JP2008157816A - Rotation angle detector and torque detector - Google Patents

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Hirokazu Miyamoto
寛和 宮本
Kazumitsu Kobayashi
一光 小林
Toshiyuki Kokaji
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation angle detector and a torque detector capable of performing precise detection, even under the condition where stress is applied thereto. <P>SOLUTION: The rotation angle detector 1A includes: an attachment ring 2, provided at the periphery of a drive shaft D as a measurement object; a housing 3 rotatably housing the attachment ring 2; a magnetization ring 4 provided at the outer circumference of the attachment ring 2; a magnetic sensor 5, disposed in the housing 3 and opposite to the magnetization ring 4; arms 61, 62 in which each end is attached so that the movement of the housing 3 about the axis of rotation of the attachment ring 2 is restricted; and damping devices 7 to which the other ends of the arms 61, 62 are attached. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転角検出装置及びトルク検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device and a torque detection device.

従来のトルク検出装置は、特許文献１及び特許文献２に記載されており２つの回転角検出装置を備えている。これらのトルク検出装置では、フェライト粒子が装填された着磁リングをシャフトに取り付け、着磁リングとベアリングのフレームに取り付けられた磁気センサとを２組用いている。それぞれの磁気センサは、シャフトの左右二箇所に設置されており、これらの磁気センサの差動出力によって、シャフト捻じれトルクを測定している。また、シャフトそのものの表面にストレインゲージを貼りつけ、このストレインゲージにかかる捻じれ応力を直接測定することも行われている。
特開２０００−１９５８０７号公報 特公平０７−５８２３１号公報 The conventional torque detection device is described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, and includes two rotation angle detection devices. In these torque detection devices, a magnetized ring loaded with ferrite particles is attached to a shaft, and two sets of magnetized rings and a magnetic sensor attached to a bearing frame are used. Each magnetic sensor is installed in two places on the left and right sides of the shaft, and the shaft twisting torque is measured by the differential output of these magnetic sensors. In addition, a strain gauge is attached to the surface of the shaft itself, and the torsional stress applied to the strain gauge is directly measured.
JP 2000-195807 A Japanese Patent Publication No. 07-58231

しかしながら、従来の回転角検出装置においては、磁気センサが取り付けられるベアリングフレームおよび本体フレームに捻じれが生じた場合は、磁気センサの中心がずれてしまい、正確なトルク検出ができなくなるという問題がある。特に、自動車のドライブシャフトなどのように、大きな応力がかかる対象においては、実走行中のトルクデータを測定することは困難である。   However, in the conventional rotation angle detecting device, when the bearing frame to which the magnetic sensor is attached and the main body frame are twisted, the center of the magnetic sensor is displaced, and accurate torque detection cannot be performed. . In particular, it is difficult to measure torque data during actual traveling in a subject that is subjected to a large stress such as a drive shaft of an automobile.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、応力がかかる状態においても、精密な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することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device and a torque detection device capable of precise detection even in a state where stress is applied.

上述の課題を解決するため、本発明に係る回転角検出装置は、測定対象物の周囲に一体化して設けられる取付リングと、取付リングを回転可能に収容するハウジングと、取付リングの回転に追従して回転する位置に設けられた着磁リングと、ハウジング内に配置され着磁リングに対向する磁気センサと、取付リングの回転軸回りの、ハウジングの移動を規制するように一端が取り付けられたアームと、アームの他端が取り付けられた制振装置とを備えることを特徴する。なお、一体化とは測定対象物の周囲で位置が固定されており、測定対象物の動作に追従する状態を意味する。   In order to solve the above-described problems, a rotation angle detection device according to the present invention includes a mounting ring that is integrally provided around a measurement object, a housing that rotatably accommodates the mounting ring, and a rotation of the mounting ring. The magnetizing ring provided at the rotating position, the magnetic sensor disposed in the housing and facing the magnetizing ring, and one end attached to restrict the movement of the housing around the rotation axis of the mounting ring An arm and a damping device to which the other end of the arm is attached are provided. The term “integrated” means a state in which the position is fixed around the measurement object and follows the operation of the measurement object.

この回転角検出装置によれば、ハウジング内において取付リングが回転する。取付リングに追従して回転する位置、好適には取付リングの外周には着磁リングが設けられ、磁気センサは着磁リングに対向しているので、取付リングの回転に応じた信号が、磁気センサから出力されることになる。ハウジングには回転方向の移動を規制するアームを介して制振装置が接続されているので、制振装置を適当な固定端に接続した場合、ハウジングの回転移動が規制されると共に、固定端と測定対象物間の相対移動に伴ってハウジングに印加される応力は、アームと制振装置によって吸収される。ハウジングに与えられる応力は、磁気センサ出力に影響を与える。これは磁気センサと着磁リングとの間のギャップ変動などに起因する。また、かかる応力は間接的には測定対象にも影響を与える。つまり、磁気センサの初期値がずれてしまうという問題がある。本発明によれば、ハウジングに応力が与えられるような条件においても、これを抑制することができるので、精密な回転角検出を行うことが可能となる。   According to this rotation angle detection device, the mounting ring rotates in the housing. A magnetizing ring is provided at a position that rotates following the mounting ring, preferably on the outer periphery of the mounting ring, and the magnetic sensor faces the magnetizing ring. It is output from the sensor. Since the vibration damping device is connected to the housing through an arm that restricts movement in the rotational direction, when the vibration damping device is connected to an appropriate fixed end, the rotational movement of the housing is restricted and the fixed end and The stress applied to the housing with the relative movement between the measurement objects is absorbed by the arm and the vibration damping device. The stress applied to the housing affects the magnetic sensor output. This is due to a gap variation between the magnetic sensor and the magnetizing ring. Further, such stress indirectly affects the measurement object. That is, there is a problem that the initial value of the magnetic sensor is shifted. According to the present invention, it is possible to suppress this even under conditions in which stress is applied to the housing, so that it is possible to perform precise rotation angle detection.

特に、測定対象物を自動車のドライブシャフトとし、固定端をロワーアームとした場合には、非常に大きな振動と応力下での測定となるが、本発明では、このような条件においても精密な測定が可能となるという特別な効果がある。   In particular, when the object to be measured is an automobile drive shaft and the fixed end is a lower arm, measurement is performed under very large vibrations and stresses.In the present invention, accurate measurement is possible even under such conditions. There is a special effect that it becomes possible.

また、上述のアームは、ハウジングに設けられた孔内をスライド可能なヘッド部と、ヘッド部にリンクしたハウジング側アームと、ハウジング側アームにリンクし、他端にボールを有する制振装置側アームとを有し、ヘッド部と孔の最深部との間には弾性体が介在しており、制振装置は、ボールの外表面の一部を自由回転可能に支持する凹面を有していることが好ましい。   Further, the arm described above includes a head portion that can slide in a hole provided in the housing, a housing side arm that is linked to the head portion, a vibration control device side arm that is linked to the housing side arm and has a ball at the other end. The elastic body is interposed between the head portion and the deepest portion of the hole, and the vibration damping device has a concave surface that supports a part of the outer surface of the ball so as to be freely rotatable. It is preferable.

そもそもハウジングは、自重による応力も受けている。しかしながら、アームのヘッド部と孔の最深部との間には、スプリング等の弾性体が介在しているので、自重によって孔の最深部を押圧すると、ヘッド部との間に介在する弾性体が、押圧力に抗してハウジングの最深部を押し返す。しがたって、ハウジングの自重による応力も緩和される。なお、圧縮外部荷重がかかることから、スプリングの初期セット荷重は小さく設定しておくことが好ましい。各アームは、回転軸回りの回転を抑制するようにリンクしているが、ハウジング側アームは、ボールジョイントを介して制振装置と結合し、自由回転を許容しているので、測定対象物と固定端との間の相対回転移動以外の捩れ移動は許容し、かかる捩れ移動に伴う応力がハウジングにかかることを抑制している。したがって、ハウジングにかかる応力を低減し、更に精密な回転角検出を行うことが可能となる。   In the first place, the housing is also subjected to stress due to its own weight. However, since an elastic body such as a spring is interposed between the head portion of the arm and the deepest portion of the hole, when the deepest portion of the hole is pressed by its own weight, the elastic body interposed between the head portion and the arm portion is Push the deepest part of the housing against the pressing force. Therefore, the stress due to the weight of the housing is relieved. In addition, since the compression external load is applied, it is preferable to set the initial set load of the spring small. Each arm is linked to suppress rotation around the rotation axis, but the housing side arm is coupled to the vibration damping device via a ball joint and allows free rotation. Torsional movement other than relative rotational movement with respect to the fixed end is allowed, and stress accompanying the torsional movement is suppressed from being applied to the housing. Therefore, it is possible to reduce the stress applied to the housing and perform more accurate rotation angle detection.

更に、ハウジング側アーム及び制振装置側アームの一方は、そのアームの長手方向に延びた長孔を有する第１係合部を有しており、他方は、第１係合部がその間に配置される凹部を有する第２係合部を有しており、凹部の側壁を貫通して長孔内を通り、第１及び第２係合部をリンクさせる貫通部材を更に備えることを特徴とする。   Further, one of the housing side arm and the vibration damping device side arm has a first engagement portion having a long hole extending in the longitudinal direction of the arm, and the other has the first engagement portion disposed therebetween. A second engaging portion having a recessed portion, and further comprising a penetrating member that passes through the side wall of the recessed portion, passes through the inside of the elongated hole, and links the first and second engaging portions. .

アームの長手方向の突き上げ圧力がハウジングに急激に印加される場合も想定される。各アームは、長孔内を貫通する貫通部材によって緩めにリンクしているため、このような圧力に応じてハウジングに与えられる応力を緩和することができる。また、制振装置から係合部までの距離変動が生じる捩れがハウジングと制振装置との間に生じる場合もあるが、長孔内では貫通部材が移動できるため、このような捩れもリンクが吸収して、ハウジングにかかる応力を低減することが可能となる。また、第１係合部は、第２係合部の凹部側壁によって側壁間の方向に沿った移動が規制されている。したがって、この方向を回転軸に直交する方向とすれば、回転方向のアームの移動を規制される。   It is also assumed that the pushing-up pressure in the longitudinal direction of the arm is suddenly applied to the housing. Since each arm is loosely linked by a penetrating member penetrating through the long hole, the stress applied to the housing in response to such pressure can be relieved. In addition, a twist that causes a variation in the distance from the vibration control device to the engaging portion may occur between the housing and the vibration control device. However, since the penetrating member can move in the long hole, such a twist also causes the link to move. It is possible to absorb the stress applied to the housing. Further, the movement of the first engaging portion along the direction between the side walls is restricted by the concave side wall of the second engaging portion. Therefore, if this direction is a direction orthogonal to the rotation axis, the movement of the arm in the rotation direction is restricted.

