JP2008241411A

JP2008241411A - Rudder angle detector

Info

Publication number: JP2008241411A
Application number: JP2007081160A
Authority: JP
Inventors: Kaname Aoki; 要青木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】検出手段に異常があったとしても正確な舵角を検出できるようにする。
【解決手段】操舵軸１３と一体的に回転する第１歯車４１を設け、この第１歯車４１に複数の連動歯車４３Ａ，４３Ｂを介して連動して回転する第２歯車４２を設ける。第２歯車４２は、第１歯車４１と歯数が異なり、第１歯車４１に対して相対回転する。複数の連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、互いに歯数が異なる。そして、第２歯車４２の回転角度に応じた信号を第１検出手段４９により出力し、複数の連動歯車４３Ａ，４３Ｂの回転角度に応じた信号を複数の第２検出手段５２により出力する。第１検出手段４９及び複数の第２検出手段５２により出力された３つ以上の信号のうちの２つを選択してなる複数の組み合わせから、複数の操舵軸１３の回転角度を演算して求める。
【選択図】図２An accurate steering angle can be detected even if there is an abnormality in a detecting means.
A first gear 41 that rotates integrally with a steering shaft 13 is provided, and a second gear 42 that rotates in conjunction with the first gear 41 via a plurality of interlocking gears 43A and 43B is provided. The second gear 42 has a different number of teeth from the first gear 41 and rotates relative to the first gear 41. The plurality of interlocking gears 43A and 43B have different numbers of teeth. Then, a signal corresponding to the rotation angle of the second gear 42 is output by the first detection unit 49, and a signal corresponding to the rotation angle of the plurality of interlocking gears 43 A and 43 B is output by the plurality of second detection units 52. The rotation angles of the plurality of steering shafts 13 are calculated and obtained from a plurality of combinations obtained by selecting two of the three or more signals output by the first detection unit 49 and the plurality of second detection units 52. .
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、自動車等の車両に用いられる舵角検出装置に関する。 The present invention relates to a steering angle detection device used for a vehicle such as an automobile.

例えば、自動車では、ステアリングホイールから操向車輪に至る操舵系に電動式又は油圧式のパワーステアリング装置が連結されており、パワーステアリング装置から操舵系に操舵補助力を付与することでドライバーの操舵負担を軽減している。また、パワーステアリング装置に、ステアリングホイールの操舵角度を検出する舵角検出装置を設けた技術も公知であり、検出された舵角は操舵補助制御等のために用いられている。 For example, in an automobile, an electric or hydraulic power steering device is connected to a steering system from a steering wheel to a steering wheel, and a steering assisting force is applied to the steering system by applying a steering assist force from the power steering device to the steering system. Has been reduced. In addition, a technique in which a power steering device is provided with a steering angle detection device that detects the steering angle of a steering wheel is also known, and the detected steering angle is used for steering assist control and the like.

かかる舵角検出装置として、下記特許文献１には、電動パワーステアリング装置の減速機に回転型ポテンショメータを設け、減速機内のウォームホイールの側面に渦巻き溝を形成し、この渦巻き溝にポテンショメータの揺動アームを係合させると共に、ウォームホイールの回転に応じて揺動アームを揺動回転させて、ステアリングシャフトの回転角を検出する技術が開示されている。 As such a rudder angle detection device, in Patent Document 1 below, a rotary potentiometer is provided in a reduction gear of an electric power steering device, and a spiral groove is formed on a side surface of a worm wheel in the reduction gear. A technique for detecting the rotation angle of the steering shaft by engaging the arm and swinging and rotating the swing arm according to the rotation of the worm wheel is disclosed.

また、特許文献２には、操舵軸に歯車を設け、この歯車に噛み合う２つのさらなる小径歯車を備え、各小径歯車に付加的に永久磁石を設けるとともに、２つの小径歯車の回転に伴う永久磁石の磁束密度の変化をそれぞれ磁気センサで検出し、２つの磁気センサの出力から操舵軸の回転を求める技術が開示されている。
特開２００５−１１４６７６号公報特表平１１−５００８２８号公報 Further, in Patent Document 2, a gear is provided on the steering shaft, two additional small gears meshing with the gear are provided, and a permanent magnet is additionally provided on each small gear, and a permanent magnet associated with the rotation of the two small gears. Is disclosed in which a change in the magnetic flux density is detected by a magnetic sensor and rotation of a steering shaft is obtained from outputs of two magnetic sensors.
JP 2005-114676 A Japanese National Patent Publication No. 11-500828

特許文献１に開示された舵角検出装置では、渦巻き溝を形成することができる範囲が、ウォームホイールの側面の面積内に制限されるため、検出可能な舵角にも当然に制限が生じる。通常、ステアリングホイールの使用回転角度は、左右に２〜２．５回転（計４〜５回転）程度であるが、製造過程等では試験的にそれ以上回転させる場合があり、特許文献１の技術では、ステアリングホイールの回転制限によって所望通りに回すことができない可能性がある。また、ポテンショメータの揺動アームを渦巻き溝に係合させているので、これらの摩耗により耐久性や検出精度が低下したり、或いは、揺動アームが溝から外れて正規の位置を逸脱し、誤作動したりするおそれがある。 In the rudder angle detection device disclosed in Patent Document 1, the range in which the spiral groove can be formed is limited within the area of the side surface of the worm wheel, and thus the detectable rudder angle is naturally limited. Normally, the rotation angle of the steering wheel is about 2 to 2.5 rotations (4 to 5 rotations in total) on the left and right sides. Then, there is a possibility that the steering wheel cannot be rotated as desired due to the rotation limitation of the steering wheel. In addition, since the swing arm of the potentiometer is engaged with the spiral groove, these wears reduce durability and detection accuracy, or the swing arm deviates from the groove and deviates from the normal position. There is a risk of operation.

一方、特許文献２に開示された技術では、小径歯車の回転角度を磁気センサによって検出しているため、検出可能な舵角の制限が少なく、センサや歯車の接触に伴う摩耗もないので特許文献１の技術に比べて耐久性や検知精度に優れている。しかし、２つの磁気センサの出力のみで舵角を求めているため、一方の磁気センサが故障や検出ミスによって不正確な信号を出力すると、もはや舵角を求めることは不可能となる。 On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, since the rotation angle of the small-diameter gear is detected by a magnetic sensor, there are few restrictions on the rudder angle that can be detected, and there is no wear due to contact between the sensor and the gear. Compared to the first technology, it is superior in durability and detection accuracy. However, since the steering angle is obtained only from the outputs of the two magnetic sensors, if one of the magnetic sensors outputs an inaccurate signal due to a failure or a detection error, the steering angle can no longer be obtained.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、いずれかの検出手段（センサ）に異常が生じたとしても正確に舵角を求めることができる舵角検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a rudder angle detection device that can accurately obtain a rudder angle even if an abnormality occurs in any of the detection means (sensors). Objective.

本発明は、ステアリング装置の操舵軸に連動して互いに異なる回転数で回転する３つ以上の回転体と、
各回転体に対応して設けられ、各回転体の回転を検出して回転角度に応じた信号を出力する３つ以上の検出手段と、
前記各検出手段により出力された３つ以上の信号のうちの２つを選択してなる複数の組み合わせから複数の前記操舵軸の回転角度を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とするものである。 The present invention includes three or more rotating bodies that rotate at different rotational speeds in conjunction with a steering shaft of a steering device;
Three or more detection means provided corresponding to each rotating body, detecting the rotation of each rotating body and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
Calculating means for calculating rotation angles of the plurality of steering shafts from a plurality of combinations formed by selecting two of the three or more signals output by the detection means. To do.

これによれば、操舵軸の回転角度（舵角）を複数求めることができるので、いずれかの検出手段が故障等により適切に機能せず、いずれかの組み合わせに係る回転角度が誤っていたとしても、他の組み合わせから正確な回転角度を得ることが可能となる。 According to this, since a plurality of rotation angles (steering angles) of the steering shaft can be obtained, it is assumed that one of the detection means does not function properly due to a failure or the like, and the rotation angle related to any combination is incorrect. However, an accurate rotation angle can be obtained from other combinations.

