁気 結合されるように配置される。 本実施形態では、 磁気センサ 3 0は、 軸方向 において、 第 1磁束誘導部材 7 1が第 1磁気回路部 2 1 と対向すると共に、 第 2磁束誘導部材 7 2が第 2磁気回路部 2 2と対向するように配置される。
[0052] そして、 上記のように、 卜ーシヨンバ _ 1 3に捩り トルクが発生すると、 当該捩りに応じた磁束が第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2の間に発生し、 当 該磁束が第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を通じて磁気検出素子 6 0に誘 導される。 このため、 磁気検出素子 6 0から磁束に応じた電気信号が出力さ れる。
[0053] この際、 フランジ部 4 2は、 金属で構成されており、 主部 4 1 よりも剛性 の高い金属材料で構成されている。 このため、 例えば、 フランジ部 4 2が主 部 4 1 と同じ樹脂材料で構成されている場合と比較して、 フランジ部 4 2が 反ることを抑制できる。 したがって、 フランジ部 4 2と収容壁 との密着性 が低下することを抑制できる。 なお、 フランジ部 4 2を鉄または鉄を主成分 とする合金で構成した場合、 フランジ部 4 2は、 外部磁界が磁気検出素子 6 0に達することを抑制する磁気シールドとしての効果も発揮する。
[0054] ここで、 上記のようなトルク検出装置 1 0では、 多極磁石 2 0と第 1、 第
2磁気回路部 2 1、 2 2とが同期して回転する際、 磁気回路を通る磁束が周 期的に変動するため、 この周期的変動が磁気検出素子 6 0から出力される電 気信号に対してノイズとなる。 以下、 周期的に変動するノイズを振れ回りノ イズと称し、 振れ回りノイズについて説明する。
[0055] まず、 第 1磁気回路部 2 1 における第 1歯部 2 1 〇から第 1 リング板部 2 〇 2020/175323 15 卩(:171? 2020 /006851
1 13への磁束の流れについて、 図 8を参照しつつ説明する。 なお、 第 2磁気 回路部 2 2における第 2歯部 2 2〇から第 2リング板部 2 2 匕への磁束の流 れについては、 第 1磁気回路部 2 1 と同様であるため、 詳細な説明は省略す る。
[0056] 図 8に示されるように、 磁束密度は、 磁束源となる多極磁石 2 0と、 当該 多極磁石 2 0に面する第 1磁気回路部 2 1の第 1歯部 2 1 〇との間の距離に よって変化する。 そして、 第 1磁気回路部 2 1 における磁束密度は、 第 1歯 部 2 1 〇に近い部分では高くなり、 第 1歯部 2 1 〇から離れた部分では小さ くなる。
[0057] このため、 多極磁石 2 0と第 1磁気回路部 2 1 とが同期して回転する場合 、 磁気検出素子 6 0が第 1磁気回路部 2 1 における第 1 リング板部 2 1 匕の 特定箇所と対向して配置されていると、 磁気検出素子 6 0にて回転に伴った 磁束の変動が検知される。 さらに、 回転に伴い、 第 1歯部 2 1 〇と第 2歯部 2 2〇との間から漏れる漏れ磁束が加わり、 磁束の変動が大きくなる。 これ が振れ回りノイズとして磁気検出素子 6 0で検出される。 そして、 磁気検出 素子 6 0で検出される信号が相対的に大きくなると、 信号とノイズとの比で ある 3 1\1比が低下することとなる。
[0058] したがって、 本実施形態は、 振れ回りノイズを抑制して 3 1\1比を向上でき るようにしている。 以下に、 3 1\1比を向上させる具体的な構成について、 図 9〜図 1 1 を参照して説明する。 なお、 図 9は、 図 1 1中の I X方向から視 た平面図に相当する。 また、 図 9は、 卜ーシヨンバ _ 1 3に捩れ変位が加わ っていない中立状態の図である。 そして、 後述の図 9に対応する各図では、 卜ーシヨンバ _ 1 3に捩れ変位が加わっていない中立状態を示している。
[0059] まず、 本実施形態の第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 上記のように 、 本体部 7 1
Figure imgf000017_0001
7 2 3が長方形帯状に形成されている。 そして、 図 9に示 されるように、 磁気センサ 3 0が収容壁 に取り付けられた際において、 軸 方向から視たとき、 回転中心軸 <3と直交しつつ、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、
Figure imgf000017_0002
7 2 3の中心位置と交差する仮想線を基準 〇 2020/175323 16 卩(:171? 2020 /006851
線 <とする。 より詳しくは、 軸方向から視たとき、 回転中心軸 <3と直交しつ つ、 2つの磁気検出素子 6 0の中間位置と交差する仮想線を基準線 <とする 。 そして、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 長辺が基準線 <と直交す るように構成されている。
[0060] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における延設部 7 1 7 2匕 は、 基準線 <に対して対称に配置されている。 このため、 各延設部 7 1 匕、
7 2匕の間に配置される 2つの磁気検出素子 6 0も、 基準線 <に対して対称 に配置されることになる。 これにより、 各磁気検出素子 6 0に第 1、 第 2磁 束誘導部材 7 1、 7 2から同様の磁束が誘導される。
