JP2010151581A - Rotational torque detection device - Google Patents

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JP2010151581A JP2008329318A JP2008329318A JP2010151581A JP 2010151581 A JP2010151581 A JP 2010151581A JP 2008329318 A JP2008329318 A JP 2008329318A JP 2008329318 A JP2008329318 A JP 2008329318A JP 2010151581 A JP2010151581 A JP 2010151581A
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Muneto Hirose
心人 廣瀬
Kiyotaka Sasanouchi
清孝 笹之内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotational torque detection device capable of precisely and reliably detecting rotational torque, in the rotational torque detection device mainly used in the detection of the rotational torque of a steering of a vehicle or the like. <P>SOLUTION: The rotational torque detection device 22 is obtained, in which the rotational torque is precisely and reliably detected because external magnetism is prevented to reduce detection errors of a magnetic detection element 19 by providing a magnetic part 11A or 14A on at least one of a lower end of an outer circumference of a first rotor 11 covering the magnetic detection element 19 and an upper end of an outer circumference of a second rotor 14, and integration with another device using a magnet such as a rotational angle detection part 22A is easily achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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

近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転トルク検出装置や回転角度検出装置を用いてステアリングの回転トルクや回転角度を検出し、パワーステアリング装置やブレーキ装置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 the rotational torque and rotational angle of the steering and perform various controls of the vehicle such as a power steering device and a brake device. Things are increasing.

このような、従来の回転トルク検出装置について、図7及び図8を用いて説明する。   Such a conventional rotational torque detection device will be described with reference to FIGS.

図7は従来の回転トルク検出装置の側面図、図8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は略円筒状の磁石で、N極とS極が例えば20〜40度前後の角度間隔で交互に形成された磁石2が、第一の回転体1の外周下端に固着されている。   FIG. 7 is a side view of a conventional rotational torque detection device, and FIG. 8 is an exploded perspective view thereof. In FIG. 7, 1 is a substantially cylindrical first rotating body that rotates in conjunction with steering, and 2 is a substantially cylindrical shape. A magnet 2 in which an N pole and an S pole are alternately formed at an angular interval of, for example, about 20 to 40 degrees is fixed to the lower end of the outer periphery of the first rotating body 1.

そして、3は略円筒状の第二の回転体、4は内周に複数の突起部4Aが形成された第一の磁性体、5は第一の磁性体4とは異なる箇所に複数の突起部5Aが形成された第二の磁性体で、第二の回転体3が第一の回転体1の下方に配置されると共に、第一の磁性体4と第二の磁性体5がスペーサ6を介して、磁石2に対向して第二の回転体3上端に各々固着されている。   Reference numeral 3 denotes a substantially cylindrical second rotating body, 4 denotes a first magnetic body having a plurality of protrusions 4A formed on the inner periphery, and 5 denotes a plurality of protrusions at a location different from the first magnetic body 4. In the second magnetic body in which the portion 5A is formed, the second rotating body 3 is disposed below the first rotating body 1, and the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 are the spacers 6. The second rotating body 3 is fixed to the upper end of the second rotating body 3 so as to face the magnet 2.

また、7は第一の回転体1と第二の回転体3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2との対向面には、第一の磁性体4と第二の磁性体5の間に配設された、ホール素子等の磁気検出素子8が装着されている。   Reference numeral 7 denotes a wiring board disposed substantially parallel to the sides of the first rotating body 1 and the second rotating body 3, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the left and right surfaces, and a magnet. 2 is mounted with a magnetic detection element 8 such as a Hall element disposed between the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5.

さらに、配線基板7にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子8に接続された制御手段9が形成されると共に、第一の回転体1と第二の回転体3の間には、上端が第一の回転体1に、下端が第二の回転体3に各々固着されたトーションバー等の略円柱状の連結体10が設けられて、回転トルク検出装置が構成されている。   Further, a control means 9 connected to the magnetic detection element 8 is formed on the wiring board 7 by electronic parts such as a microcomputer, and an upper end is provided between the first rotating body 1 and the second rotating body 3. The first rotating body 1 is provided with a substantially cylindrical connecting body 10 such as a torsion bar whose lower end is fixed to the second rotating body 3 to constitute a rotational torque detecting device.

