JP2010014462A - Rotary torque detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に自動車のステアリングの回転トルクの検出等に用いられる回転トルク検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational torque detecting device mainly used for detecting rotational torque of a steering wheel of an automobile.
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転トルク検出装置や回転角度検出装置を用いてステアリングの回転トルクや回転角度を検出し、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の各種制御を行うものが増えている。 In recent years, with the advancement of advanced functions of automobiles, various rotational torque detectors and rotational angle detectors are used to detect steering rotational torque and rotational angle, and to perform various control of vehicles such as power steering devices and brakes. Is increasing.
このような、従来の回転トルク検出装置について、図5及び図6を用いて説明する。 Such a conventional rotational torque detection device will be described with reference to FIGS.
図5は従来の回転トルク検出装置の側面図、図6は同分解斜視図であり、同図において、1はステアリングに連動して回転する略円筒状の第一の回転体、2はこの下方に配置された略円筒状の第二の回転体で、第一の回転体1と第二の回転体2の間には、上端が第一の回転体1に、下端が第二の回転体2に各々固着されたトーションバー等の略円筒状の連結体3が設けられている。
FIG. 5 is a side view of a conventional rotational torque detector, and FIG. 6 is an exploded perspective view. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a substantially cylindrical first rotating body that rotates in conjunction with steering, and Between the first rotator 1 and the
そして、4Aと4Bは略リング状の磁石で、例えば20〜40度前後の角度間隔でN極とS極が交互に形成されると共に、この磁石4Aが第一の回転体1の外周下端に、磁石4Bが第二の回転体2の外周上端に各々固着されている。
4A and 4B are substantially ring-shaped magnets, for example, N poles and S poles are alternately formed at an angular interval of about 20 to 40 degrees, and this
また、5は第一の回転体1と第二の回転体2の側方にほぼ平行に配置された配線基板で、左右面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、磁石4Aと4Bとの対向面には、AMR(異方性磁気抵抗)素子等の磁気検出素子6Aと6Bが各々装着されている。
Reference numeral 5 denotes a wiring board disposed substantially parallel to the sides of the first rotating body 1 and the second rotating
さらに、配線基板5にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子6Aと6Bに接続された制御手段7が形成されて、回転トルク検出装置10が構成されている。
Furthermore, the control means 7 connected to the
そして、このような回転トルク検出装置10が回転角度検出装置等と共に、第一の回転体1や第二の回転体2、連結体3内にステアリング軸が挿通され、第一の回転体1がステアリング軸に固着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段7がコネクタやリード線(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続される。
And such a rotational
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って第一の回転体1が回転し、連結体3が捩れた後、第一の回転体1にやや遅れて第二の回転体2が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体1に対する第二の回転体2の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きなため、第二の回転体2の回転の遅れが大きくなる。
In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 1 rotates along with this, and after the connecting
そして、この第一の回転体1や第二の回転体2の回転に伴って、これらの外周に固着された略リング状の磁石4Aと4Bも回転し、所定間隔で交互に形成されたN極とS極の極性が変化して、この極性の変化から磁気検出素子6Aと6Bが磁石4Aと4Bの回転角度を検出し、これが制御手段7へ入力される。
As the first rotating body 1 and the second rotating
なお、この時、上記のように第一の回転体1の回転に対し、連結体3を介して固着された第二の回転体2は、連結体3が捩れた後、第一の回転体1にやや遅れて回転するため、磁気検出素子6Aから出力される磁石4Aの回転角度信号と、磁気検出素子6Bから出力される磁石4Bの回転角度信号は位相差のあるものとなって制御手段7へ入力される。
At this time, the second rotating
そして、この磁気検出素子6Aと6Bからの磁石4Aと4Bの回転角度信号によって、制御手段7がステアリングの回転トルクを算出し、これが自動車本体の電子回路へ出力され、電子回路がこの回転トルクやステアリングの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算して、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の様々な制御が行われる。
Based on the rotation angle signals of the
つまり、例えば、車両が走行中でステアリングの回転トルクが小さな場合には、パワーステアリング装置の利きを緩めて、ステアリングホイールをある程度大きな力で操作するようにし、車両が停車していてステアリングの回転トルクが大きな場合には、パワーステアリング装置を大きく利かせて、軽い力でもステアリングホイールの操作を行えるように構成されているものであった。 In other words, for example, when the vehicle is running and the steering torque is small, the power steering device is loosened so that the steering wheel is operated with a relatively large force, and the vehicle is stopped and the steering torque is Is large, the power steering device can be used greatly, and the steering wheel can be operated even with a light force.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記従来の回転トルク検出装置においては、磁石4Aの回転角度を磁気検出素子6Aが、磁石4Bの回転角度を磁気検出素子6Bが各々検出し、これらの回転角度から制御手段7がステアリングの回転トルクを算出しているため、磁石4Aと4Bの各々の回転角度の検出誤差により、制御手段7の回転トルクの算出に誤差が生じ易いため、これに補正等を加えることが必要になってしまうという課題があった。
However, in the conventional rotational torque detecting device, the magnetism detecting element 6A detects the rotation angle of the
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a rotational torque detector that can detect rotational torque with high accuracy and reliability.