なお、係合部のリンク位置を中心として、回転軸に平行な軸回りの運動を制振装置が行う場合がある。本発明では、第１係合部の長孔の貫通軸に沿った幅を規定する２つの外壁面と、第２係合部の凹部の幅を規定する２つの内壁面との間には、それぞれ隙間が存在するため、この僅かな隙間の分だけは、かかる軸回りの運動を吸収することができる。   Note that the vibration damping device may perform a movement around an axis parallel to the rotation axis around the link position of the engaging portion. In the present invention, between the two outer wall surfaces that define the width along the through-axis of the elongated hole of the first engagement portion and the two inner wall surfaces that define the width of the recess of the second engagement portion, Since there are gaps, the movement around the axis can be absorbed by the slight gap.

なお、制振装置は、複数の剛性板と弾性板とを交互に積層してなることを特徴とする。金属などの剛性板と、シリコーンなど樹脂からなる弾性板は、弾性係数と固有振動数が異なるものであり、これらを積層することにより、広範囲の振動成分を吸収することができ、また、シリコーン樹脂などのみで形成された制振装置よりも、その変形の度合いを低下させ、高精度の検出を可能とする。   The vibration damping device is characterized in that a plurality of rigid plates and elastic plates are alternately laminated. A rigid plate made of a metal or the like and an elastic plate made of a resin such as silicone have different elastic coefficients and natural frequencies. By laminating them, a wide range of vibration components can be absorbed. The degree of deformation is lower than that of the vibration damping device formed only with the above, and high-precision detection is possible.

制振装置は、底面にマグネットを備えていることを特徴とする。この場合、固定端が金属からなる場合には、マグネットを介して容易に固定端へ制振装置を取り付けることができる。   The vibration damping device includes a magnet on the bottom surface. In this case, when the fixed end is made of metal, the vibration damping device can be easily attached to the fixed end via the magnet.

ハウジングは、磁気センサ出力への影響を防止するため、非磁性金属から構成されており、ハウジングは、取付リングを、その内面の摺動領域で回転可能に支持しており、摺動領域の表面にはダイヤモンドライクカーボンが堆積されていることが好ましい。   The housing is made of non-magnetic metal to prevent influence on the output of the magnetic sensor, and the housing supports the mounting ring so as to be rotatable in the sliding area on its inner surface. It is preferable that diamond-like carbon is deposited on the substrate.

この取付構造は、ボールベアリングを用いないリング支持形式であるため、取付リングの測定対象物への取付が簡単となる。但し、かかる簡略的な取付構造を採用したために、摺動領域は取付リングの外周面によって高速で擦られることとなる。そこで、その表面にはダイヤモンドライクカーボンを堆積することとし、摩擦による摺動領域の劣化を抑制することとした。   Since this mounting structure is a ring support type that does not use a ball bearing, it is easy to mount the mounting ring to the object to be measured. However, since such a simple mounting structure is adopted, the sliding region is rubbed at a high speed by the outer peripheral surface of the mounting ring. Therefore, diamond-like carbon was deposited on the surface to suppress deterioration of the sliding area due to friction.

また、磁気センサは、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子を有し、２つの磁気抵抗効果素子の接続点に電気的に接続された出力端子を更に備えることが好ましい。なお、これらの磁気抵抗効果素子は、取付リングの回転軸に対して平行に配列することができる。   The magnetic sensor preferably includes two magnetoresistive elements connected in series and further includes an output terminal electrically connected to a connection point of the two magnetoresistive elements. These magnetoresistive elements can be arranged parallel to the rotation axis of the mounting ring.

磁気センサとして、ハードディスクなどに用いられている磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた場合には、その検出精度は著しく高くなるが、出力値は小さいため、これらを２つ直列に接続してハーフブリッジを構成し、その接続点に出力端子を接続することとした。この場合、磁気抵抗効果素子への印加電圧変動によっても、接続点の電位の印加電圧に対する相対値は変動せず、また、磁気抵抗効果素子が２つであるため、その出力値も２倍にすることが可能となる。これにより、更に高精度の検出が可能となる。   When a magnetoresistive effect element (MR element) used in a hard disk or the like is used as a magnetic sensor, its detection accuracy is remarkably high, but since the output value is small, two of them are connected in series. A half bridge was constructed, and an output terminal was connected to the connection point. In this case, even if the voltage applied to the magnetoresistive element varies, the relative value of the potential at the connection point with respect to the applied voltage does not vary, and since there are two magnetoresistive elements, the output value also doubles. It becomes possible to do. Thereby, detection with higher accuracy becomes possible.

また、磁気センサは、直列接続された一対の磁気抵抗効果素子を、２組並列に接続してなり、各組の磁気抵抗効果素子間の接続点に、それぞれ第1及び第２出力端子を接続してもよい。この場合には、これらの磁気抵抗効果素子はフルブリッジを構成し、その出力値がハーフブリッジの場合の２倍になる。   The magnetic sensor is formed by connecting two pairs of magnetoresistive elements connected in series in parallel, and connecting the first and second output terminals to the connection points between the magnetoresistive elements of each group. May be. In this case, these magnetoresistive elements constitute a full bridge, and the output value thereof is twice that of a half bridge.

また、磁気センサは、スピンバルブＧＭＲ素子からなることを特徴とする。通常の検出素子においては、回転速度に応じて振幅が変動することが多いが、スピンバルブＧＭＲ素子は、回転速度に対する振幅変動が著しく小さい。したがって、更に高精度の検出が可能となる。   The magnetic sensor is characterized by comprising a spin valve GMR element. In a normal detection element, the amplitude often varies depending on the rotational speed, but the amplitude variation with respect to the rotational speed of the spin valve GMR element is extremely small. Therefore, detection with higher accuracy is possible.

また、アームは複数であり、これらのアームは、取付リングの回転軸、及び、回転軸から磁気センサに向かう方向の双方に直交する方向に沿って整列していることが好ましい。この場合には、アームが回転の接線方向に整列することとなるため、ハウジングの上記回転軸方向の移動を更に抑制することができる。なお、上述の１つの貫通部材が各アームのリンクを共通して貫通すれば、ハウジングの上記回転軸方向の移動がより抑制される。   Also, there are a plurality of arms, and these arms are preferably aligned along a direction orthogonal to both the rotation axis of the mounting ring and the direction from the rotation axis toward the magnetic sensor. In this case, since the arms are aligned in the tangential direction of rotation, the movement of the housing in the rotation axis direction can be further suppressed. In addition, if the above-mentioned one penetration member penetrates the link of each arm in common, the movement of the housing in the rotational axis direction is further suppressed.

本発明に係るトルク検出装置は、回転角検出装置を２つ備えている。それぞれの回転角検出装置は、上述の通り、測定対象物の周囲に一体化して設けられる取付リングと、取付リングを回転可能に収容するハウジングと、取付リングの回転に追従して回転する位置に設けられた着磁リングと、ハウジング内に配置され着磁リングに対向する磁気センサと、取付リングの回転軸回りの、ハウジングの移動を規制するように一端が取り付けられたアームと、アームの他端が取り付けられた制振装置とを備えており、それぞれの磁気センサからの出力が取り出される。各回転角検出装置は、上述の通り機能する。磁気センサから得られた回転角の差が、測定対象物の捩れ量（∝トルク）を意味することとなる。この装置では、自由に回転角検出装置を取り付けられるので、測定対象物への取り付け場所を選択してトルク検出が可能となる。   The torque detection device according to the present invention includes two rotation angle detection devices. As described above, each rotation angle detection device has a mounting ring that is integrally provided around the measurement object, a housing that rotatably accommodates the mounting ring, and a position that rotates following the rotation of the mounting ring. A magnetized ring provided, a magnetic sensor disposed in the housing and opposed to the magnetized ring, an arm having one end attached to restrict the movement of the housing around the rotation axis of the mounting ring, and the other arm And a damping device to which ends are attached, and outputs from the respective magnetic sensors are taken out. Each rotation angle detection device functions as described above. The difference in the rotation angle obtained from the magnetic sensor means the amount of twist (∝torque) of the measurement object. In this device, since the rotation angle detection device can be freely attached, it is possible to detect the torque by selecting the attachment location to the measurement object.

また、本発明に係るトルク検出装置は、それぞれの磁気センサの出力間の位相差を検出する位相差検出器を備えることを特徴とする。すなわち、位相差検出器からは、回転角の差が出力される。   Moreover, the torque detection apparatus according to the present invention includes a phase difference detector that detects a phase difference between outputs of the respective magnetic sensors. That is, the phase difference detector outputs a rotation angle difference.

本発明の回転角検出装置及びトルク検出装置によれば、応力がかかる状態においても、精密な検出を行うことができる。   According to the rotation angle detection device and torque detection device of the present invention, accurate detection can be performed even in a state where stress is applied.

以下、実施の形態に係る回転角検出装置を備えたトルク検出装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, a torque detection device including the rotation angle detection device according to the embodiment will be described. Note that the same reference numerals are used for the same elements, and redundant description is omitted.

図１は、トルク検出装置１の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of the torque detection device 1.

トルク検出装置１は、一対の回転角検出装置１Ａ、１Ｂを備えている。これらの回転角検出装置１Ａ、１Ｂの構造は同一であるため、以下では一方の回転角検出装置１Ａの構造のみについて説明する。また、実施形態に係る測定対象物は、自動車の車輪に取り付けられるドライブシャフトＤであるが、本発明は、これに限定されるものではない。以下、詳説する。   The torque detection device 1 includes a pair of rotation angle detection devices 1A and 1B. Since these rotation angle detection devices 1A and 1B have the same structure, only the structure of one rotation angle detection device 1A will be described below. Moreover, although the measuring object which concerns on embodiment is the drive shaft D attached to the wheel of a motor vehicle, this invention is not limited to this. The details will be described below.

