JP2002082002A - トルク検出装置及び舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸に設けられたターゲットに感応して出
力変化する複数の磁気センサの位置決めを容易化し、組
み立てに手間を要することなく高精度のトルク検出が行
えるようにする。 【解決手段】 トーションバー３４を介して連結された
入力軸３１及び出力軸３２の周上に並設された各複数の
ターゲット２０，２０…の外側に対向するように、これ
らの通過に応じて出力変化する入力軸３１側の磁気セン
サ１Ａ，１Ｂと出力軸３２側の磁気センサ２Ａ，２Ｂと
を配し、これらを共通のセンサボックス１内に収納し
て、各磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの位置決め
を、センサボックス１の取り付け位置の調整により一括
して行える構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に加わる回
転トルクを検出するトルク検出装置、及びこのトルク検
出装置を舵取りの為に舵輪に加えられる操舵トルクの検
出手段として備える自動車用の舵取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】舵取りの為に舵輪（ステアリングホイー
ル）に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵
補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取り装
置に伝えて操舵を補助する構成とした電動パワーステア
リング装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュ
エータを用いる油圧パワーステアリング装置と比較し
て、車速の高低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助
力特性の制御が容易に行えるという利点を有することか
ら、近年、その適用範囲が拡大する傾向にある。

【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいては、舵輪に加えられる操舵トルクを検出する必要
があり、この検出の為に従来から、舵輪と舵取機構を連
絡する操舵軸を舵輪側の入力軸と舵取機構側の出力軸と
を細径のトーションバーを介して連結し、これら両軸の
連結部に前記トーションバーの捩れを伴って生じる相対
角変位に基づいて前記操舵トルク（回転トルク）を求め
る構成としたトルク検出装置が用いられている。

【０００４】本願出願人は、以上の如きトルク検出に好
適に用い得るトルク検出装置を、特願平１１−１００６
６５号等に提案している。この装置は、対象となる回転
軸の周方向に複数並設され、軸長方向に対して夫々が略
等角度傾斜する磁性体製のターゲットと、該ターゲット
の外側に対向配置され、各ターゲットの通過に応じて変
化する出力を発する磁気センサ（ＭＲセンサ）とを備え
るセンサユニットを、入力軸及び出力軸を対象として、
両軸の連結部に２組備えて構成されている。

【０００５】この構成によれば、前記２組のセンサユニ
ットの磁気センサが、入力軸及び出力軸の周上に並ぶ複
数のターゲットの夫々が通過する間、該ターゲットの傾
斜に対応する傾きを有して線形に変化する電圧出力を発
するから、入力軸及び出力軸の回転角度を、夫々に対応
する磁気センサの出力に基づいて非接触にて検出するこ
とができ、舵輪の操作により入力軸に加えられる回転ト
ルク（操舵トルク）は、入力軸及び出力軸に対応する磁
気センサの出力差として与えられる両軸の回転角度の差
に基づいて算出することができる。

【０００６】なお、入力軸及び出力軸の周上に並設され
たターゲットは、軸長方向に対して略等角度傾斜する突
条の形態をなしており、各ターゲット間には、周方向の
並設数に対応する不連続部が存在するから、これらに対
向配置された前記磁気センサの出力には、前記不連続部
に対応する非線形な変化領域が出現し、この領域内での
回転角及びトルクの検出結果が不確かになるという問題
がある。そこで、前記２組のセンサユニットの夫々に、
対応するターゲットの周方向に位相をずらせて各２つの
磁気センサを配し、これらを選択的に切換え、一方の磁
気センサの出力が非線形な変化領域にあるとき他方の磁
気センサの出力を用いることにより、全周に亘って回転
角及びトルク検出が行えるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の如く構成
されたトルク検出装置において、高精度の検出を可能と
する為には、前記２組のセンサユニットに備えられた磁
気センサが、回転軸に設けられた夫々のターゲットに対
し、周方向、軸長方向及び径方向に位置ずれなく配置さ
れていることが重要である。

