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WO2020175322A1 - 磁気センサおよびそれを用いたトルク検出装置 - Google Patents

磁気センサおよびそれを用いたトルク検出装置 Download PDF

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WO2020175322A1
WO2020175322A1 PCT/JP2020/006850 JP2020006850W WO2020175322A1 WO 2020175322 A1 WO2020175322 A1 WO 2020175322A1 JP 2020006850 W JP2020006850 W JP 2020006850W WO 2020175322 A1 WO2020175322 A1 WO 2020175322A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
magnetic flux
flux guiding
main body
circuit board
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/006850
Other languages
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
Publication of WO2020175322A1 publication Critical patent/WO2020175322A1/ja
Priority to US17/408,250 priority Critical patent/US11808648B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0011Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means, e.g. flux concentrators, flux guides, for guiding or concentrating the magnetic flux, e.g. to the magnetic sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
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    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10151Sensor

Definitions

  • the present disclosure relates to a magnetic sensor having a magnetic flux guiding member and a torque detection device using the magnetic sensor.
  • this torque detection device includes a magnetic circuit unit that generates a magnetic flux according to the torsion of the suspension bar.
  • the torque detection device also includes a magnetic flux sensor that is magnetically coupled to the magnetic circuit unit to induce a magnetic flux, and a magnetic sensor having a magnetic sensor that outputs an electric signal according to the magnetic flux induced by the magnetic flux guidance member. ing.
  • the torque detecting device is configured by accommodating the magnetic circuit part, etc. in the accommodating wall in which the mounting hole is formed, and mounting the magnetic flux guiding member of the magnetic sensor in the mounting hole so as to be close to the magnetic circuit part. To be done.
  • the magnetic sensor includes a sensor housing, and a circuit board on which a magnetic detection element is mounted, a magnetic flux guiding member, and the like are arranged in the sensor housing.
  • this circuit board has an opening at the outer edge which is the magnetic circuit part side when the magnetic sensor is attached to the attachment hole, and is extended along the direction of the magnetic sensor insertion, so that A notch is formed into which the part is inserted.
  • the magnetic detection element is provided in each of a pair of opposing side portions and a main body portion having a pair of opposing side portions for sealing a Hall element and the like and having a substantially rectangular plane shape. ⁇ 2020/175322 2 (:171? 2020/006850
  • the magnetic detection element is arranged on the circuit board such that the main body is located on the notch and the terminals provided on each side are located on the opposite sides of the opening. That is, the magnetic detection element is arranged on the circuit board so that the terminal portion extends in a direction intersecting with the inserting direction.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 20 1 6 _ 1 0 2 6 7 1
  • the terminal portion when configuring the torque detection device, is arranged so as to extend in a direction that intersects with the direction of insertion into the magnetic circuit portion, and in the direction that intersects with the direction of insertion.
  • the length tends to be long.
  • the mounting hole formed in the housing wall is likely to be large, and the mounting space is likely to be large.
  • An object of the present disclosure is to provide a magnetic sensor that can be miniaturized and a torque detection device using the magnetic sensor.
  • a magnetic sensor is a sensor in which a housing recess is formed on one end side, and the one end side is arranged to face the first magnetic circuit unit and the second magnetic circuit unit side.
  • a magnetic flux guide member a magnetic flux guide member.
  • the circuit board has an opening formed therein, and has a front region that is closer to one end of the sensor housing than the opening, and a rear region that is located opposite to the front region with the opening interposed therebetween.
  • the magnetic detection element has a main body portion having a pair of opposite side portions and a terminal portion provided on the pair of side portions, and the main body portion in the normal direction to the plane direction of the circuit board is
  • the circuit with one terminal part that overlaps the opening part and is provided in the pair of side parts is located in the front region and the other terminal part that is provided in the pair of side parts is located in the rear region.
  • ⁇ 2020/175 322 3 (: 171-1? 2020 /006850
  • a part of the guiding member is arranged in the opening and faces the main body.
  • the magnetic detection element is mounted on the circuit board such that the terminal portions are located in the front region and the rear region. Therefore, it is possible to prevent the length in the direction intersecting the arrangement direction of the front region and the rear region on the circuit board from increasing.
  • the magnetic sensor is arranged with one end side facing the magnetic circuit side when configuring the torque detection device, but the length in the direction intersecting the insertion direction when configuring the torque detection device is long. Can be suppressed.
  • the magnetic sensor is attached to a hole formed in a wall or the like when configuring a torque detection device, but since the length in the direction intersecting the weaving direction can be suppressed from increasing, the size of the hole can be reduced. Can be made smaller. Therefore, the mounting space can be reduced.
  • 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 section arranged on one side in the axial direction parallel to the rotation center axis of the multi-pole magnet coaxially arranged with the chassis bar so as to rotate and the other side in the axial direction of the multi-pole magnet.
  • a second magnetic circuit section arranged in the above position; and the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 5.
  • the magnetic sensor is arranged such 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.
  • the magnetic flux guiding member is the first magnetic circuit unit.
  • a first magnetic flux guiding member having a main body portion arranged to face the first magnetic flux guiding member and a second magnetic flux guiding member having a main body portion arranged to face the second magnetic circuit portion;
  • Main body and second magnetic flux guiding body The main body of the material has a pair of outer end parts that are located on both sides of the reference line, with the virtual line that intersects the main body being orthogonal to the rotation center axis as the reference line.
  • the outer end portion side is longer than the intermediate portion sandwiched between the pair of outer end portions at the distance from the rotation center axis, and the rotation center axis and the rotation center of the outer end portion are Shape that the number of magnetic poles of the multi-pole magnet included in the magnetic flux emission range is within the predetermined range number when the circumferential range of the first shaft, which is divided by two imaginary lines connecting to the shaft side part, is defined as the magnetic flux emission range. It is said that. ⁇ 2020/175322 4 ⁇ (:171? 2020 /006850
  • 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.
  • 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. 78 is a plan view of the circuit board.
  • FIG. 78 A plan view of a circuit board on which a magnetic detection element is mounted.
  • Fig. 8 is a schematic diagram in which a magnetic sensor is attached to a housing wall to configure a torque detection device.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux from the first tooth portion to the first ring plate portion.
  • FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit section. ⁇ 2020/175322 5 (:171? 2020/006850
  • FIG. 11 is a plan view seen from the XI direction in FIG.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing simulation results 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 a multipole magnet is 16 poles.
  • FIG. 14 is a diagram showing simulation results regarding the relationship between the torsion angle of the suspension bar and the magnetic flux density passing through the magnetic detection element.
  • 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 plan view of the magnetic sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 17 A sectional view of a magnetic sensor according to a second embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device equipped with a torque detection device according to a third embodiment.
  • FIG. 19 A sectional view of a magnetic sensor according to a third embodiment.
  • Fig. 20 is a schematic diagram in which a magnetic sensor is attached to a housing wall to configure a torque detection device.
  • Fig. 21 is a schematic diagram in which a magnetic sensor according to a modification of the third embodiment is attached to a housing wall to configure a torque detection device.
  • FIG. 22 A plan view of a magnetic sensor according to a fourth embodiment.
  • FIG. 23 A sectional view of a magnetic sensor according to a fourth embodiment.
  • FIG. 24 A diagram showing an arrangement relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in 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 plan view seen from the XXVI direction in FIG.
  • FIG. 27 is a sectional view taken along the line XXVII-XXVII in FIG.
  • FIG. 28 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 seventh embodiment. ⁇ 2020/175 322 6 ⁇ (: 171-1? 2020/006850
  • FIG. 29 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 modified example of the seventh embodiment.
  • FIG. 30 A diagram showing an arrangement relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the eighth embodiment.
  • FIG. 31 A diagram showing a positional relationship between a first magnetic flux guiding member and a first magnetic circuit unit in the ninth embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view seen from the XXXI I direction in FIG.
  • FIG. 33A is a plan view of a circuit board according to another embodiment.
  • FIG. 338 is a plan view of a circuit board according to another embodiment.
  • the first embodiment will be described.
  • an example will be described in which a magnetic sensor is used to configure a torque detection device, and the torque detection device is used to configure an electric power steering device.
  • a so-called collum type electric power steering device will be described.
  • the electric power steering device 1 includes a steering wheel 5, an electric motor 6, a steering gear mechanism 7, a link mechanism 8, and a torque detection device 10. Then, the electric power steering device 1 drives the electric motor 6 according to the operating state of the steering wheel 5, and transmits 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 wheels via the link mechanism 8.