回転角検出装置１Ａは、測定対象物としてのドライブシャフトＤの周囲に設けられる取付リング２と、取付リング２を回転可能に収容するハウジング３と、取付リング２の外周に設けられた着磁リング４と、ハウジング３内に配置され着磁リング４に対向する磁気センサ５と、取付リング２の回転軸回りのハウジング３の移動を規制するように一端が取り付けられたアーム６１，６２と、アーム６１，６２の他端が取り付けられた制振装置７とを備えている。取付リング２は、ドライブシャフトＤに対して一体化しており、その回転移動に追従して回転する。なお、着磁リング４は、取付リング２の回転に追従して回転する位置であれば、例えば、取付リング２に隣接するドライブシャフト位置等に設けることも可能である。   The rotation angle detection device 1A includes an attachment ring 2 provided around a drive shaft D as a measurement object, a housing 3 that rotatably accommodates the attachment ring 2, and a magnetized ring provided on the outer periphery of the attachment ring 2. 4, a magnetic sensor 5 disposed in the housing 3 and facing the magnetized ring 4, arms 61 and 62 having one ends attached so as to restrict the movement of the housing 3 around the rotation axis of the mounting ring 2, And a vibration damping device 7 to which the other ends of 61 and 62 are attached. The mounting ring 2 is integrated with the drive shaft D and rotates following the rotational movement. The magnetized ring 4 can be provided at a drive shaft position or the like adjacent to the mounting ring 2, for example, as long as the magnetizing ring 4 rotates following the rotation of the mounting ring 2.

ドライブシャフトＤの回転軸は、Ｘ軸に一致しており、また、取付リング２の回転軸に一致している。ドライブシャフトＤは動力源から車輪に駆動力を伝達するものであるが、車輪は固定端としてのロワーアームＬＡによって支持されている。制振装置７の底面はロワーアームＬＡに固定される。   The rotational axis of the drive shaft D coincides with the X axis and coincides with the rotational axis of the mounting ring 2. The drive shaft D transmits driving force from the power source to the wheels, and the wheels are supported by a lower arm LA as a fixed end. The bottom surface of the vibration damping device 7 is fixed to the lower arm LA.

取付リング２は、外周表面を囲むように環状に延びた凹溝を備えており、着磁リング４は凹溝の底面上を這うように取付リング２に貼り付けられている。取付リング２は、半円状の２つの分割リング２１，２２を円形となるように向かい合わせ、双方の分割リング２１，２２を貫通するように捩じ込まれた螺子２３，２４によって互いに固定されている。   The mounting ring 2 includes a concave groove extending in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface, and the magnetizing ring 4 is attached to the mounting ring 2 so as to crawl on the bottom surface of the concave groove. The mounting ring 2 is fixed to each other by screws 23 and 24 screwed so as to face two semicircular split rings 21 and 22 so as to form a circle and to penetrate both split rings 21 and 22. ing.

ハウジング３は、ハウジング本体３１と、ハウジング３１と共にシャフトＤの外周に固定された取付リング２を収容する半円筒状の蓋部３２とを備えている。ハウジング本体３１のドライブシャフト側は、磁気センサ５等を収納するキャビティ３１ａを備えており、キャビティ３１ａのＹＺ平面に沿った側壁３１ｓは、半円筒状の凹面３１ｂを有している。半円筒状の蓋部３２は、半円筒状の凹面３１ｂと対向しており、これらが組み合わされた円筒状の空間内をドライブシャフトＤが貫通している。ハウジング本体３１と蓋部３２とは、蓋部３２の外縁部を貫通してハウジング本体３１内部に至るボルトＢによって固定されている。   The housing 3 includes a housing main body 31 and a semi-cylindrical lid portion 32 that accommodates the mounting ring 2 fixed to the outer periphery of the shaft D together with the housing 31. The drive shaft side of the housing body 31 is provided with a cavity 31a for accommodating the magnetic sensor 5 and the like, and the side wall 31s along the YZ plane of the cavity 31a has a semi-cylindrical concave surface 31b. The semi-cylindrical lid portion 32 faces the semi-cylindrical concave surface 31b, and the drive shaft D passes through a cylindrical space in which these are combined. The housing body 31 and the lid portion 32 are fixed by bolts B that penetrate the outer edge of the lid portion 32 and reach the inside of the housing body 31.

キャビティ３１ａのＸＺ平面に沿った側壁は、取付リング２の外周面の凹溝の開口端（凸部）が当接する摺動領域Ｓを備えている。摺動領域Ｓの表面にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が堆積されており、このコーティングによって、摺動領域Ｓの磨耗耐久性を高めている。また、取付リング２の開口端面（軸に垂直な表面）は、キャビティ３１ａのＹＺ平面に沿った側壁３１ｓの摺動領域Ｓに隣接する部分にも対向し、取付リング２のＸ軸方向の移動が規制され、また、かかる対向部分にもＤＬＣが堆積されている。また、側壁３１ｓには、付勢螺子３１ｋがスプリング３１ｍを介して設けられており、側壁３１ｓを貫通して、取付リング２の開口端面に接触可能となっている。本例では、付勢螺子３１ｋとスプリング３１ｍの数は４組である。   The side wall along the XZ plane of the cavity 31 a includes a sliding region S in which the open end (convex portion) of the concave groove on the outer peripheral surface of the mounting ring 2 abuts. DLC (diamond-like carbon) is deposited on the surface of the sliding region S, and the wear durability of the sliding region S is enhanced by this coating. Further, the opening end surface (surface perpendicular to the axis) of the mounting ring 2 is also opposed to the portion adjacent to the sliding region S of the side wall 31s along the YZ plane of the cavity 31a, and the movement of the mounting ring 2 in the X-axis direction. In addition, DLC is also deposited on the facing portion. Further, a biasing screw 31k is provided on the side wall 31s via a spring 31m, and can pass through the side wall 31s to contact the opening end surface of the mounting ring 2. In this example, the number of biasing screws 31k and springs 31m is four.

ハウジング３の底部側には、そのシリンダ（孔）内でピストン運動を行うヘッド部６１Ｈ，６２Ｈを一端部とするアーム６１，６２が設けられており、各アーム６１，６２の他端部は、ボールジョイントを介して制振装置７に接続されている。   On the bottom side of the housing 3, there are provided arms 61 and 62 each having a head portion 61 </ b> H and 62 </ b> H that perform piston motion in the cylinder (hole), and the other ends of the arms 61 and 62 are respectively It is connected to the vibration damping device 7 via a ball joint.

回転角検出装置１Ａによれば、ハウジング３内において、取付リング２がドライブシャフトＤと共に回転する。取付リング２には着磁リング４が設けられ、磁気センサ５は着磁リング４に対向しているので、取付リング２の回転に応じた信号が、磁気センサ５から出力されることになる。ハウジング３にはＸ軸回りの回転方向の移動を規制するアーム６１，６２を介して制振装置７が接続されているので、制振装置７をロワーアームＬＡに接続した場合、ハウジング３の回転移動が規制されると共に、ロワーアームＬＡとドライブシャフトＤの間の相対移動に伴ってハウジング３に印加される応力は、アーム６１，６２と制振装置７によって吸収される。   According to the rotation angle detection device 1 </ b> A, the mounting ring 2 rotates together with the drive shaft D in the housing 3. Since the magnetizing ring 4 is provided in the mounting ring 2 and the magnetic sensor 5 faces the magnetizing ring 4, a signal corresponding to the rotation of the mounting ring 2 is output from the magnetic sensor 5. Since the vibration damping device 7 is connected to the housing 3 via the arms 61 and 62 that restrict the movement in the rotational direction around the X axis, when the vibration damping device 7 is connected to the lower arm LA, the housing 3 rotates and moves. And the stress applied to the housing 3 as the relative movement between the lower arm LA and the drive shaft D is absorbed by the arms 61 and 62 and the vibration damping device 7.

ハウジング３に与えられる応力は磁気センサ出力に影響を与える。これは磁気センサ５と着磁リング４との間のギャップ変動などに起因する。また、かかる応力は間接的には測定対象にも影響を与える。本実施形態によれば、ハウジング３に応力が与えられるような条件においても、これを抑制することができるので、精密な回転角検出を行うことが可能となる。特に、本例では、測定対象物を自動車のドライブシャフトＤとし、固定端をロワーアームＬＡとした場合について示しており、この場合には非常に大きな振動と応力下での測定となるが、本例の構成によれば、このような条件においても精密な測定が可能となるという特別な効果がある。   The stress applied to the housing 3 affects the magnetic sensor output. This is due to a gap variation between the magnetic sensor 5 and the magnetized ring 4. Further, such stress indirectly affects the measurement object. According to the present embodiment, it is possible to suppress this even under conditions in which stress is applied to the housing 3, so that precise rotation angle detection can be performed. In particular, this example shows the case where the object to be measured is the drive shaft D of the automobile and the fixed end is the lower arm LA. In this case, the measurement is performed under very large vibration and stress. According to the configuration, there is a special effect that precise measurement is possible even under such conditions.

各アーム６１，６２の構造は同一であり、ヘッド部６１Ｈ，６２ＨはＺ軸方向に沿って移動可能であり、それぞれのアーム６１，６２では、リンクを構成する結合用の貫通部材６Ｓ、貫通ピンＰＰ（図２参照）がＹ軸に沿って延びており、アーム６１，６２は原則的にはＸＺ平面内においてのみ屈曲するが、Ｚ軸回りの若干の捩れ運動も許容する。   The structures of the arms 61 and 62 are the same, and the head portions 61H and 62H are movable along the Z-axis direction. In each of the arms 61 and 62, a coupling penetrating member 6S and a penetrating pin constituting a link are provided. PP (see FIG. 2) extends along the Y axis, and the arms 61 and 62 basically bend only in the XZ plane, but allow some torsion around the Z axis.

また、上述の装置においては、アーム６１，６２が複数であり、これらのアーム６１，６２は、取付リング２の回転軸（Ｘ軸）、及び、回転軸から磁気センサ５に向かう方向（Ｚ軸）の双方に直交する方向（Ｙ軸）に沿って整列している。この場合、アーム６１，６２が取付リング２の回転の接線方向に整列することとなるため、ハウジング３の回転軸方向の移動を更に抑制することができている。なお、上述の１つの貫通部材６Ｓは各アーム６１，６２のリンクを共通して貫通しており、ハウジング３の回転軸方向の移動がより抑制されている。   Further, in the above-described apparatus, there are a plurality of arms 61 and 62, and these arms 61 and 62 are the rotation axis (X axis) of the mounting ring 2 and the direction from the rotation axis to the magnetic sensor 5 (Z axis). ) Are aligned along a direction (Y axis) perpendicular to both. In this case, since the arms 61 and 62 are aligned in the tangential direction of the rotation of the mounting ring 2, the movement of the housing 3 in the rotation axis direction can be further suppressed. The one penetrating member 6S described above penetrates the links of the arms 61 and 62 in common, and the movement of the housing 3 in the rotation axis direction is further suppressed.

図２は、回転角検出装置１ＡのＸ軸方向の中央を通るＹＺ平面で切った当該装置の断面図であり、図３は図２に示した装置のＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図である。   2 is a cross-sectional view of the rotation angle detection device 1A taken along a YZ plane passing through the center in the X-axis direction, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG.

