JP2010190764A - Torque sensor, and electric power steering device using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor, capable of detecting torque with higher accuracy of detection. <P>SOLUTION: The torque sensor includes a first shaft, a second shaft, a connecting shaft which connects these, a first permanent magnet fixed to the first shaft, a second permanent magnet fixed to the second shaft, a first sensor yoke pair which is fixed to the first shaft and composed of a plurality of magnetic materials disposed in a magnetic field of the second permanent magnet, a second sensor yoke pair which is fixed to the second shaft and composed of a plurality of magnetic materials disposed in the magnetic field of the first permanent magnet, a magnetism collecting yoke pair which is disposed in the vicinity of the first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair and forms a first magnetic circuit with the first permanent magnet and the second sensor yoke pair while forming a second magnetic circuit parallel with the first magnetic circuit, with the second permanent magnet and the first sensor yoke pair, a magnetic flux detector which detects a magnetic flux flowing through the magnetism collecting yoke pair, and a torque detection unit which detects the torque from a detection output of the magnetic flux detector. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、トルクセンサ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a torque sensor and an electric power steering apparatus using the torque sensor.

自動車等に搭載されている電動パワーステアリング装置には、ステアリングから入力されるトルクを検出するトルクセンサが配置されている。電動パワーステアリング装置では、このトルクセンサで検出したトルクに基づいて、モータ等によりステアリングの回転をアシストすることで、操作者がより小さい力でステアリングを回転できるようにしている。トルクセンサとしては、例えば特許文献１に記載されているトルクセンサがある。   An electric power steering device mounted on an automobile or the like is provided with a torque sensor that detects torque input from the steering. In the electric power steering apparatus, the operator can rotate the steering with a smaller force by assisting the rotation of the steering by a motor or the like based on the torque detected by the torque sensor. An example of the torque sensor is a torque sensor described in Patent Document 1.

特許文献１には、第１の軸と第２の軸とを同軸上に連結し、第１の軸と第２の軸との間に捩じれトルクが入力されると、自身に捩じれを生じる弾性部材と、第１の軸または弾性部材の一端側に連結されて、周囲に磁界を形成する硬磁性体と、第２の軸または前記弾性部材の他端側に連結され、且つ前記硬磁性体により形成される磁界内に配置されて磁気回路を形成し、弾性部材の捩じれによって硬磁性体との相対位置が変化すると、磁気回路に発生する磁束密度が変化する構造を有する軟磁性体と、この軟磁性体と非接触に設置され、軟磁性体の磁気回路に発生する磁束密度を検出する磁気センサと、を備え、硬磁性体は、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたリング状の磁石であり、軟磁性体は、磁石の外周に配置され、軸方向にギャップを介して対向する一組の磁気ヨークであり、それぞれの磁気ヨークには、磁石のＮ極及びＳ極と同数の爪が全周に等間隔に設けられ、且つ一方の磁気ヨークに設けられる爪と他方の磁気ヨークに設けられる爪とが周方向にずれて交互に配置され、磁石の軸方向の長さは、磁気ヨークの軸方向の長さより長くされ、磁気センサは、ギャップ内に挿入されて、一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出することを特徴とするトルクセンサが記載されている。   In Patent Document 1, when a first shaft and a second shaft are connected coaxially and a torsion torque is input between the first shaft and the second shaft, the elastic force that causes torsion in itself is disclosed. A member, a hard magnetic body connected to one end side of the first shaft or elastic member to form a magnetic field around the member, a second magnetic shaft connected to the other end side of the elastic member, and the hard magnetic body And a soft magnetic body having a structure in which a magnetic flux density generated in the magnetic circuit changes when a relative position with the hard magnetic body is changed by twisting of the elastic member. A magnetic sensor for detecting a magnetic flux density generated in the magnetic circuit of the soft magnetic material, and being arranged in a non-contact manner with the soft magnetic material. The magnet is a ring-shaped magnet, and the soft magnetic material is disposed on the outer periphery of the magnet and is axially spaced. A pair of magnetic yokes that oppose each other via a pair, and each magnetic yoke is provided with the same number of claws as the N and S poles of the magnet at equal intervals on the entire circumference, and is provided on one of the magnetic yokes. The claws and the claws provided on the other magnetic yoke are alternately arranged shifted in the circumferential direction, the axial length of the magnet is made longer than the axial length of the magnetic yoke, and the magnetic sensor is inserted into the gap Thus, a torque sensor is described that detects a magnetic flux density generated between a pair of magnetic yokes.

特許第３８７４６４２号公報Japanese Patent No. 3874642

特許文献１に記載されているように、磁気ヨークの爪と磁石との相対位置がずれることで一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出することで、第１の軸及び／または第２の軸に発生するトルクを検出することができる。しかしながら、特許文献１に記載されているトルクセンサは、１組の磁気ヨークと１つの磁石との間で発生する磁束密度の変化を検出しているため、トルクの入力に対して磁束密度の変化量が小さい。そのため、トルクの検出精度に限界があった。これに対して、シールドを設けることで、磁束密度を大きくすることができるが、装置構成が大きくなるという問題がある。また、装置構成が大きくなるのに対して、磁束密度の増加分が小さいという問題もある。   As described in Patent Document 1, the first shaft and / or the second shaft is detected by detecting the magnetic flux density generated between the pair of magnetic yokes by shifting the relative position between the magnetic yoke claws and the magnets. The torque generated on the shaft can be detected. However, since the torque sensor described in Patent Document 1 detects a change in magnetic flux density generated between one set of magnetic yokes and one magnet, the change in magnetic flux density with respect to torque input. The amount is small. Therefore, there is a limit to the torque detection accuracy. On the other hand, by providing a shield, the magnetic flux density can be increased, but there is a problem that the device configuration is increased. Further, there is a problem that the increase in the magnetic flux density is small while the apparatus configuration is large.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検出精度が高いトルクセンサ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a torque sensor with high detection accuracy and an electric power steering apparatus using the torque sensor.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の軸体と、第２の軸体と、前記第１の軸体と前記第２の軸体とを連結する連結軸と、前記第１の軸体に固定された第１永久磁石と、前記第２の軸体に固定された第２永久磁石と、前記第１の軸体に固定され、前記第２永久磁石の磁界内に配置された複数の磁性体で構成された第１センサヨーク対と、前記第２の軸体に固定され、前記第１永久磁石の磁界内に配置された複数の磁性体で構成された第２センサヨーク対と、前記第１センサヨーク対及び前記第２センサヨーク対の近傍に配置され、前記第１永久磁石及び第２センサヨーク対とで第１磁気回路を形成し、前記第２永久磁石及び第１センサヨーク対とで第１磁気回路と並列な第２磁気回路を形成する集磁ヨーク対と、前記集磁ヨーク対を流れる磁束を検出する磁束検出器と、前記磁束検出器の検出出力に基づいて、前記連結軸に作用するトルクを検出するトルク検出部と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a first shaft body, a second shaft body, and a connection that connects the first shaft body and the second shaft body. A shaft, a first permanent magnet fixed to the first shaft body, a second permanent magnet fixed to the second shaft body, and a second permanent magnet fixed to the first shaft body A first sensor yoke pair composed of a plurality of magnetic bodies arranged in a magnetic field of the first and a plurality of magnetic bodies fixed to the second shaft body and arranged in the magnetic field of the first permanent magnet The first sensor yoke pair, and the first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair, and the first permanent magnet and the second sensor yoke pair form a first magnetic circuit, A pair of magnetizing yokes forming a second magnetic circuit in parallel with the first magnetic circuit with the second permanent magnet and the first sensor yoke pair; And the magnetic flux detector for detecting a magnetic flux flowing in the magnetic flux collecting yoke pairs, based on the detection output of the flux detectors, and having a torque detector for detecting the torque acting on the connecting shaft.

ここで、前記第１永久磁石と前記第１センサヨーク対を保持する第１保持体と、前記第２永久磁石と前記第２センサヨーク対を保持する第２保持体とを有し、前記第１永久磁石と前記第１センサヨーク対とは、前記第１保持体により前記第１の軸体に固定され、前記第２永久磁石と前記第２センサヨーク対とは、前記第２保持体により前記第２の軸体に固定されることが好ましい。   A first holding body for holding the first permanent magnet and the first sensor yoke pair; a second holding body for holding the second permanent magnet and the second sensor yoke pair; One permanent magnet and the first sensor yoke pair are fixed to the first shaft body by the first holding body, and the second permanent magnet and the second sensor yoke pair are fixed by the second holding body. It is preferable to be fixed to the second shaft body.

また、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、それぞれ、外周面が多極に着磁され、前記第１センサヨーク対及び前記第２センサヨーク対は、それぞれ前記外周面に対向して配置された複数の磁性体と、前記複数の磁性体を連結させるリング状の補助磁性体とで構成されていることが好ましい。   In addition, the first permanent magnet and the second permanent magnet are each magnetized with multipolar outer peripheral surfaces, and the first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair are opposed to the outer peripheral surface, respectively. It is preferable that the plurality of magnetic bodies are arranged and a ring-shaped auxiliary magnetic body that connects the plurality of magnetic bodies.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電動パワーステアリング装置であって、上記いずれかに記載され、操舵トルクを検出するトルクセンサと、ステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機と、少なくとも前記操舵トルクに基づき前記電動機の駆動を制御する電動機駆動制御手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an electric power steering apparatus described in any of the above, and a torque sensor for detecting a steering torque, and an auxiliary steering force is applied to the steering mechanism. And a motor drive control means for controlling the drive of the motor based on at least the steering torque.

本発明にかかるトルクセンサは、磁束検出器でより多くの磁束を検出することができ、より高い検出精度でトルクを検出することできるという効果を奏する。また、本発明の電動パワーステアリング装置は、トルクセンサでトルクの検出精度を高くできることで、電動機をより適切に駆動することができ、操作性を高くすることができるという効果を奏する。   The torque sensor according to the present invention can detect more magnetic flux with a magnetic flux detector, and has an effect that torque can be detected with higher detection accuracy. In addition, the electric power steering apparatus of the present invention can increase the accuracy of torque detection with a torque sensor, and thus has the effect of being able to drive the electric motor more appropriately and improving operability.