  • the torque detection device 10 is provided between the steering wheel 5 and the steering ring 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 1 ⁇ 2020/175 322 7 ⁇ (: 171-1? 2020/006850
  • 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 on a central axis of rotation ⁇ 3 via a suspension bar _ 13. 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.
  • a right-handed XV Cartesian coordinate system whose axis is parallel to the rotation center axis (3 is appropriately set.
  • the direction parallel to the axis is also referred to as “axial direction”.
  • a direction parallel to the X axis is also referred to as “width direction.”
  • the axis positive direction side is also referred to as “upper side”
  • the axis negative direction side is also referred to as “lower side”. In most cases, ⁇ will not be 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 a! ⁇ 1 pole and 3 poles are 8 poles each, and a total of 16 poles are at 22.5° intervals ⁇ 2020/175 322 8 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • 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 ring shape formed by the soft magnetic material, the other end portion in the axial direction of the multi-pole magnet 2 0 (Sunawa Chi, a lower end portion) provided so as to surround the ing.
  • the second yoke member 22 3 has a second ring plate portion 22 and a plurality of second tooth portions 220.
  • 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. ⁇ 2020/175 322 9 ⁇ (:171? 2020 /006850
  • the second ring plate portion 22 is provided so as to face the first ring plate portion 21 in the axial direction.
  • 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.
  • 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.
  • 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 section 21 and the second magnetic circuit section 22 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 generate torsional torque in the chassis bar _ 1 3 due to relative rotation with the 1st and 2nd shafts 1 1 and 1 2, As shown in Fig. 4 and Fig. 4 ( 3, the phase shifts from the neutral state.
  • the first and second magnetic circuit parts 2 1 and 2 2 have a magnetic flux density that corresponds to the phase shift amount. generate.
  • 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. ⁇ 2020/175 322 10 (:171? 2020/006850
  • FIG. 5 The right-handed X-axis Cartesian coordinate system in Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7-8, and Fig. 7 corresponds to the right-handed X-axis Cartesian coordinate system in Fig. 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, first and second magnets.
  • the bundle guiding members 71 and 72 are provided.
  • the sensor housing 40 is formed by molding an insulative synthetic resin, and has a columnar main portion 41 extending in the axial direction and the main portion 41 in the X-axis direction. It has a first flange portion 4 2 and a second flange portion 4 3 which are extended to the above.
  • the lower side of the paper surface in FIG. 5 is also referred to as one end side
  • the upper side of the paper surface in FIG. 5 is also referred to as the other end side. That is, in FIG. 8 to 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 side.
  • the end on the side opposite to is also referred to as the other end.
  • the first flange portion 42 and the second flange portion 43 are substantially symmetrical with respect to the main portion 41 on the one end side with respect to the intermediate portion between the one end and the other end of the main portion 41. Is provided in the main part 41. Then, the first flange portion 4 2 and the second flange portion 4 3, fixing holes 4 2 3, 4 3 3 are pixels respectively formed penetrating along the source axis.
  • the part on the one end side of the first flange part 4 2 and the second flange part 4 3 is also referred to as the front part 4 1 3, and the first flange part 4 2 and the second flange part 4 3
  • the part closer to the other end than 3 is also referred to as the rear part 41.
  • the first flange portion 4 2 and the second flange portion 4 3 are provided at the boundary between the front portion 4 1 3 and the rear portion 41, and more specifically, the front portion 4 1 in the rear portion 4 1 13 It is equipped on the 3rd side.
  • An accommodating recessed portion 4 4 is formed on one end side of the main portion 41.
  • the main portion 4 1 is formed with a housing recess 4 4 so as to extend from the portion of the rear portion 4 1 on the front portion 4 1 3 side to the front portion 4 1 3.
  • the part on the front part 4 1 3 side of the rear part 4 1 and the front part 4 1 3 are divided into four parts. It has a prismatic shape, and the accommodating recessed portion 44 is formed in a square prismatic portion. That is, in the present embodiment, the main portion 4 1 is formed with the accommodating concave portion 4 4 on the side surface on the one end side of the main portion 4 1.
  • the accommodating recess 44 accommodates the circuit board 50, and has a shape corresponding to the outer shape of the circuit board 50.
  • the accommodation concave portion 4 4 also has a planar convex shape. Specifically, when the length along the width direction is defined as the width of the accommodation recess 44, the width of the part located at the front part 41a is made narrower than the width of the part located at the rear part 41b. It has a flat convex shape.
  • the accommodating concave portion 4 4 is formed with a convex portion 45 for positioning on its side surface.
  • the convex portion 45 is formed on each of the pair of side surfaces of the accommodation concave portion 4 4 that extends along the y-axis direction in the rear portion 41 b.
  • the other end of the main portion 41 is a connector portion 46 that is electrically connected to an external device, and an opening portion 46a is formed in the connector portion 46.
  • the external device is, for example, an ECU (abbreviation of Electronic Control Roll Unit).
  • each terminal 47 is provided in the main portion 41 so that one end is exposed from the accommodation recess 44 and the other end is exposed from the opening 47a. Then, one end of the evening terminal 4 7 exposed from the accommodating concave portion 4 4 is passed through a through hole 5 3 formed in a circuit board 50 described later, and electrically and mechanically connected to the circuit board 50. Connected to. The other end of the terminal 47 exposed from the opening 46a is electrically connected to an external device.
  • the main portion 41 has a planar convex shape in which the width of the front portion 4 1 a is narrower than that of the rear portion 4 1 b so as to correspond to the shape of the accommodation recess 4 4. That is, the main portion 41 has a stepped shape in which the width of the front portion 41a is narrower than that of the rear portion 41b so as to correspond to the shape of the circuit board 50. That is, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 8 described later, the magnetic sensor 30 is ⁇ 2020/175 322 12 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the front part 4 13 is located in the attachment hole ⁇ / 1 with respect to the accommodation wall in which the attachment hole ⁇ / 1 is formed. Therefore, in the magnetic sensor 30, the width of the front part 4 1 3 which is the part placed in the mounting hole ⁇ / 1 is narrower than the width of the rear part 4 1 13 located outside the mounting hole ⁇ / 1. It can be said that it has been done.
  • the circuit board 50 has a plate shape having one surface 50 8 and the other surface 50 0. Further, in the present embodiment, the circuit board 50 has the first portion 5 1 and the second portion 52 located in the axial direction with respect to the first portion 5 1, and the second portion 5 2 Is a plane convex shape whose width is narrower than that of the first part 51. That is, in the circuit board 50, the length of the second portion 5 2 is shorter than the length of the first portion 5 1 in the direction intersecting the arrangement direction of the first portion 5 1 and the second portion 5 2. ..
  • the circuit board 50 is mounted so that the first portion 51 is located on the other end side of the sensor housing 40 when it is mounted in the housing recess 44. Further, the circuit board 50 is formed so that the boundary between the first part 51 and the second part 52 coincides substantially with the boundary between the front part 41 and the rear part 41 of the sensor housing 40. Has been done. Therefore, as described above, the sensor housing 40 has a shape in which the front portion 41 3 is narrower in width than the rear portion 41.
  • the first portion 5 1 of the circuit board 50 is formed with a shed hole 5 3 into which one end of the terminal 4 7 is inserted, and a convex portion 4 5 formed in the accommodating concave portion 4 4. Is formed with a recess 54.
  • the second portion 52 of the circuit board 50 is formed with an opening portion 55 into which an extension portion 72 of a second magnetic flux guiding member 72 described later is inserted.
  • the opening portion 55 of the present embodiment has a rear region 52 3 on the first portion 51 side and a front region 52 on the opposite side to the first portion 5 1. It is formed so as to be substantially separated from the swallow.
  • the opening 55 is not formed so as to open the outer edge of the circuit board 50. That is, in the present embodiment, the opening 55 is formed independently inside, and in the present embodiment, it is formed in a rectangular shape with the width direction as the longitudinal direction. ⁇ 2020/175 322 13 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the magnetic detection element 60 outputs an electric signal corresponding to the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the first magnetic circuit section 21 and the second magnetic circuit section 22. Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, two magnetic detection elements 60 are arranged along the X-axis direction on the one surface 503 side of the circuit board 50. .. In this embodiment, the two magnetic detection elements 60 are provided as described above, so that the magnetic field can be continuously detected even when one of the magnetic detection elements 60 becomes unnecessary due to a failure or the like.
  • Each magnetic detection element 60 has a main body portion 61 that is formed in a substantially rectangular plane and has a pair of opposing side portions 6 13 that seal a magnetic sensitive element such as a Hall element inside. Have Further, each magnetic detection element 60 has a pair of opposing side portions 6 13 and a plurality of terminal portions 6 2 which are biased so as to extend along a direction intersecting with the side portion 6 13. There is.
