JP2003114103A - 回転角検出装置、トルク検出装置及び舵取装置 - Google Patents

回転角検出装置、トルク検出装置及び舵取装置

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JP2003114103A JP2001306732A JP2001306732A JP2003114103A JP 2003114103 A JP2003114103 A JP 2003114103A JP 2001306732 A JP2001306732 A JP 2001306732A JP 2001306732 A JP2001306732 A JP 2001306732A JP 2003114103 A JP2003114103 A JP 2003114103A
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rotation
torque
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Yoshitomo Tokumoto
欣智 徳本
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体と検出手段との軸方向の位置ずれに起
因する回転角度及び回転トルクの検出誤差の発生を防止
する。 【解決手段】 第１軸１に嵌着されたターゲット板３
を、外周に複数の歯がターゲット3a，3a…として並設さ
れた歯車とし、このターゲット板３の外周に臨ませて、
ターゲット3a，3a…の並設間隔に合わせて周方向に並べ
た一対のＭＲ素子を備えるＭＲセンサ５を固設し、ター
ゲット板３の回転に伴うターゲット3a，3a…の周方向変
位に応じて両ＭＲ素子間にて得られる出力に基づいて回
転角度を算出する。第２軸２に嵌着されたターゲット板
４についても、外周に同様のターゲット4a，4a…を設
け、ＭＲセンサ６の出力に基づいて回転角度を算出し、
これらの回転角度の差により第１軸１及び第２軸２に加
わる回転トルクを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転角度
を検出する回転角検出装置、及び回転軸に加わる回転ト
ルクを検出するトルク検出装置、並びにこれらを備える
自動車用の舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】舵取りのために舵輪（ステアリングホイ
ール）に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操
舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機
構に伝えて操舵を補助する構成とした電動パワーステア
リング装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュ
エータを用いる油圧パワーステアリング装置と比較し
て、車速の高低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助
力特性の制御が容易に行えるという利点を有することか
ら、近年、その適用範囲が拡大する傾向にある。
【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいて、前記操舵トルクの検出は、舵輪と舵取機構を連
絡する操舵軸の中途部にて、軸長方向に離隔した２か所
の回転角度を検出することにより行なわせ得る。即ち、
舵取り操作中の操舵軸には、舵輪に加えられる操舵トル
クの作用により捩れが生じており、この捩れは、前述し
た２か所での検出角度の差に対応するから、この差を用
いて前記操舵軸に加わる回転トルク（操舵トルク）を求
めることができる。
【０００４】なお実際には、前記操舵軸を舵輪側の第１
軸（入力軸）と舵取装置側の第２軸（出力軸）とに分離
構成し、これらを、捩れ要素としての細径のトーション
バーを介して同軸上に連結して、前記操舵トルクの作用
時に第１軸と第２軸との間に前記トーションバーの捩れ
を伴って大なる相対角変位を生ぜしめ、前記検出角度の
差に基づく高精度のトルク検出が行えるようにしてい
る。
【０００５】また電動パワーステアリング装置において
は、操舵補助用のモータの駆動制御に利用するために、
舵角中点からの操舵軸の回転角度、即ち、舵角を検出す
る必要がある。前述したトルク検出装置においては、操
