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JP2016095281A - Detection device for vehicle - Google Patents

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JP2016095281A
JP2016095281A JP2014233009A JP2014233009A JP2016095281A JP 2016095281 A JP2016095281 A JP 2016095281A JP 2014233009 A JP2014233009 A JP 2014233009A JP 2014233009 A JP2014233009 A JP 2014233009A JP 2016095281 A JP2016095281 A JP 2016095281A
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JP
Japan
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magnet
sector
rotating shaft
soft magnetic
yoke
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JP2014233009A
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Japanese (ja)
Inventor
池田 幸雄
Yukio Ikeda
幸雄 池田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection device that can be made smaller and accurately detects torque applied to a rotation axis and a rotation position without considering interference of magnetic fluxes between a magnet in a rotation detection unit and a magnet in a torque detection unit.SOLUTION: A detection device for a vehicle 1 detects torque transferred by a torsion bar 13 coupling an input shaft 11 with an output shaft 12, and its rotation position. The device comprises: an annular magnet 20 provided on the input shaft 11; yokes 21, 22 connected with the N and S poles of the magnet 20 respectively, and extending along the axis direction of a rotation axis; yoke 23 provided on the output shaft 12 with a prescribed gap so as to magnetically couple with the yokes 21, 22; a guide ring 24 magnetically coupled with the yoke 21 with a prescribed gap; a guide ring 25 magnetically coupled with the yoke 22 with a prescribed gap; a magnetic detection element 26 for detecting magnetic flux density occurring between the guide rings 24, 25; and a rotation detection unit 29 for detecting magnetic flux density changing as the magnet 20 rotates.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両の回転軸に加わるトルクと回転軸の回転数を検出する車両用検出装置に関する。   The present invention relates to a vehicle detection device that detects torque applied to a rotating shaft of a vehicle and the number of rotations of the rotating shaft.

従来、車両のステアリング軸(回転軸)に加わるトルクとステアリング軸の回転数を検出する車両用検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a vehicle detection device that detects torque applied to a steering shaft (rotating shaft) of a vehicle and the number of rotations of the steering shaft has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この車両用検出装置は、ステアリング軸に加わるトルクを磁気的に検出するトルクセンサ(トルク検出部)と、ステアリング軸の回転数を磁気的に検出するインデックスセンサ(回転検出部)とを備える。   The vehicle detection device includes a torque sensor (torque detection unit) that magnetically detects torque applied to the steering shaft, and an index sensor (rotation detection unit) that magnetically detects the rotation speed of the steering shaft.

トルクセンサは、ステアリング軸の周囲を取り囲むように配置された円環状の第1磁石部と、第1磁石部の側方に配置された第1磁気センサとを備え、ステアリング軸に組み込まれたトーションバーの捩じり角度を第1磁石部によって形成される磁束密度の変化として検出する。
インデックスセンサは、ステアリング軸に取り付けられた円筒状のカラーと、ステアリング軸と一体に回転するようにカラーの外周に密接して配置されたヨークと、ヨークの側方にカラーの周方向に沿って配置された一対のインデックスセンサ用磁石からなる第2磁石部と、一対のインデックスセンサ用磁石の間に配置された第2磁気センサとを備えている。一対のインデックスセンサ用磁石は、共に第2磁気センサ側がN極を向くように配設されている。そして、インデックスセンサは、ステアリング軸の回転を第2磁石部によって形成される磁束密度の変化として検出する。
そして車両用検出装置は、インデックスセンサの第2磁石部とトルクセンサの第1磁気センサとの間に、第2磁石部から放射される磁束の方向を第1磁気センサの検出方向と異なる方向に変化させる磁性板を配置して構成されている。この磁性板により、第2磁石部から放射された磁束がトルクセンサの第1磁気センサに干渉してトルクセンサの検出精度が低下することを抑制している。
The torque sensor includes an annular first magnet portion disposed so as to surround the periphery of the steering shaft, and a first magnetic sensor disposed on the side of the first magnet portion, and the torsion incorporated in the steering shaft. The torsion angle of the bar is detected as a change in magnetic flux density formed by the first magnet unit.
The index sensor includes a cylindrical collar attached to the steering shaft, a yoke arranged in close contact with the outer periphery of the collar so as to rotate integrally with the steering shaft, and a side of the yoke along the circumferential direction of the collar. A second magnet unit including a pair of index sensor magnets; and a second magnetic sensor disposed between the pair of index sensor magnets. Both of the pair of index sensor magnets are arranged such that the second magnetic sensor side faces the N pole. The index sensor detects rotation of the steering shaft as a change in magnetic flux density formed by the second magnet unit.
In the vehicle detection device, the direction of the magnetic flux radiated from the second magnet unit is different from the detection direction of the first magnetic sensor between the second magnet unit of the index sensor and the first magnetic sensor of the torque sensor. A magnetic plate to be changed is arranged. This magnetic plate suppresses the magnetic flux radiated from the second magnet part from interfering with the first magnetic sensor of the torque sensor and lowering the detection accuracy of the torque sensor.

特開2010−237082号公報JP 2010-237082 A

しかし、従来の車両用検出装置では、トルクセンサの円環状の第1磁石部がステアリング軸の周囲を取り囲むように配置され、インデックスセンサの第2磁石部がステアリング軸に取り付けられた円筒状のカラーに配置されているため、インデックスセンサとトルクセンサとの間の距離が短いと、インデックスセンサ用磁石の磁界の強度によっては、トルクセンサの検出精度に影響を与えるおそれがあった。この場合、例えばインデックスセンサをトルクセンサから離すことにより、インデックスセンサからトルクセンサへの磁束の干渉を低減することができるが、装置の大型化を招来してしまうこととなる。   However, in the conventional vehicle detection device, the annular first magnet portion of the torque sensor is arranged so as to surround the periphery of the steering shaft, and the cylindrical collar in which the second magnet portion of the index sensor is attached to the steering shaft. Therefore, if the distance between the index sensor and the torque sensor is short, the detection accuracy of the torque sensor may be affected depending on the strength of the magnetic field of the index sensor magnet. In this case, for example, by separating the index sensor from the torque sensor, the interference of magnetic flux from the index sensor to the torque sensor can be reduced, but the size of the apparatus is increased.

そこで、本発明は、小型化が可能で、回転検出部の磁石とトルク検出部の磁石との間の磁束の干渉を考慮することなく高精度にステアリング軸(回転軸)に加わるトルクとステアリング軸の回転位置を検出することのできる車両用検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can be downsized, and the torque and steering shaft applied to the steering shaft (rotating shaft) with high accuracy without considering the interference of magnetic flux between the magnet of the rotation detecting unit and the magnet of the torque detecting unit. An object of the present invention is to provide a vehicle detection device that can detect the rotational position of the vehicle.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、第1の回転軸と第2の回転軸とを結合し、前記第1の回転軸と前記第2の回転軸との間で伝達されるトルクに応じて捩じれる軸状の弾性部材と、前記第1の回転軸と共に回転するように設けられた環状の磁石と、前記第1の回転軸及び前記磁石と共に回転し、前記磁石の一方の磁極に対して磁気的に結合するように前記磁石の内周面に配置され、前記磁石の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って延出するように設けられた第1の軟磁性部材と、前記第1の回転軸及び前記磁石と共に回転し、前記磁石の他方の磁極に対して磁気的に結合するように前記磁石の内周面に配置され、前記磁石の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って延出するように設けられた第2の軟磁性部材と、前記第2の回転軸と共に回転するように設けられ、前記第1及びの第2の軟磁性部材に対して磁気的に結合するように所定の間隙をもって配置された第3の軟磁性部材と、回転する前記第1の軟磁性部材に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第4の軟磁性部材と、回転する前記第2の軟磁性部材に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第5の軟磁性部材と、前記第3及び第4の軟磁性部材間に発生する磁束密度を検出する磁気検出素子と、前記磁石の側方に配置され、前記磁石の回転に伴い変化する磁束密度を検出することによって、前記第1の回転軸の回転角を検出する回転検出部と、を備えた車両用検出装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention combines a first rotating shaft and a second rotating shaft, and transmits between the first rotating shaft and the second rotating shaft. A shaft-like elastic member that is twisted according to torque, an annular magnet that is provided so as to rotate together with the first rotating shaft, and the first rotating shaft and the magnet that rotate together. The first magnet is disposed on the inner peripheral surface of the magnet so as to be magnetically coupled to the magnetic pole, and is provided so as to extend from one end surface of the magnet along the axial direction of the first rotation shaft. A soft magnetic member, the first rotating shaft and the magnet rotate together, and are arranged on the inner peripheral surface of the magnet so as to be magnetically coupled to the other magnetic pole of the magnet, from one end surface of the magnet A second soft magnetic member provided so as to extend along the axial direction of the first rotation shaft; A third soft magnetic member provided to rotate together with the second rotating shaft and disposed with a predetermined gap so as to be magnetically coupled to the first and second soft magnetic members; A fourth soft magnetic member magnetically coupled with a predetermined gap so that the magnetic resistance does not change with respect to the rotating first soft magnetic member, and a magnetic force with respect to the rotating second soft magnetic member. A fifth soft magnetic member magnetically coupled with a predetermined gap so that the resistance does not change; a magnetic detecting element for detecting a magnetic flux density generated between the third and fourth soft magnetic members; and the magnet And a rotation detector that detects a rotation angle of the first rotation shaft by detecting a magnetic flux density that changes with rotation of the magnet. .