  • each magnetic detection element 60 When viewed from the direction normal to the plane direction of the circuit board 50 (that is, in the direction normal to the plane direction of the circuit board 50 ), each magnetic detection element 60 is It is mounted on the circuit board 50 so that at least a part thereof overlaps with the opening 55.
  • one terminal portion 6 2 provided on the opposing side portion 6 1 3 is located on the rear region 5 2 3 side, and the other terminal portion 6 2 is located on the front region 5 2 3.
  • an electronic component composed of a chip capacitor such as a ceramic capacitor or a ferrite may be mounted on the circuit board 50 as a noise removing component.
  • the noise removing component is arranged near each terminal portion 62 in order to improve the noise removing effect. That is, when the noise elimination parts are arranged for the respective terminal parts 6 2 mounted in the rear area 5 23, the noise elimination parts should be placed so that they are located near the respective terminal parts 6 2. It is preferably arranged closer to the first portion 51 than the portion 62. Also ⁇ 2020/175 322 14 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the noise elimination parts When the noise elimination parts are arranged for the terminal parts 62 mounted in the front area 52, the noise elimination parts should be placed so that they are located near each terminal part 62. It is more preferable to be arranged on the opposite side of the first portion 51. At this time, since the magnetic detection element 60 is mounted on the circuit board 50 so that the terminal portion 62 is located on the opposite side of the opening 55, the noise elimination component is mounted on the circuit board 50. Even if it is mounted, the circuit board 50 is prevented from becoming large in the width direction.
  • the circuit board 50 is arranged such that the other surface 50 faces the bottom surface of the housing recess 44 and the second portion 52 is located on one end side of the sensor housing 40. There is.
  • the circuit board 50 is configured such that the terminal 54 is inserted into the receiving hole 5 3 while the concave 54 is fitted with the convex 45 formed in the receiving concave 44. It is located at 4 4.
  • the circuit board 50 is fixed to the accommodation recess 44 by being electrically and mechanically connected to the terminal 47 by solder 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 45 with heat or the like.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 and the second magnetic flux guiding member 7 2 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.
  • 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 and second magnetic flux guiding members ⁇ 2020/175 322 15 ⁇ (:171? 2020 /006850
  • Each of 71 and 72 is provided with two extension parts 71 and 7213.
  • the main body portion 7 13 is fixed to the side surface of the accommodating recessed portion 4 4 with an adhesive or the like.
  • the end portion (hereinafter, also referred to as a tip end) of the extended portion 71 on the side opposite to the main body portion 7 1 3 side is also referred to as the main body portion 6 in the magnetic detection element 60. It is bent so as to be close to it while facing 1.
  • the second magnetic flux guiding member 7 2 is fixed to the bottom surface of the accommodating concave portion 4 4 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. Further, in the second magnetic flux guiding member 72, an end portion (hereinafter, also referred to as a tip end) of the extension portion 72 on the side opposite to the main body portion 7 23 side is also referred to as a main body portion 6 in the magnetic detection element 60. It is bent so as to be close to, while facing 1 and the tip is inserted into the opening 55. That is, the second magnetic flux guiding member 72 is arranged in the accommodation recess 44 so that at least a part of the second magnetic flux guiding member 72 is inserted into the opening 55.
  • 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.
  • the tip of the extended portion 7 1 of the first magnetic flux guide member 71 and the tip of the extended portion 7 2 of the second magnetic flux guide member 7 2 are separated from the main body portion 61. Alternatively, it may be joined to the main body 61 by an adhesive or the like.
  • the main body portions 7 1 3 and 7 2 3 are arranged on one end side of the sensor housing 40, and the extended portion 7 1 The two bowls are arranged so as to extend toward the other end of the sensor housing 40.
  • the circuit board 50, the magnetic detection element 60, the first magnetic flux guiding member 71, and the second magnetic flux guiding member 72 are integrally covered and fixed.
  • 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. Note that such a coating ⁇ 2020/175 322 16 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the 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 housing 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 unit 21 and the second magnetic circuit unit 2 2 are shown in a simplified manner to avoid complicating the drawing and make it easier to understand.
  • _ 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 connected to the front portion 41 of the sensor housing 40.
  • the magnetic sensor 30 is fixed to the storage wall so that it can be inserted into the storage wall from the mounting hole ⁇ /1.
  • the lower end faces of the first flange part 42 and the second flange part 43 are the outer wall surface of the housing wall around the mounting hole ⁇ /1 (that is, in Fig. 8). The upper surface).
  • the magnetic sensor 30 is fixed to the storage wall by fixing a bolt or the like (not shown) to the storage wall through the fixing holes 42 3, 4 33.
  • the magnetic sensor 30 is inserted along the axial direction. Therefore, in the sensor housing 40, it can be said that the front portion 41 3 is narrower than the rear portion 4 1 in the length in the direction intersecting the lapping direction.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 has the first magnetic circuit portion 2 1 ⁇ 2020/175 322 17 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the second magnetic flux guiding member 72 is magnetically coupled to the second magnetic circuit unit 22.
  • the first magnetic flux guiding member 7 1 faces the first magnetic circuit portion 2 1 in the axial direction
  • the second magnetic flux guiding member 7 2 moves in the second magnetic circuit portion 2 It is arranged to face 2.
  • the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are connected to the first and second magnetic circuit parts 2 1 and 2 2 with a constant gap on the inner side in the axial direction. It is arranged so as to face each other.
  • 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 2 1 0 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 If the magnetic detection element 60 is placed facing a specific portion of the first ring plate portion 21 in the first magnetic circuit portion 21, it is possible for the magnetic detection element 60 to rotate to change the magnetic flux with 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. 10 corresponds to a plan view seen from the X direction in FIG. Further, FIG. 10 is a diagram of a neutral state in which the torsion bar 13 is not subjected to torsional displacement. In addition, each figure corresponding to Figure 10 described later shows the neutral state in which the torsion displacement is not applied to the chassis _ 13.
  • 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.
  • the first and second magnetic flux guiding members are orthogonal to the rotation center axis ⁇ 3 when viewed from the axial direction.
  • the reference line ⁇ is an imaginary line that intersects the center positions of the main body parts 7 1 3 and 7 2 3 in 7 1 and 7 2. More specifically, when viewed from the axial direction, an imaginary line that is orthogonal to the rotation center axis ⁇ 3 and intersects the intermediate position of the two magnetic detection elements 60 is referred to as a reference line ⁇ .
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are configured such that their long sides are orthogonal to the reference line ⁇ .
  • 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. ⁇ 2020/175 322 19 ⁇ (:171? 2020 /006850
  • the first and second magnetic flux guiding members 7 1, 7 2 are connected to the main body 7 1 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
  • 7 1 3 and 7 2 3 are rectangular strips. For this reason, the main body 7 1 3, 7 23 and the rotation center axis (3 are separated by a pair of outer end portions 7 1 1, 7 2 1 on the outer end portion 7 1 1, 7 21 side). It will be longer than the middle part.
  • 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 is defined as the number of magnetic poles in the radiation range.In this case, the number of magnetic poles in the radiation range is 2.0 in the example shown in FIG. ⁇ 2020/175 322 20 (:171? 2020/006850
  • the present inventors examined the relationship between the number of magnetic poles in the radiation range and whirling noise, and obtained the simulation results shown in FIG. That is, as shown in Fig. 13, it is confirmed that the whirling noise decreases as the number of magnetic 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 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.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are configured such that the number of magnetic poles in the radiation range 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 circuit board 50 has a planar convex shape.
  • the sensor housing 40 has a planar convex shape that follows the shape of the circuit board 50. Therefore, the width of the front part 4 13 of the sensor housing 40 in the width direction can be shortened.
  • first and second magnetic flux guiding members 7 1, 7 2 are composed of a pair of outer end portions 7 11,
  • 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. In this case, as a result of examination by the present inventors, as shown in FIG. 14, even if the size of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 is changed, the induced magnetic flux density is It has been confirmed that it does not change.
  • 1/2 of the magnetic flux guiding member in FIG. 14 is the main body 7 1 with respect to the circumferential length of the annular magnetic flux guiding member. The length of 7 23 in the longitudinal direction is 1/2.
  • 1/3 of the magnetic flux guiding member in Fig. 14 has a length in the longitudinal direction of the main body parts 7 1 3 and 7 2 3 that is 1/3 that of the annular magnetic flux guiding member in the circumferential direction. It was set as 3.
