CN110291365A - 角度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感器的配置简单、并且能够对由信号转子的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正从而抑制旋转角度的检测误差的角度检测装置。因此，角度检测装置(1)具备第1位置检测传感器(3)、第2位置检测传感器(5)、以及信号转子(2)，该角度检测装置(1)对安装有信号转子(2)的曲轴(7)的旋转角度进行检测，在信号转子(2)上沿其轴向设置有角度检测部(2E)和距离检测部(2F)，第1位置检测传感器(3)在信号转子(2)的径向上与角度检测部(2E)相对地设置，第2位置检测传感器(4)在径向上与距离检测部(2F)相对地设置，并且在轴向上与第1位置检测传感器(3)并排地配置。

Description

角度检测装置
技术领域
本发明涉及用于对发动机的曲轴等旋转体的旋转角度进行检测的角度检测装置。
背景技术
在汽车用的发动机中，为了检测曲轴的旋转角度而设置有角度检测装置。该角度检测装置具备信号转子和2个传感器，该信号转子被安装在形成有齿部的曲轴上，该2个传感器沿信号转子的径向被配置在齿部的外侧互相相对的位置(例如参照专利文献1。)。
并且，通过计算出由2个传感器输出的信号的周期的平均值，来对由曲轴的偏心以及信号转子安装时的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006－98392号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在以往的角度检测装置的构成中，需要将2个传感器配置在信号转子的外周上的、径向的互相相反一侧的位置，但在实际的发动机中配置于该位置在布局上是困难的，一方的传感器需要配置在高温的位置，其热对策也是必要的。
本发明是鉴于像这样的问题而完成的，其目的在于提供一种传感器的配置简单、并且能够对由信号转子的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正从而抑制旋转角度的检测误差的角度检测装置。
用于解决问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明的一实施方式的角度检测装置具备第1位置检测传感器、第2位置检测传感器、以及信号转子，该角度检测装置对安装有所述信号转子的旋转体的旋转角度进行检测，在所述信号转子上沿其轴向设置有角度检测部和距离检测部，所述第1位置检测传感器在所述信号转子的径向上与所述角度检测部相对地设置，所述第2位置检测传感器在所述径向上与所述距离检测部相对地设置，并且在所述轴向上与所述第1位置检测传感器并排地配置。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种传感器的配置简单、并且能够对由信号转子的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正从而抑制旋转角度的检测误差的角度检测装置。
附图说明
图1示出本实施方式的角度检测装置的整体构成图，(a)示出主视图，(b)示出侧视图。
图2是示出由第1位置检测传感器输出的输出信号的图。
图3是示出曲柄角度与信号周期的关系的图。
图4是示出曲柄角度与检测出的距离的关系的图。
图5示出对信号转子的旋转角度进行修正的顺序的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的角度检测装置1进行说明。
图1示出本实施方式的角度检测装置1的整体构成图，(a)示出主视图，(b)示出侧视图。图2是示出由第1位置检测传感器3输出的输出信号的图。
如图1所示，角度检测装置1具备信号转子2、第1位置检测传感器3、第2位置检测传感器4、以及ECU(Engine Control Unit，发动机控制单元)5。
信号转子2由磁性材料构成，并且具备圆盘部2A、圆筒部2B。在圆盘部2A中形成有插入孔2c和安装孔2d，该插入孔2c用于插入作为旋转体的曲轴6，该安装孔2d用于通过螺钉7将信号转子2安装在曲轴6上。
圆筒部2B以沿圆盘部2A的外周缘向轴向突出的方式设置。
如图1的(b)所示，圆筒部2B具备位于其轴向的一方侧的角度检测部2E和位于轴向的另一方侧的距离检测部2F。角度检测部2E由等角度间隔地形成的多个缺口2f和剩余的部分(多个齿部)2G构成。角度检测部2E还具备一对基准部2H，该一对基准部2H成为曲轴6的旋转角度的基准的部分，未形成缺口2f并且宽度比齿部2G宽。距离检测部2F与圆盘部2A连结，形成为圆筒状。
第1位置检测传感器3是由永磁铁以及磁场检测元件等构成的磁性传感器，是用于对信号转子2的旋转角度进行检测的传感器。第1位置检测传感器3在信号转子2的径向上与信号转子2的角度检测部2E的外周面相对地配置，并对角度检测部2E的缺口2f以及齿部2G的位置进行检测，从而输出如图2所示的检测信号(每一齿的信号周期)。