図１は、本発明の電動パワーステアリング装置を有する車両の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle having an electric power steering device of the present invention. 図２は、トルクセンサの主要構成部品を説明するための分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining main components of the torque sensor. 図３は、トルクセンサの主要構成部品を説明するための他の分解斜視図である。FIG. 3 is another exploded perspective view for explaining main components of the torque sensor. 図４は、トルクセンサの主要構成部品を説明するため分解断面図である。FIG. 4 is an exploded sectional view for explaining main components of the torque sensor. 図５は、トルクセンサの主要構成部品を説明するため断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining main components of the torque sensor. 図６は、集磁ヨークと磁束検出器との概略構成を示す部分斜視図である。FIG. 6 is a partial perspective view showing a schematic configuration of the magnetic flux collecting yoke and the magnetic flux detector. 図７は、永久磁石とセンサヨーク対との位置関係を説明するための側面図である。FIG. 7 is a side view for explaining the positional relationship between the permanent magnet and the sensor yoke pair. 図８は、図７に示す位置関係の磁気回路での磁束の流れを説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the flow of magnetic flux in the magnetic circuit having the positional relationship shown in FIG. 図９は、永久磁石とセンサヨーク対との位置関係を説明するための側面図である。FIG. 9 is a side view for explaining the positional relationship between the permanent magnet and the sensor yoke pair. 図１０は、図９に示す位置関係の磁気回路での磁束の流れを説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the flow of magnetic flux in the magnetic circuit having the positional relationship shown in FIG. 図１１は、他の例の集磁ヨークの概略構成を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of another example of the magnetic flux collecting yoke. 図１２は、ニッケル含有量と磁性体の価格及びヒステレシスとの関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the nickel content, the price of the magnetic material, and hysteresis.

以下に、本発明にかかるトルクセンサおよびこれを用いる電動パワーステアリング装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a torque sensor according to the present invention and an electric power steering apparatus using the torque sensor will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

＜実施形態＞
まず、本発明の一実施形態に係るトルクセンサ及び電動パワーステアリング装置について説明する。ここで、図１は、本発明の電動パワーステアリングを有する車両の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す電動パワーステアリング装置は、本発明のトルクセンサを有する。車両１は、電動パワーステアリング装置２と、操舵機構３と、コントロールユニット４と、イグニッションスイッチ５と、バッテリ６と、車速センサ７とを有する。なお、車両１は、図１に示す構成要素以外にも、エンジン、車輪等、車両として通常通する各種構成要素を有する。 <Embodiment>
First, a torque sensor and an electric power steering device according to an embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a vehicle having the electric power steering of the present invention. The electric power steering apparatus shown in FIG. 1 has the torque sensor of the present invention. The vehicle 1 includes an electric power steering device 2, a steering mechanism 3, a control unit 4, an ignition switch 5, a battery 6, and a vehicle speed sensor 7. In addition to the components shown in FIG. 1, the vehicle 1 has various components that are normally passed as a vehicle, such as an engine and wheels.

電動パワーステアリング装置２は、操作者に操作されるステアリングホイール１１と、ステアリングホイール１１から入力される回転を伝達するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に入力されるトルクとステアリングシャフトの回転角を検出するトルクセンサ１３と、トルクセンサ１３により検出されたトルクに基づいて、ステアリングシャフト１２の回転を補助する補助操舵機構１４と有する。電動パワーステアリング装置２は、ステアリングホイール１１が操作されることでステアリングシャフト１２に発生する操舵トルクをトルクセンサ１３で検出する。さらに、電動パワーステアリング装置２は、その検出信号に基づいて、コントロールユニット４により電動モータ１６を駆動制御して補助操舵トルクを発生させてステアリングホイール１１の操舵力を補助する。   The electric power steering device 2 detects a steering wheel 11 operated by an operator, a steering shaft 12 that transmits rotation input from the steering wheel 11, a torque input to the steering shaft 12, and a rotation angle of the steering shaft. And an auxiliary steering mechanism 14 that assists the rotation of the steering shaft 12 based on the torque detected by the torque sensor 13. The electric power steering device 2 detects the steering torque generated in the steering shaft 12 by the torque sensor 13 when the steering wheel 11 is operated. Furthermore, the electric power steering device 2 assists the steering force of the steering wheel 11 by driving and controlling the electric motor 16 by the control unit 4 based on the detection signal to generate an auxiliary steering torque.

ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２は、運転者の操舵力が作用する入力軸１２ａと出力軸１２ｂとを有し、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとの間にトルクセンサ１３及び減速ギヤボックス１５が介装されている。ステアリングシャフト１２の出力軸１２ｂに伝達された操舵力は、操舵機構３に伝達される。   A steering shaft 12 connected to the steering wheel 11 has an input shaft 12a and an output shaft 12b on which a driver's steering force acts, and a torque sensor 13 and a reduction gear box are interposed between the input shaft 12a and the output shaft 12b. 15 is interposed. The steering force transmitted to the output shaft 12 b of the steering shaft 12 is transmitted to the steering mechanism 3.

トルクセンサ１３は、ステアリングホイール１１を介して入力軸１２ａに伝達された操舵力を操舵トルクとして検出するものである。トルクセンサ１３については、後ほど詳述する。   The torque sensor 13 detects the steering force transmitted to the input shaft 12a via the steering wheel 11 as a steering torque. The torque sensor 13 will be described in detail later.

補助操舵機構１４は、ステアリングシャフト１２の出力軸１２ｂに連結され、出力軸１２ｂに補助操舵トルクを伝達する。補助操舵機構１４は、出力軸１２ｂに連結された減速ギヤボックス１５と、減速ギヤボックス１５に連結されかつ補助操舵トルクを発生させる電動モータ１６と、を有している。なお、ステアリングシャフト１２、トルクセンサ１３及び減速ギヤボックス１５によりコラムが構成されており、電動モータ１６は、コラムの出力軸１２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態における電動パワーステアリング装置は、コラムアシスト式となっている。   The auxiliary steering mechanism 14 is connected to the output shaft 12b of the steering shaft 12, and transmits auxiliary steering torque to the output shaft 12b. The auxiliary steering mechanism 14 includes a reduction gear box 15 connected to the output shaft 12b, and an electric motor 16 connected to the reduction gear box 15 and generating auxiliary steering torque. The steering shaft 12, the torque sensor 13, and the reduction gear box 15 constitute a column, and the electric motor 16 applies auxiliary steering torque to the output shaft 12b of the column. That is, the electric power steering apparatus in this embodiment is a column assist type.

操舵機構３は、ユニバーサルジョイント２０と、ロアシャフト２１と、ユニバーサルジョイント２２と、ピニオンシャフト２３と、ステアリングギヤ２４と、タイロッド２５とを有する。電動パワーステアリング装置２から操舵機構３に伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント２０を介してロアシャフト２１に伝達され、さらにユニバーサルジョイント２２を介してピニオンシャフト２３に伝達され、ピニオンシャフト２３に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ２４を介してタイロッド２５に伝達され、図示していない転舵輪を転舵させる。ステアリングギヤ２４は、ピニオンシャフト２３に連結されたピニオン２４ａと、ピニオン２４ａに噛合するラック２４ｂと、を有するラックアンドピニオン形式として構成され、ピニオン２４ａに伝達された回転運動をラック２４ｂで直進運動に変換している。   The steering mechanism 3 includes a universal joint 20, a lower shaft 21, a universal joint 22, a pinion shaft 23, a steering gear 24, and a tie rod 25. The steering force transmitted from the electric power steering device 2 to the steering mechanism 3 is transmitted to the lower shaft 21 via the universal joint 20, further transmitted to the pinion shaft 23 via the universal joint 22, and transmitted to the pinion shaft 23. The steering force thus transmitted is transmitted to the tie rod 25 via the steering gear 24 to steer a steered wheel (not shown). The steering gear 24 is configured as a rack-and-pinion type having a pinion 24a connected to the pinion shaft 23 and a rack 24b meshing with the pinion 24a, and the rotational motion transmitted to the pinion 24a is converted into a linear motion by the rack 24b. It has been converted.

コントロールユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）４は、電動モータ１６、エンジン等、車両１の種々の部分の駆動を制御する。コントロールユニット４には、イグニッションスイッチ５がオンの状態のときに、バッテリ６から電力が供給される。コントロールユニット４は、トルクセンサ１３で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ７で検出された走行速度Ｖに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出し、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ１６への供給電流値を制御する。   A control unit (ECU, Electronic Control Unit) 4 controls driving of various parts of the vehicle 1 such as the electric motor 16 and the engine. The control unit 4 is supplied with electric power from the battery 6 when the ignition switch 5 is on. The control unit 4 calculates an assist steering command value of the assist command based on the steering torque T detected by the torque sensor 13 and the traveling speed V detected by the vehicle speed sensor 7, and based on the calculated assist steering command value. Thus, the supply current value to the electric motor 16 is controlled.

次に、トルクセンサ１３について詳細に説明する。ここで、図２は、トルクセンサの主要構成部品を説明するための分解斜視図である。また、図３は、トルクセンサの主要構成部品を説明するための他の分解斜視図である。また、図４は、トルクセンサの主要構成部品を説明するため分解断面図であり、図５は、トルクセンサの主要構成部品を説明するため断面図である。また、図６は、集磁ヨークと磁束検出器との概略構成を示す部分斜視図である。なお、図２は、一部の部材を組み立てた状態を示している。また、図２及び図３では、第１保持部と第２保持部の図示を省略している。また、図４では、連結軸の図示を省略し、図５では、入力軸、出力軸及び連結軸の図示を省略した。以下、図２から図６を用いてトルクセンサの各部について説明する。   Next, the torque sensor 13 will be described in detail. Here, FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining main components of the torque sensor. FIG. 3 is another exploded perspective view for explaining main components of the torque sensor. FIG. 4 is an exploded cross-sectional view for explaining main components of the torque sensor, and FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining main components of the torque sensor. FIG. 6 is a partial perspective view showing a schematic configuration of the magnetic flux collecting yoke and the magnetic flux detector. FIG. 2 shows a state in which some members are assembled. 2 and 3, the first holding unit and the second holding unit are not shown. Further, in FIG. 4, illustration of the connecting shaft is omitted, and in FIG. 5, illustration of the input shaft, the output shaft, and the connecting shaft is omitted. Hereinafter, each part of the torque sensor will be described with reference to FIGS.

まず、ステアリングシャフト１２は、図２及び図４に示すように、上述した入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂ以外に、連結軸１２ｃを有する。入力軸１２ａの軸方向他端側にはステアリングホイール１１（図１）が取り付けられる。また、出力軸１２ｂは、軸受３０によって減速ギヤボックス１５に回転自在に支持されており、その軸方向他端側には、ユニバーサルジョイント２０等を介して図示されていない転舵輪が取り付けられる。連結軸（トーションバー）１２ｃは、入力軸１２ａ（第２の軸体）の軸方向一端側と出力軸（第１の軸体）１２ｂの軸方向一端側とを連結する連結軸である。   First, as shown in FIGS. 2 and 4, the steering shaft 12 has a connecting shaft 12c in addition to the input shaft 12a and the output shaft 12b described above. A steering wheel 11 (FIG. 1) is attached to the other axial end of the input shaft 12a. The output shaft 12b is rotatably supported by the reduction gear box 15 by a bearing 30. A steered wheel (not shown) is attached to the other axial end of the output shaft 12b via a universal joint 20 or the like. The connecting shaft (torsion bar) 12c is a connecting shaft that connects one axial end of the input shaft 12a (second shaft) and one axial end of the output shaft (first shaft) 12b.

