JP2014174098A - Torque detection device and electric power steering system using the same - Google Patents

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裕二 狩集
Yoshinobu Shimizu
由信 冷水
Atsushi Kubo
厚 久保
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque detection device capable of reducing a length in the axial direction of the torque detection device.SOLUTION: In a torque detection device, a first magnet 51 of short cylinder shape is coupled to an input shaft 8 in an integrally rotatable manner. A second magnet 52 of short cylinder shape is coupled to an output shaft 9 through a fitting member 53 in an integrally rotatable manner. An inner diameter and an outer diameter of the second magnet 52 are configured to be larger than an inner diameter and an outer diameter of the first magnet 51 respectively. Specifically, the inner diameter of the second magnet 52 is configured to be equal to or more than the outer diameter of the first magnet 51. A first magnetic sensor 61 and a second magnetic sensor 62 are disposed opposite to an annular end face of the first magnet 51 facing the side of a substrate 50 (second magnet 52). A third magnetic sensor 63 and a fourth magnetic sensor 64 are disposed opposite to an annular end face of the second magnet 52 facing the side of the substrate 50 (first magnet 51).

Description

この発明は、トルク検出装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a torque detection device and an electric power steering device using the same.

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System）などに使用されるトルク検出装置は、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーの捩れ角を検出することにより、入力軸に加えられたトルクを演算する構成となっている。
この種のトルク検出装置として、下記特許文献１に開示されたものが既に提案されている。具体的には、入力軸と出力軸とがトーションバーを介して同軸に連結されている。入力軸には短筒状の第１磁石が一体回転可能に連結され、出力軸には短筒状の第２磁石が一体回転可能に連結されている。第１磁石と第２磁石との間には、第１磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の入力軸回転角検出用の磁気センサと、第２磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の出力軸回転角検出用の磁気センサとが配置されている。また、入力軸回転角検出用の磁気センサと第２磁石との間には、第２磁石から入力軸回転角検出用の磁気センサへ向かう磁束を遮断するための第１磁気遮蔽部材が配置されている。さらに、出力軸回転角検出用の磁気センサと第１磁石との間には、第１磁石から出力軸回転角検出用の磁気センサへ向かう磁束を遮断するための第２磁気遮蔽部材が配置されている。 Torque detection devices used in electric power steering systems (EPS) and the like detect torque applied to the input shaft by detecting the torsion angle of the torsion bar that connects the input shaft and output shaft. It is configured to calculate.
As this type of torque detection device, the one disclosed in Patent Document 1 below has already been proposed. Specifically, the input shaft and the output shaft are coaxially connected via a torsion bar. A short cylindrical first magnet is connected to the input shaft so as to be integrally rotatable, and a short cylindrical second magnet is connected to the output shaft so as to be integrally rotatable. Between the first magnet and the second magnet, a plurality of input shaft rotation angle detection magnetic sensors for detecting magnetic flux from the first magnet, and a plurality of output shafts for detecting magnetic flux from the second magnet, respectively. A magnetic sensor for detecting the rotation angle is arranged. In addition, a first magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the second magnet to the magnetic sensor for detecting the input shaft rotation angle is disposed between the magnetic sensor for detecting the input shaft rotation angle and the second magnet. ing. In addition, a second magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the first magnet to the magnetic sensor for detecting the output shaft rotation angle is disposed between the magnetic sensor for detecting the output shaft rotation angle and the first magnet. ing.

特開２０１２−１６３４９２号公報JP 2012-163492 A

２次衝突の衝撃（乗員がステアリングホイールに衝突するときの衝撃）を吸収するための衝撃吸収装置が電動パワーステアリング装置に設けられている車両においては、衝撃吸収装置の能力（衝撃吸収力）向上のためには、衝撃吸収機構の軸方向長さが長い方が有利である。電動パワーステアリング装置における衝撃吸収機構以外の要素の軸方向の長さを短くすることができれば、衝撃吸収機構の軸方向長さを長くすることが可能となる。   In vehicles equipped with an electric power steering device to absorb the impact of a secondary collision (impact when an occupant collides with the steering wheel), the capacity of the shock absorbing device (impact absorbing power) is improved. For this purpose, it is advantageous that the axial length of the shock absorbing mechanism is long. If the axial length of elements other than the impact absorbing mechanism in the electric power steering apparatus can be shortened, the axial length of the impact absorbing mechanism can be increased.

しかしながら、前述したような従来のトルク検出装置では、第１磁気遮蔽部材および第２磁気遮蔽部材を配置する必要であるため、トルク検出装置の軸方向の長さが長くなり、その分、衝撃吸収機構の軸方向長さを大きく確保することが困難である。また、前述したような従来のトルク検出装置では、第１磁気遮蔽部材および第２磁気遮蔽部材が必要であるため、部品点数が多くなり、組み立て工数が多くなる。   However, in the conventional torque detection device as described above, since the first magnetic shielding member and the second magnetic shielding member are required to be arranged, the axial length of the torque detection device becomes longer, and the impact is absorbed accordingly. It is difficult to ensure a large axial length of the mechanism. Moreover, in the conventional torque detection apparatus as described above, the first magnetic shielding member and the second magnetic shielding member are necessary, so that the number of parts increases and the number of assembly steps increases.

この発明の目的は、トルク検出装置の軸方向の長さを低減できるトルク検出装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a torque detection device capable of reducing the axial length of the torque detection device and an electric power steering device using the torque detection device.

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、トルク検出用軸（１０）の捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置（１１）であって、前記トルク検出用軸の一端部に一体回転可能に連結された短筒状の第１磁石（５１ｏｒ５２）と、前記トルク検出用軸の他端部に一体回転可能に連結された短筒状の第２磁石（５２ｏｒ５１）と、前記第１磁石における前記第２磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第１磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第１回転角検出用の磁気センサ（６１，６２ｏｒ６３，６４）と、前記第２磁石における前記第１磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第２磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第２回転角検出用の磁気センサ（６３，６４ｏｒ６１，６２）と、前記複数の第１回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記トルク検出用軸の一端部の回転角である第１回転角を演算する第１演算手段（６５Ａｏｒ６５Ｂ）と、前記複数の第２回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記トルク検出用軸の他端部の回転角である第２回転角を演算する第２演算手段（６５Ｂｏｒ６５Ａ）と、前記第１演算手段によって演算される第１回転角と、前記第２演算手段によって演算される第２回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段（６５Ｃ）とを含み、前記第１磁石および前記第２磁石のうちの一方の磁石の内径および外径が、それぞれ他方の磁石の内径および外径より大きい、トルク検出装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a torque detection device (11) for detecting torque by detecting a torsion angle of the torque detection shaft (10), wherein the torque detection shaft. A short cylindrical first magnet (51or52) connected to one end of the shaft for integral rotation and a short cylindrical second magnet (52or51) connected to the other end of the torque detection shaft for integral rotation. And a plurality of first rotation angle detecting magnetic sensors (61, 61) that are arranged opposite to the surface of the first magnet facing the second magnet and detect the magnetic flux from the first magnet, respectively. 62 or 63, 64) and a plurality of second rotation angle detection magnets that are arranged to face the surface of the second magnet facing the first magnet and detect magnetic flux from the second magnet, respectively. Sensor (63, 64 or 61, 6 ) And first calculation means (65A or 65B) for calculating a first rotation angle that is a rotation angle of one end of the torque detection shaft based on output signals of the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors. Second calculation means (65 Bor65A) for calculating a second rotation angle which is a rotation angle of the other end of the torque detection shaft based on output signals of the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors; Torque calculating means (65C) for calculating torque based on a first rotation angle calculated by the first calculation means and a second rotation angle calculated by the second calculation means; In the torque detection device, an inner diameter and an outer diameter of one of the magnet and the second magnet are larger than an inner diameter and an outer diameter of the other magnet, respectively. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.

この発明では、複数の第１回転角検出用の磁気センサを、第１磁石における第２磁石側に面している表面に対向するが、第２磁石における第１磁石側に面している表面には対向しないように配置することが可能となる。これにより、第２磁石からの磁束が第１回転角検出用の磁気センサによって検出されにくくなる。これにより、第２磁石から第１回転角検出用の磁気センサに向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材を設けなくて済む。   In the present invention, the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors are opposed to the surface of the first magnet facing the second magnet side, but the surface of the second magnet facing the first magnet side. It is possible to arrange them so as not to face each other. This makes it difficult for the magnetic flux from the second magnet to be detected by the first rotation angle detection magnetic sensor. Thereby, it is not necessary to provide a magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the second magnet toward the magnetic sensor for detecting the first rotation angle.