ハウジング本体３１内に収容される磁気センサ５は、配線基板５１上に固定されており、配線基板５１の直下の空間内には波形成形回路５２が設けられている。波形成形回路５２上には、回路押さえ板５３が配置されている。波形成形回路５２は、磁気センサ５からの出力を増幅するＴＴＬ回路からなるアンプと、アンプ出力を方形波に成形するコンパレータとを備えている。   The magnetic sensor 5 accommodated in the housing body 31 is fixed on the wiring board 51, and a waveform shaping circuit 52 is provided in the space immediately below the wiring board 51. A circuit pressing plate 53 is disposed on the waveform shaping circuit 52. The waveform shaping circuit 52 includes an amplifier composed of a TTL circuit that amplifies the output from the magnetic sensor 5 and a comparator that shapes the amplifier output into a square wave.

単一のＸＺ平面内におけるハウジング３の摺動領域Ｓは、ハウジング本体３１において２箇所、蓋部３２において１箇所の合計３箇所であり、取付リング２の凸部外周面が摺動領域Ｓによって支持されている。ハウジング３は、磁気センサ出力への影響を防止するため、アルミニウム等の非磁性金属から構成されている。また、ハウジング３は、取付リング２を、その内面の摺動領域Ｓで回転可能に支持している。上述のように、摺動領域Ｓの表面にはダイヤモンドライクカーボンが堆積されている。   The sliding area S of the housing 3 within a single XZ plane is a total of three places, two places in the housing main body 31 and one place in the lid portion 32, and the convex outer peripheral surface of the mounting ring 2 is defined by the sliding area S. It is supported. The housing 3 is made of a nonmagnetic metal such as aluminum in order to prevent an influence on the magnetic sensor output. The housing 3 supports the mounting ring 2 so as to be rotatable in a sliding region S on the inner surface thereof. As described above, diamond-like carbon is deposited on the surface of the sliding region S.

この取付構造は、ボールベアリングを用いないリング支持形式であるため、取付リング２のドライブシャフトＤへの取付が簡単となる。但し、かかる簡略的な取付構造を採用したために、摺動領域Ｓは取付リング２の外周面によって高速で擦られることとなる。そこで、その表面にはＤＬＣを堆積することとし、摩擦による摺動領域の劣化を抑制することとした。   Since this attachment structure is a ring support type that does not use a ball bearing, the attachment of the attachment ring 2 to the drive shaft D is simplified. However, since such a simple mounting structure is adopted, the sliding region S is rubbed at a high speed by the outer peripheral surface of the mounting ring 2. Therefore, DLC is deposited on the surface to suppress deterioration of the sliding region due to friction.

アーム６１，６２の構造は同一である。したがって、一方のアーム６１の構造のみについて説明する。アーム６１は、ハウジング本体３１に設けられたシリンダ（孔）３１Ｊ内をスライド可能なヘッド部Ｈと、ヘッド部Ｈにリンクしたハウジング側アームＨＡと、ハウジング側アームＨＡにリンクし、他端にボールＢＡを有する制振装置側アームＤＡとを有している。ヘッド部Ｈと孔３１の最深部ＭＤとの間には弾性体ＥＭが介在している。弾性体ＥＭはスプリングからなり、ヘッド部Ｈの先端と最深部ＭＤとの間の距離よりも、スプリングの自然長の方が長い。制振装置７は、ボールＢＡの外表面の一部を自由回転可能に支持する凹面ＣＳを有しており、自由雲台としてのボールジョイントが構成されている。   The structures of the arms 61 and 62 are the same. Therefore, only the structure of one arm 61 will be described. The arm 61 includes a head portion H slidable in a cylinder (hole) 31J provided in the housing body 31, a housing side arm HA linked to the head portion H, a link to the housing side arm HA, and a ball at the other end. It has a damping device side arm DA having BA. An elastic body EM is interposed between the head portion H and the deepest portion MD of the hole 31. The elastic body EM is made of a spring, and the natural length of the spring is longer than the distance between the tip of the head part H and the deepest part MD. The vibration damping device 7 has a concave surface CS that supports a part of the outer surface of the ball BA so as to freely rotate, and a ball joint as a free pan head is configured.

ハウジング３は、自重による応力も受けているが、アーム６１のヘッド部Ｈと孔３１Ｊの最深部ＭＤとの間には、スプリング等の弾性体ＥＭが介在しているので、自重によって孔３１Ｊの最深部ＭＤを下方に押圧すると、ヘッド部Ｈとの間に介在する弾性体ＥＭが、押圧力に抗してハウジングの最深部ＭＤを押し返す。しがたって、ハウジング３の自重による応力も緩和される。各アーム６１，６２は、ドライブシャフトＤの回転軸回りの回転を抑制するようにリンクしているが、ハウジング側アームＨＡは、ボールジョイントを介して制振装置７と結合し、自由回転を許容しているので、ドライブシャフトＤとロワーアームＬＡとの間の相対回転移動以外の捩れ移動は許容し、かかる捩れ移動に伴う応力がハウジング３にかかることを抑制している。上述の構造では、上述のアーム６１，６２及び貫通部材６Ｓ及びボールジョイントにより、アーム機構は水平回転ねじれにも追従するが、ドライブシャフトＤの本来の回転には追従しないこととなる。したがって、ハウジング３かかる応力を低減し、更に精密な回転角検出を行うことが可能となる。   The housing 3 is also subjected to stress due to its own weight, but an elastic body EM such as a spring is interposed between the head portion H of the arm 61 and the deepest portion MD of the hole 31J. When the deepest part MD is pressed downward, the elastic body EM interposed between the head part H pushes back the deepest part MD of the housing against the pressing force. Therefore, stress due to the weight of the housing 3 is also reduced. The arms 61 and 62 are linked so as to suppress the rotation of the drive shaft D around the rotation axis. However, the housing side arm HA is coupled to the vibration damping device 7 via a ball joint and allows free rotation. Therefore, the torsional movement other than the relative rotational movement between the drive shaft D and the lower arm LA is allowed, and the stress due to the torsional movement is prevented from being applied to the housing 3. In the above-described structure, the arm mechanism follows the horizontal rotational torsion by the above-described arms 61 and 62, the penetrating member 6S, and the ball joint, but does not follow the original rotation of the drive shaft D. Therefore, the stress applied to the housing 3 can be reduced, and more accurate rotation angle detection can be performed.

ハウジング側アームＨＡと制振装置側アームＤＡとは、Ｙ軸方向に延びた貫通部材６Ｓがこれらを貫通することによってリンクしており、Ｘ軸回りの回転を更に抑制している。また、ハウジング側アームＨＡのハウジング側には、ヘッド部Ｈ及びハウジング側アームＨＡをＹ軸に沿って貫通する貫通ピンＰＰによって、ヘッド部Ｈがリンクしている。ハウジング本体３１の底面には、小径の開口を有するストップ板ＳＴがボルトＢＢで固定されており、この開口を通ってヘッド部Ｈからハウジング側アームＨＡが延びている。この開口の径は、ヘッド部Ｈよりも小さく、ヘッド部Ｈの脱落を防止している。   The housing side arm HA and the vibration control device side arm DA are linked by a penetrating member 6S extending in the Y-axis direction passing through them, and further suppresses rotation around the X-axis. Further, the head portion H is linked to the housing side of the housing side arm HA by a penetrating pin PP that penetrates the head portion H and the housing side arm HA along the Y axis. A stop plate ST having a small-diameter opening is fixed to the bottom surface of the housing body 31 with a bolt BB, and the housing-side arm HA extends from the head portion H through the opening. The diameter of the opening is smaller than that of the head portion H and prevents the head portion H from falling off.

制振装置７は、複数の剛性板７Ａと弾性板７ＢとをＺ軸に沿って交互に積層してなる。金属などの剛性板７Ａと、シリコーンなど樹脂からなる弾性板７Ｂは、弾性係数と固有振動数が異なるものであり、これらを積層することにより、広範囲の振動成分を吸収することができ、また、シリコーン樹脂などのみで形成された制振装置よりも、その変形の度合いを低下させ、高精度の検出を可能とする。Ｚ軸方向の微振動は、制振装置７の弾性体７Ｂにより吸収する。   The vibration damping device 7 is formed by alternately laminating a plurality of rigid plates 7A and elastic plates 7B along the Z axis. The rigid plate 7A such as metal and the elastic plate 7B made of resin such as silicone have different elastic coefficients and natural frequencies. By laminating them, a wide range of vibration components can be absorbed. Compared to a vibration damping device made only of silicone resin or the like, the degree of deformation is reduced and high-precision detection is possible. The slight vibration in the Z-axis direction is absorbed by the elastic body 7B of the vibration damping device 7.

制振装置７の上部には、小開口を有するボール押さえ板ＢＤが設けられており、小開口の直径はボールＢＡの直径よりも小さく、小開口の周囲の面がボールＢＡの外周面に接触している。ボール押さえ板ＢＤ、剛性板７Ａ及び弾性板７Ｂは、これらをＺ軸方向に貫くボルト７Ｔとナット７Ｎによって固定されている。   A ball holding plate BD having a small opening is provided in the upper part of the vibration damping device 7, and the diameter of the small opening is smaller than the diameter of the ball BA, and the surface around the small opening is in contact with the outer peripheral surface of the ball BA. is doing. The ball pressing plate BD, the rigid plate 7A, and the elastic plate 7B are fixed by bolts 7T and nuts 7N penetrating them in the Z-axis direction.

制振装置７は、底面にマグネットＭを備えている。すなわち、制振装置７の底面の凹部内には永久磁石からなるマグネットＭが固定されている。この場合、ロワーアームＬＡが金属からなる場合には、マグネットＭを介して容易にロワーアームＬＡへ制振装置７を取り付けることができる。なお、ロワーアームＬＡの表面が平坦でない場合には、これへと取付が可能な形状の金属板に、マグネットＭを固定する。本例では、制振装置７の底面には、磁性体からなる平坦な金属板ＭＢがマグネットＭにより吸着している。   The vibration damping device 7 includes a magnet M on the bottom surface. That is, a magnet M made of a permanent magnet is fixed in the recess on the bottom surface of the vibration damping device 7. In this case, when the lower arm LA is made of metal, the vibration damping device 7 can be easily attached to the lower arm LA via the magnet M. If the surface of the lower arm LA is not flat, the magnet M is fixed to a metal plate that can be attached to the lower arm LA. In this example, a flat metal plate MB made of a magnetic material is adsorbed by a magnet M on the bottom surface of the vibration damping device 7.

図４は、取付リング２と磁気センサ５を示す斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view showing the mounting ring 2 and the magnetic sensor 5.

