JP2002340515A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車の車体制御システムなどに用いられる
多回転のハンドルの回転角度検出装置において、簡単な
組込み調整で、温度補正することもなく簡単な計算処理
で、多回転する回転体の絶対回転角度を大きな誤差なく
検出することを目的とする。 【解決手段】 第１の回転体１が回転すると第２の回転
体２と第３の回転体７が回転し、それぞれに組み込まれ
ている磁石が回転し、検出手段３，５を貫く磁界の方向
が変化し、出力が変化し、その出力をマイクロコンピュ
ータ２１で計算処理し第１の回転体１の回転角度を検出
するときに、それぞれの検出手段の信号の感度を記憶
し、電源投入毎に補正を行うことにより検出誤差をなく
すことができるようにした。
多回転のハンドルの回転角度検出装置において、簡単な
組込み調整で、温度補正することもなく簡単な計算処理
で、多回転する回転体の絶対回転角度を大きな誤差なく
検出することを目的とする。 【解決手段】 第１の回転体１が回転すると第２の回転
体２と第３の回転体７が回転し、それぞれに組み込まれ
ている磁石が回転し、検出手段３，５を貫く磁界の方向
が変化し、出力が変化し、その出力をマイクロコンピュ
ータ２１で計算処理し第１の回転体１の回転角度を検出
するときに、それぞれの検出手段の信号の感度を記憶
し、電源投入毎に補正を行うことにより検出誤差をなく
すことができるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車体制御
システムなどに用いられる多回転のハンドルの回転角度
検出装置に関するものである。
システムなどに用いられる多回転のハンドルの回転角度
検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用ハンドルなどのように１
回転以上に有限で回転する回転体の回転角度を検出する
検出装置として、特表平１１−５００８２８号公報に開
示されている回転体における角度測定装置が知られてい
る。この装置においては、位相差を有する２つの回転体
の角度から回転角度を検出している。
回転以上に有限で回転する回転体の回転角度を検出する
検出装置として、特表平１１−５００８２８号公報に開
示されている回転体における角度測定装置が知られてい
る。この装置においては、位相差を有する２つの回転体
の角度から回転角度を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
装置においては、歯車のがたつきなどにより２つの歯車
の角度がそれぞれずれた場合、特に装置の動作開始時に
大きな測定誤差が発生する可能性があり、また回転角度
を算出するにあたり、複雑な計算処理を必要としてい
た。
装置においては、歯車のがたつきなどにより２つの歯車
の角度がそれぞれずれた場合、特に装置の動作開始時に
大きな測定誤差が発生する可能性があり、また回転角度
を算出するにあたり、複雑な計算処理を必要としてい
た。
【０００４】本発明はこの課題を解決するためのもので
あり、大きな誤差を発生することなく、また簡単な計算
処理で多回転する回転体の回転角度を高分解能で検出で
き、回転体や検出手段の異常検出もでき、温度特性の優
れた高信頼性の回転角度検出装置を提供することにあ
る。
あり、大きな誤差を発生することなく、また簡単な計算
処理で多回転する回転体の回転角度を高分解能で検出で
き、回転体や検出手段の異常検出もでき、温度特性の優
れた高信頼性の回転角度検出装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、多回転可能な歯車を持った第１の回転体と、
前記第１の回転体の歯車に接続され第１の回転体より高
速に回転する第２の回転体と、前記第２の回転体の回転
角度を検出する第１の検出手段と、前記第２の回転体に
接続され前記第１の回転体より低速で回転する第３の回
転体と、前記第３の回転体の回転角を検出する第２の検
出手段とを備え、第１、第２の検出手段により前記第１
の回転体の回転角度を検出することを特徴とする回転角
度検出装置としたものであり、多回転可能な回転体を大
きな誤差の発生無く回転角度を算出できるという作用を
