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JP2016114406A - Angle sensor, torque sensor, electric power steering device, transmission, and vehicle - Google Patents

Angle sensor, torque sensor, electric power steering device, transmission, and vehicle Download PDF

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JP2016114406A
JP2016114406A JP2014251858A JP2014251858A JP2016114406A JP 2016114406 A JP2016114406 A JP 2016114406A JP 2014251858 A JP2014251858 A JP 2014251858A JP 2014251858 A JP2014251858 A JP 2014251858A JP 2016114406 A JP2016114406 A JP 2016114406A
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JP
Japan
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angle
magnetic flux
magnetic
angle sensor
yoke
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Application number
JP2014251858A
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Japanese (ja)
Inventor
和広 大平
Kazuhiro Ohira
和広 大平
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】磁束変動による角度誤差への影響を抑制するのに好適な角度センサ、この角度センサを備えるトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両を提供する。【解決手段】正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石10と、多極リング磁石10の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された第1の集磁ヨーク11と、第2の集磁ヨーク12と、第1及び第2の集磁ヨーク11及び12で集磁した磁束を検出する磁気検出器と、磁気検出器で検出した磁束に基づき多極リング磁石10の回転角度を演算する角度演算回路とを備える。【選択図】 図3An angle sensor suitable for suppressing an influence on an angle error due to magnetic flux fluctuation, a torque sensor including the angle sensor, an electric power steering device, a transmission, and a vehicle are provided. A cylindrical multipolar ring magnet 10 magnetized in the circumferential direction by sinusoidal magnetization and a first electrode disposed opposite to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10 and having a phase difference in the circumferential direction. The magnetic flux collecting yoke 11, the second magnetic flux collecting yoke 12, the magnetic detector for detecting the magnetic flux collected by the first and second magnetic collecting yokes 11 and 12, and the magnetic flux detected by the magnetic detector. An angle calculation circuit for calculating the rotation angle of the multipolar ring magnet 10. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、多極リング磁石を用いて角度を検出する角度センサ、この角度センサを備えたトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両に関する。   The present invention relates to an angle sensor that detects an angle using a multipolar ring magnet, a torque sensor including the angle sensor, an electric power steering device, a transmission, and a vehicle.

従来、トーションバー両端に多極リング磁石と磁気検出器とを備える角度センサをそれぞれ配置し、これら角度センサの検出角度の差からトルク値を算出する技術がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, there is a technique in which angle sensors each including a multipolar ring magnet and a magnetic detector are arranged at both ends of a torsion bar, and a torque value is calculated from a difference between detection angles of these angle sensors (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−80783号公報JP 2011-80783 A

しかしながら、上記特許文献1の従来技術は、磁気センサによって、多極リング磁石の磁束を直接検出する構成となっている。また、磁気センサは、磁石の磁束を直接電気信号に変換する特性を有している。そのため、多極リング磁石の磁極幅の誤差や着磁精度が、そのまま角度誤差に影響を与えるといった問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、磁束変動による角度誤差への影響を抑制するのに好適な角度センサ、この角度センサを備えるトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両を提供することを目的としている。
However, the prior art of Patent Document 1 is configured to directly detect the magnetic flux of the multipolar ring magnet using a magnetic sensor. The magnetic sensor has a characteristic of directly converting the magnetic flux of the magnet into an electrical signal. For this reason, there is a problem that the error in the magnetic pole width and the magnetization accuracy of the multipolar ring magnet directly affect the angle error.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and is an angle sensor suitable for suppressing the influence on the angle error due to magnetic flux fluctuation, and this angle sensor. A torque sensor, an electric power steering device, a transmission, and a vehicle are provided.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る角度センサは、正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石と、多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークと、集磁ヨークで集磁した磁束を検出する磁気検出部と、磁気検出部で検出した磁束に基づき多極リング磁石の回転角度を演算する角度演算部とを備える。   In order to achieve the above object, an angle sensor according to a first aspect of the present invention includes a cylindrical multipolar ring magnet magnetized in a circumferential direction by sinusoidal magnetization, and an outer peripheral surface of the multipolar ring magnet. Of the multipolar ring magnet based on the magnetic flux detected by the magnetic detection unit, the magnetic detection unit that detects the magnetic flux collected by the magnetic collection yoke, An angle calculation unit for calculating a rotation angle.

また、本発明の第2の態様に係るトルクセンサは、第1の回転軸及び第2の回転軸を連結する弾性部材と、弾性部材の一端又は第1の回転軸に設けられた第1の角度センサと、弾性部材の他端又は第2の回転軸に設けられた第2の角度センサと、第1の角度センサで検出した第1角度検出値と第2の角度センサで検出した第2角度検出値との差分値に基づきトルク値を演算するトルク値演算部とを備え、第1の角度センサ及び第2の角度センサは、上記第1の態様に係る角度センサから構成されている。   In addition, the torque sensor according to the second aspect of the present invention includes an elastic member that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft, and a first end provided on one end of the elastic member or the first rotating shaft. An angle sensor, a second angle sensor provided at the other end of the elastic member or the second rotation shaft, a first angle detection value detected by the first angle sensor, and a second angle detected by the second angle sensor A torque value calculating unit that calculates a torque value based on a difference value with respect to the detected angle value, and the first angle sensor and the second angle sensor are configured by the angle sensor according to the first aspect.

また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記第2の態様に係るトルクセンサを備える。
また、本発明の第4の態様に係る車両は、上記第3の態様に係る電動パワーステアリング装置を備える。
また、本発明の第5の態様に係るトランスミッションは、上記第2の態様に係るトルクセンサを備える。
また、本発明の第6の態様に係る車両は、上記第5の態様に係るトランスミッションを備える。
An electric power steering apparatus according to the third aspect of the present invention includes the torque sensor according to the second aspect.
A vehicle according to a fourth aspect of the present invention includes the electric power steering device according to the third aspect.
A transmission according to the fifth aspect of the present invention includes the torque sensor according to the second aspect.
A vehicle according to a sixth aspect of the present invention includes the transmission according to the fifth aspect.

本発明によれば、多極リング磁石の磁束を、多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークで集磁してから磁気検出部で検出するようにした。これによって、多極リング磁石の磁束を磁気検出器で直接検出する構成と比較して、磁石のピッチ誤差や磁石と磁気検出部とのギャップ変動による角度誤差への影響を抑制することができるという効果が得られる。また、角度誤差によるトルク値への影響を抑制することができるという効果が得られる。   According to the present invention, the magnetic flux of the multipolar ring magnet is collected by a plurality of magnetic collecting yokes opposed to the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet and arranged with a phase difference in the circumferential direction, and then detected by the magnetic detection unit. I tried to do it. As a result, compared to a configuration in which the magnetic flux of the multipolar ring magnet is directly detected by a magnetic detector, the influence on the pitch error of the magnet and the angle error due to the gap variation between the magnet and the magnetic detector can be suppressed. An effect is obtained. Moreover, the effect that the influence on the torque value by an angle error can be suppressed is acquired.

本発明の第1実施形態に係る車両の一構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example of a vehicle according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るトルクセンサの一構成例を示す図である。It is a figure showing an example of 1 composition of a torque sensor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る角度センサの一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the angle sensor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 正弦波着磁による磁束密度波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the magnetic flux density waveform by sinusoidal magnetization. (a)は、集磁ヨークを構成する上側ヨークの一例を示す図であり、(b)は、集磁部の先端部に設けた勾配を説明するための図であり、(c)は、集磁ヨークを構成する下側ヨークの一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the upper side yoke which comprises a magnetism collection yoke, (b) is a figure for demonstrating the gradient provided in the front-end | tip part of a magnetism collection part, (c), It is a figure which shows an example of the lower yoke which comprises a magnetism collection yoke. (a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る集磁ヨークの組立構成の一例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows an example of the assembly structure of the magnetism collection yoke which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る磁気検出器の配置構成の一例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows an example of the arrangement configuration of the magnetic detector which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る磁気検出部の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the magnetic detection part which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る角度センサの一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the angle sensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る磁気検出部の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the magnetic detection part which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るベルト式無段変速機を搭載した車両要部の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the principal part of the vehicle carrying the belt type continuously variable transmission which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るカウンタシャフトの一構成例を示す軸方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing one example of composition of a countershaft concerning a 3rd embodiment of the present invention.

次に、図面を参照して、本発明の第1〜第3実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1〜第3実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Next, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the vertical and horizontal dimensions and scales of members and parts are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and scales should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
In addition, the first to third embodiments shown below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material of a component, The shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.

(第1実施形態)
(構成)
第1実施形態に係る第1の車両4は、図1に示すように、左右の転舵輪となる前輪4FR及び4FLと後輪4RR及び4RLを備えている。前輪4FR及び4FLは、電動パワーステアリング装置3によって転舵される。
電動パワーステアリング装置3は、図1に示すように、ステアリングホイール31と、ステアリングシャフト32と、第1のトルクセンサ2と、第1のユニバーサルジョイント34と、ロアシャフト35と、第2のユニバーサルジョイント36とを備える。
電動パワーステアリング装置3は、更に、ピニオンシャフト37と、ステアリングギヤ38と、タイロッド39と、ナックルアーム40とを備える。
(First embodiment)
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the first vehicle 4 according to the first embodiment includes front wheels 4FR and 4FL and rear wheels 4RR and 4RL serving as left and right steered wheels. The front wheels 4FR and 4FL are steered by the electric power steering device 3.
As shown in FIG. 1, the electric power steering device 3 includes a steering wheel 31, a steering shaft 32, a first torque sensor 2, a first universal joint 34, a lower shaft 35, and a second universal joint. 36.
The electric power steering device 3 further includes a pinion shaft 37, a steering gear 38, a tie rod 39, and a knuckle arm 40.

ステアリングホイール31に運転者から作用された操舵力は、ステアリングシャフト32に伝達される。このステアリングシャフト32は、入力軸32aと出力軸32bとを有する。入力軸32aの一端はステアリングホイール31に連結され、他端は第1のトルクセンサ2を介して出力軸32bの一端に連結されている。
そして、出力軸32bに伝達された操舵力は、第1のユニバーサルジョイント34を介してロアシャフト35に伝達され、さらに、第2のユニバーサルジョイント36を介してピニオンシャフト37に伝達される。このピニオンシャフト37に伝達された操舵力はステアリングギヤ38を介してタイロッド39に伝達される。更に、このタイロッド39に伝達された操舵力はナックルアーム40に伝達され、前輪4FRおよび4FLを転舵させる。
The steering force applied to the steering wheel 31 from the driver is transmitted to the steering shaft 32. The steering shaft 32 has an input shaft 32a and an output shaft 32b. One end of the input shaft 32 a is connected to the steering wheel 31, and the other end is connected to one end of the output shaft 32 b via the first torque sensor 2.
The steering force transmitted to the output shaft 32 b is transmitted to the lower shaft 35 via the first universal joint 34 and further transmitted to the pinion shaft 37 via the second universal joint 36. The steering force transmitted to the pinion shaft 37 is transmitted to the tie rod 39 via the steering gear 38. Further, the steering force transmitted to the tie rod 39 is transmitted to the knuckle arm 40 to steer the front wheels 4FR and 4FL.

ここで、ステアリングギヤ38は、ピニオンシャフト37に連結されたピニオン38aとこのピニオン38aに噛合するラック38bとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。したがって、ステアリングギヤ38は、ピニオン38aに伝達された回転運動をラック38bで車幅方向の直進運動に変換している。
また、ステアリングシャフト32の出力軸32bには、操舵補助力を出力軸32bに伝達する操舵補助機構41が連結されている。
Here, the steering gear 38 is configured in a rack and pinion type having a pinion 38a coupled to the pinion shaft 37 and a rack 38b meshing with the pinion 38a. Therefore, the steering gear 38 converts the rotational motion transmitted to the pinion 38a into a straight traveling motion in the vehicle width direction by the rack 38b.
A steering assist mechanism 41 that transmits a steering assist force to the output shaft 32b is connected to the output shaft 32b of the steering shaft 32.

操舵補助機構41は、出力軸32bに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ42と、この減速ギヤ42に連結された操舵補助力を発生する電動モータ43と、電動モータ43のハウジングに固定支持されたEPS制御ユニット44とを備えている。
電動モータ43は、3相ブラシレスモータであり、図示しない環状のモータロータと環状のモータステータとを備えている。モータステータは、径方向外側に突出する複数の極歯を円周方向に等間隔に備えて構成され、各極歯には励磁用コイルが巻き回されている。そして、モータステータの外側に、モータロータが同軸に配設されている。モータロータは、モータステータの極歯と僅かの空隙(エアギャップ)をもって対向しかつ内周面に円周方向に等間隔に設けられた複数の磁石を備えて構成されている。
The steering assist mechanism 41 is fixed to a housing of the electric motor 43, a reduction gear 42 configured by, for example, a worm gear mechanism connected to the output shaft 32b, an electric motor 43 that generates a steering assist force connected to the reduction gear 42, and the like. A supported EPS control unit 44 is provided.
The electric motor 43 is a three-phase brushless motor, and includes an annular motor rotor and an annular motor stator (not shown). The motor stator includes a plurality of pole teeth protruding radially outward at equal intervals in the circumferential direction, and an excitation coil is wound around each pole tooth. A motor rotor is coaxially disposed outside the motor stator. The motor rotor is configured to include a plurality of magnets that are opposed to the pole teeth of the motor stator with a slight gap (air gap) and that are provided on the inner peripheral surface at equal intervals in the circumferential direction.

モータロータはモータ回転軸に固定されており、モータステータのコイルにEPS制御ユニット44を介して3相交流電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸が回転する。
EPS制御ユニット44は、図示しないが、電流指令演算回路と、モータ駆動回路とを備えている。また、EPS制御ユニット44には、図1に示すように、車速センサ50で検出された車速Vと、直流電圧源としてのバッテリ51から直流電流が入力されている。
The motor rotor is fixed to the motor rotation shaft. By passing a three-phase alternating current through the motor control coil via the EPS control unit 44, each tooth of the motor stator is excited in a predetermined order, and the motor rotor rotates. A motor rotating shaft rotates with rotation.
The EPS control unit 44 includes a current command calculation circuit and a motor drive circuit (not shown). Further, as shown in FIG. 1, the EPS control unit 44 receives a vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 50 and a direct current from a battery 51 as a direct current voltage source.