そして、このような回転トルク検出装置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3にステアリング軸が装着されて、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9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。   Such a rotational torque detection device is mounted on the first rotary body 1 and the second rotary body 3 together with the rotation angle detection device and the like, and is mounted below the steering wheel of the automobile and controlled. The means 9 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、これに伴って第一の回転体1が回転し、連結体10が捩じれた後、第一の回転体1にやや遅れて第二の回転体3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3の回転の遅れは少なく、停車時には回転トルクが大きいため、第二の回転体3の回転の遅れが大きくなる。   In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 1 rotates along with this, and after the connecting body 10 is twisted, the second rotating body 3 is slightly delayed from the first rotating body 1. At this time, for example, the rotational torque is small when the vehicle is traveling, so that the delay in the rotation of the second rotating body 3 with respect to the first rotating body 1 is small, and the rotational torque is large when the vehicle is stopped. The delay in rotation of the body 3 is increased.

そして、この第一の回転体1と第二の回転体3の回転に伴って、これらに固着された磁石2と、これにやや遅れて第一の磁性体4と第二の磁性体5も回転し、所定間隔で交互に形成された磁石2のN極とS極の磁気の変化を、磁気検出素子8が第一の磁性体4と第二の磁性体5を介して検出し、これが制御手段9へ入力される。   And with rotation of this 1st rotary body 1 and the 2nd rotary body 3, the magnet 2 fixed to these, and the 1st magnetic body 4 and the 2nd magnetic body 5 are somewhat behind this, too. The magnetic detection element 8 detects the change in magnetism between the N pole and the S pole of the magnet 2 that rotates and is alternately formed at a predetermined interval, via the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5, Input to the control means 9.

なお、この時、磁気検出素子8が検出する磁気は、磁石2が固着された第一の回転体1に対し、第一の磁性体4と第二の磁性体5が固着された第二の回転体3の、回転の遅れが少ない場合には磁気が弱く、回転の遅れが大きな場合には磁気が強くなる。   At this time, the magnetism detected by the magnetism detecting element 8 is the second magnet in which the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 are fixed to the first rotating body 1 to which the magnet 2 is fixed. When the rotation delay of the rotating body 3 is small, the magnetism is weak, and when the rotation delay is large, the magnetism is strong.

そして、この第一の磁性体4と第二の磁性体5を介して検出された磁気検出素子8の磁気の強弱から、制御手段9がステアリングの回転トルクを算出して、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装置等の車両の様々な制御が行われる。   Then, the control means 9 calculates the rotational torque of the steering from the strength of the magnetism of the magnetic detection element 8 detected via the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5, and this is the electronic torque of the automobile body. Output to the circuit, and the electronic circuit calculates various data from the rotational torque, the rotational angle of the steering wheel, the speed sensor mounted on each part of the vehicle body, etc. Control is performed.

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重い力で回転操作するようにし、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回転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 rotated with a heavy force, and the vehicle stops and the steering wheel rotates. When the torque is large, the power steering device is used greatly, and the steering wheel can be rotated even with a light force.

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

しかしながら、上記従来の回転トルク検出装置においては、近傍に配置された回転角度検出装置に磁石が用いられていた場合や、あるいは近くに磁気を生ずる装置が配置されていた場合、これらの磁気の影響によって、磁気検出素子8が検出する磁石2の磁気に誤差が生じる場合があり、これを防ぐために制御手段9で補正等の演算処理を行う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 detection device, when a magnet is used in the rotation angle detection device arranged in the vicinity, or when a device that generates magnetism is arranged nearby, the influence of these magnetisms. Therefore, there is a case where an error occurs in the magnetism of the magnet 2 detected by the magnetic detection element 8, and there is a problem that it is necessary to perform arithmetic processing such as correction in the control means 9 in order to prevent this.

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、磁気検出素子を覆う第一の回転体の下端外周、または第二の回転体の上端外周の少なくとも一方に、磁性部を設けて回転トルク検出装置を構成したものであり、第一の回転体の下端外周または第二の回転体の上端外周の磁性部によって、外部からの磁気を防ぎ、磁気検出素子の検出誤差を少なくできるため、高精度で確実な回転トルクの検出が行えると共に、回転角度検出装置等の磁石を用いる他の装置との一体化も、容易に図ること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 rotational torque detection device by providing a magnetic part on at least one of the outer periphery of the lower end of the first rotating body or the outer periphery of the upper end of the second rotating body that covers the magnetic detection element. The magnetic part at the outer periphery of the lower end of the first rotating body or the outer periphery of the upper end of the second rotating body can prevent magnetism from the outside and reduce the detection error of the magnetic detecting element. In addition to being able to detect the rotational torque, it is possible to obtain a rotational torque detecting device that can be easily integrated with other devices using magnets such as a rotational angle detecting device.