有する。
の発明は、多回転可能な歯車を持った第１の回転体と、
前記第１の回転体の歯車に接続され第１の回転体より高
速に回転する第２の回転体と、前記第２の回転体の回転
角度を検出する第１の検出手段と、前記第２の回転体に
接続され前記第１の回転体より低速で回転する第３の回
転体と、前記第３の回転体の回転角を検出する第２の検
出手段とを備え、第１、第２の検出手段により前記第１
の回転体の回転角度を検出することを特徴とする回転角
度検出装置としたものであり、多回転可能な回転体を大
きな誤差の発生無く回転角度を算出できるという作用を
有する。
【０００６】本発明の請求項２に記載の発明は、多回転
可能な歯車を持った第１の回転体と、前記歯車に接続さ
れ前記第１の回転体より低速で回転する第３の回転体
と、前記第３の回転体の回転角を検出する第２の検出手
段と、前記第１の回転体の歯車に接続され第１の回転体
より高速に回転する第２の回転体と、前記第２の回転体
の回転角度を検出する第１の検出手段とを備え、前記第
１の検出手段と前記第２の検出手段より前記第１の回転
体の回転角度を検出することを特徴とする回転角度検出
装置であり、請求項１と同様の作用を有する。
可能な歯車を持った第１の回転体と、前記歯車に接続さ
れ前記第１の回転体より低速で回転する第３の回転体
と、前記第３の回転体の回転角を検出する第２の検出手
段と、前記第１の回転体の歯車に接続され第１の回転体
より高速に回転する第２の回転体と、前記第２の回転体
の回転角度を検出する第１の検出手段とを備え、前記第
１の検出手段と前記第２の検出手段より前記第１の回転
体の回転角度を検出することを特徴とする回転角度検出
装置であり、請求項１と同様の作用を有する。
【０００７】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２に記載の発明において、前記第１の検出手段と
第２の検出手段が異方性磁気検出素子であり、各異方性
磁気検出素子が前記第２、第３の回転体に結合された磁
石を走査し、各磁石の形状が磁極方向よりもこれと垂直
に交わる方向の長さを長くしたことを特徴とする回転角
度検出装置としたものであり、上述の異方性磁気検出素
子と上述の磁石との相対位置が若干ずれても大きな角度
検出誤差を発生することなく、回転体の回転角度を検出
することができるという作用を有する。
１又は２に記載の発明において、前記第１の検出手段と
第２の検出手段が異方性磁気検出素子であり、各異方性
磁気検出素子が前記第２、第３の回転体に結合された磁
石を走査し、各磁石の形状が磁極方向よりもこれと垂直
に交わる方向の長さを長くしたことを特徴とする回転角
度検出装置としたものであり、上述の異方性磁気検出素
子と上述の磁石との相対位置が若干ずれても大きな角度
検出誤差を発生することなく、回転体の回転角度を検出
することができるという作用を有する。
【０００８】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１又は２記載の発明において、前記第１の検出手段と第
２の検出手段が異方性磁気検出素子であり、各異方性磁
気検出素子が前記第２、第３の回転体に結合された磁石
を走査し、各磁石に磁極方向と垂直に交わる方向にヨー
クを設置したものであり、請求項３と同様の作用を有す
る。
１又は２記載の発明において、前記第１の検出手段と第
２の検出手段が異方性磁気検出素子であり、各異方性磁
気検出素子が前記第２、第３の回転体に結合された磁石
を走査し、各磁石に磁極方向と垂直に交わる方向にヨー
クを設置したものであり、請求項３と同様の作用を有す
る。
【０００９】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
３又は４記載の発明において、前記第１、第２、第３の
回転体とを組込み後、前記各異方性磁気検出素子から出
力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の感度を記憶する不揮
発性のメモリを有し、電源投入時毎に前記メモリに記憶
した各感度にて上述ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の補正を行
