JPH0344529A - Torque detector - Google Patents

Torque detector

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JPH0344529A
JPH0344529A JP17797089A JP17797089A JPH0344529A JP H0344529 A JPH0344529 A JP H0344529A JP 17797089 A JP17797089 A JP 17797089A JP 17797089 A JP17797089 A JP 17797089A JP H0344529 A JPH0344529 A JP H0344529A
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JP
Japan
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magnetic flux
magnet
magnetic
shaft
ring
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Pending
Application number
JP17797089A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Saito
直樹 斉藤
Koichi Sato
浩一 佐藤
Katsuyoshi Kawasaki
川崎 勝義
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain high detecting accuracy without using a large magnet by providing a magnetic flux collecting member and concentrating a magnetic flux generated around a shaft by a ring-shaped magnet to the magnetic flux collecting member. CONSTITUTION:Magnetic flux collecting members 11b,11c holding a magnetic flux detecting element 11a therebetween are formed of magnetic material. A magnetic flux generated by a ring-shaped magnet 7 having a relatively large area and spreading in a ring member 8 and a cylindrical body 10 in a peripheral direction is concentrated to the magnetic flux collecting members 11b,11c which are placed at one point in a circumferential direction and have a relatively small area of the passage. As a result, the sensitivity of the magnetic flux detecting element 11a is made good, and the detecting accuracy is improved without using a large magnet. Accordingly, the apparatus can be compact in size.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転軸に生ずるトルクを検出するトルク検
出器の改良に関し、特に、磁石及び磁気感知素子を用い
た非接触形のトルク検出器において、簡易な構成で、回
転位相による検出値の変動が防止できると共に、小さな
磁石で高い測定精度が得られるようにしたものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an improvement in a torque detector that detects torque generated on a rotating shaft, and in particular, to a non-contact type torque detector using a magnet and a magnetic sensing element. With a simple configuration, fluctuations in detected values due to rotational phase can be prevented, and high measurement accuracy can be obtained with a small magnet.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の非接触形のトルク検出器としては、例えば、特開
昭63−171332号公報に開示されたものがある。
As a conventional non-contact type torque detector, for example, there is one disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 171332/1983.

この従来のトルク検出器を簡単に説明すると、第1及び
第2の軸を相対回動可能に連結すると共に、第2の軸に
互いに逆磁性となる所定対の磁石を固定し、第1の軸に
、前記対となった磁石の中央部に対向する磁路部材を固
定し、さらに、この磁路部材を流れる磁束の量を検出す
る磁束検出素子をハウジング等に設けたものである。
To briefly explain this conventional torque detector, first and second shafts are connected to be relatively rotatable, and a predetermined pair of magnets having opposite magnetic properties are fixed to the second shaft. A magnetic path member facing the center portions of the pair of magnets is fixed to the shaft, and a magnetic flux detection element for detecting the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path member is provided in the housing or the like.

そして、第1及び第2の軸間に相対回動が生じて磁路部
材と磁石との相対位置が変化すると、その変化量に比例
して磁路部材を流れる磁束の量が変動し、その変化の方
向に応じて磁束の方向が変化するため、第1及び第2の
軸を伝わる回転トルクを検出することができた。
When relative rotation occurs between the first and second axes and the relative position between the magnetic path member and the magnet changes, the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path member changes in proportion to the amount of change. Since the direction of the magnetic flux changes depending on the direction of change, it was possible to detect the rotational torque transmitted through the first and second axes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来のトルク検出器にあっては、多
数の小さな磁石を必要とする構造であるため、組みつけ
作業が面倒であると共に、組みつけ誤差が発生し易いし
、個々の磁石の品質のばらつきを皆無にすることは困難
であるから、装置の信頼性はあまり高くなかった。
However, since the above-mentioned conventional torque detector has a structure that requires many small magnets, assembly work is troublesome, assembly errors are likely to occur, and the quality of individual magnets is poor. Since it is difficult to completely eliminate variations, the reliability of the device was not very high.

そして、所定対の磁石が周方向に散在する構成であるの
で、軸の回転位置の変化に伴って磁石と磁束検出素子と
の相対位置が変わり、これが検出値に影響を与えてしま
うという問題点がある。
Furthermore, since the predetermined pairs of magnets are scattered in the circumferential direction, the relative position between the magnets and the magnetic flux detection element changes as the rotational position of the shaft changes, which affects the detected value. There is.

また、磁石が生成する磁束の内、磁束検出素子が感知す
る磁束は僅かな量であるため、検出精度を向上させるに
は、大きな磁石を用いる必要があるから、装置の小型化
が困難であった。
Furthermore, of the magnetic flux generated by the magnet, only a small amount of the magnetic flux is sensed by the magnetic flux detection element, so in order to improve detection accuracy it is necessary to use a large magnet, making it difficult to miniaturize the device. Ta.