【０００８】ところが前記磁気センサの夫々は、前記回
転軸の支持ハウジング等、前記ターゲットの外側に設定
された取り付け部に固定支持されており、この取り付け
部での夫々の位置調整により前述した配置を実現しよう
とした場合、特に、２組のセンサユニットに各２つの磁
気センサを備える構成においては、総計４つの磁気セン
サの位置調整が必要となり、これらの調整作業に多大の
手間を要するという問題があった。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、第１発明では、回転軸に設けられたターゲット
に感応して出力変化する複数の磁気センサの前記ターゲ
ットに対する位置決め作業を容易化し、組み立てに手間
を要することなく高精度のトルク検出が可能なトルク検
出装置を提供することを目的とする。第２発明では、タ
ーゲットの近接する部位を検出する複数の検出手段の、
ターゲットに対する位置決め作業を容易化し、組み立て
に手間を要することなく高精度のトルク検出が可能なト
ルク検出装置を提供することを目的とする。第３発明で
は、第１発明に係るトルク検出装置を操舵トルクの検出
手段として備える舵取装置を提供することを目的とす
る。第４発明では、第２発明に係るトルク検出装置を操
舵トルクの検出手段として備える舵取装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
トルク検出装置は、回転軸の周方向に複数並設された磁
性体製のターゲットと、これらのターゲットの外側に周
方向位置をずらせて対向配置された２つの磁気センサと
を備えるセンサユニットを、前記回転軸の軸長方向に適
長離隔して２組備え、両組のセンサユニットの対応する
磁気センサが各別のターゲットの通過に応じて発する出
力の差に基づいて前記回転軸に加わる回転トルクを求め
る構成としたトルク検出装置であって、前記２組のセン
サユニットに備えられた各２つの磁気センサを一括して
収納する収納部を具備することを特徴とする。

【００１１】本発明においては、対象となる回転軸の軸
長方向に２組備えられたセンサユニットの各２つの磁気
センサを共通の収納部（センサボックス）に収納し、該
センサボックス内において４つの磁気センサの相互間で
の位置関係を確定しておき、このセンサボックスを回転
軸の周囲に設定された取り付け部に固定し、この取り付
け部での位置調整により前記４つの磁気センサを夫々の
ターゲットに対して一括して位置決めする。

【００１２】第２発明に係るトルク検出装置は、回転体
と、該回転体が回転するに従って、検出される部位が周
期的及び連続的に変化すべく、前記回転体に設けられた
１又は複数のターゲットと、該ターゲットの近接する部
位を検出する複数の検出手段とを、トーションバーを介
して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に夫々備え、
前記検出手段が検出した部位の前記トーションバーに生
じた捩れによる差に基づき、前記第１軸及び第２軸に加
わるトルクを検出するトルク検出装置であって、前記第
１軸及び第２軸に夫々備えられた複数の検出手段を一括
して収納する収納部を具備することを特徴とする。

【００１３】このトルク検出装置では、トーションバー
を介して同軸上に連結された第１軸及び第２軸に、回転
体と、回転体が回転するに従って、検出される部位が周
期的及び連続的に変化すべく、回転体に設けられた１又
は複数のターゲットと、ターゲットの近接する部位を検
出する複数の検出手段とを夫々備え、検出手段が検出し
た部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づ
き、第１軸及び第２軸に加わるトルクを検出する。収納
部は、第１軸及び第２軸に夫々備えられた複数の検出手
段を一括して収納する。これにより、ターゲットの近接
する部位を検出する複数の検出手段の、ターゲットに対
する位置決め作業が容易で、組み立てに手間を要するこ
となく高精度のトルク検出が可能なトルク検出装置を実
現することが出来る。

【００１４】第３発明に係る舵取装置は、舵輪と舵取機
構とを連絡する舵輪軸を前記回転軸として構成された第
１発明のトルク検出装置を備えることを特徴とする。

【００１５】本発明においては、ターゲットに対する位
置決め作業が容易であり、この位置決めにより高精度で
の回転トルクの検出が可能とされた第１発明に係るトル
ク検出装置を自動車の舵取装置に適用し、舵輪と舵取機
構とを連絡する操舵軸に加えられる回転トルク（操舵ト
ルク）の正確な検出値を得て、この結果を、操舵補助用
のモータの駆動制御等、各種の制御に利用する。

【００１６】第４発明に係る舵取装置は、舵輪に連結さ
れた入力軸を前記第１軸とし、舵取機構に連結された出
力軸を前記第２軸として構成された請求項２記載のトル
ク検出装置を備えることを特徴とする。

【００１７】この舵取装置では、舵輪に連結された入力
軸を第１軸とし、舵取機構に連結された出力軸を第２軸
として構成された第２発明のトルク検出装置を備えてい
るので、トルク検出装置は、複数の検出手段の、ターゲ
ットに対する位置決め作業が容易で、組み立てに手間を
要することなく高精度のトルク検出が可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態１．図１は、本発明に係るトルク検出装置の
実施の形態１の概略構成を示す模式図である。図示の如
く、上端を舵輪（ステアリングホイール）３０に連結さ
れた入力軸３１と、下端を舵取機構のピニオン３３に連
結された出力軸３２とを、細径のトーションバー３４を
介して同軸上に連結し、前記舵輪３０と舵取機構とを連
絡する操舵軸３が構成されており、本発明に係るトルク
検出装置は、前記舵輪３０の操作により操舵軸３に加え
られる回転トルク（操舵トルク）を検出すべく、入力軸
３１及び出力軸３２の連結部近傍に以下の如くに構成さ
れている。