また、この発明では、複数の第２回転角検出用の磁気センサを、第２磁石における第１磁石側に面している表面に対向するが、第１磁石における第２磁石側に面している表面には対向しないように配置することが可能となる。これにより、第１磁石からの磁束が第２回転角検出用の磁気センサによって検出されにくくなる。これにより、第１磁石から第２回転角検出用の磁気センサに向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材を設けなくて済む。したがって、この発明によれば、トルク検出装置の部品点数を低減させることができるとともに、トルク検出装置の軸方向の長さを短くすることができる。   In the present invention, the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors face the surface of the second magnet facing the first magnet side, but face the second magnet side of the first magnet. It is possible to arrange so as not to face the surface. This makes it difficult for the magnetic flux from the first magnet to be detected by the magnetic sensor for detecting the second rotation angle. Thereby, it is not necessary to provide a magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the first magnet toward the magnetic sensor for detecting the second rotation angle. Therefore, according to the present invention, the number of parts of the torque detection device can be reduced, and the axial length of the torque detection device can be shortened.

請求項２記載の発明は、前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第１磁石の中心軸線から前記各第１回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第２磁石の内径の１／２より小さく、前記第２磁石の中心軸線から前記各第２回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第１磁石の外径の１／２より大きい、請求項１に記載のトルク検出装置である。   According to a second aspect of the present invention, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet, respectively, and the first rotation angle detection magnetism is detected from the central axis of the first magnet. The maximum value among the distances to the sensor is smaller than ½ of the inner diameter of the second magnet, and the minimum value among the distances from the center axis of the second magnet to the magnetic sensors for detecting each second rotation angle. The torque detection device according to claim 1, wherein the value is larger than ½ of the outer diameter of the first magnet.

この構成では、複数の第１回転角検出用の磁気センサは、第１磁石における第２磁石側に面している表面に対向するが、第２磁石における第１磁石側に面している表面には対向しないように配置される。また、複数の第２回転角検出用の磁気センサは、第２磁石における第１磁石側に面している表面に対向するが、第１磁石における第２磁石側に面している表面には対向しないように配置される。このため、磁気遮蔽部材を設けなくて済む。したがって、この構成によれば、トルク検出装置の部品点数を低減させることができるとともに、トルク検出装置の軸方向の長さを短くすることができる。   In this configuration, the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors are opposed to the surface of the first magnet facing the second magnet side, but the surface of the second magnet facing the first magnet side. It arrange | positions so that it may not oppose. The plurality of magnetic sensors for detecting the second rotation angle face the surface of the second magnet facing the first magnet side, but the surface of the first magnet facing the second magnet side It arrange | positions so that it may not oppose. For this reason, it is not necessary to provide a magnetic shielding member. Therefore, according to this configuration, the number of parts of the torque detection device can be reduced, and the axial length of the torque detection device can be shortened.

請求項３記載の発明は、前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第２磁石の内径が前記第１磁石の外径以上である、請求項１に記載のトルク検出装置である。
この構成では、複数の第１回転角検出用の磁気センサは、第１磁石における第２磁石側に面している表面に対向するが、第２磁石における第１磁石側に面している表面には対向しないように配置される。また、複数の第２回転角検出用の磁気センサは、第２磁石における第１磁石側に面している表面に対向するが、第１磁石における第２磁石側に面している表面には対向しないように配置される。このため、磁気遮蔽部材を設けなくて済む。したがって、この構成によれば、トルク検出装置の部品点数を低減させることができるとともに、トルク検出装置の軸方向の長さを短くすることができる。 In the invention according to claim 3, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet, respectively, and the inner diameter of the second magnet is equal to or larger than the outer diameter of the first magnet. A torque detector according to claim 1.
In this configuration, the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors are opposed to the surface of the first magnet facing the second magnet side, but the surface of the second magnet facing the first magnet side. It arrange | positions so that it may not oppose. The plurality of magnetic sensors for detecting the second rotation angle face the surface of the second magnet facing the first magnet side, but the surface of the first magnet facing the second magnet side It arrange | positions so that it may not oppose. For this reason, it is not necessary to provide a magnetic shielding member. Therefore, according to this configuration, the number of parts of the torque detection device can be reduced, and the axial length of the torque detection device can be shortened.

請求項４記載の発明は、入力軸（８）、出力軸（９）およびこれらの２つの軸を連結するトーションバー（１０）を含むステアリングシャフト（６）と、操舵補助力を発生させるための電動モータ（１８）と、前記出力軸に連結され、前記電動モータの出力トルクを前記出力軸に伝達するための減速機構（１９）と、前記トーションバーの捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置（１１）とを含み、前記トルク検出装置は、前記入力軸に一体回転可能に連結された短筒状の第１磁石（５１）と、前記出力軸に一体回転可能に連結された短筒状の第２磁石（５２）と、前記第１磁石における前記第２磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第１磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第１回転角検出用の磁気センサ（６１，６２）と、前記第２磁石における前記第１磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第２磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第２回転角検出用の磁気センサ（６３，６４）と、前記複数の第１回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記入力軸の回転角である第１回転角を演算する第１演算手段（６５Ａ）と、前記複数の第２回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記出力軸の回転角である第２回転角を演算する第２演算手段（６５Ｂ）と、前記第１演算手段によって演算される第１回転角と、前記第２演算手段によって演算される第２回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段（６５Ｃ）とを含み、前記第１磁石および前記第２磁石のうちの一方の磁石の内径および外径が、それぞれ他方の磁石の内径および外径より大きい、電動パワーステアリング装置（１）である。この発明では、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置を実現することができる。   The invention according to claim 4 is a steering shaft (6) including an input shaft (8), an output shaft (9), and a torsion bar (10) connecting these two shafts, and for generating a steering assist force. An electric motor (18), a speed reduction mechanism (19) connected to the output shaft and transmitting the output torque of the electric motor to the output shaft, and a torque detected by detecting a torsion angle of the torsion bar A torque detection device (11) that is connected to the input shaft so as to be integrally rotatable with the input shaft, and is connected to the output shaft so as to be integrally rotatable. A short cylindrical second magnet (52) and a plurality of second magnets arranged opposite to the surface of the first magnet facing the second magnet and detecting the magnetic flux from the first magnet, respectively. Magnetism for detecting one rotation angle Sensors (61, 62) and a plurality of second rotation angle detection elements disposed opposite to the surface of the second magnet facing the first magnet and detecting the magnetic flux from the second magnet, respectively. First calculation means (65A) for calculating a first rotation angle that is a rotation angle of the input shaft based on output signals of the plurality of magnetic sensors (63, 64) and the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors. ), Second calculation means (65B) for calculating a second rotation angle that is a rotation angle of the output shaft based on output signals of the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors, and the first calculation Torque calculation means (65C) for calculating torque based on the first rotation angle calculated by the means and the second rotation angle calculated by the second calculation means, wherein the first magnet and the first Inner diameter and outer diameter of one of the two magnets , An inner diameter and larger than the outer diameter of the respective other magnet, the electric power steering device (1). In the present invention, it is possible to realize an electric power steering apparatus including a torque detection device capable of obtaining the same effect as that of the first aspect of the present invention.

請求項５記載の発明は、前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第１磁石の中心軸線から前記各第１回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第２磁石の内径の１／２より小さく、前記第２磁石の中心軸線から前記各第２回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第１磁石の外径の１／２より大きい、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet, respectively, and the first rotation angle detection magnetism is detected from the central axis of the first magnet. The maximum value among the distances to the sensor is smaller than ½ of the inner diameter of the second magnet, and the minimum value among the distances from the center axis of the second magnet to the magnetic sensors for detecting each second rotation angle. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the value is larger than ½ of the outer diameter of the first magnet.

この構成では、外径が大きい減速機構が連結されている出力軸側の第２磁石の外径が第１磁石の外径よりも大きくされている。このため、入力軸側の第１磁石の外径を第２磁石の外径よりも大きくする場合に比べて、第１磁石、第２磁石等が収容されるハウジングの形状を小さくしたり、空きスペースを形成したりするのに有利である。
請求項６記載の発明は、前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第２磁石の内径が前記第１磁石の外径以上である、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置である。この構成においても、請求項５と同様な効果が得られる。 In this configuration, the outer diameter of the second magnet on the output shaft side to which the reduction mechanism having a large outer diameter is connected is made larger than the outer diameter of the first magnet. For this reason, compared with the case where the outer diameter of the 1st magnet of the input shaft side is made larger than the outer diameter of the 2nd magnet, the shape of the housing which accommodates the 1st magnet, the 2nd magnet, etc. is made small, or it is vacant. It is advantageous for forming a space.
According to a sixth aspect of the present invention, the inner diameter and outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and outer diameter of the first magnet, respectively, and the inner diameter of the second magnet is equal to or larger than the outer diameter of the first magnet. An electric power steering apparatus according to claim 4. Also in this configuration, the same effect as in the fifth aspect can be obtained.

請求項７記載の発明は、前記第１磁石の内径および外径が、それぞれ前記第２磁石の内径および外径より大きく、前記第１磁石の中心軸線から前記各第１磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第２磁石の外径の１／２より大きく、前記第２磁石の中心軸線から前記各第２磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第１磁石の内径の１／２より小さい、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置である。   According to a seventh aspect of the present invention, the inner diameter and the outer diameter of the first magnet are larger than the inner diameter and the outer diameter of the second magnet, respectively, and the distance from the central axis of the first magnet to each of the first magnetic sensors. The minimum value is larger than ½ of the outer diameter of the second magnet, and the maximum value among the distances from the central axis of the second magnet to the second magnetic sensors is the inner diameter of the first magnet. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the electric power steering apparatus is smaller than ½.