[0061 ] なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 上記のように、 本体部 7 1
3、 7 2 3がセンサハウジング 4 0の一端部側に配置され、 延設部 7 1 匕、
7 2匕がセンサハウジング 4 0の他端部側に向かって延びるように配置され ている。 このため、 磁気センサ 3 0が収容壁 に取り付けられた状態では、 延設部 7 1 匕、 7 2匕は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における径方向 (以下では、 単に径方向とも称する) に沿って延設されているともいえる。
[0062] また、 第 1磁束誘導部材 7 1 における本体部 7 1 3において、 基準線 を 挟む一対の両端部位を外端部位 7 1 1 とする。 同様に、 第 2磁束誘導部材 7 2における本体部 7 2 3において、 基準線 <を挟む一対の両端部位を外端部 位 7 2 1 とする。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2における外端部 位 7 1 1、 7 2 1は、 言い換えると、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2に おける本体部 7 1 3、 7 2 3において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2の 周方向両端に位置する部位ともいえる。 また、 第 1磁束誘導部材 7 1および 第 2磁束誘導部材 7 2は、 同じ構成とされており、 2つの磁気検出素子 6 0 を通る仮想面に対して対称に配置されている。
[0063] そして、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 本体部
7 1 3、 7 2 3が長方形帯状とされている。 このため、 本体部 7 1 3 , 7 2 3と回転中心軸(3との間隔 は、 外端部位 7 1 1、 7 2 1側が一対の外端部 位 7 1 1、 7 2 1で挟まれる中間部位よりも長くなる。 〇 2020/175323 17 卩(:171? 2020 /006851
[0064] ここで、 以下では、 軸方向から視たとき、 回転中心軸 <3と、 各外端部位 7
1 1、 7 2 1のうちの回転中心軸(3側の部分とを結ぶ二本の仮想線を仮想線 〇1\/1 2とする。 より詳しくは、 回転中心軸 <3と、 各外端部位 7 1 1 における基準線 <と反対側に位置する端部のうちの回転中心軸 0側の部分と を結ぶ二本の仮想線を仮想線 0 1\/1 1、 0 1\/1 2とする。 そして、 二本の仮想線 〇1\/1 2で区画される周方向 (すなわち、 第 1シャフト 1 1の周方向 ) の範囲を磁束放射範囲とし、 磁束放射範囲に含まれる多極磁石 2 0の磁極 数を放射範囲磁極数とする。 この場合、 図 9に示す例では、 放射範囲磁極数 は、 2 . 0極となる。
[0065] そして、 本発明者らは、 放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係につい て検討を行い、 図 1 2に示されるシミュレーシヨン結果を得た。 すなわち、 図 1 2に示されるように、 振れ回りノイズは、 放射範囲磁極数が 1 . 0極か ら増加するにつれて低減し、 約 2 . 0極で最小となることが確認される。 そ して、 振れ回りノイズは、 放射範囲磁極数が 2 . 0極から 3 . 0極に増加す るにしたがって増加することが確認される。
[0066] この場合、 振れ回りノイズの許容閾値を丁 II 1 に設定すると、 放射範囲磁 極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲で振れ回りノイズが許容閾値丁 1 を下回 る。 なお、 ここでの許容閾値丁 II 1は、 一般的な振れ回りノイズとして許容 される 3 0〇 丁を想定している。 したがって、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放射範囲磁極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲に含まれるように 設定されることが好ましい。
[0067] さらに、 振れ回りノイズの許容閾値を丁 II 1 よりも低い丁 II 2に設定した 場合、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 . 5極の範囲で振れ回りノイズが許容 閾値丁 II 2を下回る。 なお、 ここでの許容閾値丁 II 2は、 一般的に十分に小 さい振れ回りノイズと認識されている 1 7〇 丁を想定している。 したがっ て、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 . 5極となる範囲では振れ回りノイズの 低減効果をより大きくできる。 特に放射範囲磁極数が 2 . 0極の場合、 振れ 回りノイズの低減効果を最大とできる。 〇 2020/175323 18 卩(:171? 2020 /006851
[0068] したがって、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放 射範囲磁極数が 1 . 2極〜 2 . 8極の範囲となるように構成される。 そして 、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 放射範囲磁極数が 1 . 5極〜 2 .
