回転角度およびトルク検出装置

【課題】車種の違いに起因して軸部の直径や機構が異なっても、部品の取り替えが簡単で、容易に取り付け可能な回転角度およびトルク検出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】トーションバー２を有する軸部８と、この軸部８の回転角度を検出する回転角度検出部と、軸部８のトルクを検出するトルク検出部とを備えており、トルク検出部および回転角度検出部は、各々、第１のトルク検出モジュール５、第２のトルク検出モジュール７、回転角度検出モジュール９として構成するとともに軸部８の周囲に配置した構成である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーステアリング等に用いる回転角度およびトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９において、従来の回転角度およびトルク検出装置は、回転角度を検出したい回転軸（図示せず）に、係合バネ６０を介して２つの歯車部５９を取り付けている。この歯車部５９は、外周面に異なる磁極を交互に配置したコード板６１を保持する歯車部６２と噛み合っている。検出する回転軸の回転にしたがって、コード板６１に設けられた磁極が回転移動するので、この磁極の変位をコード板６１の外周面に対向して設けた磁気検知素子６３でカウントすることにより、回転軸の回転角度を検出することができる。
【０００３】
また、トーションバーを介して連結された２本の軸にこの機構を取り付けることにより、２本の軸間にトルクが作用し、軸間のねじれが発生した時、回転軸の回転角度を比較することによってトルクを検出することができる。
【０００４】
上記の回転角度およびトルク検出装置では、コード板６１に磁極を着磁する磁石形成工程と、歯車部６２を歯車部５９に噛み合うように取り付ける取付工程とを備えている。一般に、コード板６１の磁極は、着磁前のコード板６１が取り付けられた歯車部６２を着磁機にセットして、コード板６１の周面方向に異なる磁極が所定間隔に交互に配置されるように着磁して形成する。そして、２つの歯車部６２を対向するように回転軸に取り付けている。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平１１−１９４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の回転角度およびトルク検出装置は、ハンドル側のステアリングコラムに配置され、ハンドルの回転を伝達する軸部に取り付けられる。この軸部の直径や機構は車種によって異なり、各々の車種の軸部に対応させて回転角度およびトルク検出装置を取り付けている。
【０００７】
上記従来の構成では、回転角度を検出する構成とトルクを検出する構成とが一体化されているので、車種の違いに起因して軸部の直径や機構が異なると、その異なる構成に対応した部品を取り替えることが困難であり、容易に取り付けられないという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するもので、車種の違いに起因して軸部の直径や機構が異なっても、部品の取り替えが簡単で、容易に取り付け可能な回転角度およびトルク検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、特に、回転角度検出部およびトルク検出部はモジュールとして構成するとともに各々の前記モジュールを前記軸部に取り付けており、前記軸部には前記モジュールの取付位置を位置決めする位置決め部を設けるとともに、前記位置決め部で位置規制して前記モジュールを前記軸部に取り付けた構成である。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により、回転角度検出部およびトルク検出部はモジュールとして構成しているので、車種の違いに起因して軸部の直径や機構が異なっても、それぞれに対応した部品の取り替えが簡単で、取り付けが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態における回転角検出装置の断面図、図２は同検出装置の第１、第２の回転体の斜視図、図３は同検出装置の第１、第２の回転体に保持する第１、第２のリング磁石部の斜視図、図４は同検出装置の第１のトルク検出モジュールを配置した軸部の断面図、図５は同検出装置の第２のトルク検出モジュールを取り付けた回転角度検出モジュールの上面図、図６は図５のＡ−Ａ断面図、図７は図６の左側面図である。
【００１３】
図１において、本発明の一実施の形態における回転角度およびトルク検出装置は、トーションバー２を有する軸部８と、この軸部８の回転角度を検出する回転角度検出部と、軸部８のトルクを検出するトルク検出部とを備えており、トルク検出部および回転角度検出部は、各々、第１のトルク検出モジュール５、第２のトルク検出モジュール７、回転角度検出モジュール９として構成するとともに軸部８の周囲に配置している。
