JP4584954B2

JP4584954B2 - Rotation detecting device and electric power steering control device using the same

Info

Publication number: JP4584954B2
Application number: JP2007119383A
Authority: JP
Inventors: 博文奥村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2007216959A

Description

本発明は、車輌のステアリング軸などの被検出体である回転体の回転角度を検出する回転検出装置及びこれを用いた電動式パワーステアリング制御装置に関する。 The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation angle of a rotating body that is a detection target such as a steering shaft of a vehicle, and an electric power steering control device that uses the rotation detection device.

図８は、従来の電動式パワーステアリング制御装置（以下、ＥＰＳ制御装置という）と、ステアリング軸の回転角度を検出する回転検出装置の構成を示す概略図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional electric power steering control device (hereinafter referred to as an EPS control device) and a rotation detection device that detects the rotation angle of the steering shaft.

図８に示すように、ステアリングホイール１の中心に固定されたステアリング軸２は、車内のダッシュボード内に設けられた支持体６に回転自在に支持されている。前記ステアリング軸２は、その先部に検出軸部３が一体にまたは固定されて設けられ、さらにその先部にステアリング出力部４が設けられている。前記ステアリング出力部４の先部に、マニュアルステアリングギヤが連結されており、このマニュアルステアリングギヤの両端に設けられたホイールに、前輪のタイヤが取り付けられている。 As shown in FIG. 8, the steering shaft 2 fixed to the center of the steering wheel 1 is rotatably supported by a support body 6 provided in a dashboard inside the vehicle. The steering shaft 2 is provided with a detection shaft portion 3 integrally or fixed at a front portion thereof, and further a steering output portion 4 is provided at the front portion thereof. A manual steering gear is connected to the front portion of the steering output unit 4, and front tires are attached to wheels provided at both ends of the manual steering gear.

前記ステアリング出力部４には、パワーアシスト回転体としてウオームホイール５が固定されている。ウオームホイール５の近傍には、電動式のパワーアシストモータ７が設けられている。前記パワーアシストモータ７の出力軸７ａにウオームギヤ８が固定されており、このウオームギヤ８が、前記ウオームホイール５の外周の歯部５ａに噛み合っている。 A worm wheel 5 is fixed to the steering output unit 4 as a power assist rotating body. An electric power assist motor 7 is provided in the vicinity of the worm wheel 5. A worm gear 8 is fixed to the output shaft 7 a of the power assist motor 7, and the worm gear 8 meshes with a tooth portion 5 a on the outer periphery of the worm wheel 5.

前記検出軸部３にはトルク検出装置９と回転検出装置１０が設けられている。前記トルク検出装置９で、検出軸部３に加わるトルクが電圧などに変換され、その出力がマイクロコンピュータなどのトルク検出制御部へ与えられる。前記トルク検出制御部では、前記トルク出力および車速信号やイグニション・オン信号などに基づいてアシスト量が演算される。この演算値に基づいてパワーアシストモータ７が制御されて、パワーアシストモータ７の動力がステアリング軸２に与えられて、ステアリング１の操舵力が設定される。 The detection shaft 3 is provided with a torque detection device 9 and a rotation detection device 10. In the torque detection device 9, the torque applied to the detection shaft portion 3 is converted into a voltage or the like, and its output is given to a torque detection control portion such as a microcomputer. The torque detection control unit calculates an assist amount based on the torque output, a vehicle speed signal, an ignition on signal, and the like. The power assist motor 7 is controlled based on the calculated value, the power of the power assist motor 7 is applied to the steering shaft 2, and the steering force of the steering 1 is set.

また前記回転検出装置１０は、前記ステアリング軸２の回転角度を検出するものである。例えば運転中の車にオーバーステアやアンダーステアなどが生じた場合には、前記回転検出装置１０により検出されたステアリング角度と、前記車速信号などから、マイクロコンピュータにより最適な操舵角度などが割り出される。そして、前記パワーアシストモータ７が制御されて、前輪の操舵角度が調整され、またはブレーキ力が調整されるなどして、自動車が最適な状態で操舵されるようになる。
特開２００１−６３５９８号公報 The rotation detection device 10 detects the rotation angle of the steering shaft 2. For example, when oversteer or understeer occurs in the driving vehicle, the optimum steering angle and the like are determined by the microcomputer from the steering angle detected by the rotation detection device 10 and the vehicle speed signal. Then, the power assist motor 7 is controlled so that the steering angle of the front wheels is adjusted or the braking force is adjusted, so that the automobile is steered in an optimum state.
JP 2001-63598 A