本発明に係る車両用検出装置によれば、小型化が可能で、回転検出部の磁石とトルク検出部の磁石との間の磁束の干渉を考慮することなく高精度にステアリング軸(回転軸)に加わるトルクとステアリング軸の回転位置を検出することが可能である。   According to the vehicle detection apparatus of the present invention, the steering shaft (rotating shaft) can be miniaturized and the steering shaft (rotating shaft) with high accuracy without considering interference of magnetic flux between the magnet of the rotation detecting unit and the magnet of the torque detecting unit. And the rotational position of the steering shaft can be detected.

本発明の実施の形態に係る車両用検出装置の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the detection apparatus for vehicles which concerns on embodiment of this invention. 車両用検出装置1における磁気回路の構成例を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration example of a magnetic circuit in the vehicle detection device 1. 車両用検出装置1の動作を説明するための図であり、トーションバー13に捩じれが発生していない状態を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the detection apparatus 1 for vehicles, and is a perspective view which shows the state by which the torsion bar 13 has not twisted. 車両用検出装置1の動作を説明するための図であり、トーションバー13に捩じれが発生した状態を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the detection apparatus 1 for vehicles, and is a perspective view which shows the state which the twist generate | occur | produced in the torsion bar 13. FIG. 図3Aの第1、第2及び第3のヨーク21,22,23の位置関係を示す図であり、図3Aの右斜め前方上から見た斜視図である。3B is a diagram showing a positional relationship between the first, second, and third yokes 21, 22, and 23 in FIG. 3A, and is a perspective view seen from the upper right front of FIG. 3A. 図3Bの第1、第2及び第3のヨーク21,22,23の位置関係を示す図であり、図3Bの右斜め前方上から見た斜視図である。3B is a diagram showing a positional relationship between the first, second, and third yokes 21, 22, and 23 in FIG. 3B, and is a perspective view seen from the upper right front in FIG. 3B. 第1のヨーク21、第2ヨーク22及び第3のヨーク23のそれぞれの対向面の形状に変形を加えた変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which added the deformation | transformation to the shape of each opposing surface of the 1st yoke 21, the 2nd yoke 22, and the 3rd yoke 23.

[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る車両用検出装置の構成例を示す断面図である。なお、以下の説明において、ステアリング軸に平行な方向を軸方向A、ステアリング軸に直交する方向を径方向Bという。
[Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a vehicle detection device according to an embodiment of the present invention. In the following description, a direction parallel to the steering shaft is referred to as an axial direction A, and a direction orthogonal to the steering shaft is referred to as a radial direction B.

この車両用検出装置1は、ステアリングホイールの操舵操作によって回転する回転軸としてのステアリング軸10に加わる操舵トルクを磁気的に検出するトルク検出部2と、ステアリング軸10の回転を磁気的に検出する回転検出部3とを備える。車両用検出装置1は、例えば車両に搭載され、運転者がハンドルに付与する操舵トルク及びステアリング軸の回転数(車輪の向き)を検出するために用いられる。車両の操舵系には、操舵操作を補助する電動パワーステアリング装置が設けられ、車両用検出装置1が検出した操舵トルク及びステアリング軸の回転数(車輪の向き)に応じて電動パワーステアリング装置の電動モータが操舵輪(前輪)を転舵するためのアシストトルクを出力する。   The vehicle detection device 1 magnetically detects the rotation of the steering shaft 10 and the torque detection unit 2 that magnetically detects a steering torque applied to the steering shaft 10 as a rotation shaft that is rotated by a steering operation of the steering wheel. A rotation detector 3; The vehicle detection device 1 is mounted on a vehicle, for example, and is used to detect the steering torque applied to the steering wheel by the driver and the rotation speed of the steering shaft (the direction of the wheels). The vehicle steering system is provided with an electric power steering device that assists the steering operation, and the electric power steering device is electrically driven according to the steering torque detected by the vehicle detection device 1 and the rotation speed of the steering shaft (the direction of the wheels). The motor outputs assist torque for turning the steered wheel (front wheel).

ステアリング軸10は、ステアリングホイールに接続され、操舵力が入力される第1の回転軸となる入力軸11と、電動パワーステアリング装置側に接続される第2の回転軸となる出力軸12と、入力軸11と出力軸12とを連結する弾性部材となるトーションバー13とを備え、図示しないコラムハウジングの内部に回転可能に支持されている。入力軸11、出力軸12、及びトーションバー13は、鉄系金属等の磁性材料からなる。トーションバー13は、ステアリングホイール側の一方の端部がピン14によって入力軸11と相対回転不能に固定され、他方の端部がピン15によって出力軸12と相対回転不能に固定されている。   The steering shaft 10 is connected to a steering wheel, and an input shaft 11 serving as a first rotating shaft to which a steering force is input, an output shaft 12 serving as a second rotating shaft connected to the electric power steering device side, A torsion bar 13 serving as an elastic member for connecting the input shaft 11 and the output shaft 12 is provided, and is rotatably supported inside a column housing (not shown). The input shaft 11, the output shaft 12, and the torsion bar 13 are made of a magnetic material such as an iron-based metal. The torsion bar 13 has one end on the steering wheel side fixed to the input shaft 11 by a pin 14 so as not to rotate relative to the torsion bar 13, and the other end fixed to the output shaft 12 by a pin 15 so as not to rotate relative to the input shaft 11.

(トルク検出部2の構成)
トルク検出部2は、入力軸11の周囲を取り囲むように入力軸11に固定された円筒状の検出用磁石20と、この検出用磁石20の各磁極の中央付近の内周面に固定された第1の軟磁性部材となる第1のヨーク21及び第2の軟磁性部材となる第2のヨーク22と、回転する第1のヨーク21の周囲を取り囲むように車体側に固定された環状の第4の軟磁性部材となる第1のガイドリング24と、回転する第2のヨーク22の周囲を取り囲むように車体側に固定された環状の第5の軟磁性部材となる第2のガイドリング25と、第1及び第2のヨーク21,22の下端面に所定の間隙部を持って離間して配置された半円リング状の第3の軟磁性部材となる第3のヨーク23と、第1及び第2のガイドリング24,25の間に配置された磁気検出素子26と、第1及び第2のガイドリング24,25を保持するモールド樹脂から形成された保持部材27と、第3のヨーク23を保持するモールド樹脂から形成された保持部材28とを備える。
(Configuration of torque detector 2)
The torque detection unit 2 is fixed to a cylindrical detection magnet 20 fixed to the input shaft 11 so as to surround the input shaft 11 and an inner peripheral surface near the center of each magnetic pole of the detection magnet 20. A first yoke 21 serving as a first soft magnetic member, a second yoke 22 serving as a second soft magnetic member, and an annular fixed to the vehicle body side so as to surround the periphery of the rotating first yoke 21 A first guide ring 24 serving as a fourth soft magnetic member and a second guide ring serving as an annular fifth soft magnetic member fixed to the vehicle body side so as to surround the periphery of the rotating second yoke 22 25, a third yoke 23 serving as a third soft magnetic member in the shape of a semicircular ring and spaced apart with a predetermined gap at the lower end surfaces of the first and second yokes 21 and 22; A magnetic sensor disposed between the first and second guide rings 24, 25. Comprises an element 26, a holding member 27 formed from a mold resin for holding the first and second guide rings 24 and 25, and a holding member 28 formed from a mold resin for holding the third yoke 23.