うものであり、上述した各異方性磁気検出素子或いは各
信号の増幅部の感度ばらつきによる角度検出誤差を発生
することなく回転体の回転角度を検出することができる
という作用を有する。
３又は４記載の発明において、前記第１、第２、第３の
回転体とを組込み後、前記各異方性磁気検出素子から出
力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の感度を記憶する不揮
発性のメモリを有し、電源投入時毎に前記メモリに記憶
した各感度にて上述ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の補正を行
うものであり、上述した各異方性磁気検出素子或いは各
信号の増幅部の感度ばらつきによる角度検出誤差を発生
することなく回転体の回転角度を検出することができる
という作用を有する。
【００１０】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子の
感度を記憶するときに感度が規定値内であるかを確認す
る手段を有することを特徴とする回転角度検出装置とし
たものであり、前記各異方性磁気検出素子の感度のばら
つきなどにより誤った信号が入力されても除去すること
ができるという作用を有する。
５に記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子の
感度を記憶するときに感度が規定値内であるかを確認す
る手段を有することを特徴とする回転角度検出装置とし
たものであり、前記各異方性磁気検出素子の感度のばら
つきなどにより誤った信号が入力されても除去すること
ができるという作用を有する。
【００１１】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
５又は６記載の発明において、前記各異方性磁気検出素
子の感度を記憶するときに信号出力の振幅の中心が規定
値内であるかを確認する手段を有することを特徴とする
回転角度検出装置としたものであり、前記各異方性磁気
検出素子の特性のばらつきなどにより誤った信号が入力
されても除去することができるという作用を有する。
５又は６記載の発明において、前記各異方性磁気検出素
子の感度を記憶するときに信号出力の振幅の中心が規定
値内であるかを確認する手段を有することを特徴とする
回転角度検出装置としたものであり、前記各異方性磁気
検出素子の特性のばらつきなどにより誤った信号が入力
されても除去することができるという作用を有する。
【００１２】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
５〜７記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子
の感度を記憶するときに前記ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を
複数回数検出する手段を有する回転角度検出装置とした
ものであり、ノイズなどによりｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号
に異常があった場合でも検出誤差を小さくすることがで
きるという作用を有する。
５〜７記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子
の感度を記憶するときに前記ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を
複数回数検出する手段を有する回転角度検出装置とした
ものであり、ノイズなどによりｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号
に異常があった場合でも検出誤差を小さくすることがで
きるという作用を有する。
【００１３】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
５〜８に記載の発明において、前記各異方性磁気検出素
子の任意の特定位置を判断する手段を有し、その位置で
のｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号の値を記憶し、特定位置から