舵軸の２か所にて検出される回転角度により舵角を知る
ことができる。
【０００６】本願出願人は、以上の如き回転角度及び回
転トルクの検出に好適に用い得る検出装置を特願2000−
294731号等に提案している。図７は、この回転角及びト
ルク検出装置の構成を示す模式図である。
【０００７】この回転角及びトルク検出装置は、図示の
如く、トーションバーＴを介して同軸上に連結された第
１軸１及び第２軸２の連結端部近傍に、両軸１，２の夫
々に外嵌固定され、共に円板形をなすターゲット板（回
転体）30，40を備え、これらのターゲット板30，40の外
周面に対向するように、検出手段としてのＭＲセンサ5
0，60を固定配置して構成されている。
【０００８】ＭＲセンサ50，60が対向するターゲット板
30，40の外周面には、検出対象となるターゲット 30a,4
0aが設けられている。これらのターゲット 30a,40aは、
図示の如く、軸長方向に対する傾斜の向きを周期的に転
換する部分螺旋の連続体として構成された磁性体製の突
条であり、周辺部に対して磁性的に不連続な部位として
ある。このようなターゲット 30a,40aは、ＭＲセンサ5
0，60の固定位置を基準として見た場合、ターゲット板3
0，40の回転に応じて軸長方向に往復変位することとな
り、ＭＲセンサ50，60は、ターゲット 30a,40aの軸長方
向変位に応じて周期的に変化する正弦波状の出力を発す
るように構成されている。
【０００９】図８は、従来の回転角及びトルク検出装置
による回転角度の検出動作の説明図である。本図に示す
如くＭＲセンサ50は、磁界の作用により電気抵抗を変え
る特性を有する一対のＭＲ（磁気抵抗効果）素子 50a,5
0bを直列に接続し、これらの一側に、両者に均等な磁界
を作用させるべく内部磁石 50cを配してなり、前記ＭＲ
素子 50a,50bの直列回路に所定の電圧を印加し、このと
き両ＭＲ素子 50a,50b間の電位を出力として取り出す構
成となっている。
【００１０】図８中には、ターゲット板30の外周に設け
られたターゲット 30aが平面展開して示されており、前
述の如く構成されたＭＲセンサ50は、前記ＭＲ素子 50
a,50bの他側（内部磁石 50cの逆側）が前記ターゲット
30aの変位域の略中央となるように配置されている。こ
の状態でターゲット板30が回転すると、ＭＲセンサ50
は、該ターゲット板30の外周に沿って周方向に相対的に
位置変化し、ターゲット板30外周のターゲット 30aは、
ＭＲ素子 50a,50bの並設方向に変位する。
【００１１】ここでターゲット 30aは磁性体製であるか
ら、前記内部磁石 50cにより形成される磁界は、前記タ
ーゲット 30aの変位に応じて前記ＭＲ素子 50a,50bのい
ずれかに一方の側に偏ることとなる。即ち、図８中のＡ
点にＭＲセンサ50が位置する場合、前記内部磁石 50cに
よる形成磁界は、ターゲット 30aに対して相対的に接近
するＭＲ素子 50aの側に偏り、該ＭＲ素子 50aの抵抗が
大となる一方、他方のＭＲ素子 50bの抵抗が小となり、
両ＭＲ素子 50a,50b間に取り出される出力は最小とな
る。一方図８中のＢ点にＭＲセンサ50が位置する場合、
前記内部磁石 50cによる形成磁界は、ターゲット 30aに
対して相対的に接近するＭＲ素子 50bの側に偏り、該Ｍ
Ｒ素子 50bの抵抗が増大する一方、他方のＭＲ素子 50a
の抵抗が減少し、両ＭＲ素子 50a,50b間に取り出される
出力は最大となる。
【００１２】このようにＭＲセンサ50の出力は、ターゲ
ット板30の回転に伴う前記ターゲット 30aの変位に応じ
て、前記Ａ点での最小出力と前記Ｂ点での最大出力との
間ににて周期的に変化する正弦波状の出力となり、この
出力を所定のサンプリング周期にて取り込み、前回のサ
ンプリング時点からの出力変化の累積を求めることによ
り、ターゲット板30及び第１軸１の回転角度が求められ
る。
【００１３】第２軸２側のターゲット板40に対向配置さ
れたＭＲセンサ60においても、前記ターゲット板40外周
のターゲット 40aに感応して全く同様の出力が得られ、
この出力変化に基づいてターゲット板40、及び第２軸２
の回転角度が求められる。更に、このようにして求めら
れる第１軸１及び第２軸２の回転角度の差により両軸
１，２に加わる回転トルクが求められる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところが以上の如く構
