(57)【要約】【課題】自動車のステアリングの回転角度や回転トルクの検出等に用いられる回転角度・回転トルク検出装置に関し、確実な回転角度や回転トルクの検出が可能で、安価なものを提供することを目的とする。【解決手段】第一及び第二の回転角度検出手段５、６と回転トルク検出手段１３に制御手段１９を接続すると共に、制御手段１９がこれらの回転角度と回転トルク検出信号を比較することによって、補助検出体等の他の部品が不要となり、簡易な構成で安価な装置とすることができると共に、回転角度や回転トルクの誤ったデータが車両の電子回路に出力されることを防ぎ、回転角度や回転トルクの確実な検出が可能な回転角度・回転トルク検出装置を得ることができる。【選択図】図１
2008082826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングに連動して回転する第一及び第二の回転体と、上記第一の回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の回転角度を検出する回転角度検出手段と、上記第二の回転体の回転トルクを検出する回転トルク検出手段と、上記回転角度検出手段及び上記回転トルク検出手段に接続された制御手段からなり、上記制御手段が上記回転角度検出手段と上記回転トルク検出手段からの検出信号を比較する回転角度・回転トルク検出装置。
【請求項２】
制御手段がパワーステアリング用のモータの駆動を検出する請求項１記載の回転角度・回転トルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度及び回転トルクの検出等に用いられる回転角度・回転トルク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進む中、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、ブレーキや横滑り防止等の制御を行うものや、回転トルク検出装置を用いてステアリングの回転トルクを検出し、パワーステアリング装置等の制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような、従来の回転角度検出装置と回転トルク検出装置について、図４を用いて説明する。
【０００４】
図４は従来の回転角度検出装置と回転トルク検出装置の要部斜視図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された第一の回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【０００５】
そして、２は外周に平歯車部２Ａが形成された第一の検出体、３は外周に平歯車部３Ａが形成された第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが第一の回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合している。
【０００６】
また、４は外周に平歯車部４Ａが形成された補助検出体で、この平歯車部４Ａが第一の回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第一の検出体２の中央には磁石５Ａが、第二の検出体３の中央には磁石６Ａが、補助検出体４の中央には磁石７Ａが各々インサート成形等により装着されている。
【０００７】
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、第一の回転体１が最も大きく、第一の検出体２と補助検出体４が同じで、第二の検出体３はこれらより小さなものとなっている。
【０００８】
また、８は第一及び第二の検出体２、３や補助検出体４の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、各検出体に装着された磁石５Ａ、６Ａ、７Ａとの対向面には、磁気検出素子５Ｂ、６Ｂ、７Ｂが各々装着されている。
【０００９】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第一の回転角度検出手段５が、同じく磁石６Ａと磁気検出素子６Ｂによって第二の回転角度検出手段６、磁石７Ａと磁気検出素子７Ｂによって補助回転角度検出手段７が各々形成されると共に、配線基板８にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子５Ｂや６Ｂ、７Ｂに接続された制御手段９が形成されて、回転角度検出装置１０が構成されている。
【００１０】
さらに、１１は第一の回転体１と同様にステアリングに連動して回転する第二の回転体で、下方に形成された磁気リング（図示せず）外周には環状のコイル１２が設けられて、回転トルク検出手段１３が形成されると共に、第二の回転体１１下端にはトーションバー１４が装着されて、回転トルク検出装置１５が形成されている。
【００１１】
そして、このような回転角度検出装置１０は、制御手段９がコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されると共に、第一の回転体１の係合部１Ｂにはステアリング軸が挿通されて、自動車のステアリングホイール下方に装着される。
【００１２】
また、回転トルク検出装置１５は、コイル１２が同じくコネクタ等を通して車両の電子回路に接続されると共に、第二の回転体１１上端とトーションバー１４下端にステアリング軸が装着されて、回転角度検出装置１０下方に配置される。