本発明は、ステアリング装置の操舵軸と一体的に回転する第１歯車と、
この第１歯車に対して相対回転可能に設けられるとともに、前記第１歯車の歯数とは異なる歯数を有する第２歯車と、
互いに異なる歯数を有するとともに、前記第１，第２歯車に同時に噛み合うことによって前記第１歯車の回転に連動して前記第２歯車を回転させる複数の連動歯車と、
前記第１歯車に対する前記第２歯車の相対的な回転を検出し、この回転角度に応じた信号を出力する第１検出手段と、
複数の前記連動歯車のうち少なくとも２つの連動歯車の回転を検出し、この回転角度に応じた信号を出力する複数の第２検出手段と、
前記第１検出手段及び複数の前記第２検出手段により出力された３つ以上の信号のうち、２つを選択してなる複数の組み合わせから複数の前記操舵軸の回転角度を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とするものである。 The present invention includes a first gear that rotates integrally with a steering shaft of a steering device,
A second gear provided so as to be rotatable relative to the first gear and having a number of teeth different from the number of teeth of the first gear;
A plurality of interlocking gears having different numbers of teeth and rotating the second gear in conjunction with the rotation of the first gear by simultaneously meshing with the first and second gears;
First detection means for detecting relative rotation of the second gear with respect to the first gear and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
A plurality of second detection means for detecting the rotation of at least two of the plurality of interlocking gears and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
Calculating means for calculating rotation angles of the plurality of steering shafts from a plurality of combinations formed by selecting two of the three or more signals output by the first detecting means and the plurality of second detecting means; , Are provided.

これによれば、操舵軸の回転角度（舵角）を複数求めることができるので、いずれかの検出手段が故障等により適切に機能せず、いずれかの組み合わせに係る回転角度が誤っていたとしても、他の組み合わせから正確な回転角度を得ることが可能となる。
また、第１検出手段は第２歯車の絶対的な回転ではなく、第１歯車に対する第２歯車の相対的な回転を検出するため、第１検出手段によって検出する第２歯車の回転範囲を小さくすることができる。したがって、第１検出手段によって検出する第２歯車の回転範囲をより大きくする余裕ができ、その分第１検出手段の出力を用いて検出可能な操舵軸（第１歯車）の回転角度（回転数）を大きくすることが可能となる。そのため、検出可能な操舵軸の回転数の制限を実質的になくすことができる。 According to this, since a plurality of rotation angles (steering angles) of the steering shaft can be obtained, it is assumed that one of the detection means does not function properly due to a failure or the like, and the rotation angle related to any combination is incorrect. However, an accurate rotation angle can be obtained from other combinations.
Further, since the first detection means detects the relative rotation of the second gear with respect to the first gear, not the absolute rotation of the second gear, the rotation range of the second gear detected by the first detection means is reduced. can do. Therefore, there is a margin for further increasing the rotation range of the second gear detected by the first detection means, and accordingly, the rotation angle (number of rotations) of the steering shaft (first gear) that can be detected using the output of the first detection means. ) Can be increased. Therefore, it is possible to substantially eliminate the limit on the number of rotations of the steering shaft that can be detected.

演算により求められた複数の回転角度は、その１つを主たる回転角度（通常、舵角として用いられる回転角度）として用い、他を主たる回転角度のフェイル検出用として用いることができる。この場合、主たる回転角度が正しいか否かを他の回転角度を用いてチェックすることができる。 One of the plurality of rotation angles obtained by calculation can be used as a main rotation angle (usually a rotation angle used as a steering angle), and the other can be used for fail detection of the main rotation angle. In this case, whether or not the main rotation angle is correct can be checked using another rotation angle.

本発明によれば、いずれかの検出手段に異常が生じたとしても正確な舵角を得ることができる。 According to the present invention, an accurate steering angle can be obtained even if an abnormality occurs in any of the detection means.

図１は、電動パワーステアリング装置１０の模式図である。この電動パワーステアリング装置１０は、例えば自動車に搭載され、ステアリングホイール（操舵部材）１１に加わるドライバーの操舵動作に応じて、タイヤ（操向車輪）１２の向きを変えるための操舵軸１３を備えている。この操舵軸１３は、上端部にステアリングホイール１１が取り付けられた第１の軸部１４と、この第１の軸部１４にトーションバー１５を介して連結された第２の軸部１６とを有し、ステアリングホイール１１の回転が直接的に伝達されるようになっている。 FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus 10. This electric power steering device 10 is mounted on, for example, an automobile, and includes a steering shaft 13 for changing the direction of a tire (steering wheel) 12 in accordance with a steering operation of a driver applied to a steering wheel (steering member) 11. Yes. The steering shaft 13 includes a first shaft portion 14 having a steering wheel 11 attached to an upper end portion, and a second shaft portion 16 connected to the first shaft portion 14 via a torsion bar 15. In addition, the rotation of the steering wheel 11 is directly transmitted.

第２の軸部１６の下端には、自在継手１７，１８及び中間軸１９を介してステアリングギヤ２０が連結されている。ステアリングギヤ２０は、ピニオン軸２１及びラック軸２２を備えたラックアンドピニオン式とされ、ピニオン軸２１は、上端が自在継手１８に連結され、下部にピニオン歯２１ａを備えている。ラック軸２２は、ピニオン歯２１ａに噛み合うラック歯２２ａを備えている。 A steering gear 20 is connected to the lower end of the second shaft portion 16 via universal joints 17 and 18 and an intermediate shaft 19. The steering gear 20 is of a rack and pinion type including a pinion shaft 21 and a rack shaft 22, and the pinion shaft 21 is connected to the universal joint 18 at the upper end and includes pinion teeth 21a at the lower portion. The rack shaft 22 includes rack teeth 22a that mesh with the pinion teeth 21a.

ラック軸２２は、ラック軸用ハウジング２３内に軸方向（左右方向）移動自在に支持されており、ラック軸２２の軸方向両端には、タイロッド２４及びナックルアーム２５を介してタイヤ１２が連結されている。ピニオン軸２１は、ラック軸用ハウジング２３に交差した状態で連なるピニオン軸用ハウジング２６に軸心回り回転自在に支持されている。 The rack shaft 22 is supported in the rack shaft housing 23 so as to be movable in the axial direction (left and right direction). The tire 12 is connected to both ends of the rack shaft 22 in the axial direction via tie rods 24 and knuckle arms 25. ing. The pinion shaft 21 is supported by a pinion shaft housing 26 that is continuous with the rack shaft housing 23 so as to be rotatable about its axis.

上記構成において、操舵のためにステアリングホイール１１を回転操作すると、操舵軸１３、中間軸１９等を介して連結されたピニオン軸２１が回転し、この回転が、ピニオン歯２１ａとラック歯２２ａとの噛合部においてラック軸２２の軸方向の移動に変換される。このラック軸２２の移動は、タイロッド２４を介して左右のナックルアーム２５に伝わり、これらのナックルアーム２５の押し引きにより左右のタイヤ１２がステアリングホイール１１の操作方向に操舵される。
ここに、ステアリングホイール１１とタイヤ１２との間の各軸１３，１９，２１，２２や各部品１７，１８，２４，２５等は、ステアリングホイール１１に付与された操舵力をタイヤ１２に伝達する操舵力伝達機構を構成している。 In the above configuration, when the steering wheel 11 is rotated for steering, the pinion shaft 21 connected via the steering shaft 13, the intermediate shaft 19 and the like is rotated, and this rotation is caused by the pinion teeth 21a and the rack teeth 22a. It is converted into an axial movement of the rack shaft 22 at the meshing portion. The movement of the rack shaft 22 is transmitted to the left and right knuckle arms 25 through tie rods 24, and the left and right tires 12 are steered in the operation direction of the steering wheel 11 by pushing and pulling these knuckle arms 25.
Here, the shafts 13, 19, 21, 22 and the parts 17, 18, 24, 25, etc. between the steering wheel 11 and the tire 12 transmit the steering force applied to the steering wheel 11 to the tire 12. A steering force transmission mechanism is configured.