電流指令演算回路は、車速センサ50からの車速Vと、第1のトルクセンサ2からの操舵トルクTsと、電動モータ43からのモータ回転角度θmとに基づき、電動モータ43を駆動するための電流指令値を演算する。
モータ駆動回路は、例えば3相インバータ回路から構成され、電流指令演算回路からの電流指令値に基づき電動モータ43を駆動する。
The current command calculation circuit is a current for driving the electric motor 43 based on the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 50, the steering torque Ts from the first torque sensor 2, and the motor rotation angle θm from the electric motor 43. Calculate the command value.
The motor drive circuit is composed of, for example, a three-phase inverter circuit, and drives the electric motor 43 based on the current command value from the current command calculation circuit.

第1のトルクセンサ2は、ステアリングホイール31に付与されて入力軸32aに伝達された操舵トルクを検出する。
この第1のトルクセンサ2は、図2に示すように、第1の角度センサ1Aと、第1の角度センサ1Bと、ばね鋼等の弾性部材から構成された第1のトーションバー21と、第1のトルク演算回路23とを備えている。なお、第1の角度センサ1A及び第1の角度センサ1Bは、同一構成の第1の角度センサ1から構成されている。そのため、符号の末尾にA及びBを付して両者を区別している。以下、他の構成部の符号に対しても適宜符号の末尾にA及びBを付して両者を区別する。
The first torque sensor 2 detects the steering torque applied to the steering wheel 31 and transmitted to the input shaft 32a.
As shown in FIG. 2, the first torque sensor 2 includes a first angle sensor 1A, a first angle sensor 1B, a first torsion bar 21 made of an elastic member such as spring steel, And a first torque calculation circuit 23. The first angle sensor 1A and the first angle sensor 1B are composed of the first angle sensor 1 having the same configuration. Therefore, A and B are added to the end of the code to distinguish them. Hereinafter, A and B are added to the end of the reference numerals as appropriate for the reference numerals of the other components to distinguish them.

図2に示すように、第1のトーションバー21は、一端が入力軸32aに取り付けられ、他端が出力軸32bに取り付けられている。従って、入力軸32aが回動すると、これに伴って第1のトーションバー21の入力軸32a側の端部(以下、「入力端」と称す)が回動する。一方、出力軸32bが回動すると、これに伴って第1のトーションバー21の出力軸32b側の端部(以下、「出力端」と称す)が回動する。   As shown in FIG. 2, the first torsion bar 21 has one end attached to the input shaft 32a and the other end attached to the output shaft 32b. Accordingly, when the input shaft 32a rotates, the end portion (hereinafter referred to as “input end”) of the first torsion bar 21 on the input shaft 32a side rotates. On the other hand, when the output shaft 32b rotates, the end portion (hereinafter referred to as “output end”) of the first torsion bar 21 on the output shaft 32b side rotates.

更に、図2に示すように、第1実施形態では、第1のトーションバー21の入力端に第1の角度センサ1Aが設けられ、第1のトーションバー21の出力端に第1の角度センサ1Bが設けられている。
そして、第1の角度センサ1Aによって、第1のトーションバー21の入力端の回転変位に応じた磁束を検出し、第1の角度センサ1Bによって、第1のトーションバー21の出力端の回転変位に応じた磁束を検出する。第1の角度センサ1Aで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路16Aに入力され、第1の角度センサ1Bで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路16Bに入力される。
Furthermore, as shown in FIG. 2, in the first embodiment, the first angle sensor 1 </ b> A is provided at the input end of the first torsion bar 21, and the first angle sensor is provided at the output end of the first torsion bar 21. 1B is provided.
The first angle sensor 1A detects a magnetic flux corresponding to the rotational displacement of the input end of the first torsion bar 21, and the first angle sensor 1B detects the rotational displacement of the output end of the first torsion bar 21. The magnetic flux corresponding to is detected. The magnetic flux detected by the first angle sensor 1A is input as an electric signal to the internal angle calculation circuit 16A, and the magnetic flux detected by the first angle sensor 1B is input as an electric signal to the internal angle calculation circuit 16B. .

なお、角度演算回路16A及び角度演算回路16Bは、同一構成の角度演算回路16から構成されている。そのため、符号の末尾にA及びBを付して両者を区別している。
角度演算回路16Aは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、第1のトーションバー21の入力端の回転角度(入力軸32aの回転角度と等価)である第1回転角度θAを演算する。そして、演算した第1回転角度θAを第1のトルク演算回路23に出力する。
Note that the angle calculation circuit 16A and the angle calculation circuit 16B are composed of the angle calculation circuit 16 having the same configuration. Therefore, A and B are added to the end of the code to distinguish them.
The angle calculation circuit 16A calculates a first rotation angle θA that is a rotation angle of the input end of the first torsion bar 21 (equivalent to the rotation angle of the input shaft 32a) in response to the input of an electrical signal corresponding to the detected magnetic flux. To do. Then, the calculated first rotation angle θA is output to the first torque calculation circuit 23.

また、角度演算回路16Bは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、第1のトーションバー21の出力端の回転角度(出力軸32bの回転角度と等価)である第2回転角度θBを演算する。そして、演算した第2回転角度θBを第1のトルク演算回路23に出力する。
第1のトルク演算回路23は、第1回転角度θAと第2回転角度θBとの差分(第1のトーションバー21の捩れに相当する相対角度φ)を演算し、この相対角度φに基づき、操舵トルクTsを演算する。この操舵トルクTsは、EPS制御ユニット44に出力される。
In addition, the angle calculation circuit 16B receives a second rotation angle θB that is the rotation angle of the output end of the first torsion bar 21 (equivalent to the rotation angle of the output shaft 32b) in response to the input of an electrical signal corresponding to the detected magnetic flux. Is calculated. Then, the calculated second rotation angle θB is output to the first torque calculation circuit 23.
The first torque calculation circuit 23 calculates a difference between the first rotation angle θA and the second rotation angle θB (relative angle φ corresponding to the twist of the first torsion bar 21), and based on the relative angle φ, A steering torque Ts is calculated. The steering torque Ts is output to the EPS control unit 44.

以下、第1の角度センサ1A及び第1の角度センサ1Bは、区別する必要が無い場合に、単に「第1の角度センサ1」と称する場合がある。また、角度演算回路16A及び角度演算回路16Bは、区別する必要が無い場合に、単に「角度演算回路16」と称する場合がある。
第1の角度センサ1は、図3に示すように、多極リング磁石10と、第1の集磁ヨーク11と、第2の集磁ヨーク12とを含んで構成される。
Hereinafter, the first angle sensor 1 </ b> A and the first angle sensor 1 </ b> B may be simply referred to as “first angle sensor 1” when it is not necessary to distinguish between them. In addition, the angle calculation circuit 16A and the angle calculation circuit 16B may be simply referred to as “angle calculation circuit 16” when it is not necessary to distinguish them.
As shown in FIG. 3, the first angle sensor 1 includes a multipolar ring magnet 10, a first magnetism collecting yoke 11, and a second magnetism collecting yoke 12.

多極リング磁石10は、周方向に沿ってS極とN極とが交互に連続するように着磁された円筒形状(リング状)の多極磁石である。更に、多極リング磁石10は、正弦波着磁によって着磁されており、図4に示すように、各磁極表面の磁束密度分布が正弦波状となっている。
磁束密度分布を正弦波状に構成することで、後述する磁気検出器で正弦波状に変化する磁束を検出することが可能となる。
The multipolar ring magnet 10 is a cylindrical (ring-shaped) multipolar magnet that is magnetized so that S poles and N poles are alternately continued along the circumferential direction. Further, the multipolar ring magnet 10 is magnetized by sinusoidal magnetization, and the magnetic flux density distribution on the surface of each magnetic pole is sinusoidal as shown in FIG.
By configuring the magnetic flux density distribution in a sine wave shape, it is possible to detect a magnetic flux that changes in a sine wave shape with a magnetic detector described later.

また、多極リング磁石10の周方向に隣接するS極及びN極の磁極の一組から磁極対が構成される。第1実施形態では、図3に示すように、多極リング磁石10は、22極対の磁極対から構成されている。このように22極対とした場合、トルク検出範囲が−8〜+8(deg)のトルクセンサへの適用に好適である。
なお、磁極対の数は、トルク検出範囲等に応じて、22極対よりも少なく構成してもよいし、多く構成してもよい。
A pair of magnetic poles is composed of a set of S and N poles adjacent to each other in the circumferential direction of the multipolar ring magnet 10. In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the multipolar ring magnet 10 is composed of 22 pole pairs. In this way, the 22-pole pair is suitable for application to a torque sensor having a torque detection range of -8 to +8 (deg).
It should be noted that the number of magnetic pole pairs may be configured to be smaller or larger than 22 pole pairs depending on the torque detection range or the like.

また、多極リング磁石10は、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等から構成することが可能である。
第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12は、多極リング磁石10の外周面に対向(即ち、ラジアル方向に対向)して配置され、かつ、多極リング磁石10の周方向に沿って互いに電気角で90°の位相差となる間隔で並列して設けられている。
Moreover, the multipolar ring magnet 10 can be comprised from a neodymium magnet, a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet etc. according to a required magnetic flux density, for example.
The first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 are arranged so as to face the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10 (that is, face the radial direction), and the circumferential direction of the multipolar ring magnet 10 Are provided in parallel with each other at intervals of 90 ° in electrical angle.

第1の集磁ヨーク11は、第1の上側ヨーク11aと、第1の下側ヨーク11bとから構成され、第2の集磁ヨーク12は、第2の上側ヨーク12aと、第2の下側ヨーク12bとから構成される。
ここで、第1の上側ヨーク11a、第1の下側ヨーク11b、第2の上側ヨーク12a及び第2の下側ヨーク12bは、説明の便宜上、異なる符号を付しているが、配置姿勢や配置位置が異なるのみで、全て同一素材及び同一形状の部材から構成されている。
The first magnetism collecting yoke 11 includes a first upper yoke 11a and a first lower yoke 11b, and the second magnetism collecting yoke 12 includes a second upper yoke 12a and a second lower yoke 11b. It is comprised from the side yoke 12b.
Here, for convenience of explanation, the first upper yoke 11a, the first lower yoke 11b, the second upper yoke 12a, and the second lower yoke 12b are given different reference numerals. They are all composed of the same material and members having the same shape except for the arrangement position.

従って、以下、図5(a)〜(c)に基づき、代表して第1の上側ヨーク11aの構成を詳細に説明し、それ以外の第1の下側ヨーク11b、第2の上側ヨーク12a及び第2の下側ヨーク12bの構成については、適宜説明を省略する。
第1の上側ヨーク11aは、図5(a)に示すように、第1集磁部111aと、第2集磁部112aと、第3集磁部113aとを備えている。
以下、第1集磁部111a、第2集磁部112a及び第3集磁部113aは、これらをまとめて「第1〜第3集磁部111a〜111c」と称する場合がある。
Therefore, hereinafter, the configuration of the first upper yoke 11a will be described in detail on the basis of FIGS. 5A to 5C, and the other first lower yoke 11b and second upper yoke 12a will be described. The description of the configuration of the second lower yoke 12b will be omitted as appropriate.
As shown in FIG. 5A, the first upper yoke 11a includes a first magnetic flux collector 111a, a second magnetic flux collector 112a, and a third magnetic flux collector 113a.
Hereinafter, the first magnetic flux collector 111a, the second magnetic flux collector 112a, and the third magnetic flux collector 113a may be collectively referred to as “first to third magnetic flux collectors 111a to 111c”.

第1〜第3集磁部111a〜113aは、第1の集磁ヨーク11を多極リング磁石10の外周面に対して対向配置したときに、その周方向に沿って略等間隔に並列するように構成されている。このとき、第1〜第3集磁部111a〜113aの対向面と、多極リング磁石10の外周面との間の距離が略等距離となるように、各集磁部が外周面の周方向に沿って所定角度で傾斜して配置されるように構成されている。   The first to third magnetism collecting portions 111 a to 113 a are arranged in parallel at substantially equal intervals along the circumferential direction when the first magnetism collecting yoke 11 is disposed opposite to the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet 10. It is configured as follows. At this time, each magnetism collecting portion is arranged around the outer circumferential surface so that the distance between the opposing surfaces of the first to third magnetism collecting portions 111a to 113a and the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet 10 is substantially equal. It is configured so as to be inclined at a predetermined angle along the direction.

更に、第1の上側ヨーク11aは、第1〜第3集磁部111a〜113aの一端から、第1〜第3集磁部111a〜113aの板面と直交する方向にそれぞれ延びる第1アーム部1141a、第2アーム部1142a及び第3アーム部1143aと、これら第1〜第3アーム部1141a〜1143aの延びた先の端部がそれぞれ接続された平板部1144aとからなる平面視略E字状の接続部114aを備えている。   Further, the first upper yoke 11a is a first arm portion extending from one end of each of the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a in a direction orthogonal to the plate surface of the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a. 1141a, a second arm portion 1142a, a third arm portion 1143a, and a flat plate portion 1144a to which the end portions of the first to third arm portions 1141a to 1143a extend are connected to each other in a plan view. Connecting portion 114a.

また、接続部114aの平板部1144aは、多極リング磁石10の外周面に対して、第2集磁部112aから延びる第2アーム部1142aの接続された中央部分を中心に、第1及び第3集磁部111a及び113a側に向かって外周面に近づく方向に斜めに折れ曲がった形状となっている。即ち、平板部1144aの上記中央部分に続く第1アーム部1141a及び第3アーム部1143aの接続された部分が、多極リング磁石10の外周面に近づく方向に折れ曲がっている。このように構成することで、第1〜第3集磁部111a〜113aの各対向面と磁極との間の距離が略等距離となるように構成している。   In addition, the flat plate portion 1144a of the connection portion 114a has a first and a second centered on the central portion where the second arm portion 1142a extending from the second magnetism collecting portion 112a is connected to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10. It becomes the shape bent diagonally in the direction which approaches an outer peripheral surface toward the 3 magnetism collection parts 111a and 113a side. That is, the connected portion of the first arm portion 1141 a and the third arm portion 1143 a following the central portion of the flat plate portion 1144 a is bent in a direction approaching the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10. With this configuration, the distances between the opposing surfaces of the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a and the magnetic poles are substantially equal.