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6を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

(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断面図、図2は同分解斜視図であり、同図において、11は略円筒状でステアリングに連動して回転するポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の第一の回転体、12は略円筒状で銅やアルミニウム等の保持体、13は略円筒状または略リング状でフェライトやNd−Fe−B合金等の磁石で、このN極とS極が例えば30度や15度前後の所定の角度間隔で交互に形成された磁石13が、保持体12の外周下端に固着されると共に、この保持体12の外周上方が第一の回転体11の内周上方に固着されている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotational torque detector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, in which 11 is a substantially cylindrical shape, such as polybutylene terephthalate that rotates in conjunction with steering The first rotating body 12 made of an insulating resin, 12 is a substantially cylindrical holder such as copper or aluminum, and 13 is a substantially cylindrical or substantially ring-shaped magnet such as ferrite or Nd-Fe-B alloy. A magnet 13 in which poles and S poles are alternately formed at a predetermined angular interval of, for example, 30 degrees or 15 degrees is fixed to the lower end of the outer periphery of the holding body 12, and the upper periphery of the holding body 12 is the first on the outer periphery. Fixed to the upper part of the inner periphery of the rotating body 11.

そして、14は略円筒状でポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の第二の回転体、15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、16は同じく第二の磁性体で、第二の回転体14が第一の回転体11の下方に配置されると共に、第一の磁性体15の内周には複数の突起部15Aが、第二の磁性体16の内周には突起部15Aとは異なる箇所に複数の突起部16Aが、例えば6個あるいは12個ずつ各々形成され、これらが磁石13外周と所定の間隙を空けて対向している。   14 is a substantially cylindrical second rotating body made of an insulating resin such as polybutylene terephthalate, 15 is a substantially ring-shaped first magnetic body such as permalloy, iron, Ni-Fe alloy, and 16 is a second rotating body. The second rotating body 14 is disposed below the first rotating body 11, and a plurality of protrusions 15 </ b> A are provided on the inner periphery of the first magnetic body 15. A plurality of protrusions 16A, for example, six or twelve are formed on the inner periphery of the magnet 13 at positions different from the protrusions 15A, respectively, and these are opposed to the outer periphery of the magnet 13 with a predetermined gap.

また、17は略リング状で銅やアルミニウムまたは絶縁樹脂製のスペーサで、このスペーサ17を介して第一の磁性体15と第二の磁性体16が、磁石13に対向して第二の回転体14上端に各々固着されている。   Reference numeral 17 denotes a substantially ring-shaped spacer made of copper, aluminum, or insulating resin. The first magnetic body 15 and the second magnetic body 16 are opposed to the magnet 13 via the spacer 17 and are rotated in the second direction. Each is fixed to the upper end of the body 14.

さらに、18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11と第二の回転体14の側方にほぼ平行に配置され、磁石13との対向面には、第一の磁性体15と第二の磁性体16の間に配設された、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19が実装装着されている。   Further, 18 is a wiring board such as paper phenol or glass epoxy, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on the left and right sides, and the side of the first rotating body 11 and the second rotating body 14. Are arranged between the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16 on the surface facing the magnet 13, and a Hall element for detecting magnetism in the vertical direction and a horizontal direction A magnetic detecting element 19 such as a GMR element for detecting the magnetism is mounted and mounted.

そして、配線基板18にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子19に接続された制御手段20が形成されると共に、第一の回転体11と第二の回転体14の間には、上端が第一の回転体11に、下端が第二の回転体14に各々固着されたトーションバー等の略円柱状で鋼等の連結体21が設けられている。   A control means 20 connected to the magnetic detection element 19 is formed on the wiring board 18 by an electronic component such as a microcomputer, and an upper end is provided between the first rotating body 11 and the second rotating body 14. The first rotating body 11 and the connecting body 21 made of steel or the like having a substantially cylindrical shape such as a torsion bar each having a lower end fixed to the second rotating body 14 are provided.

さらに、磁気検出素子19を覆う第一の回転体11の下端外周と、第二の回転体14の上端外周には、インサート成形等によって、略リング状で外周側面を覆う、パーマロイや鉄、Ni−Fe合金等の磁性部11Aと14Aが各々一体に形成されて、回転トルク検出装置22が構成されている。   Furthermore, the outer periphery of the lower end of the first rotating body 11 covering the magnetic detection element 19 and the outer periphery of the upper end of the second rotating body 14 are made of permalloy, iron, Ni, etc., covering the outer peripheral side surface in a substantially ring shape by insert molding or the like. A rotational torque detector 22 is configured by integrally forming magnetic portions 11A and 14A such as an Fe alloy.