操舵軸１３の第２の軸部１６には、減速機構３０を介して電動モータ３１が連結されている。減速機構３０は、電動モータ３１の出力軸に一体回転可能に連結されたウォーム３２と、このウォーム３２に噛み合うウォームホイール３３とを備え、ウォームホイール３３は、第２の軸部１６に一体回転可能に連結されている。したがって、電動モータ３１の回転動力は、減速機構３０により減速された状態で第２の軸部１６に伝達される。 An electric motor 31 is connected to the second shaft portion 16 of the steering shaft 13 via a speed reduction mechanism 30. The speed reduction mechanism 30 includes a worm 32 that is connected to an output shaft of the electric motor 31 so as to be integrally rotatable, and a worm wheel 33 that meshes with the worm 32, and the worm wheel 33 can rotate integrally with the second shaft portion 16. It is connected to. Therefore, the rotational power of the electric motor 31 is transmitted to the second shaft portion 16 while being decelerated by the speed reduction mechanism 30.

電動モータ３１は、第１の軸部１４と第２の軸部１６との相対的な回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示略）の検出結果や、車速、ステアリングホイール１１の舵角等に基づいて駆動され、ステアリングホイール１１から入力された操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するようになっている。ここに、電動モータ３１及び減速機構３０は、ステアリングホイール１１からタイヤ１２に至る操舵力伝達機構にモータ動力による操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。また、本実施形態のパワーステアリング装置１０は、操舵軸１３に対して操舵補助力を付与する操舵軸アシスト（コラムアシスト）式の操舵機構（Ｃ−ＥＰＳ）とされている。 The electric motor 31 detects a detection result of a torque sensor (not shown) that detects a steering torque based on a relative rotational displacement amount between the first shaft portion 14 and the second shaft portion 16, the vehicle speed, and the steering wheel 11. Driven based on the angle or the like, a steering assist force is generated in accordance with the steering torque input from the steering wheel 11. Here, the electric motor 31 and the speed reduction mechanism 30 constitute a steering assist unit that applies a steering assist force by the motor power to the steering force transmission mechanism from the steering wheel 11 to the tire 12. Further, the power steering device 10 of the present embodiment is a steering shaft assist (column assist) type steering mechanism (C-EPS) that applies a steering assist force to the steering shaft 13.

操舵軸１３には、本発明に係る舵角検出装置４０が設けられている。図２は、舵角検出装置４０の概略的な断面図であり、舵角検出装置４０は、第２の軸部１６と同軸心状に配置された第１歯車４１及び第２歯車（回転体）４２と、第１歯車４１と第２歯車４２とを連動して回転させる２つの連動歯車（回転体）４３Ａ，４３Ｂと、第１歯車４１に対する第２歯車４２の相対的な回転を検出し、この回転角度に応じた信号を出力する第１検出手段４９と、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂの回転を検出し、この回転角度に応じた信号をそれぞれ検出する２つの第２検出手段５２と、有している。 The steering shaft 13 is provided with a steering angle detection device 40 according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the rudder angle detection device 40. The rudder angle detection device 40 includes a first gear 41 and a second gear (rotary body) arranged coaxially with the second shaft portion 16. ) 42, two interlocking gears (rotating bodies) 43A and 43B that rotate the first gear 41 and the second gear 42 in conjunction with each other, and the relative rotation of the second gear 42 with respect to the first gear 41 are detected. First detection means 49 for outputting a signal corresponding to the rotation angle, and two second detection means 52 for detecting the rotation of the two interlocking gears 43A and 43B and detecting the signal corresponding to the rotation angle, respectively Have.

第１歯車４１は、減速機構３０のウォームホイール３３上に一体形成されることによって第２の軸部１６と一体回転可能であり、第２歯車４２は、第１歯車４１の上側において第２の軸部１６に対して相対回転可能に設けられている。第１歯車４１と第２歯車４２とは同径であるが、歯数がわずかに異なっている。２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、第１歯車４１及び第２歯車４２よりも小径であり、第１歯車４１及び第２歯車４２の外周側において両者４１，４２に跨るように配置されている。また、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、互いに対向する位置に（１８０°間隔で）配置され、電動パワーステアリング装置１０のハウジング等に回転自在に支持されている。そして、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、第１，第２歯車４１，４２に同時に噛み合い、第２の軸部１６（操舵軸１３）の回転に伴う第１歯車４１の回転を第２歯車４２に伝達する。 The first gear 41 is integrally formed on the worm wheel 33 of the speed reduction mechanism 30 so as to be able to rotate integrally with the second shaft portion 16, and the second gear 42 is a second gear on the upper side of the first gear 41. The shaft portion 16 is provided so as to be rotatable relative to the shaft portion 16. The first gear 41 and the second gear 42 have the same diameter, but the number of teeth is slightly different. The two interlocking gears 43 A and 43 B are smaller in diameter than the first gear 41 and the second gear 42, and are disposed so as to straddle both the 41 and 42 on the outer peripheral side of the first gear 41 and the second gear 42. The two interlocking gears 43A and 43B are disposed at positions facing each other (at intervals of 180 °), and are rotatably supported by the housing or the like of the electric power steering device 10. The two interlocking gears 43A and 43B mesh with the first and second gears 41 and 42 at the same time, and the rotation of the first gear 41 accompanying the rotation of the second shaft portion 16 (steering shaft 13) causes the second gear 42 to rotate. To communicate.

第１検出手段４９は、第２の軸部１６に固定された永久磁石４４（硬磁性体）と、永久磁石４４により形成される磁界内で永久磁石４４を囲むように配置されて磁気回路を形成し、この磁気回路における磁束密度が永久磁石４４との周方向の相対的な位相ズレにより変化する軟磁性体からなる２つの磁気ヨーク４５と、この磁気ヨーク４５を囲むように配置された軟磁性体からなる２つの集磁リング４６と、２つの集磁リング４６の間に発生する磁束密度を検出する第１磁気センサ４７とを有している。 The first detection means 49 is disposed so as to surround the permanent magnet 44 within a magnetic field formed by the permanent magnet 44 (hard magnetic body) fixed to the second shaft portion 16 and the permanent magnet 44, and the magnetic circuit. And two magnetic yokes 45 made of a soft magnetic material whose magnetic flux density in the magnetic circuit changes due to a relative phase shift in the circumferential direction with the permanent magnet 44, and a soft yoke disposed so as to surround the magnetic yoke 45. Two magnetic flux collecting rings 46 made of a magnetic material and a first magnetic sensor 47 for detecting a magnetic flux density generated between the two magnetic flux collecting rings 46 are provided.

図３は、舵角検出装置４０の概略的な斜視図であり（ただし、集磁リング４６は省略してある）、図４は、永久磁石４４、磁気ヨーク４５及び集磁リング４６の分解斜視図である。永久磁石４４は円筒形状に形成され、各６極のＮ極及びＳ極（合計１２極）が周方向に等間隔で着磁されている。永久磁石４４は、第２の軸部１６の外周面に嵌合され、第２の軸部１６とともに回転する。 3 is a schematic perspective view of the rudder angle detection device 40 (however, the magnetism collecting ring 46 is omitted), and FIG. 4 is an exploded perspective view of the permanent magnet 44, the magnetic yoke 45, and the magnetism collecting ring 46. FIG. The permanent magnet 44 is formed in a cylindrical shape, and 6 N poles and S poles (12 poles in total) are magnetized at equal intervals in the circumferential direction. The permanent magnet 44 is fitted to the outer peripheral surface of the second shaft portion 16 and rotates together with the second shaft portion 16.