の絶対角度を検出することを特徴とする回転角度検出装
置としたものであり、一定回転範囲内での絶対回転角度
の検出ができるという作用を有する。
５〜８に記載の発明において、前記各異方性磁気検出素
子の任意の特定位置を判断する手段を有し、その位置で
のｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号の値を記憶し、特定位置から
の絶対角度を検出することを特徴とする回転角度検出装
置としたものであり、一定回転範囲内での絶対回転角度
の検出ができるという作用を有する。
【００１４】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項９記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子の
特定位置を判断する手段の電気信号入力を外部への信号
出力との場合により入出力を切り替え、同じ入出力線か
ら入力することを特徴とする回転角度検出装置としたも
のであり、外部への信号入出力線を少なくできるという
作用を有する。
項９記載の発明において、前記各異方性磁気検出素子の
特定位置を判断する手段の電気信号入力を外部への信号
出力との場合により入出力を切り替え、同じ入出力線か
ら入力することを特徴とする回転角度検出装置としたも
のであり、外部への信号入出力線を少なくできるという
作用を有する。
【００１５】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項９又は１０記載の発明において、前記特定位置を判断
する手段に誤入力があったとき誤入力であることを判断
する手段を有する回転角度検出装置としたものであり、
ノイズ等により誤った電気信号があったとき誤入力と判
断し誤動作を起こさないという作用を有する。
項９又は１０記載の発明において、前記特定位置を判断
する手段に誤入力があったとき誤入力であることを判断
する手段を有する回転角度検出装置としたものであり、
ノイズ等により誤った電気信号があったとき誤入力と判
断し誤動作を起こさないという作用を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図９を用いて説明する。
て、図１から図９を用いて説明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における回転角度検出装置を示す平面図であり、図
２はその正面図、図３はその側面図、図４〜図６は第
１、第２の検出手段の構成斜視図であり、図７は同回転
角度検出装置のブロック図であり、図８は第１、第２の
検出手段３，５、図９は第１の検出手段３の出力信号を
示す波形図である。図１０は第１または第２の検出手段
の回転角度に対する出力信号を示す波形図である。
態１における回転角度検出装置を示す平面図であり、図
２はその正面図、図３はその側面図、図４〜図６は第
１、第２の検出手段の構成斜視図であり、図７は同回転
角度検出装置のブロック図であり、図８は第１、第２の
検出手段３，５、図９は第１の検出手段３の出力信号を
示す波形図である。図１０は第１または第２の検出手段
の回転角度に対する出力信号を示す波形図である。
【００１８】図１〜図３において、１は外周に歯車がつ
いた第１の回転体、２は外周に歯車がついた第２の回転
体、３は第２の回転体２とともに回転する第２の回転体
２の中央部に組み込まれた磁石４の磁界方向を検出する
第１の検出手段（異方性磁気検出素子）、５は第３の回
転体７の中央部に組み込まれた第３の回転体７とともに
回転する第３の回転体７の中央部に組み込まれた磁石６
の磁界方向を検出する第２の検出手段（異方性磁気検出
素子）、８は第２の回転体２に固定されたウォームギヤ
９を有する軸であり、ケース１０に設けられた軸受け１
２，１３により位置規制されている。ウォームギヤ９は
軸８に固定されており、第３の回転体７の外周に切られ
たホイールギヤと連結されている。第３の回転体７はケ
ース１０に設けられた軸受け１１により位置規制されて
いる。
いた第１の回転体、２は外周に歯車がついた第２の回転
体、３は第２の回転体２とともに回転する第２の回転体
２の中央部に組み込まれた磁石４の磁界方向を検出する