第2位置检测传感器4是由永磁铁以及磁场检测元件等构成的磁性传感器，在信号转子2的径向上与信号转子2的距离检测部2F的外周面相对地配置。第2位置检测传感器4对从其顶端到信号转子2的距离检测部2F的外周面的距离进行检测，并输出检测信号。
如后文所述，ECU5基于输出自第1位置检测传感器3以及第2位置检测传感器4的检测信号，对由第1位置检测传感器3检测出的旋转角度的、由信号转子2的偏心导致的误差进行修正。
以下，对修正由信号转子2的旋转轴的偏心导致的、由第1位置检测传感器3检测出的旋转角度的误差的方法进行说明。
图3是示出曲柄角度与信号周期的关系的图。图4是示出曲柄角度与检测出的距离的关系的图。图5示出对信号转子2的旋转角度进行修正的顺序的说明图。
在信号转子2的旋转轴偏心的情况下，通过第1位置检测传感器3对以恒定速度旋转的信号转子2的旋转角度进行检测，若对由第1位置检测传感器3输出的曲柄角度与信号周期的关系进行图表化，则能够得到如图3的实线L1所示的关系。只要信号转子2的旋转轴不偏心，曲柄角度与信号周期的关系就应该会成为如虚线L2所示的直线(固定值)。然而，由于信号转子2的旋转轴偏心，因此成为如实线L1所示的正弦曲线。因此，各曲柄角度中的实线L1与虚线L2的差分就与由信号转子2的偏心导致的旋转角度的误差相当。
也就是说，如图1所示，在信号转子2沿箭头R方向以恒定速度旋转，并且信号转子2由于偏心而左右摆动的情况下，在信号转子2从右向左摆动时，通过第1位置检测传感器3的附近的信号转子2的旋转速度相对变慢，因此信号周期就会像实线L1的波峰部分那样变长。另一方面，在信号转子2从左向右摆动时，通过第1位置检测传感器3的附近的信号转子2的旋转速度相对变快，因此信号周期就会像实线L1的波谷部分那样变短。另外，信号转子2位于最右以及最左时，通过第1位置检测传感器3的附近的信号转子2的旋转速度没有相对变化，信号周期成为该波峰部分以及波谷部分的中间值。
另外，在信号转子2的旋转轴偏心的情况下，通过第2位置检测传感器4对到信号转子2的距离检测部2F的外周面的距离进行检测，若对曲柄角度与检测出的距离的关系进行图表化，则能够得到如图4的实线L3所示的关系。只要信号转子2的旋转轴不偏心，曲柄角度与距离的关系就应该会成为如虚线L4所示的直线(固定值)。然而，由于信号转子2的旋转轴偏心，因此成为如实线L3所示的正弦曲线。
也就是说，在信号转子2沿箭头R方向以恒定速度旋转，并且信号转子2由于偏心而左右摆动，并且第2位置检测传感器4以最靠近位于最右侧的状态(0°)的信号转子2的方式配置的情况下，当信号转子2旋转180°移动至最左侧时，第2位置检测传感器4离信号转子2最远。因此，信号转子2在0°附近相当于实线L3的波谷部分，在180°附近相当于实线L3的波峰部分。另外，在信号转子2旋转了90°或270°的状态下，信号转子2与第2位置检测传感器4的距离成为中间值。这样一来，通过第2位置检测传感器4对到信号转子2的距离进行测量，由此测定信号转子2的偏心。
如图3以及图4所示，示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L1和示出曲柄角度与检测出的距离的关系的实线L3相位错开90°。详细来说，示出曲柄角度与检测出的距离的关系的实线L3相对于示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L1而言相位慢90°。
在ECU5中，进行示出曲柄角度与检测出的距离的关系的实线L3的微分，得到如图4的点划线L5所示的曲线。由此，示出曲柄角度与检测出的距离的关系的实线L3的相位前进90°，从而能够使示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L1与示出曲柄角度与检测出的距离的关系的实线L3的相位一致。也就是说，通过对实线L3进行微分，由此计算出由信号转子2的偏心导致的误差。
接着，如图5所示，根据示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L1，用对实线L3进行微分所得的点划线L5进行修正，计算出示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L6。具体来说，使点划线L5的刻度与实线L1对上，从而从实线L1中减去由信号转子2的偏心导致的旋转角度的误差(偏心成分)。由此，计算出修正后的示出曲柄角度与信号周期的关系的实线L6，并且得到修正后的输出信号。
如上所述，根据本实施方式的角度检测装置1，在信号转子2上沿其轴向设置有角度检测部2E和距离检测部2F，第1位置检测传感器3在信号转子2的径向上与角度检测部2E相对地设置，第2位置检测传感器4在径向上与距离检测部2F相对地设置，并且在轴向上与第1位置检测传感器3并排地配置。
根据这样的构成，第1位置检测传感器3以及第2位置检测传感器4的配置简单，并且通过第1位置检测传感器3对信号转子2的旋转角度进行检测，通过第2位置检测传感器4对与信号转子2之间的距离进行检测，由此能够通过由第2位置检测传感器4检测出的信号转子2的偏心对由第1位置检测传感器3检测出的旋转角度进行修正。
