JP2003315180A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型かつ低コストであり、自動車のステアリ
ングシャフトのトルクとハンドルの操舵角を高精度に検
出できるトルク検出装置を提供することにある。 【解決手段】 入力軸２と出力軸３間を、入出力軸２，
３に内蔵されるトーションバー４で接続し、トーション
バー４の捩れ角から入出力軸２，３のトルクを検出する
トルク検出装置１において、入力軸２と出力軸３の外周
に、外周面端部に着磁部群５，８を設けた筒状の検出リ
ング７，９を、互いの着磁部群５，８が近接するように
それぞれ取り付けたものである。
ングシャフトのトルクとハンドルの操舵角を高精度に検
出できるトルク検出装置を提供することにある。 【解決手段】 入力軸２と出力軸３間を、入出力軸２，
３に内蔵されるトーションバー４で接続し、トーション
バー４の捩れ角から入出力軸２，３のトルクを検出する
トルク検出装置１において、入力軸２と出力軸３の外周
に、外周面端部に着磁部群５，８を設けた筒状の検出リ
ング７，９を、互いの着磁部群５，８が近接するように
それぞれ取り付けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の電動パワ
ーステアリングに使用されるトルク検出装置に関するも
のである。
ーステアリングに使用されるトルク検出装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】自動車のステアリングシャフトのトルク
検出として、電動パワーステアリングに使用されるトル
ク検出装置（トルクセンサ）がある。従来のトルク検出
装置としては、表２に示すような軸の捩れを検出する方
式と負荷の反力を検出する方式がある。いずれも歪ゲー
ジあるいはポテンショメータなどを用いた接触方式であ
る。
検出として、電動パワーステアリングに使用されるトル
ク検出装置（トルクセンサ）がある。従来のトルク検出
装置としては、表２に示すような軸の捩れを検出する方
式と負荷の反力を検出する方式がある。いずれも歪ゲー
ジあるいはポテンショメータなどを用いた接触方式であ
る。
【０００３】
【表１】
【０００４】しかし、トルク検出は非接触方式が強いニ
ーズである。ポテンショメータあるいは歪ゲージなどを
用いた接触形は接触状態の影響でトルク検出の信頼性に
懸念があり、トルク検出を安定に得るには非接触タイプ
のトルク検出装置が望まれている。
ーズである。ポテンショメータあるいは歪ゲージなどを
用いた接触形は接触状態の影響でトルク検出の信頼性に
懸念があり、トルク検出を安定に得るには非接触タイプ
のトルク検出装置が望まれている。
【０００５】そこで、特公平７−５８２３１号公報に開
示されているように、図５に示すような従来の非接触タ
イプのトルク検出装置５１がある。トルク検出装置５１
は、電動機の回転軸のトルクを検出するものであり、回
転軸５２に、外周面に磁性体５３を設けた回転体５４
ａ，５４ｂを取り付け、回転体５４ａ，５４ｂの近傍
に、磁性体５３に対向するように磁気抵抗素子５５ａ，
５５ｂを設けたものである。
示されているように、図５に示すような従来の非接触タ
イプのトルク検出装置５１がある。トルク検出装置５１
は、電動機の回転軸のトルクを検出するものであり、回
転軸５２に、外周面に磁性体５３を設けた回転体５４
ａ，５４ｂを取り付け、回転体５４ａ，５４ｂの近傍
に、磁性体５３に対向するように磁気抵抗素子５５ａ，
５５ｂを設けたものである。
【０００６】トルク検出装置５１は、磁気抵抗素子５５
ａ，５５ｂから正弦波出力を得て、その角度差を検出す
ることにより、停止時から高速時までの回転軸５２のト
ルクを検出する。
ａ，５５ｂから正弦波出力を得て、その角度差を検出す
ることにより、停止時から高速時までの回転軸５２のト
ルクを検出する。
【０００７】また、ＫＯＹＯ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｊｏｕｒｎａｌ Ｎｏ．１５２（１９９７：光洋精
工）に記載されているように、図６に示すような従来の
非接触式トルクセンサ６１がある。トルクセンサ６１
は、自動車のステアリングシャフトのトルクを検出する
ものであり、入力軸６２と出力軸６３間を、入出力軸６
２，６３に内蔵されるトーションバー６４で接続し、入
出力軸６２，６３の外周に歯形の端面形状を有する検出
リング６５ａ〜ｃを取り付け、検出リング６５ａ〜ｃの