上記目的を達成するために本発明は、下面に突出部が形成された第一の磁性体を、ステアリングに連動して回転する第一の回転体に、上面に突出部が形成された第二の磁性体を、第一の回転体に連結体で固着された第二の回転体に各々固着すると共に、これら第一の磁性体と第二の磁性体の側方に磁石と磁気検出素子を設けて回転トルク検出装置を構成したものであり、回転に伴って第一の磁性体と第二の磁性体の突出部の対向面積が変化し、これに応じて変化する側方の磁石の磁気の強弱や方向を、磁気検出素子が検出することによって回転トルクの検出を行っているため、検出誤差が少なく、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるという作用を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first magnetic body having a protrusion formed on a lower surface, a first rotating body that rotates in conjunction with steering, and a second magnetic body having a protrusion formed on an upper surface. Are fixed to a second rotating body fixed to the first rotating body with a coupling body, and a magnet and a magnetic detecting element are provided on the sides of the first magnetic body and the second magnetic body. The rotational torque detector is provided and the opposing area of the protrusions of the first magnetic body and the second magnetic body changes with rotation, and the magnetism of the side magnet changes accordingly. Rotation torque is detected by detecting the strength and direction of the rotation by the magnetic detection element, so that it is possible to obtain a rotation torque detection device that can detect rotation torque with high accuracy and reliability with little detection error. It has the effect | action.
以上のように本発明によれば、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を実現することができるという有利な効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a rotational torque detector that can detect rotational torque with high accuracy and reliability.
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図4を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of background art, and detailed description is simplified.
(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態による回転トルク検出装置の側面図、図2は同分解斜視図であり、同図において、1は略円筒状でステアリングに連動して回転する鋼等の第一の回転体、2はこの下方に配置された略円筒状の第二の回転体で、第一の回転体1と第二の回転体2の間には、上端が第一の回転体1に、下端が第二の回転体2の各々固着された、トーションバー等の略円筒状で鋼等の連結体3が設けられている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a side view of a rotational torque detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the same. In FIG. One rotating
そして、11は略リング状でパーマロイや鉄、Ni−Fe合金等の第一の磁性体、12は同じく第二の磁性体で、第一の磁性体11下面には下方へ延出する複数の突出部11Aが、第二の磁性体12上面には上方へ延出する複数の突出部12Aが各々形成されると共に、第一の磁性体11が第一の回転体1の外周下端に、第二の磁性体12が第二の回転体2の外周上端に、複数の突出部11Aと12Aが所定の空隙で対向するように各々固着されている。
また、14は略角柱状でフェライトやNd−Fe−B合金等の磁石で、この磁石14が例えばN極を上方向、S極を下方向にして、第一の磁性体11と第二の磁性体12の側方に所定の間隙を空けて配置されている。
さらに、15は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、左右面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、第一の回転体1と第二の回転体2の側方にほぼ平行に配置され、磁石14中間部との対向面には、垂直方向の磁気を検出するホール素子や、水平方向の磁気を検出するGMR素子等の磁気検出素子16が実装装着されている。
Further,
そして、配線基板15にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子16に接続された制御手段17が形成されて、回転トルク検出装置20が構成されている。
And the control means 17 connected to the
つまり、この中立位置の状態では、図3(a)の部分側面図に示すように、複数の突出部11Aと12Aが同じ対向面積で向かい合っているため、磁界が磁石14左方に形成されて、磁石14の磁気M1は第一の磁性体11と第二の磁性体12側に流れ、右方には殆んど磁界が形成されないため、磁気検出素子16が検出する磁気M2は弱いものとなっている。
That is, in this neutral position state, as shown in the partial side view of FIG. 3A, the plurality of projecting
また、図1や図2において、21は外周に平歯車部が形成された略リング状で絶縁樹脂または金属製の回転歯車、22は同じく第一の検出歯車、23も同じく第二の検出歯車で、回転歯車21が第一の回転体1の外周上端に固着されると共に、この回転歯車21に第一の検出歯車22が、第一の検出歯車22に第二の検出歯車23が各々噛合している。
In FIGS. 1 and 2,