第1及び第2のガイドリング24,25及び磁気検出素子26は、この保持部材27にインサート形成されている。保持部材27は、コラムハウジングを介して車体に固定されている。つまり、ステアリング軸10が回転しても、第1及び第2のガイドリング24,25及び磁気検出素子26はステアリング軸10と共に回転せず、その位置が固定されている。   The first and second guide rings 24 and 25 and the magnetic detection element 26 are formed on the holding member 27 as inserts. The holding member 27 is fixed to the vehicle body via the column housing. That is, even if the steering shaft 10 rotates, the first and second guide rings 24 and 25 and the magnetic detection element 26 do not rotate with the steering shaft 10 and the positions thereof are fixed.

検出用磁石20は、ステアリング軸10の入力軸11の周囲に、第1及び第2のヨーク21,22を介して固定的に取り付けられた環状磁石で構成される。検出用磁石20は、ステアリング軸10の入力軸11と一体に回転するように配置されている。検出用磁石20は、径方向Bに沿って一対の磁極(N極及びS極)が形成されている。検出用磁石20は、図1において右側(磁気検出素子26側)にS極、その反対側の左側にN極が形成された2極構成の永久磁石である。検出用磁石20としては、例えばフェライト磁石、ネオジウム磁石等を用いることができる。   The detection magnet 20 is composed of an annular magnet fixedly attached to the periphery of the input shaft 11 of the steering shaft 10 via first and second yokes 21 and 22. The detection magnet 20 is disposed so as to rotate integrally with the input shaft 11 of the steering shaft 10. The detection magnet 20 has a pair of magnetic poles (N pole and S pole) formed along the radial direction B. The detection magnet 20 is a permanent magnet having a two-pole configuration in which an S pole is formed on the right side (on the magnetic detection element 26 side) and an N pole is formed on the opposite left side in FIG. For example, a ferrite magnet or a neodymium magnet can be used as the detection magnet 20.

第1のヨーク21は、検出用磁石20のN極の中央付近の内周面に固着される。第1のヨーク21は、ステアリング軸10と共に回転する。第1のヨーク21は、第1のガイドリング24に磁気的に結合するように、検出用磁石20の下端面からステアリング軸10の軸方向Aに沿って出力軸12側に延出しており、第1のヨーク21の回転時に、第1のヨーク21と第1のガイドリング24との間は所定の間隙を維持し、回転によって磁気抵抗が変化しないように配置されている。同じく、第2のヨーク22は、検出用磁石20のS極の中央付近の内周面に固着され、ステアリング軸10と共に回転する。第2のヨーク22は、第2のガイドリング25に磁気的に結合するように、検出用磁石20の下端面からステアリング軸10の軸方向Aに沿って出力軸12側に延出しており、第2のヨーク22の回転時に、第2のヨーク22と第2のガイドリング25との間は所定の間隙を維持し、回転によって磁気抵抗が変化しないように配置されている。なお、検出用磁石20、並びに第1及び第2のヨーク21,22は、図示していない保持部材にインサート成形されていてもよい。   The first yoke 21 is fixed to the inner peripheral surface near the center of the north pole of the detection magnet 20. The first yoke 21 rotates together with the steering shaft 10. The first yoke 21 extends from the lower end surface of the detection magnet 20 toward the output shaft 12 along the axial direction A of the steering shaft 10 so as to be magnetically coupled to the first guide ring 24. When the first yoke 21 rotates, a predetermined gap is maintained between the first yoke 21 and the first guide ring 24 so that the magnetic resistance does not change due to the rotation. Similarly, the second yoke 22 is fixed to the inner peripheral surface near the center of the south pole of the detection magnet 20 and rotates together with the steering shaft 10. The second yoke 22 extends from the lower end surface of the detection magnet 20 toward the output shaft 12 along the axial direction A of the steering shaft 10 so as to be magnetically coupled to the second guide ring 25. When the second yoke 22 rotates, a predetermined gap is maintained between the second yoke 22 and the second guide ring 25 so that the magnetic resistance does not change due to the rotation. The detection magnet 20 and the first and second yokes 21 and 22 may be insert-molded on a holding member (not shown).

一方、第3のヨーク23は、保持部材28にインサート成形されている。保持部材28は、ステアリング軸10の出力軸12の周囲に固定的に取り付けられている。これによって、第3のヨーク23は、ステアリング軸10の出力軸12と一体に回転するように配置される。   On the other hand, the third yoke 23 is insert-molded in the holding member 28. The holding member 28 is fixedly attached around the output shaft 12 of the steering shaft 10. Thus, the third yoke 23 is disposed so as to rotate integrally with the output shaft 12 of the steering shaft 10.

磁気検出素子26は、本実施の形態では、ホール素子を用いて構成され、磁束密度の検出方向が互いに逆向きとなるように配置された1対の素子で構成されている。磁気検出素子26は、磁束密度の検出方向が互いに逆向きとなるように1対の素子を配置することによって、ホール素子の温度特性及び軸方向Aの検出感度の影響を相殺し、車両用検出装置1の検出精度を高めるようにしてある。   In the present embodiment, the magnetic detection element 26 is configured by using a Hall element, and is configured by a pair of elements that are arranged so that the detection directions of the magnetic flux density are opposite to each other. The magnetic detection element 26 has a pair of elements arranged so that the magnetic flux density detection directions are opposite to each other, thereby canceling the influence of the temperature characteristics of the Hall element and the detection sensitivity in the axial direction A, thereby detecting the vehicle. The detection accuracy of the device 1 is increased.

(回転検出部3の構成)
回転検出部3は、上述の検出用磁石20と、この検出用磁石20のS極の側方であって、その上端面に沿うように、保持部材28の上方配置された角度用磁気検出素子29とから構成される。ここで、「側方」とは、径方向Bの外方をいう。
(Configuration of the rotation detection unit 3)
The rotation detection unit 3 is an angle magnetic detection element disposed above the holding member 28 so as to be along the upper end surface of the detection magnet 20 and the side of the south pole of the detection magnet 20. 29. Here, “side” means outward in the radial direction B.

角度用磁気検出素子29は、入力軸11の回転に伴い回転する検出用磁石20の磁極(N極又はS極)に対して接近又は離間することによる磁束密度の変化を検出する。角度用磁気検出素子29は、保持部材27にインサート成形されていてもよい。保持部材27は、コラムハウジングを介して車体に固定されているので、ステアリング軸10が回転しでも、角度用磁気検出素子29はステアリング軸10と共に回転せず、その位置が固定されている。   The angle magnetic detection element 29 detects a change in magnetic flux density caused by approaching or moving away from the magnetic pole (N pole or S pole) of the detection magnet 20 that rotates as the input shaft 11 rotates. The angle magnetic detection element 29 may be insert-molded in the holding member 27. Since the holding member 27 is fixed to the vehicle body via the column housing, even if the steering shaft 10 rotates, the angle magnetic detection element 29 does not rotate with the steering shaft 10 and its position is fixed.

角度用磁気検出素子29は、磁束密度の変化の検出方向をステアリング軸10に直交する径方向B及びこの径方向Bに直交する方向の2軸方向としている。ここで、「径方向B」及び「この径方向Bに直交する方向」とは、それぞれの方向において±10°以内の誤差を含むものである。角度用磁気検出素子29は、例えばホール素子を用いるが、MR素子、GIG素子、GMR素子等の他の素子を用いてもよい。   The angle magnetic detection element 29 sets the detection direction of the change in the magnetic flux density as the biaxial direction of the radial direction B orthogonal to the steering shaft 10 and the direction orthogonal to the radial direction B. Here, “the radial direction B” and “the direction orthogonal to the radial direction B” include errors within ± 10 ° in the respective directions. As the angle magnetic detection element 29, for example, a Hall element is used, but other elements such as an MR element, a GIG element, and a GMR element may be used.

(磁気回路の構成)
図2は、車両用検出装置1における磁気回路の構成例を示す分解斜視図である。図2において、図1のステアリング軸10、保持部材27,28の図示は省略してある。
(Configuration of magnetic circuit)
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration example of a magnetic circuit in the vehicle detection device 1. 2, illustration of the steering shaft 10 and the holding members 27 and 28 in FIG. 1 is omitted.

検出用磁石20は、本実施の形態では、上述のようにステアリング軸10の径方向Bに沿った半円筒状のN極及びS極となる2極構成の磁石で構成される。   In the present embodiment, the detection magnet 20 is composed of a two-pole magnet having a semi-cylindrical N pole and S pole along the radial direction B of the steering shaft 10 as described above.