また、23は外周下面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、24は外周側面に平歯車部が形成された第一の検出歯車、25も同じく第二の検出歯車で、回転歯車23が第一の回転体11外周下端に固着されると共に、この回転歯車23に第一の検出歯車24が、第一の検出歯車24に第二の検出歯車25が各々噛合している。   Reference numeral 23 denotes a substantially ring-shaped insulating resin or metal rotating gear having a spur gear portion formed on the outer peripheral lower surface, 24 a first detection gear having a spur gear portion formed on the outer peripheral side surface, and 25 a second same. The rotation gear 23 is fixed to the lower end of the outer periphery of the first rotating body 11, the first detection gear 24 is connected to the rotation gear 23, and the second detection gear 25 is connected to the first detection gear 24. Each meshes.

なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転歯車23が最も大きく、第一の検出歯車24、第二の検出歯車25の順に小さくなっており、例えば、回転歯車23の歯数が48、第一の検出歯車24の歯数が32、第二の検出歯車25の歯数が28となっている。   Note that the diameter and the number of teeth of these gears are the largest in the rotating gear 23, decreasing in the order of the first detecting gear 24 and the second detecting gear 25. For example, the number of teeth of the rotating gear 23 is 48, The number of teeth of the first detection gear 24 is 32, and the number of teeth of the second detection gear 25 is 28.

そして、この第一の検出歯車24の中央には磁石26Aが、第二の検出歯車25の中央には磁石26Bが、各々インサート成形等により装着されると共に、これらの側方にほぼ平行に配置された配線基板18の、磁石26Aと26B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27Aと27Bが各々装着されている。   A magnet 26A is attached to the center of the first detection gear 24, and a magnet 26B is attached to the center of the second detection gear 25 by insert molding or the like, and arranged substantially parallel to the sides thereof. Magnetic detection elements 27A and 27B such as AMR (anisotropic magnetoresistive) elements are mounted on the facing surfaces of the wiring board 18 facing the magnets 26A and 26B, respectively.

さらに、配線基板18にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子27Aや27Bに接続された制御手段28が形成されて、回転角度検出部22Aが構成されている。   Furthermore, the control means 28 connected to the magnetic detection elements 27A and 27B is formed on the wiring board 18 by electronic parts such as a microcomputer, and the rotation angle detection unit 22A is configured.

つまり、本実施の形態においては、ステアリングの回転トルクを検出する回転トルク検出装置22の下方に、ステアリングの回転角度を検出する回転角度検出部22Aが一体に形成された構成となっている。   In other words, in the present embodiment, a rotation angle detection unit 22A that detects the rotation angle of the steering is integrally formed below the rotation torque detection device 22 that detects the rotation torque of the steering.

そして、このように構成された回転トルク検出装置20が、第一の回転体11や第二の回転体14にステアリング軸が装着されて、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20や28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。   The rotational torque detection device 20 configured as described above is mounted on the first rotating body 11 and the second rotating body 14 with a steering shaft and mounted below the steering wheel of the automobile, and the control means 20. And 28 are connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector, a lead wire (not shown) or the like.

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、これに伴って第一の回転体11が回転し、この下端に固着された回転歯車23が回転するため、回転歯車23に噛合した第一の検出歯車24、及び第一の検出歯車24に噛合した第二の検出歯車25が各々連動して回転する。   In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the first rotating body 11 is rotated with the rotation of the steering wheel, and the rotating gear 23 fixed to the lower end is rotated. Therefore, the first detecting gear meshed with the rotating gear 23 is rotated. 24 and the second detection gear 25 meshed with the first detection gear 24 rotate in conjunction with each other.

そして、第一の検出歯車24や第二の検出歯車25の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石26Aや26Bの磁気の方向が変化し、これを磁気検出素子27Aや27B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28へ入力される。   Then, as the first detection gear 24 and the second detection gear 25 rotate, the direction of magnetism of the magnets 26A and 26B mounted at the center thereof changes, and this is detected by the magnetic detection elements 27A and 27B. Then, a sine wave, cosine wave, or substantially sawtooth detection signal that repeatedly increases and decreases is input to the control means 28.