更に、第1の上側ヨーク11aは、接続部114aの第1〜第3アーム部1141a〜1143aとは反対側の端部に、該端部側から平面視して、第1及び第2集磁部111a及び112aの間でかつ第2集磁部112aと隣接した位置からこれら第1及び第2集磁部111a及び112aの延伸方向と同方向に延びる矩形平板状の検出部115aを備えている。
なお、第1〜第3集磁部111a〜113aの隣り合う間隔は、磁極と正対したときにいずれも同じ極の磁極と正対する間隔に構成されている。加えて、N極とS極とが干渉しないよう、検出部115aの幅よりも大きい間隔に形成している。
Further, the first upper yoke 11a has first and second magnetic flux collectors at the end of the connection portion 114a opposite to the first to third arm portions 1141a to 1143a in plan view from the end side. A rectangular flat plate-like detector 115a extending in the same direction as the extending direction of the first and second magnetic flux collectors 111a and 112a from a position adjacent to the second magnetic flux collector 112a between the portions 111a and 112a. .
In addition, the space | interval which adjoins the 1st-3rd magnetic flux collection parts 111a-113a is comprised in the space | interval which faces all the same magnetic poles when facing a magnetic pole. In addition, the gap is larger than the width of the detector 115a so that the N pole and the S pole do not interfere with each other.

また、第1〜第3集磁部111a〜113aはそれぞれ、周方向の幅が磁極の幅と略同一の幅に構成され、かつ、多極リング磁石10の外周面に沿って周方向と直交する方向の長さが多極リング磁石10の軸方向の長さの略半分の長さに構成されている。
また、第1〜第3集磁部111a〜113aは、図5(b)に示すように、先端部の周方向の間隔(ギャップ)dgが、検出部115aの周方向の幅よりも大きくなるように先端部の周方向両端に勾配γの傾斜部を設けて先端部を略三角(又は略台形)形状に構成している。
Each of the first to third magnetic flux collectors 111 a to 113 a has a circumferential width substantially the same as the magnetic pole width, and is orthogonal to the circumferential direction along the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet 10. The length in the direction in which the multipolar ring magnet 10 is formed is approximately half the length of the multipolar ring magnet 10 in the axial direction.
In the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a, as shown in FIG. 5B, the circumferential interval (gap) dg of the tip is larger than the circumferential width of the detector 115a. In this manner, inclined portions having a gradient γ are provided at both ends in the circumferential direction of the tip portion, and the tip portion is configured in a substantially triangular (or substantially trapezoidal) shape.

第1〜第3集磁部111a〜113aを、以上のような形状及び寸法に構成し、かつ、多極リング磁石10を正弦波着磁することで、多極リング磁石10の回転に応じて第1〜第3集磁部111a〜113aで集磁した磁束が正弦波状に変化する。即ち、後述する磁気検出器13において、正弦波状に変化する磁束を検出することが可能となる。
一方、第1の下側ヨーク11bは、第1の上側ヨーク11aと同じ構成となるため詳細な説明は省略するが、第1実施形態では、符号の末尾を「a→b」として区別する。
According to the rotation of the multipolar ring magnet 10, the first to third magnetic flux collectors 111 a to 113 a are configured in the shape and dimensions as described above, and the multipolar ring magnet 10 is sinusoidally magnetized. The magnetic flux collected by the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a changes in a sine wave shape. That is, the magnetic detector 13 described later can detect a magnetic flux that changes in a sine wave shape.
On the other hand, since the first lower yoke 11b has the same configuration as the first upper yoke 11a, detailed description thereof will be omitted, but in the first embodiment, the end of the code is distinguished as “a → b”.

即ち、第1の下側ヨーク11bは、図5(c)に示すように、第1集磁部111bと、第2集磁部112bと、第3集磁部113bと、接続部114bと、検出部115bとから構成される。以下、第1集磁部111b、第2集磁部112b及び第3集磁部113bを「第1〜第3集磁部111b〜113b」と称する場合がある。
なお、第1の上側ヨーク11aは、複数の構成部に分けて説明をしたが、実際は、打ち抜き型によって、図5(a)に示す形状を展開した形状に打ち抜いた1枚の平板部材を折り曲げて作製される。従って、図5(a)に示すように、それぞれ折り曲げた部分にはRが形成されている。このことは、図5(c)に示す第1の下側ヨーク11bについても同様である。
That is, as shown in FIG. 5C, the first lower yoke 11b includes a first magnetic flux collector 111b, a second magnetic flux collector 112b, a third magnetic flux collector 113b, a connection portion 114b, And a detection unit 115b. Hereinafter, the first magnetic flux collector 111b, the second magnetic flux collector 112b, and the third magnetic flux collector 113b may be referred to as “first to third magnetic flux collectors 111b to 113b”.
Although the first upper yoke 11a has been described as being divided into a plurality of components, actually, a single flat plate member punched into a developed shape shown in FIG. 5A is bent by a punching die. Produced. Therefore, as shown in FIG. 5A, R is formed in each bent portion. The same applies to the first lower yoke 11b shown in FIG.

第1の集磁ヨーク11は、図6(a)及び(b)に示すように、第1の上側ヨーク11aと、該第1の上側ヨーク11aを上下逆さまにした姿勢の第1の下側ヨーク11bとを、上下方向に組み合わせることで構成する。即ち、同じ姿勢の第1の上側ヨーク11a及び第1の下側ヨーク11bのうち、一方を他方に対して180°回転させて、一方の集磁部の先端側を他方の集磁部の先端側に対向させて上下方向(図6(a)中の矢印の方向)に組み合わせる。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the first magnetism collecting yoke 11 includes a first upper yoke 11a and a first lower yoke in a posture in which the first upper yoke 11a is turned upside down. It is configured by combining the yoke 11b in the vertical direction. That is, one of the first upper yoke 11a and the first lower yoke 11b having the same posture is rotated by 180 ° with respect to the other, and the tip side of one magnetism collecting portion is set to the tip of the other magnetism collecting portion. Combining in the vertical direction (in the direction of the arrow in FIG. 6A) facing the side.

具体的に、図6(a)に示すように、第1の上側ヨーク11aと、第1の下側ヨーク11bとを、図6(a)中の破線で示すように、第1の上側ヨーク11aの検出部115aの下端と、第1の下側ヨーク11bの検出部115bの上端とが対向するように上下方向に向かい合わせる。以下、検出部115aを「上側検出部115a」と称し、検出部115bを「下側検出部115b」と称する場合がある。   Specifically, as shown in FIG. 6 (a), the first upper yoke 11a and the first lower yoke 11b are connected to each other as shown by the broken line in FIG. 6 (a). The lower end of the detection unit 115a of 11a and the upper end of the detection unit 115b of the first lower yoke 11b face each other in the vertical direction. Hereinafter, the detection unit 115a may be referred to as an “upper detection unit 115a” and the detection unit 115b may be referred to as a “lower detection unit 115b”.

このように、上下方向に向かい合わせた状態で両者を近づけて、図6(b)に示すように、上側検出部115aの下端部と、下側検出部115bの上端部とが、予め設計した距離dを隔てて対向するように組み合わせる。
これにより、第1の上側ヨーク11a及び第1の下側ヨーク11bは、第1の上側ヨーク11aの第1集磁部111a及び第2集磁部112aの先端部間に、第1の下側ヨーク11bの第3集磁部113bの先端部が位置するように配置される。加えて、第1の上側ヨーク11aの第2集磁部112a及び第3集磁部113aの先端部間に、第1の下側ヨーク11bの第2集磁部112bの先端部が位置するように配置される。換言すると、第1の上側ヨーク11a及び第1の下側ヨーク11bは、第1の下側ヨーク11bの第2集磁部112b及び第3集磁部113bの先端部間に、第1の上側ヨーク11aの第1集磁部111aの先端部が位置するように配置される。加えて、第1の下側ヨーク11bの第1集磁部111b及び第2集磁部112bの先端部間に、第1の上側ヨーク11aの第2集磁部112aの先端部が位置するように配置される。
As shown in FIG. 6B, the lower end part of the upper detection unit 115a and the upper end part of the lower detection unit 115b are designed in advance, as shown in FIG. 6B. Combined so as to face each other with a distance d.
As a result, the first upper yoke 11a and the first lower yoke 11b are arranged between the first magnetic collecting portions 111a and the second magnetic collecting portions 112a of the first upper yoke 11a. It arrange | positions so that the front-end | tip part of the 3rd magnetism collection part 113b of the yoke 11b may be located. In addition, the tip of the second magnetism collecting portion 112b of the first lower yoke 11b is positioned between the tips of the second magnetism collecting portion 112a and the third magnetism collecting portion 113a of the first upper yoke 11a. Placed in. In other words, the first upper yoke 11a and the first lower yoke 11b are arranged between the first upper yoke 11a and the first upper yoke 11b between the tips of the second magnetism collecting portion 112b and the third magnetism collecting portion 113b. It arrange | positions so that the front-end | tip part of the 1st magnetism collection part 111a of the yoke 11a may be located. In addition, the tip of the second magnetism collecting portion 112a of the first upper yoke 11a is positioned between the tips of the first magnetism collecting portion 111b and the second magnetism collecting portion 112b of the first lower yoke 11b. Placed in.

即ち、図3に示すように、第1の集磁ヨーク11を多極リング磁石10の外周面に対向配置したときに、第1〜第3集磁部111a〜113aと、第1〜第3集磁部111b〜113bとが、周方向に沿って互い違いに配列する。
なお、第1の上側ヨーク11aと、第1の下側ヨーク11bとは、集磁という役割から、例えば、パーマロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板等の比較的透磁率が高い磁性材料から構成することが望ましい。
更に、上側検出部115aの下端部と、下側検出部115bの上端部との間には、図7(a)に示すように、磁気検出器13が配置されている。
That is, as shown in FIG. 3, when the first magnetism collecting yoke 11 is disposed opposite to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10, the first to third magnetism collecting parts 111 a to 113 a and the first to third magnets are arranged. The magnetic flux collectors 111b to 113b are arranged alternately along the circumferential direction.
Note that the first upper yoke 11a and the first lower yoke 11b may be made of a magnetic material having a relatively high magnetic permeability, such as permalloy, electromagnetic soft iron, silicon steel plate, or the like because of the role of magnetic collection. desirable.
Furthermore, between the lower end part of the upper side detection part 115a and the upper end part of the lower side detection part 115b, the magnetic detector 13 is arrange | positioned as shown to Fig.7 (a).

磁気検出器13は、第1の集磁ヨーク11で集磁された正弦波状に変化する磁束を検出する。磁気検出器13の出力端子は、角度演算回路16の実装された回路基板に接続され、磁気検出器13で検出した磁束に応じた電気信号が角度演算回路16に入力される。
なお、磁気検出器13は、例えば、ホール素子、ホールIC等から構成される。
また、例えば、角度演算回路16がマイクロプロセッサ等のデジタル回路から構成されており、かつ、磁気検出器13として、ホール素子やアナログ出力式のホールICを適用した場合は、角度演算回路16の実装された回路基板上にA/D変換回路を設け、磁束に応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して、角度演算回路16に入力する構成とする。
The magnetic detector 13 detects the magnetic flux that is collected by the first magnetic collecting yoke 11 and changes in a sine wave shape. An output terminal of the magnetic detector 13 is connected to a circuit board on which the angle calculation circuit 16 is mounted, and an electrical signal corresponding to the magnetic flux detected by the magnetic detector 13 is input to the angle calculation circuit 16.
In addition, the magnetic detector 13 is comprised from a Hall element, Hall IC, etc., for example.
For example, when the angle calculation circuit 16 is composed of a digital circuit such as a microprocessor and a Hall element or an analog output type Hall IC is applied as the magnetic detector 13, the angle calculation circuit 16 is mounted. An A / D conversion circuit is provided on the circuit board, and an analog electric signal corresponding to the magnetic flux is converted into a digital signal and input to the angle calculation circuit 16.

以上の構成によって、第1の集磁ヨーク11は、例えば、第1の上側ヨーク11aの第1〜第3集磁部111a〜113aがN極の磁極と対向しているときに、対向する各N極の磁極からの磁束を集磁し、集磁した磁束が接続部114a及び上側検出部115aを介して、第1の下側ヨーク11bの下側検出部115bを通り、接続部114b及び第1〜第3集磁部111b〜113bを介してS極の磁極へと戻る磁気回路を構成する。上側検出部115aと下側検出部115bとの間には、磁気検出器13が配置されているので、磁気検出器13によって、第1〜第3集磁部111a〜113aで集磁された磁束が検出される。   With the above configuration, for example, the first magnetism collecting yoke 11 faces each other when the first to third magnetism collecting portions 111a to 113a of the first upper yoke 11a are opposed to the N-pole magnetic poles. The magnetic flux collected from the N-pole magnetic poles is collected, and the collected magnetic flux passes through the lower detection portion 115b of the first lower yoke 11b via the connection portion 114a and the upper detection portion 115a, and passes through the connection portion 114b and the first The magnetic circuit which returns to the magnetic pole of S pole via the 1st-3rd magnetism collecting part 111b-113b is comprised. Since the magnetic detector 13 is disposed between the upper detector 115a and the lower detector 115b, the magnetic flux collected by the magnetic detector 13 at the first to third magnetic collectors 111a to 113a. Is detected.

なお、第1の下側ヨーク11bの第1〜第3集磁部111b〜113bがN極の磁極と対向しているときは逆のルートで集磁された磁束が第1〜第3集磁部111a〜113aを介してS極の磁極へと戻る磁気回路が構成される。そして、磁気検出器13によって、第1〜第3集磁部111b〜113bで集磁された磁束が検出される。
一方、第2の集磁ヨーク12は、第1の集磁ヨーク11と同一の構成であるため詳細な説明を省略するが、両者を区別するために、第2の集磁ヨーク12を構成する各構成部の符号は、第1の集磁ヨーク11の各構成部の符号の上位2桁を「11→12」とした符号を付与している。
Note that when the first to third magnetic flux collectors 111b to 113b of the first lower yoke 11b are opposed to the N-pole magnetic poles, the magnetic flux collected by the reverse route is the first to third magnetic flux collectors. A magnetic circuit that returns to the magnetic pole of the S pole via the portions 111a to 113a is configured. Then, the magnetic detector 13 detects the magnetic flux collected by the first to third magnetic flux collectors 111b to 113b.
On the other hand, the second magnetic flux collecting yoke 12 has the same configuration as the first magnetic flux collecting yoke 11 and will not be described in detail. However, in order to distinguish the two, the second magnetic flux collecting yoke 12 is configured. The reference numerals of the constituent parts are given the reference numerals in which the upper two digits of the constituent parts of the first magnetic flux collecting yoke 11 are “11 → 12”.

