JP2002090109A - Rotating angle detector, torque detector and steering device - Google Patents
Rotating angle detector, torque detector and steering deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転角度
を検出する回転角検出装置、回転軸に加わる回転トルク
を検出するトルク検出装置、及びこれらを備える自動車
用の舵取装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting device for detecting a rotation angle of a rotating shaft, a torque detecting device for detecting a rotating torque applied to the rotating shaft, and a steering device for an automobile provided with these devices.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は、従来の舵取装置の要部の構成を
示す模式図である。図に示すように、上端を舵輪（ステ
アリングホイール）３０に連結された入力軸３１と、下
端を舵取機構のピニオン３３に連結された出力軸３２と
を、トーションバー３４を介して同軸上に連結し、前記
舵輪３０と舵取機構とを連絡する操舵軸３が構成されて
いる。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of a conventional steering device. As shown in the figure, an input shaft 31 whose upper end is connected to a steering wheel (steering wheel) 30 and an output shaft 32 whose lower end is connected to a pinion 33 of a steering mechanism are coaxially connected via a torsion bar 34. A steering shaft 3 that is connected to communicate the steering wheel 30 and a steering mechanism is configured.
【０００３】入力軸３１には、出力軸３２との連結側端
部近傍に、複数の傾斜部２０，２０，…を有する磁性体
製のターゲット２が設けられている。傾斜部２０，２
０，…は、夫々が入力軸３１の軸長方向に対して略等角
度傾斜した板状をなしており、夫々の傾斜部２０，２
０，…は、相隣する２つの傾斜部２０，２０の入力軸３
１の周方向について互いに近接する側の夫々の端部が入
力軸３１の周方向の略同一位置にあるように配されてい
る。同様に、出力軸３２にも、入力軸３１との連結側端
部近傍に、複数の傾斜部２０，２０，…を有する磁性体
製のターゲット２が設けられている。The input shaft 31 is provided with a magnetic target 2 having a plurality of inclined portions 20, 20,... Near the end on the side of connection with the output shaft 32. Inclined part 20, 2
0,... Each have a plate shape that is inclined at substantially the same angle with respect to the axial length direction of the input shaft 31, and the respective inclined portions 20, 2
0,... Are input shafts 3 of two adjacent inclined portions 20, 20.
The input shafts 31 are arranged such that their respective ends close to each other in the circumferential direction are substantially at the same position in the circumferential direction of the input shaft 31. Similarly, the output shaft 32 is provided with a magnetic target 2 having a plurality of inclined portions 20, 20,... Near the end on the connection side with the input shaft 31.
【０００４】このようなターゲット２，２の外側には、
操舵軸３の周方向の異なる２位置夫々に、ターゲット
２，２の外縁に臨むように２個のセンサボックス１ａ，
１ｂが配されている。このセンサボックス１ａ，１ｂ
は、前記入力軸３１及び出力軸３２を支承するハウジン
グ等の動かない部位に固定支持されている。[0004] Outside such targets 2 and 2,
At two different positions in the circumferential direction of the steering shaft 3, two sensor boxes 1 a,
1b is arranged. These sensor boxes 1a, 1b
Is fixedly supported on a stationary part such as a housing that supports the input shaft 31 and the output shaft 32.
【０００５】一方のセンサボックス１ａの内部には、入
力軸３１側のターゲット２に対向する磁気センサ１Ａ
と、出力軸３２側のターゲット２に対向する磁気センサ
１Ｂとが、周方向位置を合わせて収納されており、同じ
くセンサボックス１ｂの内部には、入力軸３１側のター
ゲット２に対向する磁気センサ２Ａと、出力軸３２側の
ターゲット２に対向する磁気センサ２Ｂとが、周方向位
置を合わせて収納されている。In one sensor box 1a, a magnetic sensor 1A facing the target 2 on the input shaft 31 side is provided.
And a magnetic sensor 1B opposed to the target 2 on the output shaft 32 side are accommodated so as to be aligned in the circumferential direction. Similarly, inside the sensor box 1b, a magnetic sensor opposed to the target 2 on the input shaft 31 side is provided. The magnetic sensor 2 </ b> A and the magnetic sensor 2 </ b> B facing the target 2 on the output shaft 32 side are accommodated in the circumferential direction.
【０００６】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂは、周
辺磁界の変化に応じて出力電圧を変えるように構成され
ており、これらの出力ＶA ，ＶB ，ｖA ，ｖB は、マイ
クロプロセッサを用いてなる演算処理部４に与えられて
いる。[0006] Magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B is configured to vary the output voltage in response to changes in the ambient magnetic field, these outputs V A, V B, v A , v B , the microprocessor Is given to the arithmetic processing unit 4 using.
【０００７】図６は、従来の舵取装置に用いられる磁気
センサ１Ａの出力波形を示す説明図である。ターゲット
２が８個の傾斜部２０，２０，…を有する場合、傾斜部
２０，２０，…は４５°毎に配されることとなり、これ
によって、入力軸３１の周面を展開したときの傾斜部２
０，２０，…の配置パターンは、図６（ａ）に示すよう
に、入力軸３１の軸長方向（図中縦方向）に対して略等
角度傾斜した互いに平行な８個の板が、相隣する板の入
力軸３１の周方向（図中横方向）について互いに近接す
る端部が入力軸３１の周方向の位置を合わせられた状態
で並べられた如きパターンとなっている。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an output waveform of a magnetic sensor 1A used in a conventional steering device. When the target 2 has eight inclined portions 20, 20,..., The inclined portions 20, 20,. Part 2
The arrangement pattern of 0, 20,..., As shown in FIG. 6A, includes eight parallel plates that are inclined at substantially equal angles with respect to the axial length direction of the input shaft 31 (vertical direction in the figure). In the circumferential direction of the input shaft 31 of the adjacent plates (lateral direction in the drawing), the adjacent ends are arranged in a state where the positions of the input shaft 31 in the circumferential direction are aligned.
【０００８】入力軸３１が回転したとき、傾斜部２０，
２０，…が磁気センサ１Ａの近傍を通過する。磁気セン
サ１Ａは、これの近傍を通過する傾斜部２０のうちの磁
気センサ１Ａに最も近接する部分が、この傾斜部２０の
下側端部付近である場合には、低い出力電圧を発生し、
また前記部分が傾斜部２０の上側端部付近である場合に
は、高い出力電圧を発生するようになしてあり、更に前
記下側端部付近及び上側端部付近の間では、近接する磁
性体の上下方向の位置に比例した出力電圧を発生するよ
うになしてある。When the input shaft 31 rotates, the inclined portion 20,
20 pass near the magnetic sensor 1A. The magnetic sensor 1A generates a low output voltage when the portion of the inclined portion 20 passing therethrough that is closest to the magnetic sensor 1A is near the lower end of the inclined portion 20,
When the portion is near the upper end of the inclined portion 20, a high output voltage is generated. Further, between the vicinity of the lower end and the vicinity of the upper end, a magnetic material close to the upper end is provided. To generate an output voltage proportional to the vertical position.
【０００９】従って、磁気センサ１Ａの出力ＶA の電圧
波形は、図６（ｂ）に示すように、磁気センサ１Ａに対
向する傾斜部２０の周方向の長さに応じた周期にて略線
形に変化する波形となる。このような出力ＶA を入力軸
３１の４５°毎の回転角度に対応付け、出力ＶA の昇降
回数の係数を併用することにより、出力ＶA から入力軸
３１の回転角度を検出することができる。また、磁気セ
ンサ１Ｂ，２Ａ，２Ｂについても同様の構成としてあ
る。Accordingly, the voltage waveform of the output VA of the magnetic sensor 1A is substantially linear with a period corresponding to the circumferential length of the inclined portion 20 facing the magnetic sensor 1A, as shown in FIG. Waveform. Correspondence to the rotational angle of each 45 ° of input shaft 31 such an output V A, the combined use of coefficients of lift count output V A, is possible to detect the rotation angle of the input shaft 31 from the output V A it can. The magnetic sensors 1B, 2A, and 2B have the same configuration.
【００１０】そして、検出した入力軸３１の回転角度
と、出力軸３２の回転角度との差分を求めることによ
り、舵輪３０に加えられた回転トルクを求め、このよう
にして得られた回転角度及び回転トルクを用いて、出力
軸３２に繋がる電動モータ（図示せず）を駆動し、操舵
補助を行うようになっている。Then, a difference between the detected rotation angle of the input shaft 31 and the rotation angle of the output shaft 32 is obtained, thereby obtaining the rotation torque applied to the steering wheel 30. An electric motor (not shown) connected to the output shaft 32 is driven by using the rotational torque to perform steering assist.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
従来の舵取装置では、以下に説明する理由によって、回
転角度検出装置の角度検出精度が低いという問題があっ
た。However, the conventional steering apparatus as described above has a problem that the angle detection accuracy of the rotation angle detecting apparatus is low for the following reasons.