本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題
に着目してなされたものであり、簡易な構成で、回転位
相による検出値の変動が防止できると共に、大きな磁石
を用いることなく、高い検出精度が得られるトルク検出
器を提供することを目的としている。
The present invention has been made by focusing on such unresolved problems of the conventional technology, and has a simple configuration that can prevent fluctuations in detected values due to rotational phase, and without using large magnets. The object of the present invention is to provide a torque detector that can obtain high detection accuracy.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明のトルク検出器は、
ハウジングに回転自在に支持された第1及び第2の軸と
、これら第1及び第2の軸を連結する弾性体と、前記第
1の軸に外嵌するリング状の磁石と、前記第1及び第2
の軸間の相対回転に応して間隔が変化し肚つ前記6ヒ芝
石を含む磁気回路中に介在する第1及び第2の突起と、
前記ハウジングに設けられ且つ前記磁石を含む磁気回路
中に介在するffi性体からなる集る(1束部材と、こ
の集磁束部月を通過するfu束の盪をρi TLする弔
束I14定手段と、を備えた。
In order to achieve the above object, the torque detector of the present invention has the following features:
first and second shafts rotatably supported by a housing; an elastic body connecting the first and second shafts; a ring-shaped magnet fitted around the first shaft; and second
first and second protrusions interposed in a magnetic circuit including the six abrasive stones whose spacing changes in response to relative rotation between the axes of the axes;
A flux member made of an FFI element provided in the housing and interposed in a magnetic circuit including the magnet, and a flux I14 determining means for reducing the flux of the flux passing through the flux collecting unit. And, it was equipped with.

〔作用〕[Effect]

第1及び第2の軸は、ハウジングに対して回転自在であ
ると共に、弾性体を介して連結されているので、第1及
び第2の軸に回転I−ルクか発生ずると、弾性体の涙じ
れを伴って、第1皮び第2の軸間に相対回転が生じる。
The first and second shafts are rotatable with respect to the housing and are connected via an elastic body, so that when a rotational torque is generated on the first and second shafts, the elastic body Relative rotation occurs between the first and second axes with tearing.

そして、第1及び第2の軸間に相対回転が生じると、第
1及び第2の突起間の間隔が変化するため、この第1及
び第2の突起が介在する磁気回路の磁束の量が変化し、
これに伴って集磁束部材を通過する磁束の量も変化する
When relative rotation occurs between the first and second axes, the distance between the first and second protrusions changes, so the amount of magnetic flux in the magnetic circuit interposed by the first and second protrusions increases. change,
Along with this, the amount of magnetic flux passing through the magnetic flux collecting member also changes.

従って、集磁束部材を通過する磁束の量を磁束測定手段
によって測定すれば、第1及び第2の軸間の相対回転の
星、即ち、トルクを検出することができる。
Therefore, by measuring the amount of magnetic flux passing through the magnetic flux collecting member using the magnetic flux measuring means, it is possible to detect the relative rotation between the first and second axes, that is, the torque.

また、磁石はリング状をしているので、周方向の何れの
位置の磁束の量を測定しても同し条体で測定されるから
、第1及び第2の軸とハウジングに設けられた集磁束部
材との間の相対回転位置が変化しても、検出値は影響を
受けない。
In addition, since the magnet is ring-shaped, no matter which position in the circumferential direction the magnetic flux is measured, it will be measured in the same strip. Even if the relative rotational position with respect to the magnetic flux collecting member changes, the detected value is not affected.

さらに、集磁束部材は磁性体から形成されているため、
リング状の磁石によって軸周りに生じた磁束が周方向の
一個所に集中するようになるから、磁束測定手段の感度
が良好になり、測定精度が向上する。
Furthermore, since the magnetic flux collecting member is made of a magnetic material,
Since the magnetic flux generated around the shaft by the ring-shaped magnet is concentrated at one location in the circumferential direction, the sensitivity of the magnetic flux measuring means is improved and measurement accuracy is improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図乃〒第5図は、本発明の第1実施例を示した図で
あり、これは、車両用のパワーステアリング装置pこ本
発明に係るトルク検出器を適用したものである。
1 to 5 are diagrams showing a first embodiment of the present invention, in which the torque detector according to the present invention is applied to a power steering device for a vehicle.

先ず、構成を説明すると、第1図において、ハウジング
l内には、弾性体としてのトーションバー4を介して連
結された第1の軸としての人力軸2と第2の軸としての
出力軸3とが、軸受5a5b及び5Cによって回動自在
に支持されている。
First, to explain the configuration, in FIG. 1, inside the housing l, there are a human power shaft 2 as a first shaft and an output shaft 3 as a second shaft, which are connected via a torsion bar 4 as an elastic body. is rotatably supported by bearings 5a5b and 5C.

但し、入力軸2.出力軸3及びトーションバー4は、同
軸に配置されていて、また、入力軸2とトーションバー
4との間には、ブツシュ4aが介在している。
However, input shaft 2. The output shaft 3 and the torsion bar 4 are arranged coaxially, and a bushing 4a is interposed between the input shaft 2 and the torsion bar 4.

入力軸2の第1図右端側には、図示しないステアリング
シャフトを介してステアリングホイールが回動方向に一
体に取り付けられている。
A steering wheel is integrally attached to the right end side of the input shaft 2 in FIG. 1 via a steering shaft (not shown) in the rotation direction.

一方、出力軸3の第1図左端側には、例えば公知のラッ
クピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸(
図示せず)が連結されている。
On the other hand, on the left end side of the output shaft 3 in FIG. 1, for example, a pinion shaft (
(not shown) are connected.

従って、操縦者がステアリングホイールを操舵すること
によって発生した操舵力は、入力軸2゜トーションバー
4.出力軸3及びラックピニオン式ステアリング装置を
介して、図示しない転舵輪に伝達する。
Therefore, the steering force generated by the driver steering the steering wheel is applied to the input shaft 2° torsion bar 4. The signal is transmitted to steered wheels (not shown) via the output shaft 3 and the rack and pinion steering device.