5極の範囲となるように構成されるのがより好ましい。
[0069] 以上説明したように、 本実施形態では、 フランジ部 4 2は、 主部 4 1 より も剛性の高い材料で構成されている。 このため、 磁気センサ 3 0を収容壁 に固定した際、 例えば、 フランジ部 4 2が主部 4 1 と同じ材料で構成されて いる場合と比較して、 フランジ部 4 2が反り難くなる。 このため、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2と磁気センサ 3 0における第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2との位置関係が変動し難くなり、 検出精度が低下することを抑制 できる。 なお、 フランジ部 4 2を鉄または鉄を主成分とする合金で構成した 場合、 フランジ部 4 2は、 外部磁界が磁気検出素子 6 0に達することを抑制 する磁気シールドとしての効果も発揮する。
[0070] また、 磁気センサ 3 0は、 磁気検出素子 6 0および第 1、 第 2磁束誘導部 材 7 1、 7 2が共通のセンサハウジング 4 0に備えられている。 このため、 磁気検出素子 6 0を搭載する部材と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を搭 載する部材とを別々に備え、 これらが一体化される場合と比較して、 磁気検 出素子 6 0と第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の位置関係がずれることを 抑制できる。 したがって、 磁気センサ 3 0の感度がばらつくことを抑制でき る。
[0071 ] また、 本実施形態では、 回路基板 5 0には、 開口部 5 3が形成されており 、 第 2磁束誘導部材 7 2が開口部 5 3内に配置されている。 このため、 磁気 検出素子 6 0と第 2磁束誘導部材 7 2とを近接して配置でき、 検出精度の向 上を図ることができる。
[0072] さらに、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 一対の外端部位 7 1 1、
7 2 1 を有する本体部 7 1 3 , 7 2 3に延設部 7 1 匕、 7 2匕が備えられた 構成とされている。 このため、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が環状と されている一般的なものと比較して、 材料の削減を図ることができる。 この 〇 2020/175323 19 卩(:171? 2020 /006851
場合、 本発明者らが検討したところ、 図 1 3に示されるように、 第 1、 第 2 磁束誘導部材 7 1、 7 2の大きさを変化させても誘導される磁束密度は、 ほ ぼ変化しないことが確認されている。 なお、 図 1 3中の 1 / 2の磁束誘導部 材は、 環状の磁束誘導部材における周方向の長さに対して本体部 7 1
Figure imgf000021_0001
7 2 3の長手方向の長さを 1 / 2としたものである。 同様に、 図 1 3中の 1 / 3の磁束誘導部材は、 環状の磁束誘導部材における周方向の長さに対して本 体部 7 1 3 , 7 2 3の長手方向の長さを 1 / 3としたものである。
[0073] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 環状とされている場合には 、 第 2シャフト 1 2を周方向に一周するように備えられる。 しかしながら、 本実施形態では、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が環状とされていない ため、 第 2シャフト 1 2を周方向に一周するようには備えられない。 このた め、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2を着脱する際に第 2シャフト 1 2を 考慮しなくてもよく、 部材交換を容易に行うことができる。
[0074] さらに、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 振れ回りノイズを低減で きる放射範囲磁極数となるように構成されている。 このため、 振れ回りノイ ズを低減でき、 磁気検出素子 6 0における 3 1\1比の向上を図ることができる
[0075] また、 センサハウジング 4 0には、 回路基板 5 0、 磁気検出素子 6 0、 第
1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2等を一体的に封止する防水性の被覆材 8 0 が配置されている。 このため、 これらの部材に対する防水性を向上できる。
[0076] (第 1実施形態の変形例)
第 1実施形態の変形例について説明する。 第 1実施形態において、 フラン ジ部 4 2が配置される位置は、 適宜変更可能である。
[0077] 例えば、 図 1 4に示されるように、 フランジ部 4 2は、 一部が回路基板 5