【００１９】入力軸３１には、出力軸３２との連結側端
部近傍に、円板形をなすターゲット板２が同軸上に外嵌
固定されており、該ターゲット板２の外周部には、複数
（図においては８つ）のターゲット２０，２０…が一体
形成されている。これらのターゲット２０，２０…は、
ターゲット板２が嵌着された入力軸３１の軸長方向に対
し、夫々が同方向に略等角度傾斜する態様に設けられた
磁性体製の突条であり、前記ターゲット板２の周方向に
等配をなして並設されている。同様のターゲット板２
は、出力軸３２の入力軸３１との連結側端部近傍にも外
嵌固定されており、該ターゲット板２の外周部には、こ
れが嵌着された出力軸３２の軸長方向に対して夫々が略
等角度傾斜する複数のターゲット２０，２０…が、入力
軸３１側のターゲット２０，２０…と周方向に整合させ
て複数並設されている。

【００２０】以上の如きターゲット板２，２の固定位置
の外側には、これらの外周のターゲット２０，２０…の
外縁に対向するように、収納部としてのセンサボックス
１が配設されている。該センサボックス１は、入力軸３
１及び出力軸３２を支承するハウジングＨ（一部のみ図
示）に固定支持され、その内部には、入力軸３１側のタ
ーゲット２０，２０…に対向する２つの磁気センサ１
Ａ，１Ｂと、出力軸３２側のターゲット２０，２０…に
対向する２つの磁気センサ２Ａ，２Ｂとが収納されてお
り、磁気センサ１Ａ，１Ｂとこれらに対向するターゲッ
ト２０，２０…とにより入力軸３１の回転角度を検出す
るセンサユニットが、また磁気センサ２Ａ，２Ｂとこれ
らに対向するターゲット２０，２０…とにより出力軸３
２の回転角度を検出するセンサユニットが夫々構成され
ている。

【００２１】図２は、図１のII−II線による横断面図で
あり、一方のセンサユニットを構成する２つの磁気セン
サ１Ａ，１Ｂの周方向の位置関係を示している。これら
の磁気センサ１Ａ，１Ｂが対向する入力軸３１側のター
ゲット２０，２０…は、ターゲット板２の外周に等配を
なして並設された突条であり、相隣するターゲット２
０，２０間には、図１及び図２に示す如く不連続部が存
在している。前記磁気センサ１Ａ，１Ｂは、図２に示す
如く、一方（図においては磁気センサ１Ａ）が適宜のタ
ーゲット２０の長さ方向略中央に対向するとき、他方
（図においては磁気センサ１Ｂ）が前記ターゲット２０
の一側の不連続部に対向するように、周方向に位相をず
らせて位置決めされている。

【００２２】このような位置決めは、センサボックス１
内での磁気センサ１Ａ，１Ｂの取り付け位置を、両者の
間隔が、対応するターゲット２０，２０…夫々の周方向
長さの半長に相当するように設定しておき、このような
センサボックス１の前記ハウジングＨへの取り付けを、
入力軸３１側の前記ターゲット２０，２０…に対して軸
長方向及び径方向に位置調整して実施することにより達
成される。

【００２３】他方のセンサユニットを構成する２つの磁
気センサ２Ａ，２Ｂは、取り付け状態での周方向位置が
前記磁気センサ１Ａ，１Ｂと整合し、出力軸３２側のタ
ーゲット２０，２０…に対して、磁気センサ１Ａ，１Ｂ
と入力軸３１側のターゲット２０，２０…との間と同様
の位置関係が得られるように位置決めされている。

【００２４】このような位置決めは、センサボックス１
内での磁気センサ２Ａ，２Ｂの取り付け位置を、前記磁
気センサ１Ａ，１Ｂにおけると同様に、対応するターゲ
ット２０，２０…夫々の周方向長さの半長に相当する間
隔を隔てて設定しておき、このようなセンサボックス１
を、出力軸３２側の前記ターゲット２０，２０…に対し
て軸長方向及び径方向に位置調整して取り付けることに
より、前記磁気センサ１Ａ，１Ｂの位置決めと同時に実
現される。