第1及び第2のヨーク21,22は、入力軸11及び検出用磁石20と共に回転するように設けられている。第1のヨーク21は、検出用磁石20の内周面であって、一方の磁極(図ではN極)のほぼ中央付近(検出用磁石20のN極とS極との境界20a,20bのほぼ中間位置)に固着されている。第1のヨーク21の軸方向Aに垂直な方向の断面形状として、検出用磁石20の内周を外周とし、入力軸11の外周を内周とし、検出用磁石20の下端面からステアリング軸10の軸方向Aに沿って出力軸12側に延出する第1の扇形部211と、第1のガイドリング24の内周から所定の間隙で形成される周を外周とし、入力軸11の外周を内周とする第2の扇形部212とから構成される。第1のヨーク21の第2の扇形部212の外周面は、第1のガイドリング24の内周面から所定の間隙を持って対向するように形成されている。   The first and second yokes 21 and 22 are provided so as to rotate together with the input shaft 11 and the detection magnet 20. The first yoke 21 is the inner peripheral surface of the detection magnet 20 and is near the center of one of the magnetic poles (N pole in the figure) (the boundaries 20a and 20b between the N pole and S pole of the detection magnet 20). It is fixed at almost the middle position). As a cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction A of the first yoke 21, the inner periphery of the detection magnet 20 is the outer periphery, the outer periphery of the input shaft 11 is the inner periphery, and the steering shaft 10 extends from the lower end surface of the detection magnet 20. The outer circumference of the input shaft 11 is defined as the outer circumference of the first fan-shaped portion 211 extending toward the output shaft 12 along the axial direction A and the circumference formed by a predetermined gap from the inner circumference of the first guide ring 24. And a second sector 212 having an inner circumference. The outer peripheral surface of the second sector 212 of the first yoke 21 is formed so as to face the inner peripheral surface of the first guide ring 24 with a predetermined gap.

第2のヨーク22は、検出用磁石20の内周面であって、他方の磁極(図ではS極)のほぼ中央付近(検出用磁石20のN極とS極との境界20a,20bのほぼ中間位置)に固着されている。第2のヨーク22の軸方向Aに垂直な方向の断面形状として、検出用磁石20の内周を外周とし、入力軸11の外周を内周とし、検出用磁石20の下端面からステアリング軸10の軸方向Aに沿って出力軸12側に延出する第3の扇形部221と、第2のガイドリング25の内周から所定の間隙で形成される周を外周とし、入力軸11の外周を内周とする第4の扇形部222とから構成される。第2のヨーク22の第4の扇形部222の外周面は、第2のガイドリング25の内周面から所定の間隙を持って対向するように形成されている。   The second yoke 22 is an inner peripheral surface of the detection magnet 20 and is near the center of the other magnetic pole (S pole in the figure) (on the boundaries 20a and 20b between the N pole and S pole of the detection magnet 20). It is fixed at almost the middle position). As the cross-sectional shape of the second yoke 22 in the direction perpendicular to the axial direction A, the inner periphery of the detection magnet 20 is the outer periphery, the outer periphery of the input shaft 11 is the inner periphery, and the steering shaft 10 extends from the lower end surface of the detection magnet 20. The outer periphery of the input shaft 11 is defined as a third fan-shaped portion 221 extending toward the output shaft 12 along the axial direction A and a periphery formed by a predetermined gap from the inner periphery of the second guide ring 25. And a fourth sector 222 having an inner circumference. The outer peripheral surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22 is formed to face the inner peripheral surface of the second guide ring 25 with a predetermined gap.

第1のガイドリング24は、ステアリング軸10の軸方向Aにおいて、その内周面が第1のヨーク21の第2の扇形部212の外周面に対向するように配置されている。第1のガイドリング24は、トーションバー13を中心軸として同心円状に形成されて第1のヨーク21の第2の扇形部212の外周から所定の間隙を持って配置される環状部240と、環状部240から径方向外側に突出した突出部241と、突出部241における環状部240とは反対側の一端から第2のガイドリング25側に延出した延出部242と、延出部242における突出部241とは反対側の一端から環状部240の径方向外側(本実施の形態では、突出部241に平行な方向)に突出し、後述する第2のガイドリング25の対向部253に対向する対向部243とを一体に有している。   The first guide ring 24 is disposed such that the inner peripheral surface thereof faces the outer peripheral surface of the second sector 212 of the first yoke 21 in the axial direction A of the steering shaft 10. The first guide ring 24 is formed concentrically around the torsion bar 13 as a central axis, and is arranged with a predetermined gap from the outer periphery of the second sector 212 of the first yoke 21; A projecting portion 241 projecting radially outward from the annular portion 240, an extending portion 242 extending from the one end of the projecting portion 241 opposite to the annular portion 240 toward the second guide ring 25, and an extending portion 242 Projecting from the end opposite to the projecting portion 241 to the radially outer side of the annular portion 240 (in the present embodiment, the direction parallel to the projecting portion 241), and opposed to the facing portion 253 of the second guide ring 25 described later. And an opposing portion 243 that is integrated.

第2のガイドリング25は、その内周面が第2のヨーク22の第4の扇形部222の外周面に対向するように配置されている。第2のガイドリング25は、トーションバー13を中心軸として同心円状に形成されて第2のヨーク22の第4の扇形部222の外周から所定の間隙を持って配置される環状部250と、環状部250から径方向外側に突出した突出部251と、突出部251における環状部250とは反対側の一端から第1のガイドリング24側に延出した延出部252と、延出部252における突出部251とは反対側の一端から環状部250の径方向外側(本実施の形態では、突出部251に平行な方向)に突出し、第1のガイドリング24の対向部243に対向する対向部253とを一体に有している。   The second guide ring 25 is disposed such that its inner peripheral surface faces the outer peripheral surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22. The second guide ring 25 is formed concentrically with the torsion bar 13 as the central axis, and is arranged with a predetermined gap from the outer periphery of the fourth sector 222 of the second yoke 22; A projecting portion 251 projecting radially outward from the annular portion 250, an extending portion 252 extending from one end of the projecting portion 251 opposite to the annular portion 250 toward the first guide ring 24, and an extending portion 252 Projecting from the one end opposite to the projecting portion 251 to the radially outer side of the annular portion 250 (in the present embodiment, the direction parallel to the projecting portion 251) and facing the facing portion 243 of the first guide ring 24 It has the part 253 integrally.

第1及び第2のガイドリング24,25の突出部241,251、延出部242,252、対向部243,253については、打ち抜き加工によって環状部240,250から外側に延出するように成形された長方形部を、折り曲げ加工することによって容易に製造することができる。   The protrusions 241 and 251, the extension parts 242 and 252, and the opposing parts 243 and 253 of the first and second guide rings 24 and 25 are formed so as to extend outward from the annular parts 240 and 250 by punching. The rectangular portion thus formed can be easily manufactured by bending.

第3のヨーク23は、第1のヨーク21の第2の扇形部212の下面に対向し、第1のヨーク21の第2の扇形部212と同じ形状をした第5の扇形部231と、第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面に対向し、第4の扇形部222と同じ形状をした第6の扇形部232と、第5の扇形部231と第6の扇形部232とを接続する第7の扇形部233とから形成される。   The third yoke 23 faces the lower surface of the second sector 212 of the first yoke 21 and has a fifth sector 231 having the same shape as the second sector 212 of the first yoke 21; A sixth sector 232 facing the lower surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22 and having the same shape as the fourth sector 222, a fifth sector 231 and a sixth sector 232 And a seventh fan-shaped portion 233 connecting the two.

第3のヨーク23の第5の扇形部231、第6の扇形部232及び第7の扇形部233の下面は、それぞれ共通している。第3のヨーク23の第5の扇形部231及び第6の扇形部232の下面からの高さは、第3のヨーク23の第5の扇形部231の上面から第1のヨーク21の第2の扇形部212の下面までの距離、及び第3のヨーク23の第6の扇形部232の上面から第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面までの距離がそれぞれ等しくなるように設定されている。なお、第7の扇形部233の下面からの高さが最も小さくなっており、第1のヨーク21の第2の扇形部212及び第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面からの高さに等しくなるように形成してある。   The lower surfaces of the fifth sector 231, the sixth sector 232, and the seventh sector 233 of the third yoke 23 are common to each other. The height of the third yoke 23 from the lower surface of the fifth sector 231 and the sixth sector 232 is the second height of the first yoke 21 from the upper surface of the fifth sector 231 of the third yoke 23. The distance to the lower surface of the fan-shaped portion 212 and the distance from the upper surface of the sixth fan-shaped portion 232 of the third yoke 23 to the lower surface of the fourth fan-shaped portion 222 of the second yoke 22 are set to be equal. Has been. The height from the lower surface of the seventh sector 233 is the smallest, and the height from the lower surface of the second sector 212 of the first yoke 21 and the fourth sector 222 of the second yoke 22 is reduced. It is formed to be equal to the height.

