(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、回転角度や回転トルクの確実な検出が可能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と第一及び第二の回転トルク検出手段１３、１４に制御手段９を接続すると共に、制御手段９がこれらの回転角度検出信号と回転トルク検出信号から、第一の回転体１の回転角度と第二の回転体１１の回転トルクを検出することによって、制御手段９に入力されたデータに極端な差異がある場合には、いずれかが誤っていると判定しデータを出力しないことによって、誤ったデータが車両の電子回路１６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
2007256140.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によって、上記第一の回転体の回転角度と上記第二の回転体の回転トルクを検出する回転角度・回転トルク検出装置。
【請求項２】
第一の回転体に連動して回転する補助検出体と、この補助検出体の回転角度を検出する補助角度検出手段を設けると共に、制御手段がこの補助角度検出手段と回転角度検出手段からの検出信号によって、第一の回転体の回転角度を検出する請求項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３を用いて説明する。
【０００４】
図３は従来の回転角度検出装置と回転トルク検出装置のブロック回路図であり、同図において、３１はステアリング下方に装着された回転角度検出装置で、複数の歯数の異なる歯車（図示せず）や、これらの回転角度を磁気等によって検出する回転角度検出手段３１Ａ等から形成されている。
【０００５】
また、３２は回転角度検出装置３１下方に装着された回転トルク検出装置で、ステアリングに連動して回転する回転体（図示せず）や、トーションバー（図示せず）によって回転体より遅れて回転する補助回転体（図示せず）、これらの回転トルクを磁気等によって検出する回転トルク検出手段３２Ａ等から形成されている。
【０００６】
そして、これらの回転角度検出装置３１や回転トルク検出装置３２は、歯車や回転体にステアリング軸が挿通されると共に、回転角度検出手段３１Ａや回転トルク検出手段３２Ａが、コネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路３３に接続されて、自動車に装着される。
【０００７】
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３１の歯車や回転トルク検出装置３２の回転体が回転し、これらの回転から回転角度検出手段３１Ａと回転トルク検出手段３２Ａが、ステアリングが回された回転角度と、ステアリングに加わった回転トルクを検出し、回転角度検出信号と回転トルク検出信号が車両の電子回路３３に出力される。
【０００８】
そして、電子回路３３がこれらの検出信号や、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、或いはパワーステアリング装置等の各種制御が行われるように構成されている。
【０００９】
なお、この時、電子回路３３に入力された様々なデータの間に誤差や食い違いがあった場合、例えば、回転角度検出装置３１からは回転角度検出信号が入力されているのに、回転トルク検出装置３２からは回転トルク検出信号が入力されていない場合等には、電子回路３３がこれらのデータや他のセンサ等からのデータから、演算や判定を行って各種制御を行うように構成されているものであった。
【００１０】
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】
【００１１】
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、いずれかの装置に支障が生じた場合には誤った検出信号が出力されてしまい、これを車両の電子回路３３で演算・判定する必要があるため、特に長期間使用された場合等に、確実な回転角度や回転トルクの検出が困難であるという課題があった。
【００１２】
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】
【００１３】
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。
【００１４】
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、この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によって、第一の回転体の回転角度と第二の回転体の回転トルクを検出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検出手段と回転トルク検出手段からの検出信号を比較し、例えば、いずれかに支障が生じ、入力されたデータに極端な差異がある場合には、いずれかが誤っていると判定しデータを出力しないことによって、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。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第一の回転体に連動して回転する補助検出体と、この補助検出体の回転角度を検出する補助角度検出手段を設けると共に、制御手段がこの補助角度検出手段と回転角度検出手段からの検出信号によって、第一の回転体の回転角度を検出するものであり、補助角度検出手段と回転角度検出手段からの検出信号を比較することで、補助検出体や検出体に支障が生じた場合、これを検出できるため、より高精度な回転角度の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】
【００１６】
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】
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
そして、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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及び７Ａ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、６Ｂ及び７Ｂが各々装着されている。
【００２３】
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、磁石７Ａと磁気検出素子７Ｂによって補助角度検出手段７が各々形成されている。
【００２４】
さらに、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９が設けられ、この制御手段９に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、補助角度検出手段７が各々接続されている。
【００２５】
また、１１はステアリングに連動して回転する第二の回転体、１２は補助回転体で、これらの外周には、Ｎ極とＳ極が交互に配列された磁石１３Ａと１４Ａが形成されると共に、第二の回転体１１と補助回転体１２はトーションバー（図示せず）によって連結されている。
【００２６】
そして、１５は第二の回転体１１と補助回転体１２の側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、リード線（図示せず）等によって配線基板８に接続されると共に、磁石１３Ａと１４Ａ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１３Ｂと１４Ｂが各々装着されている。
【００２７】
また、このように対向した磁石１３Ａと磁気検出素子１３Ｂによって第一の回転トルク検出手段１３が、同じく磁石１４Ａと磁気検出素子１４Ｂによって第二の回転トルク検出手段１４が各々形成されると共に、これらの第一及び第二の回転トルク検出手段１３と１４が制御手段９に接続されて、回転角度・回転トルク検出装置が構成されている。