人力軸2には、非磁性体からなるリング状の間座6が外
嵌すると共に、この間座6には、リング状の磁石7が外
嵌する。
A ring-shaped spacer 6 made of a non-magnetic material is fitted onto the manpower shaft 2, and a ring-shaped magnet 7 is fitted onto the spacer 6.

そして、磁石7は軸方向(第1図左右方向)に極を有し
ていて、ステアリングホイール側に位置する一方の極に
は磁性体からなる第1のリング部材8が接触し、他方の
極には磁性体からなる第2のリング部材9が接触してい
て、両リング部材8及び9は、磁石7と共に間座6に外
嵌することにより、入力軸2には非接触の状態となって
いる。
The magnet 7 has poles in the axial direction (horizontal direction in FIG. 1), one pole located on the steering wheel side is in contact with a first ring member 8 made of a magnetic material, and the other pole is in contact with the first ring member 8 made of a magnetic material. is in contact with a second ring member 9 made of a magnetic material, and both ring members 8 and 9 are not in contact with the input shaft 2 by fitting them together with the magnet 7 into the spacer 6. ing.

従って、第1のリング部材8と第2のリング部材9とは
、非接触状態であり、且つ、磁石7.第1のリング部材
8及び第2のリング部材9は、間座6を介して、入力軸
2と回動方向に一体をなしている。
Therefore, the first ring member 8 and the second ring member 9 are in a non-contact state, and the magnet 7. The first ring member 8 and the second ring member 9 are integral with the input shaft 2 in the rotation direction via the spacer 6.

また、第2のリング部材9の第1図左方を向く面には、
第1の突起としての複数の突起9aが周方向に等しい間
隔をおいて形成されている。
In addition, on the surface of the second ring member 9 facing left in FIG.
A plurality of protrusions 9a serving as first protrusions are formed at equal intervals in the circumferential direction.

一方、出力軸3には、非磁性体からなる円筒3aを介し
て、磁性体からなる筒体10が外嵌すると共に、この筒
体】0の第1図右方を向く面には、第2の突起としての
複数の突起10aが、突起9aの外側の軌道上に位置し
且つ突起9aと後述する関係をもって対向するように形
成されている。
On the other hand, a cylindrical body 10 made of a magnetic material is fitted onto the output shaft 3 via a cylinder 3a made of a non-magnetic material, and a cylinder 10 is fitted on the surface of the cylindrical body 0 facing right in FIG. A plurality of protrusions 10a as the second protrusions are located on the outer orbit of the protrusion 9a and are formed to face the protrusion 9a in a relationship that will be described later.

なお、入力軸2及び出力軸3は、第1図のAA線断面図
である第2図に示すように、入力軸2の端部が、出力軸
3の端部に回転方向に適度な余裕をもって挿入されてい
て、これにより、両軸間の所定範囲(±5度程度)以上
の相対回動を防止している。
As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. This prevents relative rotation between the two shafts beyond a predetermined range (approximately ±5 degrees).

第1図に戻って、第1のリング部材8の外周部には、磁
石7の外周面よりも径方向に突出し且つ周方向全域に連
続した突状部8aが形成されている。
Returning to FIG. 1, a protruding portion 8a is formed on the outer circumferential portion of the first ring member 8. The protruding portion 8a protrudes radially from the outer circumferential surface of the magnet 7 and continues throughout the entire circumferential direction.

また、筒体10の外周部にも、突状部8aと同様に、径
方向に突出し且つ周方向全域に連続した突状部10bが
形成されている。
Furthermore, a protrusion 10b is formed on the outer peripheral portion of the cylinder 10, similarly to the protrusion 8a, and protrudes in the radial direction and continues throughout the entire circumferential direction.

そして、ハウジング1の外周部には、センサ部11が固
定されていて、このセンサ部11は、磁束測定手段を構
成する例えばホール素子等の磁束検出素子11aと、一
端側が突状部8aの外周面に近接し且つ他端側か磁束検
出素子11aの一方の面に密着した磁性体からなる集磁
束部材11bと、一端側が突状部10bの外周面に近接
し且つ他端側が磁束検出素子11aの他方の面に近接し
た磁性体からなる集磁束部材11cと、を少なくとも有
している。
A sensor section 11 is fixed to the outer periphery of the housing 1, and the sensor section 11 includes a magnetic flux detecting element 11a such as a Hall element constituting a magnetic flux measuring means, and an outer periphery of the protruding section 8a on one end side. A magnetic flux collecting member 11b made of a magnetic material, which is close to the surface and whose other end is in close contact with one surface of the magnetic flux detection element 11a, and whose one end is close to the outer peripheral surface of the protrusion 10b and whose other end is the magnetic flux detection element 11a. It has at least a magnetic flux concentrating member 11c made of a magnetic material and close to the other surface of the magnetic flux concentrating member 11c.

第3図は第1図の要部拡大図であり、第4図(a)〜(
C)は第3図のB−B線断面図である。
Figure 3 is an enlarged view of the main part of Figure 1, and Figures 4 (a) to (
C) is a sectional view taken along the line B-B in FIG. 3.

