(57)【要約】【課題】主に自動車のステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置及びステアリングに加わる回転トルクを検出するトルク検出装置に関し、簡易な構成で装着の容易なものを提供することを目的とする。【解決手段】ステアリングに連動して回転する第一の回転体２１と、これに連動して回転する第一及び第二の検出体２、３と、これらの検出体２、３の回転を検出信号として検出する第一及び第二の検出手段２４、２５と、第一の回転体２１とトーションバー１８を介して連結された二の回転体２２と、これらの回転体２１、２２の回転を検出信号として検出する第三及び第四の検出手段２７、２８と、これらの検出手段２４、２５、２７、２８に接続された制御手段２９から回転角度・トルク検出装置を構成する。【選択図】図１
2005257364.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の回転体と、この第一の回転体に連動して回転する第一及び第二の検出体と、上記第一及び第二の検出体の回転を検出信号として検出する第一及び第二の検出手段と、上記第一の回転体とトーションバーを介して連結された第二の回転体と、上記第一及び第二の回転体の回転を検出信号として検出する第三及び第四の検出手段と、上記第一及び第二、第三、第四の検出手段に接続され、上記第一及び第二の検出手段の出力信号からステアリングの回転角度を検出すると共に、上記第三及び第四の検出手段の出力信号からステアリングに加わる回転トルクを検出する制御手段からなる回転角度・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を検出する回転角度検出装置及びステアリングに加わる回転トルクを検出する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、自動車のステアリングの回転角度を検出してエンジンやブレーキングの制御を行ない車体を安定化させる用途等に用いられる回転角度検出装置や、ステアリングに加わる回転トルクを検出してパワーステアリング装置を介して運転者のステアリング回転補助を行なう用途等に用いられるトルク検出装置を搭載した自動車が増えている。
【０００３】
このような従来の回転角度検出装置及びトルク検出装置について、図３及び図４を用いて説明する。
【０００４】
図３は従来の回転角度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が形成された回転体で、中央部に挿通するステアリングの軸（図示せず）と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【０００５】
そして、２は第一の検出体で、この外周の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、この中央には、磁石４がインサート成形等により装着されている。
【０００６】
また、３は第二の検出体で、この外周の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合すると共に、この中央には、磁石５がインサート成形等により装着されている。
【０００７】
そして、これら第一の検出体２と第二の検出体３の歯数は各々異なり、回転体１の所定の回転角度、例えば、回転体１が中立位置から左方向に２回転した位置と、右方向に２回転した位置では、最初の噛合位置に戻るような歯数に設定されている。
【０００８】
また、これらの上面には配線基板６が配置され、この配線基板６には、第一の検出体２と第二の検出体３の中央部の対向する箇所に、磁気検出素子７、８が装着されると共に、磁気検出素子７、８からの出力信号を処理するマイコン等からなる制御手段９が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。
【０００９】
また、この回転角度検出装置の上方にはステアリングが、下方にはトルク検出装置が連結されており、次にこのトルク検出装置について説明する。
【００１０】
図４は従来のトルク検出装置の要部斜視図であり、同図において、１１はステアリングの軸（図示せず）の下端が連結された磁性体製の回転体で、この外周に平歯車部１１Ａが形成されている。
【００１１】
そして、１８は鋼鉄製のスプリングであるトーションバー、１２は外周に平歯車部１２Ａが形成された磁性体製の回転体で、トーションバー１８の上端が回転体１１の中央部に連結されると共に、この下端が回転体１２の中央部及び車輪が装着されたシャフト等で構成される舵取機構（図示せず）に連結されている。
【００１２】
また、回転体１１及び回転体１２の外側にはそれぞれの外周の平歯車部１１Ａ及び平歯車部１２Ａの外縁を臨むにようにセンサボックス１４及び１５が配設されている。
【００１３】
そして、このセンサボックス１４及び１５の内部には、回転体１１の周方向の異なる部位に対向して磁気センサ１４Ａ、１４Ｂが、また、回転体１２の周方向の異なる部位に対向して磁気センサ１５Ａ、１５Ｂが収納されている。
【００１４】
また、このセンサボックス１４及び１５の近傍には配線基板１６が配設され、この配線基板１６には磁気センサ１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの出力信号を伝送するリード線が接続されると共に、この出力信号を処理するマイコン等からなる制御手段１９が形成されて、トルク検出装置が構成されている。
【００１５】