【００２８】
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１６に接続されると共に、第一の回転体１や第二の回転体１１の中央にはステアリング軸が挿通されて、自動車に装着される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３の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。
【００３２】
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する。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
つまり、制御手段９が補助角度検出手段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断できるため、より高精度な回転角度の検出が可能なようになっている。
【００３６】
また、この時、ステアリングの回転に伴って第二の回転体１１も回転し、トーションバーが捩れ、連結された補助回転体１２が、第二の回転体１１よりやや遅れて回転し、これらの回転に伴って、磁石１３Ａの磁気の方向、及びこれよりやや遅れて磁石１４Ａの磁気の方向が変化する。
【００３７】
そして、これを磁気検出素子１３Ｂと１４Ｂが検出して、この回転トルク検出信号が第一の回転トルク検出手段１３と第二の回転トルク検出手段１４から、制御手段９へ入力され、制御手段９がこの二つの回転トルク検出信号から、第二の回転体１１の回転トルクを演算、つまり、ステアリングに加わった回転トルクを検出する。
【００３８】
なお、以上のように制御手段９には、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、補助角度検出手段７から回転角度検出信号が、第一の回転トルク検出手段１３と第二の回転トルク検出手段１４から回転トルク検出信号が各々入力されるが、ステアリングが回転されず静止状態で、これらの検出信号が入力されていない場合は、制御手段９は回転角度や回転トルクのデータを車両の電子回路１６に出力しない。
【００３９】
そして、上記のようにステアリングが回転され、各々から回転角度検出信号と回転トルク検出信号が入力された場合には、制御手段９が回転角度や回転トルクのデータを車両の電子回路１６に出力し、電子回路１６がこれらのデータや、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、或いはパワーステアリング装置等の各種制御が行われるように構成されている。
【００４０】
また、ステアリングの回転角度については、上述したように、補助検出体４や補助角度検出手段７を設けることによって、制御手段９が各検出体の破損や消耗等の支障を検出し、回転が正常に行われているか否かを判断できるため、入力されたデータに極端な差異がある場合、例えば、回転角度検出信号が入力されているのに、回転トルク検出信号は入力されていない場合は、制御手段９がこれを比較して、第一の回転トルク検出手段１３か第二の回転トルク検出手段１４かに支障があったと判定し、電子回路１６へは回転角度のみを出力する。
【００４１】
さらに、回転トルク検出信号だけが入力され、回転角度検出信号が入力されていない場合には、制御手段９がこれを比較し、回転トルク検出信号が誤データであると判定し、電子回路１６へは回転トルクのデータを出力しない。
【００４２】
つまり、制御手段９が、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、補助角度検出手段７からの回転角度検出信号と、第一の回転トルク検出手段１３や第二の回転トルク検出手段１４からの回転トルク検出信号を比較し、これらに極端な差異がある場合には、何らかの支障が生じ誤った検出信号であると判定して、電子回路１６へ誤データを出力しないように構成されている。
【００４３】
したがって、車両の電子回路１６には誤った回転角度や回転トルクのデータが出力されることがないため、通常のデータが制御手段９から出力された場合には、上記のようなブレーキや横滑り防止、パワーステアリング装置等の各種制御が行われ、データが制御手段９から出力されない場合には、各種制御が停止され通常の運転が行えるようになっている。
【００４４】
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と第一及び第二の回転トルク検出手段１３、１４に制御手段９を接続すると共に、制御手段９がこれらの回転角度検出信号と回転トルク検出信号から、第一の回転体１の回転角度と第二の回転体１１の回転トルクを検出することによって、制御手段９がこれらの検出信号を比較し、例えば、いずれかに支障が生じ、入力されたデータに極端な差異がある場合には、いずれかが誤っていると判定しデータを出力しないことによって、誤ったデータが車両の電子回路１６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。
【００４５】
なお、入力されたデータに極端な差異がある場合に、データを出力しない代わりに、制御手段９が所定の信号を電子回路１６に出力し、誤ったデータであることを通知するようにしてもよい。
【００４６】
また、第一の回転体１に連動して回転する補助検出体４と、この補助検出体４の回転角度を検出する補助角度検出手段７を設けると共に、制御手段９がこの補助角度検出手段７と第一及び第二の回転角度検出手段５、６の検出信号から、第一の回転体１の回転角度を検出することによって、補助検出体４や第一及び第二の検出体２、３に支障が生じた場合、これを検出できるため、より高精度な回転角度の検出を行うことができる。
【００４７】
なお、以上の説明では、回転体１に第一の検出体２と補助検出体４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、すべての検出体を回転体１に噛合させた構成や、或いは、補助検出体４を除いた構成としても本発明の実施は可能である。
【００４８】
また、以上の説明では、回転体１や第一及び第二の検出体２、３、補助検出体４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よい。
【００４９】
さらに、回転角度検出手段や回転トルク検出手段を、磁石や磁気検出素子による磁気方式のものを用いた構成について説明したが、光方式のものや機械的歪等によって回転角度や回転トルクを検出するものとしても実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による回転角度・回転トルク検出装置は、回転角度や回転トルクの確実な検出が可能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】
【００５１】
【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】従来の回転角度検出装置と回転トルク検出装置のブロック回路図
【符号の説明】
【００５２】
１  第一の回転体
１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ  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、７Ａ  磁石
５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ  磁気検出素子
６  第二の回転角度検出手段
７  補助角度検出手段
８  配線基板
９  制御手段
１１  第二の回転体
１２  補助回転体
１３  第一の回転トルク検出手段
１３Ａ、１４Ａ  磁石
１３Ｂ、１４Ｂ  磁気検出素子
１４  第二の回転トルク検出手段
１５  配線基板
【図１】
2007256140.tif 000003
【図２】
2007256140.tif 000004
【図３】
2007256140.tif 000005