即ち、磁石7によって作られる磁束の内の多くは、第3
図中C1で示すように、空気や非磁性体等よりも磁束を
通し易い第1のリング部材8.集磁束部材11b、磁束
検出素子11a、集磁束部材11c、筒体10及び第2
のリング部材9を介して、磁気回路を形成する。
That is, most of the magnetic flux created by the magnet 7 is
As shown by C1 in the figure, the first ring member 8. allows magnetic flux to pass through it more easily than air, non-magnetic material, etc. Magnetic flux collecting member 11b, magnetic flux detecting element 11a, magnetic flux collecting member 11c, cylinder 10 and second
A magnetic circuit is formed through the ring member 9.

そして、周突起9a及び10aは、人力軸2及び出力軸
3間に相対回動が生していない状態では、第4図(a)
に示すように、突起9a及び10a間の距離は中程度で
あり、人力軸2が出力軸3に対して反時計方向に進む相
対回動(即ち、左方向の操舵トルク)が生じると、第4
図(b)に示すように、突起9a及び10a間の距離は
小さくなり、また、入力軸2が出力軸3に対して時計方
向に進む田対回動(即ち、右方向の操舵トルク)が生し
ると、第4図(C)に示すように、突起9a及びloa
間の距離は大きくなる。
The circumferential protrusions 9a and 10a are arranged as shown in FIG. 4(a) when there is no relative rotation between the human power shaft 2 and the output shaft 3.
As shown in , the distance between the protrusions 9a and 10a is medium, and when a relative rotation (i.e., leftward steering torque) of the human power shaft 2 in the counterclockwise direction with respect to the output shaft 3 occurs, the distance between the projections 9a and 10a is medium. 4
As shown in Figure (b), the distance between the protrusions 9a and 10a becomes smaller, and the rotation of the input shaft 2 in the clockwise direction relative to the output shaft 3 (i.e., the steering torque in the right direction) is reduced. As shown in FIG. 4(C), the protrusions 9a and loa
The distance between them increases.

但し、入力軸2が出力軸3に対して反時計方向に進む相
対回動が最大となる時点と、入力軸2が出力軸3に対し
て時計方向に進む相対回動が最大となる時点との間にお
いて、突起9a及び10a間の距離がリニアに変化する
ように、人力軸2及び出力軸3間の相対回動範囲や、突
起9a、10aの設置数等を選定する。
However, the point in time when the relative rotation of the input shaft 2 in the counterclockwise direction relative to the output shaft 3 reaches its maximum, and the point in time in which the relative rotation in the clockwise direction of the input shaft 2 relative to the output shaft 3 reaches its maximum. The range of relative rotation between the human power shaft 2 and the output shaft 3, the number of protrusions 9a and 10a, etc. are selected so that the distance between the protrusions 9a and 10a varies linearly.

そして、左方向の操舵トルクが発生して突起9a及び1
0a間の距離が小さくなると、これら突起9a及び10
a間を通じる磁気回路C1の磁束の量は増加し、右方向
の操舵トルクが発生して突起9a及びIOa間の距離が
大きくなると、磁気回路CIの磁束の量は減少する。な
お、磁気回路C1中の磁束の変化分は、その他の磁気回
路(例えば、間座6内を通過する磁気回路)の磁束の変
−化によって吸収される。
Then, leftward steering torque is generated and the protrusions 9a and 1
When the distance between 0a becomes smaller, these protrusions 9a and 10
The amount of magnetic flux in the magnetic circuit C1 passing between the protrusions 9a and IOa increases, and when a rightward steering torque is generated and the distance between the protrusion 9a and IOa increases, the amount of magnetic flux in the magnetic circuit CI decreases. Note that the change in magnetic flux in the magnetic circuit C1 is absorbed by the change in magnetic flux in other magnetic circuits (for example, the magnetic circuit passing through the spacer 6).

このため、磁気回路CI中に介在する磁束検出素子11
aの出力は、操舵系に発生している操舵トルクの方向及
び大きさに従って、第5図に示すように変化する。
Therefore, the magnetic flux detection element 11 interposed in the magnetic circuit CI
The output of a changes as shown in FIG. 5 in accordance with the direction and magnitude of the steering torque generated in the steering system.

よって、磁束検出素子11aの出力に基づいて操舵系の
操舵トルクが検出されるから、センサ部11は、その操
舵トルクを図示しないコントローラに供給すると共に、
コントローラは、例えばラックピニオン式ステアリング
装置のピニオン軸に連結された電動モータを適宜制御し
て、操舵系に操舵補助トルクを発生させる。
Therefore, since the steering torque of the steering system is detected based on the output of the magnetic flux detection element 11a, the sensor section 11 supplies the steering torque to a controller (not shown), and
The controller appropriately controls, for example, an electric motor connected to a pinion shaft of a rack and pinion type steering device to generate a steering assist torque in the steering system.

次に、上記実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.

今、車両が直進状態にあり、入力軸2及び出力軸3間に
相対回動が生じていないものとすると、突起9a及びI
Oaは、第4図(a)の状態を維持するため、磁石7に
よって作られる磁束には変化は生じない。
Now, assuming that the vehicle is traveling straight and there is no relative rotation between the input shaft 2 and the output shaft 3, the protrusion 9a and the I
Since Oa maintains the state shown in FIG. 4(a), no change occurs in the magnetic flux created by the magnet 7.

従って、センサ部11の出力が供給されるコントローラ
は、操舵系に操舵トルクが生じていないものと判断する
から、操舵補助トルクは発生せず、操舵系は直進状態を
維持する。
Therefore, the controller to which the output of the sensor section 11 is supplied determines that no steering torque is being generated in the steering system, so no steering assist torque is generated and the steering system maintains the straight traveling state.