しかし、従来の回転検出装置１０は、その中心部にステアリング軸２の検出軸部３が挿通される構造である。この回転検出装置１０内には、前記検出軸部３の外周部に嵌合して前記検出軸部３と一体に回転する回転部と、この回転部によって動作させられる検出回転部材が設けられ、この検出回転部材の回転角度が検出素子で検出されるものとなっている。このように、前記回転検出装置１０では、前記検出回転部材や検出素子が、前記ステアリング軸２の外周の領域に配置される構造であるため、回転検出装置１０の外径寸法が大きくなる。 However, the conventional rotation detection device 10 has a structure in which the detection shaft portion 3 of the steering shaft 2 is inserted through the center portion thereof. In this rotation detection device 10, a rotation part that fits on the outer periphery of the detection shaft part 3 and rotates integrally with the detection shaft part 3, and a detection rotation member that is operated by this rotation part are provided. The rotation angle of the detection rotation member is detected by the detection element. As described above, in the rotation detection device 10, since the detection rotation member and the detection element are arranged in the outer peripheral region of the steering shaft 2, the outer diameter size of the rotation detection device 10 is increased.

また、前記回転検出装置１０では、ステアリング軸２の３６０度未満の回転角度をリニアに検出できることが必要である。したがって、本来はステアリング軸の回転角度に対して１：１に対応して回転する検出回転部材を設けて、この検出回転部材の回転角度を検出することが好ましい。しかし、回転角度を１：１に設定するためには、前記回転検出装置１０内に、検出軸部３の外周部に嵌合している前記回転部と同じ直径の歯車を配置することが必要になる。したがって、前記回転検出装置１０がさらに大型化する。 Further, the rotation detection device 10 needs to be able to detect linearly a rotation angle of the steering shaft 2 of less than 360 degrees. Therefore, it is preferable to provide a detection rotating member that rotates 1: 1 corresponding to the rotation angle of the steering shaft, and to detect the rotation angle of the detection rotating member. However, in order to set the rotation angle to 1: 1, it is necessary to dispose a gear having the same diameter as that of the rotating portion fitted to the outer peripheral portion of the detection shaft portion 3 in the rotation detecting device 10. become. Therefore, the rotation detecting device 10 is further increased in size.

しかし、ステアリング軸２の周囲に、大型の回転検出装置１０を配置するスペースを確保するのが困難であるため、従来の前記回転検出装置１０では、その内部に直径の小さい歯車を配置している。その結果、ステアリング軸２の回転が増速されて検出回転部材に伝達され、例えばステアリング軸２が１回転する間に、前記検出回転部材が２回転、または３回転することになる。よって、ステアリング軸２の回転角度を正確に検出するためには、例えば前記検出回転部材が１回転するごとにパルスを発生させる検知手段を新たに設けることが必要である。すなわち前記の検知手段が設けられていないと、ステアリング軸２が３６０度回転するまでに、前記検出回転部材の回転角度を検出する検知素子から同じ信号が２回または３回出力されることになってステアリング角度を正確に検出できないことになる。 However, since it is difficult to secure a space for arranging the large rotation detection device 10 around the steering shaft 2, the conventional rotation detection device 10 has a small diameter gear disposed therein. . As a result, the rotation of the steering shaft 2 is accelerated and transmitted to the detection rotating member. For example, while the steering shaft 2 rotates once, the detection rotating member rotates twice or three times. Therefore, in order to accurately detect the rotation angle of the steering shaft 2, for example, it is necessary to newly provide detection means for generating a pulse each time the detection rotation member makes one rotation. That is, if the detection means is not provided, the same signal is output twice or three times from the detection element that detects the rotation angle of the detection rotation member until the steering shaft 2 rotates 360 degrees. Therefore, the steering angle cannot be detected accurately.

本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、小型の構造にでき、しかも被検出体と、検出回転部材との回転角度を１：１などに対応させることも可能な回転検出装置及びこれを用いた電動式パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve the above-described conventional problems, and can be reduced in size, and rotation detection can also be performed such that the rotation angle between the detection target and the detection rotation member is 1: 1. It is an object of the present invention to provide a device and an electric power steering control device using the same.

また本発明は、ステアリング軸の周囲のスペースを有効利用できるようにした回転検出装置及びこれを用いた電動式パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。 It is another object of the present invention to provide a rotation detection device and an electric power steering control device using the rotation detection device that can effectively use the space around the steering shaft.