２つの磁気ヨーク４５はそれぞれ環状に形成され、互いに平行で軸方向に離間して配置されている。また、２つの磁気ヨーク４５は、永久磁石４４の外周に適当な隙間をあけて配置されている。各磁気ヨーク４５の内周縁には、他方の磁気ヨーク４５に向けて突出する磁極爪４５ａが周方向に等間隔に形成されている。磁極爪４５ａの数は、永久磁石４４のＮ極又はＳ極と同じ数に設定され、本実施形態では、各磁気ヨーク４５に６個の磁極爪４５ａが設けられている。 The two magnetic yokes 45 are each formed in an annular shape, and are arranged parallel to each other and spaced apart in the axial direction. Further, the two magnetic yokes 45 are arranged on the outer periphery of the permanent magnet 44 with an appropriate gap. On the inner peripheral edge of each magnetic yoke 45, magnetic pole claws 45a protruding toward the other magnetic yoke 45 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The number of magnetic pole claws 45a is set to be the same as the number of N poles or S poles of the permanent magnet 44. In this embodiment, each magnetic yoke 45 is provided with six magnetic pole claws 45a.

磁極爪４５ａは、正面視で２等辺三角形状（先細り形状）に形成されている。一方の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａと、他方の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａとは、周方向に位相がずらされるとともに、一方の磁気ヨーク４５の隣接する２つの磁極爪４５ａの中間に他方の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａが入り込み、全ての磁極爪４５ａの間隔が周方向にわたって等しくなるように配置されている。 The magnetic pole claw 45a is formed in an isosceles triangular shape (tapered shape) in a front view. The magnetic pole claw 45a of one magnetic yoke 45 and the magnetic pole claw 45a of the other magnetic yoke 45 are shifted in phase in the circumferential direction, and the other magnetic pole claw 45a of one magnetic yoke 45 is in the middle of the other two magnetic pole claws 45a. The magnetic pole 45a of the magnetic yoke 45 is inserted, and all the magnetic pole claws 45a are arranged so that the intervals between them are equal in the circumferential direction.

また、２つの磁気ヨーク４５は、図２及び図３に示すように、円筒形状のモールド樹脂５０に覆われて一体化されている。磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａは、図２に示すように、モールド樹脂５０の内周面に露出している。モールド樹脂５０の筒内には、永久磁石４４が相対回転可能に挿入されている。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the two magnetic yokes 45 are covered and integrated with a cylindrical mold resin 50. The magnetic pole claw 45a of the magnetic yoke 45 is exposed on the inner peripheral surface of the mold resin 50, as shown in FIG. A permanent magnet 44 is inserted into the cylinder of the mold resin 50 so as to be relatively rotatable.

図２及び図４に示すように、２つの集磁リング４６はそれぞれ環状に形成され、互いに平行で軸方向に離間して配置されている。また、２つの集磁リング４６は、それぞれ各磁気ヨーク４５の外周側に適当な隙間をあけて配置されている。各集磁リング４６には、径方向に突出する集磁部５１が設けられている。一方の集磁リング４６の集磁部５１と、他方の集磁リング４６の集磁部５１とは、軸方向に対向して配置され、両集磁部５１のギャップには第１磁気センサ４７が配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 4, the two magnetism collecting rings 46 are each formed in an annular shape, and are arranged parallel to each other and spaced apart in the axial direction. Further, the two magnetism collecting rings 46 are arranged with appropriate gaps on the outer peripheral sides of the respective magnetic yokes 45. Each magnetism collecting ring 46 is provided with a magnetism collecting portion 51 projecting in the radial direction. The magnetism collecting part 51 of one magnetism collecting ring 46 and the magnetism collecting part 51 of the other magnetism collecting ring 46 are arranged to face each other in the axial direction, and a first magnetic sensor 47 is disposed in the gap between the two magnetism collecting parts 51. Is arranged.

第１磁気センサ４７は、一方の集磁リング４６と他方の集磁リング４６との間に生じる磁束密度を検出するものであり、例えば、ホールＩＣ、ホール素子、磁気抵抗素子等が用いられている。第１磁気センサ４７は、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。集磁リング４６及び第１磁気センサ４７は、例えば樹脂等によってモールドすることによって一体化され、電動パワーステアリング装置１０のハウジング等に取付固定されている。 The first magnetic sensor 47 detects a magnetic flux density generated between one magnetism collecting ring 46 and the other magnetism collecting ring 46. For example, a Hall IC, a Hall element, a magnetoresistive element or the like is used. Yes. The first magnetic sensor 47 converts the detected magnetic flux density into an electrical signal (for example, a voltage signal) and outputs it. The magnetism collecting ring 46 and the first magnetic sensor 47 are integrated by molding with, for example, resin or the like, and are attached and fixed to the housing or the like of the electric power steering apparatus 10.

図２及び図３に示すように、第２歯車４２は、モールド樹脂５０の下端部に一体的に設けられており、第２の軸部１６及び永久磁石４４に対して相対回転可能である。第２歯車４２は、第１歯車４１や第２の軸部１６との間で芯ズレを生じないように、例えば、適宜ガイドを介して第１歯車４１上に相対回転自在に支持される。なお、第２歯車４２は、モールド樹脂５０の外周面に直接形成することもできる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the second gear 42 is provided integrally with the lower end portion of the mold resin 50, and is rotatable relative to the second shaft portion 16 and the permanent magnet 44. The second gear 42 is supported on the first gear 41 via a guide, for example, so as to be relatively rotatable so as not to cause misalignment between the first gear 41 and the second shaft portion 16. The second gear 42 can also be directly formed on the outer peripheral surface of the mold resin 50.

第１歯車４１の歯数は、ｍｎ（ｍは連動歯車４３Ａ，４３Ｂの個数（本実施形態では２）、ｎは１以上の整数）に設定され、第２歯車４２の歯数は、ｍｎ±ｍに設定されている。例えば、第１歯車４１の歯数が６０（ｍ＝２，ｎ＝３０）である場合、第２歯車４２の歯数は５８又は６２となる。以下では、第１歯車４１の歯数を６０とし、第２歯車４２の歯数を５８とした場合について説明する。 The number of teeth of the first gear 41 is set to mn (m is the number of interlocking gears 43A and 43B (in this embodiment, 2), n is an integer of 1 or more), and the number of teeth of the second gear 42 is mn ±. m is set. For example, when the number of teeth of the first gear 41 is 60 (m = 2, n = 30), the number of teeth of the second gear 42 is 58 or 62. Hereinafter, a case where the number of teeth of the first gear 41 is 60 and the number of teeth of the second gear 42 is 58 will be described.

図１に示すように、ステアリングホイール１１を回転操作すると、第１の軸部１４及びトーションバー１５を介して第２の軸部１６が回転し、図２に示すように、第１歯車４１も一体的に回転する。この際、連動歯車４３Ａ，４３Ｂを介して第２歯車４２も連動して回転するが、第２歯車４２の歯数と第１歯車４１の歯数とが異なっているため、第２歯車４２は、第１歯車４１に対して周方向に位相をずらしながら回転する。 As shown in FIG. 1, when the steering wheel 11 is rotated, the second shaft portion 16 rotates via the first shaft portion 14 and the torsion bar 15, and as shown in FIG. Rotates integrally. At this time, the second gear 42 also rotates in conjunction with the interlocking gears 43A and 43B. However, since the number of teeth of the second gear 42 and the number of teeth of the first gear 41 are different, the second gear 42 is The first gear 41 rotates while shifting its phase in the circumferential direction.

第１歯車４１の歯数が６０で、第２歯車４２の歯数が５８の場合、第１歯車４１が１回転すると、第２歯車４２はそれよりも歯数２つ分だけ回転が進む。この量を回転角度に換算すると、１２°（＝３６０°×（６０−５８）／６０）となる。
一方、第２の軸部１６が１回転すると、第２の軸部１６に固定された永久磁石４４もともに１回転する。これに対して第２歯車４２と一体的に回転する磁気ヨーク４５は、１回転に加えて１２°回転することになるので、永久磁石２５に対して周方向に１２°だけ位相がずれることになる。 When the number of teeth of the first gear 41 is 60 and the number of teeth of the second gear 42 is 58, when the first gear 41 rotates once, the second gear 42 rotates by the number of teeth by two. When this amount is converted into a rotation angle, it is 12 ° (= 360 ° × (60−58) / 60).
On the other hand, when the second shaft portion 16 makes one revolution, the permanent magnet 44 fixed to the second shaft portion 16 also makes one revolution. On the other hand, since the magnetic yoke 45 that rotates integrally with the second gear 42 rotates 12 ° in addition to one rotation, the phase shifts by 12 ° in the circumferential direction with respect to the permanent magnet 25. Become.