上述のように、取付リング２は、半円筒状の分割リング２１，２２から構成されており、外周面の中央を通る凹溝ＧＲＶ内には着磁リング４が巻かれている。着磁リング４は着磁テープの裏面に両面テープが貼り付けられたものであり、その両端部間には隙間ＧＡＰが存在している。回転角検出においては、ゼロ点基準位置を検出する場合が多いが、本例の場合、隙間ＧＡＰが磁気センサ５に対向した場合には、磁界対応の出力が出ないため、このような信号が磁気センサ５から出力された場合の位置をゼロ点基準位置として利用することができる。また、隙間ＧＡＰの位置は、分割リング２１，２２の合わせ位置の接合境界ＪＢの位置とはずれており、接合境界ＪＢに邪魔されることなく隙間ＧＡＰを設定することができるので、ゼロ点基準位置の検出精度を向上させることができる。   As described above, the mounting ring 2 is composed of the semi-cylindrical split rings 21 and 22, and the magnetized ring 4 is wound in the concave groove GRV passing through the center of the outer peripheral surface. The magnetizing ring 4 has a double-sided tape affixed to the back surface of the magnetizing tape, and there is a gap GAP between both ends thereof. In the rotation angle detection, the zero point reference position is often detected. However, in this example, when the gap GAP is opposed to the magnetic sensor 5, no output corresponding to the magnetic field is output. The position output from the magnetic sensor 5 can be used as the zero point reference position. Further, the position of the gap GAP deviates from the position of the joining boundary JB at the alignment position of the split rings 21 and 22, and the gap GAP can be set without being obstructed by the joining boundary JB. Detection accuracy can be improved.

図５は、ハウジング本体３１を上方から見た平面図である。   FIG. 5 is a plan view of the housing body 31 as viewed from above.

上述の取付リング２が支持される凹面からなる摺動領域Ｓが内部に形成されている。磁気センサ５は、配線基板５１上に固定され、配線基板５１は螺子５１Ｓによってハウジング本体３１に固定されている。磁気センサ５は、取付リング２の回転軸（Ｘ軸）に対して平行に配列し、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）ＭＲ１，ＭＲ２を有している。配線基板５１には、２つの磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の接続点に電気的に接続された出力端子ＯＵＴ１が設けられている。磁気抵抗効果素子ＭＲ１の一方端は電源電位Ｖｃｃに接続され、磁気抵抗効果素子ＭＲ２の一方端はグランド電位ＧＮＤに接続されている。   A sliding area S composed of a concave surface on which the mounting ring 2 is supported is formed inside. The magnetic sensor 5 is fixed on the wiring board 51, and the wiring board 51 is fixed to the housing body 31 by screws 51S. The magnetic sensor 5 includes two magnetoresistive elements (MR elements) MR1 and MR2 that are arranged in parallel to the rotation axis (X axis) of the mounting ring 2 and connected in series. The wiring board 51 is provided with an output terminal OUT1 electrically connected to a connection point between the two magnetoresistive elements MR1 and MR2. One end of the magnetoresistive element MR1 is connected to the power supply potential Vcc, and one end of the magnetoresistive element MR2 is connected to the ground potential GND.

図６は、着磁テープを構成する着磁リング４と磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の近傍部位の斜視図である。着磁リング４は、Ｎ極とＳ極を周方向に沿って交互に有する磁性層４ａと、磁性層４ａが形成された樹脂層４ｂと、樹脂層４ｂの裏面に設けられた両面テープからなる。両面テープは、外側接着層４ｃ、基材層４ｄ及び内側接着層４ｅを順次積層してなる。   FIG. 6 is a perspective view of the vicinity of the magnetizing ring 4 and the magnetoresistive elements MR1 and MR2 constituting the magnetized tape. The magnetized ring 4 is composed of a magnetic layer 4a having N and S poles alternately along the circumferential direction, a resin layer 4b on which the magnetic layer 4a is formed, and a double-sided tape provided on the back surface of the resin layer 4b. . The double-sided tape is formed by sequentially laminating an outer adhesive layer 4c, a base material layer 4d, and an inner adhesive layer 4e.

磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２は、それぞれ、外部磁界によって磁化の向きが変化するフリー層Ｆ、磁化の向きが固定された固定層ＰＮ、フリー層Ｆと固定層ＰＮとの間に介在する非磁性層ＡＦからなる。本例の非磁性層ＡＦは、Ｃｕ等の導電層からなる。なお、各磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の固定層ＰＮの磁化の向きは互いに逆向きであり、ブリッジを構成した場合に、単一の素子の出力の２倍が出力されるように設定されている。磁性層４ａのＮ極からはＳ極に向かって磁力線が延びており、この磁力線による磁界によってフリー層Ｆの磁化の向きが変更する。   The magnetoresistive effect elements MR1 and MR2 respectively include a free layer F whose magnetization direction is changed by an external magnetic field, a fixed layer PN whose magnetization direction is fixed, and a nonmagnetic layer interposed between the free layer F and the fixed layer PN. It consists of layer AF. The nonmagnetic layer AF of this example is made of a conductive layer such as Cu. Note that the magnetization directions of the fixed layers PN of the magnetoresistive effect elements MR1 and MR2 are opposite to each other, and when a bridge is configured, it is set to output twice the output of a single element. Yes. Magnetic lines of force extend from the N pole of the magnetic layer 4a toward the S pole, and the magnetization direction of the free layer F is changed by the magnetic field generated by the lines of magnetic force.

双方のフリー層Ｆの磁化の向きが、図面のように、−Ｙ方向を向いた場合には、磁気抵抗効果素子ＭＲ２の抵抗値が低く、且つ、磁気抵抗効果素子ＭＲ１の抵抗値が高くなる。したがって、出力端子ＯＵＴ１の電位は低下する。一方、双方のフリー層Ｆの磁化の向きが＋Ｙ方向を向いた場合には、磁気抵抗効果素子ＭＲ２の抵抗値が高く、且つ、磁気抵抗効果素子ＭＲ１の抵抗値が低くなる。したがって、出力端子ＯＵＴ１の電位は上昇する。   When the magnetization directions of both free layers F are in the −Y direction as shown in the drawing, the resistance value of the magnetoresistive element MR2 is low and the resistance value of the magnetoresistive element MR1 is high. . Accordingly, the potential of the output terminal OUT1 decreases. On the other hand, when the magnetization directions of both free layers F are in the + Y direction, the resistance value of the magnetoresistive element MR2 is high and the resistance value of the magnetoresistive element MR1 is low. Therefore, the potential of the output terminal OUT1 rises.

すなわち、着磁リング４の回転に伴って、出力端子ＯＵＴ１からは、周期的に電位が上下する正弦波が出力されることとなる。着磁リング４と磁気センサ５の表面とのギャップをＧｒとする。なお、磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２全体のＸ軸方向の幅よりも着磁リング４の幅の方が広く設定されている。   That is, with the rotation of the magnetizing ring 4, a sine wave whose potential is periodically increased and decreased is output from the output terminal OUT1. Let Gr be the gap between the magnetized ring 4 and the surface of the magnetic sensor 5. The width of the magnetized ring 4 is set wider than the width of the entire magnetoresistive elements MR1 and MR2 in the X-axis direction.

磁気センサ５を構成する磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２は、スピンバルブＧＭＲ素子からなる。通常の検出素子においては、回転速度に応じて振幅が変動することが多いが、スピンバルブＧＭＲ素子は、回転速度に対する振幅変動が著しく小さい。したがって、更に高精度の検出が可能となる。   The magnetoresistive effect elements MR1 and MR2 constituting the magnetic sensor 5 are formed of spin valve GMR elements. In a normal detection element, the amplitude often varies depending on the rotational speed, but the amplitude variation with respect to the rotational speed of the spin valve GMR element is extremely small. Therefore, detection with higher accuracy is possible.

図７は、ギャップＧｒと磁性層からの残留磁束密度Ｂとの関係を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gap Gr and the residual magnetic flux density B from the magnetic layer.

ギャップＧｒが３５０μｍよりも大きくなると、磁束密度Ｂは１０ガウスを下回ることとなり、検出が困難になる。また、磁気センサ５が着磁リング４に接触すると破壊してしまう。したがって、ギャップＧｒは０よりも大きく、３５０μｍ以下に設定することが好ましい。なお、磁気センサ５が受ける磁界強度Ｈｒｙは、Ｚ軸方向のギャップＧｒの大きさをｒ、Ｙ軸方向のリング直下位置からのずれ量をｙ、磁性層４ａのＮ極とＳ極のピッチをλ、自然対数をｅとすると、Ｂ×ｅ（２πｒ／λ）×ｃｏｓ（ｙ）で与えられる。更に好ましくは、ギャップＧｒは、３０μｍ〜３００μｍに設定する。本例では、ピッチλは５００μｍ、Ｖｃｃ＝５Ｖとし、生出力１００ｍＶ以上を見込むものとする。   When the gap Gr is larger than 350 μm, the magnetic flux density B is less than 10 gauss, which makes detection difficult. Further, when the magnetic sensor 5 comes into contact with the magnetized ring 4, the magnetic sensor 5 is destroyed. Therefore, the gap Gr is preferably set to be larger than 0 and 350 μm or less. The magnetic field strength Hry received by the magnetic sensor 5 is such that the size of the gap Gr in the Z-axis direction is r, the amount of deviation from the position immediately below the ring in the Y-axis direction is y, and the pitch between the N pole and S pole of the magnetic layer 4a. If λ and the natural logarithm is e, B × e (2πr / λ) × cos (y). More preferably, the gap Gr is set to 30 μm to 300 μm. In this example, the pitch λ is 500 μm, Vcc = 5 V, and a raw output of 100 mV or more is expected.

図８は、磁気センサ５からの出力を説明するタイミングチャートである。   FIG. 8 is a timing chart for explaining the output from the magnetic sensor 5.