本発明は、自動車のステアリング軸に、パワーアシスト動力が歯部を介して与えられるパワーアシスト回転体が固定されており、前記パワーアシスト回転体によって回転させられる検出軸と、前記検出軸によって回転させられる検出回転部材と、前記検出回転部材の回転角度を検出する検出部材と、が設けられており、
前記パワーアシスト回転体の下面に形成されたリング状の凹部の周壁に沿って前記パワーアシスト回転体の歯部よりも径の小さい歯車が一体に形成され、前記検出軸に設けられた入力歯車が前記凹部内で前記歯車と噛み合っており、前記検出回転部材の回転角度と、ステアリング軸の回転角度とが１：１に設定されていることを特徴とするものである。 The present invention rotates to a steering shaft of an automobile, power assist rotator power assist power is applied through the teeth and is fixed, a detection shaft is caused to thus rotate the power assist rotator, by the detection axis A detection rotation member to be detected, and a detection member for detecting a rotation angle of the detection rotation member,
A gear having a smaller diameter than the tooth portion of the power assist rotator is integrally formed along a peripheral wall of a ring-shaped recess formed on the lower surface of the power assist rotator, and an input gear provided on the detection shaft is The gear is meshed with the gear in the recess, and the rotation angle of the detection rotating member and the rotation angle of the steering shaft are set to 1: 1.

また前記検出部材から、位相が相違する複数の波形出力が得られるものが好ましい。 From or prior Symbol detection member, a plurality of waveform output whose phase difference is obtained is preferred.

複数の波形出力を処理しアークタンジェントの演算処理などを行うことにより、回転角度をリニアの出力に変換できるようになる。 The rotation angle can be converted into a linear output by processing a plurality of waveform outputs and performing arctangent calculation processing or the like.

本発明では、回転検出装置を小型に構成でき、しかも被検出体である回転体の回転角度と、装置内の検出回転部材の回転角度を１：１や整数分の１の関係に設定できるようになる。 In the present invention, the rotation detection device can be configured in a small size, and the rotation angle of the rotation body that is the detection target and the rotation angle of the detection rotation member in the device can be set to a relationship of 1: 1 or a fraction of an integer. become.

またステアリング軸の回転角度を検出するにあたり、パワーアシスト回転体の配置領域を利用することで、回転検出部材をステアリング軸に直接に設けなくても回転検出が可能になり、ステアリング軸の周囲のスペースを有効に使用することができる。 In addition, when detecting the rotation angle of the steering shaft, the rotation area can be detected without providing a rotation detection member directly on the steering shaft by using the area where the power assist rotating body is arranged. Can be used effectively.

図１は、回転検出装置及びこれを用いたＥＰＳ制御装置（電動式パワーステアリング制御装置）の構成の概略を示す正面図である。 FIG. 1 is a front view showing an outline of the configuration of a rotation detection device and an EPS control device (electric power steering control device) using the rotation detection device.

図２ないし図３は、回転検出装置の主要部である検出ユニットの配置状態を示すものであり、図２Ａは第１の参考例を示す正面図、図２Ｂはその底面図、図３Ａは第２の参考例を示す正面図、図３Ｂはその底面図、図４Ａは本発明の実施の形態を示す正面図、図４Ｂはその底面図である。また図５Ａは回転検出装置の主要部となる検出ユニットの平面断面図、ＢはＡのＶ−Ｖ線断面図である。 2 to 3 show the arrangement state of the detection unit which is the main part of the rotation detection device. FIG. 2A is a front view showing a first reference example , FIG. 2B is a bottom view thereof, and FIG. front view of a second reference example, FIG. 3B is a bottom view thereof, FIG. 4A is a front view showing an embodiment of the present invention, FIG. 4B is a bottom view thereof. 5A is a plan cross-sectional view of a detection unit that is a main part of the rotation detection device, and B is a cross-sectional view taken along line VV of A. FIG.

図１に示すＥＰＳ制御装置の基本的な構造は、図８に示した従来のＥＰＳ制御装置と同じである。 The basic structure of the EPS control device shown in FIG. 1 is the same as that of the conventional EPS control device shown in FIG.

