CN1952589A

CN1952589A - 旋转角度检测装置

Info

Publication number: CN1952589A
Application number: CN 200610141253
Authority: CN
Inventors: 白发升三; 马场裕介; 富野泰范; 大西贤英; 野田宏充
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: CN100485307C

Abstract

旋转角度检测装置具有：旋转体，与旋转体联动而旋转的第1检测体，与第1检测体联动而旋转的第2检测体，和与旋转体和第2检测体联动而旋转的辅助检测体。另外，旋转角度检测装置具有：第1检测元件，第2检测元件，和控制部。第1检测元件检测第1检测体的旋转，第2检测元件检测第2检测体的旋转。控制部通过来自第1检测元件的检测信号和来自第2检测元件的检测信号来检测旋转体的旋转角度。

Description

旋转角度检测装置

技术领域

本发明涉及一种旋转角度检测装置，可用于例如汽车的转向机构的旋转角度检测。

背景技术

近年来，汽车的高性能化不断进步，使用旋转角度检测装置来检测转向机构的旋转角度从而进行各种控制的车辆不断增加。以下使用图4说明以往的旋转角度检测装置。图4是以往的旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图。

旋转体21在外周具有齿轮部21A，同时具有用于与贯通中央的转向机构(无图示)的轴相联动的联动部21B。检测体22在外周具有齿轮部22A，检测体24在外周具有齿轮部24A。齿轮部22A与齿轮部21A啮合。齿轮部24A与齿轮部22A啮合。在检测体22的中央、检测体24的中央，通过嵌入成形等分别安装有磁铁23A、磁铁25A。这些齿轮的直径和齿数，旋转体21最大，检测体22、检测体24按顺序减小。

在大致平行地设置在检测体22、24的上方的配线印刷电路板28的上下表面上，形成多个配线图案(无图示)。另外以分别与磁铁23A、磁铁25A正对的方式，在配线印刷电路板28上安装磁检测元件23B、25B。另外，配线印刷电路板28具有由微型电子计算机等电子部件构成的控制部29。控制部29与磁检测元件23B、25B连接在一起。

如上所述，旋转角度检测装置通过下述部件构成：由磁铁23A和磁检测元件23B构成的第1检测元件，由磁铁25A和磁检测元件25B构成的第2检测元件，和控制部29。

控制部29通过连接件(无图示)等与汽车本体的电路(无图示)连接在一起，转向机构的轴贯通在旋转体21的联动部21B上。由此，将该旋转角度检测装置安装在汽车上。

在上述的构造中，行驶时司机旋转转向机构后，旋转体21旋转，检测体22与旋转体21联动从而旋转，检测体24与检测体22联动从而旋转。磁铁23A、25A也随着这些旋转而旋转。磁检测元件23B、25B把磁铁23A、25A的变化的磁场强度作为由正弦和余弦的电压波形组成的检测信号检测出来。这些检测信号以锯齿状的数据波形被输入控制部29。在这里，由于检测体22的齿数和检测体24的齿数不同，旋转速度也不同，因此检测体22和检测体24的检测信号是相互周期不同并且有相位差的数据波形。

控制部29根据来自磁检测元件23B、25B的两个不同的检测信号和各自的齿数进行规定的运算，从而检测旋转体21的旋转角度。也就是说，控制部29检测转向机构的旋转角度。检测出的信号输入汽车本体的电子电路，从而进行车辆的各种控制。这种旋转角度检测装置在例如特开2005-3625号公报中有所公开。

但是，在上述以往的旋转角度检测装置中，如果在检测体22或检测体24上产生了缺陷或者破损，则控制部29根据磁检测元件23B、25B的检测信号检测出错误的旋转角度。为了解决这个问题，就要提高检测体22、24的强度，使之难以产生缺陷或者破损，得到长时间的耐用年数，这样就必须增大检测体22、24或使用高强度的材料。

发明内容

本发明的旋转角度检测装置包括：旋转体，与旋转体联动而旋转的第1检测体，与第1检测体联动而旋转的第2检测体，和与旋转体和第2检测体联动而旋转的辅助检测体。另外，本发明的旋转角度检测装置还包括：第1检测元件，第2检测元件，和控制部。第1检测元件检测第1检测体的旋转，第2检测元件检测第2检测体的旋转。控制部通过来自第1检测元件的检测信号和来自第2检测元件的检测信号检测旋转体的旋转角度。在这种简单的构造中，第1检测体、第2检测体、辅助检测体这三个检测体一直联动而旋转，因此即使在各检测体产生一些缺陷或者破损的情况下，控制部也可以正确地检测出旋转体的旋转角度。