着磁リング４のＮ極からＳ極に向けて磁力線が発生しており、これらはＹ軸に沿った磁界成分を有している。磁気抵抗効果素子ＭＲ１のフリー層Ｆの磁化の向きをＶＥＣＴＯＲＭＲ１（Ｆ）、固定層ＰＮの磁化の向きをＶＥＣＴＯＲＭＲ１（Ｐ）、磁気抵抗効果素子ＭＲ２のフリー層Ｆの磁化の向きをＶＥＣＴＯＲＭＲ２（Ｆ）、固定層ＰＮの磁化の向きをＶＥＣＴＯＲＭＲ２（Ｐ）として、各磁極の位置における磁化の向きの変位を示してある。なお、ベクトルの横方向はＹ軸を示し、縦方向はｒ軸（Ｚ軸）を示している。フリー層Ｆと固定層ＰＮの磁化の向きが一致した場合には、磁気抵抗は低くなり、反平行の場合には磁気抵抗は高くなる。 Magnetic field lines are generated from the north pole to the south pole of the magnetized ring 4, and these have a magnetic field component along the Y axis. The magnetization direction of the free layer F of the magnetoresistive effect element MR1 is VECTOR MR1 (F) , the magnetization direction of the fixed layer PN is VECTOR MR1 (P) , and the magnetization direction of the free layer F of the magnetoresistive effect element MR2 is VECTOR MR2. (F) , the magnetization direction of the fixed layer PN is VECTOR MR2 (P) , and the displacement of the magnetization direction at the position of each magnetic pole is shown. The horizontal direction of the vector indicates the Y axis, and the vertical direction indicates the r axis (Z axis). When the magnetization directions of the free layer F and the fixed layer PN coincide with each other, the magnetoresistance is low, and when the magnetization directions are antiparallel, the magnetoresistance is high.

磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の接続点の電位は、アナログの出力電圧Ｖ１Ａとして、正弦波カーブを描き、これをコンパレータで方形波に成形した場合には、デジタルの出力電圧Ｖ１Ｄが得られる。なお、上述のように、回転角検出装置の数は２つであるため、一方の回転角検出装置１Ａからの出力電圧を出力電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｄとし、他方の回転角検出装置１Ｂからの出力電圧を出力電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｄとする。また、方形波のデューティ比は５０％、正弦波の最大値と最小値の差Ｖｐｐは、磁気センサ５に飽和磁界が与えられた場合の１０〜１２％に設定する。 The potential at the connection point of the magnetoresistive element MR1, MR2, as the output voltage V1 A analog, draw a sinusoidal curve, when formed into a square wave by the comparator this, the output voltage V1 D digital obtain . As described above, since there are two rotation angle detection devices, the output voltages from one rotation angle detection device 1A are output voltages V1 A and V1 D , and the other rotation angle detection device 1B The output voltages are output voltages V2 A and V2 D. Further, the duty ratio of the square wave is 50%, and the difference Vpp between the maximum value and the minimum value of the sine wave is set to 10 to 12% when a saturation magnetic field is applied to the magnetic sensor 5.

図９は、上述のトルク検出装置の回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram of the torque detection device described above.

なお、各回転角検出装置における磁気抵抗効果素子ＭＲ１、ＭＲ２の接続点には出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２がそれぞれ接続されており、それぞれ出力電圧Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａが出力される。出力電圧Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａは、ＴＴＬ回路などのアンプＡＭＰによって増幅され、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２にそれぞれ入力される。コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２は、それぞれ基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧とを比較し、基準電圧Ｖｒｅｆを超えた場合にはハイレベルを、下回る場合にはローレベルを出力することで、方形波成形を行う。コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２から出力された方形波の出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄは、配線を介して外部回路に接続される。外部回路は、位相検出回路ＰＤを含んでおり、出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄ間の位相を検出して出力する。 Note that output terminals OUT1 and OUT2 are respectively connected to connection points of the magnetoresistive elements MR1 and MR2 in each rotation angle detection device, and output voltages V1 A and V2 A are output, respectively. The output voltages V1 A and V2 A are amplified by an amplifier AMP such as a TTL circuit and input to the comparators COMP1 and COMP2, respectively. The comparators COMP1 and COMP2 compare the reference voltage Vref and the input voltage, respectively, and perform square wave shaping by outputting a high level when exceeding the reference voltage Vref and outputting a low level when falling below. The square-wave output voltages V1 D and V2 D output from the comparators COMP1 and COMP2 are connected to an external circuit via wiring. The external circuit includes a phase detection circuit PD, and detects and outputs the phase between the output voltages V1 D and V2 D.

図１０は、回転角を示す出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄと、位相検出回路ＰＤからの位相比較出力電圧Ｖ３Ｄのタイミングチャートである。 FIG. 10 is a timing chart of the output voltages V1 D and V2 D indicating the rotation angle and the phase comparison output voltage V3 D from the phase detection circuit PD.

回転角を検出する場合には、いずれかの出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄをカウンタに入力し、パルス数をカウントすれば、これが回転角に対応することとなる。また、位相検出回路ＰＤの回路構成としては種々のものがあるが、本例では、出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄ間の排他的論理和を位相比較出力電圧Ｖ３Ｄとして出力している。なお、出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄは、トルクゼロの状態において、各パルスの立ち上がりエッジが一致するように、位相差の初期値が予め調整されているものとする。この場合、パルス間のずれ量は、双方の回転角のずれ量、すなわち、トルクを示すこととなる。微弱なトルクは、かかる手法により検出することができる。 In the case of detecting the rotation angle, if any of the output voltages V1 D and V2 D is input to the counter and the number of pulses is counted, this corresponds to the rotation angle. Although there are various circuit configurations of the phase detection circuit PD, in this example, an exclusive OR between the output voltages V1 D and V2 D is output as the phase comparison output voltage V3 D. It is assumed that the initial values of the phase differences of the output voltages V1 D and V2 D are adjusted in advance so that the rising edges of the pulses coincide with each other when the torque is zero. In this case, the amount of deviation between pulses indicates the amount of deviation of both rotation angles, that is, torque. A weak torque can be detected by such a method.

なお、トルクが大きい場合には、一定期間において、出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄのカウントされたパルス数の差がトルクとなる。すなわち、位相差検出器ＰＤは、双方のパルス数の差をトルクとして出力する。 When the torque is large, the difference between the counted number of pulses of the output voltages V1 D and V2 D in a certain period becomes the torque. That is, the phase difference detector PD outputs the difference between the two pulse numbers as torque.

このように、上述のトルク検出装置は、回転角検出装置１Ａ，１Ｂを２つ備えており、それぞれの磁気センサ５からの出力を取り出している。磁気センサ５から得られた回転角の差が、測定対象物の捩れ量（∝トルク）を意味することとなる。このトルク検出装置は、それぞれの磁気センサ５（ＭＲ１，ＭＲ２）の出力間の位相差を検出する位相差検出器ＰＤを備えており、位相差検出器ＰＤからは、回転角の差が出力される。   Thus, the torque detection device described above includes two rotation angle detection devices 1A and 1B, and outputs from the respective magnetic sensors 5 are extracted. The difference in rotation angle obtained from the magnetic sensor 5 means the amount of twist (∝torque) of the measurement object. This torque detector includes a phase difference detector PD that detects a phase difference between outputs of the respective magnetic sensors 5 (MR1, MR2), and a difference in rotation angle is output from the phase difference detector PD. The

また、上述の実施形態では、磁気センサ５として、ハードディスクなどに用いられている磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２を用いており、その検出精度は著しく高くなるが、出力値は小さいため、これらを２つ直列に接続してハーフブリッジを構成し、その接続点に出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を接続している。この場合、磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２への印加電圧変動によっても、接続点の電位の印加電圧Ｖｃｃに対する相対値は変動せず、また、磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２が２つであるため、その出力値も２倍にすることが可能となる。これにより、更に高精度の検出が可能となる。   In the above-described embodiment, the magnetoresistive effect elements MR1 and MR2 used in the hard disk or the like are used as the magnetic sensor 5, and the detection accuracy is remarkably increased, but the output value is small. Two half-bridges are connected in series, and output terminals OUT1 and OUT2 are connected to the connection points. In this case, the relative value of the potential at the connection point with respect to the applied voltage Vcc does not change even when the applied voltage changes to the magnetoresistive effect elements MR1 and MR2, and there are two magnetoresistive effect elements MR1 and MR2. The output value can be doubled. Thereby, detection with higher accuracy becomes possible.

図１１は、ハウジング側アームＨＡと制振装置側アームＤＡとの接続点近傍の斜視図である。   FIG. 11 is a perspective view of the vicinity of the connection point between the housing side arm HA and the vibration damping device side arm DA.

ハウジング側アームＨＡ及び制振装置側アームＤＡの一方は、そのアームの長手方向に延びた長孔ＬＨを有する第１係合部ＥＧ１を有しており、他方は、第１係合部ＥＧ１がその間に配置される凹部を有する第２係合部ＥＧ２を有している。貫通部材６Ｓは、凹部の側壁ＳＷを貫通して長孔ＬＨ内を通り、第１係合部ＥＧ１及び第２係合部ＥＧ２をリンクさせている。貫通部材６Ｓは大径ロッド６Ｓ１と小径ロッド６Ｓ２を一体化したものであり、大径ロッド６Ｓ１と第２係合部ＥＧ２の外壁面の一方との間にはワッシャＷＡ１が介在しており、小径ロッド６Ｓ２の先端部には螺子山が構成されており、第２係合部ＥＧ２の外壁面の他方と螺子山との間にはワッシャＷＡ１が介在しており、螺子山にはナットＮＴが捩じ込まれている。   One of the housing side arm HA and the damping device side arm DA has a first engagement part EG1 having a long hole LH extending in the longitudinal direction of the arm, and the other is a first engagement part EG1. It has the 2nd engaging part EG2 which has a recessed part arrange | positioned in the meantime. The penetrating member 6S passes through the side wall SW of the recess, passes through the inside of the long hole LH, and links the first engaging portion EG1 and the second engaging portion EG2. The penetrating member 6S is obtained by integrating a large-diameter rod 6S1 and a small-diameter rod 6S2, and a washer WA1 is interposed between the large-diameter rod 6S1 and one of the outer wall surfaces of the second engaging portion EG2, and the small-diameter rod 6S1 is provided. A screw thread is formed at the tip of the rod 6S2, and a washer WA1 is interposed between the other outer wall surface of the second engagement part EG2 and the screw thread, and a nut NT is screwed into the screw thread. It is stuck.

自動車などの運動においては、アームの長手方向の突き上げ圧力がハウジングに急激に印加される場合も想定される。各アームは、長孔ＬＨ内を貫通する貫通部材６Ｓによって緩めにリンクしているため、このような圧力に応じてハウジングに与えられる応力を緩和することができる。なお、このような突き上げは、上述のヘッド部Ｈを用いたピストン構造でも吸収している。また、制振装置７から係合部ＥＧ１までの距離変動が生じる捩れがハウジングと制振装置７との間に生じる場合もあるが、長孔ＬＨ内では貫通部材６Ｓが移動できるため、このような捩れもリンクが吸収して、ハウジングにかかる応力を低減することが可能となる。また、第１係合部ＥＧ１は、第２係合部ＥＧ２の凹部側壁ＳＷによって側壁間の方向（Ｙ軸：回転の接線方向）に沿った移動が規制されている。この方向は回転方向であるため、回転方向のアームの移動を規制することができる。   In the movement of an automobile or the like, a case where a pushing-up pressure in the longitudinal direction of the arm is suddenly applied to the housing is also assumed. Since each arm is loosely linked by the penetrating member 6S penetrating the inside of the long hole LH, the stress applied to the housing according to such pressure can be relieved. Such push-up is also absorbed by the piston structure using the head portion H described above. In addition, there may be a torsion that causes a variation in the distance from the vibration damping device 7 to the engaging portion EG1 between the housing and the vibration damping device 7, but the penetrating member 6S can move in the long hole LH. The twist can be absorbed by the link and the stress applied to the housing can be reduced. Further, the movement of the first engagement part EG1 along the direction between the side walls (Y axis: tangential direction of rotation) is restricted by the concave side wall SW of the second engagement part EG2. Since this direction is the rotational direction, the movement of the arm in the rotational direction can be restricted.