【００２５】以上の如く配置された磁気センサ１Ａ，１
Ｂ，２Ａ，２Ｂは、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、
磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する素子を
用い、周辺磁界の変化に応じて出力電圧を変えるように
構成されたセンサであり、これらの出力Ｖ1A，Ｖ1B，Ｖ
2A，Ｖ2Bは、センサボックス１の外部に引き出され、マ
イクロプロセッサを用いてなる演算処理部４に与えられ
ている。

【００２６】図３は、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２
Ｂの出力電圧の変化態様の一例を示す説明図である。図
の横軸は、入力軸３１又は出力軸３２の回転角度を示
し、図中の実線は、入力軸３１側の磁気センサ１Ａ，１
Ｂの出力電圧を、同じく破線は、出力軸３２側の磁気セ
ンサ２Ａ，２Ｂの出力電圧を夫々示している。

【００２７】磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが対向
するターゲット２０，２０…は、前述した如く、入力軸
３１及び出力軸３２の外周に軸長方向に対して所定の傾
斜角度を有して並設された磁性体製の突条であり、これ
らは、入力軸３１又は出力軸３２の周方向に有限な長さ
を有し、各ターゲット２０，２０…の間には不連続部が
存在する。従って、入力軸３１及び出力軸３２が軸回り
に回転した場合、前記磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２
Ｂの出力電圧は、図３に示す如く、各ターゲット２０が
通過する間の線形に変化する領域（線形変化領域）と、
各ターゲット２０，２０…間の不連続部が通過する間の
非線形に変化する領域（非線形変化領域）とを繰り返す
変化態様を示す。この繰り返しの周期は、ターゲット板
２の外周のターゲット２０，２０…の並設数に対応し、
前述の如く、ターゲット板２の外周に８個のターゲット
２０，２０…が並設されている場合には、入力軸３１又
は出力軸３２が、４５°（＝３６０°／８）だけ回転す
る間を一周期とする繰り返しが生じる。

【００２８】このとき磁気センサ１Ａ，１Ｂの出力電圧
Ｖ1A，Ｖ1Bは、これらに対応するターゲット２０，２０
…が設けられた入力軸３１の回転角度に対応し、また磁
気センサ２Ａ，２Ｂの出力電圧Ｖ2A，Ｖ2Bは、これらが
対向するターゲット２０，２０…が設けられた出力軸３
２の回転角度に対応する。従って、磁気センサ１Ａの出
力電圧Ｖ1Aと磁気センサ２Ａの出力電圧Ｖ2Aとの差ΔＶ
１（＝Ｖ1A−Ｖ2A）、又は磁気センサ１Ｂの出力電圧Ｖ
1Bと磁気センサ２Ｂの出力電圧Ｖ2Bとの差ΔＶ２（＝Ｖ
1B−Ｖ2B）は、入力軸３１側のターゲット２０，２０…
と、出力軸３２側のターゲット２０，２０…との間に発
生する周方向の位置ずれ量（相対角変位）に相当し、こ
の相対角変位は、入力軸３１に加わる回転トルクの作用
下において入力軸３１と出力軸３２とを連結するトーシ
ョンバー３４に生じる捩れ量に対応する。

【００２９】而して、演算処理部４においては、前述し
た出力電圧の差ΔＶ１又はΔＶ２に基づいて入力軸３１
に加わる回転トルク（操舵トルク）を演算することがで
きる。この演算に用いられるΔＶ１は、磁気センサ１
Ａ，２Ａの出力電圧の差であり、これらの磁気センサ１
Ａ，２Ａは、共通のセンサボックス１内に収納され、該
センサボックス１の取り付け位置の調整により、入力軸
３１側のターゲット２０，２０…及び出力軸３２側のタ
ーゲット２０，２０…に対して正しく整合する位置関係
が得られるように位置決めされている。従って、前記Δ
Ｖ１は、入力軸３１と出力軸３２との間の相対角変位に
正しく対応するものとなる。

【００３０】また前記演算に用いられるΔＶ２は、磁気
センサ１Ｂ，２Ｂの出力電圧の差であり、これらの磁気
センサ１Ｂ，２Ｂもまた、これらを前記磁気センサ１
Ａ，２Ａと共に収納するセンサボックス１の取り付け位
置の調整により、入力軸３１側のターゲット２０，２０
…及び出力軸３２側のターゲット２０，２０…に対して
正しく整合する位置関係が得られるように位置決めされ
ている。従って、前記ΔＶ２もまた、入力軸３１と出力
軸３２との間の相対角変位に正しく対応するものとな
り、演算処理部４での操舵トルクの演算を高精度に行わ
せることができる。

