JP2010014462A

JP2010014462A - Rotary torque detector

Info

Publication number: JP2010014462A
Application number: JP2008172983A
Authority: JP
Inventors: Muneto Hirose; 心人廣瀬; Kiyotaka Sasanouchi; 清孝笹之内
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary torque detector, capable of precisely and surely detecting the rotational torque in the rotary torque detector for use in detection, or the like, of the rotational torque of a steering of a motor vehicle. <P>SOLUTION: A first magnetic body 11, on whose lower surface a protruding part 11A is formed, and a second magnetic body 12, on whose upper surface a protruding part 12A is formed, are fixed to a first rotating body 1 and a second rotating body 2 fixed to the first rotating body 1 by a connection body 3, respectively. Thus, the facing area of the protruding parts 11A, 12A is varied, accompanying the rotation by providing a magnet 14 and a magnetic detecting element 16 at the side of the first and second magnetic bodies 11 and 12. The level and the direction of the magnetism of the magnet 14 on the side varied in response to this are detected by the magnetic detecting element 16 to detect the rotational torque. Accordingly, the rotary torque detector capable of accurately and surely detecting rotational torque with less misdetections is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転トルクの検出等に用いられる回転トルク検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational torque detecting device mainly used for detecting rotational torque of a steering wheel of an automobile.

近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転トルク検出装置や回転角度検出装置を用いてステアリングの回転トルクや回転角度を検出し、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の各種制御を行うものが増えている。 In recent years, with the advancement of advanced functions of automobiles, various rotational torque detectors and rotational angle detectors are used to detect steering rotational torque and rotational angle, and to perform various control of vehicles such as power steering devices and brakes. Is increasing.

このような、従来の回転トルク検出装置について、図５及び図６を用いて説明する。 Such a conventional rotational torque detection device will be described with reference to FIGS.

図５は従来の回転トルク検出装置の側面図、図６は同分解斜視図であり、同図において、１はステアリングに連動して回転する略円筒状の第一の回転体、２はこの下方に配置された略円筒状の第二の回転体で、第一の回転体１と第二の回転体２の間には、上端が第一の回転体１に、下端が第二の回転体２に各々固着されたトーションバー等の略円筒状の連結体３が設けられている。 FIG. 5 is a side view of a conventional rotational torque detector, and FIG. 6 is an exploded perspective view. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a substantially cylindrical first rotating body that rotates in conjunction with steering, and Between the first rotator 1 and the second rotator 2, the upper end is the first rotator 1 and the lower end is the second rotator. A substantially cylindrical connecting body 3 such as a torsion bar fixed to 2 is provided.

そして、４Ａと４Ｂは略リング状の磁石で、例えば２０〜４０度前後の角度間隔でＮ極とＳ極が交互に形成されると共に、この磁石４Ａが第一の回転体１の外周下端に、磁石４Ｂが第二の回転体２の外周上端に各々固着されている。 4A and 4B are substantially ring-shaped magnets, for example, N poles and S poles are alternately formed at an angular interval of about 20 to 40 degrees, and this magnet 4A is provided at the lower end of the outer periphery of the first rotating body 1. The magnets 4B are respectively fixed to the upper ends of the outer periphery of the second rotating body 2.

また、５は第一の回転体１と第二の回転体２の側方にほぼ平行に配置された配線基板で、左右面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、磁石４Ａと４Ｂとの対向面には、ＡＭＲ(異方性磁気抵抗)素子等の磁気検出素子６Ａと６Ｂが各々装着されている。 Reference numeral 5 denotes a wiring board disposed substantially parallel to the sides of the first rotating body 1 and the second rotating body 2, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the left and right surfaces, and a magnet. Magnetic detecting elements 6A and 6B such as AMR (anisotropic magnetoresistive) elements are mounted on the opposing surfaces of 4A and 4B, respectively.

さらに、配線基板５にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子６Ａと６Ｂに接続された制御手段７が形成されて、回転トルク検出装置１０が構成されている。 Furthermore, the control means 7 connected to the magnetic detection elements 6A and 6B is formed on the wiring board 5 by electronic parts such as a microcomputer, and the rotational torque detection device 10 is configured.