トルクセンサ１３は、図２及び図４に示すように、第１永久磁石３２と、第２永久磁石３４と、第１センサヨーク対３６と、第２センサヨーク対３８と、集磁ヨーク対４０と、磁束検出器４２と、第１永久磁石３２及び第１センサヨーク対３６を保持する第１保持部４４と、第２永久磁石３４及び第２センサヨーク対３８を保持する第２保持部４６と、を備え、入力軸１２ａにトルクが作用したときに、磁束検出器４２の検出出力に基づいてトルクを検出する。なお、トルクセンサの構成要素には、上述したステアリングシャフト１２の入力軸１２ａと出力軸１２ｂと連結軸１２ｃも含まれる。また、第１保持部４４は、出力軸１２ｂに固定されており、第２保持部４６は、入力軸１２ａに固定されている。したがって第１保持部４４は、出力軸１２ｂとともに回転し、第２保持部４６は、入力軸１２ａとともに回転する。   As shown in FIGS. 2 and 4, the torque sensor 13 includes a first permanent magnet 32, a second permanent magnet 34, a first sensor yoke pair 36, a second sensor yoke pair 38, and a magnetic flux collecting yoke pair 40. A magnetic flux detector 42, a first holding portion 44 that holds the first permanent magnet 32 and the first sensor yoke pair 36, and a second holding portion 46 that holds the second permanent magnet 34 and the second sensor yoke pair 38. When the torque acts on the input shaft 12a, the torque is detected based on the detection output of the magnetic flux detector 42. The constituent elements of the torque sensor include the input shaft 12a, the output shaft 12b, and the connecting shaft 12c of the steering shaft 12 described above. The first holding unit 44 is fixed to the output shaft 12b, and the second holding unit 46 is fixed to the input shaft 12a. Accordingly, the first holding unit 44 rotates with the output shaft 12b, and the second holding unit 46 rotates with the input shaft 12a.

第１永久磁石３２は、図３及び図４に示すように、リング形状、つまり、軸方向の長さが短い円筒形状であり、外周面がその周方向に相異なる磁極（Ｎ極とＳ極）が交互に着磁されている。また、本実施形態では、第１永久磁石３２の外周面は、それぞれ１６極に着磁されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first permanent magnet 32 has a ring shape, that is, a cylindrical shape with a short axial length, and magnetic poles (N pole and S pole) whose outer peripheral surfaces are different in the circumferential direction. ) Are alternately magnetized. Moreover, in this embodiment, the outer peripheral surface of the 1st permanent magnet 32 is each magnetized by 16 poles.

また、第１永久磁石３２は、内周面に金属製のバックヨーク３２ａが設けられている。バックヨーク３２ａは、第１永久磁石３２を後述する第１保持部４４に固定している。なお、第１永久磁石３２をバックヨーク３２ａに固定する方法、及びバックヨーク３２ａを第１保持部４４に固定する方法は、特に限定されない。例えば、接着剤により接着させても、機械的に固定しても、第１保持部４４を樹脂とし、第１永久磁石３２とバックヨーク３２ａをインサートモールドしてもよい。第１永久磁石３２の内周面にバックヨーク３２ａを設けることで、第１永久磁石３２から発生される磁束が内周面側に漏れることを抑制でき、第１永久磁石３２から発生される磁束を有効に利用することができる。   Further, the first permanent magnet 32 is provided with a metal back yoke 32a on the inner peripheral surface. The back yoke 32a fixes the first permanent magnet 32 to a first holding portion 44 described later. The method for fixing the first permanent magnet 32 to the back yoke 32 a and the method for fixing the back yoke 32 a to the first holding portion 44 are not particularly limited. For example, the first holding part 44 may be made of resin and the first permanent magnet 32 and the back yoke 32a may be insert-molded, or may be bonded by an adhesive or mechanically fixed. By providing the back yoke 32 a on the inner peripheral surface of the first permanent magnet 32, the magnetic flux generated from the first permanent magnet 32 can be prevented from leaking to the inner peripheral surface side, and the magnetic flux generated from the first permanent magnet 32. Can be used effectively.

第２永久磁石３４も、図３及び図４に示すように、リング形状、つまり、軸方向の長さが短い円筒形状であり、外周面がその周方向に相異なる磁極（Ｎ極とＳ極）が交互に着磁されている。また、本実施形態では、第２永久磁石３４の外周面は、それぞれ１６極に着磁されている。また、第２永久磁石３４は、その内径が第１永久磁石３２の外径よりも大きい形状である。   As shown in FIGS. 3 and 4, the second permanent magnet 34 also has a ring shape, that is, a cylindrical shape with a short axial length, and the outer peripheral surface has different magnetic poles (N pole and S pole) in the circumferential direction. ) Are alternately magnetized. Moreover, in this embodiment, the outer peripheral surface of the 2nd permanent magnet 34 is each magnetized by 16 poles. The second permanent magnet 34 has a shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the first permanent magnet 32.

また、第２永久磁石３４も、内周面に金属製のバックヨーク３４ａが設けられている。バックヨーク３４ａは、第２永久磁石３４を後述する第２保持部４６に固定している。なお、第２永久磁石３４をバックヨーク３４ａに固定する方法、及びバックヨーク３４ａを第２保持部４６に固定する方法も特に限定されない。第２永久磁石３４の内周面にバックヨーク３４ａを設けることで、第２永久磁石３４から発生される磁束が内周面側に漏れることを抑制でき、第２永久磁石３４から発生される磁束を有効に利用することができる。   The second permanent magnet 34 is also provided with a metal back yoke 34a on the inner peripheral surface. The back yoke 34a fixes the second permanent magnet 34 to a second holding portion 46 described later. The method for fixing the second permanent magnet 34 to the back yoke 34a and the method for fixing the back yoke 34a to the second holding portion 46 are not particularly limited. By providing the back yoke 34 a on the inner peripheral surface of the second permanent magnet 34, the magnetic flux generated from the second permanent magnet 34 can be prevented from leaking to the inner peripheral surface side, and the magnetic flux generated from the second permanent magnet 34. Can be used effectively.

ここで、第１永久磁石３２及び第２永久磁石３４を構成する磁石材料としては、フェライト磁石や希土類磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石やＳｍ−Ｃｏ系磁石等）、金属磁石、焼結磁石等を採用することができる。また、バックヨーク３２ａ、３４ａと一体成形されるボンド磁石（ゴム磁石やプラスチック磁石）を永久磁石として採用してもよい。なお、本実施形態においては、磁束を有効に利用するために第１永久磁石３２をバックヨーク３２ａに取り付け、第２永久磁石３４をバックヨーク３４ａに取り付けた例を示したが、バックヨーク３２ａ、３４ａは必ずしも設けなくてもよく、第１永久磁石３２を第１保持部４４に、第２永久磁石３４を第２保持部４６に直接取り付けてもよい。   Here, as a magnet material which comprises the 1st permanent magnet 32 and the 2nd permanent magnet 34, a ferrite magnet, a rare earth magnet (Nd-Fe-B system magnet, Sm-Co system magnet, etc.), a metal magnet, a sintered magnet Etc. can be adopted. Moreover, you may employ | adopt as a permanent magnet the bond magnet (rubber magnet or plastic magnet) integrally molded with the back yokes 32a and 34a. In the present embodiment, in order to effectively use the magnetic flux, the first permanent magnet 32 is attached to the back yoke 32a and the second permanent magnet 34 is attached to the back yoke 34a. However, the back yoke 32a, The first permanent magnet 32 may be directly attached to the first holding portion 44, and the second permanent magnet 34 may be directly attached to the second holding portion 46.

第１センサヨーク対３６は、図３及び図４に示すように、短い円筒状の２つのセンサヨーク構成部（第１センサヨーク構成部３６ａ及び第１センサヨーク構成部３６ｂ）を軸方向に並べて構成した環状の磁性体を有する。第１センサヨーク対３６は、図５に示すように、環形状の内径が第２永久磁石３４の外周面と対向するように、第１保持部４４により保持されている。つまり、第１センサヨーク対３６は、第２永久磁石３４の外周面を覆うような位置に配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first sensor yoke pair 36 includes two short cylindrical sensor yoke components (first sensor yoke component 36 a and first sensor yoke component 36 b) arranged in the axial direction. It has a configured annular magnetic body. As shown in FIG. 5, the first sensor yoke pair 36 is held by the first holding portion 44 so that the ring-shaped inner diameter faces the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34. That is, the first sensor yoke pair 36 is disposed at a position that covers the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34.

第１センサヨーク構成部３６ａは、図３及び図４に示すように、複数の爪部（クローポール）３６ｃと、複数の爪部３６ｃの端部と連結したリング形状の外周部３６ｄとを有する。爪部３６ｃは、第２永久磁石３４の外周面と対向した面と、第２永久磁石３４の中心軸に直交する面の２つの面で構成された断面がＬ字となる板状部材である。爪部３６ｃの第２永久磁石３４の軸に直交する面は、回転中心側（内周面側）の端部が、第２永久磁石３４の外周面と対向した面と接続され、反対側（回転中心から遠い側）の端部が外周部３６ｄと接続されている。また、複数の爪部３６ｃは、第２永久磁石３４の円周方向において、一定間隔離れて、等間隔に配置されている。外周部３６ｄは、リング形状であり、複数の爪部３６ｃの端部と接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first sensor yoke component 36 a includes a plurality of claw portions (claw poles) 36 c and a ring-shaped outer peripheral portion 36 d connected to ends of the plurality of claw portions 36 c. . The claw portion 36 c is a plate-like member having an L-shaped cross section composed of two surfaces, a surface facing the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34 and a surface orthogonal to the central axis of the second permanent magnet 34. . The surface of the claw portion 36c perpendicular to the axis of the second permanent magnet 34 is connected to the surface opposite to the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34 at the end on the rotation center side (inner peripheral surface side). The end on the side far from the rotation center is connected to the outer peripheral portion 36d. In addition, the plurality of claw portions 36 c are arranged at regular intervals at regular intervals in the circumferential direction of the second permanent magnet 34. The outer peripheral portion 36d has a ring shape and is connected to end portions of the plurality of claw portions 36c.