そして、ステアリングホイールを操舵して入力軸2に回
転力が生じると、その回転力は、トーションバー4を介
して出力軸3に伝達する。
When a rotational force is generated on the input shaft 2 by steering the steering wheel, the rotational force is transmitted to the output shaft 3 via the torsion bar 4.

この時、出力軸3には、転舵輪及び路面r1uの摩擦力
や、出力軸3の図示しない左端側に構成されたランクピ
ニオン式ステアリング装置のN擦カ等に応じた抵抗力が
生じるため、入力軸2及び出力軸3間には、トーション
バー4が涙じれることによって出力軸3が遅れる相対回
動が住じる。
At this time, a resistance force is generated on the output shaft 3 according to the friction force of the steered wheels and the road surface r1u, the N friction of the rank and pinion type steering device configured on the left end side (not shown) of the output shaft 3, etc. A relative rotation occurs between the input shaft 2 and the output shaft 3 in which the output shaft 3 is delayed due to the torsion bar 4 being torn.

すると、左方向の操舵トルクであれば突起9a及びIO
a間の距離は小さくなり、右方向の操舵トルクであれば
突起9a及びIOa間の距離は大きくなって、磁気回路
CIを構成する磁束の量が変動する。
Then, if the steering torque is in the left direction, the projection 9a and the IO
The distance between the protrusions 9a and IOa becomes smaller, and if the steering torque is in the right direction, the distance between the protrusions 9a and IOa becomes larger, and the amount of magnetic flux forming the magnetic circuit CI fluctuates.

そして、磁気回路C1中には、集磁束部材1’ 1b及
びll’cに挟まれた状態で磁束検出素子14aが存在
しているから、磁束の変動は磁束検出素子11aの出力
に確実に現れるし、磁束検出素子11aの出力と操舵ト
ルクとの間には第5図に示すような関係があるので、操
舵系に発生している操舵トルクが検出される。
In the magnetic circuit C1, since the magnetic flux detection element 14a is present between the magnetic flux collecting members 1', 1b and ll'c, fluctuations in magnetic flux will definitely appear in the output of the magnetic flux detection element 11a. However, since there is a relationship as shown in FIG. 5 between the output of the magnetic flux detection element 11a and the steering torque, the steering torque generated in the steering system is detected.

よって、センサ部11の出力に応じて、コントローラが
例えばピニオン軸に連結された電動モータを作動させる
と、操舵系に操舵補助トルクが発生するので、操舵トル
クが減少し、操縦者の負担が軽減される。
Therefore, when the controller operates, for example, an electric motor connected to the pinion shaft in accordance with the output of the sensor unit 11, a steering assist torque is generated in the steering system, which reduces the steering torque and reduces the burden on the operator. be done.

さらに、上記実施例にあっては、磁石7がリング状であ
ると共に、これに接する第1及び第2のリング部材8及
び9も同様であるため、突状部8a及び10b間の磁束
密度は、周方向全域、に渡って均一となるから、入力軸
2及び出力軸3がハウジングlに対して回転しても、磁
束検出素子11aの出力に影響を与えることがなく、信
頼性及び精度の高い検出値が得られる。
Furthermore, in the above embodiment, since the magnet 7 is ring-shaped and the first and second ring members 8 and 9 in contact with it are also similar, the magnetic flux density between the protrusions 8a and 10b is , is uniform over the entire circumferential area, so even if the input shaft 2 and output shaft 3 rotate with respect to the housing l, the output of the magnetic flux detection element 11a is not affected, and reliability and accuracy are improved. High detection values can be obtained.

また、上記実施例の構成であれば、磁石7は一つで済む
から、組みうけ作業が簡易となるし、その他の離村の構
造も単純で”あるので、コストを低減できるという利点
もある。
Furthermore, with the configuration of the above embodiment, only one magnet 7 is required, which simplifies the assembly work, and the other structures of the detached village are also simple, so there is an advantage that costs can be reduced.

しかも、磁束検出素子11aを挟み込んだ集磁束部材l
lb及びllcは磁性体から形成されているため、比較
的面積の広いリング状の磁石7によって生成され且つ第
1のリング部材8及び筒体lO中で周方向に広がってい
る磁束を、円周方向の一個所に配設され且つ通路面積が
比較的小さい集磁束部材11b及びllcに集中するこ
とができるので、・磁束検出素子11aの感度が良好に
なり、大きな(強い)磁石を用いなくても測定積度を向
上することができる。従って、装置の小型化に有効であ
る。
Moreover, the magnetic flux collecting member l sandwiching the magnetic flux detection element 11a
Since lb and llc are made of a magnetic material, the magnetic flux generated by the ring-shaped magnet 7 having a relatively large area and spreading in the circumferential direction in the first ring member 8 and the cylindrical body lO is transferred to the circumferential direction. Since the magnetic flux can be concentrated on the magnetic flux collecting members 11b and llc which are arranged at one place in the direction and have a relatively small passage area, the sensitivity of the magnetic flux detection element 11a is improved, and there is no need to use a large (strong) magnet. It can also improve the measurement accuracy. Therefore, it is effective for downsizing the device.

仮に、集磁束部材11b及びIlcがないものとすると
、第1のリング部材8及び筒体10間を通じる磁束は周
方向に広がってしまうため、磁束検出素子11aを通過
する磁束の割合が少なくなリ、磁束検出素子11aの感
度が著しく低下してしまう。
If there were no magnetic flux collecting member 11b and Ilc, the magnetic flux passing between the first ring member 8 and the cylinder body 10 would spread in the circumferential direction, so the proportion of magnetic flux passing through the magnetic flux detecting element 11a would decrease. Li, the sensitivity of the magnetic flux detection element 11a is significantly reduced.