即ち、第2の集磁ヨーク12は、図7(b)に示すように、第2の上側ヨーク12aと、第2の下側ヨーク12bとを備える。加えて、第2の上側ヨーク12aは、第1〜第3集磁部121a〜123aと、接続部124aと、検出部125aとから構成され、第2の下側ヨーク12bは、第1〜第3集磁部121b〜123bと、接続部124bと、検出部125bとから構成される。
更に、第2の集磁ヨーク12の、検出部125aの下端部と、検出部125bの上端部との間に、磁気検出器13と同一構成の磁気検出器14が配置されている。
また、第1の集磁ヨーク11及び磁気検出器13の組と、第2の集磁ヨーク12及び磁気検出器14の組とは、図8に示すように、樹脂材料によってモールドして一体形成され、円筒形状の第1の磁気検出部15を構成する。
That is, as shown in FIG. 7B, the second magnetic flux collecting yoke 12 includes a second upper yoke 12a and a second lower yoke 12b. In addition, the second upper yoke 12a includes first to third magnetism collecting portions 121a to 123a, a connection portion 124a, and a detection portion 125a, and the second lower yoke 12b includes first to first magnets. The three magnetic flux collectors 121b to 123b, the connection part 124b, and the detection part 125b are configured.
Further, a magnetic detector 14 having the same configuration as that of the magnetic detector 13 is disposed between the lower end of the detection unit 125a and the upper end of the detection unit 125b of the second magnetism collecting yoke 12.
Further, the set of the first magnetism collecting yoke 11 and the magnetic detector 13 and the set of the second magnetism collecting yoke 12 and the magnetic detector 14 are integrally formed by molding with a resin material as shown in FIG. Thus, the cylindrical first magnetic detection unit 15 is configured.

第1の磁気検出部15は、図8に示すように、多極リング磁石10の外側に、予め設計した空隙を空けて多極リング磁石10と同軸に配置される。
即ち、第1の角度センサ1Aは、その多極リング磁石10Aが第1のトーションバー21の入力端の外周面に同軸に固定され、第1の角度センサ1Bは、その多極リング磁石10Bが第1のトーションバー21の出力端の外周面に同軸に固定されている。
そして、第1の角度センサ1Aは、その第1の磁気検出部15Aの内周面が、入力端に固定された多極リング磁石10Aの外周面に対して、対向する位置関係となるようにハウジング等に固定されている。また、第1の角度センサ1Bは、その第1の磁気検出部15Bの内周面が、出力端に固定された多極リング磁石10Bの外周面に対して、対向する位置関係となるようにハウジング等に固定されている。
As shown in FIG. 8, the first magnetic detection unit 15 is arranged on the outside of the multipolar ring magnet 10 so as to be coaxial with the multipolar ring magnet 10 with a predesigned gap.
That is, the first angle sensor 1A has its multipolar ring magnet 10A fixed coaxially to the outer peripheral surface of the input end of the first torsion bar 21, and the first angle sensor 1B has its multipolar ring magnet 10B. The first torsion bar 21 is coaxially fixed to the outer peripheral surface of the output end.
The first angle sensor 1A has a positional relationship in which the inner peripheral surface of the first magnetic detection unit 15A is opposed to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10A fixed to the input end. It is fixed to the housing. The first angle sensor 1B has a positional relationship in which the inner peripheral surface of the first magnetic detection unit 15B is opposed to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10B fixed to the output end. It is fixed to the housing.

この構成によって、第1のトーションバー21の入力端が回動すると、これに伴って第1の角度センサ1Aの多極リング磁石10が、第1の磁気検出部15Aとラジアル方向に対向した状態で回動する。加えて、第1のトーションバー21の出力端が回動すると、これに伴って第1の角度センサ1Bの多極リング磁石10が、第1の磁気検出部15Bとラジアル方向に対向した状態で回動する。
そして、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12は、上述したように、多極リング磁石10の外周面に対向させて、周方向に電気角で90°の位相差を有する間隔を空けて配置されている。
With this configuration, when the input end of the first torsion bar 21 is rotated, the multipolar ring magnet 10 of the first angle sensor 1A is opposed to the first magnetic detection unit 15A in the radial direction. To rotate. In addition, when the output end of the first torsion bar 21 rotates, the multipolar ring magnet 10 of the first angle sensor 1B is in a state of facing the first magnetic detection unit 15B in the radial direction. Rotate.
As described above, the first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 are opposed to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10 and have a phase difference of 90 ° in the circumferential direction in the circumferential direction. They are spaced apart.

以上説明した構成によって、第1の角度センサ1Aの第1の集磁ヨーク11Aで集磁された磁束は、磁気検出器13Aにてサイン波(以下、「sin波」と称する場合がある)の磁束信号として検出され、第2の集磁ヨーク12Aで集磁された磁束は、磁気検出器14Aにてコサイン波(以下、「cos波」と称する場合がある)の磁束信号として検出される。
同様に、第1の角度センサ1Bの第1の集磁ヨーク11Bで集磁された磁束は、磁気検出器13Bにてsin波の磁束信号として検出され、第2の集磁ヨーク12Bで集磁された磁束は、磁気検出器14Bにてcos波の磁束信号として検出される。
With the configuration described above, the magnetic flux collected by the first magnetic collecting yoke 11A of the first angle sensor 1A is a sine wave (hereinafter sometimes referred to as “sin wave”) by the magnetic detector 13A. The magnetic flux detected as the magnetic flux signal and collected by the second magnetism collecting yoke 12A is detected by the magnetic detector 14A as a magnetic flux signal of a cosine wave (hereinafter sometimes referred to as “cos wave”).
Similarly, the magnetic flux collected by the first magnetic collecting yoke 11B of the first angle sensor 1B is detected as a sin wave magnetic flux signal by the magnetic detector 13B and collected by the second magnetic collecting yoke 12B. The magnetic flux thus detected is detected as a cos wave magnetic flux signal by the magnetic detector 14B.

そして、角度演算回路16Aは、第1の角度センサ1Aからのsin波の磁束信号とcos波の磁束信号とからアークタンジェントを求めることで第1回転角度θAを演算する。更に、角度演算回路16Bは、第1の角度センサ1Bからのsin波の磁束信号とcos波の磁束信号とからアークタンジェントを求めることで第2回転角度θBを演算する。   Then, the angle calculation circuit 16A calculates the first rotation angle θA by obtaining an arc tangent from the sin wave magnetic flux signal and the cos wave magnetic flux signal from the first angle sensor 1A. Further, the angle calculation circuit 16B calculates the second rotation angle θB by obtaining the arc tangent from the sin wave magnetic flux signal and the cos wave magnetic flux signal from the first angle sensor 1B.

(動作)
次に、第1実施形態の動作を説明する。
今、第1の車両4の運転者によってステアリングホイール31が操舵され、この操舵力がステアリングシャフト32に伝達されると、まず、入力軸32aが操舵方向と対応する方向に回動する。この回動に伴って、第1のトーションバー21の入力端が回動し、第1のトーションバー21の入力端に設けられた第1の角度センサ1Aの多極リング磁石10Aが回動する。
(Operation)
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When the steering wheel 31 is steered by the driver of the first vehicle 4 and this steering force is transmitted to the steering shaft 32, the input shaft 32a first rotates in a direction corresponding to the steering direction. With this rotation, the input end of the first torsion bar 21 rotates, and the multipolar ring magnet 10A of the first angle sensor 1A provided at the input end of the first torsion bar 21 rotates. .

この回動による回転変位は、第1の磁気検出部15Aの第1及び第2の集磁ヨーク11A及び12Aによって集磁される磁束の変化として現れ、この磁束が磁気検出器13A及び14Aにおいて、sin波信号及びcos波信号として検出される。これら検出信号は、角度演算回路16Aへと入力され、角度演算回路16Aにおいて、これらのアークタンジェントを求めることで第1回転角度θAが演算される。   The rotational displacement due to this rotation appears as a change in the magnetic flux collected by the first and second magnetic flux collecting yokes 11A and 12A of the first magnetic detector 15A, and this magnetic flux is reflected in the magnetic detectors 13A and 14A. Detected as a sin wave signal and a cos wave signal. These detection signals are input to the angle calculation circuit 16A, and the angle calculation circuit 16A calculates the arc tangent of the first rotation angle θA.

一方、入力端を経た操舵力は、第1のトーションバー21の捻れ(弾性変形)を介して出力端へと伝達され出力端が回動する。即ち、入力端(入力軸32a)及び出力端(出力軸32b)が回転方向に相対変位する。これにより、第1のトーションバー21の出力端に設けられた第1の角度センサ1Bの多極リング磁石10Bが回動する。この回動による回転変位は、第1の磁気検出部15Bの第1及び第2の集磁ヨーク11B及び12Bによって集磁される磁束の変化として現れ、この磁束が磁気検出器13B及び14Bにおいて、sin波信号及びcos波信号として検出される。これら検出信号は、角度演算回路16Bへと入力され、角度演算回路16Bにおいて、これらのアークタンジェントを求めることで第2回転角度θBが演算される。   On the other hand, the steering force that has passed through the input end is transmitted to the output end via twisting (elastic deformation) of the first torsion bar 21, and the output end rotates. That is, the input end (input shaft 32a) and the output end (output shaft 32b) are relatively displaced in the rotation direction. As a result, the multipolar ring magnet 10B of the first angle sensor 1B provided at the output end of the first torsion bar 21 rotates. The rotational displacement due to this rotation appears as a change in the magnetic flux collected by the first and second magnetic flux collecting yokes 11B and 12B of the first magnetic detector 15B, and this magnetic flux is reflected in the magnetic detectors 13B and 14B. Detected as a sin wave signal and a cos wave signal. These detection signals are input to the angle calculation circuit 16B, and the second rotation angle θB is calculated by obtaining these arc tangents in the angle calculation circuit 16B.

また、第1のトルクセンサ2は、第1のトーションバー21の入力端及び出力端が回動したときの第1の角度センサ1Aと第1の角度センサ1Bとの回転変位(角度)の検出順番(即ち、回転変位の順番)を判別することが可能である。これにより、第1の角度センサ1A→第1の角度センサ1Bの順番で角度検出が行われたと判定した場合、ステアリングホイール31側からのトルク(操舵トルク)入力であることを判別することが可能である。同様に、第1の角度センサ1B→第1の角度センサ1Aの順番で角度検出が行われたと判定した場合は、車輪側からのトルク入力であることを判別することが可能である。   The first torque sensor 2 detects rotational displacement (angle) between the first angle sensor 1A and the first angle sensor 1B when the input end and the output end of the first torsion bar 21 are rotated. It is possible to determine the order (that is, the order of rotational displacement). Thereby, when it is determined that the angle detection is performed in the order of the first angle sensor 1A → the first angle sensor 1B, it is possible to determine that the torque (steering torque) input is from the steering wheel 31 side. It is. Similarly, when it is determined that the angle detection is performed in the order of the first angle sensor 1B → the first angle sensor 1A, it is possible to determine that the torque is input from the wheel side.

一方、第1のトルク演算回路23は、角度演算回路16Aからの第1回転角度θAと、角度演算回路16Bからの第2回転角度θBとの差分(相対角度φ)を求め、この相対角度φから操舵トルクTsを演算する。即ち、相対角度φが得られれば、例えば、第1のトーションバー21が中実な円柱部材である場合、第1のトーションバー21に係る操舵トルクTsは、「φ=32・Ts・L/(π・D4・G)」から演算することが可能である。なお、Lは第1のトーションバー21の長さ、Dは第1のトーションバー21の直径、Gは第1のトーションバー21の横弾性係数である。 On the other hand, the first torque calculation circuit 23 obtains a difference (relative angle φ) between the first rotation angle θA from the angle calculation circuit 16A and the second rotation angle θB from the angle calculation circuit 16B, and this relative angle φ From the above, the steering torque Ts is calculated. That is, if the relative angle φ is obtained, for example, when the first torsion bar 21 is a solid cylindrical member, the steering torque Ts related to the first torsion bar 21 is “φ = 32 · Ts · L / (Π · D 4 · G) ”. Note that L is the length of the first torsion bar 21, D is the diameter of the first torsion bar 21, and G is the transverse elastic modulus of the first torsion bar 21.

また、EPS制御ユニット44は、電流指令演算回路において、第1のトルク演算回路23からの操舵トルクTs、車速センサ50からの車速V及び電動モータ43からのモータ回転角度θmに基づき電流指令値を演算する。更に、EPS制御ユニット44は、モータ駆動回路において、電流指令演算回路で演算した電流指令値に応じた3相交流電流を生成し、生成した3相交流電流を電動モータ43に供給して、電動モータ43に操舵補助力を発生させる。
ここで、第1実施形態において、第1のトーションバー21が弾性部材に対応し、入力軸32a及び出力軸32bが第1の回転軸及び第2の回転軸に対応し、第1のトルク演算回路23がトルク値演算部に対応する。
In addition, the EPS control unit 44 generates a current command value based on the steering torque Ts from the first torque calculation circuit 23, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 50, and the motor rotation angle θm from the electric motor 43 in the current command calculation circuit. Calculate. Further, the EPS control unit 44 generates a three-phase AC current corresponding to the current command value calculated by the current command calculation circuit in the motor drive circuit, supplies the generated three-phase AC current to the electric motor 43, and A steering assist force is generated in the motor 43.
Here, in the first embodiment, the first torsion bar 21 corresponds to the elastic member, the input shaft 32a and the output shaft 32b correspond to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and the first torque calculation. The circuit 23 corresponds to a torque value calculation unit.

(第1実施形態の効果)
(1)第1の角度センサ1は、正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石10と、多極リング磁石10の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12と、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12で集磁した磁束を検出する磁気検出器13及び14と、磁気検出器13及び14で検出した磁束に基づき多極リング磁石10の回転角度を演算する角度演算回路16とを備える。
この構成であれば、磁気検出器で多極リング磁石10の磁束を直接検出する構成と比較して、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による磁束変動を要因とした検出角度(回転角度)の誤差を抑制することが可能となる。
(Effect of 1st Embodiment)
(1) The first angle sensor 1 is a cylindrical multipolar ring magnet 10 magnetized in the circumferential direction by sinusoidal magnetization, and is opposed to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10 and positioned in the circumferential direction. A first magnetic collecting yoke 11 and a second magnetic collecting yoke 12 arranged with a phase difference, a magnetic detector 13 for detecting a magnetic flux collected by the first magnetic collecting yoke 11 and the second magnetic collecting yoke 12, and 14 and an angle calculation circuit 16 that calculates the rotation angle of the multipolar ring magnet 10 based on the magnetic flux detected by the magnetic detectors 13 and 14.
With this configuration, compared to a configuration in which the magnetic detector directly detects the magnetic flux of the multipolar ring magnet 10, the detection angle is caused by the magnetic flux error due to the magnet pitch error and the gap variation between the magnet and the magnetic detector. It is possible to suppress errors in (rotation angle).