歯形の端面形状の近傍を、検出コイル６６，温度補償用
コイル６７がそれぞれ内蔵されたコア６８ａ，６８ｂで
取り巻いたものである。
Ｊｏｕｒｎａｌ Ｎｏ．１５２（１９９７：光洋精
工）に記載されているように、図６に示すような従来の
非接触式トルクセンサ６１がある。トルクセンサ６１
は、自動車のステアリングシャフトのトルクを検出する
ものであり、入力軸６２と出力軸６３間を、入出力軸６
２，６３に内蔵されるトーションバー６４で接続し、入
出力軸６２，６３の外周に歯形の端面形状を有する検出
リング６５ａ〜ｃを取り付け、検出リング６５ａ〜ｃの
歯形の端面形状の近傍を、検出コイル６６，温度補償用
コイル６７がそれぞれ内蔵されたコア６８ａ，６８ｂで
取り巻いたものである。
【０００８】トルクセンサ６１は、検出コイル６６に電
流を流しておき、入出力軸６２，６３間の相対変位で生
じる検出コイル６６のインピーダンス変化を、各コイル
６６，６７両端の電圧として取り出し、両コイル６６，
６７端の電圧差を検出することにより、入出力軸６２，
６３のトルクを検出する。
流を流しておき、入出力軸６２，６３間の相対変位で生
じる検出コイル６６のインピーダンス変化を、各コイル
６６，６７両端の電圧として取り出し、両コイル６６，
６７端の電圧差を検出することにより、入出力軸６２，
６３のトルクを検出する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題 】しかしながら、従来
のトルク検出装置５１は、回転体５４ａ，５４ｂが近接
していないので、大型になるという問題がある。このト
ルク検出装置５１は、電動機の回転軸のトルクを検出す
るものであり、回転体５４ａ，５４ｂの基準位置を示す
ような磁性体５３がないので、自動車のステアリングシ
ャフトへの適用が困難であり、ハンドルの操舵角を検出
できないという問題もある。
のトルク検出装置５１は、回転体５４ａ，５４ｂが近接
していないので、大型になるという問題がある。このト
ルク検出装置５１は、電動機の回転軸のトルクを検出す
るものであり、回転体５４ａ，５４ｂの基準位置を示す
ような磁性体５３がないので、自動車のステアリングシ
ャフトへの適用が困難であり、ハンドルの操舵角を検出
できないという問題もある。
【００１０】一方、従来のトルクセンサ６１は、検出リ
ング６５ａ〜ｃの形状が複雑であり、コストが高くなる
という問題がある。検出リング６５ａ，６５ｃをコア６
８ａ，６８ｂで取り巻いているので、大型になるという
問題もある。また、検出リング６５ａ，６５ｂの基準位
置を示すような歯形が形成されていないので、ハンドル
の操舵角を検出できないという問題がある。
ング６５ａ〜ｃの形状が複雑であり、コストが高くなる
という問題がある。検出リング６５ａ，６５ｃをコア６
８ａ，６８ｂで取り巻いているので、大型になるという
問題もある。また、検出リング６５ａ，６５ｂの基準位
置を示すような歯形が形成されていないので、ハンドル
の操舵角を検出できないという問題がある。
【００１１】そこで、本発明の目的は、小型かつ低コス
トであり、自動車のステアリングシャフトのトルクとハ
ンドルの操舵角を高精度に検出できるトルク検出装置を
提供することにある。
トであり、自動車のステアリングシャフトのトルクとハ
ンドルの操舵角を高精度に検出できるトルク検出装置を
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために創案されたものであり、請求項１の発明は、
入力軸と出力軸間を、入出力軸に内蔵されるトーション
バーで接続し、トーションバーの捩れ角から入出力軸の
トルクを検出するトルク検出装置において、入力軸と出
力軸の外周に、外周面端部に着磁部群を設けた筒状の検
出リングを、互いの着磁部群が近接するようにそれぞれ
取り付けたトルク検出装置である。
するために創案されたものであり、請求項１の発明は、
入力軸と出力軸間を、入出力軸に内蔵されるトーション
バーで接続し、トーションバーの捩れ角から入出力軸の
トルクを検出するトルク検出装置において、入力軸と出
力軸の外周に、外周面端部に着磁部群を設けた筒状の検
出リングを、互いの着磁部群が近接するようにそれぞれ
取り付けたトルク検出装置である。
【００１３】請求項２の発明は、一方の筒状の検出リン
グの着磁部群に隣接させて基準位置用着磁部を設けた請
求項１または２記載のトルク検出装置である。
グの着磁部群に隣接させて基準位置用着磁部を設けた請
求項１または２記載のトルク検出装置である。