成された回転角及びトルク検出装置においては、固定配
置されたＭＲセンサ50，60と、第１，第２軸１，２と一
体回転するターゲット板30，40とが軸長方向に位置ずれ
して組付けられた場合、この位置ずれがＭＲセンサ50，
60の出力に影響を及ぼし、この出力の変化により求めら
れる回転角度及び回転トルクの精度が低下するという問
題があった。
【００１５】図９は、以上の如き回転角及びトルク検出
装置の問題点の説明図である。図９（ａ）は、ターゲッ
ト板30に対しＭＲセンサ50が図における上方に位置ずれ
している状態を、図９（ｂ）は、同じく下方に位置ずれ
している状態を、夫々の場合に得られる出力波形と共に
示している。
【００１６】図９（ａ）の状態において、ＭＲセンサ50
の検出域は、ターゲット板30に設けられたターゲット 3
0aの形成域の上方にずれ、前記ターゲット 30aの下側の
傾斜転換部を含まなくなる。この結果、ＭＲセンサ50の
出力波形は、ターゲット 30aの上下両半部において異な
り、図示の如く、ターゲット 30aの上半部に対応する前
記出力の下半部は、なだらかなピーク値を有する波形と
なるのに対し、ターゲット 30aの下半部に対応する前記
出力の上半部は、鋭いピーク値を有する波形となる。
【００１７】一方、図９（ｂ）の状態において、ＭＲセ
ンサ50の検出域は、ターゲット 30aの形成域の下方にず
れ、該ターゲット 30aの上側の傾斜転換部を含まなくな
る。この結果、ＭＲセンサ50の出力波形は、上半部がな
だらかなピーク値を有し、下半部が鋭いピーク値を有す
るようになる。
【００１８】このようなＭＲセンサ50の出力が得られた
場合、この出力の変化量を累積して前述の如く求められ
るターゲット板30及び第１軸１の回転角度に誤差が発生
し、全く同様にＭＲセンサ60の出力に基づいて求められ
るターゲット板40及び第２軸２の回転角度に誤差が発生
し、更には、第１軸１及び第２軸２の回転角度差により
求められる回転トルクの精度も低下することとなる。
【００１９】更に、第１軸１，第２軸２に対するターゲ
ット板30，40の取り付けが、軸心を傾けてなされている
場合、またターゲット板30，40が取り付けられた第１軸
１，第２軸２が振れ回りしている場合、夫々のターゲッ
ト板30，40の回転に伴ってＭＲセンサ50，60の位置ずれ
方向が変化することとなり、ターゲット板30，40の一回
転内に得られる出力に図９（ａ），（ｂ）に示す出力波
形が混在し、回転角度及び回転トルクの検出精度は一層
低下することとなる。
【００２０】そこで従来においては、ＭＲセンサ50，60
及びターゲット板30，40の組み付けを高精度に行い、ま
たターゲット板30，40の支持剛性を高めて振れ回りの発
生を防止し、ターゲット板30，40の軸長方向の位置ずれ
に起因するＭＲセンサ50，60の出力の誤差要因を排除す
るようにしており、これらの対策に多大の手間及び時間
を要するという問題があった。
【００２１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、回転体と検出手段との軸方向の位置ずれに起因
する回転角度及び回転トルクの検出誤差の発生を、組立
て時の手間及び時間を要することなく効果的に防止し、
高精度での検出が可能な回転角検出装置及びトルク検出
装置を提供し、更には、これらを用いた自動車用の舵取
装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
回転角検出装置は、回転体と、該回転体の回転周上に設
けられたターゲットと、前記回転体の回転に伴う前記タ
ーゲットの変位に応じて周期的に出力を変える検出手段
とを備え、該検出手段の出力変化に基づいて前記回転体
の回転角度を検出する回転角検出装置において、前記タ
ーゲットは、前記回転体の周方向に並設された磁性的に
不連続な部位であり、前記検出手段は、磁気に感応する
一対の検出素子を前記ターゲットの並設周期に合わせて
周方向に並べ、両検出素子間にて出力を得る構成として
あることを特徴とする。
【００２３】本発明においては、回転体の回転周上に磁
性的に不連続な部位を周方向に並設してターゲットを形
成し、回転体の回転に伴うこれらのターゲットの周方向
変位を、ターゲットの並設間隔に対応するように周方向
に並べた磁気に感応する一対の検出素子間の出力として
取り出し、この出力の変化に基づいて回転角度を検出す
る。
【００２４】また本発明の第２発明に係る回転角検出装
置は、第１発明における一対の検出素子が、磁界の作用