そして、このような回転トルク検出装置１０が回転角度検出装置等と共に、第一の回転体１や第二の回転体２、連結体３内にステアリング軸が挿通され、第一の回転体１がステアリング軸に固着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段７がコネクタやリード線（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続される。 And such a rotational torque detection apparatus 10 is inserted in the 1st rotary body 1, the 2nd rotary body 2, and the connection body 3 with the rotation angle detection apparatus etc., and the 1st rotary body 1 is inserted. It is fixed to the steering shaft and is mounted under the steering wheel of the automobile, and the control means 7 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って第一の回転体１が回転し、連結体３が捩れた後、第一の回転体１にやや遅れて第二の回転体２が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体１に対する第二の回転体２の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きなため、第二の回転体２の回転の遅れが大きくなる。 In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 1 rotates along with this, and after the connecting body 3 is twisted, the second rotating body 2 rotates slightly after the first rotating body 1. However, at this time, for example, since the rotational torque is small when the vehicle is traveling, there is little delay in the rotation of the second rotating body 2 with respect to the first rotating body 1, and the rotational torque is large when the vehicle is stopped. The rotation delay of 2 increases.

そして、この第一の回転体１や第二の回転体２の回転に伴って、これらの外周に固着された略リング状の磁石４Ａと４Ｂも回転し、所定間隔で交互に形成されたＮ極とＳ極の極性が変化して、この極性の変化から磁気検出素子６Ａと６Ｂが磁石４Ａと４Ｂの回転角度を検出し、これが制御手段７へ入力される。 As the first rotating body 1 and the second rotating body 2 rotate, the substantially ring-shaped magnets 4A and 4B fixed to the outer periphery also rotate, and N formed alternately at predetermined intervals. The polarities of the pole and the south pole change, and the magnetic detection elements 6A and 6B detect the rotation angles of the magnets 4A and 4B based on the change in polarity, and this is input to the control means 7.

なお、この時、上記のように第一の回転体１の回転に対し、連結体３を介して固着された第二の回転体２は、連結体３が捩れた後、第一の回転体１にやや遅れて回転するため、磁気検出素子６Ａから出力される磁石４Ａの回転角度信号と、磁気検出素子６Ｂから出力される磁石４Ｂの回転角度信号は位相差のあるものとなって制御手段７へ入力される。 At this time, the second rotating body 2 fixed through the connecting body 3 with respect to the rotation of the first rotating body 1 as described above is the first rotating body after the connecting body 3 is twisted. The rotation angle signal of the magnet 4A output from the magnetic detection element 6A and the rotation angle signal of the magnet 4B output from the magnetic detection element 6B have a phase difference, so that the control means is rotated. 7 is input.

そして、この磁気検出素子６Ａと６Ｂからの磁石４Ａと４Ｂの回転角度信号によって、制御手段７がステアリングの回転トルクを算出し、これが自動車本体の電子回路へ出力され、電子回路がこの回転トルクやステアリングの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算して、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の様々な制御が行われる。 Based on the rotation angle signals of the magnets 4A and 4B from the magnetic detection elements 6A and 6B, the control means 7 calculates the rotation torque of the steering wheel, which is output to the electronic circuit of the automobile body. Various control of the vehicle such as a power steering device and a brake is performed by calculating various data from the rotation angle of the steering wheel or a speed sensor mounted on each part of the vehicle body.

つまり、例えば、車両が走行中でステアリングの回転トルクが小さな場合には、パワーステアリング装置の利きを緩めて、ステアリングホイールをある程度大きな力で操作するようにし、車両が停車していてステアリングの回転トルクが大きな場合には、パワーステアリング装置を大きく利かせて、軽い力でもステアリングホイールの操作を行えるように構成されているものであった。 In other words, for example, when the vehicle is running and the steering torque is small, the power steering device is loosened so that the steering wheel is operated with a relatively large force, and the vehicle is stopped and the steering torque is Is large, the power steering device can be used greatly, and the steering wheel can be operated even with a light force.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００７−２５６１４０号公報 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP 2007-256140 A