0上に位置するように、 主部 4 1 に備えられていてもよい。 なお、 このよう な磁気センサ 3 0とする場合には、 収容凹部 4 3に回路基板 5 0が配置され た後にフランジ部 4 2を主部 4 1 に配置するようにすればよい。
[0078] また、 上記第 1実施形態では、 多極磁石 2 0の磁極数が 1 6である場合に 〇 2020/175323 20 卩(:171? 2020 /006851
ついて説明したが、 多極磁石 2 0の磁極数は適宜変更可能であり、 例えば、 多極磁石 2 0の磁極数が 2 0とされていてもよい。
[0079] この場合、 図 1 5に示されるように、 上記第 1実施形態と同等サイズの磁 気検出素子 6 0を使用する前提では、 放射範囲磁極数が 2 . 5極以下の範囲 となると、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の形状が成立し難くなる。 但 し、 より小さいサイズの磁気検出素子 6 0を使用することを想定すると、 振 れ回りノイズは、 破線で示すように、 放射範囲磁極数が 2 . 0極〜 2 . 5極 の範囲において、 磁極数が 1 6極の場合と同様に低下すると想定される。 こ のため、 このように多極磁石 2 0の磁極数を変化させたとしても、 放射範囲 磁極数が 2 . 0極に近づくほど振れ回りノイズを低減できる。
[0080] (第 2実施形態)
第 2実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 ラ ックタイプの電動パワーステアリング装置 1 を構成したものである。 その他 に関しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0081 ] まず、 本実施形態におけるラックタイプの電動パワーステアリング装置 1 は、 図 1 6に示されるように、 ステアリングシャフト 3と、 ステアリングコ ラム 4と、 ステアリングホイール 5とを備えている。 また、 ラックタイプの 電動パワーステアリング装置 1は、 電動モータ 6と、 ステアリングギア機構 7と、 リンク機構 8と、 ゴムブーツ 9と、 トルク検出装置 1 0とを備えてい る。 なお、 ステアリングシャフト 3、 ステアリングコラム 4、 およびゴムブ —ツ 9は、 図 1 に示されているコラムタイプにおいても設けられているが、 図 1 においては、 符号による明示または図示が省略されている。
[0082] ステアリングシャフト 3は、 ステアリングコラム 4によって回転可能に支 持されている。 そして、 ステアリングシャフト 3は、 一端部がステアリング ホイール 5と連結され、 ステアリングホイール 5の操作に応じて回転するよ うに設けられている。
[0083] 電動モータ 6は、 ステアリングホイール 5の操作状態に応じて駆動される ことで、 車輪丁の向きを変更するための操舵力をアシストするアシストカを 〇 2020/175323 21 卩(:171? 2020 /006851
ステアリングギア機構 7に入力するように設けられている。 図 1 6に示され るように、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1 においては、 電動 モータ 6は、 ステアリングギア機構 7のケーシングに装着されている。 なお 、 上記のように、 図 1 に示されているコラムタイプでは、 電動モータ 6は、 ステアリングコラム 4に装着されている。
[0084] ステアリングギア機構 7の両端部におけるリンク機構 8との連結箇所には 、 ゴムブーツ 9が装着されている。 ゴムブーツ 9は、 ステアリングギア機構 7とリンク機構 8との連結箇所からステアリングギア機構 7の内部に水が浸 入することを防止するために設けられている。
[0085] そして、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1 においては、 トル ク検出装置 1 〇は、 ステアリングギア機構 7のケーシングに装着されている 。 なお、 図 1 に示されているコラムタイプにおいては、 トルク検出装置 1 0 は、 ステアリングコラム 4に装着されている。 すなわち、 図 1 に示されてい るコラムタイプでは、 収容壁 は、 上記のように、 ステアリングコラム 4の ケーシングを構成する壁材である。 一方、 ラックタイプにおいては、 収容壁 は、 ステアリングギア機構 7のケーシングを構成する壁材となる。
[0086] ここで、 ラックタイプの電動パワーステアリング装置 1では、 トルク検出 装置 1 0がゴムブーツと同様の搭載高さに備えられている。 このため、 ラッ クタイプの電動パワーステアリング装置 1では、 コラムタイプの電動パワー ステアリング装置 1 より、 トルク検出装置 1 〇が被水環境となり易い。 つま り、 磁気センサ 3 0と収容壁 との間において、 収容壁 の外部から内部に 水が浸入し易い。
[0087] このため、 本実施形態では、 図 1 7に示されるように、 主部 4 1 とフラン ジ部 4 2との間には、 エポキシ樹脂等で構成されるシール材 9 0が配置され ている。 これにより、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間の隙間を通じて収容 壁 内に水が浸入することを抑制できる。