【００１４】請求項３の発明は、上記着磁部群は、４０
個〜１００個の着磁部でリング状に形成される請求項１
記載のトルク検出装置である。
個〜１００個の着磁部でリング状に形成される請求項１
記載のトルク検出装置である。
【００１５】請求項４の発明は、各筒状の検出リングの
近傍に、その着磁部の表面に対向するように磁気センサ
を複数個設け、各磁気センサと、これら磁気センサから
の信号を処理する制御回路とをそれぞれ接続した請求項
１〜３いずれかに記載のトルク検出装置である。
近傍に、その着磁部の表面に対向するように磁気センサ
を複数個設け、各磁気センサと、これら磁気センサから
の信号を処理する制御回路とをそれぞれ接続した請求項
１〜３いずれかに記載のトルク検出装置である。
【００１６】請求項５の発明は、上記磁気センサは、磁
気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素
子である請求項４記載のトルク検出装置である。
気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素
子である請求項４記載のトルク検出装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面にしたがって説明する。
添付図面にしたがって説明する。
【００１８】図１は、本発明の好適実施の形態であるト
ルク検出装置の概略図を示したものである。
ルク検出装置の概略図を示したものである。
【００１９】図１に示すように、本発明に係るトルク検
出装置１は、主として自動車の電動パワーステアリング
に使用され、ステアリングシャフトとしての入力軸２と
出力軸３間を、入出力軸２，３の中心に内蔵されるトー
ションバー４で接続し、トーションバー４の捩れ角から
入出力軸２，３のトルクを検出するものであり、入力軸
２の外周に、外周面端部に着磁部群５およびその着磁部
群５に隣接させて基準位置用着磁部６を設けた筒状の第
１の磁性検出コアリング７を取り付け、出力軸３の外周
に、外周面端部に着磁部群８を設けた筒状の第２の磁性
検出コアリング９を、双方の検出リング７，９の着磁部
群５，８が近接するように取り付けたものである。トー
ションバー４は、その捩れ角に対するトルクが予め既知
のものを使用している。
出装置１は、主として自動車の電動パワーステアリング
に使用され、ステアリングシャフトとしての入力軸２と
出力軸３間を、入出力軸２，３の中心に内蔵されるトー
ションバー４で接続し、トーションバー４の捩れ角から
入出力軸２，３のトルクを検出するものであり、入力軸
２の外周に、外周面端部に着磁部群５およびその着磁部
群５に隣接させて基準位置用着磁部６を設けた筒状の第
１の磁性検出コアリング７を取り付け、出力軸３の外周
に、外周面端部に着磁部群８を設けた筒状の第２の磁性
検出コアリング９を、双方の検出リング７，９の着磁部
群５，８が近接するように取り付けたものである。トー
ションバー４は、その捩れ角に対するトルクが予め既知
のものを使用している。
【００２０】入力軸２と出力軸３の外径φｓは、例え
ば、共に約２０ｍｍである。第１の検出リング７と第２
の検出リング９の材質としては、例えば、鉄、磁性ステ
ンレス、フェライトコア、電磁鋼板などを使用してい
る。第１の検出リング７と第２の検出リング９の外径φ
ｒは、例えば、共に約３０ｍｍである。
ば、共に約２０ｍｍである。第１の検出リング７と第２
の検出リング９の材質としては、例えば、鉄、磁性ステ
ンレス、フェライトコア、電磁鋼板などを使用してい
る。第１の検出リング７と第２の検出リング９の外径φ
ｒは、例えば、共に約３０ｍｍである。
【００２１】なお、図１では描いていないが、入力軸２
のトーションバー４が内蔵されない側の一端には、ハン
ドルが取り付けられている。出力軸３のトーションバー
４が内蔵されない側の一端には、ユニバーサルジョイン
トが接続されている。ユニバーサルジョイントは、さら
にピニオン、ラックなどを介してタイヤと連結されてい
る。出力軸３には、操舵を行う際のアシストトルクがモ
ータから出力されるようになっている。
のトーションバー４が内蔵されない側の一端には、ハン
ドルが取り付けられている。出力軸３のトーションバー
４が内蔵されない側の一端には、ユニバーサルジョイン
トが接続されている。ユニバーサルジョイントは、さら
にピニオン、ラックなどを介してタイヤと連結されてい
る。出力軸３には、操舵を行う際のアシストトルクがモ