なお、この時、第一の検出歯車24と第二の検出歯車25の歯数は異なっているため、磁気検出素子27Aから出力される回転角度信号と、磁気検出素子27B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28へ入力される。   At this time, since the number of teeth of the first detection gear 24 and the second detection gear 25 is different, the rotation angle signal output from the magnetic detection element 27A and the rotation angle output from the magnetic detection element 27B. The signal is input to the control means 28 with a data waveform having a different shape and a phase difference.

そして、制御手段28がこの波形の異なる二つの回転角度信号、及び回転歯車23に対する第一の検出歯車24と第二の検出歯車25の各平歯車部の歯数から、回転歯車23の回転角度を演算、つまり、ステアリング軸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 28 determines the rotation angle of the rotation gear 23 from the two rotation angle signals having different waveforms and the number of teeth of each spur gear portion of the first detection gear 24 and the second detection gear 25 with respect to the rotation gear 23. Is calculated, that is, the rotation angle of the steering shaft is detected and output to the electronic circuit of the automobile body.

また、この時、ステアリング軸と第一の回転体11の回転に伴って、連結体21が捩じれた後、第一の回転体11にやや遅れて第二の回転体14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11に対する第二の回転体14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14の回転の遅れが大きくなる。   At this time, after the connecting body 21 is twisted with the rotation of the steering shaft and the first rotating body 11, the second rotating body 14 rotates slightly behind the first rotating body 11. When the vehicle is running, for example, the rotational torque is small, so the delay in the rotation of the second rotating body 14 with respect to the first rotating body 11 is small, and when the vehicle is stopped, the rotational torque is large. The delay increases.

そして、この第一の回転体11と第二の回転体14の回転に伴って、これらに固着された磁石13と、これにやや遅れて第一の磁性体15と第二の磁性体16も回転し、所定間隔で交互に形成された磁石13のN極とS極の磁気の変化を、磁気検出素子19が第一の磁性体15と第二の磁性体16を介して検出し、これが制御手段20へ入力される。   Then, as the first rotating body 11 and the second rotating body 14 rotate, the magnets 13 fixed to them, and the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16 are slightly delayed. The magnetic detection element 19 detects the change in magnetism between the N pole and the S pole of the magnet 13 that rotates and is alternately formed at a predetermined interval, via the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16, Input to the control means 20.

つまり、ステアリングホイールが回転操作されず中立位置で、車両が直進状態にある場合には、図3(a)の部分側面図に示すように、第一の磁性体15内周の複数の突起部15Aと、これとは異なる箇所に形成された第二の磁性体16内周の複数の突起部16Aの中心が、磁石13の所定の角度間隔で交互に形成されたN極とS極の中心に各々あるため、磁力が釣り合った状態となっており、第一の磁性体15と第二の磁性体16の間には磁束が発生せず、これらの間に配設された磁気検出素子19が検出する磁気は0となっている。   That is, when the steering wheel is not rotated and is in a neutral position and the vehicle is in a straight traveling state, a plurality of protrusions on the inner periphery of the first magnetic body 15 as shown in the partial side view of FIG. The center of the plurality of protrusions 16A on the inner periphery of the second magnetic body 16 formed at a location different from 15A and the center of the N pole and the S pole formed alternately at predetermined angular intervals of the magnet 13 Therefore, the magnetic force is balanced, and no magnetic flux is generated between the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16, and the magnetic detection element 19 disposed between them. The detected magnetism is zero.

これに対し、小さな回転トルクでステアリングホイールが回転され、磁石13に対して第一の磁性体15と第二の磁性体16がやや遅れて回転した場合には、図3(b)に示すように、突起部15AがN極、突起部16AがS極の極性となるため、第一の磁性体15から第二の磁性体16への方向の磁束が発生し、この磁気を磁気検出素子19が検出する。   On the other hand, when the steering wheel is rotated with a small rotational torque and the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16 rotate with a slight delay with respect to the magnet 13, as shown in FIG. In addition, since the protrusion 15A has an N pole and the protrusion 16A has an S pole, a magnetic flux in the direction from the first magnetic body 15 to the second magnetic body 16 is generated. Will detect.

また、回転トルクが大きな場合には、磁石13に対して第一の磁性体15と第二の磁性体16が大きく遅れて回転するため、図3(c)に示すように、第一の磁性体15から第二の磁性体16への方向の磁気が強いものとなって、この強い磁気を磁気検出素子19が検出する。   When the rotational torque is large, the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16 rotate with a large delay with respect to the magnet 13, so that the first magnetic body 15 is rotated as shown in FIG. The magnetism in the direction from the body 15 to the second magnetic body 16 becomes strong, and the magnetism detecting element 19 detects this strong magnetism.