により電気抵抗を変える磁気抵抗効果素子であることを
特徴とする。
【００２５】この発明においては、磁界の作用により電
気抵抗を変えるＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）を検出素
子として用い、回転体の周方向に並べた一対のＭＲ素子
の電気抵抗が回転体の回転に伴うターゲットの変位に応
じて変化することを利用し、両ＭＲ素子を含むブリッジ
回路の出力電圧の変化に基づいて回転体の回転角度を簡
易に求める。
【００２６】また本発明の第３発明に係る回転角検出装
置は、第１又は第２発明における回転体が、外周面に等
配された複数の磁性体製の歯を前記ターゲットとして備
える歯車であることを特徴とし、また第４発明に係る回
転角検出装置は、第１又は第２発明における回転体が、
外周面に等配をなして形成された複数のスリット孔を前
記ターゲットとして備える磁性体製のリングであること
を特徴とし、更に第５発明に係る回転角検出装置は、第
１又は第２発明における回転体が、外周面に等配をなし
て交互に並設された極性の異なる磁極を前記ターゲット
として備える円板であることを特徴とする。
【００２７】これらの発明においては、磁性的に不連続
な部位としてのターゲットを周方向に並設してなる回転
体を、磁性体製の歯を備える歯車、周面にスリット孔を
形成してある磁性体製のリング、又は、周面をＮ，Ｓ両
極に交互に着磁してある円板により簡易に構成する。
【００２８】また本発明の第６発明に係るトルク検出装
置は、捩れ要素を介して同軸上に連結された第１軸及び
第２軸に加わる回転トルクを、前記捩れ要素の捩れに伴
う前記第１軸及び第２軸間の相対角変位によって検出す
るトルク検出装置において、前記入力軸及び第２軸の夫
々に装備された第１〜第５発明のいずれかに記載の回転
角検出装置と、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トルクを算出
するトルク算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】この発明においては、捩れ要素を介して連
結された第１，第２軸の夫々に、検出手段の軸方向位置
の影響を受けずに正確な回転角度の検出をなし得る回転
角検出装置を配し、これらの回転角検出装置により検出
された回転角度の差に基づいて前記第１軸及び第２軸に
加わる回転トルクを高精度に検出する。
【００３０】更に本発明の第７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の中途に、請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の回転角検出装置、及び
／又は請求項６記載のトルク検出装置を備えることを特
徴とする。
【００３１】本発明においては、以上の如き回転角検出
装置及びトルク検出装置を自動車の舵取装置に適用し、
舵角及び操舵トルクの正確な検出値を得て、この結果
を、電動パワーステアリング装置における操舵補助用の
モータの駆動制御等、高い信頼性を要求される各種の制
御に利用する。
【００３２】
【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。図１は、自動車の舵取装置
に適用された本発明に係る回転角及びトルク検出装置の
構成を示す模式図である。
【００３３】図示の如く、舵取り操作用の舵輪（ステア
リングホイール）Ｓに上端を連結された第１軸（入力
軸）１と、舵取機構の一部をなすピニオンＰに下端を連
結された第２軸（出力軸）２とを、細径のトーションバ
ーＴを介して同軸上に連結し、前記舵輪Ｓと舵取機構と
を連絡する操舵軸が構成されている。本発明に係る回転
角及びトルク検出装置は、前記第１軸１及び第２軸２の
連結部近傍に外嵌固定され、夫々と一体回転する円板形
をなすターゲット板（回転体）３，４と、これらのター
ゲット板３，４の外周面に各別に対向するように固定配
置されたＭＲセンサ（検出手段）５，６とを備えてい
る。
【００３４】第１軸１側のターゲット板３は、図示の如
く、外周面に多数の歯が等配をなして並設された磁性体
製の歯車であり、前記歯の夫々が、周方向に磁性的に不
連続な部位としてのターゲット3a，3a…を構成してい
る。第２軸２の側のターゲット板４も、同様のターゲッ
ト4a，4a…を備える歯車であり、これらのターゲット板
３，４は、夫々のターゲット3a，3a…と4a，4a…とが周