すなわち、回転検出装置の被検出体の回転体であるステアリング軸１２の上端にステアリングホイール１１が固定されている。ステアリング軸１２の下部はステアリング出力部１４であり、このステアリング出力部１４は、前記ステアリング軸１２の一部である。そして、このステアリング出力部１４がベアリング軸受１３，１３によって回転自在に支持されている。前述のように、ステアリング軸１２の回転は、前記ステアリング出力部１４からマニュアルステアリングギヤに伝達されて、前輪のタイヤを支持するホイールの操舵角が制御される。 That is, the steering wheel 11 is fixed to the upper end of the steering shaft 12 that is a rotating body of the detection target of the rotation detecting device. A lower portion of the steering shaft 12 is a steering output unit 14, and the steering output unit 14 is a part of the steering shaft 12. The steering output unit 14 is rotatably supported by bearings 13 and 13. As described above, the rotation of the steering shaft 12 is transmitted from the steering output unit 14 to the manual steering gear, and the steering angle of the wheel that supports the front tire is controlled.

前記ステアリング出力部１４には、パワーアシスト回転体であるウオームホイール１５が固定されている。前記ステアリング出力部１４の近傍には、電動式のパワーアシストモータ１７が設けられ、その出力軸１７ａにはウオームギヤ１８が固定されている。そして、前記ウオームギヤ１８は、前記ウオームホイール１５の外周に形成された歯部１５ａに噛み合っている。 A worm wheel 15 as a power assist rotating body is fixed to the steering output unit 14. An electric power assist motor 17 is provided in the vicinity of the steering output portion 14, and a worm gear 18 is fixed to the output shaft 17a. The worm gear 18 meshes with a tooth portion 15 a formed on the outer periphery of the worm wheel 15.

図示省略しているが、前記ステアリング軸１２の一部となる検出軸１６には、トルク検出装置が設けられており、ステアリング軸１２を回転させる際の負荷トルクが前記トルク検出装置により検出される。この検出出力が、マイクロコンピュータに与えられて演算処理が行われ、その演算結果に応じて前記パワーアシストモータ１７の出力が制御される。これにより、パワーアシストモータ１７からウオームホイール１５に与えられる動力が調節されて、ステアリングホイール１１の操舵時の負荷を可変できるようになっている。 Although not shown, the detection shaft 16 that is a part of the steering shaft 12 is provided with a torque detection device, and a load torque when the steering shaft 12 is rotated is detected by the torque detection device. . This detection output is given to the microcomputer for calculation processing, and the output of the power assist motor 17 is controlled according to the calculation result. As a result, the power applied from the power assist motor 17 to the worm wheel 15 is adjusted so that the load during steering of the steering wheel 11 can be varied.

図１に示すように、前記ウオームホイール１５の回転力が直接に回転検出装置の主要部である検出ユニット２０に与えられ、ステアリング軸１２の回転角度を検出できるようになっている。 As shown in FIG. 1 , the rotational force of the worm wheel 15 is directly applied to the detection unit 20 which is the main part of the rotation detection device, so that the rotation angle of the steering shaft 12 can be detected.

図５Ａ，Ｂに示すように、この検出ユニット２０は、箱型形状のケース２１に検出軸２２が回転自在に支持されている。前記検出軸２２の一部はケース２１の外部に突出しており、その先端に入力歯車２２ａが固定されている。 As shown in FIGS. 5A and 5B, in the detection unit 20, a detection shaft 22 is rotatably supported by a box-shaped case 21. A part of the detection shaft 22 protrudes to the outside of the case 21, and an input gear 22a is fixed to the tip thereof.

ケース２１の内部には、前記検出軸２２の回転を減速させる減速機構が設けられている。図５に示すものでは、前記減速機構として、ウォームギヤ２２ｂと、このウォームギヤ２２ｂに噛み合うピニオンギヤ（ウォームホイール）２３が設けられている。前記ウォームギヤ２２ｂは、前記検出軸２２に固定されている。また前記ピニオンギヤ２３は、前記検出軸２２と直角に交叉して配置された軸２３ａに回転自在に支持されている。このように、減速機構をウォームギヤ２２ｂとピニオンギヤ２３とで構成することにより、ケース２１を薄型のものとすることができる。 Inside the casing 21, the speed reduction mechanism is provided for decelerating the rotation of the detecting shaft 22. In the structure shown in FIG. 5, a worm gear 22b and a pinion gear (worm wheel) 23 that meshes with the worm gear 22b are provided as the reduction mechanism. The worm gear 22 b is fixed to the detection shaft 22. The pinion gear 23 is rotatably supported by a shaft 23a arranged so as to intersect the detection shaft 22 at a right angle. Thus, the case 21 can be made thin by configuring the speed reduction mechanism with the worm gear 22b and the pinion gear 23.