しかしながら、上記従来の回転トルク検出装置においては、磁石４Ａの回転角度を磁気検出素子６Ａが、磁石４Ｂの回転角度を磁気検出素子６Ｂが各々検出し、これらの回転角度から制御手段７がステアリングの回転トルクを算出しているため、磁石４Ａと４Ｂの各々の回転角度の検出誤差により、制御手段７の回転トルクの算出に誤差が生じ易いため、これに補正等を加えることが必要になってしまうという課題があった。 However, in the conventional rotational torque detecting device, the magnetism detecting element 6A detects the rotation angle of the magnet 4A, and the magnetism detecting element 6B detects the rotation angle of the magnet 4B. Since the rotation torque is calculated, an error is likely to occur in the calculation of the rotation torque of the control means 7 due to the detection error of the rotation angle of each of the magnets 4A and 4B. Therefore, it is necessary to add correction or the like to this. There was a problem of ending up.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a rotational torque detector that can detect rotational torque with high accuracy and reliability.

上記目的を達成するために本発明は、下面に突出部が形成された第一の磁性体を、ステアリングに連動して回転する第一の回転体に、上面に突出部が形成された第二の磁性体を、第一の回転体に連結体で固着された第二の回転体に各々固着すると共に、これら第一の磁性体と第二の磁性体の側方に磁石と磁気検出素子を設けて回転トルク検出装置を構成したものであり、回転に伴って第一の磁性体と第二の磁性体の突出部の対向面積が変化し、これに応じて変化する側方の磁石の磁気の強弱や方向を、磁気検出素子が検出することによって回転トルクの検出を行っているため、検出誤差が少なく、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるという作用を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first magnetic body having a protrusion formed on a lower surface, a first rotating body that rotates in conjunction with steering, and a second magnetic body having a protrusion formed on an upper surface. Are fixed to a second rotating body fixed to the first rotating body with a coupling body, and a magnet and a magnetic detecting element are provided on the sides of the first magnetic body and the second magnetic body. The rotational torque detector is provided and the opposing area of the protrusions of the first magnetic body and the second magnetic body changes with rotation, and the magnetism of the side magnet changes accordingly. Rotation torque is detected by detecting the strength and direction of the rotation by the magnetic detection element, so that it is possible to obtain a rotation torque detection device that can detect rotation torque with high accuracy and reliability with little detection error. It has the effect | action.

以上のように本発明によれば、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を実現することができるという有利な効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a rotational torque detector that can detect rotational torque with high accuracy and reliability.

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of background art, and detailed description is simplified.

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転トルク検出装置の側面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１は略円筒状でステアリングに連動して回転する鋼等の第一の回転体、２はこの下方に配置された略円筒状の第二の回転体で、第一の回転体１と第二の回転体２の間には、上端が第一の回転体１に、下端が第二の回転体２の各々固着された、トーションバー等の略円筒状で鋼等の連結体３が設けられている。 (Embodiment)
FIG. 1 is a side view of a rotational torque detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the same. In FIG. One rotating body 2 is a substantially cylindrical second rotating body disposed below, and the upper end of the first rotating body 1 is between the first rotating body 1 and the second rotating body 2. In addition, a connecting body 3 made of steel or the like having a substantially cylindrical shape, such as a torsion bar, having a lower end fixed to each of the second rotating bodies 2 is provided.

そして、１１は略リング状でパーマロイや鉄、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の第一の磁性体、１２は同じく第二の磁性体で、第一の磁性体１１下面には下方へ延出する複数の突出部１１Ａが、第二の磁性体１２上面には上方へ延出する複数の突出部１２Ａが各々形成されると共に、第一の磁性体１１が第一の回転体１の外周下端に、第二の磁性体１２が第二の回転体２の外周上端に、複数の突出部１１Ａと１２Ａが所定の空隙で対向するように各々固着されている。 Reference numeral 11 denotes a substantially ring-shaped first magnetic body such as permalloy, iron, Ni—Fe alloy, and the like, and 12 denotes a second magnetic body. A plurality of projecting portions 12A extending upward are formed on the upper surface of the second magnetic body 12, and the first magnetic body 11 is formed on the lower end of the outer periphery of the first rotating body 1. The second magnetic body 12 is fixed to the upper end of the outer periphery of the second rotating body 2 so that the plurality of protruding portions 11A and 12A face each other with a predetermined gap.