第1のガイドリング24の対向部243と第2のガイドリング25の対向部253との間には、磁気検出素子26が配置されている。   Between the facing portion 243 of the first guide ring 24 and the facing portion 253 of the second guide ring 25, the magnetic detection element 26 is disposed.

検出用磁石20で発生した磁束の経路すなわち第1から第3の磁路M1,M2,M3は、次のように構成される。第1の磁路M1は、図2に一点鎖線で示すように、検出用磁石20のN極→第1のヨーク21→第1のガイドリング24→第2のガイドリング25→第2のヨーク22→検出用磁石20のS極となり、第2の磁路M2は、検出用磁石20のN極→第1のヨーク21→第3のヨーク23→第2のヨーク22→検出用磁石20のS極となる。第3の磁路M3は、検出用磁石20のN極→第1のヨーク21→第3のヨーク23→第1のガイドリング24→第2のガイドリング25→第2のヨーク22→検出用磁石20のS極となる。第3の磁路M3は、第3のヨーク23から第1のガイドリング24に分岐前は、第2の磁路M2と共通し、その分岐後は、第1の磁路M1と共通するようになっている。なお、本実施の形態では、検出用磁石20のN極から放出される磁束のうち、この磁路M1,M2,M3を経由せずに検出用磁石20のS極に入る磁束は、無視できるほど小さい。   The path of the magnetic flux generated by the detection magnet 20, that is, the first to third magnetic paths M1, M2, and M3 are configured as follows. The first magnetic path M1 is, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2, the N pole of the detection magnet 20 → the first yoke 21 → the first guide ring 24 → the second guide ring 25 → the second yoke. 22 → S pole of the detection magnet 20 and the second magnetic path M2 is the N pole of the detection magnet 20 → the first yoke 21 → the third yoke 23 → the second yoke 22 → the detection magnet 20 S pole. The third magnetic path M3 includes the N pole of the detection magnet 20 → the first yoke 21 → the third yoke 23 → the first guide ring 24 → the second guide ring 25 → the second yoke 22 → for detection. It becomes the south pole of the magnet 20. The third magnetic path M3 is common to the second magnetic path M2 before branching from the third yoke 23 to the first guide ring 24, and is common to the first magnetic path M1 after branching. It has become. In the present embodiment, of the magnetic flux emitted from the N pole of the detection magnet 20, the magnetic flux entering the S pole of the detection magnet 20 without passing through the magnetic paths M1, M2, M3 can be ignored. Small enough.

(車両用検出装置の動作)
図3は、車両用検出装置1の動作を説明するための図であり、図3Aはトーションバー13に捩じれが発生していない状態を示す斜視図、図3Bはトーションバー13に捩じれが発生した状態を示す斜視図である。図3において、図1のステアリング軸10、保持部材27,28の図示は省略してある。
(Operation of vehicle detection device)
3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the vehicle detection device 1. FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the torsion bar 13 is not twisted, and FIG. 3B is a diagram in which the torsion bar 13 is twisted. It is a perspective view which shows a state. 3, illustration of the steering shaft 10 and the holding members 27 and 28 in FIG. 1 is omitted.

ステアリング軸10が回転操舵されると、入力軸11にトルクが作用してトーションバー13に捩じれが生じる。すると、検出用磁石20、第1のヨーク21及び第2のヨーク22は、回転操舵された回転方向に即して回転する。一方、第3のヨーク23は、トーションバー13に生じた捩れによって、遅れて回転するようになるので、図3Bに示すように回転位置が第1のヨーク21及び第2のヨーク22に対して相対的に変位するようになる。   When the steering shaft 10 is rotationally steered, torque acts on the input shaft 11 and the torsion bar 13 is twisted. Then, the detection magnet 20, the first yoke 21, and the second yoke 22 rotate in accordance with the rotational direction in which the rotation is steered. On the other hand, the third yoke 23 rotates with a delay due to the twist generated in the torsion bar 13, so that the rotational position is relative to the first yoke 21 and the second yoke 22 as shown in FIG. 3B. It becomes relatively displaced.

図4A及び図4Bは、図3A及び図3Bの第1、第2及び第3のヨーク21,22,23の位置関係を示す図であり、図3A及び図3Bの右斜め前方上から見た斜視図である。図4Aに示すように、トーションバー13に捩じれが発生していない状態では、第1のヨーク21の第2の扇形部212の下面と第3のヨーク23の第5の扇形部231の上面とが対向する面積、及び第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面と第3のヨーク23の第6の扇形部232の上面とが対向する面積は最大を示す。これが、トーションバー13に捩じれが発生し、第1のヨーク21及び第2のヨーク22に対して第3のヨーク23が相対的に変位すると、図4Bに示すように、第1のヨーク21の第2の扇形部212の下面と第3のヨーク23の第5の扇形部231の上面とが対向する面積、及び第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面と第3のヨーク23の第6の扇形部232の上面とが対向する面積がそれぞれ減少するようになる。   4A and 4B are diagrams showing the positional relationship between the first, second, and third yokes 21, 22, and 23 of FIGS. 3A and 3B, as viewed from the upper right front of FIGS. 3A and 3B. It is a perspective view. As shown in FIG. 4A, in a state where the torsion bar 13 is not twisted, the lower surface of the second sector 212 of the first yoke 21 and the upper surface of the fifth sector 231 of the third yoke 23 , And the area where the lower surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22 and the upper surface of the sixth sector 232 of the third yoke 23 are opposite to each other. As a result, when the torsion bar 13 is twisted and the third yoke 23 is displaced relative to the first yoke 21 and the second yoke 22, as shown in FIG. The area where the lower surface of the second sector 212 and the upper surface of the fifth sector 231 of the third yoke 23 face each other, and the lower surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22 and the third yoke 23. The area where the upper surface of the sixth sector portion 232 faces each other decreases.

これによって、磁路M2において、検出用磁石20のN極から第1のヨーク21を経由して第3のヨーク23に対して供給される磁束の磁束密度が急激に低くなる。一方、これに伴って磁路M1において、検出用磁石20のN極から第1のヨーク21を経由して第1のガイドリング24に対して供給される磁束の磁束密度が急激に高くなる。したがって、磁気検出素子26は、トーションバー13の捩じれ量、すなわち入力軸11から出力軸12に伝達される操舵力(操舵トルク)を、磁路M1を通過する磁束密度の変化量として検出することが可能となる。   Thereby, in the magnetic path M2, the magnetic flux density of the magnetic flux supplied from the N pole of the detection magnet 20 via the first yoke 21 to the third yoke 23 is rapidly lowered. On the other hand, the magnetic flux density of the magnetic flux supplied from the N pole of the detection magnet 20 to the first guide ring 24 via the first yoke 21 in the magnetic path M1 increases rapidly. Therefore, the magnetic detection element 26 detects the amount of twist of the torsion bar 13, that is, the steering force (steering torque) transmitted from the input shaft 11 to the output shaft 12 as the amount of change in magnetic flux density passing through the magnetic path M1. Is possible.

(実施の形態の作用及び効果)
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
(Operation and effect of the embodiment)
According to the present embodiment described above, the following operations and effects can be obtained.

(1)磁気検出素子26は、磁路M1,M3に対して直列に配置されており、磁路M2に対しては並列に配置されているため、磁気検出素子26で検出される磁束の大きさは、第1のヨーク21の第2の扇形部212の下面と第3のヨーク23の第5の扇形部231の上面とが対向する面積、及び第2のヨーク22の第4の扇形部222の下面と第3のヨーク23の第6の扇形部232の上面とが対向する面積の大きさに依存するようになる。これによって、磁気検出素子26は、入力軸11に作用するトルク量に応じて、高精度に磁束の変化量を検出することが可能となる。 (1) Since the magnetic detection element 26 is arranged in series with respect to the magnetic paths M1 and M3 and is arranged in parallel with respect to the magnetic path M2, the magnitude of the magnetic flux detected by the magnetic detection element 26 is large. The area where the lower surface of the second sector 212 of the first yoke 21 and the upper surface of the fifth sector 231 of the third yoke 23 are opposed to each other, and the fourth sector of the second yoke 22. It depends on the size of the area where the lower surface of 222 and the upper surface of the sixth sector 232 of the third yoke 23 face each other. Thereby, the magnetic detection element 26 can detect the amount of change of the magnetic flux with high accuracy according to the amount of torque acting on the input shaft 11.