[0088] 以上が本実施形態における磁気センサ 3 0の構成である。 そして、 このよ うな磁気センサ 3 0は、 図 1 8に示されるように、 収容壁 に取り付けられ 〇 2020/175323 22 卩(:171? 2020 /006851
る場合には、 図中の矢印で示されるように、 シール材としての〇リング 1 0 0が収容壁 に対してシールされた状態で取り付けられる。 つまり、 本実施 形態では、 収容壁 には、 〇リング 1 0 0をシールできるように取付孔 1 が形成されている。 これにより、 磁気センサ 3 0と収容壁 とのシール性を 向上できる。 なお、 図 1 8では、 理解をし易くするため、 収容壁 および〇 リング 1 0 0を断面図として示している。
[0089] 以上説明したように、 上記第 1実施形態の構成をラックタイプの電動パワ —ステアリング装置 1 に適用することもできる。 そして、 本実施形態では、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間には、 シール材 9 0が配置されている。 こ のため、 主部 4 1 とフランジ部 4 2との間の隙間を通じて収容壁 内に水が 浸入することを抑制できる。
[0090] また、 本実施形態では、 磁気センサ 3 0と収容壁 の間には、 〇リング 1
0 0が配置されている。 このため、 磁気センサ 3 0と収容壁 との間から水 が浸入することも抑制できる。
[0091 ] (第 3実施形態)
第 3実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の構成を変更したものである。 その他に関 しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0092] 本実施形態では、 図 1 9に示されるように、 磁気センサ 3 0を用いてトル ク検出装置 1 〇を構成した際、 第 1磁束誘導部材 7 1は、 軸方向から視たと き、 本体部 7 1 3が基準線<に対して対称な同心円弧を対辺とする円弧帯状 に形成されている。 具体的には、 本体部 7 1 3は、 基準線<上で回転中心軸 〇を挟んで磁気検出素子 6 0とは反対側に位置する点 0を中心とし、 回転中 心軸<3を中心とする円弧よりも曲率が小さい同心円弧を有する円弧帯状とさ れている。
[0093] なお、 特に図示しないが、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7
1 と同様の形状とされている。
[0094] 以上説明したように、 本体部 7 1 7 2 3を円弧帯状としても、 上記第 〇 2020/175323 23 卩(:171? 2020 /006851
1実施形態と同様の効果を得ることができる。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部 材 7 1、 7 2の回転中心軸(3側の辺が直線である第 1実施形態は、 本実施形 態の点〇が無限遠に存在し、 円弧の曲率が無限小となる特殊な形態としても 解釈され得る。
[0095] (第 4実施形態)
第 4実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の構成を変更したものである。 その他に関 しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0096] 本実施形態では、 図 2 0〜図 2 2に示されるように、 磁気センサ 3 0を用 いてトルク検出装置 1 0を構成した際、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 は次のように配置されている。 具体的には、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、
7 2は、 軸方向から視たとき、 本体部
Figure imgf000025_0001
第 2磁気回路 部 2 1、 2 2の外形より径方向外側に位置するように配置されている。 より 詳しくは、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 径方向において、 第 1、 第 2リング板部 2 1 匕、 2 2匕の側面と対向するように配置されている。
[0097] 以上説明したように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が第1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の径方向外側に配置されるようにしても、 上記第 1実施 形態と同様の効果を得ることができる。
[0098] (第 5実施形態)