【００１３】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って回転角度検出装置１０の第一の回転体１が回転し、この外周の平歯車部１Ａに平歯車部２Ａと４Ａが噛合した第一の検出体２と補助検出体４、及び第一の検出体２に平歯車部３Ａが噛合した第二の検出体３が連動して回転する。
【００１４】
そして、第一の検出体２や第二の検出体３、補助検出体４の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石５Ａや６Ａ、７Ａの磁気の方向が変化し、これを磁気検出素子５Ｂや６Ｂ、７Ｂが正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として検出して、第一の回転角度検出手段５や第二の回転角度検出手段６、補助回転角度検出手段７から、増減を繰返す略鋸歯状のデータ波形が制御手段９へ入力される。
【００１５】
なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なっているため、第一の回転角度検出手段５から出力される回転角度検出信号と、第二の回転角度検出手段６から出力される回転角度検出信号とは、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９へ入力される。
【００１６】
そして、制御手段９がこの波形の異なる二つの回転角度検出信号、及び第一の回転体１に対する第一の検出体２と第二の検出体３の各平歯車部の歯数から、第一の回転体１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。
【００１７】
また、この時、補助検出体４の歯数は第一の検出体２と同じであるため、補助回転角度検出手段７と第一の回転角度検出手段５から出力される回転角度検出信号は同じものとなり、同じデータ波形が制御手段９へ入力される。
【００１８】
ただし、もし例えば、これらの検出体の平歯車に破損や消耗等が生じ、各検出体の回転が正常に行われていない場合には、補助回転角度検出手段７と第一の回転角度検出手段５からは、異なるデータ波形が制御手段９へ入力される。
【００１９】
つまり、制御手段９が補助回転角度検出手段７と第一の回転角度検出手段５からの検出信号を比較することで、補助検出体４や第一の検出体２、第二の検出体３に破損や消耗等の支障が生じた場合には、これを検出し回転が正常に行われているか否かを判定できるようになっている。
【００２０】
また、この時、ステアリングの回転に伴って、回転トルク検出装置１５の第二の回転体１１も回転し、トーションバー１４が捩れると共に、磁気リングのインダクタンスが変化し、これをコイル１２が検出して回転トルク検出手段１３から、ステアリングに加わった回転トルクのデータが電子回路へ出力される。
【００２１】
そして、車両の電子回路がこれらの回転速度や回転トルクの検出信号、或いは車体の各所に装着された他のセンサ等からの様々なデータを演算して、ブレーキや横滑り防止、パワーステアリング装置等の車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。
【００２２】
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２００５−２５７３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置や回転トルク検出装置においては、回転角度や回転トルクの検出信号が個別に車両の電子回路に出力されるため、各装置の異常判定は全て車両の電子回路で行う必要があると共に、回転角度検出装置１０の第一の検出体２や第二の検出体３の破損や消耗等の支障を検出するには、補助検出体４を設ける必要があるため、使用部品が多くなり、構成が複雑で高価なものとなるという課題があった。
【００２４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、確実な回転角度や回転トルクの検出が可能で、安価な回転角度・回転トルク検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２６】
本発明の請求項１に記載の発明は、回転角度検出手段と回転トルク検出手段に制御手段を接続すると共に、制御手段が回転角度検出手段と回転トルク検出手段からの検出信号を比較するようにして回転角度・回転トルク検出装置を構成したものであり、制御手段が回転角度と回転トルクを比較し、例えば、一方の検出信号が入力されているのに、他方の検出信号が入力されていない場合等には、いずれかに支障が生じたと判定することによって、補助検出体等の他の部品が不要となり、簡易な構成で安価な装置とすることができると共に、誤ったデータが車両の電子回路に出力されることを防ぎ、回転角度や回転トルクの確実な検出が可能な回転角度・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。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段がパワーステアリング用のモータの駆動を検出するものであり、回転角度と回転トルクに加え、パワーステアリング用のモータの駆動も検出し、これらを比較することによって、さらに確実な検出を行うことができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、確実な回転角度や回転トルクの検出が可能で、安価な回転角度・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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度・回転トルク検出装置の要部斜視図、図２は同ブロック回路図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された略リング状で絶縁樹脂または金属製の第一の回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【００３２】