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転歯車21が最も大きく、第一の検出歯車22、第二の検出歯車23の順に、あるいは第二の検出歯車23、第一の検出歯車22の順に、小さなものとなっている。
The diameter and the number of teeth of these gears are the largest for the
そして、この第一の検出歯車22の中央には磁石24Aが、第二の検出歯車23の中央には磁石24Bが、各々インサート成形等により装着されると共に、これらの上方にほぼ平行に配置された配線基板25の、磁石24Aと24Bとの対向面には、AMR(異方性磁気抵抗)素子等の磁気検出素子26Aと26Bが各々装着されている。
A
さらに、配線基板25にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子26Aや26Bに接続された制御手段27が形成されて、回転角度検出部20Aが構成されている。
Furthermore, the control means 27 connected to the
つまり、本実施の形態においては、ステアリングの回転トルクを検出する回転トルク検出装置20に、ステアリングの回転角度を検出する回転角度検出部20Aが一体に形成された構成となっている。
That is, in the present embodiment, the
そして、このように構成された回転トルク検出装置20が、第一の回転体1や第二の回転体2、連結体3内にステアリング軸が挿通され、第一の回転体1がステアリング軸に固着されて、自動車のステアリングホイール下方に装着されると共に、制御手段17と27がコネクタやリード線(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続される。
And the rotational
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って第一の回転体1が回転し、この上端に固着された回転歯車21が回転するため、回転歯車21に噛合した第一の検出歯車22、及び第一の検出歯車22に噛合した第二の検出歯車23が連動して回転する。
In the above configuration, when the steering is rotated, the first rotating body 1 is rotated accordingly, and the
そして、第一の検出歯車22や第二の検出歯車23の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石24Aや24Bの磁気の方向が変化し、これを磁気検出素子26Aや26Bが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段27へ入力される。
Then, as the
なお、この時、第一の検出歯車22と第二の検出歯車23の歯数は異なっているため、磁気検出素子26Aから出力される回転角度信号と、磁気検出素子26Bから出力される回転角度信号とは、データ波形の形状が異なり位相差のあるものとなって制御手段27へ入力される。
At this time, since the number of teeth of the
そして、制御手段27がこの波形の異なる二つの回転角度信号、及び回転歯車21に対する第一の検出歯車22と第二の検出歯車23の各平歯車部の歯数から、回転歯車21の回転角度を演算、つまり、ステアリングの回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力される。
Then, the control means 27 calculates the rotation angle of the
また、この時、ステアリングと第一の回転体1の回転に伴って、連結体3が捩れた後、第一の回転体1にやや遅れて第二の回転体2が回転するが、この時、例えば車両が走行時には回転トルクが小さいため、第一の回転体1に対する第二の回転体2の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きなため、第二の回転体2の回転の遅れが大きくなる。
At this time, the connecting
そして、この第一の回転体1や第二の回転体2の回転に伴って、これらの外周に固着された略リング状の第一の磁性体11と第二の磁性体12も回転するが、上記のように、第二の磁性体12は第一の磁性体11よりもやや遅れて回転するため、図3(b)に示すように、複数の突出部11Aと12Aの位置がずれ、これらの対向面積が変化する。
As the first rotating body 1 and the second
このため、磁石14から左方の第一の磁性体11と第二の磁性体12側に流れる磁気M1が、中立位置の状態に比べて弱まり、逆に右方に形成される磁界が大きくなって、磁気検出素子16が検出する磁気M2が強いものとなり、この磁気の変化から制御手段17が第一の磁性体11と第一の回転体1、すなわちステアリングの回転トルクを算出し、これが自動車本体の電子回路へ出力される。
For this reason, the magnetism M1 which flows from the
そして、この制御手段17からの回転トルクや、制御手段27からの回転角度、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを電子回路が演算して、パワーステアリング装置やブレーキ等の車両の様々な制御が行われる。 The electronic circuit calculates various data from the rotational torque from the control means 17, the rotational angle from the control means 27, or the speed sensor mounted on each part of the vehicle body, and the power steering device, brake, etc. Various controls of the vehicle are performed.
つまり、例えば、制御手段17からの回転トルクによって、車両の走行や停車に合わせて、ステアリングホイールの操作力を調整するパワーステアリング装置の制御や、制御手段27からの回転角度によって、ステアリングホイールの回転に応じたブレーキ制御等が行われるように構成されている。 That is, for example, the rotation of the steering wheel is controlled by the control of the power steering device that adjusts the operating force of the steering wheel according to the running or stopping of the vehicle by the rotational torque from the control means 17 or the rotational angle from the control means 27. Brake control or the like according to the control is performed.