また、１４は略角柱状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石で、この磁石１４が例えばＮ極を上方向、Ｓ極を下方向にして、第一の磁性体１１と第二の磁性体１２の側方に所定の間隙を空けて配置されている。 Reference numeral 14 denotes a substantially prismatic magnet such as a ferrite or an Nd-Fe-B alloy. The magnet 14 has, for example, the N pole upward and the S pole downward, and the first magnetic body 11 and the second magnet. A predetermined gap is provided on the side of the magnetic body 12.

さらに、１５は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、左右面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の回転体１と第二の回転体２の側方にほぼ平行に配置され、磁石１４中間部との対向面には、垂直方向の磁気を検出するホール素子や、水平方向の磁気を検出するＧＭＲ素子等の磁気検出素子１６が実装装着されている。 Further, reference numeral 15 denotes a wiring board such as paper phenol or glass epoxy, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the left and right sides, and the side of the first rotating body 1 and the second rotating body 2. And a magnetic detecting element 16 such as a Hall element that detects vertical magnetism or a GMR element that detects horizontal magnetism is mounted and mounted on a surface facing the intermediate portion of the magnet 14. .

そして、配線基板１５にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子１６に接続された制御手段１７が形成されて、回転トルク検出装置２０が構成されている。 And the control means 17 connected to the magnetic detection element 16 is formed in the wiring board 15 by electronic components, such as a microcomputer, and the rotational torque detection apparatus 20 is comprised.

つまり、この中立位置の状態では、図３（ａ）の部分側面図に示すように、複数の突出部１１Ａと１２Ａが同じ対向面積で向かい合っているため、磁界が磁石１４左方に形成されて、磁石１４の磁気Ｍ１は第一の磁性体１１と第二の磁性体１２側に流れ、右方には殆んど磁界が形成されないため、磁気検出素子１６が検出する磁気Ｍ２は弱いものとなっている。 That is, in this neutral position state, as shown in the partial side view of FIG. 3A, the plurality of projecting portions 11A and 12A face each other with the same facing area, so that a magnetic field is formed on the left side of the magnet 14. The magnet M14 of the magnet 14 flows toward the first magnetic body 11 and the second magnetic body 12, and almost no magnetic field is formed on the right side. Therefore, the magnetism M2 detected by the magnetic detection element 16 is weak. It has become.

また、図１や図２において、２１は外周に平歯車部が形成された略リング状で絶縁樹脂または金属製の回転歯車、２２は同じく第一の検出歯車、２３も同じく第二の検出歯車で、回転歯車２１が第一の回転体１の外周上端に固着されると共に、この回転歯車２１に第一の検出歯車２２が、第一の検出歯車２２に第二の検出歯車２３が各々噛合している。 In FIGS. 1 and 2, reference numeral 21 denotes a substantially ring-shaped rotating gear made of insulating resin or metal having a spur gear portion formed on the outer periphery, 22 is also a first detection gear, and 23 is also a second detection gear. Thus, the rotating gear 21 is fixed to the upper end of the outer periphery of the first rotating body 1, the first detecting gear 22 is engaged with the rotating gear 21, and the second detecting gear 23 is engaged with the first detecting gear 22. is doing.

なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転歯車２１が最も大きく、第一の検出歯車２２、第二の検出歯車２３の順に、あるいは第二の検出歯車２３、第一の検出歯車２２の順に、小さなものとなっている。 The diameter and the number of teeth of these gears are the largest for the rotary gear 21, and in the order of the first detection gear 22 and the second detection gear 23, or the second detection gear 23 and the first detection gear 22. In order, it becomes smaller.

そして、この第一の検出歯車２２の中央には磁石２４Ａが、第二の検出歯車２３の中央には磁石２４Ｂが、各々インサート成形等により装着されると共に、これらの上方にほぼ平行に配置された配線基板２５の、磁石２４Ａと２４Ｂとの対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子２６Ａと２６Ｂが各々装着されている。 A magnet 24A is mounted at the center of the first detection gear 22 and a magnet 24B is mounted at the center of the second detection gear 23 by insert molding or the like, and is disposed substantially parallel above them. Magnetic detection elements 26A and 26B such as AMR (anisotropic magnetoresistive) elements are mounted on the facing surfaces of the wiring board 25 facing the magnets 24A and 24B, respectively.