ステアリングホイール１１を中立位置にした状態（左右にステアリングホイール１１を切っていない状態）では、図５（ｂ）に示すように、磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａは、その中心が永久磁石２５のＮ極とＳ極の中間に配置されている。このため、磁極爪４５ａには、Ｎ極及びＳ極から同数の磁力線が出入りし、一方の磁気ヨーク４５と、他方の磁気ヨーク４５の間で磁力線が閉じることになる。したがって、図２に示すように、磁気ヨーク４５の外周に配置された集磁リング４６にも磁束は生じず、第１磁気センサ４７で検出する磁束密度は０となる。 In a state where the steering wheel 11 is in the neutral position (a state where the steering wheel 11 is not cut to the left and right), the magnetic pole claw 45a of the magnetic yoke 45 is centered on the N of the permanent magnet 25 as shown in FIG. It is arranged between the pole and the S pole. For this reason, the same number of magnetic lines of force enter and exit the magnetic pole claw 45 a from the N and S poles, and the magnetic lines of force close between the one magnetic yoke 45 and the other magnetic yoke 45. Therefore, as shown in FIG. 2, no magnetic flux is generated in the magnetism collecting ring 46 arranged on the outer periphery of the magnetic yoke 45, and the magnetic flux density detected by the first magnetic sensor 47 is zero.

ステアリングホイール１１を操作し、第２の軸部１６、永久磁石４４、及び第１歯車４１が回転すると、連動歯車４３Ａ，４３Ｂを介して第２歯車４２及び磁気ヨーク４５が位相を進めながら回転する。これにより、図５（ａ）（ｃ）に示すように、磁極爪４５ａの中心がＮ極とＳ極の境界から左右方向（周方向）にずれる。これにより、磁気ヨーク４５には、ＮまたはＳの極性を有する磁力線が増加する。 When the steering wheel 11 is operated and the second shaft portion 16, the permanent magnet 44, and the first gear 41 rotate, the second gear 42 and the magnetic yoke 45 rotate while advancing the phase via the interlocking gears 43A and 43B. . As a result, as shown in FIGS. 5A and 5C, the center of the magnetic pole claw 45a is shifted in the left-right direction (circumferential direction) from the boundary between the N pole and the S pole. As a result, magnetic field lines having N or S polarity increase in the magnetic yoke 45.

例えば、図５（ａ）に示すように、上側の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａに対向するＮ極の面積がＳ極より大きくなると、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より大きくなる。また、下側の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａに対向するＮ極の面積がＳ極よりも小さくなると、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より小さくなる。その結果、上側の磁気ヨーク４５から下側の磁気ヨーク４５への磁束が生じ、この磁束密度は、磁極爪４５ａに対するＮ極及びＳ極の面積の差が大きいほど大きくなる。 For example, as shown in FIG. 5A, when the area of the N pole facing the magnetic pole claw 45a of the upper magnetic yoke 45 is larger than the S pole, the magnetic flux entering from the N pole is larger than the magnetic flux exiting to the S pole. Become. When the area of the N pole facing the magnetic pole claw 45a of the lower magnetic yoke 45 is smaller than the S pole, the magnetic flux entering from the N pole is smaller than the magnetic flux exiting to the S pole. As a result, a magnetic flux is generated from the upper magnetic yoke 45 to the lower magnetic yoke 45, and the magnetic flux density increases as the difference in the area of the N pole and the S pole with respect to the magnetic pole claw 45a increases.

逆に、図５（ｃ）に示すように、上側の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａに対向するＮ極の面積がＳ極より小さくなると、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より小さくなる。また、下側の磁気ヨーク４５の磁極爪４５ａに対向するＮ極の面積がＳ極よりも大きくなると、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より大きくなる。その結果、下側の磁気ヨーク４５から上側の磁気ヨーク４５への磁束が生じ、この磁束密度は、磁極爪４５ａに対するＮ極及びＳ極の面積の差が大きいほど大きくなる。 On the contrary, as shown in FIG. 5C, when the area of the N pole facing the magnetic pole claw 45a of the upper magnetic yoke 45 is smaller than the S pole, the magnetic flux entering from the N pole is more than the magnetic flux exiting to the S pole. Get smaller. Further, when the area of the N pole facing the magnetic pole claw 45a of the lower magnetic yoke 45 is larger than the S pole, the magnetic flux entering from the N pole becomes larger than the magnetic flux going out to the S pole. As a result, a magnetic flux is generated from the lower magnetic yoke 45 to the upper magnetic yoke 45, and the magnetic flux density increases as the difference in the area of the N pole and the S pole with respect to the magnetic pole claw 45a increases.

このようにして上下の磁気ヨーク４５の間に生じた磁束は、それぞれ集磁リング４６に誘導され、集磁リング４６に設けられた集磁部５１に集中する。そして、上下の集磁部５１の間に発生する磁束密度を第１磁気センサ４７で検出することにより、磁気ヨーク４５の全周で発生する磁束密度の平均を検出することができる。 The magnetic fluxes generated between the upper and lower magnetic yokes 45 are guided to the magnetic flux collecting rings 46 and concentrated on the magnetic flux collecting portions 51 provided on the magnetic flux collecting rings 46. The average of the magnetic flux density generated on the entire circumference of the magnetic yoke 45 can be detected by detecting the magnetic flux density generated between the upper and lower magnetic flux collectors 51 with the first magnetic sensor 47.

図６は、ある磁極爪４５ａが永久磁石４４回りに相対移動する様子を示す概略図である。永久磁石４４は、６つのＮ極と６つのＳ極とを備えており、１組のＮ極及びＳ極の中心角θは、６０°となっている。そのため、磁極爪４５ａが永久磁石４４に対して６０°周方向に移動すると、磁気ヨーク４５に発生する磁束密度に１周期の変化が現れる。
図８（ａ）のグラフは、第１磁気センサ４７の出力信号を示しており、上述のように、磁極爪４５ａが永久磁石４４に対して６０°周方向に移動することによって、第１磁気センサ４７は１周期の正弦波を出力する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a certain magnetic pole claw 45 a moves relative to the permanent magnet 44. The permanent magnet 44 includes six N poles and six S poles, and the central angle θ of one set of N poles and S poles is 60 °. Therefore, when the magnetic pole claw 45 a moves in the circumferential direction of 60 ° with respect to the permanent magnet 44, a one-cycle change appears in the magnetic flux density generated in the magnetic yoke 45.
The graph of FIG. 8A shows the output signal of the first magnetic sensor 47. As described above, the magnetic pole claw 45a moves in the circumferential direction of 60 ° with respect to the permanent magnet 44. The sensor 47 outputs one cycle of a sine wave.

操舵軸１３（第２の軸部１６）の回転角度が０°のとき、磁極爪４５ａは図５（ｂ）に示すように中心がＮ極とＳ極との間に配置されるので、図８（ａ）に示すように第１磁気センサ４７の出力信号は０になる。そして、操舵軸１３が左右方向（±方向）に回転すると、図５（ａ）（ｃ）に示すように磁極爪４５ａが左右方向に移動するので、図８（ａ）に示すように第１磁気センサ４７の出力信号が増減する。 When the rotation angle of the steering shaft 13 (second shaft portion 16) is 0 °, the magnetic pole claw 45a is disposed between the N pole and the S pole as shown in FIG. As shown in FIG. 8A, the output signal of the first magnetic sensor 47 becomes zero. When the steering shaft 13 rotates in the left-right direction (± direction), the magnetic pole claw 45a moves in the left-right direction as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (c), so that the first as shown in FIG. 8 (a). The output signal of the magnetic sensor 47 increases or decreases.