方向に正しく整合するように位置決めされている。なお
ターゲット板３，４は、夫々の外周の歯の形成部位のみ
が磁性体製であればよい。
【００３５】このようなターゲット3a，3a…は、第１軸
１と共に生じるターゲット板３の回転に応じて周方向に
変位し、ターゲット板３の外周に対向するＭＲセンサ５
の配設位置を断続的に通過する。ＭＲセンサ５は、ター
ゲット3a，3a…の通過に感応して周期的に変化する正弦
波状の出力を発すべく以下の如く構成されている。
【００３６】図２は、本発明に係る回転角及びトルク検
出装置による回転角度の検出動作の説明図である。図示
の如くＭＲセンサ５は、磁界の作用により電気抵抗を変
える特性を有する一対のＭＲ（磁気抵抗効果）素子5a，
5bを直列に接続し、これらの一側に、両者に均等な磁界
を作用させるべくバイアス用の内部磁石5cを配してな
り、前記ＭＲ素子5a，5bの直列回路に所定の電圧を印加
し、このとき、両ＭＲ素子5a，5b間の電位を出力として
取り出す構成となっている。
【００３７】図２には、ターゲット板３の外周に設けら
れたターゲット3a，3a…が平面展開して示されている。
該ターゲット板３を検出対象とするＭＲセンサ５は、前
記一対のＭＲ素子5a，5bの内部磁石5cの逆側を、前記タ
ーゲット3a，3a…が設けられたターゲット板３の外周に
向け、該ターゲット板３の周方向に並べて配設されてい
る。ここで前記ＭＲ素子5a，5bの並設間隔は、ターゲッ
ト板３の周上でのターゲット3a，3a…の並設間隔と整合
するように設定されており、図２（ａ）に示す如く、前
記ＭＲ素子5a，5bの夫々が、互いに相隣するターゲット
3a，3aに正対するようにしてある。
【００３８】而して、この状態でターゲット板３が一方
向に回転すると、ターゲット板３の外周に並設されたタ
ーゲット3a，3aは、ＭＲセンサ５の一対のＭＲ素子5a，
5bの並設方向に変位し、図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）に
示す如く、ＭＲ素子5a，5b及びこれらの間の内部磁石5c
との対向状態が順次変化する。ここで、前記ターゲット
3a，3aは磁性体製であるから、内部磁石5cによりＭＲ素
子5a，5bの周辺に形成される磁界は、これらの他側にお
けるターゲット3a，3aの変位に応じて以下の如く変化す
る。
【００３９】まず、図２（ａ）の状態にあるとき、ＭＲ
素子5a，5bの夫々と対向するターゲット3a，3aの略中央
に内部磁石5cが位置しており、両ＭＲ素子5a，5b周辺の
磁界の強さは略等しい。この状態からターゲット3a，3a
が変位した場合、図２（ｂ）に示す如く、内部磁石5cに
対して、ＭＲ素子5a側のターゲット3aは接近し、ＭＲ素
子5b側のターゲット3aは離反する。この結果、ＭＲ素子
5a，5b周辺の磁界の強さは、ＭＲ素子5a側にて強く、Ｍ
Ｒ素子5b側にて弱くなり、ＭＲ素子5a，5b間から取り出
されるＭＲセンサ５の出力は、図２（ａ）から図２
（ｂ）への移行に伴って減少する。
【００４０】更にターゲット3a，3aが変位した場合、図
２（ｃ）に示す如く、ＭＲ素子5a，5bの略中央に一つの
ターゲット3aが位置した状態となる。この状態において
は、ＭＲ素子5a，5bの間に位置する内部磁石5cは、前記
ターゲット3aに正対することとなり、図２（ａ）の場合
と同様、両ＭＲ素子5a，5b周辺の磁界の強さは略等しく
なる。従って、ＭＲセンサ５の出力は、図２（ｂ）から
図２（ｃ）への移行に伴って増大する。
【００４１】更にターゲット3a，3aが変位した場合、図
２（ｄ）に示す如く、内部磁石5cに正対していたターゲ
ット3aがＭＲ素子5b側に接近し、ＭＲ素子5a側から離反
することとなり、ＭＲ素子5a，5b周辺の磁界の強さは、
ＭＲ素子5a側にて弱く、ＭＲ素子5b側にて強くなり、Ｍ
Ｒセンサ５の出力は、図２（ｃ）から図２（ｄ）の状態
への移行に伴って更に増大する。
【００４２】更にターゲット3a，3aが変位した場合、図
２（ａ）の状態に戻る。このときＭＲ素子5a，5b周辺の
磁界の強さは略等しい。従ってＭＲセンサ５の出力は、
図２（ｄ）から図２（ａ）への移行に伴って減少する。
【００４３】このようにターゲット板３に対向配置され
たＭＲセンサ５は、ターゲット板３の回転に伴い、これ
の外周に設けたターゲット3a，3a…の接離に応じて周期
的な増減を繰り返す出力、例えば、図３に示す如き正弦
波状の出力を発生することとなる。なお、図３中のａ〜