另外，信号转子2具有圆筒部2B，角度检测部2E由圆筒部2B中在轴向的一方侧沿周向等角度间隔地形成的多个缺口2f以及剩余的部分2G构成，距离检测部2F由圆筒部2B中的轴向的另一方侧的部分构成。第1位置检测传感器3与圆筒部2B的轴向的一方侧的外周面相对地配置，第2位置检测传感器4与圆筒部2B的轴向的另一方侧的外周面相对地配置。
根据这样的构成，通过由第1位置检测传感器3对多个缺口2f以及剩余的部分2G进行检测，由此能够对曲轴6的旋转角度进行检测，并且能够通过第2位置检测传感器4基于与圆筒部2B的外周面之间的距离对信号转子2的偏心进行测定。
第1位置检测传感器3以及第2位置检测传感器4相对于轴向大致平行地配置。因此，能够对轴向上信号转子2的同一地方进行测定，并且能够抑制第1位置检测传感器3与第2位置检测传感器4之间的旋转角度的误差。
另外，基于第1位置检测传感器3的检测信号对曲轴6的旋转角度进行检测，基于第2位置检测传感器4的检测信号对由第1位置检测传感器3检测出的曲轴6的旋转角度进行修正，并计算出曲轴6的旋转角度。由此，能够对由信号转子2的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正，抑制该旋转角度的检测误差。
基于第1位置检测传感器3的检测信号对曲轴6的旋转角度进行检测，基于第2位置检测传感器4的检测信号对从第2位置检测传感器4到信号转子2的距离检测部2F的距离进行检测，并基于第2位置检测传感器4的检测信号对由第1位置检测传感器3检测出的曲轴6的旋转角度进行修正，由此计算出曲轴6的旋转角度。由此，能够对由信号转子2的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正，从而能够抑制该旋转角度的检测误差。
基于第1位置检测传感器3的检测信号对曲轴6的旋转角度进行检测，基于第2位置检测传感器4的检测信号对从第2位置检测传感器4到信号转子2的所述距离检测部2F的距离进行检测，并基于第2位置检测传感器4的检测信号的微分值对由第1位置检测传感器3检测出的曲轴6的旋转角度进行修正，由此计算出曲轴6的旋转角度。由此，能够对由信号转子2的偏心导致的旋转角度的检测误差进行修正，从而能够抑制该旋转角度的检测误差。
此外，本发明不限定于上述实施例。本领域技术人员能够在本发明的范围内进行各种追加、变更等。
符号说明
1：角度检测装置、2：信号转子、3：第1位置检测传感器、4：第2位置检测传感器、5：ECU。

Claims (6)

1.一种角度检测装置，其具备第1位置检测传感器、第2位置检测传感器、以及信号转子，所述角度检测装置对安装有所述信号转子的旋转体的旋转角度进行检测，
所述角度检测装置的特征在于，
在所述信号转子上沿其轴向设置有角度检测部和距离检测部，
所述第1位置检测传感器在所述信号转子的径向上与所述角度检测部相对地设置，
所述第2位置检测传感器在所述径向上与所述距离检测部相对地设置，并且在所述轴向上与所述第1位置检测传感器并排地配置。
2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
所述信号转子具有圆筒部，
所述角度检测部由所述圆筒部中在所述轴向的一方侧沿周向等角度间隔地形成的多个缺口以及剩余的部分构成，
所述距离检测部由所述圆筒部中的所述轴向的另一方侧的部分构成，
所述第1位置检测传感器与所述圆筒部的所述轴向的一方侧的外周面相对地配置，
所述第2位置检测传感器与所述圆筒部的所述轴向的另一方侧的外周面相对地配置。
3.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
所述第1位置检测传感器以及所述第2位置检测传感器相对于所述轴向大致平行地配置。
4.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
基于所述第1位置检测传感器的检测信号，对所述旋转轴的旋转角度进行检测，
基于所述第2位置检测传感器的检测信号，对由所述第1位置检测传感器检测出的所述旋转轴的角度进行修正，由此计算出所述旋转轴的角度。
5.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
基于所述第1位置检测传感器的检测信号，对所述旋转体的旋转角度进行检测，
基于所述第2位置检测传感器的检测信号，对从所述第2位置检测传感器到所述信号转子的所述距离检测部的距离进行检测，
基于所述第2位置检测传感器的检测信号，对由所述第1位置检测传感器检测出的所述旋转体的旋转角度进行修正，由此计算出所述旋转体的旋转角度。
6.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，
基于所述第1位置检测传感器的检测信号，对所述旋转体的旋转角度进行检测，
基于所述第2位置检测传感器的检测信号，对从所述第2位置检测传感器到所述信号转子的所述距离检测部的距离进行检测，
基于所述第2位置检测传感器的检测信号的微分值，对由所述第1位置检测传感器检测出的所述旋转体的旋转角度进行修正，由此计算出所述旋转体的旋转角度。
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