前記ピニオンギヤ２３が検出回転部材２３ｂと一体に形成されており、この検出回転部材２３ｂにリング状のマグネットＭが固設されている。図５Ｂに示すように、検出回転部材２３ｂは外周に前記ピニオンギヤ２３の歯が形成され、その内側に前記マグネットＭが埋設されている。このようにピニオンギヤ２３の内側にマグネットＭが埋設されていることにより、前記検出回転部材２３ｂを薄型化できるようになっている。 The pinion gear 23 is formed integrally with the detection rotating member 23b, and a ring-shaped magnet M is fixed to the detection rotating member 23b. As shown in FIG. 5B, the detection rotating member 23b has teeth of the pinion gear 23 formed on the outer periphery thereof, and the magnet M is embedded therein. Since the magnet M is embedded inside the pinion gear 23 in this way, the detection rotating member 23b can be thinned.

前記ケース２１内では、前記検出回転部材２３ｂと平面どうしが対向するように基板２４が固定されており、この基板２４に検出部材２５が固定されている。この検出部材２５は、前記検出回転部材２３ｂの回転中心部分に対向している。 In the case 21, the substrate 24 is fixed so that the detection rotating member 23 b faces the plane, and the detection member 25 is fixed to the substrate 24. The detection member 25 faces the rotation center portion of the detection rotation member 23b.

図６に示すように、前記マグネットＭは、１８０度の範囲の半リングマグネットＭａとＭｂとが合わされたものであり、一方の半リングマグネットＭａは、前記基板２４に対向する表面がＮ極に着磁され、他方の半リングマグネットＭｂは、前記基板２４に対向する表面がＳ極に着磁されている。 As shown in FIG. 6, the magnet M is a combination of half-ring magnets Ma and Mb in a range of 180 degrees, and one half-ring magnet Ma has an N-pole surface facing the substrate 24. The other half ring magnet Mb is magnetized so that the surface facing the substrate 24 is magnetized to the S pole.

前記検出部材２５には、４つの磁気検出素子が平面的に配列して取り付けられている。この検出部材２５は、基板上に、第１群の２つの磁気検出素子２５ａ，２５ａおよび第２群の２つの磁気検出素子２５ｂ，２５ｂがブリッジ回路を構成するように接続されている。 Four magnetic detection elements are arranged in a plane on the detection member 25. The detection member 25 is connected on the substrate so that the first group of two magnetic detection elements 25a and 25a and the second group of two magnetic detection elements 25b and 25b constitute a bridge circuit.

前記第１群の２つの磁気検出素子２５ａ，２５ａは、磁界の方向が右方向（Ｘ方向）のときに検知出力がプラス側の最大値となり、その逆向きの左方向への磁界が与えられたときにマイナス側の最小値となるように組み合わされている。また、前記第２群の２つの磁気検出素子２５ｂ，２５ｂは、磁界の方向が上方向（Ｙ方向）のときに検知出力がプラス側の最大値となり、その逆向きの下方向への磁界が与えられたときにマイナス側の最小値となるように組み合わされている。 When the direction of the magnetic field is the right direction (X direction), the detection output of the first group of two magnetic detection elements 25a and 25a is a maximum value on the plus side, and a magnetic field is applied to the opposite left direction. So that it becomes the minimum value on the negative side. In addition, when the direction of the magnetic field is upward (Y direction), the detection output of the two magnetic detection elements 25b and 25b of the second group becomes the maximum value on the plus side, and the magnetic field downward in the opposite direction is generated. They are combined so that the minimum value on the negative side is given.

前記各磁気検出素子２５ａ，２５ｂは、磁気抵抗効果素子、または巨大磁気抵抗効果素子などの小型の磁気センサーである。 Each of the magnetic detection elements 25a and 25b is a small magnetic sensor such as a magnetoresistive effect element or a giant magnetoresistive effect element.

前記基板２４には、前記制御部２６が搭載されており、この制御部２６に接続された配線ケーブル２７が、ケース２１の外部に延びている。 The control unit 26 is mounted on the substrate 24, and a wiring cable 27 connected to the control unit 26 extends outside the case 21.

図６に示す構成により、前記検出部材２５からは、マグネットＭが３６０度回転するときに１周期となる三角関数曲線に近似した波形出力Ｓ１と、この波形出力Ｓ１と位相が９０度ずれた同じく三角関数曲線に近似した波形出力Ｓ２とが得られる（図７参照）。この２つの波形出力Ｓ１，Ｓ２が前記制御部２６に与えられることにより、マグネットＭの３６０度の回転角度を知ることができる。 With the configuration shown in FIG. 6, from the detection member 25, the waveform output S1 approximated to a trigonometric function curve that becomes one cycle when the magnet M rotates 360 degrees, and the waveform output S1 is 90 degrees out of phase. A waveform output S2 approximating a trigonometric function curve is obtained (see FIG. 7) . By supplying these two waveform outputs S1 and S2 to the control unit 26, it is possible to know the rotation angle of the magnet M of 360 degrees.