  • 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 can reduce whirling noise. ⁇ 0 2020/175 322 22 ⁇ (: 17 2020 /006850
  • the number of magnetic poles in the radiation range is large. 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 modified example of the first embodiment will be described.
  • the case where the number of magnetic poles of the multi-pole magnet 20 is 16 has been described, but the number of magnetic poles of the multi-pole magnet 20 can be changed as appropriate.
  • the number of magnetic poles 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 establish.
  • 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.
  • a shield member is added to the first embodiment. Since the other points are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted here.
  • FIG. 16 is a plan view of the magnetic sensor 30 in FIG. 5 viewed from one end side.
  • the sensor housing 40 and the like in FIG. 17 correspond to the cross-sectional view taken along the line 1 — 1 in FIG.
  • the shield member 90 is arranged so as to surround the magnetic detection element 60. Therefore, the shield member 90 can prevent the external magnetic field from reaching the magnetic detection element 60. Therefore, it is possible to prevent the detection accuracy from decreasing.
  • the shield member 90 is arranged at the front part 4 13 of the main part 41 as described above, it is integrated with the front part 4 13 by insert molding or the like. Good. Further, the shield member 90 may be fixed to the front portion 41 3 by press fitting or the like. In this case, the front part 4 13 of the main part 41 may be tapered so that the width becomes wider toward the rear part 4 113, for example.
  • a third 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 apparatus 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 ⁇ 2020/175 322 24 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • 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, water easily enters the accommodation wall from between the magnetic sensor 30 and the accommodation wall.
  • the magnetic sensor 30 of the present embodiment is configured so that the sealing property with the housing wall can be improved. That is, the magnetic sensor 30 is configured so that it is difficult for water to enter the accommodation wall from the space between the magnetic sensor 30 and the accommodation wall. ⁇ 2020/175 322 25 (:171? 2020/006850
  • the cap 100 is fitted in the front part 41 of the sensor housing 40.
  • the cap 100 is formed by molding an insulative synthetic resin.
  • the cap 100 of the present embodiment has a bottomed square cylindrical bottom 1003 conforming to the shape of the one end side of the sensor housing 40, and an annular flange 100 c. It is configured to have.
  • the cap 100 has a groove portion 101 formed in the circumferential direction on the outer peripheral wall surface of the flange portion 100 with the axial direction being the axial direction, and the sealing material 1 is formed in the groove portion 101.
  • the ⁇ ring as 10 is arranged.
  • the sensor housing 40 and the like in FIG. 19 correspond to the cross-sectional view taken along the line 1 — 1 in FIG.
  • the sealing material 110 faces the housing wall as indicated by the arrow in the figure. Then, the shaft is sealed and installed. That is, in the present embodiment, the accommodating wall is formed with the mounting hole ⁇ /1 so that the seal member 110 can be axially sealed. As a result, the sealing property between the magnetic sensor 30 and the housing wall can be improved.
  • the magnetic sensor 30 is provided with the O-ring as the seal material 110. For this reason, when the magnetic sensor 30 is attached to the accommodation wall, the sealing property between the magnetic sensor 30 and the accommodation wall can be improved by axially sealing the O ring which is the sealing material 110.
  • the magnetic sensor 30 has a cap 100 provided for the main portion 41, and a seal ring 110 that is a seal member 110 is arranged on the cap 100. That is, the O-ring which is the seal material 110 is provided in the cap 100 which is a separate part from the main portion 41. Therefore, for example, compared with the case where the sensor housing 40 is directly provided with the seal material 1 0 ring, the design of the groove portion 1 0 1 for providing the seal material 1 1 0 ring is designed. Can be performed separately from the sensor housing 40, which facilitates the design.
  • the width of the front portion 4 13 in the sensor housing 40 is ⁇ 2020/175 322 26 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the diameter of the flange 100 in the cap 100 can also be shortened by making the diameter narrower. Therefore, it is possible to reduce the material required for the sealing material 110 provided in the cap 100, and it is also possible to reduce the cost.
  • the cap 1100 is not provided, and the seal member 110 is arranged between the front portion 413 and the housing wall in the sensor housing 40. You may do so.
  • the seal material 110 in this way, since the front part 4 13 is in the shape of a quadrangular prism as described above, a square frame-shaped material is used as the seal material 110.
  • the surface seal that compresses the seal material 110 in the axial direction is used to form the sensor housing 40 and the housing wall. The gap is sealed
  • the cap 1100 is provided and the sealing material 110 is axially sealed as in the third embodiment.
  • the accommodation wall and the sealing material 110 are shown as a sectional view for easy understanding.
  • a fourth embodiment will be described.
  • the present embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment. Since the other points are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted here.
  • FIG. 22 is a plan view of the magnetic sensor 30 as viewed from one end side. ⁇ 2020/175 322 27 ⁇ (:171? 2020 /006850
  • the sensor housing 40 and the like in FIG. 23 correspond to the cross-sectional view taken along the line 1 — 1 in FIG.
  • the same effect as in the second embodiment can be obtained.
  • the shield member 90 may be integrated with the cap 100 by insert molding or the like, as in the second embodiment.
  • 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.
  • 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 72 is the first magnetic flux guiding member 7
  • 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 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. ⁇ 2020/175 322 28 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • 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 seventh 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 and second magnetic flux guiding members 7 1, 7 2 are arranged so as to be located on the outer side in the axial direction of the first and second magnetic circuit units 21 and 22. 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, in the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2, the main body portions 7 1 3 and 7 2 3 face the first and second magnetic circuit portions 2 1 and 2 2 on the outer side in the axial direction. Is configured.
  • the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 may be 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. Note that the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72 may be in the shape of an arc band having arcs as opposite sides, as in the fifth 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.
  • the eighth 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 ninth 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 and second magnetic flux guiding members 71 and 72 are formed into rectangular strip-shaped main body portions 7 13 and 72. It is composed of only 3 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 ⁇ 2020/175 322 30 ⁇ (: 171? 2020 /006850
  • the first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 are formed by bending the main body portions 7 1 3 and 7 2 3 toward the main body portions 7 1 3 and 7 23, respectively. It has 7 2 2.
  • the bent portion 7 22 of the second magnetic flux guiding member 7 2 is arranged inside the opening 55.
  • the main body portion is provided without the extension portion 7 1 7 2 Even in the 7 2 3 to form the in fold bend 7 1 2, 7 2 2, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment.
  • 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.
  • the circuit board 50 does not have to be convex. That is, the first part 51 and the second part 52 may have the same width. Even in such a magnetic sensor 30 as described above, the magnetic detection element 60 is mounted on the circuit board 50 so that the terminal portion 62 is located on the opposite side with the opening 55 sandwiched therebetween. It is possible to prevent the width of 0 from increasing. That is, it is possible to prevent the width of the sensor housing 40 from increasing.
  • the opening 55 may be formed so as to open the outer edge extending along the axial direction as shown in FIG. Also, the opening 55 is ⁇ 2020/175 322 31 ⁇ (: 171-1? 2020/006850
  • both ends in the X-axis direction may be bent.
  • the opening 55 may have an elliptical shape or the like.
  • the circuit board 5 0, one side 5 0 3 accommodating recess
  • a part of the first magnetic flux guiding member 71 may be arranged from the other surface 50 side.
  • the accommodation recess 44 may be formed so as to reach one end of the main portion 41. That is, the main portion 41 may have a shape in which one end is opened by the accommodation recess 4 4.
  • first and second magnetic flux guiding members 7 1 and 7 2 can be appropriately changed.
  • 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 torque detection device 10 is not limited to the electric power steering device 1, and can be applied to various devices that detect axial torque. ⁇ 2020/175 322 32 ⁇ (: 171-1? 2020 /006850
  • the configuration of 10 may be as follows. That is, by appropriately combining the fifth to ninth embodiments with the second to fourth embodiments, the shapes of the first and second magnetic flux guiding members 71 and 72, and the first and second magnetic flux guiding members 71 , 7 2 and the first and second magnetic circuit sections 21 and 22 may be changed in positional relationship. Moreover, you may make it further combine the thing which combined each said embodiment.