第１の検出手段（異方性磁気検出素子）、５は第３の回
転体７の中央部に組み込まれた第３の回転体７とともに
回転する第３の回転体７の中央部に組み込まれた磁石６
の磁界方向を検出する第２の検出手段（異方性磁気検出
素子）、８は第２の回転体２に固定されたウォームギヤ
９を有する軸であり、ケース１０に設けられた軸受け１
２，１３により位置規制されている。ウォームギヤ９は
軸８に固定されており、第３の回転体７の外周に切られ
たホイールギヤと連結されている。第３の回転体７はケ
ース１０に設けられた軸受け１１により位置規制されて
いる。
【００１９】第１の回転体１の歯車は第２の回転体２の
歯車と連結されており、第２の回転体２は第１の回転体
１が回転すると各歯車の歯数の比による増速比で回転す
る。第３の回転体７のホイールギヤはウォームギヤ９と
連結されており、第２の回転体２が回転すると軸８、ウ
ォームギヤ９が回転しウォームとホイールの減速比で回
転する。
歯車と連結されており、第２の回転体２は第１の回転体
１が回転すると各歯車の歯数の比による増速比で回転す
る。第３の回転体７のホイールギヤはウォームギヤ９と
連結されており、第２の回転体２が回転すると軸８、ウ
ォームギヤ９が回転しウォームとホイールの減速比で回
転する。
【００２０】図７において、２１はマイクロコンピュー
タ（演算回路部）であり、第１の検出手段３と第２の検
出手段５にＡＭＰ（増幅器）２０ａ〜２０ｄを介して接
続されており、それぞれの出力信号をマイクロコンピュ
ータ２１へ入力して回転角度を演算し、その結果をシリ
アル信号として送信する。また、マイクロコンピュータ
２１には前記第１、第２の検出手段３，５としての各異
方性磁気検出素子から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信
号の感度等を記憶する不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）２２が接続されている。
タ（演算回路部）であり、第１の検出手段３と第２の検
出手段５にＡＭＰ（増幅器）２０ａ〜２０ｄを介して接
続されており、それぞれの出力信号をマイクロコンピュ
ータ２１へ入力して回転角度を演算し、その結果をシリ
アル信号として送信する。また、マイクロコンピュータ
２１には前記第１、第２の検出手段３，５としての各異
方性磁気検出素子から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信
号の感度等を記憶する不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）２２が接続されている。
【００２１】次に、以上の構成により回転体の回転角度
検出の方法について説明する。図１〜図３において、第
１の回転体１が回転したとき、その外周にある歯車と第
２の回転体２の外周にある歯車によって第２の回転体２
を回転させる。第１の回転体１の歯車の歯数をａ、第２
の回転体２の歯車の歯数をｂ、ウォームギヤ９と第３の
回転体７の外周に切られたホイールギヤとの減速比をｃ
とすると、第２の回転体２は第１の回転体１に対してａ
／ｂ倍の速さで回転する。第２の回転体２は軸８を回転
させ、ウォームギヤ９も同等の速さで回転する。次にウ
ォームギヤ９は第３の回転体７を回転させ、第３の回転
体７はウォームギヤ９に対してｃ倍の速さで回転する。
検出の方法について説明する。図１〜図３において、第
１の回転体１が回転したとき、その外周にある歯車と第
２の回転体２の外周にある歯車によって第２の回転体２
を回転させる。第１の回転体１の歯車の歯数をａ、第２
の回転体２の歯車の歯数をｂ、ウォームギヤ９と第３の
回転体７の外周に切られたホイールギヤとの減速比をｃ
とすると、第２の回転体２は第１の回転体１に対してａ
／ｂ倍の速さで回転する。第２の回転体２は軸８を回転
させ、ウォームギヤ９も同等の速さで回転する。次にウ
ォームギヤ９は第３の回転体７を回転させ、第３の回転
体７はウォームギヤ９に対してｃ倍の速さで回転する。
【００２２】一方、回転数で見ると、第１の回転体１が
１回転すると第２の回転体２はａ／ｂ回転し、第３の回
転体７は（ａ／ｂ）＊ｃ回転する。また、この際、歯車