そして、この第一の磁性体15と第二の磁性体16を介して検出された磁気検出素子19の磁気の強弱から、制御手段20がステアリング軸の回転トルクを算出して、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上述した制御手段28からのステアリング軸の回転角度、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装置等の車両の様々な制御が行われる。   The control means 20 calculates the rotational torque of the steering shaft from the strength of the magnetism of the magnetic detection element 19 detected through the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16, and this is calculated as The power steering device outputs to the electronic circuit, and the electronic circuit calculates the rotational torque, the rotation angle of the steering shaft from the control means 28 described above, or various data from a speed sensor mounted on each part of the vehicle body. Various controls of the vehicle such as the brake device and the brake device are performed.

つまり、例えば、制御手段20からの回転トルクによって、車両の走行や停車状態に合わせて、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28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装置の制御等が行われるように構成されている。   That is, for example, the control of the power steering device that adjusts the operating force of the steering wheel according to the running or stopped state of the vehicle by the rotational torque from the control means 20, or the rotation angle from the control means 28, The brake device is controlled in accordance with the rotation.

また、この時、上述したように、磁気検出素子19を覆う第一の回転体11の下端外周と、第二の回転体14の上端外周には、磁性部11Aと14Aが各々形成されているため、一体に設けられた回転角度検出部22Aの磁石26Aや26Bからの磁気や、あるいは近くに配置された磁気を生ずる装置等からの磁気が、この磁性部11Aと14Aによってシールドされ、磁気検出素子19が誤差なく磁気の強弱を検出できるようになっている。   At this time, as described above, the magnetic portions 11A and 14A are formed on the outer periphery of the lower end of the first rotating body 11 and the outer periphery of the upper end of the second rotating body 14 covering the magnetic detection element 19, respectively. Therefore, magnetism from the magnets 26A and 26B of the rotation angle detector 22A provided integrally or magnetism from a device that generates magnetism arranged nearby is shielded by the magnetic parts 11A and 14A, and magnetic detection is performed. The element 19 can detect the strength of magnetism without error.

すなわち、第一の回転体11下端外周と第二の回転体14上端外周に設けた磁性部11Aと14Aによって、外部からの磁気を防ぎ、磁気検出素子19の検出誤差を少なくできるため、制御手段20での補正等の演算処理を行わなくとも、高精度で確実な回転トルクの検出が可能になると共に、磁石26Aや26Bを用いた回転角度検出部22Aとの一体化も、容易に図ることができるように構成されている。   That is, since the magnetic portions 11A and 14A provided at the outer periphery of the lower end of the first rotating body 11 and the upper end of the second rotating body 14 can prevent magnetism from the outside and reduce the detection error of the magnetic detecting element 19, the control means Even without performing arithmetic processing such as correction at 20, high-precision and reliable rotation torque can be detected, and integration with the rotation angle detector 22A using the magnets 26A and 26B can be easily achieved. It is configured to be able to.

なお、以上の説明では、回転トルク検出装置22の下方に、回転角度検出部22Aを一体に形成した構成について説明したが、図4や図5に示すように、側方に回転角度検出部22Aを形成した構成としてもよい。   In the above description, the configuration in which the rotation angle detection unit 22A is integrally formed below the rotation torque detection device 22 has been described. However, as shown in FIGS. 4 and 5, the rotation angle detection unit 22A is formed laterally. It is good also as a structure which formed.

つまり、図4は本発明の他の実施の形態による回転トルク検出装置の断面図、図5は同斜視図であり、同図において、外周側面に平歯車部が形成された回転歯車23Aが、第一の回転体11外周下端に固着されると共に、この回転歯車23Aに第一の検出歯車24が、第一の検出歯車24に第二の検出歯車25が各々噛合している。   That is, FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotational torque detector according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view thereof. In FIG. The first detection gear 24 is fixed to the lower end of the outer periphery of the first rotating body 11, and the first detection gear 24 is engaged with the rotation gear 23A, and the second detection gear 25 is engaged with the first detection gear 24, respectively.

そして、この第一の検出歯車24と第二の検出歯車25の上方に、ほぼ平行に配置された配線基板18の下面には、磁石26Aと26Bと対向する磁気検出素子27Aと27Bが実装され、これらが制御手段28に接続されて、回転角度検出部22Bが構成されている。   Magnetic detection elements 27A and 27B facing the magnets 26A and 26B are mounted on the lower surface of the wiring board 18 arranged substantially in parallel above the first detection gear 24 and the second detection gear 25. These are connected to the control means 28, and the rotation angle detection part 22B is comprised.