ータから出力されるようになっている。
【００２２】着磁部群５，８は、４０個〜１００個の着
磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ…でそれぞれリング状に
形成されている。各着磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ
…、６としては、例えば、プラスチックマグネット、ゴ
ムマグネット、ボンド磁石などを使用している。ボンド
磁石は希土類磁石粉と樹脂を混練して圧縮または射出成
形した磁石である。
磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ…でそれぞれリング状に
形成されている。各着磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ
…、６としては、例えば、プラスチックマグネット、ゴ
ムマグネット、ボンド磁石などを使用している。ボンド
磁石は希土類磁石粉と樹脂を混練して圧縮または射出成
形した磁石である。
【００２３】各着磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ…、６
は、例えば、第１の検出リング７と第２の検出リング９
にリング状の凹部を形成し、その凹部に上述したような
磁石を嵌め込んで形成してもよいし、第１の検出リング
７と第２の検出リング９の外周をＮ，Ｓ極に着磁させて
形成してもよい。
は、例えば、第１の検出リング７と第２の検出リング９
にリング状の凹部を形成し、その凹部に上述したような
磁石を嵌め込んで形成してもよいし、第１の検出リング
７と第２の検出リング９の外周をＮ，Ｓ極に着磁させて
形成してもよい。
【００２４】第１の検出リング７と第２の検出リング９
の近傍には、各着磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ…、６
の表面にそれぞれ対向するように、第１の検出リング７
と第２の検出リング９からそれぞれ等距離隔てて３個の
磁気センサ１０ａ〜ｃを列状に設けている。
の近傍には、各着磁部５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ…、６
の表面にそれぞれ対向するように、第１の検出リング７
と第２の検出リング９からそれぞれ等距離隔てて３個の
磁気センサ１０ａ〜ｃを列状に設けている。
【００２５】磁気センサ１０ａ〜ｃとしては、例えば、
磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ
素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラッ
クスゲートセンサなどを使用することができ、本実施の
形態では、ＭＲ素子を用いている。ＭＲ素子やＧＭＲ素
子を用いる場合には、その温度特性を補償するため、第
１の検出リング７の近傍に、磁気センサ１０ａ〜ｃと同
じ磁気センサ１０ｄを設けている。
磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ
素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラッ
クスゲートセンサなどを使用することができ、本実施の
形態では、ＭＲ素子を用いている。ＭＲ素子やＧＭＲ素
子を用いる場合には、その温度特性を補償するため、第
１の検出リング７の近傍に、磁気センサ１０ａ〜ｃと同
じ磁気センサ１０ｄを設けている。
【００２６】各磁気センサ１０ａ〜ｄは、これら磁気セ
ンサ１０ａ〜ｄからの信号を処理し、入出力軸２，３の
トルクとハンドルの操舵角を求める制御回路１１とそれ
ぞれ接続されている。制御回路１１は、例えば、増幅回
路、Ａ／Ｄ変換回路、信号処理回路、ノイズフィルター
を備えている。この制御回路１１は、出力軸３にアシス
トトルクを出力するモータとも接続されており、求めた
トルクや操舵角に応じたアシストトルクをモータが出力
するように、モータを制御する。
ンサ１０ａ〜ｄからの信号を処理し、入出力軸２，３の
トルクとハンドルの操舵角を求める制御回路１１とそれ
ぞれ接続されている。制御回路１１は、例えば、増幅回
路、Ａ／Ｄ変換回路、信号処理回路、ノイズフィルター
を備えている。この制御回路１１は、出力軸３にアシス
トトルクを出力するモータとも接続されており、求めた
トルクや操舵角に応じたアシストトルクをモータが出力