の歯数をａ，ｂ及び減速比ｃを適切に選択することによ
り、第３の回転体７は第１の回転体１よりも十分低速回
転し、第２の回転体２は第１の回転体１よりも十分高速
回転する。第１の検出手段３は第２の回転体２に組み込
まれている磁石４の真下に配置されているため、第２の
回転体２が回転すると第１の検出手段３を貫く磁界の方
向が変化し、出力が変化する。同様に第２の検出手段５
も第３の回転体７が回転すると検出手段５を貫く磁界の
方向が変化し、出力は変化する。
１回転すると第２の回転体２はａ／ｂ回転し、第３の回
転体７は（ａ／ｂ）＊ｃ回転する。また、この際、歯車
の歯数をａ，ｂ及び減速比ｃを適切に選択することによ
り、第３の回転体７は第１の回転体１よりも十分低速回
転し、第２の回転体２は第１の回転体１よりも十分高速
回転する。第１の検出手段３は第２の回転体２に組み込
まれている磁石４の真下に配置されているため、第２の
回転体２が回転すると第１の検出手段３を貫く磁界の方
向が変化し、出力が変化する。同様に第２の検出手段５
も第３の回転体７が回転すると検出手段５を貫く磁界の
方向が変化し、出力は変化する。
【００２３】さらに、第１の検出手段３と第２の検出手
段５の出力を演算回路部２１（マイクロコンピュータ）
内のＡ／Ｄコンバータを介して入力する。第２の回転体
２が初期位置から何回転目であるかという粗い絶対角度
検出を第２の検出手段５の出力から、第１の回転体１の
回転角度の細かい絶対角度検出を第１の検出手段３の出
力から演算する。
段５の出力を演算回路部２１（マイクロコンピュータ）
内のＡ／Ｄコンバータを介して入力する。第２の回転体
２が初期位置から何回転目であるかという粗い絶対角度
検出を第２の検出手段５の出力から、第１の回転体１の
回転角度の細かい絶対角度検出を第１の検出手段３の出
力から演算する。
【００２４】図４、図５、図６でもって、第１、第２の
検出手段３，５について説明する。図４は第１の検出手
段３と第２の回転体２に組み込まれている磁石４及び第
２の検出手段５と第３の回転体７に組み込まれている磁
石６を拡大したものである。前記第１の検出手段３と第
２の検出手段５が異方性磁気検出素子であり、各異方性
磁気検出素子が前記第２、第３の回転体に固定された磁
石４，６を走査する。
検出手段３，５について説明する。図４は第１の検出手
段３と第２の回転体２に組み込まれている磁石４及び第
２の検出手段５と第３の回転体７に組み込まれている磁
石６を拡大したものである。前記第１の検出手段３と第
２の検出手段５が異方性磁気検出素子であり、各異方性
磁気検出素子が前記第２、第３の回転体に固定された磁
石４，６を走査する。
【００２５】図４では各磁石４，６の形状が磁極方向の
長さ１５よりも、これと垂直に交わる方向の長さ１４が
短いが、図５に示す各磁石４，６の形状は磁極方向の長
さ１７よりもこれと垂直に交わる方向の長さ１６を長く
して第２、第３の回転体２，７に固定し、各異方性磁気
検出素子３，５上の磁界方向の平行度及び磁界強度を高
めて磁界方向の検出精度を高める。又図６に示すように
各磁石４，６に磁極方向と垂直に交わる方向の長さが長
くなるようにヨーク１８，１９を取付けて第２、第３の
回転体２，７に固定する。
長さ１５よりも、これと垂直に交わる方向の長さ１４が
短いが、図５に示す各磁石４，６の形状は磁極方向の長
さ１７よりもこれと垂直に交わる方向の長さ１６を長く
して第２、第３の回転体２，７に固定し、各異方性磁気
検出素子３，５上の磁界方向の平行度及び磁界強度を高
めて磁界方向の検出精度を高める。又図６に示すように
各磁石４，６に磁極方向と垂直に交わる方向の長さが長
くなるようにヨーク１８，１９を取付けて第２、第３の
回転体２，７に固定する。
【００２６】次に前記異方性磁気検出素子３，５及び増
幅部２０ａ〜２０ｄの感度バラツキを抑え、装置動作時
の回転検出誤差発生を防止する方法について説明する。
幅部２０ａ〜２０ｄの感度バラツキを抑え、装置動作時
の回転検出誤差発生を防止する方法について説明する。
【００２７】図１〜図３において、第２の回転体２が回
転すると磁石６も回転する。この磁石６の回転と共に磁
界方向も回転し、この磁界方向を第１の検出手段（異方
性磁気検出素子）３で検出する。第１の検出手段（異方