第 5実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の構成を変更したものである。 その他に関 しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0099] 本実施形態では、 図 2 3に示されるように、 磁気センサ 3 0を用いてトル ク検出装置 1 〇を構成した際、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 第 1 、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2の軸方向の外側に位置するように配置されてい る。 つまり、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側において 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における第 1、 第 2リング板部 2 1 13、 2 2 13の環状面と対向するように配置されている。 言い換えると、 第 1、 第 2 〇 2020/175323 24 卩(:171? 2020 /006851
磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側において、 本体部 7 1 3、 7 2 3 が第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2と対向するように構成されている。
[0100] 以上説明したように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2が第1、 第 2磁 気回路部 2 1、 2 2の軸方向外側に配置されるようにしても、 上記第 1実施 形態と同様の効果を得ることができる。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1 、 7 2は、 上記第 3実施形態のように、 円弧を対辺とする円弧帯状とされて いてもよい。
[0101 ] (第 5実施形態の変形例)
第 5実施形態の変形例について説明する。 第 6実施形態において、 図 2 4 に示されるように、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 軸方向の外側お よび径方向において、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2における第 1、 第 2 リング板部 2 1 匕、 2 2匕の環状面および側面と対向するようにしてもよい 。 なお、 このような構成とする場合には、 本体部 7 1 3、 7 2 3は、 第 1、 第 2リング板部 2 1 匕、 2 2匕の側面とも対向するように、 略断面!-字状と される。
[0102] (第 6実施形態)
第 6実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の構成を変更したものである。 その他に関 しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0103] まず、 上記各実施形態では、 磁気検出素子 6 0を 2つ備える構成としたが 、 磁気検出素子 6 0を 1つのみ備える構成としてもよい。 この場合、 図 2 5 に示されるように、 第 1磁束誘導部材 7 1 には、 1つのみ延設部 7 1 匕が備 えられる。 なお、 第 2磁束誘導部材 7 2は、 第 1磁束誘導部材 7 1 と同様の 形状とされている。 また、 このような構成では、 基準線<は、 1つの磁気検 出素子 6 0と回転中心軸(3を結ぶ仮想直線となる。
[0104] このように、 2つの延設部 7 1 匕、 7 2匕を備えず、 磁気検出素子 6 0を
1つのみ備える構成としても、 上記第 1実施形態と同様の効果を得ることが できる。 〇 2020/175323 25 卩(:171? 2020 /006851
[0105] (第 7実施形態)
第 7実施形態について説明する。 本実施形態は、 第 1実施形態に対し、 第
1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の構成を変更したものである。 その他に関 しては、 第 1実施形態と同様であるため、 ここでは説明を省略する。
[0106] 本実施形態では、 図 2 6および図 2 7に示されるように、 第 1、 第 2磁束 誘導部材 7 1、 7 2は、 長方形帯状とされた本体部 7 1 3 , 7 2 3のみで構 成され、 延設部 7 1 匕、 7 2匕を有していない。 そして、 第 1、 第 2磁束誘 導部材 7 1、 7 2には、 本体部 7 1 3、 7 2 3のうちの磁気検出素子 6 0と 対向する部分が軸方向に折り曲げられた折り曲げ部 7 1 2、 7 2 2が構成さ れている。 つまり、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 各本体部 7 1 3 、 7 2 3が互いの本体部 7 1 3 , 7 2 3側に折り曲げられた折り曲げ部 7 1
2、 7 2 2を有している。
[0107] なお、 本実施形態では、 第 2磁束誘導部材 7 2における折り曲げ部 7 2 2 が開口部 5 3内に配置される。
[0108] このように、 本体部 7 1 3、 7 2 3に折り曲げ部 7 1 2、 7 2 2を形成す るようにしても、 上記第 1実施形態と同様の効果を得ることができる。
[0109] (他の実施形態)