請求項８記載の発明は、前記第１磁石の内径および外径が、それぞれ前記第２磁石の内径および外径より大きく、前記第１磁石の内径が前記第２磁石の外径以上である、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置である。   In the invention according to claim 8, the inner diameter and the outer diameter of the first magnet are larger than the inner diameter and the outer diameter of the second magnet, respectively, and the inner diameter of the first magnet is equal to or larger than the outer diameter of the second magnet. An electric power steering apparatus according to claim 4.

図１は、本発明の一実施形態に係るトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a torque detection device according to an embodiment of the present invention is applied. 図２は、モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the motor control ECU. 図３は、電動モータの構成を図解的に示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the electric motor. 図４は、検出操舵トルクＴｈに対するｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊の設定例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a setting example of the q-axis current command value I q * with respect to the detected steering torque Th. 図５は、トルクセンサの構成を図解的に示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the torque sensor. 図６は、第１磁石の構成ならびに第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the first magnet and the arrangement of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. 図７は、第１磁気センサおよび第２磁気センサの出力信号波形および第１磁気センサが検出している磁極を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing output signal waveforms of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor and magnetic poles detected by the first magnetic sensor. 図８は、トルクセンサの他の構成例を図解的に示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing another configuration example of the torque sensor. 図９は、トルクセンサの他の構成例を図解的に示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing another configuration example of the torque sensor.

以下では、この発明を、電動パワーステアリング装置に適用した場合の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention applied to an electric power steering apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a torque detection device according to an embodiment of the present invention is applied.
The electric power steering apparatus 1 includes a steering wheel 2 as a steering member for steering the vehicle, a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and steering by the driver. And a steering assist mechanism 5 for assisting. The steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically coupled via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7.

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー（トルク検出用軸）１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。   The steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7. The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar (torque detection shaft) 10 so as to be relatively rotatable on the same axis. That is, when the steering wheel 2 is rotated, the input shaft 8 and the output shaft 9 rotate in the same direction while rotating relative to each other.

ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ（トルク検出装置）１１が設けられている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、モータ制御用ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。   A torque sensor (torque detection device) 11 is provided around the steering shaft 6. The torque sensor 11 detects the steering torque applied to the steering wheel 2 based on the relative rotational displacement amount of the input shaft 8 and the output shaft 9. The steering torque detected by the torque sensor 11 is input to a motor control ECU (Electronic Control Unit) 12.

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。   The steered mechanism 4 includes a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steered shaft. The steered wheel 3 is connected to each end of the rack shaft 14 via a tie rod 15 and a knuckle arm (not shown). The pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7. The pinion shaft 13 rotates in conjunction with the steering of the steering wheel 2. A pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13.

ラック軸１４は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。   The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the automobile (a direction orthogonal to the straight-ahead direction). A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed at an intermediate portion in the axial direction of the rack shaft 14. By the pinion 16 and the rack 17, the rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. The steered wheels 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。 When the steering wheel 2 is steered (rotated), this rotation is transmitted to the pinion shaft 13 via the steering shaft 6 and the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into an axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17. Thereby, the steered wheel 3 is steered.
The steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force, and a speed reduction mechanism 19 for transmitting the output torque of the electric motor 18 to the steering mechanism 4. In this embodiment, the electric motor 18 is a three-phase brushless motor. The speed reduction mechanism 19 includes a worm gear mechanism that includes a worm shaft 20 and a worm wheel 21 that meshes with the worm shaft 20. The speed reduction mechanism 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing.

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、出力軸９とは同方向に回転可能に出力軸９に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。 The worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18. The worm wheel 21 is coupled to the output shaft 9 so as to be rotatable in the same direction as the output shaft 9. The worm wheel 21 is rotationally driven by the worm shaft 20.
When the worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven, and the steering shaft 6 (output shaft 9) rotates. The rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. Thereby, the steered wheel 3 is steered. That is, the wheel 3 is steered by rotating the worm shaft 20 by the electric motor 18.

電動モータ１８のロータの回転角（ロータ回転角）は、レゾルバ等の回転角センサ２５によって検出される。回転角センサ２５の出力信号は、モータ制御用ＥＣＵ１２に入力される。電動モータ１８は、モータ制御装置としてのモータ制御用ＥＣＵ１２によって制御される。
図２は、モータ制御用ＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。 The rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (rotor rotation angle) is detected by a rotation angle sensor 25 such as a resolver. The output signal of the rotation angle sensor 25 is input to the motor control ECU 12. The electric motor 18 is controlled by a motor control ECU 12 as a motor control device.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the motor control ECU 12.

モータ制御用ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈに応じて電動モータ１８を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ制御用ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れるモータ電流を検出する電流検出部３２とを備えている。   The motor control ECU 12 drives the electric motor 18 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 11, thereby realizing appropriate steering assistance according to the steering situation. The motor control ECU 12 includes a microcomputer 40, a drive circuit (inverter circuit) 31 that is controlled by the microcomputer 40 and supplies electric power to the electric motor 18, and a current detection unit 32 that detects a motor current flowing through the electric motor 18. It has.

電動モータ１８は、例えば三相ブラシレスモータであり、図３に図解的に示すように、界磁としてのロータ１００と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線１０１，１０２，１０３を含むステータ１０５とを備えている。電動モータ１８は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。   The electric motor 18 is, for example, a three-phase brushless motor, and includes a rotor 100 as a field and U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 101, 102, and 103, as schematically shown in FIG. And a stator 105. The electric motor 18 may be of an inner rotor type having a stator opposed to the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type having a stator opposed to the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１００の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ１００の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ１００とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ１００のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ１００の回転角（電気角）θ-Ｓは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θ-Ｓに従う実回転座標系である。このロータ角θ-Ｓを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 101, 102, and 103 of each phase. Further, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 100 and the q axis (torque axis) is taken in a direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 100. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 100. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 100, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. The rotation angle (electrical angle) θ- S of the rotor 100 is the rotation angle of the d axis with respect to the U axis. The dq coordinate system is an actual rotating coordinate system according to the rotor angle θ- S . By using this rotor angle θ- S , coordinate conversion between the UVW coordinate system and the dq coordinate system can be performed.

マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部４１と、電流偏差演算部４２と、ＰＩ（比例積分）制御部４３と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部４４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４５と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部４６と、回転角演算部４７とを含む。   The microcomputer 40 includes a CPU and a memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a current command value setting unit 41, a current deviation calculation unit 42, a PI (proportional integration) control unit 43, a dq / UVW conversion unit 44, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit. 45, a UVW / dq conversion unit 46, and a rotation angle calculation unit 47.

回転角演算部４７は、回転角センサ２５の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータの回転角（電気角。以下、「ロータ角θＳ」という。）を演算する。
電流指令値設定部４１は、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部４１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉｄｑ ＊」という。）を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部４１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊を有意値とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊を零とする。より具体的には、電流指令値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク（検出操舵トルク）Ｔｈに基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊を設定する。 The rotation angle calculation unit 47 calculates the rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (electrical angle; hereinafter referred to as “rotor angle θ S ”) based on the output signal of the rotation angle sensor 25.
The current command value setting unit 41 sets a current value to be passed through the coordinate axes of the dq coordinate system as a current command value. Specifically, the current command value setting unit 41 refers to a d-axis current command value I d * and a q-axis current command value I q * (hereinafter, collectively referred to as “two-phase current command value I dq * ”). ) Is set. More specifically, the current command value setting unit 41 sets the q-axis current command value I q * to a significant value and sets the d-axis current command value I d * to zero. More specifically, the current command value setting unit 41 sets the q-axis current command value I q * based on the steering torque (detected steering torque) Th detected by the torque sensor 11.

検出操舵トルクＴｈに対するｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊の設定例は、図４に示されている。検出操舵トルクＴｈは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには負の値とされる。ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクＴｈが零のときには、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊の絶対値が大きくなるように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊が設定されている。 A setting example of the q-axis current command value I q * for the detected steering torque Th is shown in FIG. For the detected steering torque Th, for example, the torque for steering in the right direction is a positive value, and the torque for steering in the left direction is a negative value. The q-axis current command value I q * is a positive value when an operation assisting force for rightward steering is to be generated from the electric motor 18, and the operation assisting force for leftward steering from the electric motor 18 is When it should be generated, it is a negative value. The q-axis current command value I q * is positive for a positive value of the detected steering torque Th and negative for a negative value of the detected steering torque Th. When the detected steering torque Th is zero, the q-axis current command value I q * is zero. The q-axis current command value I q * is set so that the absolute value of the q-axis current command value I q * increases as the absolute value of the detected steering torque Th increases.