さらに、配線基板２５にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子２６Ａや２６Ｂに接続された制御手段２７が形成されて、回転角度検出部２０Ａが構成されている。 Furthermore, the control means 27 connected to the magnetic detection elements 26A and 26B is formed on the wiring board 25 by electronic components such as a microcomputer, and the rotation angle detection unit 20A is configured.

つまり、本実施の形態においては、ステアリングの回転トルクを検出する回転トルク検出装置２０に、ステアリングの回転角度を検出する回転角度検出部２０Ａが一体に形成された構成となっている。 That is, in the present embodiment, the rotational angle detector 20 that detects the rotational torque of the steering is integrally formed with the rotational torque detector 20 that detects the rotational torque of the steering.

そして、このように構成された回転トルク検出装置２０が、第一の回転体１や第二の回転体２、連結体３内にステアリング軸が挿通され、第一の回転体１がステアリング軸に固着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段１７と２７がコネクタやリード線（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続される。 And the rotational torque detection apparatus 20 comprised in this way inserts a steering shaft in the 1st rotary body 1, the 2nd rotary body 2, and the connection body 3, and the 1st rotary body 1 becomes a steering shaft. It is fixed and mounted below the steering wheel of the automobile, and the control means 17 and 27 are connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って第一の回転体１が回転し、この上端に固着された回転歯車２１が回転するため、回転歯車２１に噛合した第一の検出歯車２２、及び第一の検出歯車２２に噛合した第二の検出歯車２３が連動して回転する。 In the above configuration, when the steering is rotated, the first rotating body 1 is rotated accordingly, and the rotating gear 21 fixed to the upper end is rotated. Therefore, the first detection gear 22 meshed with the rotating gear 21 is rotated. , And the second detection gear 23 meshed with the first detection gear 22 rotates in conjunction with each other.

そして、第一の検出歯車２２や第二の検出歯車２３の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石２４Ａや２４Ｂの磁気の方向が変化し、これを磁気検出素子２６Ａや２６Ｂが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段２７へ入力される。 Then, as the first detection gear 22 and the second detection gear 23 rotate, the magnetism direction of the magnets 24A and 24B mounted in the center thereof changes, and this is detected by the magnetic detection elements 26A and 26B. Then, a sine wave, cosine wave, or substantially sawtooth detection signal that repeatedly increases and decreases is input to the control means 27.

なお、この時、第一の検出歯車２２と第二の検出歯車２３の歯数は異なっているため、磁気検出素子２６Ａから出力される回転角度信号と、磁気検出素子２６Ｂから出力される回転角度信号とは、データ波形の形状が異なり位相差のあるものとなって制御手段２７へ入力される。 At this time, since the number of teeth of the first detection gear 22 and the second detection gear 23 is different, the rotation angle signal output from the magnetic detection element 26A and the rotation angle output from the magnetic detection element 26B. The signal is input to the control means 27 with a data waveform having a different shape and a phase difference.

そして、制御手段２７がこの波形の異なる二つの回転角度信号、及び回転歯車２１に対する第一の検出歯車２２と第二の検出歯車２３の各平歯車部の歯数から、回転歯車２１の回転角度を演算、つまり、ステアリングの回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力される。 Then, the control means 27 calculates the rotation angle of the rotation gear 21 from the two rotation angle signals having different waveforms and the number of teeth of each spur gear portion of the first detection gear 22 and the second detection gear 23 with respect to the rotation gear 21. Is calculated, that is, the rotation angle of the steering is detected, and this is output to the electronic circuit of the automobile body.

