CN101055166A - 旋转角度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转角度检测装置，具有主旋转体、一对副旋转体以及控制电路。副旋转体相互重叠并与主旋转体的旋转联动旋转。控制电路根据一方副旋转体的旋转检测出旋转角度，同时根据一对副旋转体之间的旋转检测出旋转的相位差，根据所检测出的两个检测信号计算出主旋转体的旋转角度。

Description

旋转角度检测装置

技术领域

本发明涉及一种车辆转向装置等的旋转角度检测中所使用的旋转角度检测装置。

背景技术

近年来，对与方向盘的旋转联动旋转的转向装置的旋转角度进行检测的旋转角度检测装置正在不断普及。旋转角度检测装置被应用于车辆行驶稳定性的提高、自动驾驶以及停车时的入库辅助等。

在这样的装置中，对通过驾驶者操作方向盘而旋转的转向装置(steering)的旋转角度的检测是非常重要的。尤其要求能够以准确的检测角度精度检测出绝对角度的装置。

利用图5～图6对现有这样的旋转角度检测装置进行说明。

图5是现有的旋转角度检测装置60的俯视图。旋转角度检测装置60具有在外周形成有齿轮61A的主旋转体61。在主旋转体61的中心贯通插入有未图示的转向装置，主旋转体61与该转向装置卡合。

旋转角度检测装置60还具有与主旋转体61卡合的副旋转体62、63。副旋转体62、63分别具有齿数稍微不同的齿轮62A、63A。齿轮62A、63A啮合于主旋转体61的齿轮61A的各个不同的位置。而且，副旋转体62、63分别具有角度检测部64、65。

角度检测部64由安装在副旋转体62的上面的磁铁M1、和配置成与副旋转体62的下面对置的磁传感器S1构成。同样，角度检测部65由安装在副旋转体63的上面的磁铁M2、和配置成与副旋转体63的下面对置的磁传感器S2构成。

由各个角度检测部64、65发送的角度信号被输入未图示的控制电路。以上是旋转角度检测装置60的结构。

接着，对旋转角度检测装置60的动作进行说明。

如果使用者使转向装置旋转，则主旋转体61随之旋转。伴随着主旋转体61的旋转，与主旋转体61的齿轮61A啮合的副旋转体62、63也分别旋转。伴随着副旋转体62、63的旋转，安装在副旋转体62、63的上面的磁铁M1、M2分别旋转。对磁性进行检测的磁传感器S1、S2分别检测出磁铁M1、M2的旋转。通过控制电路对这两个检测信号以及副旋转体62、63的齿数进行运算处理，可进行主旋转体61的旋转角度的检测。以往通过这样的方式来检测转向装置的旋转角度。

另外，副旋转体62具有主旋转体61的1/3的齿数，并且副旋转体62的齿数和副旋转体63的齿数被设定为稍微不同。因此，如图6的电压波形图所示，由磁传感器S1检测出的信号的相位、和由磁传感器S2检测出的信号的相位稍微不同。

例如，如果主旋转体61旋转了旋转角度X1，则磁传感器S1的电压V1和磁传感器S2的电压V2被输入控制电路。通过控制电路根据这两个电压值V1、V2以及副旋转体62、63的齿数进行运算处理，来检测出旋转角度X1。

其中，与该发明相关联的现有技术例如在国际公开WO99/12796中被公开。

但是，在上述现有的旋转角度检测装置60中，存在着基于控制电路的旋转角度检测需要复杂的运算处理的问题。而且，如果磁传感器S1和磁传感器S2的灵敏度存在差异，则由于图6所示的S1、S2的峰值将产生差异，所以会导致所测定的角度存在误差。因此，存在必须使两个磁传感器S1、S2的灵敏度总是精确一致的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种控制电路的运算处理容易的旋转角度检测装置。

一种旋转角度检测装置，具有主旋转体、一对副旋转体以及控制电路。副旋转体并相互重叠并与主旋转体的旋转联动旋转。控制电路根据一方副旋转体的旋转检测出旋转角度，同时根据一对副旋转体之间的旋转检测出旋转的相位差，根据所检测出的两个检测信号计算出主旋转体的旋转角度。通过形成这样的结构，本发明可提供一种控制电路的运算处理容易的旋转角度检测装置。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的旋转角度检测装置的立体图。

图2是本发明一个实施方式的旋转角度检测装置的分解立体图。

图3是本发明一个实施方式的旋转角度检测装置的特性图。

图4是本发明其他实施方式的旋转角度检测装置的主要部分的俯视图。

图5是现有的旋转角度检测装置的俯视图。

图6是现有的旋转角度检测装置的特性图。

具体实施方式

下面，利用图1～图4对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

图1、2是对本发明一个实施方式的旋转角度检测装置进行说明的图。旋转角度检测装置10具有在外周形成有齿轮11A的主旋转体11。在主旋转体11的中心的开口部分贯通插入有未图示的转向装置，主旋转体11与转向装置卡合。