電流指令値設定部４１によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ ＊は、電流偏差演算部４２に与えられる。
電流検出部３２は、電動モータ１８のＵ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部３２によって検出された三相検出電流ＩＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部４６に与えられる。 The two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41 is given to the current deviation calculation unit 42.
The current detection unit 32 detects the U-phase current I U , the V-phase current I V, and the W-phase current I W (hereinafter collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) of the electric motor 18. To do. The three-phase detection current I UVW detected by the current detection unit 32 is given to the UVW / dq conversion unit 46.

ＵＶＷ／ｄｑ変換部４６は、電流検出部３２によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷ（Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流ＩｄおよびＩｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉｄｑ」という。）に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部４７によって演算されたロータ角θＳが用いられる。 The UVW / dq converter 46 converts the three-phase detection current I UVW (U-phase current I U , V-phase current I V and W-phase current I W ) in the UVW coordinate system detected by the current detector 32 into the dq coordinate system. Are transformed into two-phase detection currents I d and I q (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection current I dq ”). For this coordinate conversion, the rotor angle θ S calculated by the rotation angle calculation unit 47 is used.

電流偏差演算部４２は、電流指令値設定部４１によって設定される二相電流指令値Ｉｄｑ ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部４６から与えられる二相検出電流Ｉｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部４２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部４３に与えられる。 The current deviation calculation unit 42 calculates a deviation between the two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41 and the two-phase detection current I dq given from the UVW / dq conversion unit 46. More specifically, the current deviation calculation unit 42 calculates the deviation of the d-axis detection current I d with respect to the d-axis current command value I d * and the deviation of the q-axis detection current I q with respect to the q-axis current command value I q * . To do. These deviations are given to the PI control unit 43.

ＰＩ制御部４３は、電流偏差演算部４２によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ１８に印加すべき二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊（ｄ軸電圧指令値Ｖｄ ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ ＊）を生成する。この二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部４４に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部４４は、二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊を三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部４７によって演算されたロータ角θＳが用いられる。三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ ＊からなる。この三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊は、ＰＷＭ制御部４５に与えられる。 The PI control unit 43 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 42 to thereby provide a two-phase voltage command value V dq * (d-axis voltage command value V d * and a d-axis voltage command value to be applied to the electric motor 18. q-axis voltage command value V q * ) is generated. The two-phase voltage command value V dq * is given to the dq / UVW converter 44.
The dq / UVW conversion unit 44 performs coordinate conversion of the two-phase voltage command value V dq * into the three-phase voltage command value V UVW * . For this coordinate conversion, the rotor angle θ S calculated by the rotation angle calculation unit 47 is used. The three-phase voltage command value V UVW * includes a U-phase voltage command value V U * , a V-phase voltage command value V V *, and a W-phase voltage command value V W * . This three-phase voltage command value V UVW * is given to the PWM control unit 45.

ＰＷＭ制御部４５は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路３１に供給する。
駆動回路３１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部４５から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊に相当する電圧が電動モータ１８の各相のステータ巻線１０１，１０２、１０３に印加されることになる。 The PWM control unit 45 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal having a duty corresponding to the U-phase voltage command value V U * , the V-phase voltage command value V V *, and the W-phase voltage command value V W * , respectively. A W-phase PWM control signal is generated and supplied to the drive circuit 31.
The drive circuit 31 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 45, whereby a voltage corresponding to the three-phase voltage command value V UVW * is set to the stator winding 101 of each phase of the electric motor 18. , 102, 103.

電流偏差演算部４２およびＰＩ制御部４３は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流が、電流指令値設定部４１によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ ＊に近づくように制御される。
図５は、トルクセンサ１１の構成を図解的に示す模式図である。 The current deviation calculation unit 42 and the PI control unit 43 constitute a current feedback control unit. By the action of the current feedback control means, the motor current flowing through the electric motor 18 is controlled so as to approach the two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41.
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the torque sensor 11.

入力軸８には、短筒状の第１磁石（多極磁石）５１が一体回転可能に連結されている。第１磁石５１は、入力軸８の外周面に嵌め合わされた状態で入力軸８に固定されている。 出力軸９には、第１磁石５１より径が大きい短筒状の第２磁石（多極磁石）５２が取付部材５３を介して一体回転可能に連結されている。取付部材５３は、短筒状であり、出力軸９の外周面に嵌め合わされた状態で、出力軸９に固定されている。第２磁石５２は、取付部材５３の外周面に嵌め合わされた状態で、取付部材５３に固定されている。   A short cylindrical first magnet (multipolar magnet) 51 is connected to the input shaft 8 so as to be integrally rotatable. The first magnet 51 is fixed to the input shaft 8 while being fitted to the outer peripheral surface of the input shaft 8. A short cylindrical second magnet (multipolar magnet) 52 having a diameter larger than that of the first magnet 51 is connected to the output shaft 9 via an attachment member 53 so as to be integrally rotatable. The attachment member 53 has a short cylindrical shape, and is fixed to the output shaft 9 while being fitted to the outer peripheral surface of the output shaft 9. The second magnet 52 is fixed to the mounting member 53 in a state where the second magnet 52 is fitted to the outer peripheral surface of the mounting member 53.

第１磁石５１と第２磁石５２との間には、基板５０が配置されている。基板５０は、これらの磁石５１，５２と平行にかつ入力軸８、出力軸９およびトーションバー１０と干渉しないように配置されている。基板５０は、磁石５１，５２および基板５０が収容されかつ車体に支持されたハウジング（図示略）に取り付けられている。
基板５０における第１磁石５１に面している表面（図５では上面）には、第１磁石５１からの磁束を検出する第１磁気センサ６１および第２磁気センサ６２が取り付けられている。これらの磁気センサ６２，６２は、入力軸８の回転角を検出するために用いられる。これらの磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１における基板５０（第２磁石５２）側に面している環状端面に対向して配置されている。第１および第２磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１の回転に応じて互いに位相差を有する正弦波状の信号Ｖ１,Ｖ２をそれぞれ出力する。 A substrate 50 is disposed between the first magnet 51 and the second magnet 52. The substrate 50 is arranged in parallel with these magnets 51 and 52 so as not to interfere with the input shaft 8, the output shaft 9 and the torsion bar 10. The substrate 50 is attached to a housing (not shown) in which the magnets 51 and 52 and the substrate 50 are accommodated and supported by the vehicle body.
A first magnetic sensor 61 and a second magnetic sensor 62 that detect magnetic flux from the first magnet 51 are attached to the surface (the upper surface in FIG. 5) of the substrate 50 facing the first magnet 51. These magnetic sensors 62 and 62 are used to detect the rotation angle of the input shaft 8. These magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end face of the first magnet 51 facing the substrate 50 (second magnet 52). The first and second magnetic sensors 61 and 62 output sinusoidal signals V1 and V2 having a phase difference with each other according to the rotation of the first magnet 51, respectively.

基板５０における第２磁石５２に面している表面（図５では下面）には、第２磁石５２からの磁束を検出する第３磁気センサ６３および第４磁気センサ６４が取り付けられている。これらの磁気センサ６３，６４は、出力軸９の回転角を検出するために用いられる。これらの磁気センサ６３，６４は、第２磁石５２における基板５０（第１磁石５１）側に面している環状端面に対向して配置されている。第３および第４磁気センサ６３，６４は、第２磁石５２の回転に応じて互いに位相差を有する正弦波状の信号Ｖ３,Ｖ４をそれぞれ出力する。なお、各磁気センサ６１〜６４としては、たとえば、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子を備えたものを用いることができる。この実施形態では、各磁気センサ６１〜６４としては、ホール素子が用いられている。   A third magnetic sensor 63 and a fourth magnetic sensor 64 for detecting the magnetic flux from the second magnet 52 are attached to the surface (the lower surface in FIG. 5) facing the second magnet 52 of the substrate 50. These magnetic sensors 63 and 64 are used to detect the rotation angle of the output shaft 9. These magnetic sensors 63 and 64 are arranged to face the annular end face of the second magnet 52 facing the substrate 50 (first magnet 51) side. The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 output sinusoidal signals V3 and V4 having a phase difference with each other according to the rotation of the second magnet 52, respectively. In addition, as each magnetic sensor 61-64, what was equipped with the element which has the characteristic which an electrical characteristic changes with the effect | actions of a magnetic field, such as a Hall element and a magnetoresistive element (MR element), can be used, for example. In this embodiment, Hall elements are used as the magnetic sensors 61 to 64.

この実施形態では、第２磁石５２からの磁束が第１および第２磁気センサ６１，６２によって検出されにくくするとともに、第１磁石５１からの磁束が第３および第４磁気センサ６３，６４によって検出されにくくするために、第２磁石５２の内径および外径は、それぞれ第１磁石５１の内径および外径より大きくされている。より具体的には、第２磁石５２の内径は、第１磁石５１の外径以上の大きさにされている。   In this embodiment, the magnetic flux from the second magnet 52 is made difficult to be detected by the first and second magnetic sensors 61 and 62, and the magnetic flux from the first magnet 51 is detected by the third and fourth magnetic sensors 63 and 64. In order to make it difficult to do so, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet 52 are made larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51, respectively. More specifically, the inner diameter of the second magnet 52 is larger than the outer diameter of the first magnet 51.