するように、モータを制御する。
【００２７】ここで、各種磁気センサを表１、図４
（ａ）および（ｂ）で簡単に説明する。
（ａ）および（ｂ）で簡単に説明する。
【００２８】
【表２】
【００２９】表１に示すように、磁気センサ１０ａ〜ｄ
の検出感度を良くするには、分解能の優れたＭＲ素子、
ＧＭＲ素子、ＭＩ素子、あるいはフラックスゲートセン
サを用いればよいことがわかる。なお、Ｏｅ＝（１００
０／４π）Ａ／ｍ、Ｇ＝１０ -4Ｔである。
の検出感度を良くするには、分解能の優れたＭＲ素子、
ＧＭＲ素子、ＭＩ素子、あるいはフラックスゲートセン
サを用いればよいことがわかる。なお、Ｏｅ＝（１００
０／４π）Ａ／ｍ、Ｇ＝１０ -4Ｔである。
【００３０】ＭＩ素子は、高周波電流あるいは立上がり
時間が数ｎｓｅｃのパルス電流を通電すると表皮効果で
インピーダンスの大きさが外部印加磁界によって高感度
に変化するものである。フラックスゲートセンサは、角
形特性のＢ−Ｈカーブをもつコアを磁気飽和させたとき
に発生する高調波を利用したものである。
時間が数ｎｓｅｃのパルス電流を通電すると表皮効果で
インピーダンスの大きさが外部印加磁界によって高感度
に変化するものである。フラックスゲートセンサは、角
形特性のＢ−Ｈカーブをもつコアを磁気飽和させたとき
に発生する高調波を利用したものである。
【００３１】また、図４（ａ）は、ＭＲ素子あるいはＧ
ＭＲ素子４１の動作原理を説明する図である。ＭＲ素子
あるいはＧＭＲ素子４１は、素子４１が磁界Ｈ中に置か
れている場合、素子４１に磁界Ｈの垂直方向に電流Ｉを
流すと、磁界Ｈの強度により、素子４１の磁化Ｍの角度
αが変わり、この角度変化で図４（ｂ）に示すように素
子４１の抵抗値が変わるものである。
ＭＲ素子４１の動作原理を説明する図である。ＭＲ素子
あるいはＧＭＲ素子４１は、素子４１が磁界Ｈ中に置か
れている場合、素子４１に磁界Ｈの垂直方向に電流Ｉを
流すと、磁界Ｈの強度により、素子４１の磁化Ｍの角度
αが変わり、この角度変化で図４（ｂ）に示すように素
子４１の抵抗値が変わるものである。
【００３２】本実施の形態の作用を説明する。
【００３３】車軸（ステアリングシャフト）のトルクを
検出するには、捩れ量が明らかなトーションバーが用い
られる。トーションバーを丸棒とみなし、捩れ角θは、
丸棒の長さをｌ（ｃｍ）、丸棒の直径をｄ（ｃｍ）、せ
ん断弾性係数をＧ（ｋｇ／ｃｍ2 ）、トルクをＴ（ｋｇ
・ｃｍ）として次式で求められる。
検出するには、捩れ量が明らかなトーションバーが用い
られる。トーションバーを丸棒とみなし、捩れ角θは、
丸棒の長さをｌ（ｃｍ）、丸棒の直径をｄ（ｃｍ）、せ
ん断弾性係数をＧ（ｋｇ／ｃｍ2 ）、トルクをＴ（ｋｇ
・ｃｍ）として次式で求められる。
【００３４】
【数１】
【００３５】従って、車軸のトーションバーの捩れ角度
差が検出できれば、トルクを検出することができる。な
お、せん断弾性係数Ｇは、ポアソン比を１／ｍ、ヤング
係数をＥとして、Ｇ＝ｍＥ／２（ｍ＋１）で求められ
る。
差が検出できれば、トルクを検出することができる。な
お、せん断弾性係数Ｇは、ポアソン比を１／ｍ、ヤング
係数をＥとして、Ｇ＝ｍＥ／２（ｍ＋１）で求められ
る。
【００３６】運転手がハンドルを操舵すると、入力軸２
に加わるトルクと、出力軸３に加わるタイヤ側からの路
面反力などとにより、トーションバー４が捩れ、入力軸
２と出力軸３に角度差が生じる。
に加わるトルクと、出力軸３に加わるタイヤ側からの路
面反力などとにより、トーションバー４が捩れ、入力軸
２と出力軸３に角度差が生じる。
【００３７】この角度差は、磁気センサ１０ａ〜ｃによ
り、出力電圧として制御回路１１に入力される。制御回
路１１は、磁気センサ１０ａ〜ｃからの信号である出力
電圧を処理し、入出力軸２，３のトルクと、ハンドルの
操舵角を検出する。
り、出力電圧として制御回路１１に入力される。制御回
路１１は、磁気センサ１０ａ〜ｃからの信号である出力
電圧を処理し、入出力軸２，３のトルクと、ハンドルの
操舵角を検出する。
【００３８】より詳細に言えば、磁気センサ１０ａ〜ｃ
として、ＭＲ素子やＧＭＲ素子、あるいはＭＩ素子を利
用した場合の入出力軸２，３のトルクとハンドルの操舵
角は、出力電圧との関係から得ることができる。
として、ＭＲ素子やＧＭＲ素子、あるいはＭＩ素子を利
用した場合の入出力軸２，３のトルクとハンドルの操舵
角は、出力電圧との関係から得ることができる。
【００３９】入出力軸２，３のトルクについては、例え