第１センサヨーク構成部３６ｂは、第１センサヨーク構成部３６ａと同様の形状であり、複数の平板台形状の爪部（クローポール）３６ｅと、複数の爪部３６ｅの端部と連結したリング形状の外周部３６ｆとを有する爪部３６ｅは、爪部３６ｃと同様の形状であり、外周部３６ｆは、外周部３６ｄと同様の形状である。ここで、第１センサヨーク構成部３６ａと、第１センサヨーク構成部３６ｂは、それぞれの爪部３６ｃ、３６ｅが円周方向において交互に配置され、外周部３６ｄと外周部３６ｆとが離れて配置されている。つまり、軸方向において、外周部３６ｆは、爪部３６ｃの外周部３６ｄと接続されていない側の端部（本実施形態では、ステアリングホイール１１側の端部）に配置され、外周部３６ｄは、爪部３６ｅの外周部３６ｆと接続されていない側の端部（本実施形態では、ユニバーサルジョイント２０側の端部）に配置されている。   The first sensor yoke constituting portion 36b has the same shape as the first sensor yoke constituting portion 36a, and a ring connected to a plurality of flat plate-like claw portions (claw poles) 36e and ends of the plurality of claw portions 36e. The claw portion 36e having a shape outer peripheral portion 36f has the same shape as the claw portion 36c, and the outer peripheral portion 36f has the same shape as the outer peripheral portion 36d. Here, in the first sensor yoke constituting portion 36a and the first sensor yoke constituting portion 36b, the claw portions 36c and 36e are alternately arranged in the circumferential direction, and the outer peripheral portion 36d and the outer peripheral portion 36f are arranged apart from each other. Has been. That is, in the axial direction, the outer peripheral portion 36f is disposed at the end portion of the claw portion 36c that is not connected to the outer peripheral portion 36d (in this embodiment, the end portion on the steering wheel 11 side). It is arrange | positioned at the edge part (In this embodiment, the edge part by the side of the universal joint 20) which is not connected with the outer peripheral part 36f of the nail | claw part 36e.

第２センサヨーク対３８は、第１センサヨーク対３６と同様の形状であり、図３及び図４に示すように、短い円筒状の第２センサヨーク構成部３８ａ及び第２センサヨーク構成部３８ｂを軸方向に並べて構成した環状の磁性体を有する。第２センサヨーク対３８は、図５に示すように、環形状の内径が第１永久磁石３２の外周面と対向するように、第２保持部４６により保持されている。つまり、第２センサヨーク対３８は、第１永久磁石３２の外周面を覆うような位置に配置されている。   The second sensor yoke pair 38 has the same shape as the first sensor yoke pair 36. As shown in FIGS. 3 and 4, the second cylindrical sensor yoke component 38a and the second sensor yoke component 38b having a short cylindrical shape. Are arranged in the axial direction. As shown in FIG. 5, the second sensor yoke pair 38 is held by the second holding portion 46 so that the inner diameter of the ring shape faces the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32. That is, the second sensor yoke pair 38 is arranged at a position that covers the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32.

第２センサヨーク構成部３８ａは、図３及び図４に示すように、複数の爪部（クローポール）３８ｃと、複数の爪部３８ｃの端部と連結したリング形状の外周部３８ｄとを有する。爪部３８ｃは、第１永久磁石３２の外周面と対向した面と、第１永久磁石３２の中心軸に直交する面の２つの面で構成された断面がＬ字となる板状部材である。爪部３８ｃの第１永久磁石３２の軸に直交する面は、回転中心側（内周面側）の端部が、第１永久磁石３２の外周面と対向した面と接続され、反対側（回転中心から遠い側）の端部が外周部３８ｄと接続されている。また、複数の爪部３８ｃは、第１永久磁石３２の円周方向において、一定間隔離れて、等間隔に配置されている。外周部３８ｄは、リング形状であり、複数の爪部３８ｃの端部と接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the second sensor yoke constituting portion 38 a includes a plurality of claw portions (claw poles) 38 c and a ring-shaped outer peripheral portion 38 d connected to the ends of the plurality of claw portions 38 c. . The claw portion 38c is a plate-like member having an L-shaped cross section composed of two surfaces, a surface facing the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32 and a surface orthogonal to the central axis of the first permanent magnet 32. . The surface perpendicular to the axis of the first permanent magnet 32 of the claw portion 38c is connected to the surface opposite to the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32 at the end on the rotation center side (inner peripheral surface side). The end on the side far from the rotation center is connected to the outer peripheral portion 38d. In addition, the plurality of claw portions 38 c are arranged at regular intervals at regular intervals in the circumferential direction of the first permanent magnet 32. The outer peripheral portion 38d has a ring shape and is connected to the ends of the plurality of claw portions 38c.

また、第２センサヨーク構成部３８ｂは、第２センサヨーク構成部３８ａと同様の形状であり、複数の平板台形状の爪部（クローポール）３８ｅと、複数の爪部３８ｅの端部と連結したリング形状の外周部３８ｆとを有する。爪部３８ｅは、爪部３８ｃと同様の形状であり、外周部３８ｆは、外周部３８ｄと同様の形状である。ここで、第２センサヨーク構成部３８ａと、第２センサヨーク構成部３８ｂは、それぞれの爪部３８ｃ、３８ｅが円周方向において交互に配置され、外周部３８ｄと外周部３８ｆとが離れて配置されている。つまり、軸方向において、外周部３８ｆは、爪部３８ｃの外周部３８ｄと接続されていない側の端部（本実施形態では、ユニバーサルジョイント２０側の端部）に配置され、外周部３８ｄは、爪部３８ｅの外周部３８ｆと接続されていない側の端部に配置されている。   The second sensor yoke constituting portion 38b has the same shape as the second sensor yoke constituting portion 38a, and is connected to a plurality of flat plate trapezoidal claw portions (claw poles) 38e and ends of the plurality of claw portions 38e. And a ring-shaped outer peripheral portion 38f. The claw portion 38e has the same shape as the claw portion 38c, and the outer peripheral portion 38f has the same shape as the outer peripheral portion 38d. Here, in the second sensor yoke constituting portion 38a and the second sensor yoke constituting portion 38b, the claw portions 38c and 38e are alternately arranged in the circumferential direction, and the outer peripheral portion 38d and the outer peripheral portion 38f are arranged apart from each other. Has been. That is, in the axial direction, the outer peripheral portion 38f is disposed at the end portion of the claw portion 38c that is not connected to the outer peripheral portion 38d (in the present embodiment, the end portion on the universal joint 20 side). It arrange | positions at the edge part of the side which is not connected with the outer peripheral part 38f of the nail | claw part 38e.

集磁ヨーク対４０は、図４、図５及び図６に示すように、磁性体で形成される外側集磁ヨーク４０ａと磁性体で形成される内側集磁ヨーク４０ｂとを有し、第１センサヨーク対３６及び第２センサヨーク対３８の外周を覆うように配置されている。また、集磁ヨーク対４０は、非磁性体で構成された支持部により減速ギヤボックス１５に固定されている。つまり、集磁ヨーク対４０は、入力軸１２ａと出力軸１２ｂが回転しても回転しない部分に固定されている。   As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the magnetic flux collecting yoke pair 40 includes an outer magnetic flux collecting yoke 40 a formed of a magnetic material and an inner magnetic flux collecting yoke 40 b formed of a magnetic material. It arrange | positions so that the outer periphery of the sensor yoke pair 36 and the 2nd sensor yoke pair 38 may be covered. Further, the magnetic flux collecting yoke pair 40 is fixed to the reduction gear box 15 by a support portion made of a nonmagnetic material. That is, the magnetic flux collecting yoke pair 40 is fixed to a portion that does not rotate even when the input shaft 12a and the output shaft 12b rotate.

外側集磁ヨーク４０ａは、両端（先端と後端）が軸中心側に折れ曲がった略円筒形状であり、第１センサヨーク対３６及び第２センサヨーク対３８の外周を覆うように配置されている。なお、外側集磁ヨーク４０ａは、入力軸１２ａ、出力軸１２ｂの回転中心と円筒形状の中心とが略重なるように配置されている。外側集磁ヨーク４０ａのユニバーサルジョイント２０側の端部は、第１センサヨーク対３６の外周部３６ｄの近傍に、外周部３６ｄとは非接触状態で配置され、ステアリングホイール１１側の端部は、第２センサヨーク対３８の外周部３８ｄの近傍に、外周部３８ｄとは非接触状態で配置されている。   The outer magnetic flux collecting yoke 40a has a substantially cylindrical shape whose both ends (front end and rear end) are bent toward the axial center, and is disposed so as to cover the outer circumferences of the first sensor yoke pair 36 and the second sensor yoke pair 38. . The outer magnetism collecting yoke 40a is arranged so that the rotation center of the input shaft 12a and the output shaft 12b and the center of the cylindrical shape substantially overlap. The end portion on the universal joint 20 side of the outer magnetic flux collecting yoke 40a is disposed in the vicinity of the outer peripheral portion 36d of the first sensor yoke pair 36 in a non-contact state with the outer peripheral portion 36d, and the end portion on the steering wheel 11 side is In the vicinity of the outer peripheral portion 38d of the second sensor yoke pair 38, the outer peripheral portion 38d is disposed in a non-contact state.

内側集磁ヨーク４０ｂは、短い円筒状であり、軸に直交する面において、外側集磁ヨーク４０ａよりも内側（中心軸側）で、かつ、第１センサヨーク対３６及び第２センサヨーク対３８よりも外側に配置されている。また、内側集磁ヨーク４０ｂは、第１センサヨーク対３６の外周部３６ｆの近傍及び第２センサヨーク対３８の外周部３８ｆの近傍に、外周部３６ｆ及び外周部３８ｆとは非接触状態で配置されている。   The inner magnetism collecting yoke 40b has a short cylindrical shape, and is on the inner side (center axis side) of the outer magnetism collecting yoke 40a on the surface orthogonal to the axis, and the first sensor yoke pair 36 and the second sensor yoke pair 38. It is arranged outside. The inner magnetism collecting yoke 40b is disposed in the vicinity of the outer peripheral portion 36f of the first sensor yoke pair 36 and in the vicinity of the outer peripheral portion 38f of the second sensor yoke pair 38 in a non-contact state with the outer peripheral portion 36f. Has been.

また、外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとは、後述する磁束検出器４２が配置される部分が、磁束検出器４２に近づく方向に凸となる形状となっている。これにより、外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとは、磁束検出器４２部分が他の部分よりも間隔が狭くなっている。これにより、集磁ヨーク対４０に伝達される磁束を磁束検出器４２が配置されている部分に集中的に集めることができる。   Further, the outer magnetic collecting yoke 40 a and the inner magnetic collecting yoke 40 b have a shape in which a portion where a magnetic flux detector 42 to be described later is disposed protrudes in a direction approaching the magnetic flux detector 42. Thereby, the gap between the outer magnetic flux collecting yoke 40a and the inner magnetic flux collecting yoke 40b is narrower than the other magnetic flux detector 42 portion. Thereby, the magnetic flux transmitted to the magnetic flux collecting yoke pair 40 can be concentrated on the portion where the magnetic flux detector 42 is disposed.