性磁気検出素子）３からはこの磁界方向の回転角に対し
てｓｉｎ信号２４とｃｏｓ信号２３を出力する。図８に
これらの出力信号を示す。ｘ軸に第１の回転体１の回転
角をとってそれぞれの信号を示している。これらの信号
は図８（ａ）に示すようにマイクロコンピュータ（演算
回路部）２１に入力され、ｓｉｎ信号２４とｃｏｓ信号
２３よりｔａｎ信号２５を算出する。図８（ａ），
（ｂ）に示すように第２の回転体２は第１の回転体１に
対して増速されているので第１の検出手段３の信号周期
は短くなっており、逆に第３の回転体７は第１の回転体
１に対して減速されているので第２の検出手段５の信号
周期は長くなっている。しかし、図９に示すようにｓｉ
ｎ信号レベル２７とｃｏｓ信号レベル２６が素子や増幅
部の感度バラツキにより微妙に異なると、算出されたｔ
ａｎ信号２５の精度が落ちてくる。そこで、図７に示す
スイッチ２８をＯＮして感度記憶モードにした時のみ、
第２の回転体２及び第３の回転体７を１８０ｄｅｇ以上
回転するように第１の回転体１を回転させ、ｓｉｎ信号
２４とｃｏｓ信号２３の最大、最小レベルを算出し、そ
れぞれの信号レベル（感度）を不揮発性のメモリ（ＥＥ
ＰＲＯＭ）２２に記憶する。次にスイッチ２８をＯＦＦ
して舵角値を算出する時には記憶した感度によりｓｉｎ
信号２４とｃｏｓ信号２３の最大、最小レベルが一致す
るように調整してｔａｎ信号２５を算出して舵角値を求
める。
転すると磁石６も回転する。この磁石６の回転と共に磁
界方向も回転し、この磁界方向を第１の検出手段（異方
性磁気検出素子）３で検出する。第１の検出手段（異方
性磁気検出素子）３からはこの磁界方向の回転角に対し
てｓｉｎ信号２４とｃｏｓ信号２３を出力する。図８に
これらの出力信号を示す。ｘ軸に第１の回転体１の回転
角をとってそれぞれの信号を示している。これらの信号
は図８（ａ）に示すようにマイクロコンピュータ（演算
回路部）２１に入力され、ｓｉｎ信号２４とｃｏｓ信号
２３よりｔａｎ信号２５を算出する。図８（ａ），
（ｂ）に示すように第２の回転体２は第１の回転体１に
対して増速されているので第１の検出手段３の信号周期
は短くなっており、逆に第３の回転体７は第１の回転体
１に対して減速されているので第２の検出手段５の信号
周期は長くなっている。しかし、図９に示すようにｓｉ
ｎ信号レベル２７とｃｏｓ信号レベル２６が素子や増幅
部の感度バラツキにより微妙に異なると、算出されたｔ
ａｎ信号２５の精度が落ちてくる。そこで、図７に示す
スイッチ２８をＯＮして感度記憶モードにした時のみ、
第２の回転体２及び第３の回転体７を１８０ｄｅｇ以上
回転するように第１の回転体１を回転させ、ｓｉｎ信号
２４とｃｏｓ信号２３の最大、最小レベルを算出し、そ
れぞれの信号レベル（感度）を不揮発性のメモリ（ＥＥ
ＰＲＯＭ）２２に記憶する。次にスイッチ２８をＯＦＦ
して舵角値を算出する時には記憶した感度によりｓｉｎ
信号２４とｃｏｓ信号２３の最大、最小レベルが一致す
るように調整してｔａｎ信号２５を算出して舵角値を求
める。
【００２８】また、図１０の第１または第２の検出手段
（異方性磁気検出素子）の出力の最大値、最小値が２８
や２９のように基準範囲に無い場合、温度特性などによ
って出力が変化しなかったり、必要な分解能が得られな
いことが発生する。そこで、出力が３０のように基準範
囲内に最大値、最小値があることを比較確認する手段
（図示しない）で確認することにより誤出力の防止が可
能になる。なお、第１または第２の検出手段（異方性磁
気検出素子）の出力の振幅中心を比較確認する手段（図
示しない）で確認することにより特性ばらつきによる誤
出力の防止が可能になる。さらに、このとき複数回ずつ
入力を行い、平均値を取る、もしくは最大値、最小値を
除いた平均値を取るなどすればより高い精度で誤出力の
防止が可能となる。
（異方性磁気検出素子）の出力の最大値、最小値が２８
や２９のように基準範囲に無い場合、温度特性などによ
って出力が変化しなかったり、必要な分解能が得られな
いことが発生する。そこで、出力が３０のように基準範
囲内に最大値、最小値があることを比較確認する手段
（図示しない）で確認することにより誤出力の防止が可
能になる。なお、第１または第２の検出手段（異方性磁
気検出素子）の出力の振幅中心を比較確認する手段（図