ば、制御回路１１により、磁気センサ１０ａ，１０ｂか
らの出力電圧を、横軸を出力電圧（Ｖ）にとり、縦軸を
トルク（ｋｇ・ｃｍ）にとって図２で示されるような特
性直線ａで参照して高精度に検出する。特性直線ａは、
例えば、出力電圧が０Ｖのとき、トルクが０ｋｇ・ｃｍ
であり、出力電圧が±１０Ｖのとき、トルクが約±６．
５ｋｇ・ｃｍとなる直線である。
ば、制御回路１１により、磁気センサ１０ａ，１０ｂか
らの出力電圧を、横軸を出力電圧（Ｖ）にとり、縦軸を
トルク（ｋｇ・ｃｍ）にとって図２で示されるような特
性直線ａで参照して高精度に検出する。特性直線ａは、
例えば、出力電圧が０Ｖのとき、トルクが０ｋｇ・ｃｍ
であり、出力電圧が±１０Ｖのとき、トルクが約±６．
５ｋｇ・ｃｍとなる直線である。
【００４０】ハンドルの操舵角については、第１の検出
リング７に、第１の検出リング７の基準位置を示す基準
位置用着磁部６が設けられているので、制御回路１１に
より、磁気センサ１０ｃの近傍を基準位置用着磁部６が
何回通過したのかを判断し、かつ磁気センサ１０ｂの近
傍を基準位置用着磁部６に隣接する着磁部５ａ，５ｂ…
から何個目の着磁部５ａ，５ｂ…が通過したのかを判断
させることで、高精度に検出できる。
リング７に、第１の検出リング７の基準位置を示す基準
位置用着磁部６が設けられているので、制御回路１１に
より、磁気センサ１０ｃの近傍を基準位置用着磁部６が
何回通過したのかを判断し、かつ磁気センサ１０ｂの近
傍を基準位置用着磁部６に隣接する着磁部５ａ，５ｂ…
から何個目の着磁部５ａ，５ｂ…が通過したのかを判断
させることで、高精度に検出できる。
【００４１】例えば、制御回路１１により、磁気センサ
１０ｂ，１０ｃからの出力電圧を、横軸を操舵角（°）
にとり、縦軸を出力電圧（Ｖ）にとって図３で示される
ような特性直線ｂで参照して高精度に検出する。特性直
線ｂは、例えば、出力電圧が０Ｖのとき、操舵角９０°
をハンドルの基準位置とし、出力電圧が±１０Ｖのと
き、ハンドルが右あるいは左に６０°切られて操舵角が
それぞれ１５０°あるいは３０°となる直線である。
１０ｂ，１０ｃからの出力電圧を、横軸を操舵角（°）
にとり、縦軸を出力電圧（Ｖ）にとって図３で示される
ような特性直線ｂで参照して高精度に検出する。特性直
線ｂは、例えば、出力電圧が０Ｖのとき、操舵角９０°
をハンドルの基準位置とし、出力電圧が±１０Ｖのと
き、ハンドルが右あるいは左に６０°切られて操舵角が
それぞれ１５０°あるいは３０°となる直線である。
【００４２】これら特性直線ａ，ｂは、トーションバー
４の特性、磁気センサ１０ａ〜ｄの特性、数１から求め
ることができ、予め制御回路１１に記憶させておくよう
にしている。
４の特性、磁気センサ１０ａ〜ｄの特性、数１から求め
ることができ、予め制御回路１１に記憶させておくよう
にしている。
【００４３】このように、本発明に係るトルク検出装置
１は、筒状の検出リング７，９を用いているので、組立
性が容易であり、組合せ時の寸法誤差が生じない。ま
た、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの磁気センサ１０ａ〜ｄ
を使用しているので、検出感度が優れている。さらに、
小トルクから大トルクまで広範囲のトルク検出に利用が
でき、ハンドルの操舵角も検出できるので、トータルと
して低コスト化が図れる。
１は、筒状の検出リング７，９を用いているので、組立
性が容易であり、組合せ時の寸法誤差が生じない。ま
た、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの磁気センサ１０ａ〜ｄ
を使用しているので、検出感度が優れている。さらに、
小トルクから大トルクまで広範囲のトルク検出に利用が
でき、ハンドルの操舵角も検出できるので、トータルと
して低コスト化が図れる。
【００４４】本発明に係るトルク検出装置１は、図５で
説明した従来のトルク検出装置５１や図６で説明したト
ルクセンサ６１とは異なり、以下のような特長がある。
説明した従来のトルク検出装置５１や図６で説明したト
ルクセンサ６１とは異なり、以下のような特長がある。
【００４５】トルク検出装置５１は、主にモータの回転
軸のトルクを検出するものなので、主にステアリングシ
ャフトのトルクを検出するトルク検出装置１やトルクセ
ンサ６１に適用することが困難である。
軸のトルクを検出するものなので、主にステアリングシ
ャフトのトルクを検出するトルク検出装置１やトルクセ
ンサ６１に適用することが困難である。