各磁気センサ６１，６２，６３，６４の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、入力軸８に加えられる操舵トルクを演算するためのトルク演算用ＥＣＵ６５に入力されている。前記磁石５１，５２、前記磁気センサ６１，６２，６３，６４およびトルク演算用ＥＣＵ６５によって、トルクセンサ１１が構成されている。
トルク演算用ＥＣＵ６５は、マイクロコンピュータを含んでいる。マイクロコンピュータは、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。この複数の機能処理部には、第１の回転角演算部６５Ａと、第２の回転角演算部６５Ｂと、トルク演算部６５Ｃとを含んでいる。 The output signals V1, V2, V3, V4 of the magnetic sensors 61, 62, 63, 64 are input to a torque calculation ECU 65 for calculating the steering torque applied to the input shaft 8. The magnet 51, 52, the magnetic sensors 61, 62, 63, 64, and the torque calculation ECU 65 constitute a torque sensor 11.
The torque calculation ECU 65 includes a microcomputer. The microcomputer includes a CPU and a memory (ROM, RAM, nonvolatile memory, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a first rotation angle calculation unit 65A, a second rotation angle calculation unit 65B, and a torque calculation unit 65C.

第１の回転角演算部６５Ａは、第１および第２磁気センサ６１，６２の出力信号Ｖ１，Ｖ２に基づいて入力軸８の回転角（電気角θ１）を演算する。第２の回転角演算部６５Ｂは、第３および第４磁気センサ６３，６４の出力信号Ｖ３，Ｖ４に基づいて出力軸９の回転角（電気角θ２）を演算する。
トルク演算部６５Ｃは、第１の回転角演算部６５Ａによって検出された入力軸８の回転角θ１と第２の回転角演算部６５Ｂによって検出された出力軸９の回転角θ２とに基づいて、入力軸８に加えられた操舵トルクＴｈを演算する。具体的には、操舵トルクＴｈは、トーションバー１０のバネ定数をＫとし、各磁石５１，５２に設けられた磁極対数をＮとすると、次式(1)に基づいて演算される。 The first rotation angle calculator 65A calculates the rotation angle (electrical angle θ1) of the input shaft 8 based on the output signals V1 and V2 of the first and second magnetic sensors 61 and 62. The second rotation angle calculator 65B calculates the rotation angle (electrical angle θ2) of the output shaft 9 based on the output signals V3 and V4 of the third and fourth magnetic sensors 63 and 64.
The torque calculation unit 65C is based on the rotation angle θ1 of the input shaft 8 detected by the first rotation angle calculation unit 65A and the rotation angle θ2 of the output shaft 9 detected by the second rotation angle calculation unit 65B. A steering torque Th applied to the input shaft 8 is calculated. Specifically, the steering torque Th is calculated based on the following equation (1), where K is the spring constant of the torsion bar 10 and N is the number of magnetic pole pairs provided in each of the magnets 51 and 52.

Ｔｈ＝｛（θ１−θ２）／Ｎ｝×Ｋ …(1)
第１の回転角演算部６５Ａの動作と第２の回転角演算部６５Ｂの動作は同様であるので、第１の回転角演算部６５Ａの動作についてのみ詳しく説明する。
図７は、第１磁石５１の構成ならびに第１および第２磁気センサ６１，６２の配置を示す模式図である。 Th = {(θ1-θ2) / N} × K (1)
Since the operation of the first rotation angle calculation unit 65A and the operation of the second rotation angle calculation unit 65B are the same, only the operation of the first rotation angle calculation unit 65A will be described in detail.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the first magnet 51 and the arrangement of the first and second magnetic sensors 61 and 62.

第１磁石５１は、周方向に等角度間隔で配された５組の磁極対（Ｍ１，Ｍ２），（Ｍ３，Ｍ４），（Ｍ５，Ｍ６），（Ｍ７，Ｍ８），（Ｍ９，Ｍ１０）を有している。つまり、第１磁石５１は、等角度間隔で配置された１０個の磁極Ｍ１〜Ｍ１０を有している。各磁極Ｍ１〜Ｍ１０は、入力軸８の中心軸を中心として、３６°（電気角では１８０°）の角度間隔（角度幅）で配置されている。各磁極Ｍ１〜Ｍ１０の磁力の大きさは、ほぼ一定である。   The first magnet 51 includes five pairs of magnetic poles (M1, M2), (M3, M4), (M5, M6), (M7, M8), (M9, M10) arranged at equal angular intervals in the circumferential direction. have. That is, the first magnet 51 has ten magnetic poles M1 to M10 arranged at equal angular intervals. The magnetic poles M <b> 1 to M <b> 10 are arranged at an angular interval (angular width) of 36 ° (electrical angle 180 °) with the central axis of the input shaft 8 as the center. The magnitude of the magnetic force of each of the magnetic poles M1 to M10 is substantially constant.

２つの磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１における第２磁石５２側に面している環状端面に対向して配置されている。これらの磁気センサ６１，６２は、入力軸８の中心軸を中心として９°（電気角では４５°）の角度間隔で配置されている。
図７に矢印で示す方向を入力軸８の正方向の回転方向とする。そして、入力軸８が正方向に回転されると入力軸８の回転角が大きくなり、入力軸８が逆方向に回転されると、入力軸２の回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ６１，６２からは、図８に示すように、入力軸８の回転に伴って、互いに位相が９０度ずれた正弦波状の信号Ｖ１，Ｖ２が出力される。なお、図８の横軸の回転角［deg］は、機械角を表している。 The two magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end face of the first magnet 51 facing the second magnet 52 side. These magnetic sensors 61 and 62 are arranged at an angular interval of 9 ° (45 ° in electrical angle) with the central axis of the input shaft 8 as the center.
A direction indicated by an arrow in FIG. 7 is a positive rotation direction of the input shaft 8. When the input shaft 8 is rotated in the forward direction, the rotation angle of the input shaft 8 is increased. When the input shaft 8 is rotated in the reverse direction, the rotation angle of the input shaft 2 is decreased. As shown in FIG. 8, the magnetic sensors 61 and 62 output sinusoidal signals V1 and V2 whose phases are shifted from each other by 90 degrees as the input shaft 8 rotates. Note that the rotation angle [deg] on the horizontal axis in FIG. 8 represents a mechanical angle.

各磁気センサ６１，６２の出力信号Ｖ１，Ｖ２が正弦波信号であるとみなし、入力軸８の回転角をθ１（電気角）とすると、第１磁気センサ６１の出力信号Ｖ１は、Ｖ１＝Ａ１・sinθ１と表され、第２磁気センサ６２の出力信号Ｖ２は、Ｖ２＝Ａ２・cosθ１と表される。Ａ１，Ａ２は、それぞれ振幅を表している。これらの振幅Ａ１，Ａ２が互いに等しいとみなすと、入力軸８の回転角θ１は、次式(2)に基づいて演算される。   Assuming that the output signals V1 and V2 of the magnetic sensors 61 and 62 are sine wave signals and the rotation angle of the input shaft 8 is θ1 (electrical angle), the output signal V1 of the first magnetic sensor 61 is V1 = A1. It is expressed as sin θ1, and the output signal V2 of the second magnetic sensor 62 is expressed as V2 = A2 · cos θ1. A1 and A2 each represent an amplitude. Assuming that the amplitudes A1 and A2 are equal to each other, the rotation angle θ1 of the input shaft 8 is calculated based on the following equation (2).

θ１＝tan−１（Ｖ１／Ｖ２） …(2)
第２の回転角演算部６５Ｂも同様な動作によって、第３および第４磁気センサ６３，６４の出力信号Ｖ３，Ｖ４に基づいて、出力軸９の回転角θ２を演算する。ただし、ステアリングホイール２が中立位置にあり、ステアリングホイール２に操舵トルクが加えられていないときには、第１の回転角演算部６５Ａによって演算される入力軸８の回転角θ１と、第２の回転角演算部６５Ｂによって演算される出力軸９の回転角θ２とが同じ値になるように、第１磁石５１と第２磁石５２との間の各磁極の相対的な位置と、第１および第２磁気センサ６１，６３と第３および第４磁気センサ６３，６４との相対的な位置とが設定されている。 θ1 = tan −1 (V1 / V2) (2)
The second rotation angle calculation unit 65B also calculates the rotation angle θ2 of the output shaft 9 based on the output signals V3 and V4 of the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 by the same operation. However, when the steering wheel 2 is in the neutral position and no steering torque is applied to the steering wheel 2, the rotation angle θ1 of the input shaft 8 calculated by the first rotation angle calculation unit 65A and the second rotation angle are calculated. The relative positions of the magnetic poles between the first magnet 51 and the second magnet 52, and the first and second so that the rotation angle θ2 of the output shaft 9 calculated by the calculation unit 65B has the same value. The relative positions of the magnetic sensors 61 and 63 and the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are set.