第6図は、本発明の第2実施例を示した図であり、第1
実施例で説明した第3図と同様の部位を示している。
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention;
It shows the same parts as FIG. 3 described in the embodiment.

即ち、この実施例は、第2のリング部材9の外周面に、
磁石7の外周面よりも径方向に突出し且つ周方向全域に
連続した突状部9bを形成したことを除いては、上記第
1実施例と同様である。
That is, in this embodiment, on the outer peripheral surface of the second ring member 9,
This embodiment is the same as the first embodiment, except that a protrusion 9b is formed that protrudes in the radial direction from the outer circumferential surface of the magnet 7 and is continuous over the entire circumferential area.

このような構成であると、常に一定距離を保つ突状部8
aと突状部9bとの間に、第6図中C2で示すような磁
気回路が形成されるから、突起9a及びlOa間の距離
の変動に伴う磁気回路C8中の磁束の増減分を、磁気回
路C!中の磁束の減増で積極的に吸収することができる
With such a configuration, the protrusion 8 always maintains a constant distance.
Since a magnetic circuit as shown by C2 in FIG. 6 is formed between the protrusion 9a and the protrusion 9b, the increase/decrease in the magnetic flux in the magnetic circuit C8 due to the change in the distance between the protrusion 9a and lOa is expressed as: Magnetic circuit C! It can be actively absorbed by decreasing or increasing the magnetic flux inside.

従って、突起9a及びlOa間の距離の変動に伴って、
磁気回路C9中の磁束が顕著に変化するようになり、磁
束検出素子11aの感度をさらに良好にすることができ
る。
Therefore, as the distance between the protrusion 9a and lOa changes,
The magnetic flux in the magnetic circuit C9 changes significantly, and the sensitivity of the magnetic flux detection element 11a can be further improved.

第7図は、本発明の第3実施例を示した図であり、第1
実施例で説明した第3図と同様の部位を示している。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention;
It shows the same parts as FIG. 3 described in the embodiment.

この実施例では、磁石7は、径方向に極を有すると共に
、人力軸2に直接外嵌している。
In this embodiment, the magnet 7 has a pole in the radial direction and is directly fitted onto the manpower shaft 2 .

そして、第1のリング部材8は、磁石7の外周面に外嵌
した状態で磁石7の一方の極に接すると共に、径方向に
突出し且つ周方向全域に連続した突状部8aと、第7図
左方側を向く面に突出し且つ周方向全域に連続した突状
部8bとが形成されている。
The first ring member 8 is in contact with one pole of the magnet 7 while being fitted onto the outer circumferential surface of the magnet 7, and has a protruding portion 8a that protrudes in the radial direction and continues throughout the entire circumferential direction, and a seventh ring member 8. A protruding portion 8b is formed that protrudes from the surface facing left in the figure and is continuous throughout the entire circumferential direction.

また、第2のリング部材9は、人力軸2に直接外嵌する
ことにより磁石7の他方の極に接すると共に、突起10
aの径方向内側を向く面に対向する突起9aが形成され
ていて、突起9a及びlOaの関係は、上記第1実施例
と同様である。
Further, the second ring member 9 is directly fitted onto the human power shaft 2 so as to be in contact with the other pole of the magnet 7, and the second ring member 9 is in contact with the other pole of the magnet 7.
A protrusion 9a is formed to face the surface facing inward in the radial direction of a, and the relationship between the protrusion 9a and lOa is the same as in the first embodiment.

このような構成であっても、磁気回路C1及びC2が形
成されるから、上記第2実施例と同等の作用効果が得ら
れるし、入力軸2に外嵌していた間座が不要となるため
、その分、組立作業が容易になると共に、安価な構成と
なる。
Even with such a configuration, since the magnetic circuits C1 and C2 are formed, the same effect as in the second embodiment can be obtained, and the spacer fitted externally to the input shaft 2 is not required. Therefore, the assembly work becomes easier and the structure becomes cheaper.

なお、本実施例にあっては、磁石7の外周面と集磁束部
材11bの一端側とを近接させる構造とした場合には、
第1のリング状部材8を省略することも可能である。
In this embodiment, when the outer circumferential surface of the magnet 7 and the one end side of the magnetic flux collecting member 11b are arranged close to each other,
It is also possible to omit the first ring-shaped member 8.

第8図は、本発明の第4実施例を示した図であり、第3
図と同様の部位を示している。
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and a third embodiment of the present invention.
The same parts as in the figure are shown.

即ち、本実施例では、第1のリング部材8を入力軸2に
接触させると共に、出力軸3に筒体10を直接外嵌させ
て、その突起10aを入力軸2及び突起9a間に位置さ
せ、さらに、第2のリング部材9の外周面に周方向全域
に連続した突状部9bを形成して、一方の集磁束部材1
1cの端部をその突状部9bに近接させたものである。
That is, in this embodiment, the first ring member 8 is brought into contact with the input shaft 2, the cylinder 10 is directly fitted onto the output shaft 3, and the protrusion 10a is positioned between the input shaft 2 and the protrusion 9a. Furthermore, a projecting portion 9b that is continuous over the entire circumferential area is formed on the outer peripheral surface of the second ring member 9, so that one of the magnetic flux collecting members 1
The end portion of 1c is placed close to the protruding portion 9b.