集磁ヨーク対４０は、以上のような構成であり、第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８と外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとで、磁束検出器４２が配置されて居る部分に磁束が通る１つの磁気回路を作り、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６と外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとで、磁束検出器４２が配置されている部分に磁束が通るもう１つの磁気回路を作っている。   The magnetic flux collecting yoke pair 40 is configured as described above, and the magnetic flux detector 42 is arranged by the first permanent magnet 32, the second sensor yoke pair 38, the outer magnetic flux collecting yoke 40a, and the inner magnetic flux collecting yoke 40b. A part in which a magnetic flux passes through a part where a magnetic flux is passed, and a magnetic flux detector 42 is arranged by the second permanent magnet 34, the first sensor yoke pair 36, the outer magnet collecting yoke 40a and the inner magnet collecting yoke 40b. The other magnetic circuit through which the magnetic flux passes is made.

磁束検出器４２は、図５及び図６に示すように、外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとの間に配置されている。磁束検出器４２は、上述した２つの磁気回路を流れ、磁束検出器４２が配置されている部分の外側集磁ヨーク４０ａと内側集磁ヨーク４０ｂとの隙間を通る磁束の密度を検出する。磁束検出器４２は、ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子等、磁束の密度を測定できるものであれば良い。磁束検出器４２は、検出した磁束の密度をコントロールユニット４に送る。   As shown in FIGS. 5 and 6, the magnetic flux detector 42 is disposed between the outer magnetic collecting yoke 40a and the inner magnetic collecting yoke 40b. The magnetic flux detector 42 flows through the two magnetic circuits described above, and detects the density of the magnetic flux passing through the gap between the outer magnetic collecting yoke 40a and the inner magnetic collecting yoke 40b where the magnetic flux detector 42 is disposed. The magnetic flux detector 42 may be any device that can measure the magnetic flux density, such as a Hall element, MR element, MI element, or the like. The magnetic flux detector 42 sends the detected magnetic flux density to the control unit 4.

第１保持部４４は、図４及び図５に示すように、第１永久磁石３２と第１センサヨーク対３６とを所定の位置に保持する保持部材であり、出力軸１２ｂに固定されている。第１保持部４４は、第１永久磁石３２を第１センサヨーク対３６よりもステアリングホイール１１側に保持している。また、第１保持部４４の第１センサヨーク対３６を保持している部分の内周側には、第２永久磁石３４を配置可能な間隙が形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the first holding portion 44 is a holding member that holds the first permanent magnet 32 and the first sensor yoke pair 36 in a predetermined position, and is fixed to the output shaft 12b. . The first holding unit 44 holds the first permanent magnet 32 closer to the steering wheel 11 than the first sensor yoke pair 36. In addition, a gap in which the second permanent magnet 34 can be disposed is formed on the inner peripheral side of the portion of the first holding portion 44 that holds the first sensor yoke pair 36.

第２保持部４６は、図４及び図５に示すように、第２永久磁石３４と第２センサヨーク対３８とを所定の位置に保持する保持部材であり、入力軸１２ａに固定されている。第２保持部４６は、第２センサヨーク対３８を第２永久磁石３２よりもステアリングホイール１１側に保持している。また、第２保持部４６の第２永久磁石３４を保持している部分の外周側は、部材が設けられていない。また、第２保持部４６は、内周の径が、第１永久磁石３２の外周の径よりも大きい。ここで、第１保持部４４及び第２保持部４６は、合成樹脂等で形成することができる。なお、各部を保持部や、軸に、保持させる、つまり固定する方法は特に限定されず、インサートモールドや、ホットメルト、ポッティングを用いた方法で保持させることができる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the second holding portion 46 is a holding member that holds the second permanent magnet 34 and the second sensor yoke pair 38 in a predetermined position, and is fixed to the input shaft 12 a. . The second holding unit 46 holds the second sensor yoke pair 38 closer to the steering wheel 11 than the second permanent magnet 32. Further, no member is provided on the outer peripheral side of the portion of the second holding portion 46 that holds the second permanent magnet 34. Further, the inner diameter of the second holding part 46 is larger than the outer diameter of the first permanent magnet 32. Here, the first holding portion 44 and the second holding portion 46 can be formed of synthetic resin or the like. In addition, the method of holding each part to a holding part or a shaft, that is, a method of fixing, is not particularly limited, and can be held by a method using an insert mold, hot melt, or potting.

第１保持部４４と第２保持部４６とは、以上のような構成であり、第１保持部４４と第２保持部４６とを組み合わせると、図５に示すように、第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８とが対向し、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６とが対向した状態となる。トルクセンサ１３は、以上のような構成である。   The first holding part 44 and the second holding part 46 are configured as described above, and when the first holding part 44 and the second holding part 46 are combined, as shown in FIG. And the second sensor yoke pair 38 face each other, and the second permanent magnet 34 and the first sensor yoke pair 36 face each other. The torque sensor 13 is configured as described above.

次に、図７から図１０を用いて、本実施形態に係るトルクセンサ１３のトルク検出原理を説明する。図７は、永久磁石とセンサヨーク対との位置関係を説明するための側面図であり、図８は、図７に示す位置関係の磁気回路での磁束の流れを説明するための説明図である。また、図９は、永久磁石とセンサヨーク対との位置関係を説明するための側面図であり、図１０は、図９に示す位置関係の磁気回路での磁束の流れを説明するための説明図である。なお、図７及び図９には、第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８との組み合わせと、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６との組み合わせのうち、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６との組み合わせのみを示す。   Next, the principle of torque detection of the torque sensor 13 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a side view for explaining the positional relationship between the permanent magnet and the sensor yoke pair, and FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the flow of magnetic flux in the magnetic circuit having the positional relationship shown in FIG. is there. FIG. 9 is a side view for explaining the positional relationship between the permanent magnet and the sensor yoke pair, and FIG. 10 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux in the magnetic circuit having the positional relationship shown in FIG. FIG. 7 and 9, the second permanent magnet 34 of the combination of the first permanent magnet 32 and the second sensor yoke pair 38 and the combination of the second permanent magnet 34 and the first sensor yoke pair 36 is shown. Only the combination of the first sensor yoke pair 36 is shown.

まず、トルクの入力が無い状態では、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６とは、図７に示す位置関係となる。具体的には、第１センサヨーク構成部３６ａの各爪部３６ｃは、第２永久磁石３４の外周面の磁極（Ｎ極とＳ極）の境界に対向する位置に配置され、第１センサヨーク構成部３６ｂの各爪部３６ｅも、第２永久磁石３４の外周面の磁極（Ｎ極とＳ極）の境界に対向する位置に配置される。このように各爪部３６ｃ、３６ｅが磁極の境界にあるときは、各爪部３６ｃ、３６ｅから見た第２永久磁石３４のＮ極、Ｓ極に対するパーミアンス（磁気抵抗の逆数）が等しいので、図８のような磁束の流れとなる。具体的には、第２永久磁石３４のＮ極から発生した磁束は、それぞれ第１センサヨーク対３６の爪部３６ｃ、３６ｅに入り、そのまま永久磁石３２のＳ極へ入る。よって、第２永久磁石３４、第１センサヨーク対３６、集磁ヨーク対４０とで形成される磁気回路には磁束が流れず、磁束検出器４２には磁束が流れない。   First, in a state where no torque is input, the second permanent magnet 34 and the first sensor yoke pair 36 are in a positional relationship shown in FIG. Specifically, each claw portion 36c of the first sensor yoke constituting portion 36a is disposed at a position facing the boundary between the magnetic poles (N pole and S pole) on the outer circumferential surface of the second permanent magnet 34, and the first sensor yoke. Each claw portion 36e of the component portion 36b is also disposed at a position facing the boundary between the magnetic poles (N pole and S pole) on the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34. Thus, when each claw part 36c, 36e is in the boundary of a magnetic pole, since the permeance (reciprocal number of magnetic resistance) to the N pole of the 2nd permanent magnet 34 seen from each claw part 36c, 36e, and the S pole The magnetic flux flows as shown in FIG. Specifically, the magnetic flux generated from the N pole of the second permanent magnet 34 enters the claw portions 36 c and 36 e of the first sensor yoke pair 36 and enters the S pole of the permanent magnet 32 as it is. Therefore, no magnetic flux flows through the magnetic circuit formed by the second permanent magnet 34, the first sensor yoke pair 36, and the magnetic flux collecting yoke pair 40, and no magnetic flux flows through the magnetic flux detector 42.

また、トルクの入力が無い状態での第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８との位置関係も、第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６と同様の位置関係となる。つまり、図８に示すように第２センサヨーク構成部３８ａの各爪部３６ｃと第２センサヨーク構成部３８ｂの各爪部３８ｅのそれぞれが第１永久磁石３２の外周面の磁極の境界に対向する位置に配置されている。これにより、各爪部３８ｃ、３８ｅから見た第１永久磁石３２のＮ極、Ｓ極に対するパーミアンスが等しくなる。よって、第１永久磁石３２、第２センサヨーク対３８、集磁ヨーク対４０とで形成される磁気回路には磁束が流れず、磁束検出器４２には磁束が流れない。このようにトルクの入力が無い状態では、各爪部３６ｃ、３６ｅ、３８ｃ、３８ｅと永久磁石との間で磁束が流れるため、磁束検出器４２には、磁束が流れない。   Further, the positional relationship between the first permanent magnet 32 and the second sensor yoke pair 38 in a state where no torque is input is the same as the positional relationship between the second permanent magnet 34 and the first sensor yoke pair 36. That is, as shown in FIG. 8, each claw portion 36c of the second sensor yoke constituting portion 38a and each claw portion 38e of the second sensor yoke constituting portion 38b are opposed to the boundary of the magnetic poles on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32. It is arranged at the position to do. Thereby, the permeance with respect to the north pole and south pole of the 1st permanent magnet 32 seen from each nail | claw part 38c, 38e becomes equal. Therefore, no magnetic flux flows through the magnetic circuit formed by the first permanent magnet 32, the second sensor yoke pair 38, and the magnetic flux collecting yoke pair 40, and no magnetic flux flows through the magnetic flux detector 42. In such a state where no torque is input, magnetic flux flows between the claw portions 36c, 36e, 38c, 38e and the permanent magnet, so that no magnetic flux flows through the magnetic flux detector 42.