旋转角度检测装置10还具有形成有齿轮12A的第一副旋转体12、形成有齿轮13A的第二副旋转体13。这里，设齿轮12A的齿数与齿轮13A的齿数稍微不同。此处稍微不同是指齿数之差为1～3。另外，齿轮12A、13A啮合在主旋转体11的齿轮11A的同一位置的上下位置。即，第一副旋转体12和第二副旋转体13具有同一外径，且具有公共的旋转轴。

第一副旋转体12的上面安装有磁铁M，下面按照与磁铁M对置的方式配置有磁阻效应(MR)元件等的磁传感器(第一磁传感器)S1。同样在第二副旋转体13的上面安装有磁传感器(第二磁传感器)S2、和与磁传感器S2连接的发送天线A1。磁传感器S2与磁铁M对置。并且，在发送天线A1的上方设置有与发送天线A1对置配置的供电天线A2。该供电天线A2与控制电路100连接。

该发送天线A1和供电天线A2由缠绕的线圈构成。

由磁铁M和磁传感器S1构成角度检测部14，由磁铁M和磁传感器S2构成相位差检测部15。该磁传感器S2的相位差信号在发送天线A1和供电天线A2之间以非接触方式进行数据发送。而且，从供电天线A2经由发送天线A1向磁传感器S2供给电力。

因此，如果第一副旋转体12和第二副旋转体13以磁传感器S1和磁传感器S2能够检测出磁铁M的旋转的程度，配置成两者相互重叠，则两者不需要具有公共的旋转轴。另外，本发明中作为“相互重合”的例子，包括一方的副旋转体的面积内包括另一方副旋转体的整体的情况、和另一方的副旋转体的外周一部分露出到一方副旋转体的面积外的形式。

而且，磁传感器S1的角度信号、和经由发送天线A1、供电天线A2而传送的磁传感器S2的相位差信号，被输入到控制电路100。

以上，对本实施方式的旋转角度检测装置10的结构进行了说明。下面，将对其动作进行说明。

如果使用者操作转向装置，则主旋转体11随着转向装置的旋转而旋转。随着转旋转体11的旋转，与齿轮11A啮合的第一副旋转体12以及第二副旋转体13也分别旋转。磁传感器S1将检测出安装于第一副旋转体12的磁铁M的磁气。由于第一副旋转体12的齿数是主旋转体11的齿数的1/3，所以，从磁传感器S1输出在图3的电压波形图中由实线表示的锯波状角度信号S1。

而且，作为相位差同时检测出与第一副旋转体12和第二副旋转体13的齿数差相当的旋转角度。通过安装于第二副旋转体13的磁传感器S2对安装于第一副旋转体12的磁铁M的磁性进行测定，来检测出该相位差。由于第一副旋转体12和第二副旋转体13的齿数稍微不同，所以，作为磁传感器S2的检测信号将输出在图3的电压波形图中以虚线表示的相位差信号S2。该电压波形成为逐渐增加或减少的直线状。

例如，对第一副旋转体12的齿数为m，第二副旋转体13的齿数为m-1的情况进行说明。

如果第一副旋转体12旋转一次，则第二副旋转体13旋转比第一副旋转体12超前一个齿数。此时的相位差信号可通过磁传感器S2检测磁铁M的磁性而得到。即，磁传感器S2对与第一副旋转体12和第二副旋转体13的齿数差相当的相互旋转差，即相位差进行检测。

当主旋转体11的旋转角度为X1时，磁传感器S1的电压V1和磁传感器S2的电压V2被输入控制电路100。通过控制电路100对所输入的两个电压值V1、V2进行运算处理，检测出旋转角度X1。

即，控制电路100首先根据经由天线A1和天线A2而发送的磁传感器S2的电压V2，检测出概略的旋转角度位置。接着，根据磁传感器S1的电压V1检测出上述概略旋转角度的详细旋转角度位置。通过运算这两个检测信号，检测出主旋转体11的详细旋转角度。这里，概略旋转角度的检测相当于检测主旋转体11的旋转是第几次旋转。例如，如果检测出主旋转体11的旋转是第二次旋转，则详细旋转角度的检测相当于检测出该第二次旋转的角度是多少度。在图3的实例中，磁传感器S2对作为概略的旋转角度是第一次旋转进行了检测。其中，磁传感器S1检测出详细的旋转角度是270°。

这样，本实施方式的旋转角度检测装置10可以通过由磁传感器S1和磁传感器S2得到的两个检测信号，精确地检测出主旋转体11的旋转角度。结果，具有控制电路100的运算处理变得容易的特征。另外，由于是通过一方的磁传感器检测出主旋转体的概略角度，通过另一方磁传感器检测出主旋转体的详细旋转角度的结构，即，是两个磁传感器输出相互独立的检测信号的构成，所以，不需要使两个磁传感器的灵敏度一致。因此，可削减匹配灵敏度的工时。