【００１２】ターゲット２の傾斜部２０，２０，…は、
ターゲット２を成形するときの加工精度によって、相隣
する傾斜部２０，２０の入力軸３１及び出力軸３２の周
方向について互いに近接する端部が入力軸３１及び出力
軸３２の周方向に重なり合ったり、離隔したりすること
がある。図７は、相隣する傾斜部２０，２０間の距離が
一定でない場合の従来の舵取装置に用いられる磁気セン
サ１Ａの出力波形を示す説明図である。相隣する傾斜部
２０，２０の互いに近接する端部が周方向の略同一位置
にあるとき、この位置では一方の傾斜部２０の上側端部
が磁化されることにより発生する磁界と、他方の傾斜部
２０の下側端部が磁化されることにより発生する磁界と
が合成され、この位置に磁気センサ１Ａが位置した場合
の磁気センサ１Ａの出力電圧は、検出磁界の強さが０の
場合の出力電圧（以下、基準電圧という）と略同一とな
る。The inclined portions 20, 20,...
Depending on the processing accuracy when the target 2 is formed, the ends of the adjacent inclined portions 20, 20 which are close to each other in the circumferential direction of the input shaft 31 and the output shaft 32 may overlap in the circumferential direction of the input shaft 31 and the output shaft 32. , May be separated. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an output waveform of the magnetic sensor 1A used in the conventional steering device when the distance between the adjacent inclined portions 20, 20 is not constant. When the mutually adjacent ends of the adjacent inclined portions 20 and 20 are located at substantially the same position in the circumferential direction, at this position, a magnetic field generated by magnetizing the upper end of one inclined portion 20 and a magnetic field generated by the other end. The magnetic field generated when the lower end of the inclined portion 20 is magnetized is synthesized, and the output voltage of the magnetic sensor 1A when the magnetic sensor 1A is located at this position is determined when the strength of the detected magnetic field is 0. (Hereinafter referred to as a reference voltage).
【００１３】一方、相隣する傾斜部２０，２０の互いに
近接する端部が周方向において重なり合う状態となって
いるとき、この重なり合っている部分では上側の傾斜部
２０と下側の傾斜部２０とが夫々磁化されることにより
発生する磁界が合成され、相隣する傾斜部２０，２０の
互いに近接する端部が周方向の略同一位置にあるときに
比して、磁界が合成される範囲が大きくなる。このよう
な範囲に磁気センサ１Ａがある場合には、磁気センサ１
Ａの出力電圧が基準電圧に近付くので、磁気センサ１Ａ
の出力のピーク間の大きさが小さくなる。On the other hand, when the mutually adjacent ends of the adjacent inclined portions 20 and 20 are in a state of overlapping in the circumferential direction, the upper inclined portion 20 and the lower inclined portion 20 are not overlapped with each other in the overlapping portion. Are magnetized, and the magnetic field generated by the magnetization is synthesized, and the range in which the magnetic field is synthesized is smaller than when the mutually adjacent ends of the adjacent inclined portions 20 and 20 are at substantially the same position in the circumferential direction. growing. When the magnetic sensor 1A is in such a range, the magnetic sensor 1A
A, since the output voltage of A approaches the reference voltage, the magnetic sensor 1A
The size between the output peaks becomes smaller.
【００１４】また、相隣する傾斜部２０，２０の互いに
近接する端部が周方向に離隔するときには、上側の傾斜
部２０と下側の傾斜部２０とから夫々発せられる磁界が
合成される範囲が小さくなり、この結果、磁気センサ１
Ａの出力のピーク間の大きさが大きくなる。When the mutually adjacent ends of the adjacent inclined portions 20 and 20 are separated from each other in the circumferential direction, the magnetic field generated from the upper inclined portion 20 and the magnetic field generated from the lower inclined portion 20 are combined. Is reduced, and as a result, the magnetic sensor 1
The size between the peaks of the output of A increases.
【００１５】従って、図７（ｂ）に示すように、磁気セ
ンサ１Ａの出力のピーク間の大きさが変動し、回転角度
の検出精度が低下する。Accordingly, as shown in FIG. 7B, the magnitude between the peaks of the output of the magnetic sensor 1A fluctuates, and the detection accuracy of the rotation angle decreases.
【００１６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、隣接する傾斜部の端部間を磁性体製の連結部で
連結することにより、ターゲットを成形するときの加工
精度に関係なく、出力のピーク間の大きさを略同一とす
ることができ、検出精度を向上させることができる回転
角検出装置、これを用いて回転軸に加わる回転トルクを
検出するトルク検出装置、及びこれらを備える舵取装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and by connecting the ends of adjacent inclined portions with a connecting portion made of a magnetic material, regardless of the processing accuracy when molding a target. A rotation angle detection device that can make the magnitude between output peaks substantially the same and can improve detection accuracy, a torque detection device that detects a rotation torque applied to a rotation shaft using the rotation angle detection device, and An object of the present invention is to provide a steering device provided with the steering wheel.
【００１７】また、本発明の他の目的は、傾斜部の端部
から、この傾斜部に相隣する傾斜部の端部へ向けて磁性
体製の延設部を延設することにより、ターゲットを成型
するときの加工精度に関係なく、出力のピーク間の大き
さを略同一とすることができ、また回転角の検出に用い
る出力の線形領域を十分に確保することができる回転角
検出装置、これを用いて回転軸に加わる回転トルクを検
出するトルク検出装置、及びこれらを備える舵取装置を
提供することにある。Another object of the present invention is to extend a magnetic material extending portion from an end of the inclined portion to an end of the inclined portion adjacent to the inclined portion. Rotation angle detection device that can make the size between the output peaks substantially the same regardless of the processing accuracy when molding the mold, and can sufficiently secure the linear region of the output used for detecting the rotation angle It is an object of the present invention to provide a torque detecting device for detecting a rotational torque applied to a rotating shaft using the same, and a steering device including the same.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】第１発明に係る回転角検
出装置は、回転軸の周方向に並設され、前記回転軸の軸
長方向に対して夫々が略等角度傾斜し、所定の磁性を有
する複数の傾斜部を具備するターゲットと、前記傾斜部
の並設位置に対向配置され、各傾斜部の通過に応じて変
化する出力を発する磁気センサとを備え、該磁気センサ
が対応する傾斜部の通過に応じて発生する出力に基づい
て前記回転軸の回転角度を求める構成としてある回転角
検出装置であって、前記ターゲットは、夫々の傾斜部の
前記周方向の一側の端部と、該傾斜部の前記周方向の一
側に相隣する傾斜部の前記周方向の他側の端部とを連結
すべく、前記周方向に並設され、傾斜部と略同一の磁性
を有する複数の連結部を具備することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detecting device which is arranged side by side in the circumferential direction of a rotating shaft, and each of the rotating angle detecting devices is inclined at substantially equal angles with respect to the axial direction of the rotating shaft. A target including a plurality of inclined portions having magnetism, and a magnetic sensor that is disposed opposite to the juxtaposed position of the inclined portions and emits an output that changes according to the passage of each inclined portion, the magnetic sensor corresponds to the target. A rotation angle detection device configured to determine a rotation angle of the rotation shaft based on an output generated in response to passage of the inclined portion, wherein the target is an end of each of the inclined portions on one side in the circumferential direction. In order to connect the inclined portion adjacent to one side in the circumferential direction of the inclined portion and the other end portion in the circumferential direction of the inclined portion, the same magnetic property as the inclined portion is provided in parallel with the circumferential direction. It is characterized by comprising a plurality of connecting portions.
【００１９】図８は、第１発明に係る回転角検出装置の
磁気センサの出力波形を示す説明図である。図８（ａ）
は、回転軸の周面を展開したときの傾斜部２０，２０，
…の配置パターンを示しており、図８（ｂ）は、磁気セ
ンサの出力波形を示している。第１発明に係る回転角検
出装置による場合は、相隣する傾斜部２０，２０の端部
間を連結部２１によって連結することによって、相隣す
る傾斜部２０，２０の端部間は回転軸の周方向に離隔す
ることが無くなる。傾斜部２０，２０，…及び連結部２
１，２１，…が磁性体製であるとき、この連結部２１付
近では、この連結部２１自身が磁化されることにより、
この部分に集中する磁界と、傾斜部２０の端部自身が磁
化されることにより、この部分に集中する磁界とが発生
しており、これらの磁界が合成される。このように磁界
が合成される範囲では、出力が基準電圧に近付くため、
図８（ｂ）に示すように、出力のピーク間の大きさは連
結部が無い場合に比して小さくなるが、連結部を設ける
ことにより、出力の夫々のピーク間の大きさが略一定と
なり、安定した回転角検出結果を得ることができ、回転
角検出精度を向上させることができる。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an output waveform of the magnetic sensor of the rotation angle detecting device according to the first invention. FIG. 8 (a)
Are inclined portions 20, 20, when the peripheral surface of the rotating shaft is developed.