(2)第1の角度センサ1は、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12が、多極リング磁石10の周方向に沿って複数の磁極と対向するように等間隔に並列された第1〜第3集磁部111a〜113a及び第1〜第3集磁部111b〜113bを備える。
この構成であれば、複数の集磁部によって複数の磁極からの磁束を集磁することが可能となるので、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による磁束変動を要因とした検出角度(回転角度)の誤差を、より低減することが可能となる。
(2) The first angle sensor 1 is equidistant so that the first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 face the plurality of magnetic poles along the circumferential direction of the multipolar ring magnet 10. The first to third magnetic flux collectors 111a to 113a and the first to third magnetic flux collectors 111b to 113b arranged in parallel are provided.
With this configuration, it is possible to collect magnetic flux from a plurality of magnetic poles by a plurality of magnetism collecting portions, and this is caused by fluctuations in magnetic flux due to pitch error of the magnet and gap fluctuation between the magnet and the magnetic detector. The error in the detection angle (rotation angle) can be further reduced.

(3)第1の角度センサ1は、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12が、多極リング磁石10の外周面に沿って周方向に等間隔に並列する第1〜第3集磁部111a〜113aと該第1〜第3集磁部111a〜113aの先端側とは反対側の端部を接続する接続部114aと該接続部114aの接続側とは反対側の端部に設けられた検出部115aとを備える第1の上側ヨーク11aと、第1の上側ヨーク11aと同一形状の第1の下側ヨーク11bとを備え、第1の上側ヨーク11a及び第1の下側ヨーク11bの一方を他方に対して180°回転させて、第1の上側ヨーク11aの第1〜第3集磁部111a〜113aと第1の下側ヨーク11bの第1〜第3集磁部111b〜113bとが周方向に沿って互い違いに配されるように、かつ、第1の上側ヨーク11aの検出部115aと第1の下側ヨーク11bの検出部115bとの間に磁気検出器13が配されるように両者を組み合わせて構成されている。 (3) The first angle sensor 1 includes a first magnetism collecting yoke 11 and a second magnetism collecting yoke 12 arranged in parallel along the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet 10 at equal intervals in the circumferential direction. A connecting portion 114a for connecting the third magnetism collecting portions 111a to 113a and an end portion on the opposite side to the tip side of the first to third magnetism collecting portions 111a to 113a, and a side opposite to the connecting side of the connecting portion 114a. A first upper yoke 11a having a detection portion 115a provided at the end; and a first lower yoke 11b having the same shape as the first upper yoke 11a. One of the lower yokes 11b is rotated 180 ° with respect to the other, and the first to third magnetism collecting portions 111a to 113a of the first upper yoke 11a and the first to third of the first lower yoke 11b The magnetic flux collectors 111b to 113b are alternately arranged along the circumferential direction. Sea urchin, and magnetic detector 13 is constituted by combining both to be disposed between the detecting portion 115b of the detection unit 115a and the first lower yoke 11b of the first upper yoke 11a.

この構成であれば、同形状の2つの部品から、一方の集磁部が対向する各N極の磁極からの磁束を集磁し、集磁した磁束を磁気検出器13に到達させ、到達した磁束が他方の集磁部を通って対向する各S極の磁極へと戻る磁気経路を有する磁気回路を構成することが可能となる。
これによって、同一形状の2つの部材の組合せによって磁気回路を構成することが可能となるので、金型費用の低減等、量産時の費用のコストダウンが可能となる。
If it is this structure, the magnetic flux from each N pole magnetic pole which one magnetism collection part opposes will be collected from two components of the same shape, and the collected magnetic flux will reach the magnetic detector 13 and reached. It is possible to configure a magnetic circuit having a magnetic path in which the magnetic flux returns to the magnetic poles of the opposite S poles through the other magnetic flux collector.
As a result, a magnetic circuit can be configured by a combination of two members having the same shape, so that it is possible to reduce costs during mass production, such as reduction in mold costs.

(4)第1の角度センサ1は、第1〜第3集磁部111a〜113a及び第1〜第3集磁部111b〜113bの周方向の幅が、多極リング磁石10の磁極の周方向の幅と略同一の幅に構成され、第1〜第3集磁部111a〜113a及び第1〜第3集磁部111b〜113bの先端部間の周方向の間隔が、検出部115a及び115bの周方向の間隔よりも大きくなるように先端部に勾配を設けた。
この構成であれば、正弦波着磁された多極リング磁石の磁束を集磁し、磁気検出器13及び14において、正弦波状に変化する集磁磁束を検出することが可能となる。
(4) In the first angle sensor 1, the circumferential widths of the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a and the first to third magnetic flux collectors 111b to 113b are the circumferences of the magnetic poles of the multipolar ring magnet 10. The circumferential interval between the tip portions of the first to third magnetic flux collectors 111a to 113a and the first to third magnetic flux collectors 111b to 113b is configured to be substantially the same as the width in the direction. A slope is provided at the tip so as to be larger than the circumferential interval of 115b.
With this configuration, it is possible to collect the magnetic flux of the sine wave magnetized multipolar ring magnet and to detect the magnetic flux collection that changes in a sine wave shape in the magnetic detectors 13 and 14.

(5)第1の角度センサ1は、複数の集磁ヨークが、電気角で90度の位相差をもって配置された第1の集磁ヨーク11と第2の集磁ヨーク12とから構成されている。
この構成であれば、第1の集磁ヨーク11の磁気検出器13からサイン波の磁束検出信号を得ることが可能となり、第2の集磁ヨーク12の磁気検出器14からコサイン波の磁束検出信号を得ることが可能となる。
(5) The first angle sensor 1 is composed of a first magnetism collecting yoke 11 and a second magnetism collecting yoke 12 in which a plurality of magnetism collecting yokes are arranged with a phase difference of 90 degrees in electrical angle. Yes.
With this configuration, it is possible to obtain a sine wave magnetic flux detection signal from the magnetic detector 13 of the first magnetic flux collecting yoke 11, and to detect cosine wave magnetic flux from the magnetic detector 14 of the second magnetic flux collecting yoke 12. A signal can be obtained.

(6)第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12で集磁した磁束の変化は正弦波状であり、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12を電気角で90度の位相差をもって配置することにより、第1の角度センサ1は、磁気検出器13が、第1の集磁ヨーク11で集磁した磁束をサイン波として検出し、磁気検出器14が、第2の集磁ヨーク12で集磁した磁束をコサイン波として検出し、角度演算回路16が、磁気検出器13で検出したサイン波状の磁束と、磁気検出器14で検出したコサイン波状の磁束とからアークタンジェントを求めることで多極リング磁石10の回転角度を演算する。
この構成であれば、検出した磁束から簡易に回転角度を演算することが可能である。
(6) The change in the magnetic flux collected by the first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 is sinusoidal, and the first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 are electrically angled. By arranging with a phase difference of 90 degrees, the first angle sensor 1 detects that the magnetic detector 13 detects the magnetic flux collected by the first magnetic collecting yoke 11 as a sine wave, and the magnetic detector 14 The magnetic flux collected by the second magnetic flux collecting yoke 12 is detected as a cosine wave, and the angle calculation circuit 16 detects the sine wave-like magnetic flux detected by the magnetic detector 13 and the cosine-wave-like magnetic flux detected by the magnetic detector 14. The rotation angle of the multipolar ring magnet 10 is calculated by obtaining the arc tangent from
With this configuration, the rotation angle can be easily calculated from the detected magnetic flux.

(7)第1の角度センサ1は、第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12が、パーマロイ、電磁軟鉄及びケイ素鋼板のうちいずれか1の材料から構成されている。
この構成であれば、比較的効率的に磁束を集磁することが可能となる。
(8)第1の角度センサ1は、多極リング磁石が、ネオジム磁石、フェライト磁石及びサマリウムコバルト磁石のうちいずれか1の磁石から構成されている。
この構成であれば、例えば、ネオジム磁石は比較的大きな磁束密度が必要なときに使用し、フェライト磁石は比較的小さな磁束密度で足りるときに使用し、サマリウムコバルト磁石は高温耐性が必要なときに使用するなど、必要磁束密度や使用環境等に応じて、適切な磁束密度や特性を有した多極リング磁石を構成することが可能となる。
(7) In the first angle sensor 1, the first magnetism collecting yoke 11 and the second magnetism collecting yoke 12 are made of any one material of permalloy, electromagnetic soft iron, and silicon steel plate.
With this configuration, magnetic flux can be collected relatively efficiently.
(8) As for the 1st angle sensor 1, the multipolar ring magnet is comprised from any one magnet among a neodymium magnet, a ferrite magnet, and a samarium cobalt magnet.
With this configuration, for example, a neodymium magnet is used when a relatively large magnetic flux density is required, a ferrite magnet is used when a relatively small magnetic flux density is sufficient, and a samarium cobalt magnet is used when high temperature resistance is required. It is possible to configure a multipolar ring magnet having appropriate magnetic flux density and characteristics according to the required magnetic flux density, usage environment, and the like.

(9)第1のトルクセンサ2は、入力軸32a及び出力軸32bを接続する第1のトーションバー21と、第1のトーションバー21の一端(入力端)に設けられた上記第1の角度センサ1からなる第1の角度センサ1Aと、第1のトーションバー21の他端(出力端)に設けられた上記第1の角度センサ1からなる第1の角度センサ1Bと、第1の角度センサ1Aで検出した第1回転角度θAと第1の角度センサ1Bで検出した第2回転角度θBとの差分値に基づき操舵トルクTsを演算する第1のトルク演算回路23とを備える。 (9) The first torque sensor 2 includes the first torsion bar 21 that connects the input shaft 32a and the output shaft 32b, and the first angle provided at one end (input end) of the first torsion bar 21. A first angle sensor 1A comprising the sensor 1, a first angle sensor 1B comprising the first angle sensor 1 provided at the other end (output end) of the first torsion bar 21, and a first angle And a first torque calculation circuit 23 that calculates a steering torque Ts based on a difference value between the first rotation angle θA detected by the sensor 1A and the second rotation angle θB detected by the first angle sensor 1B.

この構成であれば、上記第1の角度センサ1と同じ構成の第1の角度センサ1A及び1Bの検出角度の差分(第1のトーションバー21の捻れ角度(相対角度φ))を演算することが可能となる。そして、この相対角度φから操舵トルクTsを演算することが可能となる。
これによって、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による第1の角度センサ1の磁束変動を要因とした相対角度φへの影響を抑制することが可能となる。その結果、第1の角度センサ1における磁束変動を要因とした誤差が比較的少ない操舵トルクTsを得ることが可能となる。
With this configuration, the difference between the detection angles of the first angle sensors 1A and 1B having the same configuration as the first angle sensor 1 (the twist angle (relative angle φ) of the first torsion bar 21) is calculated. Is possible. The steering torque Ts can be calculated from the relative angle φ.
As a result, it is possible to suppress the influence on the relative angle φ due to the magnetic flux fluctuation of the first angle sensor 1 due to the magnet pitch error and the gap fluctuation between the magnet and the magnetic detector. As a result, it is possible to obtain the steering torque Ts with relatively little error due to magnetic flux fluctuations in the first angle sensor 1.

(10)第1のトルクセンサ2は、トルク検出範囲を第1のトーションバー21の回転角度の−8°〜+8°の捻れ範囲とし、多極リング磁石10の極対数を22に構成した。
この構成であれば、機械角360°に対して多極リング磁石10の極対数が22の構成となるため、1つの磁極対に対して機械角約16°が対応するようになる。これによって、−8°〜+8°の16°分の角度範囲に対して、各磁極対(N極8°、S極8°)が対応することになり、簡易な演算で回転角度を求めることが可能となる。
(10) The first torque sensor 2 has a torque detection range of −8 ° to + 8 ° of the rotation angle of the first torsion bar 21 and 22 pole pairs of the multipolar ring magnet 10.
With this configuration, the number of pole pairs of the multipolar ring magnet 10 is 22 with respect to a mechanical angle of 360 °, so that a mechanical angle of about 16 ° corresponds to one magnetic pole pair. Accordingly, each magnetic pole pair (N pole 8 °, S pole 8 °) corresponds to an angle range of −8 ° to + 8 ° corresponding to 16 °, and the rotation angle is obtained by simple calculation. Is possible.

(11)電動パワーステアリング装置3は、上記第1のトルクセンサ2を備える。
この構成であれば、角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない操舵トルクTsによって、例えば、電動パワーステアリング装置3を構成する電動モータ43を駆動制御することが可能となる。
これによって、適切な操舵トルクTsによって電動モータを駆動制御して適切な操舵アシストトルクを発生させることが可能となる。その結果、操舵フィーリング等が良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
(11) The electric power steering device 3 includes the first torque sensor 2.
With this configuration, for example, the electric motor 43 that constitutes the electric power steering device 3 can be driven and controlled by the steering torque Ts that is relatively less affected by errors caused by magnetic flux fluctuations in the angle sensor.
Accordingly, it is possible to drive the electric motor with an appropriate steering torque Ts to generate an appropriate steering assist torque. As a result, it is possible to perform steering assist with good steering feeling and the like.

(12)電動パワーステアリング装置3は、第1のトルクセンサ2が、第1の角度センサ1A及び第1の角度センサ1Bの角度検出状態に基づき、第1のトルク演算回路23で演算したトルクが、ステアリングホイール31側から入力されたトルクか、タイヤ(車輪4FR及び4FL)側から入力されたトルクかを判別する。
この構成であれば、トルクの入力方向を判別することが可能となるので、トルクが運転者により付加されたのか車両に外部から付加された外乱なのかを判断することが可能となり、適切な操舵補助制御を行うことが可能となる。その結果、操舵フィーリング等が良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
(12) In the electric power steering apparatus 3, the torque calculated by the first torque calculation circuit 23 is calculated by the first torque sensor 2 based on the angle detection states of the first angle sensor 1A and the first angle sensor 1B. Then, it is determined whether the torque is input from the steering wheel 31 side or the torque is input from the tire (wheels 4FR and 4FL) side.
With this configuration, it is possible to determine the input direction of the torque, so it is possible to determine whether the torque is applied by the driver or a disturbance externally applied to the vehicle, and appropriate steering is performed. Auxiliary control can be performed. As a result, it is possible to perform steering assist with good steering feeling and the like.