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Abstract

回路基板50は、開口部55が形成され、開口部55よりセンサハウジング40の一端部側となる前方領域52aと、開口部55を挟んで前方領域と反対側に位置する後方領域52bとを有する構成とする。 磁気検出素子60は、対向する一対の辺部61aを有する本体部61と、一対の辺部に備えられた端子部62とを有する構成とする。 回路基板50の面方向に対する法線方向から視たとき、本体部61が開口部55と重複し、かつ一対の辺部61aに備えられた一方の端子部62が前方領域52bに位置すると共に、一対の辺部61aに備えられた他方の端子部62が後方領域52bに位置する状態で回路基板50に実装されるようにする。 磁束誘導部材71、72は、一部が開口部55内に配置されて本体部と対向するようにする。

Description

\¥0 2020/175322 1 卩(:17 2020 /006850 明 細 書
発明の名称 : 磁気センサおよびそれを用いたトルク検出装置 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 8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、 磁束誘導部材を有する磁気センサおよびそれを用いたトルク検 出装置に関する。
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 応じた磁束を発生す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、 および磁束誘導 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 気センサを備えている。
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、 磁気センサのうちの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。
[0004] 磁気センサは、 センサハウジングを備え、 センサハウジングに、 磁気検出 素子が実装された回路基板、 および磁束誘導部材等が配置されることで構成 されている。 具体的には、 この回路基板は、 磁気センサが取付孔に取り付け られた際に磁気回路部側となる外縁に開口すると共に磁気センサの揷入方向 に沿って延設され、 磁束誘導部材の一部が挿入される切欠部が形成されてい る。 磁気検出素子は、 ホール素子等を封止し、 一対の対向する辺部を有する 平面略矩形状とされた本体部と、 一対の対向する辺部にそれぞれ備えられた 〇 2020/175322 2 卩(:171? 2020 /006850
端子部とを有している。 そして、 磁気検出素子は、 本体部が切欠部上に位置 し、 各辺部に備えられた端子部が開口部を挟んで反対側に位置するように回 路基板に配置されている。 つまり、 磁気検出素子は、 揷入方向と交差する方 向に端子部が延びるように回路基板に配置されている。
先行技術文献
特許文献
[0005] 特許文献 1 :特開 2 0 1 6 _ 1 0 2 6 7 1号公報
発明の概要
[0006] 上記のような磁気センサでは、 トルク検出装置を構成する際、 磁気回路部 に対する揷入方向と交差する方向に端子部が延びるように配置されており、 揷入方向と交差する方向の長さが長くなり易い。 このため、 収容壁に形成さ れる取付孔が大きくなり易く、 搭載スペースが大きくなり易い。 しかしなが ら、 近年では、 車両等に搭載される場合には、 車両搭載性向上の観点から磁 気センサの小型化、 搭載スペースの縮小が望まれている。
[0007] 本開示は、 小型化を図ることができる磁気センサおよびそれを用いたトル ク検出装置を提供することを目的とする。
[0008] 本開示の 1つの観点によれば、 磁気センサは、 一端部側に収容凹部が形成 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 されるセンサハウジングと、 収容凹部に搭載される回路基板と、 回路基板に 実装され、 磁束に応じた電気信号を出力する磁気検出素子と、 軟磁性体で形 成され、 磁束を磁気検出素子へと誘導する磁束誘導部材と、 を備えている。 そして、 回路基板は、 開口部が形成され、 開口部よりセンサハウジングの一 端部側となる前方領域と、 開口部を挟んで前方領域と反対側に位置する後方 領域とを有しており、 磁気検出素子は、 対向する一対の辺部を有する本体部 と、 一対の辺部に備えられた端子部とを有しており、 回路基板の面方向に対 する法線方向において、 本体部が開口部と重複し、 かつ一対の辺部に備えら れた一方の端子部が前方領域に位置すると共に、 一対の辺部に備えられた他 方の端子部が後方領域に位置する状態で回路基板に実装されており、 磁束誘 〇 2020/175322 3 卩(:171? 2020 /006850
導部材は、 一部が開口部内に配置されて本体部と対向している。
[0009] これによれば、 磁気検出素子は、 前方領域および後方領域に端子部が位置 するように回路基板に実装される。 このため、 回路基板における前方領域と 後方領域との配列方向と交差する方向の長さが長くなることを抑制できる。 つまり、 磁気センサは、 トルク検出装置を構成する場合、 一端部側が磁気回 路部側に向けられて配置されるが、 トルク検出装置を構成する際の挿入方向 と交差する方向の長さが長くなることを抑制できる。 また、 磁気センサは、 トルク検出装置を構成する場合、 壁等に形成された孔に取り付けられるが、 揷入方向と交差する方向の長さが長くなることを抑制できるため、 孔の大き さを小さくできる。 このため、 搭載スぺースの縮小も図ることができる。
[0010] 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 、 請求項 1ないし 5のいずれか 1つに記載の磁気センサと、 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。 〇 2020/175322 4 卩(:171? 2020 /006850
[001 1] これによれば、 上記の磁気センサを備えているため、 トルク検出装置の小 型化を図ることができる。 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。
[0012] 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
[0013] [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。
[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 7八]回路基板の平面図である。
[図 78]磁気検出素子を搭載した回路基板の平面図である。
[図 8]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 9]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 10]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。 〇 2020/175322 5 卩(:171? 2020 /006850
[図 1 1]図 1 0中のXI方向から視た平面図である。
[図 12]図 1 0中のXII—XII線に沿った断面図である。
[図 13]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 14]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 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実施形態における磁気センサの平面図である。
[図 17]第 2実施形態における磁気センサの断面図である。
[図 18]第 3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 19]第 3実施形態における磁気センサの断面図である。
[図 20]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 21]第 3実施形態の変形例における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 22]第 4実施形態における磁気センサの平面図である。
[図 23]第 4実施形態における磁気センサの断面図である。
[図 24]第 5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 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]図 2 5中のXXVI方向から視た平面図である。
[図 27]図 2 5中のXXVII—XXVII線に沿った断面図である。
[図 28]第 7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。 〇 2020/175322 6 卩(:171? 2020 /006850
[図 29]第 7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 30]第 8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 31]第 9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 32]図 3 1中の XXXI I方向から視た平面図である。
[図 33八]他の実施形態における回路基板の平面図である。
[図 338]他の実施形態における回路基板の平面図である。
発明を実施するための形態
[0014] 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。
[0015] (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卜 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。
[0016] 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 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 〇とを備えている。 そして、 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の操作状態に応じて電動モータ 6を駆動し、 電動モータ 6 の駆動力をステアリングギア機構 7に伝達する。 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 操舵力をアシストする。
[0017] 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 〇 2020/175322 7 卩(:171? 2020 /006850
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。
[0018] 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。
[0019] 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、 X軸と平行な方向を 「 幅方向」 とも称する。 さらに、 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、 回転中心軸〇は、 多くの 場合、 車高方向と平行とはならない。
[0020] 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。
[0021 ] 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極と 3極とが各 8極、 計 1 6極が 2 2 . 5 ° 間隔で 〇 2020/175322 8 卩(:171? 2020 /006850
配置されている。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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 ち、 下端部) を囲むように設けられている。
[0025] 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。
[0026] 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 〇 2020/175322 9 卩(:171? 2020 /006850
、 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。
[0027] 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 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。
[0028] 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、 図 6、 図 7八 〇 2020/175322 10 卩(:171? 2020 /006850
、 図 7巳を参照しつつ説明する。 なお、 図 5、 図 6、 図 7八、 図 7巳中の右 手系 X丫 直交座標系は、 図 2中の右手系 X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。
[0029] 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。
[0030] センサハウジング 4 0は、 絶縁性の合成樹脂が型成型されることによって 構成されており、 ソ軸方向に延設された柱状の主部 4 1 と、 主部 4 1から X 軸方向に延設された第 1 フランジ部 4 2および第 2フランジ部 4 3とを有し 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 8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。