【００１４】
図２から図４において、第１のトルク検出モジュール５は、図２に示す第１の回転体１０および第２の回転体１２と、第１、第２の回転体１０、１２の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに第１、第２の回転体１０、１２に保持させた図３に示す第１のリング磁石部１４および第２のリング磁石部１６とを有し、図４に示すように第１、第２の回転体１０、１２を軸部８に連結して第１のトルク検出部５を軸部８に装着している。
【００１５】
図５から図７において、第２のトルク検出モジュール７は第１、第２のリング磁石部１４、１６の磁極に対向配置させる第１の磁気検知素子１８および第２の磁気検知素子２０を有する。
【００１６】
回転角度検出モジュール９は軸部８に連結し第１の回転体１０と同期した同期回転体１１と、この同期回転体１１と同期する第３の回転体２２および第４の回転体２４と、第３、第４の回転体２２、２４の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに第３、第４の回転体２２、２４に保持させた第３の磁石部２６および第４の磁石部２７と、第３、第４の磁石部２６、２７の磁極に対向させた第３の磁気検知素子２８および第４の磁気検知素子（図示せず）を有する。
【００１７】
同期回転体１１、第３、第４の回転体２２、２４は互いに歯車構造にするとともに互いの歯を組み合わせて同期回転させており、入力軸４が回転すると、第１の回転体１０と同期回転体１１が互いに同期回転し、かつ、第３、第４の回転体２２、２４も互いに同期回転する。同期回転体１１に対する第３の回転体２２の回転数比と同期回転体１１に対する第４の回転体２４の回転数比とは異ならせており、第３、第４の回転体２２、２４の歯車数を異なる歯数にして互いに歯車比を替えることにより回転数比を異ならせている。
【００１８】
そして、第２のモジュール７を回転角度検出モジュール９に取り付けている。
【００１９】
さらに、この第２のトルク検出モジュール７を取り付けた回転角度検出モジュール９は軸部８に装着している。この際、第２のトルク検出モジュール７の第１、第２の磁気検知素子１８、２０が第１のトルク検出モジュール５の第１、第２のリング磁石部１４、１６に対向するように装着している。
【００２０】
これら第１のトルク検出モジュール５および回転角度検出モジュール９は軸部８に設けた位置決め部にて位置規制して取り付けている。
【００２１】
第１のトルク検出モジュール５の位置決めにあたっては、第１のトルク検出モジュール５および軸部８の位置決め部として、例えば、図２に示す第１、第２の回転体１０、１２の周面に位置決め基準用の基準部として貫通孔３２を設け、図４に示す軸部８にも位置決め基準用の基準部を設け、これら基準部を対応させて第１、第２の回転体１０、１２を軸部８に連結すればよい。図４に示すように、第１、第２の回転体１０、１２の貫通孔３２に軸部８の基準部を対応させて、貫通孔３２に連結用ピン３３を挿入して位置決めして位置規制すればよい。
【００２２】
回転角度検出モジュール９の位置決めにあたっては、回転角度検出モジュール９と軸部８の位置決め部として、図４に示す軸部８に段差部３４を設け、この段差部３４に回転角度検出モジュール９の一面を接触させて位置決めし位置規制すればよい。または、図１に示すように、ベアリング部品３６等の他の部品を介在させ、第１、第２のトルク検出モジュール５、７と回転角度検出モジュール９を覆うケース３８を配置して、位置規制してもよい。
【００２３】
上記構成により、回転角度検出部およびトルク検出部はモジュールとして構成しているので、車種の違いに起因して軸部８の直径や機構が異なっても、それぞれに対応した部品の取り替えが簡単で、取り付けが容易となる。例えば、軸部８の直径が異なっていても、第１のトルク検出モジュール５の第１、第２の回転体１０、１２の内径の異なるものを用いれば、部品の取り替えが簡単で、第２のトルク検出モジュール７と回転角度検出モジュール９は取り替えずにそのまま用いることができる。
【００２４】
さらに、同期回転体１１に対する第３の回転体２２の回転数比と同期回転体１１に対する第４の回転体２４の回転数比とを異ならせているので、第３の磁気検知素子２８および第４の磁気検知素子より出力された出力信号に基づいて軸部８の絶対回転角度も検出することができる。
【００２５】
図８は軸部の回転に伴う機械角と電気角の関係を示す特性波形図であり、図８（ａ）は同期回転体の回転角（機械角）に対して、磁界変化に起因して第３の磁気検知素子が検出する回転角（電気角）を示し、図８（ｂ）は同期回転体の回転角（機械角）に対して、磁界変化に起因して第４の磁気検知素子が検出する回転角（電気角）を示し、図８（ｃ）は図８（ａ）、（ｂ）に基づき算出された同期回転体の回転角（機械角）に対する第３、第４の回転体の回転角差（電気角差）を示している。
【００２６】