(13)第1の車両4は、上記電動パワーステアリング装置3を備える。
この構成によれば、電動パワーステアリング装置3が、角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない操舵トルクTsによって操舵アシストトルクを発生させることが可能となる。
これによって、角度センサにおける磁束変動による誤差の少ない適切な操舵アシストトルクによる操舵アシストを実施することが可能となり、操舵フィーリング等の良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
(13) The first vehicle 4 includes the electric power steering device 3.
According to this configuration, the electric power steering device 3 can generate the steering assist torque with the steering torque Ts that is relatively less affected by the error caused by the magnetic flux fluctuation in the angle sensor.
As a result, it is possible to perform steering assist with an appropriate steering assist torque with little error due to magnetic flux fluctuations in the angle sensor, and it is possible to perform good steering assist such as steering feeling.

(第2実施形態)
(構成)
本発明の第2実施形態に係る第2の角度センサ5は、上記第1実施形態に係る第1の角度センサ1において、第1の集磁ヨーク11及び磁気検出器13と第2の集磁ヨーク12及び磁気検出器14との組を、2組追加した構成となっている。
以下、第1の集磁ヨーク11及び磁気検出器13と第2の集磁ヨーク12及び磁気検出器14との組を、「磁束検出構成部」と称する場合がある。
具体的に、第2の角度センサ5は、図9に示すように、第1の磁束検出構成部17Aと、第2の磁束検出構成部17Bと、第3の磁束検出構成部17Cとを含んで構成される。
(Second Embodiment)
(Constitution)
The second angle sensor 5 according to the second embodiment of the present invention is the same as the first angle sensor 1 according to the first embodiment described above. Two sets of the yoke 12 and the magnetic detector 14 are added.
Hereinafter, a set of the first magnetic flux collecting yoke 11 and the magnetic detector 13 and the second magnetic flux collecting yoke 12 and the magnetic detector 14 may be referred to as a “magnetic flux detection component”.
Specifically, as shown in FIG. 9, the second angle sensor 5 includes a first magnetic flux detection configuration unit 17A, a second magnetic flux detection configuration unit 17B, and a third magnetic flux detection configuration unit 17C. Consists of.

以下、第1の磁束検出構成部17A、第2の磁束検出構成部17B及び第3の磁束検出構成部17Cは、「第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17C」と称する場合がある。
第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17Cは、いずれも多極リング磁石10の外周面に対向させて、かつ、電気角で90°の位相差をもって周方向に並列した第1の集磁ヨーク11(磁気検出器13を含む)及び第2の集磁ヨーク12(磁気検出器14を含む)の組から構成されている。なお、図9では、磁気検出器13及び14を図示省略している。
Hereinafter, the first magnetic flux detection component 17A, the second magnetic flux detection component 17B, and the third magnetic flux detection component 17C may be referred to as “first to third magnetic flux detection components 17A to 17C”. .
Each of the first to third magnetic flux detection components 17A to 17C is opposed to the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet 10 and is arranged in parallel in the circumferential direction with a phase difference of 90 ° in electrical angle. The magnetic yoke 11 (including the magnetic detector 13) and the second magnetic flux collecting yoke 12 (including the magnetic detector 14) are included. In FIG. 9, the magnetic detectors 13 and 14 are not shown.

加えて、第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17Cは、多極リング磁石10の周方向に沿って等間隔に並列した構成となっている。
また、第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17Cは、図10に示すように、樹脂材料によってモールドして一体形成され、円筒形状の第2の磁気検出部18を構成する。
第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17Cでそれぞれ検出した、3組のsin波及びcos波の磁束信号の組は、角度演算回路16に入力される。
In addition, the first to third magnetic flux detection components 17 </ b> A to 17 </ b> C are arranged in parallel at equal intervals along the circumferential direction of the multipolar ring magnet 10.
Moreover, the 1st-3rd magnetic flux detection structure parts 17A-17C are integrally formed by molding with a resin material, as shown in FIG. 10, and comprise the cylindrical 2nd magnetic detection part 18. As shown in FIG.
Three sets of sinusoidal wave and coswave magnetic flux signals detected by the first to third magnetic flux detection components 17 </ b> A to 17 </ b> C are input to the angle calculation circuit 16.

第2実施形態の角度演算回路16は、入力された3組の磁束信号それぞれについて、アークタンジェントを求め、3つのアークタンジェントの平均値から多極リング磁石10の回転角度を演算する。加えて、角度演算回路16は、3つのアークタンジェントの中に、各値と他の値との差分値が予め設定した閾値以上となるものがある場合に、多数決で異常箇所を判定するようになっている。即ち、一番外れた値となっているアークタンジェントに対応する磁束検出構成部を異常箇所として判定する。そして、残り2つの磁束検出構成部の検出結果に基づく回転角度の平均値を正常値として採用する。   The angle calculation circuit 16 of the second embodiment calculates the arc tangent for each of the three sets of input magnetic flux signals, and calculates the rotation angle of the multipolar ring magnet 10 from the average value of the three arc tangents. In addition, the angle calculation circuit 16 is configured to determine an abnormal location by majority vote when there is a difference value between each value and another value that is equal to or greater than a preset threshold value among the three arc tangents. It has become. That is, the magnetic flux detection component corresponding to the arc tangent having the most deviating value is determined as an abnormal location. And the average value of the rotation angle based on the detection results of the remaining two magnetic flux detection components is adopted as the normal value.

なお、第2の角度センサ5は、上記第1実施形態の第1の角度センサ1と同様に、上記第1実施形態の第1の車両4に搭載された電動パワーステアリング装置3の第1のトルクセンサ2を構成する角度センサに適用することが可能である。
ここで、第2実施形態において、第1のトーションバー21が弾性部材に対応し、入力軸32a及び出力軸32bが第1の回転軸及び第2の回転軸に対応し、第1のトルク演算回路23がトルク値演算部に対応する。
In addition, the 2nd angle sensor 5 is the 1st of the electric power steering apparatus 3 mounted in the 1st vehicle 4 of the said 1st Embodiment similarly to the 1st angle sensor 1 of the said 1st Embodiment. The present invention can be applied to an angle sensor that constitutes the torque sensor 2.
Here, in the second embodiment, the first torsion bar 21 corresponds to the elastic member, the input shaft 32a and the output shaft 32b correspond to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and the first torque calculation. The circuit 23 corresponds to a torque value calculation unit.

(第2実施形態の効果)
第2実施形態は、上記第1実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
(1)第2の角度センサ5は、複数の集磁ヨークが、電気角で90度の位相差をもって配置された2つの集磁ヨークの組(第1の集磁ヨーク11及び第2の集磁ヨーク12)の複数組(例えば3組)から構成され、複数組の集磁ヨーク(例えば、第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17C)は、多極リング磁石10の周方向に沿って等間隔に配列されている。
この構成であれば、複数組の集磁ヨーク(第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17C)のそれぞれにおいて、磁気検出器13及び14で検出されるsin波の磁束信号及びcos波の磁束信号から多極リング磁石10の回転角度を演算することが可能となる。
(Effect of 2nd Embodiment)
In addition to the effects of the first embodiment, the second embodiment has the following effects.
(1) The second angle sensor 5 includes a set of two magnetic collecting yokes (a first magnetic collecting yoke 11 and a second magnetic collecting yoke) in which a plurality of magnetic collecting yokes are arranged with a phase difference of 90 degrees in electrical angle. The magnetic yokes 12) are composed of a plurality of sets (for example, three sets), and the plurality of sets of magnetic collecting yokes (for example, the first to third magnetic flux detection components 17 </ b> A to 17 </ b> C) are arranged in the circumferential direction of the multipolar ring magnet 10. It is arranged at equal intervals along.
With this configuration, the sin wave flux signal and the cosine wave detected by the magnetic detectors 13 and 14 in each of the plurality of sets of magnetic flux collecting yokes (first to third magnetic flux detection components 17A to 17C). The rotation angle of the multipolar ring magnet 10 can be calculated from the magnetic flux signal.

これによって、例えば、それぞれの回転角度の平均値を回転角度とすることで、多極リング磁石の芯ずれ、傾き等の影響をキャンセルし、より精度の高い角度情報を得ることが可能となる。また、演算結果のなかに、例えば、互いの差分値が予め設定した閾値以上となる回転角度が含まれているような場合に、多数決で異常箇所を判定し、残りの正常箇所での角度検出結果を角度情報として採用することで、角度情報の信頼性を向上することが可能となる。   Thereby, for example, by setting the average value of the respective rotation angles as the rotation angle, it is possible to cancel the influence of misalignment, inclination, etc. of the multipolar ring magnet and obtain more accurate angle information. In addition, for example, when the calculation result includes a rotation angle at which the mutual difference value is equal to or larger than a preset threshold value, an abnormal part is determined by majority decision, and an angle is detected at the remaining normal part. By adopting the result as angle information, the reliability of the angle information can be improved.

(第3実施形態)
(構成)
第3実施形態に係る第2の車両6は、図11に示すように、ベルト式無段変速機7と、エンジン等の駆動源60と、駆動輪61L及び61Rと、発進クラッチ62と、デファレンシャルギヤ63とを含んで構成される。
(Third embodiment)
(Constitution)
As shown in FIG. 11, the second vehicle 6 according to the third embodiment includes a belt-type continuously variable transmission 7, a drive source 60 such as an engine, drive wheels 61L and 61R, a starting clutch 62, a differential, And a gear 63.

ベルト式無段変速機7は、図11に示すように、変速機ケース(不図示)の内側に、無段変速のための駆動側プーリ720と従動側プーリ750とを回転自在に支持する回転部700を備えている。この回転部700は、互いに平行に配置された入力側回転軸71と出力側回転軸72とを備えている。入力側回転軸71は、変速機ケース内に、1対の転がり軸受74A及び74Bを介して回転自在に支持され、出力側回転軸72は、変速機ケース内に、1対の転がり軸受74C及び74Dを介して回転自在に支持されている。   As shown in FIG. 11, the belt-type continuously variable transmission 7 rotates inside a transmission case (not shown) to rotatably support a driving pulley 720 and a driven pulley 750 for continuously variable transmission. Part 700 is provided. The rotating unit 700 includes an input-side rotating shaft 71 and an output-side rotating shaft 72 that are arranged in parallel to each other. The input side rotating shaft 71 is rotatably supported in the transmission case via a pair of rolling bearings 74A and 74B, and the output side rotating shaft 72 is paired in the transmission case with a pair of rolling bearings 74C and 74C. It is rotatably supported via 74D.

そして、図11に示すように、このベルト式無段変速機7は、入力側回転軸71が、駆動源60により、トルクコンバータ、あるいは電磁クラッチ等の発進クラッチ62を介して回転駆動されるようになっている。また、入力側回転軸71には、その中間部で1対の転がり軸受74A及び74Bの間に位置する部分に、駆動側プーリ720が配設されており、この駆動側プーリ720と入力側回転軸71とが同期して回転するようになっている。この駆動側プーリ720を構成する一対の駆動側プーリ板73a及び73b同士の間隔は、駆動側アクチュエータ77で一方(図11の左方)の駆動側プーリ板73aを軸方向に変位させることにより調節自在である。即ち、駆動側プーリ720の溝幅は、駆動側アクチュエータ77により拡大及び縮小自在である。   As shown in FIG. 11, the belt-type continuously variable transmission 7 is configured such that the input-side rotating shaft 71 is rotationally driven by a driving source 60 via a starting clutch 62 such as a torque converter or an electromagnetic clutch. It has become. Further, the input side rotary shaft 71 is provided with a drive side pulley 720 at a portion located between the pair of rolling bearings 74A and 74B at an intermediate portion thereof. The shaft 71 rotates in synchronization. The distance between the pair of drive side pulley plates 73a and 73b constituting the drive side pulley 720 is adjusted by displacing one drive side pulley plate 73a in the axial direction by the drive side actuator 77 (left side in FIG. 11). It is free. That is, the groove width of the driving pulley 720 can be enlarged and reduced by the driving actuator 77.

また、出力側回転軸72には、その中間部で一対の転がり軸受74C及び74Dの間に位置する部分に、従動側プーリ750が配設されており、この従動側プーリ750と出力側回転軸72とが同期して回転するようになっている。この従動側プーリ750を構成する1対の従動側プーリ板75a及び75b同士の間隔は、従動側アクチュエータ78で一方(図11の右方)の従動側プーリ板75aを軸方向に変位させることにより調節自在である。即ち、従動側プーリ750の溝幅は、従動側アクチュエータ78により拡大及び縮小自在である。そして、この従動側プーリ750と上記駆動側プーリ720とに、無端ベルト76を掛け渡している。なお、この無端ベルト76としては、金属製のものを使用している。   Further, the output side rotating shaft 72 is provided with a driven pulley 750 at a portion located between the pair of rolling bearings 74C and 74D at an intermediate portion thereof, and the driven pulley 750 and the output side rotating shaft are arranged. 72 is rotated synchronously. The distance between the pair of driven pulley plates 75a and 75b constituting the driven pulley 750 is determined by displacing one (right side in FIG. 11) driven pulley plate 75a in the axial direction by the driven actuator 78. It is adjustable. That is, the groove width of the driven pulley 750 can be enlarged and reduced by the driven actuator 78. An endless belt 76 is stretched between the driven pulley 750 and the driving pulley 720. The endless belt 76 is made of metal.

ベルト式無段変速機7は、更に、図11に示すように、出力側回転軸72と一体に回転可能な出力ギヤ72Gを介して出力側回転軸72と接続するカウンタシャフト770を備えている。
このカウンタシャフト770は、図12に示すように、入力歯車軸772と、出力歯車軸775と、第2のトルクセンサ8とを含んで構成される。
As shown in FIG. 11, the belt-type continuously variable transmission 7 further includes a counter shaft 770 that is connected to the output-side rotary shaft 72 via an output gear 72 </ b> G that can rotate integrally with the output-side rotary shaft 72. .
As shown in FIG. 12, the counter shaft 770 includes an input gear shaft 772, an output gear shaft 775, and a second torque sensor 8.