附图说明

图1是利用本发明的实施方式的旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图。

图2是利用本发明的实施方式的旋转角度检测装置的主要部分的剖面图。

图3是利用本发明的实施方式的其他旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图。

图4是以往的旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图。

具体实施方式

图1是利用本发明的实施方式的旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图，图2是其剖面图。利用本实施方式的旋转角度检测装置包括：旋转体1，第1检测体2(以下称为检测体2)，第2检测体4(以下称为检测体4)，辅助检测体6(以下称为检测体6)，和配线印刷电路板8。

旋转体1在外周具有齿轮部1A，同时具有用于与贯通中央的转向机构(无图示)的轴相联动的联动部1B。检测体2在外周具有齿轮部2A，检测体4在外周具有齿轮部4A。检测体6在外周具有齿轮部6A。齿轮部2A与齿轮部1A啮合。齿轮部4A与齿轮部2A啮合。齿轮部6与齿轮部1A、齿轮部4A啮合。旋转体1、检测体2、4、6都由绝缘树脂或者金属构成。这些齿轮的直径和齿数，旋转体1最大，检测体2与检测体6相同，检测体4比它们都小。例如，齿轮部1A的齿数为65个，齿轮部2A和齿轮部6A为26个，齿轮部4A为25个。

在检测体2的中央、检测体4的中央、检测体6的中央，分别通过嵌入成形等安装有第1磁铁3A(以下称为磁铁3A)、第2磁铁5A(以下称为磁铁5A)、辅助磁铁7A(以下称为磁铁7A)。在大致平行地设置在检测体2、4、6的上方的配线印刷电路板8的上下表面上，形成有多个配线图案(无图示)。另外以分别与磁铁3A、5A、7A正对的方式，在配线印刷电路板8上安装有各向异性磁阻(AMR)元件等磁检测元件3B、5B、7B。分别通过互相正对的磁铁3A和磁检测元件3B形成第1检测元件，同样通过磁铁5A和磁检测元件5B形成第2检测元件，通过磁铁7A和磁检测元件7B形成辅助检测元件。

另外配线印刷电路板8具有由微型电子计算机等电子元件构成的控制部10。控制部10与磁检测元件3B、5B、7B连接在一起。

设置于绝缘树脂性壳体11的筒部11A、筒部11B、绝缘树脂性保持架12分别可以旋转地保持检测体2、辅助检测体6、检测体4。保持架12可移动地安装于壳体11的底面的滑动槽11C。另外在壳体11上设置有孔，该孔用于使与旋转体1的联动部1B联动的转向机构的轴通过。

线状弹簧13包括：卷绕着的中央部13A，和从中央部13A延伸出的左端部13B和右端部13C。弹簧13成稍许弯曲状态，中央部13A插入保持在从壳体11突出的保持部11D上。并且左端部13B卡止在卡止部11E上，同时右端部13C与保持部12的侧面接触。通过该构造，弹簧13将检测体4压紧(推压)在检测体2和检测体6上。也就是说，弹簧13是用于将检测体4压紧在检测体2和检测体6上的弹性体。

通过以上的构造，将与壳体11正对的对等壳体(无图示)和壳体11组合，就构成了本实施方式的旋转角度检测装置。

控制部10通过连接器(无图示)等与汽车本体的电子电路(无图示)连接在一起，转向机构(无图示)的轴贯通于旋转体1的联动部1B。这样，该旋转角度检测装置就安装在汽车上。

在上述的构造中，如果在行驶时，即在向旋转角度检测装置通电的状态下，司机旋转转向机构，则旋转体1旋转。检测体2、4、6也与旋转体1联动而旋转。伴随着各个检测体的旋转，磁铁3A、5A、7A也旋转。磁检测元件3B、5B、7B把磁铁3A、5A、7A的变化的磁场强度作为由正弦和余弦的电压波形构成的检测信号检测出来。

这些检测信号以锯齿状的数据波形被输入控制部10。检测体2的齿数和检测体6的齿数相同并且旋转速度也相同，与此相对，检测体4的齿数不同并且旋转速度也不同。因此，检测体4的检测信号和检测体2以及检测体6相比，是周期不同而且有相位差的数据波形。

控制部10根据从检测体2和检测体4得到的两个不同的检测信号以及各自的齿数进行规定的运算，从而检测出旋转体1的旋转角度。也就是说，控制部10检测转向机构的旋转角度。检测出的信号输入汽车本体的电子电路，从而进行车辆的各种控制。运算旋转角度的详细方法在例如特开2005-3625号公报中公开。