, And FIG. 8B shows an output waveform of the magnetic sensor. In the case of the rotation angle detecting device according to the first aspect of the invention, the ends of the adjacent inclined portions 20, 20 are connected by the connecting portion 21 so that the ends of the adjacent inclined portions 20, 20 are connected to the rotating shaft. Are not separated in the circumferential direction. ... and the connecting part 2
When 1, 2,... Are made of a magnetic material, the connecting portion 21 itself is magnetized near the connecting portion 21 so that
A magnetic field concentrated on this portion and a magnetic field concentrated on this portion are generated by magnetizing the end of the inclined portion 20 itself, and these magnetic fields are combined. In the range where the magnetic field is combined in this way, the output approaches the reference voltage,
As shown in FIG. 8B, the size between the output peaks is smaller than when there is no connecting portion. However, by providing the connecting portion, the size between the respective output peaks is substantially constant. Thus, a stable rotation angle detection result can be obtained, and the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００２０】また、傾斜部２０，２０，…及び連結部２
１，２１，…が非磁性体製であり、これらの周囲の部分
が磁性体製であるときには、周囲の部分が磁化され、傾
斜部２０，２０，…及び連結部２１，２１，…が磁化さ
れないため、傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，２
１，…から離れた部分では強い磁界が発生し、傾斜部２
０，２０，…及び連結部２１，２１，…の付近の部分で
は弱い磁界が発生するようになる。従って、前述した磁
界が合成される範囲に相当する範囲では、傾斜部２０の
付近の部分から発生する弱い磁界と、連結部２１の付近
の部分から発生する弱い磁界とが合成されるので、弱い
磁界の範囲が大きくなり、出力が基準電圧に近付くこと
となって、出力のピーク間の大きさが連結部が無い場合
に比して小さくなるが、ピーク間の大きさが略一定とな
り、傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，２１，…が
磁性体製のときと同様、安定した回転角検出結果を得る
ことができ、回転角検出精度を向上させることができ
る。.., And the connecting portion 2
Are made of a non-magnetic material, and when their surrounding portions are made of a magnetic material, the surrounding portions are magnetized, and the inclined portions 20, 20,... And the connecting portions 21, 21,. , And the connecting portions 21 and 20,
A strong magnetic field is generated in a part away from
A weak magnetic field is generated in the vicinity of 0, 20,... And the connecting portions 21, 21,. Therefore, in a range corresponding to the range in which the above-described magnetic fields are combined, a weak magnetic field generated from a portion near the inclined portion 20 and a weak magnetic field generated from a portion near the coupling portion 21 are combined, and thus, are weak. As the range of the magnetic field increases, the output approaches the reference voltage, and the magnitude between the peaks of the output becomes smaller than when there is no connection part. As in the case where the parts 20, 20,... And the connecting parts 21, 21,... Are made of a magnetic material, a stable rotation angle detection result can be obtained, and the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００２１】第２発明に係る回転角検出装置は、回転軸
の周方向に並設され、前記回転軸の軸長方向に対して夫
々が略等角度傾斜し、所定の磁性を有する複数の傾斜部
を具備するターゲットと、前記傾斜部の並設位置に対向
配置され、各傾斜部の通過に応じて変化する出力を発す
る磁気センサとを備え、該磁気センサが対応する傾斜部
の通過に応じて発生する出力に基づいて前記回転軸の回
転角度を求める構成としてある回転角検出装置であっ
て、前記ターゲットは、夫々の傾斜部の前記周方向の一
側の端部と、該傾斜部の前記周方向の一側に相隣する傾
斜部の前記周方向の他側の端部とを前記周方向の略同一
位置に配してあり、前記一側の端部及び前記他側の端部
から、前記他側の端部及び前記一側の端部へ向けて、傾
斜部と略同一の磁性を有する延設部を夫々延設してある
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotation angle detecting device which is provided in parallel with a circumferential direction of a rotating shaft, each of which is inclined at substantially equal angles with respect to the axial length direction of the rotating shaft, and has a plurality of inclined surfaces having predetermined magnetism. And a magnetic sensor that is arranged opposite to the side-by-side position of the inclined section and emits an output that changes according to the passage of each inclined section, and the magnetic sensor responds to the passage of the corresponding inclined section. A rotation angle detection device configured to determine a rotation angle of the rotation shaft based on an output generated by the target, wherein the target includes one end in the circumferential direction of each of the inclined portions, The other end in the circumferential direction of the inclined portion adjacent to one side in the circumferential direction is arranged at substantially the same position in the circumferential direction, and the one end and the other end From the direction toward the other end and the one end, substantially the same magnetic properties as the inclined portion Characterized in that the extended portion are then respectively extended with.
【００２２】図９は、第２発明に係る回転角検出装置の
磁気センサの出力波形を示す説明図である。図９（ａ）
は、回転軸の周面を展開したときの傾斜部２０，２０，
…の配置パターンを示しており、図９（ｂ）は、磁気セ
ンサの出力波形を示している。第２発明に係る回転角検
出装置による場合は、傾斜部２０の端部から相隣する傾
斜部２０の端部へ向けて、回転軸の軸長方向に延設され
た延設部２２を設けることによって、相隣する傾斜部２
０，２０の端部間は回転軸の周方向に重なり合った状態
となり、前記周方向に前記相隣する傾斜部２０，２０の
端部間が離隔することが無くなる。この延設部２２付近
では、延設部２２自身又はこの周囲の部分が磁化される
ことにより、この部分に集中する磁界と、傾斜部２０の
端部自身又はこの周囲の部分が磁化されることにより、
この部分に集中する磁界とが発生しており、これらの磁
界が合成される。このように磁界が合成される範囲で
は、出力が基準電圧に近付くため、図９（ｂ）に示すよ
うに、出力のピーク間の大きさは延設部が無い場合に比
して小さくなるが、延設部を設けることにより、出力の
夫々のピーク間の大きさが略一定となり、安定した回転
角検出結果を得ることができ、回転角検出精度を向上さ
せることができる。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an output waveform of the magnetic sensor of the rotation angle detecting device according to the second invention. FIG. 9 (a)
Are inclined portions 20, 20, when the peripheral surface of the rotating shaft is developed.
, And FIG. 9B shows an output waveform of the magnetic sensor. In the case of the rotation angle detecting device according to the second invention, an extending portion 22 is provided extending from the end of the inclined portion 20 to the end of the adjacent inclined portion 20 in the axial direction of the rotating shaft. By this, the adjacent inclined portion 2
The ends of 0 and 20 are overlapped in the circumferential direction of the rotating shaft, and the ends of the adjacent inclined portions 20 and 20 in the circumferential direction are not separated. In the vicinity of the extension portion 22, the extension portion 22 itself or its surrounding portion is magnetized, so that the magnetic field concentrated on this portion and the end itself of the inclined portion 20 or its surrounding portion are magnetized. By
A magnetic field concentrated on this portion is generated, and these magnetic fields are combined. Since the output approaches the reference voltage in the range where the magnetic field is combined in this manner, as shown in FIG. 9B, the size between the output peaks is smaller than when no extension is provided. By providing the extension portion, the magnitude between the respective peaks of the output becomes substantially constant, a stable rotation angle detection result can be obtained, and the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００２３】また、傾斜部２０，２０，…及び延設部２
２，２２，…が非磁性体製であり、これらの周囲の部分
が磁性体製であるときには、周囲の部分が磁化され、傾
斜部２０，２０，…及び延設部２２，２２，…が磁化さ
れないため、傾斜部２０，２０，…及び延設部２２，２
２，…から離れた部分では強い磁界が発生し、傾斜部２
０，２０，…及び延設部２２，２２，…の付近の部分で
は弱い磁界が発生するようになる。従って、前述した磁
界が合成される範囲に相当する範囲では、傾斜部２０の
付近の部分から発生する弱い磁界と、連結部２１の付近
の部分から発生する弱い磁界とが合成されるので、弱い
磁界の範囲が大きくなり、出力が基準電圧に近付くこと
となって、出力のピーク間の大きさが連結部が無い場合
に比して小さくなるが、ピーク間の大きさが略一定とな
り、傾斜部２０，２０，…及び延設部２２，２２，…が
磁性体製のときと同様、安定した回転角検出結果を得る
ことができ、回転角検出精度を向上させることができ
る。Also, the inclined portions 20, 20,...
Are made of a non-magnetic material, and when the surrounding portions are made of a magnetic material, the surrounding portions are magnetized, and the inclined portions 20, 20,... And the extended portions 22, 22,. Since they are not magnetized, the inclined portions 20, 20,.