また、この時、ステアリングと第一の回転体１の回転に伴って、連結体３が捩れた後、第一の回転体１にやや遅れて第二の回転体２が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体１に対する第二の回転体２の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きなため、第二の回転体２の回転の遅れが大きくなる。 At this time, the connecting body 3 is twisted with the rotation of the steering wheel and the first rotating body 1, and then the second rotating body 2 rotates slightly behind the first rotating body 1. For example, since the rotational torque is small when the vehicle is traveling, the delay in the rotation of the second rotating body 2 with respect to the first rotating body 1 is small, and when the vehicle is stopped, the rotational torque is large, so the delay in the rotation of the second rotating body 2 is performed. Becomes larger.

そして、この第一の回転体１や第二の回転体２の回転に伴って、これらの外周に固着された略リング状の第一の磁性体１１と第二の磁性体１２も回転するが、上記のように、第二の磁性体１２は第一の磁性体１１よりもやや遅れて回転するため、図３（ｂ）に示すように、複数の突出部１１Ａと１２Ａの位置がずれ、これらの対向面積が変化する。 As the first rotating body 1 and the second rotating body 2 rotate, the substantially ring-shaped first magnetic body 11 and second magnetic body 12 fixed to the outer periphery thereof also rotate. As described above, since the second magnetic body 12 rotates slightly later than the first magnetic body 11, the positions of the plurality of protrusions 11A and 12A are shifted as shown in FIG. These opposing areas change.

このため、磁石１４から左方の第一の磁性体１１と第二の磁性体１２側に流れる磁気Ｍ１が、中立位置の状態に比べて弱まり、逆に右方に形成される磁界が大きくなって、磁気検出素子１６が検出する磁気Ｍ２が強いものとなり、この磁気の変化から制御手段１７が第一の磁性体１１と第一の回転体１、すなわちステアリングの回転トルクを算出し、これが自動車本体の電子回路へ出力される。 For this reason, the magnetism M1 which flows from the magnet 14 to the left first magnetic body 11 and the second magnetic body 12 side becomes weaker than that in the neutral position, and conversely, the magnetic field formed on the right side becomes larger. Thus, the magnetism M2 detected by the magnetism detecting element 16 becomes strong, and the control means 17 calculates the first magnetic body 11 and the first rotating body 1, that is, the rotational torque of the steering from this change in magnetism, which is the automobile. Output to the electronic circuit of the main body.

そして、この制御手段１７からの回転トルクや、制御手段２７からの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを電子回路が演算して、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の様々な制御が行われる。 The electronic circuit calculates various data from the rotational torque from the control means 17, the rotational angle from the control means 27, or the speed sensor mounted on each part of the vehicle body, and the power steering device, brake, etc. Various controls of the vehicle are performed.

つまり、例えば、制御手段１７からの回転トルクによって、車両の走行や停車に合わせて、ステアリングホイールの操作力を調整するパワーステアリング装置の制御や、制御手段２７からの回転角度によって、ステアリングホイールの回転に応じたブレーキ制御等が行われるように構成されている。 That is, for example, the rotation of the steering wheel is controlled by the control of the power steering device that adjusts the operating force of the steering wheel according to the running or stopping of the vehicle by the rotational torque from the control means 17 or the rotational angle from the control means 27. Brake control or the like according to the control is performed.

また、この時、回転トルクの検出を上記のように、第一の回転体１の外周に固着された第一の磁性体１１と、第一の回転体１よりもやや遅れて回転する第二の回転体２の外周に固着された第二の磁性体１２の、下面と上面に各々形成された複数の突出部１１Ａと１２Ａの、対向面積の変化に応じた磁石１４の磁気の変化によって行っているため、検出誤差が少なく、確実な回転トルクの検出が可能なようになっている。 At this time, as described above, the rotation torque is detected by the first magnetic body 11 fixed to the outer periphery of the first rotating body 1 and the second rotating slightly behind the first rotating body 1. Of the second magnetic body 12 fixed to the outer periphery of the rotating body 2 of the plurality of protrusions 11A and 12A formed on the lower surface and the upper surface, respectively, by the change in magnetism of the magnet 14 according to the change in the facing area. Therefore, there is little detection error, and it is possible to reliably detect rotational torque.