このようにトルクが入力されていない状態から、運転者がステアリングホイール１１を回転させることによって入力軸１２ａにトルクが入力されると、連結軸１２ｃの入力側は、ステアリングホイール１１と同様に回転するとともに連結軸１２ｃ自体に入力トルクに応じた捩れが発生する。この捩れによって、連結軸１２ｃの入力側と出力側に相対角度変位が発生する。つまり、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとの相対角度が変化する。入力軸１２ａと出力軸１２ｂとの相対角度が変化すると、入力軸１２ａに固定されている第２保持部４６と出力軸１２ｂに保持されている第１保持部４４との相対角度も変化する。これにより、トルクセンサ１３の第２永久磁石３２と第１センサヨーク対３６との間、及び第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８との間の相対角度も変位する。例えば、出力軸１２ｂ（第１保持部４４）が入力軸１２ａ（第２保持部４６）に対して図７中反時計回り側に相対的に角度変化（移動）すると、図９に示すように、第１センサヨーク構成部３６ａの爪部３６ｃが第２永久磁石３４の外周面のＮ極に対面し、第１センサヨーク構成部３６ｂの爪部３６ｅが第２永久磁石３４の外周面のＳ極に対面するように相対位置が変化する。   When torque is input to the input shaft 12 a by rotating the steering wheel 11 from a state where no torque is input in this way, the input side of the connecting shaft 12 c rotates in the same manner as the steering wheel 11. At the same time, the connecting shaft 12c itself is twisted according to the input torque. This twist causes a relative angular displacement between the input side and the output side of the connecting shaft 12c. That is, the relative angle between the input shaft 12a and the output shaft 12b changes. When the relative angle between the input shaft 12a and the output shaft 12b changes, the relative angle between the second holding portion 46 fixed to the input shaft 12a and the first holding portion 44 held on the output shaft 12b also changes. Accordingly, the relative angles between the second permanent magnet 32 and the first sensor yoke pair 36 of the torque sensor 13 and between the first permanent magnet 32 and the second sensor yoke pair 38 are also displaced. For example, when the output shaft 12b (first holding portion 44) changes (moves) relative to the input shaft 12a (second holding portion 46) relative to the counterclockwise direction in FIG. 7, as shown in FIG. The claw portion 36c of the first sensor yoke constituting portion 36a faces the N pole on the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34, and the claw portion 36e of the first sensor yoke constituting portion 36b is S on the outer peripheral surface of the second permanent magnet 34. The relative position changes to face the pole.

第２永久磁石３４と第１センサヨーク対３６との間に相対角度の変位が発生すると、図８のようなパーミアンスのバランスが崩れ、図１０に示すように磁束検出器４２を含む磁気回路Ａに磁束が流れる。すなわち、第２永久磁石３４のＮ極から発生した磁束が、対向する爪部３６ｃから第１センサヨーク構成部３６ａに流れ、第１センサヨーク構成部３６ａから外側集磁ヨーク４０ａを経由して磁束検出器４２を通過し、内側集磁ヨーク４０ｂから第１センサヨーク構成部３６ｂの爪部３６ｅを経由して第２永久磁石３４のＳ極へと戻る磁気回路Ａに磁束が流れる。   When a relative angular displacement occurs between the second permanent magnet 34 and the first sensor yoke pair 36, the permeance balance as shown in FIG. 8 is lost, and the magnetic circuit A including the magnetic flux detector 42 as shown in FIG. Magnetic flux flows through That is, the magnetic flux generated from the N pole of the second permanent magnet 34 flows from the opposing claw portion 36c to the first sensor yoke constituting portion 36a, and the magnetic flux passes from the first sensor yoke constituting portion 36a via the outer magnetic collecting yoke 40a. Magnetic flux flows in the magnetic circuit A that passes through the detector 42 and returns to the south pole of the second permanent magnet 34 from the inner magnetism collecting yoke 40b via the claw portion 36e of the first sensor yoke constituting portion 36b.

また、出力軸１２ｂが入力軸１２ａに対して図７中反時計回り側に相対的に角度変化すると、第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８との相対位置も変化する。具体的には、第２センサヨーク構成部３８ａの爪部３８ｃが第１永久磁石３２の外周面のＮ極に対面し、第２センサヨーク構成部３８ｂの爪部３８ｅが第１永久磁石３２の外周面のＳ極に対面するように相対位置が変化する。このように、第１永久磁石３２と第２センサヨーク対３８との相対位置が変化すると、図１０に示すように磁束検出器４２を含む磁気回路Ｂにも磁束が流れる。すなわち、第１永久磁石３２のＮ極から発生した磁束が、対向する爪部３８ｃから第２センサヨーク構成部３８ａに流れ、第２センサヨーク構成部３８ａから外側集磁ヨーク４０ａを経由して磁束検出器４２を通過し、内側集磁ヨーク４０ｂから第２センサヨーク構成部３８ｂの爪部３８ｅを経由して第１永久磁石３２のＳ極へと戻る磁気回路Ｂに磁束が流れる。この磁束検出器４２を含む磁気回路Ａ及び磁気回路Ｂに発生した磁束を磁束検出器４２で検出することにより、相対角度変位が測定でき、連結軸１２ｃにかかるトルクを検出することができる。   When the output shaft 12b changes relative to the input shaft 12a in the counterclockwise direction in FIG. 7, the relative position between the first permanent magnet 32 and the second sensor yoke pair 38 also changes. Specifically, the claw portion 38 c of the second sensor yoke constituting portion 38 a faces the N pole on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 32, and the claw portion 38 e of the second sensor yoke constituting portion 38 b is directed to the first permanent magnet 32. The relative position changes so as to face the S pole on the outer peripheral surface. As described above, when the relative position between the first permanent magnet 32 and the second sensor yoke pair 38 changes, the magnetic flux also flows through the magnetic circuit B including the magnetic flux detector 42 as shown in FIG. That is, the magnetic flux generated from the N pole of the first permanent magnet 32 flows from the opposing claw portion 38c to the second sensor yoke constituting portion 38a, and the magnetic flux passes from the second sensor yoke constituting portion 38a via the outer magnetic collecting yoke 40a. Magnetic flux flows through the magnetic circuit B that passes through the detector 42 and returns to the south pole of the first permanent magnet 32 from the inner magnetism collecting yoke 40b via the claw portion 38e of the second sensor yoke constituting portion 38b. By detecting the magnetic flux generated in the magnetic circuit A and the magnetic circuit B including the magnetic flux detector 42 by the magnetic flux detector 42, the relative angular displacement can be measured, and the torque applied to the connecting shaft 12c can be detected.

なお、出力軸１２ｂと入力軸１２ａとの相対角度変化が図９に示す方向と逆となったら磁束検出器４２には、逆方向に磁束が流れる。また、磁束検出器４２に流れる磁束の量は、相対角度により変化する。具体的には、爪部３６ｃ、３６ｅ、３８ｃ、３８ｅに対向している永久磁石の外周面部分におけるＳ極とＮ極のバランスにより変化する。これにより、磁束検出器４２を流れる磁束の大きさ、向きにより、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとの相対角度変化を検出することができ、相対角度変化から連結軸１２ｃにかかるトルクを検出することができる。   When the relative angle change between the output shaft 12b and the input shaft 12a is opposite to the direction shown in FIG. 9, the magnetic flux flows through the magnetic flux detector 42 in the opposite direction. Further, the amount of magnetic flux flowing through the magnetic flux detector 42 varies depending on the relative angle. Specifically, it varies depending on the balance between the S pole and the N pole in the outer peripheral surface portion of the permanent magnet facing the claw portions 36c, 36e, 38c, and 38e. Thereby, the relative angle change between the input shaft 12a and the output shaft 12b can be detected by the magnitude and direction of the magnetic flux flowing through the magnetic flux detector 42, and the torque applied to the connecting shaft 12c can be detected from the relative angle change. Can do.

以上の実施形態に係るトルクセンサ１３は、ステアリングシャフト１２に加えられるトルクを検出することができる。また、永久磁石とセンサヨーク対と集磁ヨークとで構成される磁気回路を２つ設け、かつ集磁ヨークを共通とし、２つの磁気回路を流れる磁束が１つの磁束検出器に流れることで、磁束検出器に流れる磁束をより多くすることができる。このようにより多くの磁束が磁束検出器を流れるようにできることで、相対角度変化に対して磁束検出器に流れる磁束の割合を多くすることができ、相対角度変化の検出精度をより高くすることができ、高い精度でトルクを検出することができる。また、磁束検出器を通る磁束を多くできることで、性能の高い磁束検出器を用いることなく精度を高めることができる。これにより、装置を安価にすることができる。   The torque sensor 13 according to the above embodiment can detect the torque applied to the steering shaft 12. Further, by providing two magnetic circuits composed of a permanent magnet, a sensor yoke pair, and a magnetic collecting yoke, and having a common magnetic collecting yoke, the magnetic flux flowing through the two magnetic circuits flows to one magnetic flux detector, The magnetic flux flowing through the magnetic flux detector can be increased. Since more magnetic flux can flow through the magnetic flux detector in this way, the ratio of the magnetic flux flowing through the magnetic flux detector to the relative angle change can be increased, and the detection accuracy of the relative angle change can be further increased. And torque can be detected with high accuracy. Further, since the magnetic flux passing through the magnetic flux detector can be increased, the accuracy can be increased without using a high-performance magnetic flux detector. Thereby, an apparatus can be made cheap.

また、集磁ヨークを共通化することで、製造コストも低減することができる。さらに、本実施形態のように、集磁ヨークで永久磁石とセンサヨークの外周を覆う構成とすることで、集磁ヨークに磁気シールドとしての機能を持たせることができる。また、磁気シールドを設ける必要が無くなるため、部品点数を少なくすることができ、装置構成を簡単にすることができる。   In addition, since the magnetism collecting yoke is shared, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, as in the present embodiment, the magnetic collecting yoke covers the outer periphery of the permanent magnet and the sensor yoke, so that the magnetic collecting yoke can have a function as a magnetic shield. Further, since there is no need to provide a magnetic shield, the number of parts can be reduced, and the apparatus configuration can be simplified.

また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置においては、トルクの検出精度の高いトルクセンサ１３を備えているため、装置全体としてトルクに応じたステアリングホイールの操作の補助をより適切に行うことができ、操作性を高くすることができる。   In addition, since the electric power steering apparatus according to the above embodiment includes the torque sensor 13 with high torque detection accuracy, the entire apparatus can more appropriately assist the operation of the steering wheel according to the torque. And operability can be improved.