(2)磁気検出素子26は、磁路M1,M3において、直列に配置されており、磁路M2に対しては並列に配置されているため、第3のヨーク23と第1のヨーク21との間の磁気抵抗、及び第3のヨーク23と第2のヨーク22との間の磁気抵抗がそれぞれ変化した場合でも、磁路M1,M2,M3全体を流れる磁束密度が変化しにくくなるため、角度用磁気検出素子29に与える影響を抑制することができる。 (2) Since the magnetic detection elements 26 are arranged in series in the magnetic paths M1 and M3 and are arranged in parallel to the magnetic path M2, the third yoke 23 and the first yoke 21 Since the magnetic flux density flowing through the entire magnetic paths M1, M2, and M3 is less likely to change even when the magnetic resistance between the magnetic yoke M23 and the magnetic resistance between the third yoke 23 and the second yoke 22 changes. The influence on the angle magnetic detection element 29 can be suppressed.

(3)回転検出部3をトルク検出部2に近接して配置することができるので、車両用検出装置1を小型化することが可能となる。 (3) Since the rotation detection unit 3 can be disposed close to the torque detection unit 2, the vehicle detection device 1 can be downsized.

[変形例]
次に、本発明の変形例について、図5を参照して説明する。図5は、第1のヨーク21、第2ヨーク22及び第3のヨーク23のそれぞれの対向面の形状に変形を加えた変形例を示す図であり、図4に対応する。この変形例では、第1のヨーク21Aは、第1のヨーク21の第2の扇形部212を周方向に3等分し、その中の2個を扇形部212A,212Bとして、その両端に配置したものである。第2のヨーク22Aは、第2のヨーク22の第4の扇形部222を周方向に3等分し、その中の2個を扇形部222A,222Bとして、その両端に配置したものである。第3のヨーク23Aは、第3のヨーク23の第5の扇形部231及び第6の扇形部232を周方向に3等分し、その中の2個を扇形部231A,231B,232A,232Bとして、その両端にそれぞれ配置したものである。
[Modification]
Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a view showing a modification in which the shapes of the facing surfaces of the first yoke 21, the second yoke 22 and the third yoke 23 are modified, and corresponds to FIG. In this modified example, the first yoke 21A divides the second sector 212 of the first yoke 21 into three equal parts in the circumferential direction, and two of them are arranged at both ends as sector portions 212A and 212B. It is a thing. The second yoke 22A is obtained by dividing the fourth sector 222 of the second yoke 22 into three equal parts in the circumferential direction, and arranging two of them as sector portions 222A and 222B at both ends thereof. The third yoke 23A divides the fifth sector 231 and the sixth sector 232 of the third yoke 23 into three equal parts in the circumferential direction, and two of them are sector parts 231A, 231B, 232A, 232B. As shown in FIG.

例えば、3等分に分割する前の扇形部の中心角が45度場合、分割後の扇形部の中心角は15度となる。扇形部の角度は、トーションバー13の最大捩じれ角に応じて決定される。トーションバー13の最大捩じれ角が約30度の場合には、上述の実施の形態に示した扇形部のように、その中心角は45度程度が好ましく、最大捩じれ角が約10度の場合には、この変形例のように扇形部の中心角は15度程度が好ましい。   For example, when the central angle of the sector part before being divided into three equal parts is 45 degrees, the central angle of the sector part after the division is 15 degrees. The angle of the fan-shaped portion is determined according to the maximum twist angle of the torsion bar 13. When the maximum twist angle of the torsion bar 13 is about 30 degrees, the central angle is preferably about 45 degrees as in the fan-shaped portion shown in the above embodiment, and when the maximum twist angle is about 10 degrees. As in this modification, the central angle of the sector is preferably about 15 degrees.

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

[1]第1の回転軸(11)と第2の回転軸(12)とを結合し、前記第1の回転軸(11)と前記第2の回転軸(12)との間で伝達されるトルクに応じて捩じれる軸状の弾性部材(13)と、前記第1の回転軸(11)と共に回転するように設けられた環状の磁石(20)と、前記第1の回転軸(11)及び前記磁石(20)と共に回転し、前記磁石(20)の一方の磁極(N極)に対して磁気的に結合するように前記磁石(20)の内周面に配置され、前記磁石(20)の一端面から前記第1の回転軸(11)の軸方向に沿って延出するように設けられた第1の軟磁性部材(21)と、前記第1の回転軸(11)及び前記磁石(20)と共に回転し、前記磁石(20)の他方の磁極(S極)に対して磁気的に結合するように前記磁石(20)の内周面に配置され、前記磁石(20)の一端面から前記第1の回転軸(11)の軸方向に沿って延出するように設けられた第2の軟磁性部材(22)と、前記第2の回転軸(12)と共に回転するように設けられ、前記第1及びの第2の軟磁性部材(21,22)に対して磁気的に結合するように所定の間隙をもって配置された第3の軟磁性部材(23)と、回転する前記第1の軟磁性部材(21)に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第4の軟磁性部材(24)と、回転する前記第2の軟磁性部材(22)に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第5の軟磁性部材(25)と、前記第3及び第4の軟磁性部材(24,25)間に発生する磁束密度を検出する磁気検出素子(26)と、前記磁石(20)の側方に配置され、前記磁石(20)の回転に伴い変化する磁束密度を検出することによって、前記第1の回転軸(11)の回転角を検出する回転検出部(29)と、を備えた車両用検出装置(1)。 [1] The first rotating shaft (11) and the second rotating shaft (12) are coupled and transmitted between the first rotating shaft (11) and the second rotating shaft (12). A shaft-like elastic member (13) that is twisted according to the torque to be rotated, an annular magnet (20) that is provided so as to rotate together with the first rotating shaft (11), and the first rotating shaft (11 ) And the magnet (20), and is disposed on the inner peripheral surface of the magnet (20) so as to be magnetically coupled to one magnetic pole (N pole) of the magnet (20). 20), a first soft magnetic member (21) provided so as to extend along the axial direction of the first rotating shaft (11), the first rotating shaft (11), and The magnet (20) rotates with the magnet (20) and is magnetically coupled to the other magnetic pole (S pole) of the magnet (20). 0) and a second soft magnetic member (22) provided so as to extend from one end surface of the magnet (20) along the axial direction of the first rotating shaft (11). ) And the second rotating shaft (12) so as to rotate with a predetermined gap so as to be magnetically coupled to the first and second soft magnetic members (21, 22). A fourth soft magnetic member (23) disposed and a fourth soft magnetic member magnetically coupled to the rotating first soft magnetic member (21) with a predetermined gap so that the magnetic resistance does not change. A magnetic member (24) and a fifth soft magnetic member (25) magnetically coupled with a predetermined gap so that the magnetic resistance does not change with respect to the rotating second soft magnetic member (22); Detects the magnetic flux density generated between the third and fourth soft magnetic members (24, 25). Of the first rotating shaft (11) by detecting a magnetic flux density which is arranged on the side of the magnetism detecting element (26) and the magnet (20) and which changes as the magnet (20) rotates. A vehicle detection device (1) comprising: a rotation detection unit (29) for detecting a rotation angle.