ｄは、図２（ａ）〜（ｄ）の状態に対応する。
【００４４】このようなＭＲセンサ５の出力は、マイク
ロプロセッサを用いてなる演算処理部７に与えられてい
る。該演算処理部７においては、所定のサンプリング周
期毎に取り込まれるＭＲセンサ５の出力の変化分を逐次
積算することにより、ターゲット板３及び第１軸１の回
転角度が算出される。例えば、図３中のｙ点においてサ
ンプリングがなされたとき、同じくｘ点として示す前回
のサンプリング時点からの出力の変化量ΔＶが求めら
れ、更に、この変化量ΔＶに対応する回転角度の変化量
Δθを求めることができる。この変化量Δθを、前記ｘ
点において先に算出された回転角度θx に加減算するこ
とにより、ｙ点における回転角度θy が算出される。以
下同様の処理を繰り返すことにより連続した回転角度の
算出が可能となる。
【００４５】なお、ターゲット板３の外側に、以上の如
きＭＲセンサ５を２つ配し、これらにより位相が異なる
出力が得られるようにし、両出力を適宜に切り換えて用
いることにより、図３に示す如き正弦波状の出力の極大
値又は極小値近傍の不確かな出力領域を避け、全周に亘
って正確な回転角度の算出が行われるようにするのが望
ましい。また、２つのＭＲセンサ５，５を配する場合、
これを共通のハウジング内に一体に収納し、ターゲット
板３の外側に臨ませて固定するのが望ましい。
【００４６】第２軸２側のターゲット板４に対向配置さ
れたＭＲセンサ６においても、前記ターゲット板４外周
のターゲット4a，4a…に感応して全く同様の出力が得ら
れ、前記演算処理部７に与えられている。演算処理部７
においては、この出力変化に基づいてターゲット板４及
び第２軸２の回転角度が算出される。更に、各別に算出
される第１軸１及び第２軸２の回転角度の差により両軸
１，２に加わる回転トルク（操舵トルク）が算出され
る。
【００４７】以上の如く構成された回転角及びトルク検
出装置においては、ターゲット板３として歯車を用い、
該ターゲット板３の外周に並設された歯をターゲット3
a，3a…として、ターゲット板３の回転に伴うターゲッ
ト3a，3a…の周方向の変位を、ターゲット3a，3a…の並
設方向に並べた一対の検出素子（ＭＲ素子5a，5b）間の
出力として取り出すようにしてある。これにより、前記
ＭＲ素子5a，5bを備えて固定配置されたＭＲセンサ５と
検出対象となるターゲット板３との間に軸長方向の位置
ずれが生じた状態においてもＭＲセンサ５の出力に影響
が生じず、第１軸１及びターゲット板３の回転角度を高
精度に検出することができる。
【００４８】図４は、軸長方向の位置ずれの発生下にて
行われる検出動作の説明図であり、ターゲット板３に対
しＭＲセンサ５が、図における上方に位置ずれして取り
付けられた状態を示している。このときＭＲセンサ５の
検出域は、図中にＸ−Ｘ線として示す位置となり、図中
にＹ−Ｙ線として示す正規の検出域の上方にずれること
になるが、ターゲット板３の回転に伴うターゲット3a，
3a…の変位は、前記Ｘ−Ｘ線上において、正規のＹ−Ｙ
線上におけると全く同様に生じる。従って、Ｘ−Ｘ線上
を検出域とするＭＲセンサ５の出力は、正規の検出域で
あるＹ−Ｙ線上での出力と略同一となり、軸長方向の位
置ずれに影響を受けることなく正確な回転角度の算出が
可能となる。なお、図４中には、ターゲット板３の周上
に並ぶターゲット3a，3a…をハッチングを施して示して
ある。
【００４９】同様に、ＭＲセンサ６の出力に基づく第２
軸２及びターゲット板４の回転角度の算出も、位置ずれ
の影響を受けることなく精度良く行わせることができ、
ターゲット板３，４の回転角度差を用いてなされる回転
トルク（操舵トルク）の算出も、位置ずれの影響を受け
ることなく高精度に行わせることができる。従って、本
発明に係る回転角検出及びトルク検出装置においては、
その組立て時に、回転体たるターゲット板３，４と検出
手段たるＭＲセンサ５，６との間での正確な位置決めが
不要であり、組立て時の手間及び時間を軽減することが
できる。
【００５０】なお、以上の実施の形態においては、回転
体たるターゲット板３，４として、外周に並設された磁
性体製の歯をターゲット3a，3a…及びターゲット4a，4a
…として備える歯車により構成したが、前記ターゲット
板３，４は、回転周上に周方向に並設された磁性的に不
連続な部位としてのターゲットを備えるものであればよ
く、前記歯車以外に適宜の構成を採用することができ
る。
【００５１】図５及び図６は、本発明に係る回転角及び