また、この時、回転トルクの検出を上記のように、第一の回転体1の外周に固着された第一の磁性体11と、第一の回転体1よりもやや遅れて回転する第二の回転体2の外周に固着された第二の磁性体12の、下面と上面に各々形成された複数の突出部11Aと12Aの、対向面積の変化に応じた磁石14の磁気の変化によって行っているため、検出誤差が少なく、確実な回転トルクの検出が可能なようになっている。
At this time, as described above, the rotation torque is detected by the first
すなわち、ステアリングの回転に伴って、所定の間隙で配置された複数の突出部11Aと12Aの対向面積が変化し、これに応じて変化する磁石14の磁気の変化を磁気検出素子16が検出すると共に、この一つの磁気検出素子16からの磁気信号によって、制御手段17がステアリングの回転トルクを算出しているため、検出誤差が少なくなると共に、制御手段17が複雑な演算や補正等を行うことなく、高精度で確実な回転トルクの検出を行えるように構成されている。
That is, as the steering rotates, the opposing areas of the plurality of
また、N極とS極が所定の角度間隔で交互に形成された磁石や、複数の磁気検出素子等を用いることなく、棒状の磁石14や一つの磁気検出素子16で回転トルク検出装置20を形成することによって、装置を簡易で安価に構成することができるようになっている。
Further, the rotational
さらに、図4の部分側面図に示すように、第一の磁性体11と第二の磁性体12の側方に、略L字状でパーマロイや鉄、Ni−Fe合金等の複数のヨーク28を配置し、このヨーク28の間に磁石14Aと磁気検出素子16Aを上下に配列した構成とすれば、磁石14Aの磁気がヨーク28を介して効率良く第一の磁性体11と第二の磁性体12に伝わるため、磁気もれが少なくなり、より確実に回転トルクを検出することができる。
Further, as shown in the partial side view of FIG. 4, a plurality of
また、第一の磁性体11下面の突出部11Aと第二の磁性体12上面の突出部12Aを各々傾斜面に形成し、この傾斜面同士を対向させるようにすれば、平面で対向させた場合に比べ、第一の磁性体11と第二の磁性体12の回転時の磁気の変化が大きくなるため、さらに高精度に回転トルクの検出を行うことが可能となる。
Moreover, if the
このように本実施の形態によれば、下面に突出部11Aが形成された第一の磁性体11を、ステアリングに連動して回転する第一の回転体1に、上面に突出部12Aが形成された第二の磁性体12を、第一の回転体1に連結体3で固着された第二の回転体2に各々固着すると共に、これら第一の磁性体11と第二の磁性体12の側方に磁石14と磁気検出素子16を設けることによって、回転に伴って第一の磁性体11と第二の磁性体12の突出部11Aと12Aの対向面積が変化し、これに応じて変化する側方の磁石14の磁気の強弱や方向を、磁気検出素子16が検出して回転トルクの検出を行っているため、検出誤差が少なく、高精度で確実な回転トルクの検出が可能な回転トルク検出装置を得ることができるものである。
As described above, according to the present embodiment, the first
なお、以上の説明では、回転歯車21に第一の検出歯車22を、第一の検出歯車22に第二の検出歯車23を各々噛合させて、回転角度検出部20Aを形成した構成について説明したが、第一の検出歯車22と第二の検出歯車23の両方を、回転歯車21に噛合させた構成や、あるいは、いずれか一方のみを回転歯車21に噛合させた構成としてもよい。
In the above description, the configuration in which the
本発明による回転トルク検出装置は、高精度で確実な回転トルクの検出が可能なものを実現することができ、自動車のステアリングの回転トルクの検出等に有用である。 The rotational torque detecting device according to the present invention can realize a device that can detect rotational torque with high accuracy and reliability, and is useful for detecting rotational torque of a steering of an automobile.
1 第一の回転体
2 第二の回転体
3 連結体
11 第一の磁性体
11A、12A 突出部
12 第二の磁性体
14、14A 磁石
15 配線基板
16、16A 磁気検出素子
17 制御手段
20 回転トルク検出装置
20A 回転角度検出部
21 回転歯車
22 第一の検出歯車
23 第二の検出歯車
24A、24B 磁石
25 配線基板
26A、26B 磁気検出素子
27 制御手段
28 ヨーク
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011191159A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Panasonic Corp | Rotary angle and rotary torque sensing device |
US8528422B2 (en) | 2010-09-13 | 2013-09-10 | Jtekt Corporation | Torque and index detection apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011191159A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Panasonic Corp | Rotary angle and rotary torque sensing device |
US8528422B2 (en) | 2010-09-13 | 2013-09-10 | Jtekt Corporation | Torque and index detection apparatus |
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