すなわち、ステアリングの回転に伴って、所定の間隙で配置された複数の突出部１１Ａと１２Ａの対向面積が変化し、これに応じて変化する磁石１４の磁気の変化を磁気検出素子１６が検出すると共に、この一つの磁気検出素子１６からの磁気信号によって、制御手段１７がステアリングの回転トルクを算出しているため、検出誤差が少なくなると共に、制御手段１７が複雑な演算や補正等を行うことなく、高精度で確実な回転トルクの検出を行えるように構成されている。 That is, as the steering rotates, the opposing areas of the plurality of protrusions 11A and 12A arranged at a predetermined gap change, and the magnetic detection element 16 detects a change in magnetism of the magnet 14 that changes accordingly. At the same time, since the control means 17 calculates the rotational torque of the steering wheel by the magnetic signal from this one magnetic detection element 16, the detection error is reduced and the control means 17 performs complicated calculations and corrections. In addition, the rotation torque can be detected with high accuracy and reliability.

また、Ｎ極とＳ極が所定の角度間隔で交互に形成された磁石や、複数の磁気検出素子等を用いることなく、棒状の磁石１４や一つの磁気検出素子１６で回転トルク検出装置２０を形成することによって、装置を簡易で安価に構成することができるようになっている。 Further, the rotational torque detection device 20 can be configured with the rod-shaped magnet 14 or the single magnetic detection element 16 without using a magnet in which the N pole and the S pole are alternately formed at a predetermined angular interval, or a plurality of magnetic detection elements. By forming, the apparatus can be configured simply and inexpensively.

さらに、図４の部分側面図に示すように、第一の磁性体１１と第二の磁性体１２の側方に、略Ｌ字状でパーマロイや鉄、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の複数のヨーク２８を配置し、このヨーク２８の間に磁石１４Ａと磁気検出素子１６Ａを上下に配列した構成とすれば、磁石１４Ａの磁気がヨーク２８を介して効率良く第一の磁性体１１と第二の磁性体１２に伝わるため、磁気もれが少なくなり、より確実に回転トルクを検出することができる。 Further, as shown in the partial side view of FIG. 4, a plurality of yokes 28 made of permalloy, iron, Ni—Fe alloy or the like are formed in a substantially L shape on the side of the first magnetic body 11 and the second magnetic body 12. If the magnet 14A and the magnetic detection element 16A are vertically arranged between the yokes 28, the magnetism of the magnets 14A can be efficiently passed through the yokes 28 and the second magnetic materials 11 by the yoke 28. Since it is transmitted to the body 12, magnetic leakage is reduced, and the rotational torque can be detected more reliably.

また、第一の磁性体１１下面の突出部１１Ａと第二の磁性体１２上面の突出部１２Ａを各々傾斜面に形成し、この傾斜面同士を対向させるようにすれば、平面で対向させた場合に比べ、第一の磁性体１１と第二の磁性体１２の回転時の磁気の変化が大きくなるため、さらに高精度に回転トルクの検出を行うことが可能となる。 Moreover, if the protrusion part 11A of the 1st magnetic body 11 lower surface and the protrusion part 12A of the 2nd magnetic body 12 upper surface are each formed in an inclined surface and this inclined surface is made to oppose, it was made to oppose on the plane. Compared to the case, the change in magnetism during the rotation of the first magnetic body 11 and the second magnetic body 12 becomes larger, so that it is possible to detect the rotational torque with higher accuracy.

このように本実施の形態によれば、下面に突出部１１Ａが形成された第一の磁性体１１を、ステアリングに連動して回転する第一の回転体１に、上面に突出部１２Ａが形成された第二の磁性体１２を、第一の回転体１に連結体３で固着された第二の回転体２に各々固着すると共に、これら第一の磁性体１１と第二の磁性体１２の側方に磁石１４と磁気検出素子１６を設けることによって、回転に伴って第一の磁性体１１と第二の磁性体１２の突出部１１Ａと１２Ａの対向面積が変化し、これに応じて変化する側方の磁石１４の磁気の強弱や方向を、磁気検出素子１６が検出して回転トルクの検出を行っているため、検出誤差が少なく、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるものである。 As described above, according to the present embodiment, the first magnetic body 11 having the protruding portion 11A formed on the lower surface is formed on the first rotating body 1 that rotates in conjunction with the steering, and the protruding portion 12A is formed on the upper surface. The second magnetic body 12 is fixed to the second rotating body 2 fixed to the first rotating body 1 with the connecting body 3, and the first magnetic body 11 and the second magnetic body 12 are fixed. By providing the magnet 14 and the magnetic detection element 16 on the sides of the first and second magnetic bodies 11 and 12A, the opposing areas of the first magnetic body 11 and the second magnetic body 12 are changed according to the rotation. Since the magnetism detecting element 16 detects the rotational strength of the magnet 14 by detecting the strength and direction of the changing side magnet 14, there is little detection error, and the rotational torque can be detected with high accuracy and reliability. A rotational torque detection device can be obtained.