トルク検出装置の他の実施の形態を示す模式図である。
図５においては、ターゲット板３，４として、第１軸１
及び第２軸２に同軸的に嵌着固定され、外周面に等配を
なして並設された複数のスリット孔3b，3b…及び4b，4b
…をターゲットとして備える磁性体製のリングが用いら
れている。また図６においては、ターゲット板３，４と
して、第１軸１及び第２軸２に同軸的に嵌着固定され、
外周面に等配をなして交互に並設された極性の異なる磁
極3c，3d…及び4c，4d…を前記ターゲットとして備える
着磁円板が用いられている。なお、これらの実施の形態
においては．ターゲット板３，４以外の部分の構成は、
図１に示す実施の形態と同じであり、共通する構成部材
に同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】図５に示す実施の形態において、ターゲッ
ト板３の外周に対向配置されたＭＲセンサ５は、ターゲ
ット板３の回転に伴う前記スリット孔3b，3b…の周方向
変位に応じて、相隣するスリット孔3b，3b間の磁性体部
分に感応して周期的に変化する出力を発し、この出力が
与えられる演算処理部７においてターゲット板３及び第
１軸１の回転角度の算出がなされる。
【００５３】また図６に示す実施の形態において、ター
ゲット板３の外周に対向配置されたＭＲセンサ５は、タ
ーゲット板３の外周に並ぶ磁極3c，3d…の周方向変位に
応じて、相隣する磁極3c，3d間に形成される磁界の作用
により周期的に変化する出力を発し、この出力が与えら
れる演算処理部７においてターゲット板３及び第１軸１
の回転角度の算出がなされる。なおこの実施の形態にお
いては、ＭＲセンサ５のバイアス用の内部磁石5cは不要
となる。
【００５４】同様に、ターゲット板４の外周に対向配置
されたＭＲセンサ６の出力を用いてターゲット板４及び
第２軸２の回転角度を算出することができ、更に、各別
に算出される第１軸１及び第２軸２の回転角度の差によ
り両軸１，２に加わる回転トルク（操舵トルク）が算出
することができる。
【００５５】これらの実施の形態においても、回転角度
及び回転トルクの算出結果に、回転体たるターゲット板
３，４と検出手段たるＭＲセンサ５，６との間の軸長方
向の位置ずれの影響は生じない。実質的に、図５におい
ては、スリット孔3b，3b…の軸長方向幅の範囲内の位置
ずれを、図６においては、ターゲット板３，４の幅の範
囲内の位置ずれを夫々許容することができる。
【００５６】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明の第１発明に係
る回転角検出装置においては、回転体の回転周上に磁性
的に不連続な部位を周方向に並設してターゲットとし、
回転体の回転に伴うこれらのターゲットの周方向変位
を、ターゲットの並設間隔に対応するように周方向に並
べた一対の検出素子間の出力として取り出す構成とした
から、この出力の変化を用いて算出される回転角度に回
転体と検出手段との間の軸長方向の位置ずれの影響が生
じず、組立て時における位置決めの手間及び時間を要す
ることなく、回転角度の高精度の検出が可能となる。
【００５７】また第２発明に係る回転角検出装置におい
ては、回転体に設けたターゲットに対向する一対の検出
素子として、磁界の作用により電気抵抗を変える磁気抵
抗効果素子を用いたから、両素子を含むブリッジ回路の
出力電圧に基づいて前記回転体の回転角度を簡易に求め
ることができる。
【００５８】また第３〜第５発明に係る回転角検出装置
においては、外周面に等配された複数の磁性体製の歯を
ターゲットとして備える歯車、外周面に等配をなして形
成された複数のスリット孔をターゲットとして備える磁
性体製のリング、又は外周面に等配をなして交互に並設
された極性の異なる磁極をターゲットとして備える円板
により回転体を構成したから、所望のターゲットを備え
る回転体を簡易に製造することができる。
【００５９】また本発明の第６発明に係るトルク検出装
置においては．捩れ要素を介して同軸上に連結された第
１軸及び第２軸の夫々に、回転体と検出手段との間の軸
長方向の位置ずれの影響を受けずに正確な回転角度の検
出をなし得る第１〜第５発明に係る回転角検出装置を備
えたから、これらの回転角検出装置により検出された回
転角度の差に基づいて第１軸及び第２軸に加わる回転ト
ルクを高精度に検出することができる。
【００６０】更に本発明の第７発明に係る舵取装置にお