A strong magnetic field is generated in a portion away from
A weak magnetic field is generated in portions near 0, 20,... And the extended portions 22, 22,. Therefore, in a range corresponding to the range in which the above-described magnetic fields are combined, a weak magnetic field generated from a portion near the inclined portion 20 and a weak magnetic field generated from a portion near the coupling portion 21 are combined, and thus, are weak. As the range of the magnetic field increases, the output approaches the reference voltage, and the magnitude between the peaks of the output becomes smaller than when there is no connection part. As in the case where the portions 20, 20,... And the extending portions 22, 22,... Are made of a magnetic material, a stable rotation angle detection result can be obtained, and the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００２４】また、対向する延設部２２，２２間を適宜
距離離隔させるようにすることにより、前記連結部２１
のように、傾斜部２０，２０の端部間を連結することが
なく、このため、延設部２２が連結部２１に比して小さ
くなる。従って、前述した磁界が合成される範囲も連結
部２１が設けられた場合に比して小さくなり、出力のピ
ーク間の大きさを大きくすることができ、回転角に対し
て出力が線形になる領域を十分に確保することができ
る。The connecting portions 21 are provided by appropriately separating the opposed extending portions 22 from each other.
Thus, the end portions of the inclined portions 20 and 20 are not connected to each other as described above, so that the extending portion 22 is smaller than the connecting portion 21. Therefore, the range in which the above-described magnetic field is synthesized is also smaller than in the case where the connecting portion 21 is provided, so that the size between the output peaks can be increased, and the output becomes linear with respect to the rotation angle. A sufficient area can be secured.
【００２５】第３発明に係るトルク検出装置は、回転軸
の軸長方向に離隔した２か所に第１発明又は第２発明に
係る回転角検出装置を夫々備え、これらの回転角検出装
置により各別に検出される回転角度の差に基づいて前記
回転軸に加わる回転トルクを求める構成としてあること
を特徴とする。A torque detecting device according to a third aspect of the present invention includes the rotation angle detecting devices according to the first or second aspect of the present invention at two locations separated in the axial direction of the rotating shaft. The rotation torque applied to the rotation shaft is obtained based on the difference between the rotation angles detected separately.
【００２６】第３発明に係るトルク検出装置による場合
は、第１発明又は第２発明に係る回転角検出装置を用い
ることによって、従来に比して高精度な検出角度に基づ
いて回転トルクを求めるため、従来に比して正確に回転
トルクを求めることができる。In the case of using the torque detection device according to the third invention, the rotation torque is obtained based on the detection angle with higher accuracy than the conventional one by using the rotation angle detection device according to the first invention or the second invention. Therefore, the rotation torque can be obtained more accurately than before.
【００２７】第４発明に係るトルク検出装置は、第３発
明に係るトルク検出装置において、前記回転軸は、トー
ションバーを介して同軸上に連結された第１軸及び第２
軸の連結体であり、前記ターゲットは、前記第１軸及び
第２軸の連結部近傍に夫々配してあることを特徴とす
る。A torque detecting device according to a fourth aspect of the present invention is the torque detecting device according to the third aspect of the present invention, wherein the rotating shaft comprises a first shaft and a second shaft connected coaxially via a torsion bar.
It is a connected body of shafts, wherein the targets are arranged near the connecting portions of the first shaft and the second shaft, respectively.
【００２８】第４発明に係るトルク検出装置による場合
は、第１軸及び第２軸に第１発明又は第２発明に係る回
転角検出装置を備えることによって、第１軸及び第２軸
の間にトーションバーの捩れを伴って発生する回転角度
の差を前記回転角検出装置の検出結果に基づいて求め、
この結果を用いて第１軸及び第２軸に加わる回転トルク
を検出するため、従来に比して正確に回転トルクを検出
することができる。In the case of the torque detecting device according to the fourth invention, the first shaft and the second shaft are provided with the rotation angle detecting device according to the first invention or the second invention, so that the distance between the first shaft and the second shaft is increased. Determine the difference between the rotation angles generated with the torsion bar torsion based on the detection result of the rotation angle detection device,
Since the rotational torque applied to the first axis and the second axis is detected using the result, it is possible to detect the rotational torque more accurately than in the related art.
【００２９】第５発明に係る舵取装置は、舵輪と舵取機
構とを連絡する操舵軸を前記回転軸として構成された第
１発明又は第２発明に係る回転角検出装置、及び第３発
明又は第４発明に係るトルク検出装置の一方又は両方を
備えることを特徴とする。A steering apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes a rotation angle detecting apparatus according to the first or second aspect of the present invention, wherein a steering shaft for connecting a steering wheel and a steering mechanism is used as the rotation axis. Alternatively, one or both of the torque detection devices according to the fourth invention are provided.
【００３０】第５発明に係る舵取装置による場合は、第
１発明又は第２発明に係る回転角検出装置、及び第３発
明又は第４発明に係るトルク検出装置の一方又は両方を
自動車の舵取装置に適用することにより、操舵軸の回転
角度（舵角）及び前記操舵軸に加えられる回転トルク
（操舵トルク）の正確な検出値を得て、これらの結果
を、操舵補助用のモータの駆動制御等、各種の制御に利
用することができるため、従来に比して高精度に前記制
御を行うことができる。In the case of the steering device according to the fifth invention, one or both of the rotation angle detection device according to the first invention or the second invention and the torque detection device according to the third invention or the fourth invention are used for steering a vehicle. By applying the present invention to a steering device, an accurate detection value of the rotation angle (steering angle) of the steering shaft and the rotation torque (steering torque) applied to the steering shaft can be obtained, and these results can be obtained by using a motor for steering assist. Since the present invention can be used for various controls such as drive control, the control can be performed with higher precision than before.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 （実施の形態１）図１は、本発明に係る舵取装置の実施
の形態１の要部の構成を示す模式図である。図に示すよ
うに、上端を舵輪（ステアリングホイール）３０に連結
された入力軸３１と、下端を舵取機構のピニオン３３に
連結された出力軸３２とを、細径のトーションバー３４
を介して同軸上に連結し、前記舵輪３０と舵取機構とを
連絡する操舵軸３が構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of Embodiment 1 of a steering device according to the present invention. As shown in the figure, an input shaft 31 whose upper end is connected to a steering wheel (steering wheel) 30 and an output shaft 32 whose lower end is connected to a pinion 33 of a steering mechanism are connected to a small-diameter torsion bar 34.
And a steering shaft 3 for connecting the steering wheel 30 and a steering mechanism coaxially with each other.
【００３２】入力軸３１には、出力軸３２との連結側端
部近傍に、複数の傾斜部２０，２０，…を有する磁性体
製の環状のターゲット２が同軸上に固定されている。傾
斜部２０，２０，…は、夫々が入力軸３１の軸長方向に
対して略等角度傾斜した板状をなしており、夫々の傾斜
部２０，２０，…は、相隣する２つの傾斜部２０，２０
の入力軸３１の周方向について互いに近接する側の夫々
の端部が前記周方向の略同一位置にあるように配されて
いる。また、相隣する傾斜部２０，２０間は、入力軸３
１の軸長方向に設けられた板状の連結部２１によって連
結されており、傾斜部２０と連結部２１とが接続される
角部は丸みを帯びた状態になされている。この連結部２
１は、傾斜部２０と略同一の厚さとされている。同様
に、出力軸３２にも、入力軸３１との連結側端部近傍
に、複数の傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，２
１，…を有する磁性体製のターゲット２が設けられてい
る。An annular target 2 made of a magnetic material and having a plurality of inclined portions 20, 20,... Is coaxially fixed to the input shaft 31 near the end on the side of connection with the output shaft 32. Each of the inclined portions 20, 20,... Has a plate shape that is inclined at substantially the same angle with respect to the axial direction of the input shaft 31, and each of the inclined portions 20, 20,. Parts 20, 20
The input shafts 31 are arranged such that their respective ends on the side close to each other in the circumferential direction are substantially at the same position in the circumferential direction. The input shaft 3 is located between the adjacent inclined portions 20 and 20.
The connecting portions 21 are connected by a plate-shaped connecting portion 21 provided in the axial direction, and a corner portion where the inclined portion 20 and the connecting portion 21 are connected is rounded. This connecting part 2
1 has substantially the same thickness as the inclined portion 20. Similarly, the output shaft 32 has a plurality of inclined portions 20, 20,...
A target 2 made of a magnetic material having 1,... Is provided.
【００３３】なお、本実施の形態１においては、ターゲ
ット２を、傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，２
１，…が外側へ突出した構成としたが、これに限らず、
例えば、ターゲット２を入力軸３１及び出力軸３２に外
嵌される円筒とし、ターゲット２の全周に亘って、溝状
の傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，２１，…を設
けた構成としてもよい。In the first embodiment, the target 2 is divided into the inclined portions 20, 20,.
1, ... projected outside, but not limited to this,
For example, the target 2 is a cylinder fitted to the input shaft 31 and the output shaft 32, and the groove-shaped inclined portions 20, 20,... And the connecting portions 21, 21,. It may be configured.