また、本実施形態においては、環状（平面形状が円形状）の集磁ヨーク対４０を採用した例を示したが、平面形状が扇形状（ないし半円形状）の集磁ヨークを採用することもできる。このように平面形状が扇形状や半円形状の集磁ヨークを採用すると、集磁ヨークをセンサヨーク対の横方向（径方向）から組み付けることができ、集磁ヨークを入力軸１２ａに貫通させる必要がなくなるので、組付け作業を格段に容易にすることができる。   Further, in the present embodiment, an example is shown in which an annular (planar shape is circular) magnetic flux collecting yoke pair 40 is employed. However, a planar magnetic shape yoke (or semicircular) magnetic flux collecting yoke is employed. You can also. When a magnetic collecting yoke having a fan shape or a semicircular shape is employed in this way, the magnetic collecting yoke can be assembled from the lateral direction (radial direction) of the pair of sensor yokes, and the magnetic collecting yoke penetrates the input shaft 12a. Since it is not necessary, the assembling work can be greatly facilitated.

また、上記実施形態では、集磁ヨーク対４０を第１センサヨーク対３６及び第２センサヨーク対３８の外周を覆う形状としたが、本発明はこれに限定されない。ここで、図１１は、他の例の集磁ヨークの概略構成を示す斜視図である。図１１に示す集磁ヨーク対１００は、第１外側集磁ヨーク１０２と、第２外側集磁ヨーク１０４と、内側集磁ヨーク１０６と、連結部１０８とを有する。なお、集磁ヨーク対１００は、上述した集磁ヨーク対４０と同様に、非磁性体で構成された支持部により減速ギヤボックスに固定されている。なお、第１外側集磁ヨーク１０２と、第２外側集磁ヨーク１０４と、内側集磁ヨーク１０６と、連結部１０８とは、いずれも磁性体で形成されている。   Moreover, in the said embodiment, although the magnetism collection yoke pair 40 was made into the shape which covers the outer periphery of the 1st sensor yoke pair 36 and the 2nd sensor yoke pair 38, this invention is not limited to this. Here, FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of another example of the magnetic flux collecting yoke. A magnetic flux collecting yoke pair 100 shown in FIG. 11 includes a first outer magnetic flux collecting yoke 102, a second outer magnetic flux collecting yoke 104, an inner magnetic flux collecting yoke 106, and a connecting portion 108. In addition, the magnet collection yoke pair 100 is being fixed to the reduction gear box by the support part comprised with the nonmagnetic material like the magnet collection yoke pair 40 mentioned above. Note that the first outer magnetic flux collecting yoke 102, the second outer magnetic flux collecting yoke 104, the inner magnetic flux collecting yoke 106, and the connecting portion 108 are all formed of a magnetic material.

第１外側集磁ヨーク１０２は、円形の穴が開口された円板形状（厚みが一定のリング形状）であり、内周面が第１センサヨーク対３６の第１センサヨーク構成部３６ａの外周部３６ｄと対向して配置されている。第２外側集磁ヨーク１０４も、円形の穴が開口された円板形状（厚みが一定のリング形状）であり、内周面が第２センサヨーク対３８の第２センサヨーク構成部３８ａの外周部３８ｄと対向して配置されている。   The first outer magnetic flux collecting yoke 102 has a disk shape with a circular hole opened (ring shape with a constant thickness), and the inner peripheral surface is the outer periphery of the first sensor yoke component 36 a of the first sensor yoke pair 36. It is arranged to face the portion 36d. The second outer magnet collecting yoke 104 also has a disk shape with a circular hole opened (ring shape with a constant thickness), and the inner peripheral surface is the outer periphery of the second sensor yoke constituting portion 38a of the second sensor yoke pair 38. It is arranged to face the portion 38d.

内側集磁ヨーク１０６は、短い円筒状であり、第１外側集磁ヨーク１０２と第２外側集磁ヨーク１０４との間に配置されている。また、内側集磁ヨーク１０６は、円筒の内径が、第１外側集磁ヨーク１０２及び第２外側集磁ヨーク１０４の内径と略同一であり、第１センサヨーク対３６の第１センサヨーク構成部３６ｂの外周部３６ｆの近傍及び第２センサヨーク対３８の第２センサヨーク構成部３８ｂの外周部３８ｆの近傍に、２つの外周部とは非接触状態で配置されている。つまり、内側集磁ヨーク１０６は、２つのセンサヨーク対の互いに近接して配置されている側の外周部に対向して配置されている。   The inner magnetic flux collecting yoke 106 has a short cylindrical shape and is disposed between the first outer magnetic flux collecting yoke 102 and the second outer magnetic flux collecting yoke 104. The inner magnetism collecting yoke 106 has a cylindrical inner diameter substantially the same as the inner diameters of the first outer magnetism collecting yoke 102 and the second outer magnetism collecting yoke 104, and the first sensor yoke constituting portion of the first sensor yoke pair 36. The two outer peripheral portions are arranged in a non-contact state in the vicinity of the outer peripheral portion 36f of 36b and in the vicinity of the outer peripheral portion 38f of the second sensor yoke constituting portion 38b of the second sensor yoke pair 38. That is, the inner magnetic flux collecting yoke 106 is disposed to face the outer peripheral portion on the side where the two sensor yoke pairs are disposed close to each other.

連結部１０８は、第１外側集磁ヨーク１０２と第２外側集磁ヨーク１０４をと連結している部材である。また、連結部１０８は、一部が内側集磁ヨーク１０６の近傍に配置されている。具体的には、連結部１０８は、両端がそれぞれ第１外側集磁ヨーク１０２と第２外側集磁ヨーク１０４とに連結している棒状の主体部と、一方の端部が主体部と連結されており、他方の内側集磁ヨーク１０６の近傍まで延在している棒状の付属部とで構成されている。また、連結部１０８のうち内側集磁ヨーク１０６と近接している部分と、内側集磁ヨーク１０６との間の隙間には、磁束検出器４２が配置されている。   The connecting portion 108 is a member that connects the first outer magnetic flux collecting yoke 102 and the second outer magnetic flux collecting yoke 104. Further, a part of the connecting portion 108 is disposed in the vicinity of the inner magnetism collecting yoke 106. Specifically, the connecting portion 108 has a rod-like main portion whose both ends are connected to the first outer magnetic collecting yoke 102 and the second outer magnetic collecting yoke 104, respectively, and one end portion connected to the main portion. And a rod-shaped appendage extending to the vicinity of the other inner magnetism collecting yoke 106. In addition, a magnetic flux detector 42 is disposed in a gap between a portion of the connecting portion 108 that is close to the inner magnetic flux collecting yoke 106 and the inner magnetic flux collecting yoke 106.

集磁ヨーク１００対を、図１１に示すような構造とすることでも、第２永久磁石３４と、第１センサヨーク対３６と第１外側集磁ヨーク１０２、連結部１０８、内側集磁ヨーク１０６とで１つの磁気回路を構成でき、第１永久磁石３２と、第２センサヨーク対３８と第２外側集磁ヨーク１０４、連結部１０８、内側集磁ヨーク１０６とで、もう１つの磁気回路を構成することができる。これにより、入力軸と出力軸とで相対角度変化が発生したらこの２つの磁気回路に磁束が流れ、磁束検出器４２で流れる磁束を検出することができる。   Even if the magnetic collecting yoke 100 pair has a structure as shown in FIG. 11, the second permanent magnet 34, the first sensor yoke pair 36, the first outer magnetic collecting yoke 102, the connecting portion 108, and the inner magnetic collecting yoke 106 are used. The first permanent magnet 32, the second sensor yoke pair 38, the second outer magnetic flux collecting yoke 104, the connecting portion 108, and the inner magnetic flux collecting yoke 106 constitute another magnetic circuit. Can be configured. Thereby, when a relative angle change occurs between the input shaft and the output shaft, the magnetic flux flows through these two magnetic circuits, and the magnetic flux flowing in the magnetic flux detector 42 can be detected.

また、集磁ヨーク対として、集磁ヨーク対１００を用いることで、第１センサヨーク対と第２センサヨーク対とを覆う部分に磁性体を配置しない構成とすることができる。これにより、使用する磁性体の量を低減することができるため、製造コストを低くすることができる。   Further, by using the magnetic flux collecting yoke pair 100 as the magnetic flux collecting yoke pair, it is possible to adopt a configuration in which no magnetic body is disposed in a portion covering the first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair. Thereby, since the quantity of the magnetic body to be used can be reduced, manufacturing cost can be lowered.

ここで、第１センサヨーク対３６、第２センサヨーク対３８及び集磁ヨーク対４０の材料として、ニッケルを含有した合金を採用すると、磁気特性（出力のヒステリシス）を改善することができ、トルクセンサ１３として良好な性能を得ることが可能となる。また、ヒステリシスが問題とならない場合には、その他の磁性体金属（例えば、一般にモータ等の材料として採用される珪素鋼板やＳＰＣＣ等の圧延鋼板）を用いて第１センサヨーク対３６、第２センサヨーク対３８及び集磁ヨーク対４０を構成することができる。また、第１センサヨーク対３６、第２センサヨーク対３８及び集磁ヨーク対４０の何れか一方を、ニッケルを含有した合金を用いて構成してもよい。   Here, when an alloy containing nickel is adopted as the material of the first sensor yoke pair 36, the second sensor yoke pair 38, and the magnetism collecting yoke pair 40, magnetic characteristics (output hysteresis) can be improved, and torque can be improved. It is possible to obtain good performance as the sensor 13. If hysteresis is not a problem, the first sensor yoke pair 36 and the second sensor using other magnetic metals (for example, a silicon steel plate or a rolled steel plate such as SPCC generally used as a material for a motor or the like). The yoke pair 38 and the magnetism collecting yoke pair 40 can be configured. In addition, any one of the first sensor yoke pair 36, the second sensor yoke pair 38, and the magnetism collecting yoke pair 40 may be configured using an alloy containing nickel.

また、第１センサヨーク対３６、第２センサヨーク対３８及び集磁ヨーク対４０は、Ｆｒ−Ｎｉ系の軟磁性材料を用いて製造することが好ましい。また、磁性体が含有するＮｉ（ニッケル）の量は、５０ｗ％以上ｗ７０％以下、または、７０ｗ％以上８５ｗ％以下とすることが好ましい。ここで、図１２は、磁性体のニッケル含有量と、磁性体の価格及びヒステレシスとの関係を示すグラフである。図１２に示すように、磁性体は、ニッケルの含有量を多くするにつれて、ヒステリシスを小さくすることができる。また、含有量とヒステリシスとの関係は、漸近傾向があり、一定の含有量を超えると含有量の変化に対して、ヒステリシスの変化は小さくなる。また、磁性体の価格は、ニッケルの含有量が多くなるに連れて比例的に高騰していく。   The first sensor yoke pair 36, the second sensor yoke pair 38, and the magnetism collecting yoke pair 40 are preferably manufactured using a Fr—Ni soft magnetic material. In addition, the amount of Ni (nickel) contained in the magnetic material is preferably 50 w% or more and w70% or less, or 70 w% or more and 85 w% or less. Here, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the nickel content of the magnetic material, the price of the magnetic material, and hysteresis. As shown in FIG. 12, the magnetic body can reduce the hysteresis as the nickel content is increased. Further, the relationship between the content and the hysteresis has an asymptotic tendency, and when the content exceeds a certain content, the change in hysteresis becomes smaller with respect to the change in content. In addition, the price of the magnetic material increases proportionally as the nickel content increases.