检测体6与旋转体1和检测体4啮合。也就是说，构成为三个检测体联动地旋转。因此，即使万一各个检测体中的某一个产生一些缺陷或者破损，相邻的检测体也可以联动地旋转。例如，即使检测体4的与检测体2相啮合部分产生缺陷，检测体4可以通过与检测体6相啮合部分旋转。并且在检测体4的啮合部分的缺陷部分与检测体6相啮合时，无缺陷的检测体4的啮合部分与检测体2啮合。

这样，即使在各个检测体的某个齿轮中产生缺陷或者破损的情况下，它们的旋转也会一直联动地进行，从而控制部10可以正常地检测出旋转体1的旋转角度。因此，不必将各个检测体形成较大的形状，或者特别使用强度较高的材料。这样，本实施方式的旋转角度检测装置是仅仅添加了辅助检测体6的简易的结构，不需要形成较大的形状。因此本实施方式的旋转角度检测装置可以使用比较便宜的材料构成，并且具有长时间的耐用年数。

另外如上所述，优选设置磁铁7A和用于检测检测体6旋转的磁检测元件7B。通过控制部10检测从检测元件3B、7B中得到的检测信号之差，控制部10可以检测出不正常状态。例如，在产生旋转体1与检测体2或者旋转体1与检测体6分离等的不正常状态的情况下，即使从磁检测元件3B、7B中的一方输出检测信号，从另一方也不会输出检测信号。控制部10可以检测出这种不正常状态。从而可以有效地防止检测出错误的旋转角度。

另外控制部10进而优选检测从磁检测元件5B、7B得到的检测信号之差。由此，即使在如上所述检测体2分离的情况下，控制部10也可以根据由检测体6的旋转得到的来自磁检测元件7B的检测信号从而检测出旋转体1的旋转角度。

进而如上所述，优选设置作为弹性体的弹簧13。弹簧13通过按压安装有检测体4的保持架12，间接地将检测体4压紧在检测体2和检测体6上。所以，由于在各个检测体的齿轮之间以尽量小的间隙即无齿隙的状态进行旋转，不会由该间隙产生误差。这样可以高精度地检测旋转角度。

接下来说明除弹簧13以外的用于将检测体4压紧在检测体2和检测体6上的弹性体。图3是本发明实施方式的其它旋转角度检测装置的主要部分的分解立体图。

在该构造中，在壳体31上设置有筒部31A，筒部31A可以旋转地保持检测体4。另外，板状弹簧33以稍许弯曲的状态安装在筒部31A的槽34上。弹簧33按压图2中检测体4的下表面侧的轴承部4B的侧面，从而将检测体4压紧在检测体6和检测体2上。也就是说，弹簧33将检测体4直接压紧在检测体2和检测体6上。由此检测体4仅在检测体4的轴承部4B和筒部31A内的轴之间的间隙范围内移动。其他的构造与图1相同。在这种构造中，弹簧33与弹簧13所起的效果相同。

另外，在图1、图3的旋转角度检测装置中，在旋转体1、检测体2、4、6的外周形成有齿轮，但是并不限定于此。除齿轮以外，也可以在旋转体1和检测体2、4、6的外周形成可以传递旋转的凹凸部或者高摩擦部等，由此互相联动地旋转。

如上所述，本发明的旋转角度检测装置可以正确地检测旋转角度，同时价格便宜并且构造简单，所以可靠性有所提高。这种旋转角度检测装置可用于汽车的转向机构的旋转角度检测等。

Claims

1.一种旋转角度检测装置，其特征在于，包括：

旋转体；

与上述旋转体联动而旋转的第1检测体；

检测上述第1检测体的旋转的第1检测元件；

与上述第1检测体联动而旋转的第2检测体；

检测上述第2检测体的旋转的第2检测元件；

与上述旋转体和上述第2检测体联动而旋转的辅助检测体；和

根据来自上述第1检测元件的检测信号和来自上述第2检测元件的检测信号检测上述旋转体的旋转角度的控制部。

2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于：

还包括检测上述辅助检测体旋转的辅助检测元件；

上述控制部根据来自上述辅助检测元件的检测信号与来自上述第1检测元件的检测信号之差，检测出在上述第1检测体和上述辅助检测体的某一方上产生了不正常状况。

3.如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其特征在于：

上述控制部，在检测出在上述第1检测体上产生了不正常状况时，根据来自上述辅助检测元件的检测信号和来自上述第2检测元件的检测信号检测上述旋转体的旋转角度。

4.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于：

还包括用于将上述第2检测体压紧在上述第1检测体和上述辅助检测体上的弹性体。