【００３１】また前記操舵トルクの演算は、磁気センサ
１Ａ，２Ａの出力電圧Ｖ1A，Ｖ2Aが線形変化領域にある
ときには、これらの差ΔＶ１を用いて行われ、磁気セン
サ１Ｂ，２Ｂの出力電圧Ｖ1B，Ｖ2Bが線形変化領域にあ
るときに、これらの差ΔＶ２を用いて行われる。磁気セ
ンサ１Ａ，２Ａと磁気センサ１Ｂ，２Ｂとは、夫々のタ
ーゲット２０，２０…の外側に、一つのターゲット２０
の周方向長さの半長分だけ位相をずらせて位置決めさ
れ、図３に示す如く、磁気センサ１Ａ，２Ａ又は磁気セ
ンサ１Ｂ，２Ｂのいずれか一方の組が線形変化領域にあ
るようにしてある。演算処理部４においては、磁気セン
サ１Ａ，２Ａ及び磁気センサ１Ｂ，２Ｂの内、線形変化
領域にある組が選択され、選択された組の出力差に交互
に切換えて操舵トルクの演算が行われる。

【００３２】本発明に係るトルク検出装置においては、
入力軸３１側のターゲット２０，２０…に対向する２つ
の磁気センサ１Ａ，１Ｂと、出力軸３２側のターゲット
２０，２０…に対向する２つの磁気センサ２Ａ，２Ｂと
が、前述の如く、共通のセンサボックス１内に収納され
ており、該センサボックス１の取り付け位置の調整によ
り各別のターゲット２０，２０…に対して一括して位置
決めされている。従って、前述した出力差の切換えの前
後における演算結果の連続性が確保され、操舵トルクの
演算を高精度に行わせることができる。

【００３３】実施の形態２．図４は、本発明に係るトル
ク検出装置の実施の形態２の構成を模式的に示す模式図
である。このトルク検出装置は、自動車の舵取装置に適
用しており、上端を舵輪（ステアリングホイール）３０
に連結された入力軸３１と、下端を舵取機構のピニオン
３３に連結された出力軸３２とを、細径のトーションバ
ー３４を介して同軸上に連結し、前記舵輪３０と舵取機
構とを連絡する操舵軸３ａが構成されており、トルク検
出装置は、入力軸３１及び出力軸３２の連結部近傍に以
下のように構成されている。

【００３４】入力軸３１には、出力軸３２との連結側端
部近傍に、円板形をなすターゲット板２ａ（回転体）が
同軸上に外嵌固定されており、ターゲット板２ａの外周
面には、複数（図においては５個）のターゲット２０
ａ，２０ａ…が並設されている。図５は、ターゲット板
２ａ及びターゲット２０ａ，２０ａ…の構成を示す斜視
図である。ターゲット２０ａ，２０ａ…は、ターゲット
板２ａの外周面を展開した図６の展開図に示すように、
ターゲット板２ａの外周面に沿って一方向に傾斜して設
けてある第１傾斜部２０ｂと、他方向に傾斜して設けて
ある第２傾斜部２０ｃとを備えた磁性体製の突条であ
り、ターゲット板２ａの外周面の周方向に等配に並設さ
れている。 第１傾斜部２０ｂ及び第２傾斜部２０ｃ
は、その接続点を通るべきターゲット板２ａの回転軸の
軸長方向の直線に関して略線対称である。

【００３５】上述したのと同様のターゲット２０ａ，２
０ａ…を備えたターゲット板２ａが、出力軸３２の入力
軸３１との連結側端部近傍にも外嵌固定されており、出
力軸３２側のターゲット板２ａの各ターゲット２０ａ，
２０ａ…と、入力軸３１側のターゲット板２ａの各ター
ゲット２０ａ，２０ａ…とは周方向に整合されて並設さ
れている。

【００３６】両ターゲット板２ａの外側には、それぞれ
の外周のターゲット２０ａ，２０ａ…の外縁を臨むよう
にセンサボックス１（収納部）が配設されている。セン
サボックス１は、入力軸３１及び出力軸３２を支承する
ハウジング等の動かない部位に固定支持されている。セ
ンサボックス１の内部には、入力軸３１側のターゲット
２０ａ，２０ａ…の周方向に異なる部位に対向する磁気
センサ１Ａ，１Ｂと、出力軸３２側のターゲット２０
ａ，２０ａ…の周方向に異なる部位に対向する磁気セン
サ２Ａ，２Ｂとが、周方向位置を正しく合わせて収納さ
れ、各磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの位置決め
は、センサボックス１を位置決めすることにより、一括
して行われる。