なお、以上の説明では、回転歯車２１に第一の検出歯車２２を、第一の検出歯車２２に第二の検出歯車２３を各々噛合させて、回転角度検出部２０Ａを形成した構成について説明したが、第一の検出歯車２２と第二の検出歯車２３の両方を、回転歯車２１に噛合させた構成や、あるいは、いずれか一方のみを回転歯車２１に噛合させた構成としてもよい。 In the above description, the configuration in which the rotation angle detector 20A is formed by meshing the first detection gear 22 with the rotation gear 21 and the second detection gear 23 with the first detection gear 22 has been described. However, a configuration in which both the first detection gear 22 and the second detection gear 23 are meshed with the rotary gear 21 or a configuration in which only one of them is meshed with the rotary gear 21 may be adopted.

本発明による回転トルク検出装置は、高精度で確実な回転トルクの検出が可能なものを実現することができ、自動車のステアリングの回転トルクの検出等に有用である。 The rotational torque detecting device according to the present invention can realize a device that can detect rotational torque with high accuracy and reliability, and is useful for detecting rotational torque of a steering of an automobile.

本発明の一実施の形態による回転トルク検出装置の側面図The side view of the rotational torque detection apparatus by one embodiment of this invention 同分解斜視図Exploded perspective view 同部分側面図Side view of the same part 同他の実施の形態による部分側面図Partial side view according to another embodiment 従来の回転トルク検出装置の側面図Side view of a conventional rotational torque detector 同分解斜視図Exploded perspective view

符号の説明Explanation of symbols

１第一の回転体
２第二の回転体
３連結体
１１第一の磁性体
１１Ａ、１２Ａ突出部
１２第二の磁性体
１４、１４Ａ磁石
１５配線基板
１６、１６Ａ磁気検出素子
１７制御手段
２０回転トルク検出装置
２０Ａ回転角度検出部
２１回転歯車
２２第一の検出歯車
２３第二の検出歯車
２４Ａ、２４Ｂ磁石
２５配線基板
２６Ａ、２６Ｂ磁気検出素子
２７制御手段
２８ヨーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st rotary body 2 2nd rotary body 3 Connection body 11 1st magnetic body 11A, 12A Protrusion part 12 2nd magnetic body 14, 14A Magnet 15 Wiring board 16, 16A Magnetic detection element 17 Control means 20 Rotation Torque detector 20A Rotation angle detector 21 Rotating gear 22 First detection gear 23 Second detection gear 24A, 24B Magnet 25 Wiring board 26A, 26B Magnetic detection element 27 Control means 28 Yoke

Claims

ステアリングに連動して回転する第一の回転体と、この第一の回転体の下方に配置された第二の回転体と、上端が上記第一の回転体に、下端が上記第二の回転体に固着された連結体からなり、上記第一の回転体に下面に突出部が形成された第一の磁性体を、第二の回転体に上面に突出部が形成された第二の磁性体を各々固着すると共に、これら第一の磁性体と第二の磁性体の側方に磁石と磁気検出素子を設けた回転トルク検出装置。 A first rotating body that rotates in conjunction with the steering, a second rotating body disposed below the first rotating body, an upper end of the first rotating body, and a lower end of the second rotating body A first magnetic body having a protrusion formed on the lower surface of the first rotating body, and a second magnetic body having a protrusion formed on the upper surface of the second rotating body. A rotational torque detection device in which a body is fixed and a magnet and a magnetic detection element are provided on the sides of the first magnetic body and the second magnetic body.