なお、第一の磁性体15と第二の磁性体16の間に、磁石13と対向した磁気検出素子19が配設されていることや、第一の回転体11と第二の回転体14の間に、連結体21が設けられていること等は、上述した構成と同様である。   Note that a magnetic detection element 19 facing the magnet 13 is disposed between the first magnetic body 15 and the second magnetic body 16, or the first rotating body 11 and the second rotating body 14. Between these, the connection body 21 is provided in the same manner as described above.

さらに、磁気検出素子19を覆う第一の回転体11の下端外周と、第二の回転体14の上端外周には、インサート成形等によって、略L字状で外周側面に加え上面も覆う、磁性部11Bと14Bが各々一体に形成されている。   Furthermore, the outer periphery of the lower end of the first rotating body 11 covering the magnetic detection element 19 and the outer periphery of the upper end of the second rotating body 14 are substantially L-shaped by insert molding or the like and cover the upper surface in addition to the outer peripheral side surface. The parts 11B and 14B are integrally formed.

すなわち、回転トルク検出装置22の側方に回転角度検出部22Bを形成すると共に、略L字状の磁性部11Bと14Bで磁気検出素子19の周囲を覆うことによって、さらに外部からの磁気を防ぎ、磁気検出素子19の検出誤差をより少なくできるように構成されている。   That is, the rotation angle detection unit 22B is formed on the side of the rotation torque detection device 22, and the magnetic detection element 19 is covered with the substantially L-shaped magnetic units 11B and 14B, thereby further preventing external magnetism. The detection error of the magnetic detection element 19 can be reduced.

そして、以上のように、回転トルク検出装置22の下方または側方に、回転角度検出部22Aや22Bを一体に形成することによって、磁気検出素子19や磁気検出素子27Aと27B、制御手段20や28を、一枚の配線基板18上に全て形成できるため、複数の配線基板を用いたり、あるいはこれらをリード線等で接続したりする必要がなくなり、組立ても容易で安価に回転トルク検出装置を形成することができるようになっている。   As described above, the rotation angle detectors 22A and 22B are integrally formed below or on the side of the rotation torque detection device 22, so that the magnetic detection element 19, the magnetic detection elements 27A and 27B, the control means 20, 28 can be formed all on one wiring board 18, so that it is not necessary to use a plurality of wiring boards or connect them with lead wires or the like. It can be formed.

なお、以上の説明では、磁性部11Aや14A、11Bや14Bを、インサート成形等によって、第一の回転体11と第二の回転体14に一体に形成した構成について説明したが、略リング状磁性部11Aや14A、または略L字状の磁性部11Bや14Bを別体で形成し、これらを第一の回転体11や第二の回転体14に嵌合させる構成としてもよい。   In the above description, the magnetic parts 11A, 14A, 11B, and 14B have been described as being formed integrally with the first rotating body 11 and the second rotating body 14 by insert molding or the like. The magnetic portions 11A and 14A or the substantially L-shaped magnetic portions 11B and 14B may be formed separately and fitted to the first rotating body 11 and the second rotating body 14.

また、以上の説明では、第一の回転体11と第二の回転体14の両方に、磁性部11Aや14A、11Bや14Bを形成した構成について説明したが、やや磁気のシールドは不充分とはなるが、第一の回転体11または第二の回転体14のいずれか一方にのみ、磁性部を設けた構成としても本発明の実施は可能である。   In the above description, the configuration in which the magnetic portions 11A, 14A, 11B, and 14B are formed on both the first rotating body 11 and the second rotating body 14 has been described. However, the magnetic shield is somewhat insufficient. However, the present invention can be implemented even if only one of the first rotating body 11 and the second rotating body 14 is provided with a magnetic part.

さらに、以上の説明では、第一の磁性体15内周の複数の突起部15Aと、第二の磁性体16内周の複数の突起部16Aを、磁石13の外周に所定の間隙を空けて対向させた構成について説明したが、図6の部分側面図に示すように、上端と下端がN極とS極に、所定の角度間隔で交互に形成された磁石13Aを用いると共に、この磁石13Aの上下に複数の突起部15Aと16Aを配置した構成としてもよい。   Furthermore, in the above description, the plurality of protrusions 15A on the inner periphery of the first magnetic body 15 and the plurality of protrusions 16A on the inner periphery of the second magnetic body 16 are separated from each other with a predetermined gap on the outer periphery of the magnet 13. Although the structure which made it oppose was demonstrated, as shown in the partial side view of FIG. 6, while using the magnet 13A by which the upper end and the lower end were alternately formed in the N pole and the S pole at predetermined angle intervals, this magnet 13A It is good also as a structure which has arrange | positioned several protrusion part 15A and 16A above and below.