本開示は、 実施形態に準拠して記述されたが、 本開示は当該実施形態や構 造に限定されるものではないと理解される。 本開示は、 様々な変形例や均等 範囲内の変形をも包含する。 加えて、 様々な組み合わせや形態、 さらには、 それらに一要素のみ、 それ以上、 あるいはそれ以下、 を含む他の組み合わせ や形態をも、 本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
[01 10] 例えば、 上記各実施形態において、 各方向は、 実施形態の説明の便宜上設 定したものである。 このため、 回転中心軸〇は、 多くの場合、 車高方向と交 差する方向となる。
[01 1 1 ] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、
Figure imgf000027_0001
7 2 3が長方 形帯状に形成されている上記各実施形態では、 本体部 7 1
Figure imgf000027_0002
7 2 3は略長 方形帯状とされていればよい。 そして、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2 〇 2020/175323 26 卩(:171? 2020 /006851
の本体部 7 1 3, 723が円弧帯状に形成されている上記各実施形態では、 本体部 7 1 3, 723は略円弧帯状態とされていればよい。
[0112] また、 上記各実施形態において、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の本
Figure imgf000028_0001
723は、 放射範囲磁極数が 1. 2極〜 2. 8極となるように 構成されていなくてもよい。 このような構成としても、 第 1、 第 2磁束誘導 部材 7 1、 72の本体部 7 1 3, 723が環状とされている場合と比較すれ ば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72を構成する材料の削減を図ることが できる。
[0113] また、 上記各実施形態において、 回路基板 50は、 一面 503が収容凹部 43の底面と対向するように配置されていてもよい。 そして、 回路基板 50 の開口部 53には、 他面 50匕側から第 1磁束誘導部材 7 1の一部が配置さ れるようにしてもよい。
[0114] さらに、 上記各実施形態において、 回路基板 50に形成される開口部 53 の形状は、 適宜変更可能である。 例えば、 開口部 53は、 一部が回路基板 5 〇の外縁部まで達するように形成されていてもよい。
[0115] そして、 上記各実施形態において、 フランジ部 42は、 主部 4 1 よりも剛 性の高い材料で構成されるのであれば、 金属材料ではない別の材料を用いて もよい。
[0116] また、 上記第 1、 第 2実施形態では、 回路基板 50に形成された開口部 5
3に第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の一部が配置されるのであれば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72の形状は適宜変更可能である。 例えば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 72は、 第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 22を囲 むリング状の部分を有する構成としてもよい。
[0117] さらに、 上記各実施形態において、 回路基板 50をセンサハウジング 40 に搭載しないようにし、 磁気検出素子 60を直接センサハウジング 40に配 置するようにしてもよい。 また、 上記各実施形態において、 回路基板 50に は、 開口部 53が形成されていなくてもよい。
[0118] また、 上記各実施形態のトルク検出装置 1 0は、 電動パワーステアリング 〇 2020/175323 27 卩(:171? 2020 /006851
装置 1 に限らず、 軸トルクを検出する様々な装置に適用することができる。
[01 19] そして、 上記各実施形態を適宜組わせてもよい。 例えば、 トルク検出装置
1 0を構成する場合には、 次のようにしてもよい。 すなわち、 上記第 3〜第 7実施形態を適宜第 2実施形態に組み合わせ、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1 、 7 2の形状や、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2と第1、 第 2磁気回路 部 2 1、 2 2との位置関係を変更するようにしてもよい。 また、 上記各実施 形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせるようにしてもよい。

Claims

〇 2020/175323 28 卩(:171? 2020 /006851 請求の範囲
[請求項 1 ] 対向して配置された第 1磁気回路部 (2 1) と第 2磁気回路部 (2