[2]前記第1の軟磁性部材(21)は、その外周面が前記磁石(20)の内周面に固着され、前記磁石(20)の内周を外周とし、前記第1の回転軸(11)の外周を内周とし、前記磁石(20)の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って前記第2の回転軸(12)側に延出する第1の扇形部(211)と、前記第1の回転軸(11)の外周を内周とし、その外周面が前記第3の軟磁性部材(24)の内周面から所定の間隙で形成される周を外周とする第2の扇形部(212)とから構成され、前記第2の軟磁性部材(22)は、その外周面が前記磁石(20)の内周面に固着され、前記磁石の内周を外周とし、前記第1の回転軸(11)の外周を内周とし、前記磁石(20)の前記一端面から前記第1の回転軸(11)の軸方向に沿って前記第2の回転軸(12)側に延出する第3の扇形部(221)と、前記第1の回転軸(11)の外周を内周とし、その外周面が前記第4の軟磁性部材(25)の内周面から所定の間隙で形成される周を外周とする第4の扇形部(222)とから構成され、前記第3の軟磁性部材(23)は、前記第2の扇形部(212)の下面に対向し、前記第2の扇形部(212)と同じ形状をした第5の扇形部(231)と、前記第4の扇形部(222)の下面に対向し、前記第4の扇形部(222)と同じ形状をした第6の扇形部(232)と、前記第5の扇形部(231)と前記第6の扇形部(232)を接続する第7の扇形部(233)とから構成され、前記第4の軟磁性部材(24)は、その内周面が前記第2の扇形部(212)の外周面から所定の間隙を持って対向するように形成されたリング形状をし、前記第5の軟磁性部材(25)は、その内周面が前記第4の扇形部(222)の外周面から所定の間隙を持って対向するように形成されたリング形状をしている、前記[1]に記載の車両用検出装置(1)。 [2] An outer peripheral surface of the first soft magnetic member (21) is fixed to an inner peripheral surface of the magnet (20), an inner periphery of the magnet (20) is an outer periphery, and the first rotating shaft is provided. A first sector portion having an outer periphery of (11) as an inner periphery and extending from one end surface of the magnet (20) toward the second rotation shaft (12) along the axial direction of the first rotation shaft. (211) and an outer periphery of the first rotating shaft (11) as an inner periphery, and an outer periphery of the outer periphery is defined by a predetermined gap from the inner peripheral surface of the third soft magnetic member (24). The second soft magnetic member (22) is fixed to the inner peripheral surface of the magnet (20), and the second soft magnetic member (22) is fixed to the inner peripheral surface of the magnet. An outer periphery, and an outer periphery of the first rotating shaft (11) is an inner periphery, from the one end surface of the magnet (20) to the axial direction of the first rotating shaft (11). Thus, the outer periphery of the third fan-shaped portion (221) extending toward the second rotating shaft (12) and the outer periphery of the first rotating shaft (11) is the fourth outer periphery. A fourth sector part (222) having an outer periphery defined by a predetermined gap from the inner peripheral surface of the soft magnetic member (25), and the third soft magnetic member (23) The second fan-shaped part (212) is opposed to the lower surface of the second fan-shaped part (212), and the fifth fan-shaped part (231) having the same shape as the second fan-shaped part (212) is opposed to the lower surface of the fourth fan-shaped part (222). And a sixth sector (232) having the same shape as the fourth sector (222), a fifth sector (231), and a sixth sector (232) connecting the sixth sector (232). The fourth soft magnetic member (24) has an inner peripheral surface that is the outer periphery of the second sector (212). The fifth soft magnetic member (25) has a ring shape formed so as to be opposed to each other with a predetermined gap from the outer peripheral surface of the fourth sector (222). The vehicle detection device (1) according to the above [1], which has a ring shape formed so as to face each other with a gap.

[3]それぞれ対向する前記第2の扇形部(212)及び前記第5の扇形部(231)、並びに前記第4の扇形部(222)及び前記第6の扇形部(232)を、前記第1の回転軸の周方向に分割された複数の扇形部(212A,212B,222A,222B,231A,231B,232A,232B)で構成する前記[1]又は[2]に記載の車両用検出装置(1)。 [3] The second sector part (212) and the fifth sector part (231), the fourth sector part (222) and the sixth sector part (232), which are opposed to each other, The vehicle detection device according to [1] or [2], including a plurality of fan-shaped portions (212A, 212B, 222A, 222B, 231A, 231B, 232A, 232B) divided in the circumferential direction of one rotation shaft. (1).

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。   While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the present embodiment are essential for the means for solving the problems of the invention.

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、検出用磁石20を径方向Bに沿って一対の磁極(N極及びS極)からなる2極構成としたが、4極以上のリング状磁石で構成してもよい。この場合、第1、第2及び第3のヨークとして、検出用磁石の極数及びN極とS極との境界間に対応して、それぞれの磁極毎に設けるようにすればよい。   The present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the detection magnet 20 has a two-pole configuration including a pair of magnetic poles (N pole and S pole) along the radial direction B. Good. In this case, the first, second, and third yokes may be provided for each magnetic pole corresponding to the number of poles of the detection magnet and the boundary between the N pole and the S pole.

また、上記実施の形態では、磁気検出素子26及び角度用磁気検出素子29により磁束を検出しているが、磁気検出素子26及び角度用磁気検出素子29の数や形状について特に制限はない。   In the above embodiment, the magnetic flux is detected by the magnetic detection element 26 and the angle magnetic detection element 29. However, the number and shape of the magnetic detection element 26 and the angle magnetic detection element 29 are not particularly limited.

また、上記実施の形態では、第1のヨーク21の第2の扇形部212の外周面が第1のガイドリング24の内周面から所定の間隙を持って対向するように形成しているが、回転によって磁気的結合が変化しないように所定の間隙をもって配置してあればよいので、第1のヨーク21の下面が第1のガイドリング24の上面に、第1のヨーク21の上面が第1のガイドリング24の下面に、又は第1のヨーク21が第1のガイドリング24の上面及び下面をそれぞれ挟み込むように配置してあってもよい。このように上面及び/又は下面に配置する場合は、第1のヨーク21の形状は扇形に限定されるものではなく、磁気的結合が変化しない形状であればよい。   In the above embodiment, the outer peripheral surface of the second sector 212 of the first yoke 21 is formed to face the inner peripheral surface of the first guide ring 24 with a predetermined gap. The lower surface of the first yoke 21 may be disposed on the upper surface of the first guide ring 24 and the upper surface of the first yoke 21 may be disposed on the first surface so that the magnetic coupling is not changed by rotation. The lower surface of one guide ring 24 or the first yoke 21 may be arranged so as to sandwich the upper surface and the lower surface of the first guide ring 24, respectively. Thus, when arrange | positioning on an upper surface and / or a lower surface, the shape of the 1st yoke 21 is not limited to a fan shape, What is necessary is just a shape which magnetic coupling does not change.

また、上記実施の形態では、第2のヨーク22の第4の扇形部222の外周面が第2のガイドリング25の内周面から所定の間隙を持って対向するように形成しているが、回転によって磁気的結合が変化しないように所定の間隙をもって配置してあればよいので、第2のヨーク22の下面が第2のガイドリング25の上面に、第2のヨーク22の上面が第2のガイドリング25の下面に、第2のヨーク22が第2のガイドリング25の上面及び下面をそれぞれ挟み込むように配置してあってもよい。このように上面及び/又は下面に配置する場合は、第1のヨーク21の形状は扇形に限定されるものではなく、磁気的結合が変化しない形状であればよい。   In the above embodiment, the outer peripheral surface of the fourth sector 222 of the second yoke 22 is formed to face the inner peripheral surface of the second guide ring 25 with a predetermined gap. Since it is only necessary that the magnetic coupling is arranged with a predetermined gap so that the magnetic coupling is not changed by the rotation, the lower surface of the second yoke 22 is on the upper surface of the second guide ring 25 and the upper surface of the second yoke 22 is on the first surface. The second yoke 22 may be disposed on the lower surface of the second guide ring 25 so as to sandwich the upper surface and the lower surface of the second guide ring 25. Thus, when arrange | positioning on an upper surface and / or a lower surface, the shape of the 1st yoke 21 is not limited to a fan shape, What is necessary is just a shape which magnetic coupling does not change.

上記実施の形態では、角度用磁気検出素子29を検出用磁石20の側方であって保持部材27の上方に配置しているが、トルク検出部2を構成する第1、第2及び第3のヨーク21,22,23、並びに第1及び第2のガイドリング24,25からの磁気的干渉の影響を受け難い場所であれば、これ以外の場所でもよい。   In the above-described embodiment, the angle magnetic detection element 29 is disposed on the side of the detection magnet 20 and above the holding member 27. However, the first, second, and third components constituting the torque detection unit 2 are used. Other locations may be used as long as they are difficult to be affected by the magnetic interference from the yokes 21, 22, and 23 and the first and second guide rings 24 and 25.

また、上記実施の形態では、操舵角すなわち回転角を検出する場合について説明したが、ステアリング軸10の回転数を検出する手段を設けることによって、ステアリング軸10の絶対的な回転位置を検出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the steering angle, that is, the rotation angle is detected has been described. However, by providing a means for detecting the rotation speed of the steering shaft 10, the absolute rotation position of the steering shaft 10 is detected. It may be.

上記変形例では、第1から第3のヨーク21A,22A,23Aのそれぞれ対向する個所が周方向に2分割してある場合について説明したが、さらに多分割してあってもよい。さらに、第1から第3のヨーク21,22,23,21A,22A,23Aのそれぞれ対向する個所を径方向Bに沿って分割し、対向するヨークの一方に周方向に沿った溝(凹部)を設け、他方にこの溝(凹部)内に所定の間隙を持って進入するような凸部を設けることによって、それぞれのヨークの対向面積を拡大するようにしてもよい。   In the above modification, the description has been given of the case where the opposing portions of the first to third yokes 21A, 22A, and 23A are divided into two in the circumferential direction, but they may be further divided into multiple parts. Further, the opposing portions of the first to third yokes 21, 22, 23, 21A, 22A, and 23A are divided along the radial direction B, and grooves (concave portions) along the circumferential direction are formed on one of the opposing yokes. May be provided, and on the other side, a convex portion that enters the groove (concave portion) with a predetermined gap may be provided, so that the opposing area of each yoke may be increased.