【００３４】このようなターゲット２，２の外側には、
操舵軸３の周方向の異なる２位置夫々に、ターゲット
２，２の外縁に臨むように２個のセンサボックス１ａ，
１ｂが配されている。このセンサボックス１ａ，１ｂ
は、前記入力軸３１及び出力軸３２を支承するハウジン
グ等の動かない部位に固定支持されている。Outside such targets 2 and 2,
At two different positions in the circumferential direction of the steering shaft 3, two sensor boxes 1 a,
1b is arranged. These sensor boxes 1a, 1b
Is fixedly supported on a stationary part such as a housing that supports the input shaft 31 and the output shaft 32.
【００３５】一方のセンサボックス１ａの内部には、入
力軸３１側のターゲット２に対向する磁気センサ１Ａ
と、出力軸３２側のターゲット２に対向する磁気センサ
１Ｂとが、周方向位置を合わせて収納されており、同じ
くセンサボックス１ｂの内部には、入力軸３１側のター
ゲット２に対向する磁気センサ２Ａと、出力軸３２側の
ターゲット２に対向する磁気センサ２Ｂとが、周方向位
置を合わせて収納されている。In one sensor box 1a, a magnetic sensor 1A facing the target 2 on the input shaft 31 side is provided.
And a magnetic sensor 1B opposed to the target 2 on the output shaft 32 side are accommodated so as to be aligned in the circumferential direction. Similarly, inside the sensor box 1b, a magnetic sensor opposed to the target 2 on the input shaft 31 side is provided. The magnetic sensor 2 </ b> A and the magnetic sensor 2 </ b> B facing the target 2 on the output shaft 32 side are accommodated so as to be aligned in the circumferential direction.
【００３６】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂは、磁
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気
的特性（抵抗）が変化する特性を有する素子を用い、周
辺磁界の変化に応じて出力電圧を変えるように構成され
たセンサであり、これらの出力ＶA ，ＶB ，ｖA ，ｖB
は、センサボックス１ａ，１ｂの外部に引き出され、マ
イクロプロセッサを用いてなる演算処理部４に与えられ
ている。Each of the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B uses an element such as a magnetoresistive element (MR element) whose electric characteristics (resistance) change due to the action of a magnetic field, and responds to changes in the peripheral magnetic field. a sensor configured to vary the output voltage Te, these outputs V a, V B, v a , v B
Are drawn out of the sensor boxes 1a and 1b and supplied to an arithmetic processing unit 4 using a microprocessor.
【００３７】図２は、実施の形態１の場合の磁気センサ
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの出力波形を示す説明図であ
る。図において、横軸は入力軸３１又は出力軸３２の回
転角度を示し、図中の実線は、入力軸３１側の磁気セン
サ１Ａ，１Ｂの出力電圧を、同じく破線は、出力軸３２
側の磁気センサ１Ｂ，２Ｂの出力電圧を示している。FIG. 2 is an explanatory diagram showing output waveforms of the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B in the first embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the rotation angle of the input shaft 31 or the output shaft 32, the solid line in the figure indicates the output voltages of the magnetic sensors 1A and 1B on the input shaft 31, and the broken line indicates the output shaft 32.
2 shows output voltages of the magnetic sensors 1B and 2B on the side.
【００３８】前述した如く、傾斜部２０，２０，…は、
入力軸３１及び出力軸３２の外周に軸長方向に対して所
定の傾斜角度を有して並設された磁性体製の突起であ
り、連結部２１，２１，…は、傾斜部２０，２０，…の
間を夫々が連結するように、前記軸長方向を長手方向と
して設けられた磁性体製の突起である。従って、入力軸
３１及び出力軸３２が軸回りに回転した場合、磁気セン
サ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂは、対応する傾斜部２０の中
間部分が通過するときには、入力軸３１又は出力軸３２
の回転角度の変化に応じて線形に変化する電圧信号を出
力する。また、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが、
傾斜部２０の端部に近付くに従って、連結部２１が磁化
されることによって発生する磁界が、傾斜部２０の端部
付近が磁化されることによって発生する磁界と合成さ
れ、徐々に出力電圧が逆側へと変化し始め、磁気センサ
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが連結部２１と対向する位置に
あるときには、連結部２１から発せられる磁界のみを磁
気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが検出するため、検出
磁界の強さが０のときの出力電圧である基準電圧と略同
一の電圧信号を出力する。As described above, the inclined portions 20, 20,.
Are connected to the outer periphery of the input shaft 31 and the output shaft 32 at a predetermined inclination angle with respect to the axial length direction. ,... Are made of magnetic material and provided with the axial direction as the longitudinal direction so that they are connected to each other. Therefore, when the input shaft 31 and the output shaft 32 rotate around the axis, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, and 2B are configured such that the input shaft 31 or the output shaft 32
And outputs a voltage signal that changes linearly in accordance with the change in the rotation angle of. Also, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B
As approaching the end of the inclined portion 20, the magnetic field generated by the magnetization of the connecting portion 21 is combined with the magnetic field generated by the magnetization of the vicinity of the end of the inclined portion 20, and the output voltage gradually reverses. Side, and when the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B are at positions facing the connecting portion 21, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B detect only the magnetic field emitted from the connecting portion 21. And outputs a voltage signal which is substantially the same as the reference voltage which is an output voltage when the strength of the detection magnetic field is zero.
【００３９】この結果、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，
２Ｂの出力電圧は、図２に示す如く、各傾斜部２０の中
間部分が通過する間の線形に変化する領域（線形変化領
域）と、各連結部２１付近が通過する間の非線形に変化
する領域（非線形変化領域）とを繰り返す変化を示す。
この繰り返しの周期は、ターゲット２の外周の傾斜部２
０，２０，…の並設数に対応し、ターゲット２の外周に
８個のターゲット２０，２０，…が並設されている場合
には、入力軸３１又は出力軸３２が４５°（＝３６０°
／８）だけ回転する間を一周期とする繰り返しが生じ
る。As a result, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A,
As shown in FIG. 2, the output voltage of 2B changes linearly while the intermediate portion of each inclined portion 20 passes (linearly changing region) and changes nonlinearly while passing near each connecting portion 21. A change which repeats a region (non-linear change region) is shown.
The cycle of this repetition is determined by the slope 2 on the outer periphery of the target 2.
When eight targets 20, 20,... Are arranged side by side on the outer periphery of the target 2, the input shaft 31 or the output shaft 32 becomes 45 ° (= 360). °
/ 8) is repeated as one cycle.
【００４０】ここで、傾斜部２０と連結部２１とが接続
される角部が、丸みが小さく先鋭である程、磁気センサ
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの出力波形のピーク近傍の丸み
が小さくなり、線形変化領域が大きくなる。従って、加
工精度を考慮した上で、前記角部を可及的に先鋭にする
ことが好ましい。また、傾斜部２０，２０，…及び連結
部２１，２１，…が薄い程、傾斜部２０，２０，…又は
連結部２１，２１，…が磁化されたときに発生する磁界
が局所的に集中することとなり、磁気センサ１Ａ，１
Ｂ，２Ａ，２Ｂの出力波形のピーク近傍の丸みが小さく
なり、線形変化領域が大きくなる。従って、傾斜部２
０，２０，…及び連結部２１，２１，…の機械的強度を
考慮した上で、傾斜部２０，２０，…及び連結部２１，
２１，…を可及的に薄くすることが好ましい。Here, the roundness near the peak of the output waveform of the magnetic sensor 1A, 1B, 2A, 2B becomes smaller as the corner where the inclined portion 20 and the connecting portion 21 are connected is smaller and sharper. , The linear change region becomes large. Therefore, it is preferable to make the corners as sharp as possible in consideration of processing accuracy. Also, as the inclined portions 20, 20,... And the connecting portions 21, 21,... Are thinner, the magnetic field generated when the inclined portions 20, 20,. And the magnetic sensors 1A, 1
The roundness near the peaks of the output waveforms of B, 2A, and 2B is reduced, and the linear change region is increased. Therefore, the inclined portion 2
, And the connecting portions 21, 21,... And the connecting portions 21, 21,.
It is preferable to make 21,... As thin as possible.
【００４１】磁気センサ１Ａ，２Ａの出力電圧ＶA ，ｖ
A は、これらが対向する傾斜部２０，２０，…が設けら
れた入力軸３１の回転角度に対応し、また磁気センサ１
Ｂ，２Ｂの出力電圧ＶB ，ｖB は、これらが対向する傾
斜部２０，２０，…が設けられた出力軸３２の回転角度
に対応する。従って、磁気センサ１Ａ，２Ａの出力電圧
ＶA ，ｖA に基づいて入力軸３１の回転角度を、磁気セ
ンサ１Ｂ，２Ｂの出力電圧ＶB ，ｖB に基づいて出力軸
３２の回転角度を各別に算出することができる。The output voltages V A , v of the magnetic sensors 1 A, 2 A
A corresponds to the rotation angle of the input shaft 31 provided with the inclined portions 20, 20,.