また、２は外周に平歯車部２Ａが形成された絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、３は外周に平歯車部３Ａが形成された第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが第一の回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合している。
【００３３】
そして、この第一の検出体２の中央には磁石５Ａが、第二の検出体３の中央には磁石６Ａが、各々インサート成形等により装着されている。
【００３４】
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、第一の回転体１が最も大きく、第一の検出体２、第二の検出体３の順に小さなものとなっている。
【００３５】
また、８は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、各検出体に装着された磁石５Ａ及び６Ａ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５Ｂ及び６Ｂが各々装着されている。
【００３６】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第一の回転角度検出手段５が、同じく磁石６Ａと磁気検出素子６Ｂによって第二の回転角度検出手段６が各々設けられて、回転角度検出部２０Ａが形成されている。
【００３７】
さらに、１１は第一の回転体１と同様にステアリングに連動して回転する第二の回転体で、下方に形成された磁気リング（図示せず）外周には環状のコイル１２が設けられて、回転トルク検出手段１３が形成されると共に、第二の回転体１１下端にはトーションバー１４が装着されて、回転トルク検出部２０Ｂが形成されている。
【００３８】
また、配線基板８にはマイコン等の電子部品によって制御手段１９が設けられ、この制御手段１９に磁気検出素子５Ｂと６Ｂ、コイル１２が各々接続されて、回転角度・回転トルク検出装置２０が構成されている。
【００３９】
そして、このように構成された回転角度・回転トルク検出装置２０は、図３の平面図に示すように、制御手段１９がコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転角度検出部２０Ａは、第一の回転体１の係合部１Ｂに上ステアリング軸２１Ａが挿通されて、ステアリングホイール２２下方に装着される。
【００４０】
また、第二の回転体１１上端には、上ステアリング軸２１Ａ下端が装着されると共に、トーションバー１４下端には下ステアリング軸２１Ｂが装着されて、回転トルク検出部２０Ｂが回転角度検出部２０Ａの下方に配置される。
【００４１】
さらに、２３はパワーステアリング用のモータで、下ステアリング軸２１Ｂに装着され、車両の電子回路に接続されると共に、図２に示したように、回転角度・回転トルク検出装置２０の制御手段１９にも接続され、制御手段１９がモータ２３の駆動を検出するように構成されている。
【００４２】
以上の構成において、ステアリングホイール２２を回転すると、これに伴って回転角度検出部２０Ａの第一の回転体１が回転し、この外周の平歯車部１Ａに平歯車部２Ａが噛合した第一の検出体２、及び第一の検出体２に平歯車部３Ａが噛合した第二の検出体３が連動して回転する。
【００４３】
そして、第一の検出体２や第二の検出体３の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石５Ａや６Ａの磁気の方向が変化し、これを磁気検出素子５Ｂや６Ｂが正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として検出して、第一の回転角度検出手段５や第二の回転角度検出手段６から、増減を繰返す略鋸歯状のデータ波形が制御手段１９へ入力される。
【００４４】
なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３の歯数は異なっているため、第一の回転角度検出手段５から出力される回転角度検出信号と、第二の回転角度検出手段６から出力される回転角度検出信号とは、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１９へ入力される。
【００４５】
そして、制御手段１９がこの波形の異なる二つの回転角度検出信号、及び第一の回転体１に対する第一の検出体２と第二の検出体３の各平歯車部の歯数から、第一の回転体１の回転角度を演算、つまり、ステアリングホイール２２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。
【００４６】
また、この時、ステアリングの回転に伴って、回転トルク検出部２０Ｂの第二の回転体１１も回転し、トーションバー１４が捩れると共に、磁気リングのインダクタンスが変化し、これをコイル１２が検出して回転トルク検出手段１３から、ステアリングに加わった回転トルクのデータが、制御手段１９を介して電子回路へ出力される。
【００４７】
そして、車両の電子回路がこれらの回転角度や回転トルクの検出信号、或いは車体の各所に装着された他のセンサ等からの様々なデータを演算して、ブレーキや横滑り防止、パワーステアリング装置等の車両の様々な制御が行われる。
【００４８】