磁気ヨーク４５は、第２の軸部１６の１回転で１２°位相が進むので、磁極爪４５ａが永久磁石４４に対して６０°（±３０°）移動する間に、第２の軸部１６は５回転（６０°÷１２°＝５）、すなわち、１８００°（±９００°）回転できることになる。言い換えると、第２の軸部１６の５回転を、磁気ヨーク４５の６０°の回転に変換し、この回転に伴う磁束密度の変化を第１磁気センサ４７によって検出し、１周期の正弦波として出力することができる。つまり、本実施形態では、第１磁気センサ４７の出力信号から、第２の軸部１６の５回転分の舵角が検出可能となっている。 Since the magnetic yoke 45 advances in phase by 12 ° with one rotation of the second shaft portion 16, the second shaft portion 16 is moved while the magnetic pole claw 45 a moves 60 ° (± 30 °) with respect to the permanent magnet 44. Can be rotated 5 times (60 ° ÷ 12 ° = 5), that is, 1800 ° (± 900 °). In other words, five rotations of the second shaft portion 16 are converted into 60 ° rotations of the magnetic yoke 45, and a change in magnetic flux density accompanying this rotation is detected by the first magnetic sensor 47, and is converted into a sine wave of one cycle. Can be output. That is, in the present embodiment, the steering angle for five rotations of the second shaft portion 16 can be detected from the output signal of the first magnetic sensor 47.

図３に示すように、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、第２歯車４２及び第１歯車４１よりも外径及び歯数が小さくなるように形成されている。また、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、互いに歯数が異なっている。具体的には、操舵軸１３を右方向の回転限界から左方向への回転限界まで回転させたときに、両限界位置のみで連動歯車４３Ａ，４３Ｂの回転位置が互いに一致するようにそれぞれの歯数が設定されている。 As shown in FIG. 3, the two interlocking gears 43 A and 43 B are formed so that the outer diameter and the number of teeth are smaller than those of the second gear 42 and the first gear 41. The two interlocking gears 43A and 43B have different numbers of teeth. Specifically, when the steering shaft 13 is rotated from the rotation limit in the right direction to the rotation limit in the left direction, the teeth of the gears 43A and 43B are aligned with each other only at the limit positions. Number is set.

図７は、連動歯車４３Ａ，４３Ｂの斜視図である。この連動歯車４３Ａ，４３Ｂには、各１極のＮ極及びＳ極が着磁され、連動歯車４３Ａ，４３Ｂの下側には、適当なギャップを介して第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂが配置されている。この第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂは、連動歯車４３Ａ，４３Ｂの回転に伴う磁束密度の変化を検出するものであり、例えば、ホールＩＣ、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）等が用いられ、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。ここで、第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂ及び連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、連動歯車４３Ａ，４３Ｂの回転角度に応じた信号を出力する第２検出手段を構成している。なお、第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂは、電動パワーステアリング装置１０のハウジング等に取付固定されている。連動歯車４３Ａ，４３Ｂには、単に永久磁石を貼り付けることによって磁性を与えてもよい。 FIG. 7 is a perspective view of the interlocking gears 43A and 43B. Each of the interlocking gears 43A and 43B is magnetized with one N-pole and S-pole, and the second and third magnetic sensors 48A and 48B are provided below the interlocking gears 43A and 43B via appropriate gaps. Is arranged. The second and third magnetic sensors 48A and 48B detect changes in magnetic flux density accompanying the rotation of the interlocking gears 43A and 43B. For example, a Hall IC, a Hall element, a magnetoresistive element (MR sensor), etc. The detected magnetic flux density is converted into an electric signal (for example, a voltage signal) and output. Here, the second and third magnetic sensors 48A and 48B and the interlocking gears 43A and 43B constitute second detection means for outputting a signal corresponding to the rotation angle of the interlocking gears 43A and 43B. The second and third magnetic sensors 48A and 48B are attached and fixed to the housing or the like of the electric power steering apparatus 10. The interlocking gears 43A and 43B may be magnetized by simply attaching a permanent magnet.

図８の（ｂ）（ｃ）は、２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂのそれぞれに添設した第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂの出力結果を示すグラフである。第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂは、それぞれ連動歯車４３Ａ，４３Ｂの１回転で１周期の信号を出力する。２つの連動歯車４３Ａ，４３Ｂは、本実施形態では、第１磁気センサ４７によって検出可能な舵角範囲である第２の軸部１６（操舵軸１３）の５回転（１８００°）の間に、一方の連動歯車４３Ａがｐ回転するのに対して、他方の連動歯車４３Ｂが（ｐ＋１）回転するように、それぞれの歯数が設定されている。したがって、第２の軸部１６の５回転の間に、一方の磁気センサ４８Ａは、ｐ周期分の信号を出力し、他方の磁気センサ４８Ｂは、（ｐ＋１）周期分の信号を出力する。 8B and 8C are graphs showing the output results of the second and third magnetic sensors 48A and 48B attached to the two interlocking gears 43A and 43B, respectively. The second and third magnetic sensors 48A and 48B output a signal of one cycle by one rotation of the interlocking gears 43A and 43B, respectively. In the present embodiment, the two interlocking gears 43 A and 43 B are between five rotations (1800 °) of the second shaft portion 16 (steering shaft 13) that is a steering angle range detectable by the first magnetic sensor 47. The number of teeth is set so that one interlocking gear 43A rotates p, while the other interlocking gear 43B rotates (p + 1). Therefore, during five rotations of the second shaft portion 16, one magnetic sensor 48A outputs a signal for p cycles, and the other magnetic sensor 48B outputs a signal for (p + 1) cycles.

舵角検出装置４０は、第１〜第３磁気センサ４７，４８Ａ，４８Ｂの出力信号から操舵軸１３の舵角（回転角度）を求める演算手段（図示略）を備えている。この演算手段はメモリーを含み、当該メモリーには、舵角に対応する各センサ４７，４８Ａ，４８Ｂの出力信号をテーブル化したもの（舵角テーブル）が予め記憶されている。舵角テーブルは、図８に示すように、例えば舵角がｃのときの各センサ４７，４８Ａ，４８Ｂの出力信号がそれぞれａ，ｂ，ｂ′であることを記録したものである。 The steering angle detection device 40 includes calculation means (not shown) for obtaining the steering angle (rotation angle) of the steering shaft 13 from the output signals of the first to third magnetic sensors 47, 48A, 48B. This calculation means includes a memory, and the memory stores in advance a table (steering angle table) of the output signals of the sensors 47, 48A, 48B corresponding to the steering angle. As shown in FIG. 8, the steering angle table records that the output signals of the sensors 47, 48A and 48B when the steering angle is c are a, b and b ', respectively.

そして、演算手段は、第１〜第３磁気センサ４７，４８Ａ，４８Ｂの出力信号をもとに舵角テーブルを参酌して舵角を演算する。
具体的に、演算手段は、第１磁気センサ４７と第２磁気センサ４８Ａとの出力信号の組み合わせ（組み合わせＡ）と、第１磁気センサ４７と第３磁気センサ４８Ｂとの出力信号の組み合わせ（組み合わせＢ）と、第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂの出力信号の組み合わせ（組み合わせＣ）とから、３つの舵角を演算により求める。例えば、図８に示す例では、組み合わせＡによって出力信号ａと出力信号ｂとから舵角ｃを求め、組み合わせＢによって出力信号ａと出力信号ｂ′とから舵角ｃを求め、組み合わせＣによって出力信号ｂと出力信号ｂ′とから舵角ｃを求める。 And a calculating means calculates a steering angle in consideration of a steering angle table based on the output signal of the 1st-3rd magnetic sensors 47, 48A, 48B.
Specifically, the calculation means includes a combination (combination A) of output signals of the first magnetic sensor 47 and the second magnetic sensor 48A and a combination (combination of output signals of the first magnetic sensor 47 and the third magnetic sensor 48B). B) and the combination of the output signals of the second and third magnetic sensors 48A and 48B (combination C), three steering angles are obtained by calculation. For example, in the example shown in FIG. 8, the steering angle c is obtained from the output signal a and the output signal b by the combination A, the steering angle c is obtained from the output signal a and the output signal b ′ by the combination B, and output by the combination C. The steering angle c is obtained from the signal b and the output signal b ′.