入力歯車軸772は、断面が略十字状の軸であり、外側軸部772aと、内側軸部772bとから構成される。
外側軸部772aは、中空構造の軸であり、軸方向略中央の外周部に円環状の入力ギヤ部772Gが形成されている。内側軸部772bは、外側軸部772aの内側の中空内に外側軸部772aと同心に設けられ、一端が外側軸部772aの一端部に固定され、他端側の一部(図12の例では全長の約1/3)が外側軸部772aの他端側から突き出るように構成されている。かかる構成によって、外側軸部772a、入力ギヤ部772G及び内側軸部772bは一体に回転する。また、入力ギヤ部772Gは、出力ギヤ72Gと噛み合うように構成されている。
The input gear shaft 772 has a substantially cross-shaped cross section, and includes an outer shaft portion 772a and an inner shaft portion 772b.
The outer shaft portion 772a is a shaft having a hollow structure, and an annular input gear portion 772G is formed on the outer peripheral portion substantially in the center in the axial direction. The inner shaft portion 772b is provided concentrically with the outer shaft portion 772a in the hollow inside the outer shaft portion 772a, one end is fixed to one end portion of the outer shaft portion 772a, and a part on the other end side (example in FIG. 12). Then, about 1/3 of the total length is configured to protrude from the other end side of the outer shaft portion 772a. With this configuration, the outer shaft portion 772a, the input gear portion 772G, and the inner shaft portion 772b rotate integrally. The input gear portion 772G is configured to mesh with the output gear 72G.

出力歯車軸775は、中空構造の軸であり、入力歯車軸772側の一端の外周部に入力ギヤ部772Gよりも小さい外径の円環状の出力ギヤ部775Gが形成されている。
また、出力歯車軸775は、入力歯車軸772と同心に配置され、入力歯車軸772の外側軸部772a及び内側軸部772bの一部を、内側の中空内に内包する構成となっている。なお、内側軸部772bの外側軸部772aから突き出た部分の先端部は、出力歯車軸775の出力ギヤ部775Gとは反対側の端部から突き出ている。更に、出力歯車軸775は、出力ギヤ部775Gがデファレンシャルギヤ63と噛み合うように構成されている。
The output gear shaft 775 is a hollow shaft, and an annular output gear portion 775G having an outer diameter smaller than that of the input gear portion 772G is formed on the outer peripheral portion of one end on the input gear shaft 772 side.
Further, the output gear shaft 775 is disposed concentrically with the input gear shaft 772, and has a configuration in which part of the outer shaft portion 772 a and the inner shaft portion 772 b of the input gear shaft 772 is enclosed in the inner hollow. Note that the tip end portion of the inner shaft portion 772b protruding from the outer shaft portion 772a protrudes from the end portion of the output gear shaft 775 opposite to the output gear portion 775G. Further, the output gear shaft 775 is configured such that the output gear portion 775G meshes with the differential gear 63.

第2のトルクセンサ8は、ベルト式無段変速機7に入力される軸トルクTaを検出する。
この第2のトルクセンサ8は、図12に示すように、第1の角度センサ1Cと、第1の角度センサ1Dと、ばね鋼等の弾性部材から構成された第2のトーションバー81と、第2のトルク演算回路83とを含んで構成される。なお、第1の角度センサ1C及び第1の角度センサ1Dは、上記第1実施形態の第1の角度センサ1から構成されている。そのため、符号の末尾にC及びDを付して両者を区別している。以下、他の構成部の符号に対しても適宜符号の末尾にC及びDを付して両者を区別する。なお、第1の角度センサ1に代えて、上記第2実施形態の第2の角度センサ5を適用してもよい。
第1の角度センサ1Cは、入力歯車軸772の内側軸部772bの出力歯車軸775から突き出た先端部に設けられている。第1の角度センサ1Dは、出力歯車軸775の出力ギヤ部775Gとは反対側の端部に第1の角度センサ1Cと隣り合わせに設けられている。
The second torque sensor 8 detects the shaft torque Ta input to the belt type continuously variable transmission 7.
As shown in FIG. 12, the second torque sensor 8 includes a first angle sensor 1C, a first angle sensor 1D, a second torsion bar 81 formed of an elastic member such as spring steel, And a second torque calculation circuit 83. The first angle sensor 1C and the first angle sensor 1D are configured from the first angle sensor 1 of the first embodiment. Therefore, C and D are appended to the end of the code to distinguish them. Hereinafter, C and D are appended to the end of the reference numerals as appropriate for the reference numerals of the other components to distinguish them. In place of the first angle sensor 1, the second angle sensor 5 of the second embodiment may be applied.
1C of 1st angle sensors are provided in the front-end | tip part protruded from the output gear shaft 775 of the inner side shaft part 772b of the input gear shaft 772. The first angle sensor 1D is provided adjacent to the first angle sensor 1C at the end of the output gear shaft 775 opposite to the output gear portion 775G.

第2のトーションバー81は、カウンタシャフト770の全長に近い長さの円筒棒状の中空構造に形成され、入力歯車軸772の外側軸部772a及び出力歯車軸775の内径部と、入力歯車軸772の内側軸部772bの外周部との間の中空内に設けられている。即ち、第2のトーションバー81は、内側軸部772bの大部分を内側の中空内に内包している。
また、第2のトーションバー81の入力歯車軸772側の一端は外側軸部772aに固定され、第2のトーションバー81の出力歯車軸775側の一端は出力歯車軸775に固定されている。即ち、入力歯車軸772と出力歯車軸775とは第2のトーションバー81を介して連結されている。
従って、入力歯車軸772が回動すると、これに伴って第2のトーションバー81の入力歯車軸772側の端部(以下、「入力歯車端」と称す)が回動する。この入力歯車端の回動による動力は第2のトーションバー81の捻れを介して出力歯車軸775側の端部(以下、「出力歯車端」と称す)へと伝達され出力歯車端が回動する。即ち、出力歯車軸775が回動する。
The second torsion bar 81 is formed in a cylindrical rod-like hollow structure having a length close to the entire length of the countershaft 770, and includes an outer shaft portion 772a of the input gear shaft 772 and an inner diameter portion of the output gear shaft 775, and an input gear shaft 772. Is provided in the hollow between the inner shaft portion 772b and the outer peripheral portion. That is, the second torsion bar 81 encloses most of the inner shaft portion 772b in the inner hollow.
One end of the second torsion bar 81 on the input gear shaft 772 side is fixed to the outer shaft portion 772a, and one end of the second torsion bar 81 on the output gear shaft 775 side is fixed to the output gear shaft 775. That is, the input gear shaft 772 and the output gear shaft 775 are connected via the second torsion bar 81.
Therefore, when the input gear shaft 772 rotates, the end portion of the second torsion bar 81 on the input gear shaft 772 side (hereinafter referred to as “input gear end”) rotates. The power generated by the rotation of the input gear end is transmitted to the end portion on the output gear shaft 775 side (hereinafter referred to as “output gear end”) via the twist of the second torsion bar 81, and the output gear end rotates. To do. That is, the output gear shaft 775 rotates.

そして、第1の角度センサ1Cによって、入力歯車軸772の回転変位に応じた磁束を検出し、第1の角度センサ1Dによって、出力歯車軸775の回転変位に応じた磁束を検出する。第1の角度センサ1Cで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路16C(不図示)に入力され、第1の角度センサ1Dで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路16D(不図示)に入力される。   The first angle sensor 1C detects a magnetic flux corresponding to the rotational displacement of the input gear shaft 772, and the first angle sensor 1D detects the magnetic flux corresponding to the rotational displacement of the output gear shaft 775. The magnetic flux detected by the first angle sensor 1C is input as an electric signal to an internal angle calculation circuit 16C (not shown), and the magnetic flux detected by the first angle sensor 1D is input as an electric signal to the internal angle calculation circuit 16D. (Not shown).

なお、角度演算回路16C及び角度演算回路16Dは、同一構成の角度演算回路16から構成されている。そのため、符号の末尾にC及びDを付して両者を区別している。
角度演算回路16Cは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、入力歯車軸772の回転角度である第3回転角度θCを演算する。そして、演算した第3回転角度θCを第2のトルク演算回路83に出力する。
The angle calculation circuit 16C and the angle calculation circuit 16D are composed of the angle calculation circuit 16 having the same configuration. Therefore, C and D are appended to the end of the code to distinguish them.
The angle calculation circuit 16C calculates a third rotation angle θC that is a rotation angle of the input gear shaft 772 in response to an input of an electrical signal corresponding to the detected magnetic flux. Then, the calculated third rotation angle θC is output to the second torque calculation circuit 83.

また、角度演算回路16Dは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、出力歯車軸775の回転角度である第4回転角度θDを演算する。そして、演算した第4回転角度θDを第2のトルク演算回路83に出力する。
第2のトルク演算回路83は、第3回転角度θCと第4回転角度θDとの差分(第2のトーションバー81の捩れに相当する相対角度φ)を演算し、この相対角度φに基づき、軸トルクTaを演算する。この軸トルクTaは、例えば、油圧によってプーリの押し付け力を制御する油圧制御ユニット(不図示)に出力される。
Further, the angle calculation circuit 16D calculates a fourth rotation angle θD that is a rotation angle of the output gear shaft 775 in response to an input of an electrical signal corresponding to the detected magnetic flux. Then, the calculated fourth rotation angle θD is output to the second torque calculation circuit 83.
The second torque calculation circuit 83 calculates a difference (relative angle φ corresponding to the twist of the second torsion bar 81) between the third rotation angle θC and the fourth rotation angle θD, and based on the relative angle φ, The shaft torque Ta is calculated. The shaft torque Ta is output to, for example, a hydraulic control unit (not shown) that controls the pressing force of the pulley by hydraulic pressure.

(動作)
次に、第3実施形態の動作を説明する。
ベルト式無段変速機7では、駆動源60から発進クラッチ62を介して入力側回転軸71に伝達された動力は、駆動側プーリ720から無端ベルト76を介して、従動側プーリ750に伝達される。そして、従動側プーリ750に伝達された動力は、出力側回転軸72に伝達され、出力側回転軸72と一体に回転する出力ギヤ72Gを介してカウンタシャフト770に伝達される。
(Operation)
Next, the operation of the third embodiment will be described.
In the belt type continuously variable transmission 7, the power transmitted from the driving source 60 to the input side rotating shaft 71 via the starting clutch 62 is transmitted from the driving side pulley 720 to the driven side pulley 750 via the endless belt 76. The The power transmitted to the driven pulley 750 is transmitted to the output-side rotating shaft 72 and is transmitted to the counter shaft 770 via the output gear 72G that rotates integrally with the output-side rotating shaft 72.

このとき、出力ギヤ72Gからカウンタシャフト770に伝達される動力は、まず、出力ギヤ72と噛み合う入力ギヤ部772Gへと伝達され入力歯車軸772を回動させる。この入力歯車軸772の回転変位(第3回転角度θC)が第1の角度センサ1Cで検出される。
引き続き、入力歯車軸772の回動に伴い第2のトーションバー81の入力歯車端が回動し、この回動による動力が第2のトーションバー81を介して出力歯車端へと伝達される。これにより、出力歯車端が回動し、この回動に伴って出力歯車軸775が回動する。この出力歯車軸775の回転変位(第4回転角度θD)が第1の角度センサ1Dで検出される。
At this time, the motive power transmitted from the output gear 72G to the counter shaft 770 is first transmitted to the input gear portion 772G meshing with the output gear 72 to rotate the input gear shaft 772. The rotational displacement (third rotation angle θC) of the input gear shaft 772 is detected by the first angle sensor 1C.
Subsequently, the input gear end of the second torsion bar 81 rotates as the input gear shaft 772 rotates, and the power generated by this rotation is transmitted to the output gear end via the second torsion bar 81. As a result, the output gear end rotates, and the output gear shaft 775 rotates with this rotation. The rotational displacement (fourth rotation angle θD) of the output gear shaft 775 is detected by the first angle sensor 1D.

第2のトルク演算回路83は、角度演算回路16Cからの第3回転角度θCと、角度演算回路16Dからの第4回転角度θDとの差分(相対角度φ)を求め、この相対角度φから軸トルクTaを演算する。即ち、相対角度φが得られれば、例えば、中空の円筒部材である第2のトーションバー81に係る軸トルクTaは、「φ=32・Ta・L/(π・(D04−D14)・G)」から演算することが可能である。なお、Lは第2のトーションバー81の長さ、D0は第2のトーションバー81の外径、D1は第2のトーションバー81の内径、Gは第2のトーションバー81の横弾性係数である。そして、演算した軸トルクTaを、制御ユニットに出力する。
ここで、第3実施形態において、第2のトーションバー81が弾性部材に対応し、入力歯車軸772及び出力歯車軸775が第1の回転軸及び第2の回転軸に対応し、第2のトルク演算回路83がトルク値演算部に対応する。
The second torque calculation circuit 83 obtains a difference (relative angle φ) between the third rotation angle θC from the angle calculation circuit 16C and the fourth rotation angle θD from the angle calculation circuit 16D, and the shaft is determined from the relative angle φ. Torque Ta is calculated. That is, if the relative angle φ is obtained, for example, the axial torque Ta related to the second torsion bar 81 which is a hollow cylindrical member is “φ = 32 · Ta · L / (π · (D0 4 −D1 4 ). It is possible to calculate from “G)”. L is the length of the second torsion bar 81, D0 is the outer diameter of the second torsion bar 81, D1 is the inner diameter of the second torsion bar 81, and G is the transverse elastic modulus of the second torsion bar 81. is there. Then, the calculated shaft torque Ta is output to the control unit.
Here, in the third embodiment, the second torsion bar 81 corresponds to the elastic member, the input gear shaft 772 and the output gear shaft 775 correspond to the first rotation shaft and the second rotation shaft, and the second The torque calculation circuit 83 corresponds to the torque value calculation unit.

(第3実施形態の効果)
第3実施形態は、上記第1実施形態及び上記第2実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
(1)トランスミッションの1種であるベルト式無段変速機7は、上記第1実施形態又は上記第2実施形態の第1の角度センサ1又は第2の角度センサ5から構成される第2のトルクセンサ8を備える。
この構成であれば、第2のトルクセンサ8によって、従来と比較して角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない軸トルクTaを演算することが可能となる。
これによって、より適切な軸トルクTaによってプーリの押し付け力を制御することが可能となるので、ベルトの滑りによる損失をより小さくすることが可能となる。
(Effect of the third embodiment)
The third embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment and the second embodiment.
(1) A belt type continuously variable transmission 7 which is a kind of transmission is a second type constituted by the first angle sensor 1 or the second angle sensor 5 of the first embodiment or the second embodiment. A torque sensor 8 is provided.
With this configuration, the second torque sensor 8 can calculate the shaft torque Ta that is relatively less affected by errors caused by magnetic flux fluctuations in the angle sensor than in the prior art.
As a result, the pushing force of the pulley can be controlled by a more appropriate shaft torque Ta, so that it is possible to further reduce the loss due to the slip of the belt.