B, the output voltage V B of 2B, v B is inclined portions 20, 20 to which they are opposed, ... corresponds to the rotation angle of the output shaft 32 provided. Therefore, the magnetic sensor 1A, the output voltage V A of the 2A, the rotation angle of the input shaft 31 on the basis of v A, the magnetic sensor 1B, the output voltage V B of 2B, v the rotational angle of the output shaft 32 based on B each It can be calculated separately.
【００４２】一方、磁気センサ１Ａの出力電圧ＶA と磁
気センサ１Ｂの出力電圧ＶB との差ΔＶ（＝ＶA −
ＶB ）、又は磁気センサ２Ａの出力電圧ｖA と磁気セン
サ２Ｂの出力電圧ｖB との差Δｖ（＝ｖA −ｖB ）は、
入力軸３１側の傾斜部２０，２０，…と、出力軸３２側
の傾斜部２０，２０，…との間に発生する周方向の位置
ずれ量、即ち、入力軸３１と出力軸３２との回転角度の
差（相対角変位）に対応し、この相対角変位は、入力軸
３１に加わる回転トルクの作用下において入力軸３１と
出力軸３２とを連結するトーションバー３４に生じる捩
れ量に対応する。従って、前述した出力電圧の差ΔＶ又
はΔｖに基づいて入力軸31に加わる回転トルクを算出す
ることができる。On the other hand, the difference between the output voltage V B of the output voltage V A and the magnetic sensor 1B of the magnetic sensor 1A [Delta] V (= V A -
V B), or the difference between the output voltage v B of the output voltage v A and the magnetic sensor 2B of the magnetic sensor 2A Δv (= v A -v B ) is
.., The amount of positional deviation in the circumferential direction generated between the inclined portions 20, 20,... On the input shaft 31 side and the inclined portions 20, 20,. The relative angular displacement corresponds to the amount of twist generated in the torsion bar 34 connecting the input shaft 31 and the output shaft 32 under the action of the rotational torque applied to the input shaft 31. I do. Therefore, the rotational torque applied to the input shaft 31 can be calculated based on the difference ΔV or Δv between the output voltages.
【００４３】以上の如き回転角度及び回転トルクの算出
は、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの出力電圧が与
えられる前記演算処理部４において行われる。この算出
手順については、本願出願人による特願平１１−２８８
８８２号等に詳しく述べられており、ここでの説明は省
略する。The calculation of the rotation angle and the rotation torque as described above is performed in the arithmetic processing unit 4 to which the output voltages of the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B are given. The calculation procedure is described in Japanese Patent Application No. 11-288 filed by the present applicant.
No. 882 and the like, and the description is omitted here.
【００４４】なお、入力軸３１及び出力軸３２側のター
ゲット２０，２０…の外側に各２つの磁気センサ１Ａ，
２Ａ及び１Ｂ，２Ｂを並設してあるのは、図２に示す非
線形変化領域において得られる不確かな出力を用いた回
転トルクの誤った算出がなされないようにするためであ
る。一方のセンサボックス１ａ内の２つの磁気センサ１
Ａ，１Ｂと、他方のセンサボックス１ｂ内の２つの磁気
センサ２Ａ，２Ｂとは、夫々のターゲット２の周方向に
略半周期分だけ位相をずらせて対向させ、図２に示す如
く、一方の２つの出力が非線形変化領域にあるとき、他
方の２つの出力が線形変化領域にあるようにしてある。
演算処理部４においては、磁気センサ１Ａ，１Ｂ及び磁
気センサ２Ａ，２Ｂの内、線形変化領域にあるいずれか
一方が選択され、選択された側の出力及び出力差を用い
て回転角度及び回転トルクの算出が行われる。The two magnetic sensors 1A, 2A are provided outside the targets 20, 20... On the input shaft 31 and the output shaft 32, respectively.
The reason why 2A, 1B, and 2B are juxtaposed is to prevent the erroneous calculation of the rotational torque using the uncertain output obtained in the nonlinear change region shown in FIG. Two magnetic sensors 1 in one sensor box 1a
A, 1B and the two magnetic sensors 2A, 2B in the other sensor box 1b are opposed to each other with a phase shift of about a half cycle in the circumferential direction of each target 2, and as shown in FIG. When two outputs are in the non-linear change region, the other two outputs are in the linear change region.
In the arithmetic processing unit 4, one of the magnetic sensors 1A and 1B and the magnetic sensors 2A and 2B in the linear change region is selected, and the rotation angle and the rotation torque are determined by using the output and the output difference of the selected side. Is calculated.
【００４５】また、図示の実施の形態においては、トー
ションバー３４を介して連結された入力軸（第１軸）３
１と出力軸（第２軸）３２とにターゲット２，２を設け
た構成について述べたが、自身の捩れ特性が明らかな回
転軸を対象とする場合には、該回転軸の軸長方向に離隔
した位置にターゲット２，２を夫々直接的に設け、これ
らに対向配置された磁気センサの出力差に基づいて前記
回転トルクを算出する構成としてもよい。In the illustrated embodiment, an input shaft (first shaft) 3 connected via a torsion bar 34 is provided.
The configuration in which the targets 2 and 2 are provided on the output shaft 1 and the output shaft (second shaft) 32 has been described. The targets 2 and 2 may be provided directly at the separated positions, and the rotational torque may be calculated based on the output difference of the magnetic sensors arranged to face each other.
【００４６】以上の如き構成により、連結部２１，２
１，…にて傾斜部２０，２０，…の間を連結することに
より、相隣する傾斜部２０，２０の端部間は入力軸３１
及び出力軸３２の周方向に重なり合った状態となり、入
力軸３１及び出力軸３２の全周に亘って、出力のピーク
間の大きさが略同一となる。従って、回転角を高精度に
検出することが可能となる。With the above configuration, the connecting portions 21 and
By connecting the inclined portions 20, 20,... At the end portions of the adjacent inclined portions 20, 20, the input shaft 31 is connected.
The output shaft 32 overlaps the output shaft 32 in the circumferential direction, and the magnitude of the output peak is substantially the same over the entire circumference of the input shaft 31 and the output shaft 32. Therefore, the rotation angle can be detected with high accuracy.
【００４７】（実施の形態２）図３は、本発明に係る舵
取装置の実施の形態２の要部の構成を示す模式図であ
る。ターゲット２には、傾斜部２０の上側端部から、相
隣する傾斜部２０の下側端部へ向けて、入力軸３１及び
出力軸３２の軸長方向へ延設された延設部２２が設けら
れており、また同様に、傾斜部２０の下側端部からも、
相隣する傾斜部２０の上側端部へ向けて、前記軸長方向
へ延設された延設部２２が設けられている。上下に配さ
れた２つの延設部２２，２２は、適宜距離離隔せしめら
れている。これらの延設部２２，２２，…は、傾斜部２
０，２０，…と同様の磁性体製とされ、傾斜部２０，２
０，…の厚さと略同一の厚さを有する突起とされてい
る。(Embodiment 2) FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of a steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The target 2 has an extension 22 extending in the axial direction of the input shaft 31 and the output shaft 32 from the upper end of the inclined portion 20 to the lower end of the adjacent inclined portion 20. Is also provided, and similarly, from the lower end of the inclined portion 20,
An extension portion 22 extending in the axial direction is provided toward an upper end of the adjacent inclined portion 20. The two extending portions 22, 22 arranged vertically are separated from each other as appropriate. These extended portions 22, 22,...
0, 20,... And the inclined portions 20, 2,.
The projections have substantially the same thickness as the thicknesses 0,.
【００４８】なお、本実施の形態２においては、ターゲ
ット２を、傾斜部２０，２０，…及び延設部２２，２
２，…が外側へ突出した構成としたが、これに限らず、
例えば、ターゲット２を入力軸３１及び出力軸３２に外
嵌される円筒とし、ターゲット２の全周に亘って、溝状
の傾斜部２０，２０，…及び延設部２２，２２，…を設
けた構成としてもよい。In the second embodiment, the target 2 is divided into the inclined portions 20, 20,.
2, ... projected outside, but not limited to this,
For example, the target 2 is a cylinder fitted to the input shaft 31 and the output shaft 32, and groove-shaped inclined portions 20, 20,... And extended portions 22, 22,. May be adopted.
【００４９】図４は、実施の形態２の場合の磁気センサ
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの出力波形を示す説明図であ
る。図において、横軸は入力軸３１又は出力軸３２の回
転角度を示し、図中の実線は、入力軸３１側の磁気セン
サ１Ａ，１Ｂの出力電圧を、同じく破線は、出力軸３２
側の磁気センサ１Ｂ，２Ｂの出力電圧を示している。FIG. 4 is an explanatory diagram showing output waveforms of the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B in the case of the second embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the rotation angle of the input shaft 31 or the output shaft 32, the solid line in the figure indicates the output voltages of the magnetic sensors 1A and 1B on the input shaft 31, and the broken line indicates the output shaft 32.