【００３７】磁気センサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、磁
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気
的特性（抵抗）が変化する特性を有する素子を用い、対
向するターゲット２０ａ，２０ａ…の近接する部位に応
じて検出信号が変わるように構成されたセンサであり、
これらの検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂは、
センサボックス１外部のマイクロプロセッサを用いてな
る演算処理部４に与えられている。

【００３８】以下に、このような構成のトルク検出装置
及び舵取装置の動作を説明する。磁気センサ１Ａ，２
Ａ，１Ｂ，２Ｂが対向するターゲット２０ａ，２０ａ…
は、前述したように、入力軸３１及び出力軸３２に同軸
上に外嵌固定された各ターゲット板２ａの外周面に沿っ
て一方向に傾斜した第１傾斜部２０ｂと、他方向に傾斜
した第２傾斜部２０ｃとを備えて、周方向に等配に並設
された磁性体製の突条である。

【００３９】従って、入力軸３１及び出力軸３２が軸回
りに回転した場合、各磁気センサ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２
Ｂは、対応するターゲット２０ａ，２０ａ…がそれぞれ
との対向位置を通過する間、図７に示すように、入力軸
３１及び出力軸３２の回転角度の変化に応じて、比例的
に上昇し下降する検出信号を出力する。検出信号は、上
昇から下降に又は下降から上昇に転換する付近、つま
り、第１傾斜部２０ｂ及び第２傾斜部２０ｃの接続部付
近で非線形的に変化するが、この非線形変化領域は、接
続部付近での第１傾斜部２０ｂ及び第２傾斜部２０ｃ間
の磁界の相互影響が小さい為、図３に示す検出信号に比
較して、小さくすることが出来る。

【００４０】磁気センサ１Ａ，１Ｂの検出信号は、これ
らに対応するターゲット２０ａ，２０ａ…が設けられた
入力軸３１の回転角度に対応するものとなり、磁気セン
サ２Ａ，２Ｂの検出信号は、これらが対向するターゲッ
ト２０ａ，２０ａ…が設けられた出力軸３２の回転角度
に対応するものとなる。

【００４１】入力軸３１に回転トルクが加わった場合、
磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの各検出信号Ｖ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂは、図８に示すように変化
する。但し、磁気センサ１Ａ，２Ａと磁気センサ１Ｂ，
２Ｂとは、ターゲット板２ａの周方向に、例えば電気角
９０°位相が異なっている。従って、検出信号Ｖ１Ａと
Ｖ１Ｂとは、非線形変化領域について相互に補完させる
ことが出来、検出信号Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂにおいても同様で
ある。

【００４２】ここで、磁気センサ１Ａの検出信号と磁気
センサ２Ａの検出信号との差、又は磁気センサ１Ｂの検
出信号と磁気センサ２Ｂの検出信号との差は、入力軸３
１と出力軸３２との回転角度の差（相対角変位）に対応
するものとなる。この相対角変位は、入力軸３１に加わ
る回転トルクの作用下において、入力軸３１と出力軸３
２とを連結するトーションバー３４に生じる捩れ角度に
対応する。従って、前述した検出信号の差に基づいて入
力軸３１に加わる回転トルクを算出することができる。

【００４３】実施の形態３．図９は、本発明に係る舵取
装置の実施の形態３の要部構成を示す縦断面図である。
この舵取装置は、上端部にステアリングホイール３０
（舵輪）が取付けられる上部軸６４を備え、上部軸６４
の下端部には、第１ダウエルピン６５を介して筒状の入
力軸３１及びこれの内側に挿入されるトーションバー３
４の上端部が連結されている。トーションバー３４の下
端部には、第２ダウエルピン６０を介して筒状の出力軸
３２が連結されており、上部軸６４、入力軸３１及び出
力軸３２が軸受６３，６２，６１を介してハウジング５
４内にそれぞれ回転が可能に支持されている。ハウジン
グ５４は、取付金具５５により、車体の動揺しない部分
に固定されている。

【００４４】このハウジング５４内には、前記トーショ
ンバー３４を介して連結される入力軸３１及び出力軸３
２の相対変位量により操舵トルクを検出する、実施の形
態２において説明したトルク検出装置のセンサボックス
１と、トルク検出装置の検出結果に基づいて駆動される
操舵補助用の電動モータ５７の回転を減速して、出力軸
３２に伝達する減速機構５８とを備え、ステアリングホ
イール３０の回転に応じた舵取機構の動作を電動モータ
５７の回転により補助し、舵取の為の運転者の労力負担
を軽減するように構成されている。出力軸３２の下端部
は、ユニバーサルジョイントを介してラックピニオン式
の舵取機構に連結されている。