ここで、磁性体のＮｉの含有量を５０ｗ％以上ｗ７０％以下とすることで、磁性体をある程度の安価でかつ、ヒステリシスを一定以下にすることができる。また、磁性体のＮｉの含有量を７０ｗ％以上８５ｗ％以下とすることで、磁性体の価格は高くなるが、ヒステリシスをより低くすることができる。   Here, by setting the Ni content of the magnetic material to 50 w% or more and w 70% or less, the magnetic material can be made inexpensive to some extent and the hysteresis can be made constant or less. Further, by setting the Ni content of the magnetic material to 70 w% or more and 85 w% or less, the price of the magnetic material increases, but the hysteresis can be further reduced.

また、上記実施形態では、１つのトルクセンサに１つの磁束検出器を設けたが、磁束検出器の数は１つに限定されない。また、磁束検出器は、２つ以上（複数）設けることが好ましい。磁束検出器を２つ以上設けることで、磁束検出器が１つ故障した場合もトルクを検出することができる。   Moreover, in the said embodiment, although one magnetic flux detector was provided in one torque sensor, the number of magnetic flux detectors is not limited to one. Moreover, it is preferable to provide two or more (plural) magnetic flux detectors. By providing two or more magnetic flux detectors, torque can be detected even when one magnetic flux detector fails.

また、磁束検出器を２つ設けた場合は、２つの検出値を比較することで、信頼性を向上することができる。また、このように２つの磁束検出器を設けた場合は、２つの検出値の極性を反転させることで、差動信号としての耐ノイズ性の高いセンサとすることができる。これにより相対角度変化の検出精度をより高くすることができ、トルクの検出精度を高くすることができる。また、磁束検出器を３つ以上設けた場合は、磁束検出器に故障が生じた場合も、検出値の比較により、多数決で故障している磁束検出器の特定が可能となる。これにより、故障した磁束検出器の検出結果を除外してトルクを算出することができ、トルクの検出精度を高くすることができる。   When two magnetic flux detectors are provided, the reliability can be improved by comparing the two detection values. Further, when two magnetic flux detectors are provided in this way, a sensor with high noise resistance as a differential signal can be obtained by inverting the polarities of the two detection values. Thereby, the detection accuracy of the relative angle change can be further increased, and the torque detection accuracy can be increased. Further, when three or more magnetic flux detectors are provided, even when a failure occurs in the magnetic flux detector, it is possible to identify the magnetic flux detector that has failed due to the majority decision by comparing the detection values. Thereby, the torque can be calculated by excluding the detection result of the failed magnetic flux detector, and the torque detection accuracy can be increased.

なお、上記実施形態では、永久磁石を１６極に着磁した場合で説明をしたが、着磁する局数は特に限定されない。例えば、８極に着磁しても１０極に着磁しても３２極に着磁してもよい。なお、第１センサヨーク対３６、第２センサヨーク対３８の爪部の個数は、着磁される極の数に合わせた数とすればよい。   In the above embodiment, the case where the permanent magnet is magnetized to 16 poles has been described, but the number of magnetized stations is not particularly limited. For example, it may be magnetized to 8 poles, 10 poles, or 32 poles. Note that the number of the claw portions of the first sensor yoke pair 36 and the second sensor yoke pair 38 may be set in accordance with the number of magnetized poles.

以上の各実施形態においては、本発明を自動車の電動パワーステアリング装置のトルクセンサに適用した例を示したが、他の種々の装置のトルクセンサに広く適用することができる。   In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a torque sensor of an electric power steering apparatus for an automobile has been described. However, the present invention can be widely applied to torque sensors of various other apparatuses.

以上のように、本発明にかかるトルクセンサおよびこれを用いる電動パワーステアリング装置は、回転軸に負荷されるトルクを検出するのに有用であり、特に、車両の走行方向を制御するステアリングに負荷されるトルクの検出に用いるのに適している。   As described above, the torque sensor according to the present invention and the electric power steering apparatus using the torque sensor are useful for detecting the torque applied to the rotating shaft, and are particularly applied to the steering for controlling the traveling direction of the vehicle. Suitable for use in detecting torque.

１ 車両
２ 電動パワーステアリング装置
３ 操舵機構
４ コントロールユニット
５ イグニッションスイッチ
６ バッテリ
７ 車速センサ
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２ａ 入力軸
１２ｂ 出力軸
１２ｃ 連結軸（トーションバー）
１２ｄ ホローシャフト
１２ｅ ギヤカバー
１３ トルクセンサ
１４ 補助操舵機構
１５ 減速ギヤボックス
１６ 電動モータ
２０ ユニバーサルジョイント
２１ ロアシャフト
２２ ユニバーサルジョイント
２３ ピニオンシャフト
２４ ステアリングギヤ
２４ａ ピニオン
２４ｂ ラック
２５ タイロッド
３０ 軸受
３２ 第１永久磁石
３２ａ、３４ａ バックヨーク
３４ 第２永久磁石
３６ 第１センサヨーク対
３６ａ、３６ｂ 第１センサヨーク構成部
３６ｃ、３６ｅ、３８ｃ、３８ｅ 爪部
３６ｄ、３６ｆ、３８ｄ、３８ｆ 外周部
３８ 第２センサヨーク対
３８ａ、３８ｂ 第２センサヨーク構成部
４０ 集磁ヨーク対
４０ａ 外側集磁ヨーク
４０ｂ 内側集磁ヨーク
４２ 磁束検出器
４４ 第１保持部
４６ 第２保持部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Electric power steering apparatus 3 Steering mechanism 4 Control unit 5 Ignition switch 6 Battery 7 Vehicle speed sensor 11 Steering wheel 12 Steering shaft 12a Input shaft 12b Output shaft 12c Connecting shaft (torsion bar)
12d Hollow shaft 12e Gear cover 13 Torque sensor 14 Auxiliary steering mechanism 15 Reduction gear box 16 Electric motor 20 Universal joint 21 Lower shaft 22 Universal joint 23 Pinion shaft 24 Steering gear 24a Pinion 24b Rack 25 Tie rod 30 Bearing 32 First permanent magnet 32a, 34a Back yoke 34 Second permanent magnet 36 First sensor yoke pair 36a, 36b First sensor yoke constituting part 36c, 36e, 38c, 38e Claw part 36d, 36f, 38d, 38f Outer peripheral part 38 Second sensor yoke pair 38a, 38b First 2 sensor yoke component 40 magnet collecting yoke pair 40a outer magnet collecting yoke 40b inner magnet collecting yoke 42 magnetic flux detector 44 first holding unit 46 second holding unit

Claims (4)

第１の軸体と、
第２の軸体と、
前記第１の軸体と前記第２の軸体とを連結する連結軸と、
前記第１の軸体に固定された第１永久磁石と、
前記第２の軸体に固定された第２永久磁石と、
前記第１の軸体に固定され、前記第２永久磁石の磁界内に配置された複数の磁性体で構成された第１センサヨーク対と、
前記第２の軸体に固定され、前記第１永久磁石の磁界内に配置された複数の磁性体で構成された第２センサヨーク対と、
前記第１センサヨーク対及び前記第２センサヨーク対の近傍に配置され、前記第１永久磁石及び第２センサヨーク対とで第１磁気回路を形成し、前記第２永久磁石及び第１センサヨーク対とで第１磁気回路と並列な第２磁気回路を形成する集磁ヨーク対と、
前記集磁ヨーク対を流れる磁束を検出する磁束検出器と、
前記磁束検出器の検出出力に基づいて、前記連結軸に作用するトルクを検出するトルク検出部と、を有することを特徴とするトルクセンサ。 A first shaft,
A second shaft,
A connecting shaft that connects the first shaft body and the second shaft body;
A first permanent magnet fixed to the first shaft body;
A second permanent magnet fixed to the second shaft body;
A first sensor yoke pair formed of a plurality of magnetic bodies fixed to the first shaft body and disposed in the magnetic field of the second permanent magnet;
A second sensor yoke pair composed of a plurality of magnetic bodies fixed to the second shaft body and disposed in the magnetic field of the first permanent magnet;
The first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair are disposed in the vicinity of each other, and the first permanent magnet and the second sensor yoke pair form a first magnetic circuit, and the second permanent magnet and the first sensor yoke. A pair of magnetizing yokes forming a second magnetic circuit in parallel with the first magnetic circuit with the pair;
A magnetic flux detector for detecting a magnetic flux flowing through the pair of magnetic collecting yokes;
A torque sensor comprising: a torque detector that detects torque acting on the connecting shaft based on a detection output of the magnetic flux detector. 前記第１永久磁石と前記第１センサヨーク対を保持する第１保持体と、
前記第２永久磁石と前記第２センサヨーク対を保持する第２保持体とを有し、
前記第１永久磁石と前記第１センサヨーク対とは、前記第１保持体により前記第１の軸体に固定され、前記第２永久磁石と前記第２センサヨーク対とは、前記第２保持体により前記第２の軸体に固定されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。 A first holding body for holding the first permanent magnet and the first sensor yoke pair;
A second holding body for holding the second permanent magnet and the second sensor yoke pair;
The first permanent magnet and the first sensor yoke pair are fixed to the first shaft body by the first holding body, and the second permanent magnet and the second sensor yoke pair are the second holding. The torque sensor according to claim 1, wherein the torque sensor is fixed to the second shaft body by a body. 前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、それぞれ、外周面が多極に着磁され、
前記第１センサヨーク対及び前記第２センサヨーク対は、それぞれ前記外周面に対向して配置された複数の磁性体と、前記複数の磁性体を連結させるリング状の補助磁性体とで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクセンサ。 Each of the first permanent magnet and the second permanent magnet is magnetized with multipolar outer peripheral surfaces,
Each of the first sensor yoke pair and the second sensor yoke pair includes a plurality of magnetic bodies disposed to face the outer peripheral surface, and a ring-shaped auxiliary magnetic body that couples the plurality of magnetic bodies. The torque sensor according to claim 1, wherein the torque sensor is provided. 請求項１から３のいずれか１項に記載され、操舵トルクを検出するトルクセンサと、
ステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機と、
少なくとも前記操舵トルクに基づき前記電動機の駆動を制御する電動機駆動制御手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A torque sensor according to any one of claims 1 to 3, for detecting a steering torque,
An electric motor for applying an auxiliary steering force to the steering mechanism;
An electric power steering apparatus comprising: an electric motor drive control unit that controls driving of the electric motor based on at least the steering torque.

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