なお、磁石7は、軸方向に極を有すると共に、間座6を
介して人力軸2に外嵌している。
Note that the magnet 7 has a pole in the axial direction, and is fitted onto the manpower shaft 2 via the spacer 6 .

このような構成であると、一つの磁気回路C□は、第1
のリング部材8.入力軸2.突起10a。
With such a configuration, one magnetic circuit C□
Ring member 8. Input shaft 2. Protrusion 10a.

9a及び第2のリング部材9を通して閉回路をなし、他
の磁気回路C4は、第1のリング部材8゜集磁束部材1
1b、磁束検出素子11a、集磁束部子オilc及び第
2のリング部材9を通して閉回路をなす。
9a and the second ring member 9 to form a closed circuit, and the other magnetic circuit C4 is connected to the first ring member 8° and the magnetic flux collecting member 1.
1b, the magnetic flux detection element 11a, the magnetic flux concentrating unit oil, and the second ring member 9 to form a closed circuit.

そして、一方の磁気回路C,+を構成する磁束の量は、
突起9a及びlOa間の距離に応じて決まるが、磁石7
によって作られる磁束の量は一定であるため、人力軸2
及び出力軸3間に相対回動が生じて突起9a及びlOa
間の距離が変動し、その磁気回路C1を構成する磁束の
量が増減すると、それに伴って磁気回路C4を構成する
磁束の量が減増する。
The amount of magnetic flux configuring one magnetic circuit C,+ is
Although it is determined depending on the distance between the protrusion 9a and lOa, the magnet 7
Since the amount of magnetic flux created by is constant, the human power axis 2
A relative rotation occurs between the output shaft 3 and the protrusions 9a and lOa.
When the distance between them changes and the amount of magnetic flux that makes up the magnetic circuit C1 increases or decreases, the amount of magnetic flux that makes up the magnetic circuit C4 decreases or increases accordingly.

従って、磁束検出素子11aによって磁気回路C4中の
磁束の量を測定することにより、突起9a及びlOa間
の距離、即ち、人力軸2及び出力軸3間に発生したトル
クの方向及び大きさを検出することができる。
Therefore, by measuring the amount of magnetic flux in the magnetic circuit C4 with the magnetic flux detection element 11a, the distance between the protrusion 9a and lOa, that is, the direction and magnitude of the torque generated between the human power shaft 2 and the output shaft 3 can be detected. can do.

よって、本実施例であっても、上記第1,2実施例と同
様の作用効果が得られると共に、出力軸3に外嵌してい
た間座3aが不要になるため、その分、組立作業が容易
になると共に、安価な構成となる。
Therefore, even in this embodiment, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained, and since the spacer 3a that was externally fitted on the output shaft 3 is no longer required, the assembly work can be reduced accordingly. This makes it easier to operate and has an inexpensive configuration.

第9図は、本発明の第5実施例を示した図であり、第3
図と同様の部位を示している。
FIG. 9 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and a third embodiment of the present invention.
The same parts as in the figure are shown.

即ち、本実施例では、両端が突状部8a及び突状部9b
に近接し且つ磁性体からなる一つの集磁束部材lidを
センサ部11に埋設すると共に、そのji磁束部材li
dの両端部のそれぞれに、磁束検出素子11aを固着し
たことを除いては、上記第4実施例と同様の構成である
That is, in this embodiment, both ends are the protruding part 8a and the protruding part 9b.
One magnetic flux collecting member lid made of a magnetic material and close to ji is buried in the sensor section 11, and the magnetic flux member li
The structure is the same as that of the fourth embodiment, except that the magnetic flux detection elements 11a are fixed to each of both ends of d.

このような構成であっても、上記第4実施例と同様の作
用効果が得られる。
Even with such a configuration, the same effects as in the fourth embodiment can be obtained.

第1θ図は、本発明の第6実施例を示した図であり、第
3図と同様の部位を示している。
FIG. 1θ is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention, and shows the same parts as FIG. 3.

即ち、本実施例では、磁石7は、径方向に極を有すると
共に、入力軸2に直接外嵌している。
That is, in this embodiment, the magnet 7 has a pole in the radial direction and is directly fitted onto the input shaft 2.

そして、第1のリング部材8は、磁石7の径方向内側に
位置する極に接した状態で入力軸2に外嵌し、且つ、そ
の突状部8aは、一方の集磁束部材11bの端部に近接
している。
The first ring member 8 is fitted onto the input shaft 2 while being in contact with the pole located on the inside in the radial direction of the magnet 7, and the protruding portion 8a is connected to the end of one magnetic flux collecting member 11b. close to the department.

また、第2のリング部材9は、磁石7の外周面に外嵌し
て磁石7の径方向外側に位置する極に接し、且つ、その
突状部9bは、他方のS磁束部材11cの端部に近接し
ている。
Further, the second ring member 9 is fitted onto the outer peripheral surface of the magnet 7 and is in contact with a pole located on the outside in the radial direction of the magnet 7, and its protruding portion 9b is connected to the end of the other S magnetic flux member 11c. close to the department.

本実施例の作用効果は、上記第4実施例と同様であるが
、入力軸2に外嵌していた間座6が不要となるため、第
4実施例よりも更に組立作業が容易になると共に、安価
な構成となる。
The effects of this embodiment are the same as those of the fourth embodiment, but since the spacer 6 that was fitted onto the input shaft 2 is no longer required, the assembly work is easier than that of the fourth embodiment. At the same time, the configuration is inexpensive.