【００４５】トルク検出装置は、実施の形態２において
説明したように、入力軸３１の出力軸３２との連結側端
部近傍に、円板形をなすターゲット板２ａ（回転体）が
同軸上に外嵌固定されており、ターゲット板２ａの外周
面には、複数のターゲット２０ａ，２０ａ…が並設され
ている。同様のターゲット２０ａ，２０ａ…を備えたタ
ーゲット板２ａが、出力軸３２の入力軸３１との連結側
端部近傍にも外嵌固定されており、出力軸３２側のター
ゲット板２ａの各ターゲット２０ａ，２０ａ…と、入力
軸３１側のターゲット板２ａの各ターゲット２０ａ，２
０ａ…とは周方向に整合されて並設されている。

【００４６】両ターゲット板２ａの外側には、それぞれ
の外周のターゲット２０ａ，２０ａ…の外縁を臨むよう
にセンサボックス１が配設されている。センサボックス
１は、ハウジング５４に設けられた貫通孔５６に嵌合さ
れ固定支持されている。センサボックス１の内部には、
実施の形態２において説明したように、入力軸３１側の
ターゲット２０ａ，２０ａ…の周方向に異なる部位に対
向する磁気センサ１Ａ，１Ｂと、出力軸３２側のターゲ
ット２０ａ，２０ａ…の周方向に異なる部位に対向する
磁気センサ２Ａ，２Ｂとが、周方向位置を正しく合わせ
て収納されている。

【００４７】図１０は、センサボックス１の構成を示す
外観図及び断面図である。センサボックス１は、図９の
矢符Ａの方向から正面視した外観図（ｄ）において、そ
の中央部に、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの検出
信号を外部へ出力する為のコネクタ６７が設けられ、電
源用の１本のピン、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ
の各検出信号を出力する４本のピン及び接地用の１本の
ピンを備えている。

【００４８】コネクタ６７の両側には、磁気センサ１Ａ
のゲイン調整ボリューム６８、磁気センサ１Ａのオフセ
ット調整ボリューム６９、磁気センサ２Ａのゲイン調整
ボリューム７０、磁気センサ２Ａのオフセット調整ボリ
ューム７１、磁気センサ１Ｂのゲイン調整ボリューム７
３、磁気センサ１Ｂのオフセット調整ボリューム７２、
磁気センサ２Ｂのゲイン調整ボリューム７５及び磁気セ
ンサ２Ｂのオフセット調整ボリューム７４が設けてあ
る。コネクタ６７両側の各ボリューム群の外側には、舵
取装置のハウジング５４にセンサボックス１を取り付け
る為のボルト孔６６がそれぞれ設けられている。

【００４９】外観図（ｃ）は、矢符Ａの方向に対して垂
直方向から側面視したものであり、コネクタ６７が設け
られた側の反対側は、ハウジング５４の貫通孔５６に嵌
合される円筒部となっている。この円筒部のＸ−Ｘにお
ける断面図（ａ）に示すように、円筒部内には、実施の
形態２で説明したような構成により、磁気センサ１Ａ，
１Ｂ，２Ａ，２Ｂが収納されている。図１０（ｂ）は、
円筒部側からの外観図である。

【００５０】以下に、このような構成の舵取装置の動作
を説明する。トーションバー３４が捩れずに入力軸３１
及び出力軸３２が回転する場合には、入力軸３１、出力
軸３２及びトーションバー３４は一体的に回転する。ス
テアリングホイール３０に操舵トルクが加えられ、トー
ションバー３４が捩れて入力軸３１及び出力軸３２が回
転する場合には、磁気センサ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの
各検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂには、例え
ば、図８に示すように、その捩じれ角度に応じた電圧差
が生じる。各検出信号Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ
は、コネクタ６７を通じて、図示しない演算処理部に与
えられ、演算処理部は、それらの電圧差を算出すること
により、その捩じれ角度を求め、その操舵トルクに応じ
た信号を出力することが出来る。

【００５１】なお、以上の各実施の形態においては、自
動車の舵取装置において、舵輪３０と舵取機構とを連絡
する操舵軸３の操舵トルクを検出する用途での使用例に
ついて述べたが、本発明に係るトルク検出装置は、各種
の回転軸の回転トルクを検出する必要がある用途全般に
広く使用可能であることは言うまでもない。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の第１発明に係
るトルク検出装置においては、回転軸の軸長方向に２組
備えられたセンサユニットの各２つの磁気センサを共通
のセンサボックスに収納したから、センサボックス内に
おいて４つの磁気センサの相互間の位置関係を確定した
後、このセンサボックスを回転軸の周囲に設定された取
り付け部に固定する手順により、前記４つの磁気センサ
を夫々のターゲットに対する位置決めを、容易に、しか
も正確に実現することができ、このように位置決めされ
た磁気センサの出力に基づいた回転トルクの算出を高精
度に行わせることが可能となる。