前記実施形態では、第２磁石５２の内径は、第１磁石５１の外径以上の大きさであるので、第１および第２磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１の一方の環状端面に対向するが、第２磁石５２の環状端面には対向しない。これにより、第２磁石５２からの磁束が第１および第２磁気センサ６１，６２によって検出されにくくなる。これにより、第２磁石５２から第１および第２磁気センサ６１，６２に向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材を設けなくて済む。   In the embodiment described above, the inner diameter of the second magnet 52 is greater than or equal to the outer diameter of the first magnet 51, so the first and second magnetic sensors 61 and 62 are disposed on one annular end surface of the first magnet 51. It faces, but does not face the annular end surface of the second magnet 52. Thereby, the magnetic flux from the 2nd magnet 52 becomes difficult to be detected by the 1st and 2nd magnetic sensors 61 and 62. Thereby, it is not necessary to provide a magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the second magnet 52 toward the first and second magnetic sensors 61 and 62.

また、第３および第４磁気センサ６３，６４は、第２磁石５２の環状端面に対向するが、第１磁石５１の環状端面には対向しない。これにより、第３および第４磁気センサ６３，６４によって第１磁石５１からの磁束が検出されにくくなる。これにより、第１磁石５１から第３および第４磁気センサ６３，６４に向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材を設けなくて済む。したがって、前記実施形態によれば、トルクセンサ１１の部品点数を低減させることができるとともに、トルクセンサ１１の軸方向の長さを短くすることができる。   The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 face the annular end surface of the second magnet 52, but do not face the annular end surface of the first magnet 51. This makes it difficult for the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 to detect the magnetic flux from the first magnet 51. This eliminates the need to provide a magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the first magnet 51 toward the third and fourth magnetic sensors 63 and 64. Therefore, according to the embodiment, the number of parts of the torque sensor 11 can be reduced, and the length of the torque sensor 11 in the axial direction can be shortened.

また、前記実施形態では、外径が大きい減速機構１９が連結されている出力軸９側の第２磁石５２の外径が入力軸８側の第１磁石５１の外径よりも大きくされている。このため、入力軸８側の第１磁石５１の外径を出力軸９側の第２磁石５２の外径よりも大きくする場合に比べて、磁石５１，５２、基板５０等が収容されるハウジングの形状を小さくしたり、空きスペースを形成したりするのに有利である。   Moreover, in the said embodiment, the outer diameter of the 2nd magnet 52 by the side of the output shaft 9 with which the reduction mechanism 19 with a large outer diameter is connected is made larger than the outer diameter of the 1st magnet 51 by the side of the input shaft 8. . For this reason, compared with the case where the outer diameter of the 1st magnet 51 by the side of the input shaft 8 is made larger than the outer diameter of the 2nd magnet 52 by the side of the output shaft 9, the housing in which the magnets 51 and 52, the board | substrate 50, etc. are accommodated. This is advantageous in reducing the shape of the space and forming an empty space.

前記実施形態では、第２磁石５２の内径および外径がそれぞれ第１磁石５１の内径および外径よりも大きくされているが、第１磁石５１の内径および外径がそれぞれ第２磁石５２の内径および外径よりも大きくされていてもよい。第１磁石５１の内径および外径がそれぞれ第２磁石５２の内径および外径よりも大きい場合には、第１磁石５１の内径が第２磁石５２の外径以上の大きさであってもよい。   In the embodiment, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet 52 are larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51, respectively, but the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51 are respectively the inner diameter of the second magnet 52. It may be larger than the outer diameter. When the inner diameter and outer diameter of the first magnet 51 are larger than the inner diameter and outer diameter of the second magnet 52, respectively, the inner diameter of the first magnet 51 may be larger than the outer diameter of the second magnet 52. .

図８は、トルクセンサの他の構成例を示している。図８において、前述の図５に示された各部に対応する部分には、図５の場合と同一の参照符号を付して示す。
このトルクセンサ１１Ａでは、図５に示すトルクセンサ１１と同様に、第２磁石５２の内径および外径がそれぞれ第１磁石５１の内径および外径より大きいが、図５に示すトルクセンサ１１と異なり、第２磁石５２の内径は第１磁石５１の外径より小さい。 FIG. 8 shows another configuration example of the torque sensor. In FIG. 8, parts corresponding to those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals as in FIG.
In the torque sensor 11A, the inner diameter and the outer diameter of the second magnet 52 are larger than the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51, respectively, similarly to the torque sensor 11 shown in FIG. 5, but different from the torque sensor 11 shown in FIG. The inner diameter of the second magnet 52 is smaller than the outer diameter of the first magnet 51.

第１磁気センサ６１および第２磁気センサ６２は、基板５０における第１磁石５１に面している表面（図８では上面）の領域のうち、第１磁石５１における基板５０（第２磁石５２）側に面している環状端面に対向するが、第２磁石５２の環状端面には対向しない領域に取り付けられている。
つまり、第１磁石５１の中心軸線（トーションバー１０の中心軸線）Ｌと第１磁気センサ６１との距離および前記中心軸線Ｌと第２磁気センサ６２との距離のそれぞれが、第２磁石５２の内径φ２ｉｎの１／２より小さくなるように、第１磁気センサ６１および第２磁気センサ６２が配置されている。 The first magnetic sensor 61 and the second magnetic sensor 62 are the substrate 50 (second magnet 52) in the first magnet 51 in the region of the surface (upper surface in FIG. 8) facing the first magnet 51 in the substrate 50. It is attached to a region facing the annular end surface facing the side but not facing the annular end surface of the second magnet 52.
That is, the distance between the central axis L of the first magnet 51 (the central axis of the torsion bar 10) L and the first magnetic sensor 61 and the distance between the central axis L and the second magnetic sensor 62 are determined by the second magnet 52. The first magnetic sensor 61 and the second magnetic sensor 62 are arranged so as to be smaller than ½ of the inner diameter φ2 in .

また、第３磁気センサ６３および第４磁気センサ６４は、基板５０における第２磁石５２に面している表面（図８では下面）の領域のうち、第２磁石５２における基板５０（第１磁石５１）側に面している環状端面に対向するが、第１磁石５１の環状端面には対向しない領域に取り付けられている。
つまり、第２磁石５２の中心軸線（トーションバー１０の中心軸線）Ｌと第３磁気センサ６３との距離および前記中心軸線Ｌと第４磁気センサ６４の距離のそれぞれが、第１磁石５１の外径φ１ｏｕｔの１／２より大きくなるように、第３磁気センサ６３および第４磁気センサ６４が配置されている。 Moreover, the 3rd magnetic sensor 63 and the 4th magnetic sensor 64 are the board | substrate 50 (1st magnet) in the 2nd magnet 52 among the area | regions of the surface (lower surface in FIG. 8) which faces the 2nd magnet 52 in the board | substrate 50. 51) It is attached to a region facing the annular end surface facing the side but not facing the annular end surface of the first magnet 51.
That is, the distance between the center axis L of the second magnet 52 (center axis of the torsion bar 10) L and the third magnetic sensor 63 and the distance between the center axis L and the fourth magnetic sensor 64 are outside the first magnet 51. The third magnetic sensor 63 and the fourth magnetic sensor 64 are arranged so as to be larger than ½ of the diameter φ1 out .

このトルクセンサ１１Ａにおいても、第２磁石５２からの磁束が第１および第２磁気センサ６１，６２によって検出されにくくなるとともに、第１磁石５１からの磁束が第３および第４磁気センサ６３，６４によって検出されにくくなる。このため、磁気遮蔽部材を設けなくて済む。
図８の構成例からわかるように、第２磁石５２の内径および外径がそれぞれ第１磁石５１の内径および外径より大きい場合には、次の要件（ａ１）〜（ａ４）を満たすように、各磁気センサ６１〜６４を配置すればよい。
（ａ１）第１および第２磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１における基板５０（第２磁石５２）側に面している環状端面に対向して配置されていること。
（ａ２）第１磁石５１の中心軸線Ｌと第１磁気センサ６１との距離および前記中心軸線Ｌと第２磁気センサ６２との距離のうちの大きい方の値（最大値）が、第２磁石５２の内径φ２ｉｎの１／２より小さいこと。
（ａ３）第３および第４磁気センサ６３，６４は、第２磁石５２における基板５０（第１磁石５１）側に面している環状端面に対向して配置されていること。
（ａ４）第２磁石５２の中心軸線Ｌと第３磁気センサ６３との距離および前記中心軸線Ｌと第４磁気センサ６４との距離のうちの小さい方の値（最小値）が、第１磁石５１の外径φ１ｏｕｔの１／２より大きいこと。 Also in the torque sensor 11A, the magnetic flux from the second magnet 52 is difficult to be detected by the first and second magnetic sensors 61 and 62, and the magnetic flux from the first magnet 51 is third and fourth magnetic sensors 63 and 64. Is difficult to detect. For this reason, it is not necessary to provide a magnetic shielding member.
As can be seen from the configuration example of FIG. 8, when the inner diameter and outer diameter of the second magnet 52 are larger than the inner diameter and outer diameter of the first magnet 51, respectively, the following requirements (a1) to (a4) are satisfied. The magnetic sensors 61 to 64 may be arranged.
(A1) The first and second magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end surface of the first magnet 51 facing the substrate 50 (second magnet 52) side.
(A2) The larger value (maximum value) of the distance between the central axis L of the first magnet 51 and the first magnetic sensor 61 and the distance between the central axis L and the second magnetic sensor 62 is the second magnet. 52 is smaller than 1/2 of the inner diameter φ2 in .
(A3) The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are arranged to face the annular end surface of the second magnet 52 facing the substrate 50 (first magnet 51) side.
(A4) The smaller value (minimum value) of the distance between the central axis L of the second magnet 52 and the third magnetic sensor 63 and the distance between the central axis L and the fourth magnetic sensor 64 is the first magnet. 51 is larger than 1/2 of the outer diameter φ1 out .