例えば、波形出力Ｓ１，Ｓ２の値の絶対値を用い、｜Ｓ１｜＞｜Ｓ２｜のときにはｔａｎ⁻¹（｜Ｓ１｜／｜Ｓ２｜）を演算し、｜Ｓ１｜＜｜Ｓ２｜のときにはｔａｎ⁻¹（｜Ｓ２｜／｜Ｓ１｜）を演算することにより、マグネットＭの回転角度を知ることができる。 For example, the absolute values of the waveform outputs S1 and S2 are used, tan ⁻¹ (| S1 | / | S2 |) is calculated when | S1 |> | S2 |, and tan when | S1 | <| S2 | By calculating ⁻¹ (| S2 | / | S1 |), the rotation angle of the magnet M can be known.

前記延出ユニット２０の取付けとして、図２Ａ，Ｂに示す第１の参考例では、前記ウオームホイール１５の下面に、リング状の平面歯車１５ｂが一体に形成されており、この平面歯車１５ｂに前記検出ユニット２０の入力歯車２２ａが噛み合っている。そして、この平面歯車１５ｂから入力歯車２２ａへの動力伝達経路が増速機構を構成している。 In the first reference example shown in FIGS. 2A and 2B, the ring-shaped plane gear 15b is integrally formed on the lower surface of the worm wheel 15, and the extension gear 20 is attached to the plane gear 15b. The input gear 22a of the detection unit 20 is engaged. The power transmission path from the plane gear 15b to the input gear 22a constitutes a speed increasing mechanism.

図３Ａ，Ｂに示す第２の参考例では、前記ウオームホイール１５に、その歯部１５ａよりも径の小さい歯車１５ｃが一体に形成されて、２段歯車となっている。そして、前記歯車１５ｃに前記検出ユニット２０の入力歯車２２ａが噛み合って、増速機構が構成されている。 In the second reference example shown in FIGS. 3A and 3B, the worm wheel 15 is integrally formed with a gear 15c having a diameter smaller than the tooth portion 15a to form a two-stage gear. The input gear 22a of the detection unit 20 meshes with the gear 15c to constitute a speed increasing mechanism.

図４Ａ，Ｂに示す本発明の実施の形態では、前記ウオームホイール１５の下面に凹部１５ｄがリング状に形成され、この凹部１５ｄ内において、前記歯部１５ａの内側に内歯歯車１５ｄ１が一体に形成されている。そして、前記内歯歯車１５ｄ１に前記入力歯車２２ａが噛み合って、増速機構が構成されている。 In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 4A and 4B, a concave portion 15d is formed in a ring shape on the lower surface of the worm wheel 15, and an internal gear 15d1 is integrally formed inside the tooth portion 15a in the concave portion 15d. Is formed. The input gear 22a meshes with the internal gear 15d1 to constitute a speed increasing mechanism.

この回転検出装置では、ステアリング出力部１４が回転すると、ウオームホイール１５が一緒に回転するが、このときの回転が前記平面歯車１５ｂ、歯車１５ｃ、内歯歯車１５ｄ１のいずれかから入力歯車２２ａおよび検出軸２２に増速して伝達される。さらにケース２１内において、検出軸２２の回転が、ウオームギヤ２２ｂとピニオンギヤ２３との減速機構により減速されて、ピニオンギヤ２３と一体の検出回転部材２３ｂが回転させられる。 In this rotation detection device, when the steering output unit 14 rotates, the worm wheel 15 rotates together. The rotation at this time is detected from any one of the planar gear 15b, the gear 15c, and the internal gear 15d1 and the detection of the input gear 22a. It is transmitted at an increased speed to the shaft 22. Further, in the case 21, the rotation of the detection shaft 22 is decelerated by a speed reduction mechanism of the worm gear 22b and the pinion gear 23, and the detection rotation member 23b integrated with the pinion gear 23 is rotated.