【００５３】第２発明に係るトルク検出装置によれば、
ターゲットの近接する部位を検出する複数の検出手段
の、ターゲットに対する位置決め作業が容易で、組み立
てに手間を要することなく高精度のトルク検出が可能な
トルク検出装置を実現することが出来る。

【００５４】また、第３発明に係る舵取装置において
は、舵輪と舵取機構とを連絡する舵輪軸に加えられる操
舵トルクの検出に、組み立てが容易であり、しかも高精
度の検出が可能な第１発明のトルク検出装置を用いたか
ら、操舵補助用のモータの駆動制御等、操舵トルクの検
出結果に基づいて行われる各種の制御を、高い信頼性の
下にて行わせることが可能となる等、本発明は優れた効
果を奏する。

【００５５】第４発明に係る舵取装置によれば、舵輪に
連結された入力軸を第１軸とし、舵取機構に連結された
出力軸を第２軸として構成された第２発明のトルク検出
装置を備えているので、トルク検出装置は、複数の検出
手段の、ターゲットに対する位置決め作業が容易で、組
み立てに手間を要することなく高精度のトルク検出が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の舵取装置に適用された本発明装置の構
成を示す模式図である。

【図２】図１のII−II線による横断面図である。

【図３】磁気センサの出力電圧の変化態様の一例を示す
説明図である。

【図４】本発明に係るトルク検出装置及び舵取装置の実
施の形態の構成を模式的に示す模式図である。

【図５】ターゲット板及びターゲットの構成を示す斜視
図である。

【図６】ターゲット板の外周面を展開した展開図であ
る。

【図７】磁気センサの検出信号の例を示す波形図であ
る。

【図８】本発明に係るトルク検出装置の動作を説明する
為の説明図である。

【図９】本発明に係る舵取装置の実施の形態の要部構成
を示す縦断面図である。

【図１０】センサボックスの構成を示す外観図及び断面
図である。

【符号の説明】 １ センサボックス（収納部） １Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ 磁気センサ（検出手段） ２，２ａ ターゲット板 ３，３ａ 操舵軸（回転軸） ４ 演算処理部 ２０，２０ａ ターゲット ２９ｂ 第１傾斜部 ２９ｃ 第２傾斜部 ３０ 舵輪 ３１ 入力軸 ３２ 出力軸 ３４ トーションバー ５４，Ｈ ハウジング ５６ 貫通孔 ５７ 電動モータ ６４ 上部軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の周方向に複数並設された磁性体
   製のターゲットと、これらのターゲットの外側に周方向
   位置をずらせて対向配置された２つの磁気センサとを備
   えるセンサユニットを、前記回転軸の軸長方向に適長離
   隔して２組備え、両組のセンサユニットの対応する磁気
   センサが各別のターゲットの通過に応じて発する出力の
   差に基づいて前記回転軸に加わる回転トルクを求める構
   成としたトルク検出装置であって、 前記２組のセンサユニットに備えられた各２つの磁気セ
   ンサを一括して収納する収納部を具備することを特徴と
   するトルク検出装置。
2. 【請求項２】 回転体と、該回転体が回転するに従っ
   て、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、
   前記回転体に設けられた１又は複数のターゲットと、該
   ターゲットの近接する部位を検出する複数の検出手段と
   を、トーションバーを介して同軸上に連結された第１軸
   及び第２軸に夫々備え、前記検出手段が検出した部位の
   前記トーションバーに生じた捩れによる差に基づき、前
   記第１軸及び第２軸に加わるトルクを検出するトルク検
   出装置であって、 前記第１軸及び第２軸に夫々備えられた複数の検出手段
   を一括して収納する収納部を具備することを特徴とする
   トルク検出装置。
3. 【請求項３】 舵輪と舵取機構とを連絡する舵輪軸を前
   記回転軸として構成された請求項１記載のトルク検出装
   置を備えることを特徴とする舵取装置。
4. 【請求項４】 舵輪に連結された入力軸を前記第１軸と
   し、舵取機構に連結された出力軸を前記第２軸として構
   成された請求項２記載のトルク検出装置を備えることを
   特徴とする舵取装置。