[0031 ] 第 1 フランジ部 4 2および第 2フランジ部 4 3は、 主部 4 1の一端部と他 端部の間の中間部よりも一端部側において、 主部 4 1 を挟んで略対称となる ように主部 4 1 に備えられている。 そして、 第 1 フランジ部 4 2および第 2 フランジ部 4 3には、 ソ軸方向に沿って貫通する固定孔 4 2 3、 4 3 3がそ れぞれ形成されている。 以下では、 主部 4 1 において、 第 1 フランジ部 4 2 および第 2フランジ部 4 3よりも一端部側の部位を前方部位 4 1 3とも称し 、 第 1 フランジ部 4 2および第 2フランジ部 4 3よりも他端部側の部位を後 方部位 4 1 匕とも称する。 つまり、 第 1 フランジ部 4 2および第 2フランジ 部 4 3は、 前方部位 4 1 3と後方部位 4 1 との境界部に備えられており、 詳しくは、 後方部位 4 1 13における前方部位 4 1 3側に備えられている。
[0032] 主部 4 1 には、 一端部側に収容凹部 4 4が形成されている。 具体的には、 主部 4 1 には、 後方部位 4 1 における前方部位 4 1 3側の部分から前方部 位 4 1 3に渡るように収容凹部 4 4が形成されている。 なお、 主部 4 1は、 後方部位 4 1 における前方部位 4 1 3側の部分および前方部位 4 1 3が四 角柱状とされており、 収容凹部 4 4は、 四角柱状の部分に形成されている。 つまり、 本実施形態では、 主部 4 1 には、 当該主部 4 1 における一端部側の 側面に収容凹部 4 4が形成されている。
[0033] この収容凹部 4 4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が平面凸形状とされているため、 収容凹部 4 4も平面凸形状とさ れている。 具体的には、 収容凹部 4 4は、 幅方向に沿った長さを幅とすると 、 前方部位 4 1 aに位置する部分の幅が後方部位 4 1 bに位置する部分の幅 よりも狭くされた平面凸形状とされている。
[0034] また、 収容凹部 4 4には、 側面に位置決め用の凸部 4 5が形成されている 。 特に限定されるものではないが、 本実施形態では、 収容凹部 4 4のうちの 後方部位 4 1 bにおける y軸方向に沿って延びる一対の側面に、 それぞれ凸 部 4 5が形成されている。
[0035] 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 6とされ、 コネクタ部 4 6に開口部 4 6 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。
[0036] さらに、 主部 4 1 には、 複数本のターミナル 4 7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 7は、 一端部が収容凹 部 4 4から露出すると共に他端部が開口部 4 7 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 7のうちの収容凹部 4 4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 3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 7のうちの 開口部 4 6 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。
[0037] また、 主部 4 1は、 収容凹部 4 4の形状に対応するように、 前方部位 4 1 aが後方部位 4 1 bよりも幅が狭くされた平面凸形状とされている。 つまり 、 主部 4 1は、 回路基板 5 0の形状に対応するように、 前方部位 4 1 aが後 方部位 4 1 bよりも幅が狭くされた段付き形状とされている。 すなわち、 本 実施形態では、 後述の図 8を参照して説明するように、 磁気センサ 3 0は、 〇 2020/175322 12 卩(:171? 2020 /006850
取付孔\^/ 1が形成された収容壁 に対し、 前方部位 4 1 3が取付孔\^/ 1内に 配置されるように、 収容壁 に取付けられる。 このため、 磁気センサ 3 0は 、 取付孔 \^/ 1内に配置される部分である前方部位 4 1 3の幅が取付孔 \^/ 1外 に位置する後方部位 4 1 13の幅より狭くされているともいえる。
[0038] 回路基板 5 0は、 図 5、 図 6、 図 7八に示されるように、 一面 5 0 8およ び他面 5 0匕を有する板状とされている。 そして、 本実施形態では、 回路基 板 5 0は、 第 1部位 5 1 と、 第 1部位 5 1 に対してソ軸方向に位置する第 2 部位 5 2とを有し、 第 2部位 5 2が第 1部位 5 1 より幅が狭くされた平面凸 形状とされている。 つまり、 回路基板 5 0は、 第 1部位 5 1 と第 2部位 5 2 との配列方向と交差する方向において、 第 2部位 5 2の長さが第 1部位 5 1 の長さより短くされている。
[0039] なお、 回路基板 5 0は、 収容凹部 4 4に搭載される際、 第 1部位 5 1がセ ンサハウジング 4 0の他端部側に位置するように搭載される。 また、 回路基 板 5 0は、 第 1部位 5 1 と第 2部位 5 2との境界部がセンサハウジング 4 0 の前方部位 4 1 3と後方部位 4 1 との境界と略一致するように形成されて いる。 このため、 センサハウジング 4 0は、 上記のように、 前方部位 4 1 3 が後方部位 4 1 匕よりも幅が狭くされた形状となる。
[0040] 回路基板 5 0の第 1部位 5 1 には、 ターミナル 4 7の一端部が挿入される 揷通孔 5 3が形成されていると共に、 収容凹部 4 4に形成された凸部 4 5に 対応する凹部 5 4が形成されている。
[0041 ] 回路基板 5 0の第 2部位 5 2には、 後述する第 2磁束誘導部材 7 2の延設 部 7 2匕が揷入される開口部 5 5が形成されている。 具体的には、 本実施形 態の開口部 5 5は、 第 2部位 5 2において、 第 1部位 5 1側の後方領域 5 2 3と、 第 1部位 5 1 と反対側の前方領域 5 2匕とを略分離するように形成さ れている。 但し、 本実施形態では、 開口部 5 5は、 回路基板 5 0における外 縁を開口するようには形成されていない。 つまり、 本実施形態では、 開口部 5 5は、 内部に独立して形成されており、 本実施形態では、 幅方向を長手方 向とする矩形状に形成されている。 〇 2020/175322 13 卩(:171? 2020 /006850
[0042] 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、 図 7巳に示されるように、 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。
[0043] 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、 一対の対向する辺部 6 1 3を有する平面略矩形状に形成された本体部 6 1 を 有している。 また、 各磁気検出素子 6 0は、 一対の対向する辺部 6 1 3に当 該辺部 6 1 3と交差する方向に沿って延びるように偏られた複数の端子部 6 2を有している。
[0044] 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 (すなわち、 回路基板 5 0の面方向に対する法線方向において ) 、 本体部 6 1の少なくとも一部が開口部 5 5と重複するように、 回路基板 5 0に実装されている。 また、 各磁気検出素子 6 0は、 対向する辺部 6 1 3 に備えられた一方の端子部 6 2が後方領域 5 2 3側に位置すると共に、 他方 の端子部 6 2が前方領域 5 2匕側に位置するように、 回路基板 5 0に実装さ れている。 つまり、 磁気検出素子 6 0は、 各辺部 6 1 3に備えられた端子部 6 2が開口部 5 5を挟んで反対側に位置するように、 回路基板 5 0に実装さ れている。
[0045] なお、 回路基板 5 0には、 特に図示しないが、 セラミックコンデンサ等の チップコンデンサで構成される電子部品やフェライ ト等がノイズ除去部品と して実装される場合がある。 この場合、 ノイズ除去部品は、 ノイズの除去効 果を向上させるため、 各端子部 6 2の近傍に配置されることが好ましい。 つ まり、 後方領域 5 2 3に実装される各端子部 6 2に対してノイズ除去部品が 配置される場合には、 ノイズ除去部品は、 各端子部 6 2の近傍に位置するよ うに、 端子部 6 2よりも第 1部位 5 1側に配置されることが好ましい。 また 〇 2020/175322 14 卩(:171? 2020 /006850
、 前方領域 5 2匕に実装される端子部 6 2に対してノイズ除去部品が配置さ れる場合には、 ノイズ除去部品は、 各端子部 6 2の近傍に位置するように、 端子部 6 2よりも第 1部位 5 1 と反対側に配置されることが好ましい。 この 際、 磁気検出素子 6 0は、 端子部 6 2が開口部 5 5を挟んで反対側に位置す るように回路基板 5 0に実装されているため、 ノイズ除去部品が回路基板 5 〇に実装されたとしても、 回路基板 5 0が幅方向に大きくなることが抑制さ れる。
[0046] 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、 図
5および図 6に示されるように、 主部 4 1 に形成された収容凹部 4 4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 4の底 面と対向し、 第 2部位 5 2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 4が収容凹部 4 4に形 成された凸部 4 5と嵌合しつつ、 ターミナル 4 7が揷通孔 5 3に揷通される ように、 収容凹部 4 4に配置されている。 そして、 回路基板 5 0は、 夕ーミ ナル 4 7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 4に固定されている。 なお、 凸部 4 5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。
[0047] 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。
[0048] 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 〇 2020/175322 15 卩(:171? 2020 /006850
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。
[0049] 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 4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 6 1 と対向しつつ 、 近接するように折り曲げられている。
[0050] 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 4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 6 1 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 5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 5に揷入されるように、 収容凹部 4 4に配置されてい る。
[0051 ] 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。 なお、 第 1磁 束誘導部材 7 1の延設部 7 1 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匕における先端部は、 本体部 6 1 と離れて配置されてもよい し、 本体部 6 1 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。
[0052] そして、 収容凹部 4 4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 〇 2020/175322 16 卩(:171? 2020 /006850
材 8 0は、 例えば、 エポキシ樹脂によって構成される。
[0053] 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 8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。
[0054] 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 8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。
[0055] そして、 磁気センサ 3 0は、 センサハウジング 4 0における前方部位 4 1
3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、 第 1 フランジ部 4 2および第 2 フランジ部 4 3の下端面が取付孔 \^/ 1の周囲における収容壁 の外壁面 (す なわち、 図 8における上側の表面) に当接するように配置される。 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 2 3、 4 3 3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。 なお、 磁気センサ 3 0は、 ソ軸方向に沿って揷入される。 このため、 センサハウジング 4 0は 、 揷入方向と交差する方向の長さにおいて、 前方部位 4 1 3が後方部位 4 1 りも狭くされているともいえる。
[0056] この際、 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 〇 2020/175322 17 卩(:171? 2020 /006850
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 。 なお、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2は、 図 1 1 に示されるように、 軸方向の内側において、 一定のギャップで第 1、 第 2磁気回路部 2 1、 2 2 と対向するように配置されている。