第３、第４の回転体２２、２４の歯車数によって、第３、第４の回転体２２、２４の回転角（機械角）に対する第３、第４の回転体２２、２４の回転角（電気角）の特性波（三角波）は互いに周期の異なるものとなる。したがって、同期回転体１１の回転角（機械角）に対して、第３、第４の回転体２２、２４の特性波（三角波）は各々何周期目の特性波（三角波）であるかによって、図８（ｃ）に示すように、同期回転体１１の回転角（機械角）に対して、第３、第４の回転体２２、２４の回転角差（電気角差）の特性波形が一義的に定まるので、軸部８の絶対回転角（機械角）が定まる。
【００２７】
なお、本発明の一実施の形態では、第３、第４の回転体２２、２４を用いたが、第４の回転体２４を用いずに構成することもできる。この場合、同期回転体１１に対する第１の回転体１０の回転数比と同期回転体１１に対する第３の回転体２２の回転数比とを異ならせ、第１の磁気検知素子１８および第３の磁気検知素子２８より出力され出力信号に基づいて軸部８の絶対回転角度も検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかる回転角度およびトルク検出装置は、車種の違いに起因して軸部の直径や機構が異なっても、部品の取り替えが簡単で、各種の車両のパワーステアリング等で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態における回転角検出装置の断面図
【図２】同検出装置の第１、第２の回転体の斜視図
【図３】同検出装置の第１、第２の回転体に保持する第１、第２のリング磁石部の斜視図
【図４】同検出装置の第１のトルク検出モジュールを配置した軸部の断面図
【図５】同検出装置の第２のトルク検出モジュールを取り付けた回転角度検出モジュールの上面図
【図６】図５のＡ−Ａ断面図
【図７】図６の左側面図
【図８】軸部の回転に伴う機械角と電気角の関係を示す特性波形図
【図９】従来の回転角およびトルク検出装置の断面図
【符号の説明】
【００３０】
２トーションバー
４入力軸
５第１のトルク検出モジュール
６出力軸
７第２のトルク検出モジュール
８軸部
９回転角度検出モジュール
１０第１の回転体
１１同期回転体
１２第２の回転体
１４第１のリング磁石部
１６第２のリング磁石部
１８第１の磁気検知素子
２０第２の磁気検知素子
２２第３の回転体
２４第４の回転体
２６第３の磁石部
２７第４の磁石部
２８第３の磁気検知素子
３２貫通孔
３３連結用ピン
３４段差部
３６ベアリング部品
３８ケース

【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーを有する軸部と、前記軸部の回転角度を検出する回転角度検出部と、前記軸部のトルクを検出するトルク検出部とを備え、前記回転角度検出部および前記トルク検出部はモジュールとして構成するとともに各々の前記モジュールを前記軸部に取り付けており、前記軸部には前記モジュールの取付位置を位置決めする位置決め部を設けるとともに、前記位置決め部で位置規制して前記モジュールを前記軸部に取り付けた回転角度およびトルク検出装置。
【請求項２】
前記トルク検出部は前記トーションバーを挟むように前記軸部に連結した第１、第２の回転体と、前記第１、第２の回転体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第１、第２の回転体に保持させた第１、第２の磁石部と、前記第１、第２の磁石部の磁極に対向させた第１、第２の磁気検知素子とを有し、
前記回転角度検出部は前記軸部に連結し前記第１、第２の回転体のいずれか一方と同期した同期回転体と、前記同期回転体と同期する第３の回転体と、前記第３の回転体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第３の回転体に保持させた第３の磁石部と、前記第３の磁石部の磁極に対向させた第３の磁気検知素子とを有し、
前記同期回転体に対する前記第１の回転体の回転数比と前記同期回転体に対する前記第３の回転体の回転数比とを異ならせた請求項１記載の回転角度およびトルク検出装置。
【請求項３】
前記トルク検出部は前記トーションバーを挟むように前記軸部に連結した第１、第２の回転体と、前記第１、第２の回転体の周面方向に極性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第１、第２の回転体に保持させた第１、第２の磁石部と、前記第１、第２の磁石部の磁極に対向させた第１、第２の磁気検知素子とを有し、
前記回転角度検出部は前記軸部に連結し前記第１、第２の回転体のいずれか一方と同期した同期回転体と、前記同期回転体と同期する第３、第４の回転体と、前記第３、第４の回転体の周面方向に磁性の異なる磁極を交互に配置するとともに前記第３、第４の回転体に保持させた第３、第４の磁石部と、前記第３、第４の磁石部の磁極に対向させた第３、第４の磁気検知素子とを有し、
前記同期回転体に対する前記第３の回転体の回転数比と前記同期回転体に対する前記第４の回転体の回転数比とを異ならせた請求項１記載の回転角度およびトルク検出装置。

【図１】