なお、係合部のリンク位置を中心として、回転軸に平行な軸（Ｘ軸）回りの運動を制振装置７が行う場合がある。本発明では、第１係合部ＥＧ１の長孔ＬＨの貫通軸に沿った幅Ｗ１を規定する２つの外壁面Ｅ１１，Ｅ１２と、第２係合部ＥＧ２の凹部の幅Ｗ２を規定する２つの内壁面Ｅ２１，Ｅ２２との間には、それぞれ隙間が存在する（Ｗ２＞Ｗ１）。しがたって、この僅かな隙間の分だけは、かかる軸回りの運動を吸収することができる。 Note that the vibration damping device 7 may perform a movement around an axis (X axis) parallel to the rotation axis around the link position of the engaging portion. In the present invention, is defined as two outer wall surfaces E11, E12 for defining the width W 1 along the through axis of the elongated hole LH of the first engagement portion EG1, the width W 2 of the recess of the second engagement portion EG2 There are gaps between the two inner wall surfaces E21 and E22 (W 2 > W 1 ). Therefore, the movement around the axis can be absorbed by the slight gap.

上述の長孔ＬＨを用いることにより、ドライブシャフトＤとロワーアームＬＡ側のベースプレート（金属板ＭＢ）の各運動支点位置が異なることから発生するハウジング本体３１と制振装置（台座部）７の円弧運動差異による上下方向動作差異に対応することが可能となる。すなわち、各アームが屈曲すると共に、長孔ＬＨ内を貫通部材６Ｓがスライドすることで、差異動作を吸収することができる。   Arc movement of the housing main body 31 and the vibration control device (pedestal portion) 7 generated by using the above-described long holes LH because the movement fulcrum positions of the drive shaft D and the base plate (metal plate MB) on the lower arm LA side are different. It is possible to cope with the vertical movement difference due to the difference. That is, each arm is bent, and the penetrating member 6S slides in the long hole LH, so that the differential operation can be absorbed.

また、上述のトルク検出装置は、後付けでドライブシャフトに簡単に装着することができる。また、取付リング２を用いているため、ドライブシャフトに直接着磁リングを設ける必要がないため、その耐久性が向上するという利点もある。また、ドライブシャフト直径が中間で変化して異なっていても、後付けリング直径をそれに合わせることで成立させることが可能である。   Further, the above torque detection device can be easily attached to the drive shaft as a retrofit. Further, since the mounting ring 2 is used, it is not necessary to provide a magnetized ring directly on the drive shaft, so that there is an advantage that the durability is improved. Further, even if the drive shaft diameter varies in the middle, it can be established by matching the diameter of the retrofitted ring.

また、上述のトルク検出装置では、回転角検出装置１Ａ，１Ｂをドライブシャフトに沿って任意の距離を置いて複数個設置しており、１つの回転角基準位置に対して、他の回転角位置の無負荷時の一連の出力特性を初期値として、検知しておき、捻じれトルクがかかったときの、回転角度差もって、捻じれトルクを検出することができる。また、上述の装置では、非接触測定を行っているため、シャフトへは回転中の摩擦等の負荷が入らないという利点もある。さらに、シャフト回転に対し、２本のアーム（ロッド）６１，６２をシャフト中心軸方向に対し、直角方向に中心軸をはさんで２箇所設置しており、磁気センサの回転抑制を行っている。また、上述のトルク検出装置では、自由に回転角検出装置を取り付けられるので、測定対象物への取り付け場所を選択してトルク検出が可能となる。   Further, in the torque detection device described above, a plurality of rotation angle detection devices 1A and 1B are installed at an arbitrary distance along the drive shaft, and another rotation angle position with respect to one rotation angle reference position. A series of output characteristics at the time of no load is detected as an initial value, and the twisting torque can be detected by the difference in rotation angle when the twisting torque is applied. In addition, since the above-described apparatus performs non-contact measurement, there is an advantage that a load such as friction during rotation does not enter the shaft. Furthermore, with respect to shaft rotation, two arms (rods) 61 and 62 are installed at two positions across the central axis in a direction perpendicular to the central axis direction of the shaft to suppress the rotation of the magnetic sensor. . Moreover, in the above-mentioned torque detection apparatus, since the rotation angle detection apparatus can be freely attached, it is possible to detect the torque by selecting an attachment place on the measurement object.

なお、着磁リングの構造としてはテープの他に剛性の高いものを用いることも可能である。   As the structure of the magnetizing ring, it is possible to use a highly rigid one in addition to the tape.

次に、磁気センサ５として、４つの磁気抵抗効果素子を用いた例について説明する。
図１２は、４つの磁気抵抗効果素子でフルブリッジ回路を構成してなる磁気センサ５の近傍の斜視図である。 Next, an example using four magnetoresistive elements as the magnetic sensor 5 will be described.
FIG. 12 is a perspective view of the vicinity of the magnetic sensor 5 in which a full bridge circuit is configured by four magnetoresistive elements.

磁気センサ５は、直列接続された一対の磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２を、電源電位Ｖｃｃとグランド電位ＧＮＤとの間に２組並列に接続してなる。各組の磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２間の接続点には、それぞれ第１出力端子ＤＯ１及び第２出力端子ＤＯ２が接続されている。この場合には、これら４つの磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２はフルブリッジを構成し、その出力値がハーフブリッジの場合の２倍になる。   The magnetic sensor 5 is formed by connecting two pairs of magnetoresistive elements MR1 and MR2 connected in series in parallel between a power supply potential Vcc and a ground potential GND. A first output terminal DO1 and a second output terminal DO2 are connected to a connection point between each set of magnetoresistive elements MR1 and MR2, respectively. In this case, these four magnetoresistive elements MR1 and MR2 constitute a full bridge, and the output value thereof is twice that of the half bridge.

なお、着磁リング４の最下点の直下位置、すなわち、着磁リング４と磁気センサ４との間の最小離隔距離を与える磁気センサ５上の位置は、Ｙ軸方向に沿って隣接する磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２間の中点位置に設定されている。このように、磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２を回転軸に直交する方向（Ｙ軸）に離隔させてピッチを設けることで、出力信号に位相差を作ることができ、この出力信号から回転の正転及び逆転を検知することも可能となる。このように、回転軸に直交する方向（Ｙ軸）に磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２を離隔させる構成は、上述のハーフブリッジ回路の構成にも適用することが可能である。   Note that the position immediately below the lowest point of the magnetized ring 4, that is, the position on the magnetic sensor 5 that gives the minimum separation distance between the magnetized ring 4 and the magnetic sensor 4, is adjacent to the magnetism along the Y-axis direction. It is set at the midpoint position between the resistance effect elements MR1 and MR2. Thus, by providing the pitch by separating the magnetoresistive elements MR1 and MR2 in the direction orthogonal to the rotation axis (Y-axis), a phase difference can be created in the output signal. It is also possible to detect rotation and reverse rotation. Thus, the configuration in which the magnetoresistive elements MR1 and MR2 are separated in the direction orthogonal to the rotation axis (Y-axis) can also be applied to the configuration of the above-described half bridge circuit.

図１３は、図１２に示す磁気センサ５を用いた場合のトルク検出装置の回路図である。   FIG. 13 is a circuit diagram of the torque detector when the magnetic sensor 5 shown in FIG. 12 is used.

直列に接続された磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の接続構成は、図９に示したものと同一である。   The connection configuration of the magnetoresistive elements MR1 and MR2 connected in series is the same as that shown in FIG.

出力端子ＯＵＴ１を有する一方の回転角検出装置の電源電位Ｖｃｃとグランド電位との間には、１組目の磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２がこの順番で直列に接続され、また、２組目の磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２が逆の順番で直列に接続されている。出力端子ＯＵＴ２を有する他方の回転角検出装置の回路構造は、前記一方の回転角検出装置の回路構造と同一である。   The first set of magnetoresistive elements MR1 and MR2 are connected in series in this order between the power supply potential Vcc and the ground potential of one rotation angle detection device having the output terminal OUT1, and the second set Magnetoresistive elements MR1 and MR2 are connected in series in the reverse order. The circuit structure of the other rotation angle detection device having the output terminal OUT2 is the same as the circuit structure of the one rotation angle detection device.

直列接続された磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２間の接続点には、第１出力端子ＤＯ１及び第２出力端子ＤＯ２を構成しており、第１出力端子ＤＯ１及び第２出力端子ＤＯ２から出力される逆相の正弦波信号（電圧）は、それぞれ差動増幅回路ＤＩＦに入力される。   A first output terminal DO1 and a second output terminal DO2 are configured at a connection point between the magnetoresistive elements MR1 and MR2 connected in series, and are output from the first output terminal DO1 and the second output terminal DO2. The anti-phase sine wave signals (voltages) are respectively input to the differential amplifier circuit DIF.

差動増幅回路ＤＩＦは、オペアンプＡの反転入力端子と第１出力端子ＤＯ１との間に接続された抵抗Ｒ１、オペアンプＡの非反転入力端子と第２出力端子ＤＯ２との間に接続された抵抗Ｒ２、オペアンプＡの反転入力端子と出力端子ＯＵＴ１（ＯＵＴ２）との間に接続された帰還抵抗Ｒ３、オペアンプＡの非反転入力端子と基準電位との間に介在する抵抗Ｒ４からなり、入力信号の差分を出力する。なお、本例では、Ｒ１＝Ｒ２，Ｒ３＝Ｒ４であることとし、便宜上、各抵抗の抵抗値を符号を同一記号で表記することとすると、出力端子ＯＵＴ１（ＯＵＴ２）からの出力電圧は、（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｒ３／Ｒ１）で与えられる。なお、Ｖ１及びＶ２は、それぞれ第１出力端子ＤＯ１及び第２出力端子ＤＯ２からの出力電圧であり、互いに逆相の正弦波信号である。これらの逆相の正弦波信号の差分の振幅は、各正弦波信号の振幅の２倍となる。   The differential amplifier circuit DIF includes a resistor R1 connected between the inverting input terminal of the operational amplifier A and the first output terminal DO1, and a resistor connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier A and the second output terminal DO2. R2, a feedback resistor R3 connected between the inverting input terminal of the operational amplifier A and the output terminal OUT1 (OUT2), and a resistor R4 interposed between the non-inverting input terminal of the operational amplifier A and the reference potential. Output the difference. In this example, assuming that R1 = R2 and R3 = R4, and for the sake of convenience, the resistance value of each resistor is represented by the same symbol, the output voltage from the output terminal OUT1 (OUT2) is ( V1-V2) / (R3 / R1). V1 and V2 are output voltages from the first output terminal DO1 and the second output terminal DO2, respectively, and are sine wave signals having opposite phases. The amplitude of the difference between these anti-phase sine wave signals is twice the amplitude of each sine wave signal.