図９は、トルクセンサの他の構成例を示している。図９において、前述の図５に示された各部に対応する部分には、図５の場合と同一の参照符号を付して示す。
このトルクセンサ１１Ｂでは、第１磁石５１の内径および外径がそれぞれ第２磁石５２の内径および外径より大きいが、第１磁石５１の内径は第２磁石５２の外径より小さい。第１磁石５１は、取付部材５４を介して入力軸８に取り付けられている。取付部材５４は、短筒状であり、入力軸８の外周面に嵌め合わされた状態で、入力軸８に固定されている。第１磁石５１は、取付部材５４の外周面に嵌め合わされた状態で、取付部材５４に固定されている。第２磁石５２は、出力軸９の外周面に嵌め合わされた状態で出力軸９に固定されている。 FIG. 9 shows another configuration example of the torque sensor. 9, parts corresponding to the respective parts shown in FIG. 5 are given the same reference numerals as those in FIG.
In the torque sensor 11B, the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51 are larger than the inner diameter and the outer diameter of the second magnet 52, respectively, but the inner diameter of the first magnet 51 is smaller than the outer diameter of the second magnet 52. The first magnet 51 is attached to the input shaft 8 via the attachment member 54. The attachment member 54 has a short cylindrical shape, and is fixed to the input shaft 8 while being fitted to the outer peripheral surface of the input shaft 8. The first magnet 51 is fixed to the mounting member 54 in a state where the first magnet 51 is fitted to the outer peripheral surface of the mounting member 54. The second magnet 52 is fixed to the output shaft 9 in a state of being fitted to the outer peripheral surface of the output shaft 9.

第１磁気センサ６１および第２磁気センサ６２は、基板５０における第１磁石５１に面している表面（図９では上面）の領域のうち、第１磁石５１における基板５０（第２磁石５２）側に面している環状端面に対向するが、第２磁石５２の環状端面には対向しない領域に取り付けられている。
つまり、第１磁石５１の中心軸線（トーションバー１０の中心軸線）Ｌと第１磁気センサ６１との距離および前記中心軸線Ｌと第２磁気センサ６２との距離のそれぞれが、第２磁石５２の外径φ２ｏｕｔの１／２より大きくなるように、第１磁気センサ６１および第２磁気センサ６２が配置されている。 The first magnetic sensor 61 and the second magnetic sensor 62 are the substrate 50 (second magnet 52) in the first magnet 51 in the region of the surface (upper surface in FIG. 9) facing the first magnet 51 in the substrate 50. It is attached to a region facing the annular end surface facing the side but not facing the annular end surface of the second magnet 52.
That is, the distance between the central axis L of the first magnet 51 (the central axis of the torsion bar 10) L and the first magnetic sensor 61 and the distance between the central axis L and the second magnetic sensor 62 are determined by the second magnet 52. The first magnetic sensor 61 and the second magnetic sensor 62 are arranged so as to be larger than ½ of the outer diameter φ2 out .

また、第３磁気センサ６３および第４磁気センサ６４は、基板５０における第２磁石５２に面している表面（図９では下面）の領域のうち、第２磁石５２における基板５０（第１磁石５１）側に面している環状端面に対向するが、第１磁石５１の環状端面には対向しない領域に取り付けられている。
つまり、第２磁石５２の中心軸線（トーションバー１０の中心軸線）Ｌと第３磁気センサ６３との距離および前記中心軸線Ｌと第４磁気センサ６４の距離のそれぞれが、第１磁石５１の内径φ１ｉｎの１／２より小さくなるように、第３磁気センサ６３および第４磁気センサ６４が配置されている。 Moreover, the 3rd magnetic sensor 63 and the 4th magnetic sensor 64 are the board | substrate 50 (1st magnet) in the 2nd magnet 52 among the area | regions of the surface (lower surface in FIG. 9) which faces the 2nd magnet 52 in the board | substrate 50. 51) It is attached to a region facing the annular end surface facing the side but not facing the annular end surface of the first magnet 51.
That is, the distance between the center axis L of the second magnet 52 (center axis of the torsion bar 10) L and the third magnetic sensor 63 and the distance between the center axis L and the fourth magnetic sensor 64 are the inner diameter of the first magnet 51. The third magnetic sensor 63 and the fourth magnetic sensor 64 are arranged so as to be smaller than ½ of φ1 in .

このトルクセンサ１１Ｂにおいても、第２磁石５２からの磁束が第１および第２磁気センサ６１，６２によって検出されにくくなるとともに、第１磁石５１からの磁束が第３および第４磁気センサ６３，６４によって検出されにくくなる。このため、磁気遮蔽部材を設けなくて済む。
図９の構成例からわかるように、第１磁石５１の内径および外径がそれぞれ第２磁石５２の内径および外径より大きい場合には、次の要件（ｂ１）〜（ｂ４）を満たすように、各磁気センサ６１〜６４を配置すればよい。
（ｂ１）第１および第２磁気センサ６１，６２は、第１磁石５１における基板５０（第２磁石５２）側に面している環状端面に対向して配置されていること。
（ｂ２）第１磁石５１の中心軸線Ｌと第１磁気センサ６１との距離および前記中心軸線Ｌと第２磁気センサ６２との距離のうちの小さい方の値（最小値）が、第２磁石５２の外径φ２ｏｕｔの１／２より大きいこと。
（ｂ３）第３および第４磁気センサ６３，６４は、第２磁石５２における基板５０（第１磁石５１）側に面している環状端面に対向して配置されていること。
（ｂ４）第２磁石５２の中心軸線Ｌと第３磁気センサ６３との距離および前記中心軸線Ｌと第４磁気センサ６４との距離のうちの大きい方の値（最大値）が、第１磁石５１の内径φ１ｉｎの１／２より小さいこと。 Also in this torque sensor 11B, the magnetic flux from the second magnet 52 is difficult to be detected by the first and second magnetic sensors 61 and 62, and the magnetic flux from the first magnet 51 is the third and fourth magnetic sensors 63 and 64. Is difficult to detect. For this reason, it is not necessary to provide a magnetic shielding member.
As can be seen from the configuration example of FIG. 9, when the inner diameter and the outer diameter of the first magnet 51 are larger than the inner diameter and the outer diameter of the second magnet 52, respectively, the following requirements (b1) to (b4) are satisfied. The magnetic sensors 61 to 64 may be arranged.
(B1) The first and second magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end face of the first magnet 51 facing the substrate 50 (second magnet 52).
(B2) The smaller value (minimum value) of the distance between the central axis L of the first magnet 51 and the first magnetic sensor 61 and the distance between the central axis L and the second magnetic sensor 62 is the second magnet. 52 is larger than 1/2 of the outer diameter φ2 out .
(B3) The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are disposed to face the annular end surface of the second magnet 52 facing the substrate 50 (first magnet 51) side.
(B4) The larger value (maximum value) of the distance between the central axis L of the second magnet 52 and the third magnetic sensor 63 and the distance between the central axis L and the fourth magnetic sensor 64 is the first magnet. The inner diameter of 51 should be smaller than 1/2 of φ1 in .

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。たとえば、第１磁石５１からの磁束を検出する複数の磁気センサに基づいて入力軸８の回転角を演算する方法は、前述した演算方法以外の方法であってもよい。また、第２磁石５２からの磁束を検出する複数の磁気センサに基づいて出力軸９の回転角を演算する方法は、前述した演算方法以外の方法であってもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented in another embodiment. For example, the method of calculating the rotation angle of the input shaft 8 based on a plurality of magnetic sensors that detect magnetic flux from the first magnet 51 may be a method other than the above-described calculation method. Further, the method for calculating the rotation angle of the output shaft 9 based on a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic flux from the second magnet 52 may be a method other than the calculation method described above.

また、入力軸８の回転角を演算するために用いられる磁気センサの数は、３個以上であってもよい。同様に、出力軸９の回転角を演算するために用いられる磁気センサの数は、３個以上であってもよい。
また、前記実施形態では、磁気センサ６１〜６４として、ホール素子が用いられているが、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子であれば、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等のホール素子以外の素子を用いてもよい。 Further, the number of magnetic sensors used for calculating the rotation angle of the input shaft 8 may be three or more. Similarly, the number of magnetic sensors used for calculating the rotation angle of the output shaft 9 may be three or more.
In the above-described embodiment, Hall elements are used as the magnetic sensors 61 to 64. However, any element having a characteristic in which electrical characteristics change due to the action of a magnetic field may be a magnetoresistive element (MR element) or the like. Elements other than Hall elements may be used.