このように複数の舵角を求めることによって、いずれかの磁気センサや歯車の故障等によっていずれかの舵角が誤っていたとしても、他より正確な舵角を得ることが可能である。 By obtaining a plurality of steering angles in this way, even if one of the steering angles is incorrect due to a failure of one of the magnetic sensors or gears, it is possible to obtain a more accurate steering angle than the other.

演算手段によって求められた３つの舵角は、次の方法により用いることができる。
例えば組み合わせＡによって求められた舵角を、通常の舵角検出装置４０の検出結果（主たる舵角）とする。そして、適宜のタイミングで、組み合わせＡの舵角と他の組み合わせＢ、Ｃの舵角とを比較する。組み合わせＡの舵角が組み合わせＢ又はＣの舵角と異なっている場合には、組み合わせＡ又は組み合わせＢ，Ｃに関わる磁気センサや歯車等の何らかの不具合があると考えられるため、演算手段において異常発生と判断する。すなわち、組み合わせＢ，Ｃの舵角を組み合わせＡの舵角のチェック用（フェイル検出用）として用いる。 The three steering angles obtained by the calculation means can be used by the following method.
For example, the rudder angle obtained by the combination A is set as a detection result (main rudder angle) of the normal rudder angle detection device 40. And the steering angle of the combination A and the steering angles of the other combinations B and C are compared at an appropriate timing. When the steering angle of the combination A is different from the steering angle of the combination B or C, it is considered that there is some problem with the magnetic sensor, gear, etc. related to the combination A or the combination B, C. Judge. That is, the steering angles of the combinations B and C are used for checking the steering angle of the combination A (for fail detection).

そして、異常発生と判断した場合、アシスト補助動作を停止し、その旨をダッシュボード等に表示したり警音を発するなどの適宜報知手段によりドライバーに報知し、早期の修理を促すことができる。また、いずれかの組み合わせによる舵角が誤っていたとしても、他の組み合わせにより正確な舵角を得ることができるので、正確な舵角を応急処置的に検出結果として用いることができる。 If it is determined that an abnormality has occurred, the assist assisting operation is stopped, and the driver is informed by appropriate notifying means such as displaying it on the dashboard or generating a warning sound, thereby prompting early repair. Further, even if the rudder angle by any combination is incorrect, an accurate rudder angle can be obtained by another combination, so that the accurate rudder angle can be used as a detection result in an emergency manner.

組み合わせＡの舵角が、組み合わせＢ又はＣの舵角とは異なっていた場合、これらの組み合わせＡ〜Ｃの中から正確な舵角を判別するには、次のような方法を用いることができる。例えば、組み合わせＡの舵角がｃ、組み合わせＢの舵角がｃ、組み合わせＣの舵角がｃ′である場合には、最も少なく得られた舵角ｃ′を適正値として判別する。これは、組み合わせＡ及びＢに共通する第１磁気センサ４７等に何らかの不具合があり、その結果、組み合わせＡ及びＢの舵角ｃが組み合わせＣの舵角ｃ′とは異なる値になったものと考えられるからである。 When the steering angle of the combination A is different from the steering angle of the combination B or C, the following method can be used to determine an accurate steering angle from the combinations A to C. . For example, when the steering angle of the combination A is c, the steering angle of the combination B is c, and the steering angle of the combination C is c ′, the smallest obtained steering angle c ′ is determined as an appropriate value. This is because there is some trouble in the first magnetic sensor 47 and the like common to the combinations A and B, and as a result, the steering angle c of the combination A and B is different from the steering angle c ′ of the combination C. It is possible.

このような判別を行うことによって、いずれかの検出手段が故障や検出ミス等によって適切に機能していなくても、他の検出手段の出力信号から正確な舵角を求めることができる。 By making such a determination, an accurate steering angle can be obtained from the output signals of other detection means even if any of the detection means does not function properly due to a failure or a detection error.

上記のように、特定の組み合わせＡから求められた舵角を通常の舵角検出装置４０の検出結果として用いるのではなく、３つの舵角を常に舵角検出のために用いることもできる。この場合、演算手段において３つの舵角を常に比較し、比較の結果、全ての舵角が同じ値である場合には、その値を検出結果とする。
また、いずれかの舵角が他の舵角と異なっている場合には、最も正確であると考えられる舵角を適正値として判別する。この判別には、上記と同様に、最も少なく得られた舵角を適正値とする方法を用いることができる。 As described above, the steering angle obtained from the specific combination A is not used as the detection result of the normal steering angle detection device 40, but three steering angles can always be used for detection of the steering angle. In this case, the calculation means always compares the three steering angles, and if the result of the comparison shows that all the steering angles have the same value, that value is used as the detection result.
Further, when any one of the steering angles is different from the other steering angles, the steering angle considered to be most accurate is determined as an appropriate value. For this determination, a method of setting the smallest obtained steering angle to an appropriate value can be used as described above.

なお、磁気センサの数や、組み合わせの数がより多い場合には、相互に異なる舵角が得られたときに、最も多く得られた舵角を適正値として判別することが好ましい場合もある（例えば、磁気センサ数が５つで組み合わせ数が１０の場合）。したがって、その磁気センサの数や組み合わせの数に応じて、最も正確な舵角を判別することができる制御方法（演算方法）が適宜選択される。 When the number of magnetic sensors and the number of combinations are larger, it may be preferable to determine the most obtained steering angle as an appropriate value when different steering angles are obtained ( For example, when the number of magnetic sensors is 5 and the number of combinations is 10. Therefore, a control method (calculation method) that can determine the most accurate steering angle is appropriately selected according to the number of magnetic sensors and the number of combinations.

本実施形態では、第１歯車４１と第２歯車４２とを異なる歯数に形成し、両者を連動歯車４３Ａ，４３Ｂによって連動させるとともに、第１歯車４１に対する第２歯車４２の相対回転角度に伴う磁束密度の変化を第１磁気センサ４７によって検出しているので、第１磁気センサ４７によって検出する第２歯車４２の回転範囲を小さくすることができる。言い換えると、第１磁気センサ４７によって検出する第２歯車４２の回転範囲をより大きくする余裕ができるので、その分、より大きい操舵軸１３の舵角を検出することが可能となる。したがって、検出可能な操舵軸１３の舵角の制限を実質的になくすことができる。 In the present embodiment, the first gear 41 and the second gear 42 are formed with different numbers of teeth, and both are interlocked by the interlocking gears 43A and 43B, and the relative rotation angle of the second gear 42 with respect to the first gear 41 is accompanied. Since the change in magnetic flux density is detected by the first magnetic sensor 47, the rotation range of the second gear 42 detected by the first magnetic sensor 47 can be reduced. In other words, since the rotation range of the second gear 42 detected by the first magnetic sensor 47 can be increased, a larger steering angle of the steering shaft 13 can be detected accordingly. Therefore, the limit of the steering angle of the steering shaft 13 that can be detected can be substantially eliminated.

第１歯車４１と第２歯車４２とを同軸心状に配置するとともに、これらの外周に小径の連動歯車４３Ａ，４３Ｂを配置しているので、舵角検出装置４０を径方向にコンパクトに構成することができる。
第２歯車４２は、第１検出手段４９の磁気ヨーク４５と一体的に形成され、磁気ヨーク４５とともに１つの部品として構成されているので、舵角検出装置４０の組み立てを容易に行うことができる。 Since the first gear 41 and the second gear 42 are coaxially arranged and the small-diameter interlocking gears 43A and 43B are arranged on the outer periphery thereof, the rudder angle detection device 40 is configured to be compact in the radial direction. be able to.
Since the second gear 42 is formed integrally with the magnetic yoke 45 of the first detection means 49 and is configured as one component together with the magnetic yoke 45, the steering angle detection device 40 can be easily assembled. .