このように本実施の形態によれば、磁気検出素子19を覆う第一の回転体11の下端外周、または第二の回転体14の上端外周の少なくとも一方に、磁性部11Aや14A、11Bや14Bを設けることによって、外部からの磁気を防ぎ、磁気検出素子19の検出誤差を少なくできるため、高精度で確実な回転トルクの検出が行えると共に、回転角度検出部22Aや22B等の磁石を用いる他の装置との一体化も、容易に図ることが可能な回転トルク検出装置22を得ることができるものである。   As described above, according to the present embodiment, at least one of the lower end outer periphery of the first rotating body 11 covering the magnetic detection element 19 and the upper end outer periphery of the second rotating body 14 is provided with the magnetic portions 11A, 14A, 11B, By providing 14B, the magnetism from the outside can be prevented and the detection error of the magnetic detection element 19 can be reduced, so that the rotational torque can be detected with high accuracy and reliably, and magnets such as the rotation angle detectors 22A and 22B are used. It is possible to obtain the rotational torque detection device 22 that can be easily integrated with other devices.

なお、以上の説明では、回転歯車23や23Aに第一の検出歯車24を、第一の検出歯車24に第二の検出歯車25に各々噛合させて、回転角度検出部22Aや22Bを形成した構成について説明したが、第一の検出歯車24と第二の検出歯車25の両方を、回転歯車23や23A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23や23Aに噛合させた構成としても、本発明の実施は可能である。   In the above description, the rotation angle detectors 22A and 22B are formed by meshing the first detection gear 24 with the rotation gears 23 and 23A and the second detection gear 25 with the first detection gear 24, respectively. Although the configuration has been described, either the configuration in which both the first detection gear 24 and the second detection gear 25 are meshed with the rotation gears 23 and 23A, or only one of them is meshed with the rotation gears 23 and 23A. The present invention can also be implemented with a different configuration.

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、主に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 mainly for detecting rotational torque of a steering wheel of an automobile.

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

符号の説明Explanation of symbols

11 第一の回転体
11A、11B、14A、14B 磁性部
12 保持体
13、13A 磁石
14 第二の回転体
15 第一の磁性体
15A、16A 突起部
16 第二の磁性体
17 スペーサ
18 配線基板
19 磁気検出素子
20 制御手段
21 連結体
22 回転トルク検出装置
22A、22B 回転角度検出部
23、23A 回転歯車
24 第一の検出歯車
25 第二の検出歯車
26A、26B 磁石
27A、27B 磁気検出素子
28 制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st rotary body 11A, 11B, 14A, 14B Magnetic part 12 Holding body 13, 13A Magnet 14 2nd rotary body 15 1st magnetic body 15A, 16A Protrusion part 16 2nd magnetic body 17 Spacer 18 Wiring board DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Magnetic detection element 20 Control means 21 Connection body 22 Rotation torque detection apparatus 22A, 22B Rotation angle detection part 23, 23A Rotating gear 24 First detection gear 25 Second detection gear 26A, 26B Magnet 27A, 27B Magnetic detection element 28 Control means

Claims (1)

ステアリングに連動して回転する第一の回転体と、この第一の回転体に固着された磁石と、上記第一の回転体の下方に配置された第二の回転体と、この第二の回転体に上記磁石に対向して固着された第一及び第二の磁性体と、この第一及び第二の磁性体の間に配設された磁気検出素子と、上端が上記第一の回転体に、下端が上記第二の回転体に固着された連結体からなり、上記磁気検出素子を覆う上記第一の回転体の下端外周、または第二の回転体の上端外周の少なくとも一方に、磁性部を設けた回転トルク検出装置。 A first rotating body that rotates in conjunction with the steering, a magnet fixed to the first rotating body, a second rotating body disposed below the first rotating body, and the second rotating body. First and second magnetic bodies fixed to the rotating body facing the magnet, a magnetic detecting element disposed between the first and second magnetic bodies, and an upper end of the first rotating body The body is composed of a coupling body having a lower end fixed to the second rotating body, and at least one of a lower end outer periphery of the first rotating body covering the magnetic detection element, or an upper end outer periphery of the second rotating body, A rotational torque detector provided with a magnetic part.
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