いては、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸を検出対象
として以上の如き回転角検出装置及びトルク検出装置の
一方又は両方を備えたから、舵角及び操舵トルクの一方
又は両方を高精度に検出することができ、電動パワース
テアリング装置における操舵補助用のモータの駆動制御
等、高い信頼性を要求される各種の制御に好便に利用す
ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の舵取装置に適用された本発明に係る回
転角及びトルク検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る回転角及びトルク検出装置による
回転角度の検出動作の説明図である。
【図３】ＭＲセンサによる出力例を示す図である。
【図４】軸長方向の位置ずれの発生下にて行われる検出
動作の説明図である。
【図５】本発明に係る回転角及びトルク検出装置の他の
実施の形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る回転角及びトルク検出装置の他の
実施の形態を示す模式図である。
【図７】従来の回転角及びトルク検出装置の構成を示す
模式図である。
【図８】従来の回転角及びトルク検出装置による回転角
度の検出動作の説明図である。
【図９】従来の回転角検出装置及びトルク検出装置の問
題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 第１軸 ２ 第２軸 ３ ターゲット板（回転体） 3a ターゲット 3b スリット孔 3c，3d 磁極 ４ ターゲット板（回転体） 4a ターゲット 4b スリット孔 4c，4d 磁極 ５ ＭＲセンサ（検出手段） 5a，5b ＭＲ素子 5c 内部磁石 ６ ＭＲセンサ（検出手段） ７ 演算処理部 Ｓ 舵輪 Ｔ トーションバー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転体と、該回転体の回転周上に設けら
    れたターゲットと、前記回転体の回転に伴う前記ターゲ
    ットの変位に応じて周期的に出力を変える検出手段とを
    備え、該検出手段の出力変化に基づいて前記回転体の回
    転角度を検出する回転角検出装置において、 前記ターゲットは、前記回転体の周方向に並設された磁
    性的に不連続な部位であり、前記検出手段は、磁気に感
    応する一対の検出素子を前記ターゲットの並設周期に合
    わせて周方向に並べ、両検出素子間にて出力を得る構成
    としてあることを特徴とする回転角検出装置。
  2. 【請求項２】 前記一対の検出素子は、磁界の作用によ
    り電気抵抗を変える磁気抵抗効果素子である請求項１記
    載の回転角検出装置。
  3. 【請求項３】 前記回転体は、外周面に等配された複数
    の磁性体製の歯を前記ターゲットとして備える歯車であ
    る請求項１又は請求項２記載の回転角検出装置。
  4. 【請求項４】 前記回転体は、外周面に等配をなして形
    成された複数のスリット孔を前記ターゲットとして備え
    る磁性体製のリングである請求項１又は請求項２記載の
    回転角検出装置。
  5. 【請求項５】 前記回転体は、外周面に等配をなして交
    互に並設された極性の異なる磁極を前記ターゲットとし
    て備える円板である請求項１又は請求項２記載の回転角
    検出装置。
  6. 【請求項６】 捩れ要素を介して同軸上に連結された第
    １軸及び第２軸に加わる回転トルクを、前記捩れ要素の
    捩れに伴う前記第１軸及び第２軸間の相対角変位によっ
    て検出するトルク検出装置において、 前記第１軸及び第２軸の夫々に装備された請求項１乃至
    請求項５のいずれかに記載の回転角検出装置と、これら
    の回転角検出装置により各別に検出された回転角度の差
    に基づいて前記回転トルクを算出するトルク算出手段と
    を備えることを特徴とするトルク検出装置。
  7. 【請求項７】 舵輪と舵取機構とを連絡する操舵軸の中
    途に、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の回転角
    検出装置、及び／又は請求項６記載のトルク検出装置を
    備えることを特徴とする舵取装置。
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