舵角検出装置４０は、非接触式の磁気センサを用いて舵角を検出しているため、従来技術（特許文献１）のようにセンサ等の摩耗を生じることはなく、耐久性及び検知精度を向上することができる。 Since the rudder angle detection device 40 detects the rudder angle using a non-contact type magnetic sensor, wear of the sensor or the like does not occur as in the prior art (Patent Document 1), and durability and detection accuracy. Can be improved.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。例えば、次のように実施することができる。
（１）上記実施形態では、連動歯車を２つとしているが３つ（ｍ＝３）以上とすることができる。この場合も、第２歯車４２及び第１歯車４１の周囲に複数の連動歯車を等間隔に配置すればよい。また、連動歯車の数に伴って第１，第２歯車４１，４２の歯数も、ｍｎ、ｍｎ±ｍの関係で設定すればよい。また、３以上の連動歯車を設けている場合、全ての連動歯車に対応して磁気センサを備えることもできるが、少なくとも２つの連動歯車に対応して磁気センサを備えればよい。なお、ｎの値は、２０〜２００の範囲で設定するのが好ましい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design can be changed as appropriate. For example, it can be carried out as follows.
(1) In the above embodiment, there are two interlocking gears, but it can be three (m = 3) or more. In this case as well, a plurality of interlocking gears may be arranged at equal intervals around the second gear 42 and the first gear 41. Moreover, what is necessary is just to set the number of teeth of the 1st, 2nd gearwheels 41 and 42 with the relationship of mn and mn ± m with the number of interlocking gears. Further, when three or more interlocking gears are provided, a magnetic sensor can be provided corresponding to all the interlocking gears, but a magnetic sensor may be provided corresponding to at least two interlocking gears. In addition, it is preferable to set the value of n in the range of 20-200.

（２）検出可能な舵角範囲（操舵軸１３の回転数）は、永久磁石４４に着磁されるＮ極及びＳ極の中心角θ（図６）を変えることによって、適宜変更することができる。例えば、上記実施形態の如く、第２歯車４２が第１歯車４１の１回転あたりに１２°位相をずらすように、第１，第２歯車４１，４２の歯数が設定されている場合は、この１２°に操舵軸１３の回転数分をかけた中心角θでＮ極及びＳ極を設ければよい。例えば、操舵軸１３の６回転分（３６０°×６＝２１６０°）の舵角範囲を検出可能にする場合は、θ＝１２°×６＝７２°の中心角でＮ極及びＳ極を配置（Ｎ，Ｓそれぞれ３６°）すればよい。 (2) The detectable steering angle range (the number of rotations of the steering shaft 13) can be changed as appropriate by changing the central angle θ (FIG. 6) of the N pole and S pole magnetized by the permanent magnet 44. it can. For example, as in the above embodiment, when the number of teeth of the first and second gears 41 and 42 is set so that the second gear 42 shifts the phase by 12 ° per rotation of the first gear 41, What is necessary is just to provide a north pole and a south pole at a central angle θ obtained by multiplying the rotation angle of the steering shaft 13 by 12 °. For example, when it is possible to detect a steering angle range of six rotations of the steering shaft 13 (360 ° × 6 = 2160 °), the N pole and the S pole are arranged at a central angle of θ = 12 ° × 6 = 72 °. (N and S are each 36 °).

（３）また、検出可能な舵角範囲は、第２歯車４２及び第１歯車４１の歯数を変えることによって変更することもできる。例えば、永久磁石４４のＮ極及びＳ極が中心角６０°で着磁されている場合に、検出可能な舵角範囲を操舵軸１３の６回転分（３６０°×６＝２１６０°）にする場合には、第１歯車４１の１回転あたりに第２歯車４２が１０°（６０°／６）位相をずらすように、第１，第２歯車４１，４２の歯数を設定すればよい。 (3) The detectable steering angle range can also be changed by changing the number of teeth of the second gear 42 and the first gear 41. For example, when the N pole and S pole of the permanent magnet 44 are magnetized at a central angle of 60 °, the detectable steering angle range is set to six rotations of the steering shaft 13 (360 ° × 6 = 2160 °). In this case, the number of teeth of the first and second gears 41 and 42 may be set so that the second gear 42 shifts the phase by 10 ° (60 ° / 6) per rotation of the first gear 41.

（４）第１歯車４１は、ウォームホイール３３に一体形成するに限らず、別体として操舵軸１３に一体回転可能に設けることができる。
（５）第１検出手段４９は、集磁リング４６を省略し、上下の磁気ヨーク４５間の磁束密度の変化を直接第１磁気センサ４７によって検出する構成としてもよい。 (4) The first gear 41 is not limited to being formed integrally with the worm wheel 33 but can be provided separately on the steering shaft 13 as a separate body.
(5) The first detection means 49 may be configured to omit the magnetism collecting ring 46 and directly detect the change in magnetic flux density between the upper and lower magnetic yokes 45 by the first magnetic sensor 47.

（６）第２歯車４２を省略し、第１歯車４１の絶対回転を第１磁気センサ４７によって検出するようにしてもよい。また、第１磁気センサ４７、第２，第３磁気センサ４８Ａ，４８Ｂの検出対象は、必ずしも歯車でなくてもよく、第２の軸部１６に連動して回転する回転体であればよい。
（７）第２歯車４２は、モールド樹脂５０の外周面に直接形成することもできるし、金属製又は樹脂製の第２歯車４２をモールド樹脂５０に一体にモールドすることができる。 (6) The second gear 42 may be omitted, and the absolute rotation of the first gear 41 may be detected by the first magnetic sensor 47. The detection target of the first magnetic sensor 47, the second and third magnetic sensors 48A, 48B does not necessarily have to be a gear, and may be a rotating body that rotates in conjunction with the second shaft portion 16.
(7) The second gear 42 can be formed directly on the outer peripheral surface of the mold resin 50, or the second gear 42 made of metal or resin can be molded integrally with the mold resin 50.

電動パワーステアリング装置の模式図である。It is a schematic diagram of an electric power steering device. 舵角検出装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a steering angle detection apparatus. 舵角検出装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a steering angle detection device. 第１検出手段の構成部材の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the structural member of a 1st detection means. 磁気ヨークに生じる磁束密度の変化を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining the change of the magnetic flux density which arises in a magnetic yoke. 磁極爪が永久磁石回りに相対移動する様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that a magnetic pole nail | claw moves relatively around a permanent magnet. 第２検出手段の斜視図である。It is a perspective view of a 2nd detection means. 磁気センサの出力信号を表すグラフである。It is a graph showing the output signal of a magnetic sensor.

Explanation of symbols

１１操舵部材
１３操舵軸
１６第２の軸部
４０舵角検出装置
４１第１歯車
４２第２歯車（回転体）
４３Ａ，４３Ｂ連動歯車（回転体）
４７第１磁気センサ
４８Ａ，４８Ｂ第２，第３磁気センサ
４９第１検出手段
５２第２検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Steering member 13 Steering shaft 16 2nd shaft part 40 Steering angle detection apparatus 41 1st gear 42 2nd gear (rotating body)
43A, 43B Interlocking gear (rotary body)
47 1st magnetic sensor 48A, 48B 2nd, 3rd magnetic sensor 49 1st detection means 52 2nd detection means

Claims

Three or more rotating bodies that rotate at different rotational speeds in conjunction with the steering shaft of the steering device;
Three or more detection means provided corresponding to each rotating body, detecting the rotation of each rotating body and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
Calculating means for calculating rotation angles of the plurality of steering shafts from a plurality of combinations formed by selecting two of the three or more signals output by the detection means. Rudder angle detector.

A first gear that rotates integrally with a steering shaft of the steering device;
A second gear provided so as to be rotatable relative to the first gear and having a number of teeth different from the number of teeth of the first gear;
A plurality of interlocking gears having different numbers of teeth and rotating the second gear in conjunction with the rotation of the first gear by simultaneously meshing with the first and second gears;
First detection means for detecting relative rotation of the second gear with respect to the first gear and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
A plurality of second detection means for detecting the rotation of at least two of the plurality of interlocking gears and outputting a signal corresponding to the rotation angle;
Calculating means for calculating rotation angles of the plurality of steering shafts from a plurality of combinations formed by selecting two of three or more signals output by the first detecting means and the plurality of second detecting means; A rudder angle detection device comprising:

The rudder angle detection device according to claim 1 or 2, wherein one of a plurality of rotation angles obtained by calculation is used as a main rotation angle, and the other rotation angle is used for detecting a failure of the main rotation angle.