なお、突起9a及び10aは、上記各実施例で示した形
状に限定されるものではなく、例えば、円筒形の部材の
内面若しくは外面を切削して形成した軸方向の突状部で
あってもよいし、その他の形状であってもよい。
Note that the protrusions 9a and 10a are not limited to the shapes shown in the above embodiments, and may be, for example, axial protrusions formed by cutting the inner or outer surface of a cylindrical member. It is also possible to take other shapes.

また、上記各実施例では、本発明に係るトルク検出器を
、車両のパワーステアリング装置に適用した場合につい
て説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるも
のではなく、他の装置であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the torque detector according to the present invention is applied to a power steering device of a vehicle, but the present invention is not limited to this and can be applied to other devices. There may be.

さらに、上記各実施例では、入力軸2を第1の軸とし、
出力軸3を第2の軸としているが、これらの関係は逆に
することもできる。
Furthermore, in each of the above embodiments, the input shaft 2 is the first shaft,
Although the output shaft 3 is used as the second shaft, these relationships can also be reversed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のトルク検出器によれば、
リング状の磁石を使用したため、周方向の何れの位置の
磁束の量を測定しても同し条件で測定されるから、回転
位相による検出値の変動を防止することができるし、構
成も簡易であるのでコストの上昇を招くこともないし、
さらには、集(11束部材を設けたから、リング状の磁
石によって軸周りに生じた磁束を周方向の一個所に集中
することができるので、磁束測定素子の感度が良好にな
り、大きな(強い)磁石を用いなくても測定精度を向上
することができ、装置の小型化に有効である、という種
々の効果がある。
As explained above, according to the torque detector of the present invention,
Because a ring-shaped magnet is used, the amount of magnetic flux at any position in the circumferential direction is measured under the same conditions, which prevents fluctuations in detected values due to rotational phase and has a simple configuration. Therefore, there will be no increase in costs,
Furthermore, since the flux member (11) is provided, the magnetic flux generated around the axis by the ring-shaped magnet can be concentrated in one place in the circumferential direction, which improves the sensitivity of the magnetic flux measuring element and increases the ) It has various effects such as being able to improve measurement accuracy without using a magnet and being effective in downsizing the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例の構成を示す縦断面図、第
2図は第1図のA−A線断面図、第3図は第1図の要部
拡大図、第4図(a)〜(C)は第3図のB−B線断面
図であり、同図(a)はトルク零の状態、同図(ロ)は
左方向のトルクが発生した状態、同図(C)は右方向の
トルクが発生した状態を示す、第5図は磁束検出素子の
出力どトルクとの関係を示したグラフ、第6図は本発明
の第2実方缶例を示す断面図、第7図は本発明の第3実
施例を示す断面図、第8図は本発明の第4実施例を示す
断面図、第9図は本発明の第5実施例を示す断面図、第
10図は本発明の第6実施例を示す断面図である。 1・・・ハウジング、2・・・入力軸(第1の軸)、3
・・・出力軸(第2の軸)、4・・・トーションバー(
弾性体)、7・・・磁石、9a・・・突起、10a・・
・突起、11a・・・磁束検出素子(磁束測定手段)、
l l b。 11c、lid・・・集磁束部材、C,−C,・・・磁
気回路。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of the main part of FIG. 1, and FIG. (a) to (C) are cross-sectional views taken along the line B-B in Fig. 3, where (a) is a state with zero torque, (b) is a state where leftward torque is generated, and (b) is a state where torque is generated in the left direction. C) shows a state where rightward torque is generated, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the output torque of the magnetic flux detection element, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the second example of the real can of the present invention. , FIG. 7 is a sectional view showing a third embodiment of the invention, FIG. 8 is a sectional view showing a fourth embodiment of the invention, FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the invention, and FIG. FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention. 1...Housing, 2...Input shaft (first shaft), 3
...Output shaft (second shaft), 4...Torsion bar (
elastic body), 7... magnet, 9a... protrusion, 10a...
・Protrusion, 11a... magnetic flux detection element (magnetic flux measuring means),
l l b. 11c, lid... magnetic flux collecting member, C, -C,... magnetic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ハウジングに回転自在に支持された第1及び第2
の軸と、これら第1及び第2の軸を連結する弾性体と、
前記第1の軸に外嵌するリング状の磁石と、前記第1及
び第2の軸間の相対回転に応じて間隔が変化し且つ前記
磁石を含む磁気回路中に介在する第1及び第2の突起と
、前記ハウジングに設けられ且つ前記磁石を含む磁気回
路中に介在する磁性体からなる集磁束部材と、この集磁
束部材を通過する磁束の量を測定する磁束測定手段と、
を備えたことを特徴とするトルク検出器。
(1) First and second rotatably supported by the housing
an elastic body connecting the first and second axes;
a ring-shaped magnet externally fitted on the first shaft; and first and second magnets whose spacing changes depending on relative rotation between the first and second shafts and which are interposed in a magnetic circuit including the magnet. a magnetic flux collecting member made of a magnetic material provided on the housing and interposed in a magnetic circuit including the magnet, and a magnetic flux measuring means for measuring the amount of magnetic flux passing through the magnetic flux collecting member;
A torque detector characterized by comprising:
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