なお、この時、回転角度・回転トルク検出装置２０の制御手段１９には、回転角度と回転トルクの検出信号が入力され、制御手段１９がこれらの検出信号を比較して、例えば、一方の検出信号が入力されているのに、他方の検出信号が入力されていない場合や、回転角度と回転トルクの検出信号に差異があった場合には、これらのデータを車両の電子回路へ出力しない、或いは、支障が生じたことを知らせる報知信号を電子回路へ出力するように構成されている。
【００４９】
つまり、回転角度検出部２０Ａの第一の検出体２や第二の検出体３に破損や消耗等が生じた場合や、回転トルク検出部２０Ｂのトーションバー１４に磨耗等が生じた場合、或いは、第一の回転角度検出手段５や第二の回転角度検出手段６、回転トルク検出手段１３に故障等が生じた場合には、制御手段１９が回転角度と回転トルクの検出信号を比較することによって、これらの異常を検出し、誤ったデータが車両の電子回路に出力されることを防ぐようになっている。
【００５０】
そして、このように第一の検出体２や第二の検出体３の破損や消耗等を、制御手段１９が回転角度と回転トルクの検出信号を比較して検出しているため、回転角度検出部２０Ａには補助検出体等の他の部品が不要となり、簡易で安価に装置を構成できるようになっている。
【００５１】
また、エンジン始動時や低速走行時等に、ステアリングを回転した場合、車両の電子回路がこれを検出し、下ステアリング軸２１Ｂに装着されたモータ２３を駆動して、軽い力でもステアリングホイール２２の回転が可能な、所謂パワーステアリング動作が行われるが、この時、このモータ２３の駆動を制御手段１９が検出するようになっている。
【００５２】
そして、このモータ２３の駆動から制御手段１９が、ステアリングホイール２２が回転されたことを検出すると共に、これと第一の回転角度検出手段５や第二の回転角度検出手段６、回転トルク検出手段１３からの、回転角度と回転トルクの検出信号を比較し、いずれかに支障が生じていると判定した場合には、上記と同様に車両の電子回路へのデータの出力停止、或いは、報知信号を電子回路へ出力するように構成されている。
【００５３】
つまり、制御手段１９が回転角度と回転トルクに加え、パワーステアリング用のモータ２３の駆動も検出し、これらを比較することによって、さらに確実な検出を行うことができるようになっている。
【００５４】
このように本実施の形態によれば、第一及び第二の回転角度検出手段５、６と回転トルク検出手段１３に制御手段１９を接続すると共に、制御手段１９がこれらの回転角度と回転トルク検出信号を比較することによって、補助検出体等の他の部品が不要となり、簡易な構成で安価な装置とすることができると共に、回転角度や回転トルクの誤ったデータが車両の電子回路に出力されることを防ぎ、回転角度や回転トルクの確実な検出が可能な回転角度・回転トルク検出装置を得ることができるものである。
【００５５】
また、制御手段１９がパワーステアリング用のモータ２３の駆動を検出し、これと第一及び第二の回転角度検出手段５、６や回転トルク検出手段１３からの検出信号を比較することによって、さらに確実な検出を行うことが可能となる。
【００５６】
なお、以上の説明では、第一の回転体１に第一の検出体２を、第一の検出体２に第二の検出体３を各々噛合させた構成について説明したが、第一の検出体２と第二の検出体３の両方を、第一の回転体１に噛合させた構成としても本発明の実施は可能である。
【００５７】
また、第一の回転角度検出手段５と第二の回転角度検出手段６からの、二つの検出信号によって回転角度を検出する、所謂、絶対角度を検出する構成について説明したが、第二の検出体３を省き、第一の回転体１に第一の検出体２のみを噛合させた、所謂、相対角度を検出する構成としてもよい。
【００５８】
さらに、以上の説明では、第一の回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３の外周に平歯車部を形成して、これらが噛合して互いに連動して回転する構成として説明したが、平歯車部以外にも傘歯車等、他の形状の歯車を用いた構成や、歯車に代えて、回転を伝達できる凹凸部や高摩擦部などを回転体や検出体の外周に形成し、これによって互いに連動して回転する構成としても、本発明の実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明による回転角度・回転トルク検出装置は、確実な回転角度や回転トルクの検出が可能で、安価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角度及び回転トルクの検出等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度・回転トルク検出装置の要部斜視図
【図２】同ブロック回路図
【図３】同平面図
【図４】従来の回転角度検出装置と回転トルク検出装置の要部斜視図
【符号の説明】
【００６１】
１  第一の回転体
１Ａ、２Ａ、３Ａ  平歯車部
１Ｂ  係合部
２  第一の検出体
３  第二の検出体
４  補助検出体
５  第一の回転角度検出手段
５Ａ、６Ａ  磁石
５Ｂ、６Ｂ  磁気検出素子
６  第二の回転角度検出手段
８  配線基板
１１  第二の回転体
１２  コイル
１３  回転トルク検出手段
１４  トーションバー
１９  制御手段
２０  回転角度・回転トルク検出装置
２０Ａ  回転角度検出部
２０Ｂ  回転トルク検出部
２１Ａ  上ステアリング軸
２１Ｂ  下ステアリング軸
２２  ステアリングホイール
２３  モータ
【図１】
2008082826.tif 000003
【図２】
2008082826.tif 000004
【図３】
2008082826.tif 000005
【図４】
2008082826.tif 000006