2 shows output voltages of the magnetic sensors 1B and 2B on the side.
【００５０】前述した如く、傾斜部２０，２０，…は、
入力軸３１及び出力軸３２の外周に軸長方向に対して所
定の傾斜角度を有して並設された磁性体製の突起であ
り、延設部２２，２２，…は、傾斜部２０，２０，…の
夫々の端部から、上方又は下方へ延設された磁性体製の
突起である。従って、入力軸３１及び出力軸３２が軸回
りに回転した場合、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ
は、対応する傾斜部２０の中間部分が通過するときに
は、入力軸３１又は出力軸３２の回転角度の変化に応じ
て線形に変化する電圧信号を出力する。また、磁気セン
サ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが、傾斜部２０の端部に近付
くに従って、延設部２２から発生する磁界が、傾斜部２
０の端部付近から発生する磁界と合成され、徐々に出力
電圧が逆側へと変化し始め、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２
Ａ，２Ｂが上下に配された延設部２２，２２と対向する
位置にあるときには、延設部２２，２２から発せられる
磁界のみを磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが検出す
るため、検出磁界の強さが０のときの出力電圧である基
準電圧と略同一の電圧信号を出力する。その他、実施の
形態１と同様の部分については同符号を付し、説明を省
略する。As described above, the inclined portions 20, 20,.
Are magnetic material projections arranged in parallel with the outer circumference of the input shaft 31 and the output shaft 32 at a predetermined inclination angle with respect to the axial direction, and the extended portions 22, 22,. The magnetic material projections extend upward or downward from the respective ends of 20,. Therefore, when the input shaft 31 and the output shaft 32 rotate around the axes, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, 2B
Outputs a voltage signal that changes linearly according to a change in the rotation angle of the input shaft 31 or the output shaft 32 when the corresponding intermediate portion of the inclined portion 20 passes. Further, as the magnetic sensors 1A, 1B, 2A, and 2B approach the end of the inclined portion 20, the magnetic field generated from the extension 22
0, the output voltage starts to gradually change to the opposite side, and the magnetic sensors 1A, 1B, 2
When A and 2B are at positions opposed to the vertically extending portions 22 and 22, the magnetic sensors 1A, 1B, 2A and 2B detect only the magnetic field emitted from the extending portions 22 and 22. A voltage signal that is substantially the same as a reference voltage that is an output voltage when the magnetic field strength is 0 is output. In addition, the same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and the description will be omitted.
【００５１】以上の如き構成により、上下に配された２
つの延設部２２，２２は、適宜距離離隔せしめられてい
るため、実施の形態１に示した連結部２１に比して延設
部２２の大きさは小さく、傾斜部２０の端部付近から発
せられる磁界と延設部２２から発せられる磁界とが合成
される範囲も、連結部２１が設けられた場合に比して小
さくなり、実施の形態１に示した場合に比して出力のピ
ーク間の大きさを大きくすることができる。従って、回
転角検出に利用できる線形領域の範囲を十分に確保する
ことができる。With the above configuration, the upper and lower 2
Since the two extending portions 22 and 22 are appropriately separated from each other, the size of the extending portion 22 is smaller than that of the connecting portion 21 shown in the first embodiment, and from the vicinity of the end of the inclined portion 20. The range in which the emitted magnetic field and the magnetic field emitted from the extending portion 22 are combined is also smaller than when the connecting portion 21 is provided, and the output peak is smaller than that in the first embodiment. The size between them can be increased. Therefore, it is possible to sufficiently secure the range of the linear region that can be used for rotation angle detection.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係る回転角
検出装置による場合は、相隣する傾斜部の端部間を連結
部によって連結することによって、相隣する傾斜部の端
部間は回転軸の周方向に重なり合った状態となり、前記
周方向に前記相隣する傾斜部の端部間が離隔することが
無くなる。この連結部付近では、連結部自身又はこの周
囲の部分が磁化されることによって、この部分に集中す
る磁界と、傾斜部の端部自身又はこの周囲の部分が磁化
されることによって、この部分に集中する磁界とが発生
しており、これらの磁界が合成される。このように磁界
が合成される範囲では、出力が基準電圧に近付くため、
出力のピーク間の大きさは連結部が無い場合に比して小
さくなるが、連結部を設けることにより、出力の夫々の
ピーク間の大きさが略一定となり、安定した回転角検出
結果を得ることができ、回転角検出精度を向上させるこ
とができる。As described in detail above, in the case of the rotation angle detecting device according to the first invention, the end portions of the adjacent inclined portions are connected by the connecting portion to thereby connect the end portions of the adjacent inclined portions. Are in a state of being overlapped in the circumferential direction of the rotating shaft, and the ends of the adjacent inclined portions in the circumferential direction are not separated. In the vicinity of the connecting portion, the connecting portion itself or its surrounding portion is magnetized, so that the magnetic field concentrated on this portion and the end portion of the inclined portion itself or its surrounding portion are magnetized, so that this portion is magnetized. A concentrated magnetic field is generated, and these magnetic fields are combined. In the range where the magnetic field is combined in this way, the output approaches the reference voltage,
Although the size between the output peaks is smaller than when there is no connecting portion, by providing the connecting portion, the size between the respective peaks of the output becomes substantially constant, and a stable rotation angle detection result is obtained. Therefore, the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００５３】第２発明に係る回転角検出装置による場合
は、傾斜部の端部から相隣する傾斜部の端部へ向けて、
回転軸の軸長方向に延設された延設部を設けることによ
って、相隣する傾斜部の端部間は回転軸の周方向に重な
り合った状態となり、前記周方向に前記相隣する傾斜部
の端部間が離隔することが無くなる。この延設部付近で
は、延設部自身又はこの周囲の部分が磁化されることに
よって、この部分に集中する磁界と、傾斜部の端部自身
又はこの周囲の部分が磁化されることによって、この部
分に集中する磁界とが発生しており、これらの磁界が合
成される。このように磁界が合成される範囲では、出力
が基準電圧に近付くため、出力のピーク間の大きさは延
設部が無い場合に比して小さくなるが、延設部を設ける
ことにより、出力の夫々のピーク間の大きさが略一定と
なり、安定した回転角検出結果を得ることができ、回転
角検出精度を向上させることができる。In the case of the rotation angle detecting device according to the second invention, from the end of the inclined portion to the end of the adjacent inclined portion,
By providing the extending portion extending in the axial direction of the rotating shaft, between the ends of the adjacent inclined portions overlaps in the circumferential direction of the rotating shaft, the adjacent inclined portions in the circumferential direction Are not separated from each other. In the vicinity of the extension, the extension itself or its surrounding portion is magnetized, so that the magnetic field concentrated on this portion and the end itself of the inclined portion or its surrounding portion are magnetized. A magnetic field concentrated on the portion is generated, and these magnetic fields are combined. In the range in which the magnetic field is combined in this manner, the output approaches the reference voltage, and the size between the output peaks is smaller than when there is no extended portion. Is substantially constant, a stable rotation angle detection result can be obtained, and the rotation angle detection accuracy can be improved.
【００５４】また、対向する延設部間を適宜距離離隔さ
せることにより、前記連結部のように、傾斜部端部間を
連結することが無くなり、このため、延設部は連結部に
比して小さくなる。従って、前述した磁界が合成される
範囲も連結部が設けられた場合に比して小さくなり、出
力のピーク間の大きさを大きくすることができ、回転角
に対して出力が線形になる領域を十分に確保することが
できる。Further, by appropriately separating the extending portions facing each other, the end portions of the inclined portions are not connected as in the case of the connecting portions. Therefore, the extending portions are smaller than the connecting portions. Smaller. Accordingly, the range in which the above-described magnetic field is synthesized is smaller than that in the case where the coupling portion is provided, and the size between the output peaks can be increased. Can be sufficiently secured.
【００５５】第３発明に係るトルク検出装置による場合
は、第１発明又は第２発明に係る回転角検出装置を用い
ることによって、従来に比して高精度な検出角度に基づ
いて回転トルクを求めるため、従来に比して正確に回転
トルクを求めることができる。In the case of the torque detecting device according to the third invention, by using the rotation angle detecting device according to the first invention or the second invention, the rotational torque is obtained based on the detected angle which is more accurate than the conventional one. Therefore, the rotation torque can be obtained more accurately than before.
【００５６】第４発明に係るトルク検出装置による場合
は、第１軸及び第２軸に第１発明又は第２発明に係る回
転角検出装置を備えることによって、第１軸及び第２軸
の間にトーションバーの捩れを伴って発生する回転角度
の差を前記回転角検出装置の検出結果に基づいて求め、
この結果を用いて第１軸及び第２軸に加わる回転トルク
を検出するため、従来に比して正確に回転トルクを検出
することができる。In the case of the torque detecting device according to the fourth invention, the rotation angle detecting device according to the first invention or the second invention is provided on the first shaft and the second shaft so that the distance between the first shaft and the second shaft can be improved. Determine the difference between the rotation angles generated with the torsion bar torsion based on the detection result of the rotation angle detection device,
Since the rotational torque applied to the first axis and the second axis is detected using the result, it is possible to detect the rotational torque more accurately than in the related art.