【００４６】トルク検出装置１の検出リング７，９の形
状は簡単であり、その外周に着磁部群５，８を設けたも
のなので、トルクセンサ６１の検出リング６５ａ〜ｃの
ような歯形の端面形状を形成する高精度で複雑形状の加
工が不要であり、低コストとなる。
状は簡単であり、その外周に着磁部群５，８を設けたも
のなので、トルクセンサ６１の検出リング６５ａ〜ｃの
ような歯形の端面形状を形成する高精度で複雑形状の加
工が不要であり、低コストとなる。
【００４７】トルク検出装置１は、検出リング７，９の
近傍にＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの磁気センサ１０ａ〜
ｄを設けているので、トルクセンサ６１のように検出リ
ング６５ａ〜ｃをコア６８ａ，６８ｂで取り巻く必要が
なく、高感度でトルク検出ができると共に、トルクセン
サ６１よりも小型でコンパクトな装置である。
近傍にＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの磁気センサ１０ａ〜
ｄを設けているので、トルクセンサ６１のように検出リ
ング６５ａ〜ｃをコア６８ａ，６８ｂで取り巻く必要が
なく、高感度でトルク検出ができると共に、トルクセン
サ６１よりも小型でコンパクトな装置である。
【００４８】トルク検出装置１では、検出リング７に、
検出リング７の基準位置を示す基準位置用着磁部６を設
けているので、トルク検出装置５１やトルクセンサ６１
では検出できないハンドルの操舵角を高精度に検出でき
る。
検出リング７の基準位置を示す基準位置用着磁部６を設
けているので、トルク検出装置５１やトルクセンサ６１
では検出できないハンドルの操舵角を高精度に検出でき
る。
【００４９】また、トルク検出装置１では、磁気センサ
１０ａ〜ｄとして、ＭＲ素子ばかりでなく、ＧＭＲ素
子、ＭＩ素子、フラックスゲートセンサなどの各種磁気
センサを使用できる。
１０ａ〜ｄとして、ＭＲ素子ばかりでなく、ＧＭＲ素
子、ＭＩ素子、フラックスゲートセンサなどの各種磁気
センサを使用できる。
【００５０】上記実施の形態では、第１の検出リング７
の着磁部群５に隣接させて基準位置用着磁部６を設けた
例で説明したが、第２の検出リング９の着磁部群８に隣
接させて基準位置用着磁部を設けてもよい。
の着磁部群５に隣接させて基準位置用着磁部６を設けた
例で説明したが、第２の検出リング９の着磁部群８に隣
接させて基準位置用着磁部を設けてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５２】（１）小型かつ低コストであり、自動車の
ステアリングシャフトのトルクとハンドルの操舵角を高
精度に検出できる。
ステアリングシャフトのトルクとハンドルの操舵角を高
精度に検出できる。
【００５３】（２）筒状の検出リングを用いているの
で、組立性が容易であり、組合せ時の寸法誤差が生じな
い。
で、組立性が容易であり、組合せ時の寸法誤差が生じな
い。
【００５４】（３）ＭＲ素子、ＧＭＲ素子などの磁気セ
ンサを使用しているので、検出感度が優れている。
ンサを使用しているので、検出感度が優れている。
【００５５】（４）小トルクから大トルクまで広範囲の
トルク検出に利用でき、ハンドルの操舵角も検出できる
ので、トータルとして低コスト化が図れる。
トルク検出に利用でき、ハンドルの操舵角も検出できる
ので、トータルとして低コスト化が図れる。
【図１】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。
【図２】磁気センサとしてＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ
素子を利用した場合の出力電圧とトルクの関係を示す図
である。
素子を利用した場合の出力電圧とトルクの関係を示す図
である。
【図３】磁気センサとしてＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ
素子を利用した場合の出力電圧と操舵角の関係を示す図
である。
素子を利用した場合の出力電圧と操舵角の関係を示す図
である。
【図４】図４（ａ）は、ＭＲ素子あるいはＧＭＲ素子の
動作原理を説明する図である。図４（ｂ）は、ＭＲ素子
あるいはＧＭＲ素子の特性を示す図である。
動作原理を説明する図である。図４（ｂ）は、ＭＲ素子
あるいはＧＭＲ素子の特性を示す図である。