以上の構成において、回転角度検出装置は、ステアリングを回転すると、これに伴なって回転体１が回転し、この平歯車部１Ａに噛合した第一の検出体２やこの平歯車部２Ａに噛合した第二の検出体３も各々回転する。
【００１６】
そして、この回転に連動して、第一の検出体２と第二の検出体３に装着された磁石４、５も回転し、この磁石４、５の回転を磁気検出素子７、８が検出し、この検出信号を制御手段９が演算処理することによって、回転体１の、つまりステアリングの回転角度が検出されるように構成されている。
【００１７】
一方、トルク検出装置はステアリングを回転すると、これに伴って回転体１１が回転し、鋼鉄製のスプリングであるトーションバーが捩れ、回転体１２が回転体１１より少し遅れて回転する。
【００１８】
そして、この遅れは、トーションバーの上端に連結された回転体１１とトーションバーの下端に連結された回転体１２の回転角度の差となってあらわれ、磁気センサ１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの出力信号を制御手段１９が演算処理することによって、この差が、つまり、ステアリングに加わる回転トルクが検出されるように構成されている。
【００１９】
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２００２−１０７２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置及びトルク検出装置においては、これらの２つの装置を車両のステアリングの軸の上下方向の異なる所定の箇所に装着する必要があり、装着に手間を要するという課題があった。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で装着の容易な回転角度・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】
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の請求項１に記載の発明は、ステアリングに連動して回転する第一の回転体と、これに連動して回転する第一及び第二の検出体と、これらの検出体の回転を検出信号として検出する第一及び第二の検出手段と、第一の回転体とトーションバーを介して連結された第二の回転体と、これらの回転体の回転を検出信号として検出する第三及び第四の検出手段と、これらの検出手段に接続され、これらの検出手段の出力信号からステアリングの回転角度を検出すると共に、ステアリングに加わる回転トルクを検出する制御手段から回転角度・トルク検出装置を構成したものであり、回転角度検出装置及びトルク検出装置が一体に構成されるため、簡易な構成で装着の容易な回転角度・トルク検出装置を提供することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、簡易な構成で装着の容易な回転角度・トルク検出装置を提供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】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
（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・トルク検出装置の要部斜視図であり、同図において、２１はステアリングの軸（図示せず）の下端が係合部２１Ｂに係合する等によって、この軸と連動して回転する磁性体製の回転体で、この外周に平歯車部２１Ａが形成されている。
【００２８】
そして、２は第一の検出体で、この外周の平歯車部２Ａが第一の回転体２１の平歯車部２１Ａに噛合すると共に、この中央には、磁石４がインサート成形等により装着されている。
【００２９】
また、３は第二の検出体で、この外周の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合すると共に、この中央には、磁石５がインサート成形等により装着されている。
【００３０】
そして、これら第一の検出体２と第二の検出体３の歯数は各々異なり、第一の回転体２１の所定の回転角度、例えば、第一の回転体２１が中立位置から左方向に２回転した位置と、右方向に２回転した位置では、最初の噛合位置に戻るような歯数に設定されている。
【００３１】
そして、これらの上面には複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板２６が配置され、この配線基板２６には、第一の検出体２と第二の検出体３の中央部の対向する箇所に、ＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）等の磁気検出素子７、８が装着されて、各々この対向した磁石４、５と磁気検出素子７、８によって第一及び第二の検出手段２４、２５が構成されている。
【００３２】
また、１８は鋼鉄製のスプリングであるトーションバー、２２は外周に平歯車部２２Ａが形成された磁性体製の第二の回転体で、トーションバー１８の上端が第一の回転体２１の中央部に連結されると共に、この下端が第二の回転体２２の中央部及び車輪が装着されたシャフト等で構成される舵取機構（図示せず）に連結されている。
【００３３】
また、第一の回転体２１及び第二の回転体２２の外側にはそれぞれの外周の平歯車部２１Ａ及び平歯車部２２Ａの外縁を臨むようにセンサボックス１４及び１５が配設されている。
【００３４】