另外，在本实施方式中，举例说明了第一副旋转体12和第二副旋转体13具有同一外径、且具有同一旋转轴而相互重合的结构，但不限定于此。即，只要是安装于第二副旋转体13的磁传感器S2可以检测出安装于第一副旋转体12的磁铁M的磁性的范围即可。如果在上述范围内，则由于第一副旋转体12和第二副旋转体13可以相互重合地配置，所以，也可以具有相互不同的形状，或者也可以不共有旋转轴。

图4表示其他实施方式的旋转角度检测装置20。旋转角度检测装置20在主旋转体21的周缘具有形成为上下两段的齿轮21A和齿轮21B。上段的齿轮21B的外径与下段的齿轮21A相比，例如是齿数少两个齿的小外径。

中心轴为22C、外径为D1的第一副旋转体22具有齿轮22A，齿轮22A与下段齿轮21A相互啮合。另外，中心轴为23C、外径为D2的第二副旋转体23具有齿轮23A，齿轮23A与上端齿轮21B相互啮合。第一副旋转体22和第二副旋转体23不共有中心轴，按照在大的第二副旋转体23的面积内包括小的第一副旋转体22的方式而重合。

即，在上述结构中，虽然第一副旋转体22和第二副旋转体23具有不同的旋转轴，但相互大致重合。这样，由于构成为两个副旋转体大致重合，所以，可实现装置的空间节省化。

如以上所说明那样，本发明的旋转角度检测装置构成为第一、第二副旋转体的两个旋转体大致重合。利用第一副旋转体进行角度检测，另一方面，利用第一、第二副旋转体检测相位差。这样，由于控制电路可以根据两个检测信号检测出转向装置的精确旋转角度，所以，作为车辆转向装置等的旋转角度检测所使用的旋转角度检测装置是有用的。

另外，在本实施方式中举例说明了第一副旋转体和第二副旋转体都是齿轮的情况，但这些旋转体不限定于齿轮。例如，也可以利用硬质橡胶制的辊子制作这些旋转体。为了防止第一副旋转体和第二副旋转体相对主旋转体发生滑动，可以对所接触的辊子表面实施粗面化、或加工成波形形状。该情况下，通过对第一副旋转体的外径和第二副旋转体的外径设置尺寸差，可以按主旋转体的每一次旋转，对两个副旋转体之间赋予规定的旋转相位差。

本发明的旋转角度检测装置具有：主旋转体、与主旋转体的旋转联动旋转并相互重合的第一副旋转体以及第二副旋转体、和控制电路。控制电路对由第一副旋转体检测出的角度检测信号、由第一副旋转体和第二副旋转体检测出的相位差信号进行运算。通过对这两个检测信号进行运算处理，控制电路检测出主旋转体的旋转角度。即，根据相位差检测信号算出主旋转体概略的旋转角度，并且，基于所算出的概略旋转角度，根据角度检测信号检测出详细的旋转角度。

本发明除上述公开的技术内容外，本领域技术人员在本发明的基础之上所作出的任何变形均属于本发明的所公开范围。

Claims (6)

1、一种旋转角度检测装置，具有：

主旋转体；

相互重叠的第一副旋转体以及第二副旋转体，其与所述主旋转体的旋转联动旋转；

角度检测部，其对所述第一副旋转体的旋转角度进行检测；

相位差检测部，其对所述第一副旋转体和所述第二副旋转体的旋转相位差进行检测；和

控制电路，其对从所述角度检测部发送的信号以及从所述相位差检测部发送的信号进行运算处理，计算出所述主旋转体的旋转角度。

2、根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述角度检测部，包括：

安装于所述第一副旋转体的磁铁；和

与所述磁铁对置的第一磁传感器，

所述相位差检测部，包括：

所述磁铁；和

安装于所述第二副旋转体、与所述磁铁对置的第二次传感器。

3、根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述主旋转体、所述第一副旋转体以及所述第二副旋转体在外周均具有齿轮，

所述第一副旋转体的齿轮和所述第二副旋转体的齿轮具有稍微不同的齿数，

所述主旋转体的所述齿轮，与所述第一副旋转体和所述第二副旋转体的齿轮相互啮合。

4、根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述第一副旋转体与所述第二副旋转体具有相同的外径，且共有旋转轴。

5、根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述主旋转体在外周具有外径不同的两级齿轮，

所述第一副旋转体的齿轮与所述主旋转体的一方齿轮啮合，

所述第二副旋转体的齿轮与所述主旋转体的另一方齿轮啮合。

6、根据权利要求2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

还具有安装于所述第二副旋转体、且与所述第二磁传感器连接的发送天线。

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