2) との間に発生する磁束に応じた電気信号を出力する磁気センサで あって、
前記磁束に応じた電気信号を出力する磁気検出素子 (6 0) と、
_端部側に前記磁気検出素子が配置され、 前記一端部側が前記第 1 磁気回路部および前記第 2磁気回路部側に向けられて配置される主部 (4 1) 、 および前記主部に固定され、 前記第 1、 第 2磁気回路部が 収容される収容壁 ( ) に当接する状態で配置されるフランジ部 (4 2) と、 を有するセンサハウジング (4 0) と、
軟磁性体で形成され、 前記磁束を前記磁気検出素子へと誘導し、 一 部が前記磁気検出素子を挟んで対向するように配置される一対の磁束 誘導部材 (7 1、 7 2) と、 を備え、
前記フランジ部は、 前記主部よりも剛性の高い材料で構成されてお り、
前記一対の磁束誘導部材は、 前記主部に前記磁気検出素子と共に配 置されている磁気センサ。
[請求項 2] 前記磁気検出素子を搭載する回路基板 (5 0) を有し、
前記回路基板が前記主部に固定されることで前記磁気検出素子が前 記主部に配置されている請求項 1 に記載の磁気センサ。
[請求項 3] 前記回路基板には、 開口部 (5 3) が形成されており、
前記磁気検出素子は、 前記回路基板の面方向に対する法線方向にお いて、 前記開口部と重複するように配置され、
前記一対の磁束誘導部材は、 _方の磁束誘導部材が前記開口部内に 配置されている請求項 2に記載の磁気センサ。
[請求項 4] 前記フランジ部と前記主部との間には、 シール材 (9 0) が配置さ れている請求項 1ないし 3のいずれか 1つに記載の磁気センサ。
[請求項 5] 前記主部には、 前記磁気検出素子および前記磁束誘導部材を一体的 〇 2020/175323 29 卩(:171? 2020 /006851
に被覆する防水性の被覆材 (8 0) が配置されている請求項 1ないし 4のいずれか 1つに記載の磁気センサ。
[請求項 6] 前記フランジ部は、 金属材料で構成されている請求項 1ないし 5の いずれか 1つに記載の磁気センサ。
[請求項 7] 前記フランジ部は、 鉄または鉄を主成分とする合金で構成されてい る請求項 6に記載の磁気センサ。
[請求項 8] 第 1シャフト (1 1) と第 2シャフト (1 2) とを回転中心軸 (〇
) 上にて同軸的に連結する卜ーシヨンバ _ ( 1 3) に、 前記回転中心 軸を中心とした前記第 1シャフトと前記第 2シャフトとの相対回転に 起因して発生する、 捩り トルクに対応した電気信号を出力するように 構成されたトルク検出装置 (1 〇) であって、
前記回転中心軸を囲む周方向に交互に磁極が反転するように構成さ れていて前記相対回転に伴って前記回転中心軸を中心として回転する ように前記卜ーシヨンバーと同軸的に配置された多極磁石 (2 0) の 、 前記回転中心軸と平行な軸方向における一方側に配置された前記第 1磁気回路部と、
前記多極磁石の前記軸方向における他方側に配置された前記第 2磁 気回路部と、
請求項 1ないし 7のいずれか 1つに記載の磁気センサと、 を備え、 前記磁気センサは、 前記磁束誘導部材が前記第 1磁気回路部と前記 第 2磁気回路部とによって形成される磁気回路と磁気結合されるよう に配置されており、
前記磁束誘導部材は、 前記第 1磁気回路部と対向して配置される本 体部
Figure imgf000031_0001
を有する第 1磁束誘導部材 (7 1) と、 前記第 2磁気 回路部と対向して配置される本体部 (7 2 3) を有する第 2磁束誘導 部材 (7 2) とを有し、
前記第 1磁束誘導部材における本体部および前記第 2磁束誘導部材 における本体部は、 〇 2020/175323 30 卩(:171? 2020 /006851
前記回転中心軸と直交しつつ前記本体部と交差する仮想線を基準線 (<) とすると、 前記基準線を挟んで位置する一対の外端部位 (7 1 1、 7 2 1) を有する形状とされ、 かつ前記回転中心軸との間隔 ( ) において、 前記外端部位側が前記一対の外端部位で挟まれる中間部 位側よりも長くなる形状とされ、 さらに、 前記回転中心軸と、 前記外 端部位のうちの前記回転中心軸側の部分とを結ぶ二本の仮想線 (〇 IV! 1、 〇1\/1 2) で区画される前記第 1シャフトの周方向範囲を磁束放射 範囲とすると、 前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極数が 所定範囲数内となる形状とされているトルク検出装置。
[請求項 9] 前記第 1磁束誘導部材における本体部および前記第 2磁束誘導部材 における本体部は、 前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極 数が 1 . 2〜 2 . 8極となる構成とされている請求項 8に記載のトル ク検出装置。
[請求項 10] 車両に設けられるステアリング装置であって、
請求項 8または 9に記載のトルク検出装置と、
前記トルク検出装置で検出された前記電気信号に基づき、 乗員が操 作する操舵部 (5) の操作を補助する駆動力を出力するモータ (6) と、 を備えるステアリング装置。
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