そして、このセンサボックス１４及び１５の内部には、第一の回転体２１の周方向の異なる部位に対向して磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等の磁気センサ１４Ａ、１４Ｂが、また、第二の回転体２２の周方向の異なる部位に対向してＭＲ素子等の磁気センサ１５Ａ、１５Ｂが収納され、各々この対向した平歯車部２１Ａ及び２２Ａと磁気センサ１４Ａ、１４Ｂ及び１５Ａ、１５Ｂによって第三及び第四の検出手段２７、２８が構成されている。
【００３５】
また、このセンサボックス１４及び１５の近傍には配線基板２６が配置され、この配線基板２６には磁気センサ１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの出力信号を伝送するリード線が接続されると共に、この出力信号及び磁気検出素子７、８からの出力信号が接続されるマイコン等からなる制御手段２９が形成されて、回転角度・トルク検出装置が構成されている。
【００３６】
つまり、背景技術の項で説明した回転体１と回転体１１が第一の回転体２１として共用されると共に、配線基板６及びこれに形成された制御手段９と配線基板１６及びこれに形成された制御手段１９が配線基板２６及びこれに形成された制御手段２９として共用されて、回転角度・トルク検出装置が構成されている。
【００３７】
以上の構成において、回転角度・トルク検出装置はステアリングを回転すると、これに伴なって第一の回転体２１が回転し、この平歯車部２１Ａに噛合した第一の検出体２やこの平歯車部２Ａに噛合した第二の検出体３も各々回転する。
【００３８】
そして、この回転に連動して、第一の検出体２と第二の検出体３に装着された磁石４、５も回転し、この磁石４、５の回転を磁気検出素子７、８が検出し、この検出信号を制御手段２９が演算処理することによって、第一の回転体２１の、つまりステアリングの回転角度が検出されるように構成されている。
【００３９】
また、同時に、ステアリングを回転すると、鋼鉄製のスプリングであるトーションバーが捩れ、回転体２２が回転体２１より少し遅れて回転する。
【００４０】
そして、この遅れは、トーションバーの上端に連結された第一の回転体２１とトーションバーの下端に連結された第二の回転体２２の回転角度の差となってあらわれ、磁気センサ１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの出力信号を制御手段２９が演算処理することによって、この差が、つまり、ステアリングに加わる回転トルクが検出されるように構成されている。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、ステアリングに連動して回転する第一の回転体２１と、これに連動して回転する第一及び第二の検出体２、３と、これらの検出体２、３の回転を検出信号として検出する第一及び第二の検出手段２４、２５と、第一の回転体２１とトーションバーを介して連結された二の回転体２２と、これらの回転体２１、２２の回転を検出信号として検出する第三及び第四の検出手段２７、２８と、これらの検出手段２４、２５、２７、２８に接続され、これらの検出手段２４、２５、２７、２８の出力信号からステアリングの回転角度を検出すると共に、ステアリングに加わる回転トルクを検出する制御手段２９から回転角度・トルク検出装置を構成することによって、回転角度検出装置及びトルク検出装置が一体に構成されるため、簡易な構成で装着の容易な回転角度・トルク検出装置を提供することができるものである。
【００４２】
なお、以上の説明では、回転体２１外周の平歯車部２１Ａに第一の検出体２の平歯車部２Ａを噛合させると共に、この平歯車部２Ａに第二の検出体３の平歯車部３Ａを噛合させた構成として説明したが、図２の要部斜視図に示すように、第二の検出体３の平歯車部３Ａを回転体２１外周の平歯車部２１Ａに噛合させる構成としても、本発明の実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明による回転角度・トルク検出装置は、簡易な構成で装着の容易な回転角度・トルク検出装置を提供することができるという有利な効果を有し、自動車のステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置及びステアリングに加わる回転トルクを検出するトルク検出装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度・トルク検出装置の要部斜視図
【図２】同他の実施の形態による要部斜視図
【図３】従来の回転角度検出装置の要部斜視図
【図４】従来のトルク検出装置の要部斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１、１１、１２  回転体
２  第一の検出体
２Ａ、３Ａ、２１Ａ、２２Ａ  平歯車部
３  第二の検出体
４、５  磁石
７、８  磁気検出素子
１４、１５  センサボックス
１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ  磁気センサ
１８  トーションバー
２１  第一の回転体
２１Ｂ  係合部
２２  第二の回転体
２４  第一の検出手段
２５  第二の検出手段
２６  配線基板
２７  第三の検出手段
２８  第四の検出手段
２９  制御手段
【図１】
2005257364.tif 000003
【図２】
2005257364.tif 000004
【図３】
2005257364.tif 000005
【図４】
2005257364.tif 000006