この実施の形態では、前記増速機構の増速比に対して、前記減速機構の減速比が逆数となるように設定されており、ステアリング出力部１４の回転角度と、検出回転部材２３ｂの回転角度とが１：１に対応している。 In this embodiment, the speed reduction ratio of the speed reduction mechanism is set to be a reciprocal of the speed increase ratio of the speed increase mechanism, and the rotation angle of the steering output unit 14 and the rotation of the detection rotation member 23b are set. The angle corresponds to 1: 1.

したがって、図７に示す波形出力Ｓ１，Ｓ２からマグネットＭの回転角度が演算されると、それがステアリング軸１２の回転角度と一致するようになる。したがって、従来のように、検出出力の他に検出回転部材の回転数を知るための検知手段を別個に設けることが不要になる。 Accordingly, when the rotation angle of the magnet M is calculated from the waveform outputs S1 and S2 shown in FIG. 7, it matches the rotation angle of the steering shaft 12. Therefore, it is not necessary to separately provide a detection means for knowing the number of rotations of the detection rotating member in addition to the detection output as in the prior art.

なお、前記増速機構の増速比と前記減速機構の減速比の設定により、検出回転部材２３ｂの回転角度が、ステアリング軸１２の回転角度の１／Ｎ（Ｎは整数）としてもよい。例えば前記Ｎが「２」の場合、図７に示す波形出力Ｓ１，Ｓ２の１周期をステアリング軸１２の回転の７２０度分として検知すればよいことになる。 The rotation angle of the detection rotation member 23b may be 1 / N (N is an integer) of the rotation angle of the steering shaft 12 by setting the speed increase ratio of the speed increase mechanism and the speed reduction ratio of the speed reduction mechanism. For example, when N is “2”, one cycle of the waveform outputs S1 and S2 shown in FIG. 7 may be detected as 720 degrees of rotation of the steering shaft 12.

このように、増速機構と減速機構とを組み合わせることにより、検出回転部材２３ｂと一体のピニオンギヤ２３のピッチ円直径が、ウオームホイール１５のピッチ円直径よりも充分に小さいものであっても、検出回転部材２３ｂを、ウオームホイール１５と同じ回転角度、またはそれよりも小さい回転角度で回転させることができ、検出出力の演算制御を簡単にできるとともに、検出ユニット２０を小型のものとして構成できる。 In this way, by combining the speed increasing mechanism and the speed reducing mechanism, even if the pitch circle diameter of the pinion gear 23 integrated with the detection rotating member 23b is sufficiently smaller than the pitch circle diameter of the worm wheel 15, detection is possible. The rotation member 23b can be rotated at the same rotation angle as that of the worm wheel 15 or a rotation angle smaller than that, so that the calculation control of the detection output can be simplified, and the detection unit 20 can be configured as a small one.

なお、前記増速機構として、前記平面歯車１５ｂ、歯車１５ｃ、内歯歯車１５ｄ１のいずれかと、入力歯車２２ａとの間にさらに他の歯車を介在させ、またケース２１内においても、前記ウオームギヤ２２ｂとピニオンギヤ２３との間にさらに他の歯車を介在させてもよい。いずれにせよ、前記のように増速比と減速比を設定することにより前記と同様の検知を行うことが可能である。 As the speed increasing mechanism, another gear is interposed between any one of the planar gear 15b, the gear 15c, and the internal gear 15d1 and the input gear 22a. Also in the case 21, the worm gear 22b Another gear may be interposed between the pinion gear 23 and the pinion gear 23. In any case, it is possible to perform the same detection as described above by setting the speed increasing ratio and the speed reducing ratio as described above.

前記検出ユニット２０から、ステアリング軸１２の回転角度に応じた出力が得られるが、この回転角度を自動車に搭載したマイクロコンピュータで処理することにより、急カーブや急ハンドル操作のときのパワーアシストモータ１７の制御やブレーキ制御が行われるようになる。 An output corresponding to the rotation angle of the steering shaft 12 can be obtained from the detection unit 20, and the power assist motor 17 when operating a sharp curve or a sharp steering wheel is processed by processing the rotation angle with a microcomputer mounted on the automobile. Control and brake control are performed.

なお、本発明では、パワーアシスト回転体である前記ウオームホイール１５の回転を取り出して検出回転部材を回転させる構造であれば、図５に示す検出ユニット２０以外の構造のものを使用してもよい。 In the present invention, a structure other than the detection unit 20 shown in FIG. 5 may be used as long as the detection rotating member is rotated by taking out the rotation of the worm wheel 15 that is a power assist rotating body. .