波形成形回路５２では、出力された正弦波信号を増幅した後、方形波に波形成形を行い、それぞれデジタルの出力信号Ｖ１Ｄ及びＶ２Ｄとして外部に出力する。正弦波出力を方形波に成形する波形成形回路５２の構成は、図９に示した出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の後段の回路と同一であり、波形成形回路５２の出力信号Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄは、位相検出器ＰＤに入力される。 The waveform shaping circuit 52 amplifies the output sine wave signal, and then shapes the waveform into a square wave and outputs it as digital output signals V1 D and V2 D , respectively. The configuration of the waveform shaping circuit 52 for shaping the sine wave output into a square wave is the same as the circuit subsequent to the output terminals OUT1 and OUT2 shown in FIG. 9, and the output signals V1 D and V2 D of the waveform shaping circuit 52 are It is input to the phase detector PD.

トルク検出装置１の斜視図である。1 is a perspective view of a torque detection device 1. FIG. 回転角検出装置１ＡのＸ軸方向の中央を通るＹＺ平面で切った当該装置の断面図である。It is sectional drawing of the said apparatus cut | disconnected by YZ plane passing through the center of the X-axis direction of 1 A of rotation angle detection apparatuses. 図２に示した装置のＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 取付リング２と磁気センサ５を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the attachment ring 2 and the magnetic sensor 5. FIG. ハウジング本体３１を上方から見た平面図である。It is the top view which looked at the housing main body 31 from upper direction. 着磁テープを構成する着磁リング４と磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の近傍部位の斜視図である。It is a perspective view of the vicinity of the magnetizing ring 4 and the magnetoresistive effect elements MR1, MR2 constituting the magnetized tape. ギャップＧｒと磁性層からの残留磁束密度Ｂとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gap Gr and the residual magnetic flux density B from a magnetic layer. 磁気センサ５からの出力を説明するタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining an output from a magnetic sensor 5; トルク検出装置の回路図である。It is a circuit diagram of a torque detector. 回転角を示す出力電圧Ｖ１Ｄ、Ｖ２Ｄと、位相検出回路ＰＤからの位相比較出力電圧Ｖ３Ｄのタイミングチャートである。4 is a timing chart of output voltages V1 D and V2 D indicating rotation angles and a phase comparison output voltage V3 D from a phase detection circuit PD. ハウジング側アームＨＡと制振装置側アームＤＡとの接続点近傍の斜視図である。It is a perspective view of the connection point vicinity of the housing side arm HA and the damping device side arm DA. 着磁テープを構成する着磁リング４と磁気抵抗効果素子ＭＲ１，ＭＲ２の近傍部位の斜視図である。It is a perspective view of the vicinity of the magnetizing ring 4 and the magnetoresistive effect elements MR1, MR2 constituting the magnetized tape. トルク検出装置の回路図である。It is a circuit diagram of a torque detector.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ…回転角検出装置、Ｄ…ドライブシャフト、２…取付リング、３…ハウジング、４…着磁リング、５…磁気センサ、６１，６２…アーム、７…制振装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A ... Rotation angle detection apparatus, D ... Drive shaft, 2 ... Mounting ring, 3 ... Housing, 4 ... Magnetization ring, 5 ... Magnetic sensor, 61, 62 ... Arm, 7 ... Damping device.

Claims (14)

測定対象物の周囲に一体化して設けられる取付リングと、
前記取付リングを回転可能に収容するハウジングと、
前記取付リングの回転に追従して回転する位置に設けられた着磁リングと、
前記ハウジング内に配置され前記着磁リングに対向する磁気センサと、
前記取付リングの回転軸回りの、前記ハウジングの移動を規制するように一端が取り付けられたアームと、
前記アームの他端が取り付けられた制振装置と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。 A mounting ring provided integrally around the object to be measured;
A housing that rotatably accommodates the mounting ring;
A magnetized ring provided at a position that rotates following the rotation of the mounting ring;
A magnetic sensor disposed in the housing and facing the magnetized ring;
An arm having one end attached to restrict the movement of the housing around the rotation axis of the attachment ring;
A damping device to which the other end of the arm is attached;
A rotation angle detection device comprising: 前記位置は、前記取付リングの外周である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。 The position is an outer periphery of the mounting ring;
The rotation angle detection device according to claim 1. 前記アームは、
前記ハウジングに設けられた孔内をスライド可能なヘッド部と、
前記ヘッド部にリンクしたハウジング側アームと、
前記ハウジング側アームにリンクし、他端にボールを有する制振装置側アームと、
を有し、
前記ヘッド部と前記孔の最深部との間には弾性体が介在しており、
前記制振装置は、前記ボールの外表面の一部を自由回転可能に支持する凹面を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。 The arm is
A head portion slidable in a hole provided in the housing;
A housing side arm linked to the head part;
A vibration control device side arm linked to the housing side arm and having a ball at the other end;
Have
An elastic body is interposed between the head part and the deepest part of the hole,
The vibration damping device has a concave surface that supports a part of the outer surface of the ball so as to freely rotate.
The rotation angle detection device according to claim 1. 前記ハウジング側アーム及び前記制振装置側アームの一方は、そのアームの長手方向に延びた長孔を有する第１係合部を有しており、他方は、前記第１係合部がその間に配置される凹部を有する第２係合部を有しており、
前記凹部の側壁を貫通して前記長孔内を通り、前記第１及び第２係合部をリンクさせる貫通部材を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の回転角検出装置。 One of the housing side arm and the damping device side arm has a first engagement part having a long hole extending in the longitudinal direction of the arm, and the other is the first engagement part between them. A second engaging portion having a recessed portion to be disposed;
The rotation angle detecting device according to claim 3, further comprising a penetrating member that passes through the side wall of the concave portion, passes through the elongated hole, and links the first and second engaging portions. 前記第１係合部の前記長孔の貫通軸に沿った幅を規定する２つの外壁面と、前記第２係合部の凹部の幅を規定する２つの内壁面との間には、それぞれ隙間が存在することを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。   Between the two outer wall surfaces defining the width along the through-axis of the elongated hole of the first engagement portion and the two inner wall surfaces defining the width of the recess of the second engagement portion, respectively The rotation angle detection device according to claim 4, wherein a gap is present. 前記制振装置は、複数の剛性板と弾性板とを交互に積層してなることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the vibration damping device is formed by alternately laminating a plurality of rigid plates and elastic plates. 前記制振装置は、底面にマグネットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the vibration damping device includes a magnet on a bottom surface. 前記ハウジングは、非磁性金属から構成されており、
前記ハウジングは、前記取付リングを、その内面の摺動領域で回転可能に支持しており、
前記摺動領域の表面にはダイヤモンドライクカーボンが堆積されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。 The housing is made of a nonmagnetic metal,
The housing supports the mounting ring so as to be rotatable in a sliding region on the inner surface thereof,
The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein diamond-like carbon is deposited on a surface of the sliding region. 前記磁気センサは、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子を有し、
２つの前記磁気抵抗効果素子の接続点に電気的に接続された出力端子を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。 The magnetic sensor has two magnetoresistive elements connected in series,
The rotation angle detection device according to claim 1, further comprising an output terminal electrically connected to a connection point of the two magnetoresistive effect elements. 前記磁気センサは、直列接続された一対の磁気抵抗効果素子を、２組並列に接続してなり、各組の前記磁気抵抗効果素子間の接続点に、それぞれ第1及び第２出力端子を接続したことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。   The magnetic sensor is formed by connecting two pairs of magnetoresistive effect elements connected in series in parallel, and connecting the first and second output terminals to connection points between the magnetoresistive effect elements of each set, respectively. The rotation angle detection apparatus according to claim 1, wherein the rotation angle detection apparatus is a rotation angle detection apparatus. 前記磁気センサは、スピンバルブＧＭＲ素子からなることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。   The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the magnetic sensor includes a spin valve GMR element. 前記アームは複数であり、これらのアームは、前記取付リングの回転軸、及び、前記回転軸から前記磁気センサに向かう方向の双方に直交する方向に沿って整列していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転角検出装置。   The arm includes a plurality of arms, and the arms are aligned along a direction orthogonal to both a rotation axis of the mounting ring and a direction from the rotation axis toward the magnetic sensor. Item 12. The rotation angle detection device according to any one of Items 1 to 11. 回転角検出装置を２つ備えるトルク検出装置において、
それぞれの前記回転角検出装置は、
測定対象物の周囲に一体化して設けられる取付リングと、
前記取付リングを回転可能に収容するハウジングと、
前記取付リングの回転に追従して回転する位置に設けられた着磁リングと、
前記ハウジング内に配置され前記着磁リングに対向する磁気センサと、
前記取付リングの回転軸回りの、前記ハウジングの移動を規制するように一端が取り付けられたアームと、
前記アームの他端が取り付けられた制振装置と、
を備え、
それぞれの前記磁気センサからの出力を取り出すこととしたことを特徴とするトルク検出装置。 In the torque detection device comprising two rotation angle detection devices,
Each of the rotation angle detectors is
A mounting ring provided integrally around the object to be measured;
A housing that rotatably accommodates the mounting ring;
A magnetized ring provided at a position that rotates following the rotation of the mounting ring;
A magnetic sensor disposed in the housing and facing the magnetized ring;
An arm having one end attached to restrict the movement of the housing around the rotation axis of the attachment ring;
A damping device to which the other end of the arm is attached;
With
A torque detecting device characterized in that an output from each of the magnetic sensors is taken out. それぞれの前記磁気センサの出力間の位相差を検出する位相差検出器を備えることを特徴とする請求項１３に記載のトルク検出装置。   The torque detection device according to claim 13, further comprising a phase difference detector that detects a phase difference between outputs of the respective magnetic sensors.
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