なお、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の他の装置にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 The present invention can also be applied to devices other than the electric power steering device.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１…電動パワーステアリング装置、６…ステアリングシャフト、８…入力軸、９…出力軸、１０…トーションバー（トルク検出用軸）、１１…トルクセンサ（トルク検出装置）、１８…電動モータ、１９…減速機構、５１…第１磁石、５２…第２磁石、６１〜６４…磁気センサ、６５Ａ…第１の回転角演算手段、６５Ｂ…第２の回転角演算手段、６５Ｃ…トルク演算手段   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 6 ... Steering shaft, 8 ... Input shaft, 9 ... Output shaft, 10 ... Torsion bar (torque detection shaft), 11 ... Torque sensor (torque detection device), 18 ... Electric motor, 19 ... Deceleration mechanism 51 ... first magnet 52 ... second magnet 61-64 ... magnetic sensor 65A ... first rotation angle calculation means 65B ... second rotation angle calculation means 65C ... torque calculation means

Claims (8)

トルク検出用軸の捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記トルク検出用軸の一端部に一体回転可能に連結された短筒状の第１磁石と、
前記トルク検出用軸の他端部に一体回転可能に連結された短筒状の第２磁石と、
前記第１磁石における前記第２磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第１磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第１回転角検出用の磁気センサと、
前記第２磁石における前記第１磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第２磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第２回転角検出用の磁気センサと、
前記複数の第１回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記トルク検出用軸の一端部の回転角である第１回転角を演算する第１演算手段と、
前記複数の第２回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記トルク検出用軸の他端部の回転角である第２回転角を演算する第２演算手段と、
前記第１演算手段によって演算される第１回転角と、前記第２演算手段によって演算される第２回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段とを含み、
前記第１磁石および前記第２磁石のうちの一方の磁石の内径および外径が、それぞれ他方の磁石の内径および外径より大きい、トルク検出装置。 A torque detection device that detects torque by detecting a torsion angle of a torque detection shaft,
A short cylindrical first magnet coupled to one end of the torque detection shaft so as to be integrally rotatable;
A short cylindrical second magnet coupled to the other end of the torque detection shaft so as to be integrally rotatable;
A plurality of magnetic sensors for detecting a first rotation angle that are arranged to face the surface of the first magnet facing the second magnet and detect magnetic fluxes from the first magnet, respectively;
A plurality of magnetic sensors for detecting a second rotation angle, each of which is disposed opposite to a surface of the second magnet facing the first magnet and detects a magnetic flux from the second magnet;
First calculation means for calculating a first rotation angle, which is a rotation angle of one end of the torque detection shaft, based on output signals of the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors;
Second calculation means for calculating a second rotation angle, which is a rotation angle of the other end of the torque detection shaft, based on output signals of the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors;
Torque calculating means for calculating torque based on the first rotation angle calculated by the first calculation means and the second rotation angle calculated by the second calculation means;
The torque detection device, wherein an inner diameter and an outer diameter of one of the first magnet and the second magnet are larger than an inner diameter and an outer diameter of the other magnet, respectively. 前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、
前記第１磁石の中心軸線から前記各第１回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第２磁石の内径の１／２より小さく、
前記第２磁石の中心軸線から前記各第２回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第１磁石の外径の１／２より大きい、請求項１に記載のトルク検出装置。 The inner diameter and outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and outer diameter of the first magnet, respectively.
The maximum value of the distances from the central axis of the first magnet to the magnetic sensors for detecting each first rotation angle is smaller than ½ of the inner diameter of the second magnet,
2. The torque according to claim 1, wherein a minimum value among distances from a central axis of the second magnet to the magnetic sensors for detecting each second rotation angle is larger than ½ of an outer diameter of the first magnet. Detection device. 前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第２磁石の内径が前記第１磁石の外径以上である、請求項１に記載のトルク検出装置。   2. The torque detection according to claim 1, wherein an inner diameter and an outer diameter of the second magnet are larger than an inner diameter and an outer diameter of the first magnet, respectively, and an inner diameter of the second magnet is equal to or larger than an outer diameter of the first magnet. apparatus. 入力軸、出力軸およびこれらの２つの軸を連結するトーションバーを含むステアリングシャフトと、
操舵補助力を発生させるための電動モータと、
前記出力軸に連結され、前記電動モータの出力トルクを前記出力軸に伝達するための減速機構と、
前記トーションバーの捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置とを含み、
前記トルク検出装置は、
前記入力軸に一体回転可能に連結された短筒状の第１磁石と、
前記出力軸に一体回転可能に連結された短筒状の第２磁石と、
前記第１磁石における前記第２磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第１磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第１回転角検出用の磁気センサと、
前記第２磁石における前記第１磁石側に面している表面に対向して配置され、前記第２磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の第２回転角検出用の磁気センサと、
前記複数の第１回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記入力軸の回転角である第１回転角を演算する第１演算手段と、
前記複数の第２回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記出力軸の回転角である第２回転角を演算する第２演算手段と、
前記第１演算手段によって演算される第１回転角と、前記第２演算手段によって演算される第２回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段とを含み、
前記第１磁石および前記第２磁石のうちの一方の磁石の内径および外径が、それぞれ他方の磁石の内径および外径より大きい、電動パワーステアリング装置。 A steering shaft including an input shaft, an output shaft and a torsion bar connecting these two shafts;
An electric motor for generating steering assist force;
A speed reduction mechanism coupled to the output shaft for transmitting the output torque of the electric motor to the output shaft;
A torque detection device that detects torque by detecting a twist angle of the torsion bar;
The torque detector is
A short cylindrical first magnet coupled to the input shaft so as to be integrally rotatable;
A short cylindrical second magnet coupled to the output shaft so as to be integrally rotatable;
A plurality of magnetic sensors for detecting a first rotation angle that are arranged to face the surface of the first magnet facing the second magnet and detect magnetic fluxes from the first magnet, respectively;
A plurality of magnetic sensors for detecting a second rotation angle, each of which is disposed opposite to a surface of the second magnet facing the first magnet and detects a magnetic flux from the second magnet;
First calculation means for calculating a first rotation angle, which is a rotation angle of the input shaft, based on output signals of the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors;
Second calculating means for calculating a second rotation angle, which is a rotation angle of the output shaft, based on output signals of the plurality of magnetic sensors for detecting the second rotation angle;
Torque calculating means for calculating torque based on the first rotation angle calculated by the first calculation means and the second rotation angle calculated by the second calculation means;
An electric power steering apparatus, wherein an inner diameter and an outer diameter of one of the first magnet and the second magnet are larger than an inner diameter and an outer diameter of the other magnet, respectively. 前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、
前記第１磁石の中心軸線から前記各第１回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第２磁石の内径の１／２より小さく、
前記第２磁石の中心軸線から前記各第２回転角検出用の磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第１磁石の外径の１／２より大きい、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。 The inner diameter and outer diameter of the second magnet are larger than the inner diameter and outer diameter of the first magnet, respectively.
The maximum value of the distances from the central axis of the first magnet to the magnetic sensors for detecting each first rotation angle is smaller than ½ of the inner diameter of the second magnet,
5. The electric motor according to claim 4, wherein a minimum value of a distance from a central axis of the second magnet to each of the second rotation angle detection magnetic sensors is larger than ½ of an outer diameter of the first magnet. Power steering device. 前記第２磁石の内径および外径が、それぞれ前記第１磁石の内径および外径より大きく、前記第２磁石の内径が前記第１磁石の外径以上である、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。   5. The electric power according to claim 4, wherein an inner diameter and an outer diameter of the second magnet are larger than an inner diameter and an outer diameter of the first magnet, respectively, and an inner diameter of the second magnet is equal to or larger than an outer diameter of the first magnet. Steering device. 前記第１磁石の内径および外径が、それぞれ前記第２磁石の内径および外径より大きく、
前記第１磁石の中心軸線から前記各第１磁気センサまでの距離のうちの最小値が、前記第２磁石の外径の１／２より大きく、
前記第２磁石の中心軸線から前記各第２磁気センサまでの距離のうちの最大値が、前記第１磁石の内径の１／２より小さい、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。 The inner diameter and outer diameter of the first magnet are larger than the inner diameter and outer diameter of the second magnet, respectively.
The minimum value of the distances from the central axis of the first magnet to the first magnetic sensors is greater than ½ of the outer diameter of the second magnet,
5. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein a maximum value of distances from a central axis of the second magnet to each of the second magnetic sensors is smaller than ½ of an inner diameter of the first magnet. 前記第１磁石の内径および外径が、それぞれ前記第２磁石の内径および外径より大きく、
前記第１磁石の内径が前記第２磁石の外径以上である、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。 The inner diameter and outer diameter of the first magnet are larger than the inner diameter and outer diameter of the second magnet, respectively.
The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein an inner diameter of the first magnet is equal to or larger than an outer diameter of the second magnet.
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