また図５に示す検出ユニット２０は、小型であるため、ステアリング軸１２の回転角度の検出以外の回転検出を必要とする箇所、例えば回転自在に支持されたロボットアームなどの回転角度を検出するために用いてもよい。 Further, since the detection unit 20 shown in FIG. 5 is small, it detects a rotation angle of a portion that requires rotation detection other than detection of the rotation angle of the steering shaft 12, such as a robot arm that is rotatably supported. You may use for.

回転検出装置及びこれを用いた電動式パワーステアリング制御装置の構成の概略を示す正面図、 The front view which shows the outline of a structure of a rotation detection apparatus and an electric power steering control apparatus using the same, 回転検出装置の配置例の第１の参考例を示すものであり、Ａは正面図、Ｂはその底面図、The first reference example of the arrangement example of the rotation detection device is shown, A is a front view, B is a bottom view thereof, 回転検出装置の配置例の第２の参考例を示すものであり、Ａは正面図、Ｂはその底面図、It shows a second reference example of the arrangement example of the rotation detection device, A is a front view, B is a bottom view, 回転検出装置の配置例の本発明の実施の形態を示すものであり、Ａは正面図、Ｂはその底面図、1 shows an embodiment of the present invention of an arrangement example of a rotation detection device, A is a front view, B is a bottom view thereof, 回転検出装置の主要部となる検出ユニットを示すものであり、Ａは平面断面図、ＢはＡのＶ−Ｖ線断面図、1 shows a detection unit as a main part of the rotation detection device, A is a plan sectional view, B is a sectional view taken along line VV of A, 検出ユニット内のマグネットと検出部材との配置例を示す平面図、The top view which shows the example of arrangement | positioning with the magnet in a detection unit, and a detection member, 回転検出出力の波形図、Rotation detection output waveform diagram, 従来の回転検出装置が設けられたステアリング部の正面図、Front view of a steering unit provided with a conventional rotation detection device,

Explanation of symbols

１１ステアリングホイール
１２ステアリング軸（被検出体となる回転体）
１４ステアリング出力部
１５ウオームホイール（パワーアシスト回転体）
１５ｂ平面歯車
１５ｃ小径の歯車
１５ｄ１内歯歯車
２０検出ユニット
２１ケース
２２検出軸
２２ａ入力歯車
２２ｂウオームギヤ
２３ピニオンギヤ
２３ｂ検出回転部材
２５検出部材
２６制御部
Ｍマグネット 11 Steering wheel 12 Steering shaft (Rotating body to be detected)
14 Steering output section 15 Worm wheel (power assist rotating body)
15b Planar gear 15c Small-diameter gear 15d1 Internal gear 20 Detection unit 21 Case 22 Detection shaft 22a Input gear 22b Worm gear 23 Pinion gear 23b Detection rotation member 25 Detection member 26 Control unit M Magnet

Claims

An automotive steering shaft (12), power assist rotator power assist power is applied through teeth the (15a) (15) is fixed, the power assist rotator (15) to thus detected being rotated A shaft (22) , a detection rotation member (23b) rotated by the detection shaft (22) , and a detection member (25) for detecting a rotation angle of the detection rotation member (23b) ;
A gear (15d1) having a smaller diameter than a tooth portion (15a) of the power assist rotator (15) is formed along a peripheral wall of a ring-shaped recess (15d) formed on the lower surface of the power assist rotator (15). An integrally formed input gear (22a) provided on the detection shaft (22) meshes with the gear (15d1) in the recess (15d), and a rotation angle of the detection rotation member (23b) ; A rotation detection device characterized in that the rotation angle of the steering shaft (12) is set to 1: 1.

The detected member (25), the rotation detecting device of the plurality of claim 1, wherein the waveform output is obtained whose phase difference.

An automotive steering shaft (12), power assist rotator power assist power is applied through teeth the (15a) (15) is fixed, the power assist rotator (15) to thus detected being rotated A shaft (22) , a detection rotation member (23b) rotated by the detection shaft (22) , and a detection member (25) for detecting a rotation angle of the detection rotation member (23b) ;
A gear (15d1) having a smaller diameter than a tooth portion (15a) of the power assist rotator (15) is formed along a peripheral wall of a ring-shaped recess (15d) formed on the lower surface of the power assist rotator (15). An integrally formed input gear (22a) provided on the detection shaft (22) meshes with the gear (15d1) in the recess (15d), and a rotation angle of the detection rotation member (23b) ; An electric power steering control device characterized in that the rotation angle of the steering shaft (12) is set to 1: 1.

The power assist rotator (15) is an electric power steering control system according to claim 3, wherein the worm wheel.