【００５７】第５発明に係る舵取装置による場合は、第
１発明又は第２発明に係る回転角検出装置、及び第３発
明又は第４発明に係るトルク検出装置の一方又は両方を
自動車の舵取装置に適用することにより、操舵軸の回転
角度及び前記操舵軸に加えられる回転トルクの正確な検
出値を得て、これらの結果を、操舵補助用のモータの駆
動制御等、各種の制御に利用することができるため、従
来に比して高精度に前記制御を行うことができる等本発
明は優れた効果を奏する。In the case of the steering device according to the fifth invention, one or both of the rotation angle detection device according to the first invention or the second invention and the torque detection device according to the third invention or the fourth invention are used for steering the vehicle. By applying the present invention to a steering device, an accurate detection value of the rotation angle of the steering shaft and the rotation torque applied to the steering shaft is obtained, and these results are used for various controls such as drive control of a steering assist motor. Since the present invention can be used, the present invention has an excellent effect such that the control can be performed with higher accuracy than in the past.
【図１】本発明に係る舵取装置の実施の形態１の要部の
構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of a steering device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】実施の形態１の場合の磁気センサの出力波形を
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an output waveform of a magnetic sensor according to the first embodiment.
【図３】本発明に係る舵取装置の実施の形態２の要部の
構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of a steering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図４】実施の形態２の場合の磁気センサの出力波形を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an output waveform of a magnetic sensor according to a second embodiment.
【図５】従来の舵取装置の要部の構成を示す模式図であ
る。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of a conventional steering device.
【図６】従来の舵取装置に用いられる磁気センサの出力
波形を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an output waveform of a magnetic sensor used in a conventional steering device.
【図７】相隣する傾斜部間の距離が一定でない場合の従
来の舵取装置に用いられる磁気センサの出力波形を示す
説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an output waveform of a magnetic sensor used in a conventional steering device when the distance between adjacent inclined portions is not constant.
【図８】第１発明に係る回転角検出装置の磁気センサの
出力波形を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an output waveform of a magnetic sensor of the rotation angle detecting device according to the first invention.
【図９】第２発明に係る回転角検出装置の磁気センサの
出力波形を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an output waveform of a magnetic sensor of the rotation angle detecting device according to the second invention.
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ 磁気センサ １ａ，１ｂ センサボックス ２ ターゲット ３ 操舵軸（回転軸） ４ 演算処理部 ２０ 傾斜部 ２１ 連結部 ２２ 延設部 ３０ 舵輪 ３１ 入力軸（第１軸） ３２ 出力軸（第２軸） ３４ トーションバー Reference Signs List 1A, 1B, 2A, 2B Magnetic sensor 1a, 1b Sensor box 2 Target 3 Steering axis (rotating axis) 4 Arithmetic processing unit 20 Inclined part 21 Connecting part 22 Extension part 30 Steering wheel 31 Input shaft (first shaft) 32 Output shaft (Second axis) 34 Torsion bar
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｌ 5/22 Ｇ０１Ｌ 5/22 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 2F063 AA34 AA35 AA36 AA50 BA08 BB03 BD05 BD16 CA09 DA01 DB01 DB07 DD05 GA52 GA66 GA69 LA01 LA02 LA11 LA19 2F077 JJ01 JJ09 JJ21 3D030 DC27 3D033 CA16 CA17 CA28 CA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) G01L 5/22 G01L 5/22 F-term (Reference) 2F051 AA01 AB05 BA03 2F063 AA34 AA35 AA36 AA50 BA08 BB03 BD05 BD16 CA09 DA01 DB01 DB07 DD05 GA52 GA66 GA69 LA01 LA02 LA11 LA19 2F077 JJ01 JJ09 JJ21 3D030 DC27 3D033 CA16 CA17 CA28 CA29
Claims (5)
の軸長方向に対して夫々が略等角度傾斜し、所定の磁性
を有する複数の傾斜部を具備するターゲットと、前記傾
斜部の並設位置に対向配置され、各傾斜部の通過に応じ
て変化する出力を発する磁気センサとを備え、該磁気セ
ンサが対応する傾斜部の通過に応じて発生する出力に基
づいて前記回転軸の回転角度を求める構成としてある回
転角検出装置であって、 前記ターゲットは、夫々の傾斜部の前記周方向の一側の
端部と、該傾斜部の前記周方向の一側に相隣する傾斜部
の前記周方向の他側の端部とを連結すべく、前記周方向
に並設され、傾斜部と略同一の磁性を有する複数の連結
部を具備することを特徴とする回転角検出装置。A target provided with a plurality of inclined portions having a predetermined magnetism, each of which is arranged in parallel with a circumferential direction of a rotating shaft, each of which is inclined at substantially equal angles with respect to an axial direction of the rotating shaft, and A magnetic sensor that is arranged in opposition to the juxtaposed positions of the sections and emits an output that changes according to the passage of each inclined section, and the magnetic sensor rotates based on an output generated according to the passage of the corresponding inclined section. A rotation angle detection device configured to obtain a rotation angle of a shaft, wherein the target is adjacent to one end of the inclined portion on one side in the circumferential direction and adjacent to one end of the inclined portion in the circumferential direction. A plurality of connecting portions which are arranged in the circumferential direction and have substantially the same magnetism as the inclined portion, so as to connect the other end of the inclined portion to the other side in the circumferential direction. Detection device.
の軸長方向に対して夫々が略等角度傾斜し、所定の磁性
を有する複数の傾斜部を具備するターゲットと、前記傾
斜部の並設位置に対向配置され、各傾斜部の通過に応じ
て変化する出力を発する磁気センサとを備え、該磁気セ
ンサが対応する傾斜部の通過に応じて発生する出力に基
づいて前記回転軸の回転角度を求める構成としてある回
転角検出装置であって、 前記ターゲットは、夫々の傾斜部の前記周方向の一側の
端部と、該傾斜部の前記周方向の一側に相隣する傾斜部
の前記周方向の他側の端部とを前記周方向の略同一位置
に配してあり、前記一側の端部及び前記他側の端部か
ら、前記他側の端部及び前記一側の端部へ向けて、傾斜
部と略同一の磁性を有する延設部を夫々延設してあるこ
とを特徴とする回転角検出装置。2. A target which is provided in parallel with a circumferential direction of a rotating shaft, is provided with a plurality of inclined portions each having a predetermined magnetic property, and each of which is inclined at substantially the same angle with respect to the axial direction of the rotating shaft. A magnetic sensor that is arranged in opposition to the juxtaposed positions of the sections and emits an output that changes according to the passage of each inclined section, and the magnetic sensor rotates based on an output generated according to the passage of the corresponding inclined section. A rotation angle detection device configured to obtain a rotation angle of a shaft, wherein the target is adjacent to one end of the inclined portion on one side in the circumferential direction and adjacent to one end of the inclined portion in the circumferential direction. The other end in the circumferential direction and the other end in the circumferential direction are arranged at substantially the same position in the circumferential direction, and from the one end and the other end, the other end and Extension portions having substantially the same magnetism as the inclined portion are respectively extended toward the one end. Rotation angle detecting apparatus characterized by.
求項１又は請求項２記載の回転角検出装置を夫々備え、
これらの回転角検出装置により各別に検出される回転角
度の差に基づいて前記回転軸に加わる回転トルクを求め
る構成としてあることを特徴とするトルク検出装置。3. The rotation angle detecting device according to claim 1 or 2 is provided at two positions separated in the axial direction of the rotation shaft, respectively.
A torque detecting device characterized in that a rotational torque applied to the rotating shaft is obtained based on a difference between the rotational angles detected by each of the rotational angle detecting devices.
同軸上に連結された第１軸及び第２軸の連結体であり、
前記ターゲットは、前記第１軸及び第２軸の連結部近傍
に夫々配してあることを特徴とする請求項３記載のトル
ク検出装置。4. The rotating shaft is a connected body of a first shaft and a second shaft coaxially connected via a torsion bar,
4. The torque detecting device according to claim 3, wherein the targets are arranged in the vicinity of a connecting portion between the first axis and the second axis.
記回転軸として構成された請求項１又は請求項２記載の
回転角検出装置、及び請求項３又は請求項４記載のトル
ク検出装置の一方又は両方を備えることを特徴とする舵
取装置。5. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein a steering shaft that connects a steering wheel and a steering mechanism is configured as the rotation shaft, and the torque detection according to claim 3 or 4. A steering device comprising one or both of the devices.
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|---|---|---|---|
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