1…車両用検出装置
10…ステアリング軸
11…入力軸
12…出力軸
13…トーションバー(弾性部材)
2…トルク検出部
20…検出用磁石
20a,20b…境界
21,21A…第1のヨーク(第1の軟磁性部材)
22,22A…第2のヨーク(第2の軟磁性部材)
23,23A…第3のヨーク(第3の軟磁性部材)
211…第1の扇形部
212…第2の扇形部
221…第3の扇形部
222…第4の扇形部
231…第5の扇形部
232…第6の扇形部
233…第7の扇形部
24…第1のガイドリング(第5の軟磁性部材)
25…第2のガイドリング(第6の軟磁性部材)
26…磁気検出素子
27,28…保持部材
29…角度用磁気検出素子
3…回転検出部
M1,M2,M3…磁路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle detection apparatus 10 ... Steering shaft 11 ... Input shaft 12 ... Output shaft 13 ... Torsion bar (elastic member)
2 ... Torque detection unit 20 ... Detection magnets 20a, 20b ... Boundaries 21, 21A ... First yoke (first soft magnetic member)
22, 22A ... second yoke (second soft magnetic member)
23, 23A ... third yoke (third soft magnetic member)
211 ... first sector 212 ... second sector 221 ... third sector 222 ... fourth sector 231 ... fifth sector 232 ... sixth sector 233 ... seventh sector 24 ... First guide ring (fifth soft magnetic member)
25. Second guide ring (sixth soft magnetic member)
26 ... Magnetic detection elements 27, 28 ... Holding member 29 ... Angle magnetic detection element 3 ... Rotation detector M1, M2, M3 ... Magnetic path

Claims (3)

第1の回転軸と第2の回転軸とを結合し、前記第1の回転軸と前記第2の回転軸との間で伝達されるトルクに応じて捩じれる軸状の弾性部材と、
前記第1の回転軸と共に回転するように設けられた環状の磁石と、
前記第1の回転軸及び前記磁石と共に回転し、前記磁石の一方の磁極に対して磁気的に結合するように前記磁石の内周面に配置され、前記磁石の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って延出するように設けられた第1の軟磁性部材と、
前記第1の回転軸及び前記磁石と共に回転し、前記磁石の他方の磁極に対して磁気的に結合するように前記磁石の内周面に配置され、前記磁石の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って延出するように設けられた第2の軟磁性部材と、
前記第2の回転軸と共に回転するように設けられ、前記第1及びの第2の軟磁性部材に対して磁気的に結合するように所定の間隙をもって配置された第3の軟磁性部材と、
回転する前記第1の軟磁性部材に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第4の軟磁性部材と、
回転する前記第2の軟磁性部材に対して磁気抵抗が変化しないように所定の間隙をもって磁気的に結合される第5の軟磁性部材と、
前記第3及び第4の軟磁性部材間に発生する磁束密度を検出する磁気検出素子と、
前記磁石の側方に配置され、前記磁石の回転に伴い変化する磁束密度を検出することによって、前記第1の回転軸の回転角を検出する回転検出部と、
を備えた車両用検出装置。
A shaft-like elastic member that couples the first rotating shaft and the second rotating shaft and is twisted according to the torque transmitted between the first rotating shaft and the second rotating shaft;
An annular magnet provided to rotate with the first rotating shaft;
It rotates with the first rotating shaft and the magnet, and is arranged on the inner peripheral surface of the magnet so as to be magnetically coupled to one magnetic pole of the magnet, and the first rotation from the one end surface of the magnet A first soft magnetic member provided to extend along the axial direction of the shaft;
It rotates with the first rotating shaft and the magnet, and is disposed on the inner peripheral surface of the magnet so as to be magnetically coupled to the other magnetic pole of the magnet, and the first rotation from the one end surface of the magnet A second soft magnetic member provided to extend along the axial direction of the shaft;
A third soft magnetic member provided to rotate together with the second rotating shaft and disposed with a predetermined gap so as to be magnetically coupled to the first and second soft magnetic members;
A fourth soft magnetic member magnetically coupled with a predetermined gap so that the magnetic resistance does not change with respect to the rotating first soft magnetic member;
A fifth soft magnetic member magnetically coupled with a predetermined gap so that the magnetic resistance does not change with respect to the rotating second soft magnetic member;
A magnetic detection element for detecting a magnetic flux density generated between the third and fourth soft magnetic members;
A rotation detector that is disposed on a side of the magnet and detects a rotation angle of the first rotation shaft by detecting a magnetic flux density that changes with rotation of the magnet;
A vehicle detection device comprising:
前記第1の軟磁性部材は、その外周面が前記磁石の内周面に固着され、前記磁石の内周を外周とし、前記第1の回転軸の外周を内周とし、前記磁石の一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って前記第2の回転軸側に延出する第1の扇形部と、前記第1の回転軸の外周を内周とし、その外周面が前記第3の軟磁性部材の内周面から所定の間隙で形成される周を外周とする第2の扇形部とから構成され、
前記第2の軟磁性部材は、その外周面が前記磁石の内周面に固着され、前記磁石の内周を外周とし、前記第1の回転軸の外周を内周とし、前記磁石の前記一端面から前記第1の回転軸の軸方向に沿って前記第2の回転軸側に延出する第3の扇形部と、前記第1の回転軸の外周を内周とし、その外周面が前記第4の軟磁性部材の内周面から所定の間隙で形成される周を外周とする第4の扇形部とから構成され、
前記第3の軟磁性部材は、前記第2の扇形部の下面に対向し、前記第2の扇形部と同じ形状をした第5の扇形部と、前記第4の扇形部の下面に対向し、前記第4の扇形部と同じ形状をした第6の扇形部と、前記第5の扇形部と前記第6の扇形部を接続する第7の扇形部とから構成され、
前記第4の軟磁性部材は、その内周面が前記第2の扇形部の外周面から所定の間隙を持って対向するように形成されたリング形状をし、
前記第5の軟磁性部材は、その内周面が前記第4の扇形部の外周面から所定の間隙を持って対向するように形成されたリング形状をしている、
請求項1に記載の車両用検出装置。
The outer surface of the first soft magnetic member is fixed to the inner peripheral surface of the magnet, the inner periphery of the magnet is the outer periphery, the outer periphery of the first rotating shaft is the inner periphery, and one end surface of the magnet The first fan-shaped portion extending to the second rotating shaft side along the axial direction of the first rotating shaft from the outer periphery of the first rotating shaft is defined as the inner periphery, and the outer peripheral surface is the first rotating shaft. A second fan-shaped portion having an outer periphery defined by a predetermined gap from the inner peripheral surface of the soft magnetic member,
The second soft magnetic member has an outer peripheral surface fixed to an inner peripheral surface of the magnet, an inner periphery of the magnet as an outer periphery, an outer periphery of the first rotating shaft as an inner periphery, and the one of the magnets. A third sector extending from the end surface along the axial direction of the first rotating shaft toward the second rotating shaft, and an outer periphery of the first rotating shaft as an inner periphery, the outer peripheral surface of which is A fourth sector having a circumference formed by a predetermined gap from the inner circumferential surface of the fourth soft magnetic member,
The third soft magnetic member is opposed to the lower surface of the second sector part, and is opposed to the fifth sector part having the same shape as the second sector part, and the lower surface of the fourth sector part. The sixth sector having the same shape as the fourth sector, and the seventh sector connecting the fifth sector and the sixth sector,
The fourth soft magnetic member has a ring shape formed such that an inner peripheral surface thereof is opposed to an outer peripheral surface of the second sector portion with a predetermined gap,
The fifth soft magnetic member has a ring shape formed such that an inner peripheral surface thereof is opposed to an outer peripheral surface of the fourth sector portion with a predetermined gap.
The vehicle detection device according to claim 1.
それぞれ対向する前記第2の扇形部及び前記第5の扇形部、並びに前記第4の扇形部及び前記第6の扇形部を、前記第1の回転軸の周方向に分割された複数の扇形部で構成する
請求項1又は2に記載の車両用検出装置。
A plurality of sector portions obtained by dividing the second sector portion and the fifth sector portion, and the fourth sector portion and the sixth sector portion, which face each other, in the circumferential direction of the first rotation axis. The vehicle detection device according to claim 1 or 2.
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