[0057] 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。
[0058] 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。
[0059] 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
1 13への磁束の流れについて、 図 9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。
[0060] 図 9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。
[0061 ] 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 〇 2020/175322 18 卩(:171? 2020 /006850
、 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。
[0062] 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 1 〇〜図 1 2を参照して説明する。 なお、 図 1 0は、 図 1 2中の X方向から 視た平面図に相当する。 また、 図 1 0は、 卜ーシヨンバー 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 1 0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。
[0063] 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 imgf000020_0001
7 2 3が長方形帯状に形成されている。 そして、 図 1 0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、 7 2における本体部 7 1 3 , 7 2 3の中心位置と交差する仮想線を基 準線 <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。
[0064] 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。 〇 2020/175322 19 卩(:171? 2020 /006850
[0065] 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。
[0066] 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。
[0067] 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。
[0068] 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 1 0に示す例では、 放射範囲磁極 数は、 2 . 0極となる。 〇 2020/175322 20 卩(:171? 2020 /006850
[0069] 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 3に示されるシミュレーション結果を得た。 すなわち、 図 1 3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。
[0070] 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。
[0071 ] 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。
[0072] 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。
[0073] 以上説明したように、 本実施形態では、 回路基板 5 0は、 開口部 5 5を挟 んで位置する前方領域 5 2 13と後方領域 5 2 3とを有する構成とされている 。 そして、 磁気検出素子 6 0は、 前方領域 5 2匕および後方領域 5 2 3に端 子部 6 2が位置するように、 回路基板 5 0に実装されている。 このため、 回 路基板 5 0における幅方向の長さが長くなることを抑制でき、 センサハウジ 〇 2020/175322 21 卩(:171? 2020 /006850
ング 4 0が幅方向に大型化することを抑制できる。 つまり、 磁気センサ 3 0 において、 トルク検出装置 1 0を構成する際の当該磁気センサ 3 0の揷入方 向と交差する方向の長さが長くなることを抑制できる。 そして、 センサハウ ジング 4 0が幅方向に大型化することを抑制できるため、 トルク検出装置 1 〇を構成する際、 取付孔 1の径を小さくすることができる。 したがって、 搭載スぺースの縮小を図ることができる。
[0074] また、 本実施形態では、 回路基板 5 0は、 平面凸形状とされている。 そし て、 センサハウジング 4 0は、 回路基板 5 0の形状に沿った平面凸形状とさ れている。 このため、 センサハウジング 4 0における前方部位 4 1 3の幅方 向の長さを短くできる。
[0075] 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 場合、 本発明者らが検討したところ、 図 1 4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 4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 imgf000023_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 4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。
[0076] 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。
[0077] 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 \¥0 2020/175322 22 卩(:17 2020 /006850
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
[0078] 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。
[0079] (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。 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。
[0080] 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。
[0081 ] (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、 シ —ルド部材を追加したものである。 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。
[0082] 本実施形態では、 図 1 6および図 1 7に示されるように、 主部 4 1 におけ る前方部位 4 1 3には、 軟磁性体で形成され、 筒状とされたシールド部材 9 0が配置されている。 具体的には、 シールド部材 9 0は、 前方部位 4 1 3の 外形に対応した四角筒状とされており、 V軸方向を軸方向として磁気検出素 子 6 0を周方向に囲むように配置されている。 なお、 本実施形態では、 シー 〇 2020/175322 23 卩(:171? 2020 /006850
ルド部材 9 0は、 接着剤等によって主部 4 1 に固定されている。 なお、 図 1 6は、 図 5中の磁気センサ 3 0を一端部側から視た平面図である。 また、 図 1 7中のセンサハウジング 4 0等は、 図 5中の 1 _ 1線に沿った断面図に相 当している。
[0083] これによれば、 磁気検出素子 6 0を囲むようにシールド部材 9 0が配置さ れている。 このため、 シールド部材 9 0によって外部磁場が磁気検出素子 6 0に達することを抑制できる。 したがって、 検出精度が低下することを抑制 できる。
[0084] なお、 シールド部材 9 0は、 上記のように主部 4 1の前方部位 4 1 3に配 置されるのであれば、 インサート成型等によって前方部位 4 1 3と一体化さ れていてもよい。 また、 シールド部材 9 0は、 前方部位 4 1 3に圧入等によ って固定されるようにしてもよい。 この場合、 主部 4 1の前方部位 4 1 3は 、 例えば、 後方部位 4 1 13に向かって幅が広くなるテーパ形状とされていて もよい。
[0085] (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、 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。
[0086] まず、 本実施形態におけるラックタイプの電動パヮーステアリング装置 1 は、 図 1 8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。
[0087] 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 〇 2020/175322 24 卩(:171? 2020 /006850
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。
[0088] 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 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 8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。
[0089] 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。
[0090] 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。
[0091 ] 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 との間から収容壁 内に水が浸入し易い。
[0092] このため、 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 収容壁 とのシール性を向上 できるように構成されている。 つまり、 磁気センサ 3 0は、 収容壁 との間 から水が収容壁 内に浸入し難くなるように構成されている。 〇 2020/175322 25 卩(:171? 2020 /006850
[0093] 具体的には、 本実施形態の磁気センサ 3 0は、 図 1 9に示されるように、 センサハウジング 4 0の前方部位 4 1 3にキャップ 1 0 0が嵌め込まれてい る。 キャップ 1 〇〇は、 センサハウジング 4 0と同様に、 絶縁性の合成樹脂 が型成型されることで構成されている。 本実施形態のキャップ 1 0 0は、 セ ンサハウジング 4 0における一端部側の形状に沿った有底四角筒状の底部 1 0 0 3と、 円環状とされたフランジ部 1 0 0匕とを有する構成とされている 。 そして、 キャップ 1 0 0は、 フランジ部 1 0 0匕の外周壁面に、 ソ軸方向 を軸方向として周方向に溝部 1 〇 1が形成されており、 当該溝部 1 〇 1 にシ —ル材 1 1 0としての〇リングが配置されている。 なお、 図 1 9中のセンサ ハウジング 4 0等は、 図 5中の 1 _ 1線に沿った断面図に相当している。
[0094] 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 2 0に示されるように、 収容壁 に取り付けられ る場合には、 図中の矢印で示されるように、 シール材 1 1 0が収容壁 に対 して軸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、 シール材 1 1 0を軸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。
[0095] 以上説明したように、 本実施形態では、 磁気センサ 3 0にシール材 1 1 0 としての〇リングを備えている。 このため、 磁気センサ 3 0を収容壁 に取 り付ける際、 シール材 1 1 〇である〇リングを軸シールすることにより、 磁 気センサ 3 0と収容壁 とのシール性を向上できる。
[0096] また、 磁気センサ 3 0は、 主部 4 1 に備えられるキャップ 1 0 0を有し、 キャップ 1 0 0にシール材 1 1 0である〇リングが配置される。 つまり、 シ —ル材 1 1 0である〇リングは、 主部 4 1 と別部品であるキャップ 1 0 0に 備えられる。 このため、 例えば、 センサハウジング 4 0にシール材 1 1 0で ある〇リングを直接備えようとした場合と比較して、 シール材 1 1 0である 〇リングを備えるための溝部 1 〇 1の設計をセンサハウジング 4 0とは別に 行うことができ、 設計を容易にできる。
[0097] さらに、 上記のようにセンサハウジング 4 0における前方部位 4 1 3の幅 〇 2020/175322 26 卩(:171? 2020 /006850
が狭くされることにより、 キャップ 1 0 0におけるフランジ部 1 〇〇匕の径 も短くできる。 このため、 キャップ 1 0 0に備えられるシール材 1 1 〇の必 要材料を削減でき、 コストの低減を図ることもできる。
[0098] (第 3実施形態の変形例)
第 3実施形態の変形例について説明する。 上記第 3実施形態において、 図 2 1 に示されるように、 キャップ 1 0 0を備えず、 センサハウジング 4 0に おける前方部位 4 1 3と収容壁 との間にシール材 1 1 0を配置するように してもよい。 このようにシール材 1 1 0を配置する場合には、 前方部位 4 1 3が上記のように四角柱状とされているため、 シール材 1 1 〇として四角枠 状のものが用いられる。 そして、 このようなシール材 1 1 0を用いる場合に は、 図中の矢印で示されるように、 当該シール材 1 1 0を軸方向に圧縮する 面シールにより、 センサハウジング 4 0と収容壁 との隙間がシールされる