【図５】従来のトルク検出装置の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図６】従来のトルク検出装置の一例を示す概略図であ
る。
る。
１ トルク検出装置
２ 入力軸
３ 出力軸
４ トーションバー
５，８ 着磁部群
６ 基準位置用着磁部
５ａ，５ｂ…、８ａ，８ｂ… 着磁部
７ 第１の検出リング
９ 第２の検出リング
１０ａ〜ｄ 磁気センサ
１１ 制御回路
Claims (5)
- 【請求項１】 入力軸と出力軸間を、入出力軸に内蔵さ
れるトーションバーで接続し、トーションバーの捩れ角
から入出力軸のトルクを検出するトルク検出装置におい
て、入力軸と出力軸の外周に、外周面端部に着磁部群を
設けた筒状の検出リングを、互いの着磁部群が近接する
ようにそれぞれ取り付けたことを特徴とするトルク検出
装置。 - 【請求項２】 一方の筒状の検出リングの着磁部群に隣
接させて基準位置用着磁部を設けた請求項１または２記
載のトルク検出装置。 - 【請求項３】 上記着磁部群は、４０個〜１００個の着
磁部でリング状に形成される請求項１記載のトルク検出
装置。 - 【請求項４】 各筒状の検出リングの近傍に、その着磁
部の表面に対向するように磁気センサを複数個設け、各
磁気センサと、これら磁気センサからの信号を処理する
制御回路とをそれぞれ接続した請求項１〜３いずれかに
記載のトルク検出装置。 - 【請求項５】 上記磁気センサは、磁気抵抗素子、巨大
磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子である請求項４
記載のトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120762A JP2003315180A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120762A JP2003315180A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315180A true JP2003315180A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29536893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120762A Pending JP2003315180A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003315180A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322784A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | トルク検出装置、回転速度検出装置及び回転角度検出装置 |
| JP2010190632A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | トルクセンサ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置 |
| JP2016512333A (ja) * | 2013-03-13 | 2016-04-25 | ティアックス エルエルシーＴｉａｘ Ｌｌｃ | トルクセンサ |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120762A patent/JP2003315180A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322784A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | トルク検出装置、回転速度検出装置及び回転角度検出装置 |
| JP2010190632A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | トルクセンサ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置 |
| JP2016512333A (ja) * | 2013-03-13 | 2016-04-25 | ティアックス エルエルシーＴｉａｘ Ｌｌｃ | トルクセンサ |
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