(2)第2の車両6は、トランスミッションの1種である上記ベルト式無段変速機7を備える。
この構成であれば、従来と比較して角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない軸トルクTaによって、ベルト式無段変速機7のプーリの押し付け力を制御することが可能となる。
これによって、より適切な軸トルクTaによってプーリの押し付け力を制御することが可能となるので、ベルトの滑りによる損失のより少ない良好な動力伝達を実施することが可能となる。
(2) The second vehicle 6 includes the belt type continuously variable transmission 7 which is a kind of transmission.
With this configuration, it is possible to control the pressing force of the pulley of the belt-type continuously variable transmission 7 by the shaft torque Ta, which is relatively less affected by errors caused by magnetic flux fluctuations in the angle sensor than in the past. It becomes.
As a result, the pressing force of the pulley can be controlled by a more appropriate shaft torque Ta, so that it is possible to implement good power transmission with less loss due to belt slip.

(変形例)
(1)上記各実施形態では、集磁ヨークの有する集磁部の数を3つとしたが、この構成に限らず、集磁部の数を2つ以下又は4つ以上としてもよい。
(2)上記各実施形態では、集磁部の形状を板面が平らな形状に構成したが、この構成に限らない。集磁部の少なくとも対向面の周方向断面形状を、多極リング磁石の周方向断面の円弧形状と同じ形状に構成して、対向面の全体が外周面と等距離の間隔を有する構成としてもよい。
(Modification)
(1) In each of the above embodiments, the number of the magnetic flux collecting portions included in the magnetic flux collecting yoke is three. However, the present invention is not limited to this configuration, and the number of magnetic flux collecting portions may be two or less or four or more.
(2) In each of the above embodiments, the shape of the magnetism collecting portion is configured to have a flat plate surface, but the present invention is not limited to this configuration. Even if the circumferential cross-sectional shape of at least the facing surface of the magnetism collecting part is configured to be the same shape as the circular arc shape of the circumferential cross-section of the multipolar ring magnet, the entire facing surface has an equal distance from the outer peripheral surface. Good.

(3)上記第3実施形態では、第1の角度センサ1又は第2の角度センサ5を、ベルト式無段変速機7の軸トルク(動力伝達トルク)Taを検出する第2のトルクセンサ8に適用する構成としたが、この構成に限らない。例えば、オートマチックトランスミッション(以下、「AT」と称す)等の他のトランスミッションの軸トルクを検出するトルクセンサに適用する構成としてもよい。第2のトルクセンサ8を、例えば、ATの軸トルクの検出に適用した場合、この軸トルクによって、ATの油圧多板クラッチの圧力を制御することが可能となる。これによって、従来と比較してクラッチの滑りによる動力の損失を低減することが可能となり、変速ショックを小さくすることが可能となる。 (3) In the third embodiment, the first angle sensor 1 or the second angle sensor 5 uses the second torque sensor 8 to detect the shaft torque (power transmission torque) Ta of the belt-type continuously variable transmission 7. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the present invention may be applied to a torque sensor that detects the shaft torque of another transmission such as an automatic transmission (hereinafter referred to as “AT”). For example, when the second torque sensor 8 is applied to the detection of the AT shaft torque, the pressure of the AT hydraulic multi-plate clutch can be controlled by the shaft torque. As a result, it is possible to reduce power loss due to clutch slipping as compared with the prior art, and to reduce shift shock.

(4)上記第1実施形態では、第1の角度センサ1Aを第1のトーションバー21の上端に設け、第1の角度センサ1Bを第1のトーションバー21の下端に設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、第1の角度センサ1Aを入力軸32aに設け、第1の角度センサ1Bを出力軸32bに設ける構成としてもよい。このことは、上記第2実施形態の第2の角度センサ5を設ける場合も同様である。 (4) In the first embodiment, the first angle sensor 1A is provided at the upper end of the first torsion bar 21 and the first angle sensor 1B is provided at the lower end of the first torsion bar 21. The configuration is not limited to this. For example, the first angle sensor 1A may be provided on the input shaft 32a, and the first angle sensor 1B may be provided on the output shaft 32b. The same applies to the case where the second angle sensor 5 of the second embodiment is provided.

(5)上記第2実施形態では、第2の角度センサ5を構成する磁束検出構成部(集磁ヨークの組)の数を3組(第1〜第3の磁束検出構成部17A〜17C)としたが、この構成に限らず、構成可能な範囲で2組又は4組以上としてもよい。
また、上記各実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
(5) In the said 2nd Embodiment, the number of the magnetic flux detection structure parts (group of magnetic collection yoke) which comprises the 2nd angle sensor 5 is set to 3 sets (1st-3rd magnetic flux detection structure parts 17A-17C). However, the present invention is not limited to this configuration, and may be two sets or four or more sets within a configurable range.
Each of the above embodiments is a preferable specific example of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the above description. As long as there is no description, it is not restricted to these forms.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

1…第1の角度センサ、2…第1のトルクセンサ、3…電動パワーステアリング装置、4,6…車両、5…第2の角度センサ、7…ベルト式無段変速機、10…多極リング磁石、11…第1の集磁ヨーク、11a…第1の上側ヨーク、11b…第1の下側ヨーク、12…第2の集磁ヨーク、12a…第2の上側ヨーク、12b…第2の下側ヨーク、13,14…磁気検出器、15,18…磁気検出部、16…角度演算回路、21…第1のトーションバー、23…第1のトルク演算回路、81…第2のトーションバー、83…第2のトルク演算回路、111a〜113a,111b〜113b,121a〜123a,121b〜123b…第1〜第3集磁部、770…カウンタシャフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st angle sensor, 2 ... 1st torque sensor, 3 ... Electric power steering apparatus, 4, 6 ... Vehicle, 5 ... 2nd angle sensor, 7 ... Belt type continuously variable transmission, 10 ... Multipole Ring magnet, 11 ... first magnetic collecting yoke, 11a ... first upper yoke, 11b ... first lower yoke, 12 ... second magnetic collecting yoke, 12a ... second upper yoke, 12b ... second Lower yoke, 13, 14 ... Magnetic detector, 15, 18 ... Magnetic detector, 16 ... Angle calculation circuit, 21 ... First torsion bar, 23 ... First torque calculation circuit, 81 ... Second torsion Bar, 83 ... 2nd torque calculation circuit, 111a-113a, 111b-113b, 121a-123a, 121b-123b ... 1st-3rd magnetism collecting part, 770 ... Countershaft

Claims (16)

正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石と、
前記多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークと、
前記集磁ヨークで集磁した磁束を検出する磁気検出部と、
前記磁気検出部で検出した磁束に基づき前記多極リング磁石の回転角度を演算する角度演算部と、を備える角度センサ。
A cylindrical multipolar ring magnet magnetized in the circumferential direction by sinusoidal magnetization;
A plurality of magnetism collecting yokes opposed to the outer circumferential surface of the multipolar ring magnet and disposed with a phase difference in the circumferential direction;
A magnetic detector for detecting a magnetic flux collected by the magnetic collecting yoke;
An angle sensor comprising: an angle calculation unit that calculates a rotation angle of the multipolar ring magnet based on the magnetic flux detected by the magnetic detection unit.
前記集磁ヨークは、前記多極リング磁石の周方向に沿って複数の磁極と対向するように等間隔に並列された複数の集磁部を備える請求項1に記載の角度センサ。   2. The angle sensor according to claim 1, wherein the magnetic flux collecting yoke includes a plurality of magnetic flux collecting portions arranged in parallel at equal intervals so as to face a plurality of magnetic poles along a circumferential direction of the multipolar ring magnet. 前記集磁ヨークは、前記多極リング磁石の外周面に沿って周方向に等間隔に並列する複数の集磁部と該複数の集磁部の先端側とは反対側の端部を接続する接続部と該接続部の集磁部との接続側とは反対側の端部に設けられた検出部とを備える上側ヨークと、前記上側ヨークと同一形状の下側ヨークとを備え、前記上側ヨーク及び前記下側ヨークの一方を他方に対して180°回転させて、前記上側ヨークの集磁部と前記下側ヨークの集磁部とが前記周方向に沿って互い違いに配されるように、かつ、前記上側ヨークの検出部と前記下側ヨークの検出部との間に前記磁気検出部が配されるように両者を組み合わせて構成されている請求項2に記載の角度センサ。   The magnetism collecting yoke connects a plurality of magnetism collecting portions arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the multipolar ring magnet and an end portion on the opposite side to the tip side of the magnetism collecting portions. An upper yoke having a connection portion and a detection portion provided at an end of the connection portion opposite to the connection side of the magnetism collecting portion; a lower yoke having the same shape as the upper yoke; One of the yoke and the lower yoke is rotated 180 ° with respect to the other so that the magnetism collecting portions of the upper yoke and the magnetism collecting portions of the lower yoke are arranged alternately along the circumferential direction. The angle sensor according to claim 2, wherein the magnetic detection unit is configured so as to be disposed between the detection unit of the upper yoke and the detection unit of the lower yoke. 前記集磁部の前記周方向の幅は、前記多極リング磁石の磁極の前記周方向の幅と略同一の幅に構成され、前記集磁部の先端部間の前記周方向の間隔が、前記検出部の前記周方向の間隔よりも大きくなるように前記先端部に勾配を設けた請求項3に記載の角度センサ。   The circumferential width of the magnetism collecting portion is configured to be substantially the same as the circumferential width of the magnetic poles of the multipolar ring magnet, and the circumferential interval between the tip portions of the magnetism collecting portion is The angle sensor according to claim 3, wherein a gradient is provided at the tip portion so as to be larger than the interval in the circumferential direction of the detection unit. 前記複数の集磁ヨークは、電気角で90度の位相差をもって配置された2つの集磁ヨークから構成されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の角度センサ。   5. The angle sensor according to claim 1, wherein each of the plurality of magnetism collecting yokes includes two magnetism collecting yokes arranged with a phase difference of 90 degrees in electrical angle. 前記複数の集磁ヨークは、電気角で90度の位相差をもって配置された2つの集磁ヨークの組の複数組から構成され、
前記複数組の集磁ヨークは、前記多極リング磁石の周方向に沿って等間隔に配列されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の角度センサ。
The plurality of magnetism collecting yokes is composed of a plurality of sets of two magnetism collecting yokes arranged with a phase difference of 90 degrees in electrical angle,
The angle sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of sets of magnetism collecting yokes are arranged at equal intervals along a circumferential direction of the multipolar ring magnet.
前記磁束の変化は正弦波状であり、
前記2つの集磁ヨークを電気角で90度の位相差をもって配置したことにより、
前記磁気検出部は、前記2つの集磁ヨークの一方の集磁ヨークで集磁した磁束をサイン波として検出し、他方の集磁ヨークで集磁した磁束をコサイン波として検出し、
前記角度演算部は、前記磁気検出部で検出した前記サイン波状の磁束と前記コサイン波状の磁束とからアークタンジェントを求めることで前記多極リング磁石の回転角度を演算する請求項5又は6に記載の角度センサ。
The change in magnetic flux is sinusoidal,
By arranging the two magnetic collecting yokes with a phase difference of 90 degrees in electrical angle,
The magnetic detection unit detects a magnetic flux collected by one of the two magnetic collecting yokes as a sine wave, detects a magnetic flux collected by the other magnetic collecting yoke as a cosine wave,
The angle calculation unit calculates a rotation angle of the multipolar ring magnet by obtaining an arc tangent from the sine wave-like magnetic flux and the cosine wave-like magnetic flux detected by the magnetic detection unit. Angle sensor.
前記集磁ヨークは、パーマロイ、電磁軟鉄及びケイ素鋼板のうちいずれか1の材料から構成されている請求項1乃至7のいずれか1項に記載の角度センサ。   The angle sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the magnetism collecting yoke is made of any one material of permalloy, electromagnetic soft iron, and silicon steel plate. 前記多極リング磁石は、ネオジム磁石、フェライト磁石及びサマリウムコバルト磁石のうちいずれか1の磁石から構成されている請求項1乃至8のいずれか1項に記載の角度センサ。   The angle sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the multipolar ring magnet is configured by any one of a neodymium magnet, a ferrite magnet, and a samarium cobalt magnet. 第1の回転軸及び第2の回転軸を連結する弾性部材と、
前記弾性部材の一端又は前記第1の回転軸に設けられた第1の角度センサと、
前記弾性部材の他端又は前記第2の回転軸に設けられた第2の角度センサと、
前記第1の角度センサで検出した第1角度検出値と前記第2の角度センサで検出した第2角度検出値との差分値に基づきトルク値を演算するトルク値演算部と、を備え、
前記第1の角度センサ及び前記第2の角度センサは、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の角度センサから構成されているトルクセンサ。
An elastic member connecting the first rotating shaft and the second rotating shaft;
A first angle sensor provided at one end of the elastic member or the first rotation shaft;
A second angle sensor provided at the other end of the elastic member or the second rotation shaft;
A torque value calculation unit that calculates a torque value based on a difference value between a first angle detection value detected by the first angle sensor and a second angle detection value detected by the second angle sensor;
The first angle sensor and the second angle sensor are torque sensors each including the angle sensor according to any one of claims 1 to 9.
トルク検出範囲を前記回転角度の−8°から+8°の範囲とし、
前記多極リング磁石の極対数を22に構成した請求項10に記載のトルクセンサ。
The torque detection range is a range of −8 ° to + 8 ° of the rotation angle,
The torque sensor according to claim 10, wherein the number of pole pairs of the multipolar ring magnet is set to 22.
請求項10又は11に記載のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置。   An electric power steering apparatus comprising the torque sensor according to claim 10. 前記トルクセンサは、前記第1の角度センサ及び前記第2の角度センサの角度検出状態に基づき、前記トルク値演算部で演算したトルクが、ステアリングホイール側から入力されたトルクか、タイヤ側から入力されたトルクかを判別する請求項12に記載の電動パワーステアリング装置。   The torque sensor is based on the angle detection state of the first angle sensor and the second angle sensor, and the torque calculated by the torque value calculation unit is input from the steering wheel side or input from the tire side. The electric power steering apparatus according to claim 12, wherein the electric power steering apparatus determines whether the torque is applied. 請求項12又は13に記載の電動パワーステアリング装置を備えた車両。   A vehicle comprising the electric power steering device according to claim 12. 請求項10又は11に記載のトルクセンサを備えたトランスミッション。   A transmission comprising the torque sensor according to claim 10. 請求項15に記載のトランスミッションを備えた車両。   A vehicle comprising the transmission according to claim 15.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113758623A (en) * 2021-09-06 2021-12-07 西红柿科技(武汉)有限公司 Adjustable steel structure stress monitoring sensor

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