[0099] なお、 軸シールの方が面シールよりも圧縮荷重が均等に印加されるため、 シール性が高くなり易い。 このため、 磁気センサ 3 0と収容壁 とのシール 性を向上させる場合には、 上記第 3実施形態のように、 キャップ 1 0 0を備 え、 シール材 1 1 0が軸シールされるようにすることが好ましい。 また、 図 2 1では、 理解をし易くするため、 収容壁 およびシール材 1 1 0を断面図 として示している。
[0100] (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 2実施形態と第 3実施 形態とを組み合わせたものである。 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。
[0101 ] 本実施形態では、 図 2 2および図 2 3に示されるように、 シールド部材 9 〇は、 キャップ 1 0 0に配置されている。 具体的には、 キャップ 1 0 0には 、 フランジ部 1 0 0 13に収容溝 1 0 2が形成されている。 そして、 シールド 部材 9 0は、 収容溝 1 0 2に嵌め込まれることでキャップ 1 0 0に固定され ている。 なお、 図 2 2は、 磁気センサ 3 0を一端部側から視た平面図である 〇 2020/175322 27 卩(:171? 2020 /006850
。 また、 図 2 3中のセンサハウジング 4 0等は、 図 5中の 1 _ 1線に沿った 断面図に相当している。
[0102] 以上説明したように、 キャップ 1 0 0にシールド部材 9 0を備えることに より、 上記第 2実施形態と同様の効果を得ることができる。 なお、 シールド 部材 9 0は、 上記第 2実施形態と同様に、 インサート成型等によってキャッ プ 1 0 0と一体化されていてもよい。
[0103] (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。
[0104] 本実施形態では、 図 2 4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。
[0105] 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。
[0106] 以上説明したように、 本体部 7 1
Figure imgf000029_0001
7 2 3を円弧帯状としても、 上記第
1実施形態と同様の効果を得ることができる。 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。
[0107] (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。 〇 2020/175322 28 卩(:171? 2020 /006850
[0108] 本実施形態では、 図 2 5〜図 2 7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 imgf000030_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。
[0109] 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。
[01 10] (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。
[01 1 1 ] 本実施形態では、 図 2 8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 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。
[01 12] 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 5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。
[01 13] (第 7実施形態の変形例) 〇 2020/175322 29 卩(:171? 2020 /006850
第 7実施形態の変形例について説明する。 第 7実施形態において、 図 2 9 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。
[01 14] (第 8実施形態)
第 8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。
[01 15] 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 3 0 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。
[01 16] このように、 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。
[01 17] (第 9実施形態)
第 9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。
[01 18] 本実施形態では、 図 3 1および図 3 2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 〇 2020/175322 30 卩(:171? 2020 /006850
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。
[01 19] 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 5内に配置される。
[0120] このように、 延設部 7 1 7 2匕を備えず、 本体部
Figure imgf000032_0001
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。
[0121 ] (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。
[0122] 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。
[0123] また、 上記各実施形態において、 回路基板 5 0は、 凸形状とされていなく もよい。 つまり、 第 1部位 5 1 と第 2部位 5 2とは、 同じ幅とされていても よい。 このような磁気センサ 3 0としても、 開口部 5 5を挟んで端子部 6 2 が反対側に位置するように磁気検出素子 6 0が回路基板 5 0に実装されるこ とにより、 回路基板 5 0の幅が広くなることを抑制できる。 つまり、 センサ ハウジング 4 0の幅が広くなることを抑制できる。
[0124] さらに、 上記各実施形態において、 開口部 5 5を挟んで端子部 6 2が反対 側に位置するように磁気検出素子 6 0が回路基板 5 0に実装されるのであれ ば、 開口部 5 5の形状は適宜変更可能である。
[0125] 例えば、 開口部 5 5は、 図 3 3八に示されるように、 ソ軸方向に沿って延 びる外縁を開口するように形成されていてもよい。 また、 開口部 5 5は、 図 〇 2020/175322 31 卩(:171? 2020 /006850
3 3巳に示されるように、 X軸方向の両端部が折り曲げられた形状とされて いてもよい。 さらに、 開口部 5 5は、 特に図示しないが、 楕円形状等とされ ていてもよい。
[0126] また、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、
Figure imgf000033_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 imgf000033_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 の本体部 7 1 3 , 7 2 3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 , 7 2 3は略円弧帯状態とされていればよい。
[0127] さらに、 上記各実施形態において、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2の 本体部
Figure imgf000033_0003
7 2 3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、 7 2の本体部 7 1 3 , 7 2 3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、 7 2を構成する材料の削減を図ること ができる。
[0128] また、 上記各実施形態において、 回路基板 5 0は、 一面 5 0 3が収容凹部
4 4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 5 0 の開口部 5 5には、 他面 5 0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。
[0129] そして、 上記各実施形態において、 収容凹部 4 4は、 主部 4 1 における一 端部に達するように形成されていてもよい。 つまり、 主部 4 1は、 一端部が 収容凹部 4 4によって開口した形状とされていてもよい。
[0130] さらに、 上記第 1〜第 4実施形態では、 回路基板 5 0に形成された開口部
5 5に第 1磁束誘導部材 7 1および第 2磁束誘導部材 7 2の一方が配置され るのであれば、 第 1、 第 2磁束誘導部材 7 1、 7 2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、 7 2は、 第 1、 第 2磁気回路 部 2 1、 2 2を囲むリング状の部分を有する構成としてもよい。
[0131 ] 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 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。 〇 2020/175322 32 卩(:171? 2020 /006850
[0132] 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 5〜第 9実施形態を適宜第 2〜第 4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

\¥0 2020/175322 33 卩(:17 2020 /006850 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、
一端部側に収容凹部 (4 3) が形成され、 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セン サハウジング (4 0) と、
前記収容凹部に搭載される回路基板 (5 0) と、 前記回路基板に実装され、 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、
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、
前記回路基板は、 開口部 (5 5) が形成され、 前記開口部より前記 センサハウジングの一端部側に位置する前方領域 (5 2 3) と、 前記 開口部を挟んで前記前方領域と反対側に位置する後方領域 (5 2匕) とを有しており、
前記磁気検出素子は、 対向する一対の辺部 (6 1 3) を有する本体 部 (6 1) と、 前記一対の辺部に備えられた端子部 (6 2) とを有し ており、 前記回路基板の面方向に対する法線方向において、 前記本体 部が前記開口部と重複し、 かつ前記一対の辺部に備えられた一方の端 子部が前記前方領域に位置すると共に、 前記一対の辺部に備えられた 他方の端子部が前記後方領域に位置する状態で前記回路基板に実装さ れており、
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 配置されている磁気センサ。
[請求項 2] 前記回路基板は、 前記センサハウジングの一端部側と反対側に位置 する第 1部位 (5 1) と、 前記センサハウジングの一端部側に位置す 〇 2020/175322 34 卩(:171? 2020 /006850
る第 2部位 (5 2) と、 を有し、 前記第 2部位に前記開口部が形成さ れることで前記前方領域および前記後方領域が構成されており、 前記 第 1部位と前記第 2部位との配列方向と交差する方向の長さを幅とす ると、 前記第 2部位の幅が前記第 1部位の幅より狭くされている請求 項 1 に記載の磁気センサ。
[請求項 3] 前記センサハウジングには、 前記一端部側に、 前記センサハウジン グとは別部品として構成されたキャップ (1 0 0) が配置されている 請求項 1 または 2に記載の磁気センサ。
[請求項 4] 前記キャップは、 外壁面に形成された溝部 (1 0 1) にシール材 (
1 1 0) としての〇リングが配置されている請求項 3に記載の磁気セ ンサ。
[請求項 5] 前記センサハウジングには、 前記収容凹部に、 前記一対の磁束誘導 部材、 前記回路基板、 前記磁気検出素子を一体的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] 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 5のいずれか 1つに記載の磁気センサと、 を備え、 〇 2020/175322 35 卩(:171? 2020 /006850
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 imgf000037_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、
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 7] 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 6に記載のトル ク検出装置。
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