示しない）で確認することにより特性ばらつきによる誤
出力の防止が可能になる。さらに、このとき複数回ずつ
入力を行い、平均値を取る、もしくは最大値、最小値を
除いた平均値を取るなどすればより高い精度で誤出力の
防止が可能となる。
【００２９】また、任意の特定位置での第１の検出手段
３、第２の検出手段５の出力を記憶することにより任意
の特定位置からの絶対角度の検出も可能となる。また、
このとき、図１１の特定位置決定用信号線３１のように
電気信号で特定位置であることの信号を送れば、機械的
な動作無しで特定位置の確定ができる。さらに、電気信
号を複数回読み込みチェックする、または、シリアル信
号などで送るようにすれば、ノイズなどにより誤った信
号が入った場合に除去することができる。なお、特定位
置決定用信号線３１は信号出力線３２と入出力を切り替
えて、同じ端子を使っても同様の効果が得られる。
３、第２の検出手段５の出力を記憶することにより任意
の特定位置からの絶対角度の検出も可能となる。また、
このとき、図１１の特定位置決定用信号線３１のように
電気信号で特定位置であることの信号を送れば、機械的
な動作無しで特定位置の確定ができる。さらに、電気信
号を複数回読み込みチェックする、または、シリアル信
号などで送るようにすれば、ノイズなどにより誤った信
号が入った場合に除去することができる。なお、特定位
置決定用信号線３１は信号出力線３２と入出力を切り替
えて、同じ端子を使っても同様の効果が得られる。
【００３０】なお、第１の実施の形態においては第１の
回転体１に対して増速結合した第２の回転体２に第３の
回転体７を減速結合し、第２の回転体２および第３の回
転体７の回転検出を第１、第２の検出手段３，５により
行うことにより、第１の回転体１の絶対舵角を検出した
が、他に第１の回転体１に対して減速結合した第３の回
転体７と、その減速結合系列以外に第１の回転体１に対
して増速結合した第２の回転体２を有し、それらの第
１、第２の回転体２を第１、第２の検出手段３５より、
第１の回転体１の絶対舵角を接触するようにしてもよい
ことはいうまでもない。
回転体１に対して増速結合した第２の回転体２に第３の
回転体７を減速結合し、第２の回転体２および第３の回
転体７の回転検出を第１、第２の検出手段３，５により
行うことにより、第１の回転体１の絶対舵角を検出した
が、他に第１の回転体１に対して減速結合した第３の回
転体７と、その減速結合系列以外に第１の回転体１に対
して増速結合した第２の回転体２を有し、それらの第
１、第２の回転体２を第１、第２の検出手段３５より、
第１の回転体１の絶対舵角を接触するようにしてもよい
ことはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少ない部
品点数で大きな誤差を発生することなく、また簡単な計
算処理で温度補正することもなく多回転する回転体の絶
対回転角度を精度よく検出することができる回転角度検
出装置を実現できるという有利な効果が得られる。
品点数で大きな誤差を発生することなく、また簡単な計
算処理で温度補正することもなく多回転する回転体の絶
対回転角度を精度よく検出することができる回転角度検
出装置を実現できるという有利な効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転角度検出
装置の平面図
装置の平面図
【図２】その正面図
【図３】その側面図
【図４】同装置における検出手段の構成斜視図
【図５】同装置における検出手段の他の例を示す構成斜
視図
視図
【図６】同装置における検出手段の他の例を示す構成斜
視図
視図
【図７】同装置を示すブロック図
【図８】同装置における第１の回転体の回転角度に対す
る第１、第２の検出手段の出力信号を示す波形図
る第１、第２の検出手段の出力信号を示す波形図
【図９】同じく第２の回転体の回転角度に対する第１の
検出手段の出力信号を示す波形図
検出手段の出力信号を示す波形図
【図１０】同じく第１または第２の検出手段の回転角度
に対する出力信号を示す波形図
に対する出力信号を示す波形図
【図１１】本発明の回転角度検出装置の他の事例を示す
ブロック図
ブロック図
１ 第１の回転体 ２ 第２の回転体 ３ 第１の検出手段 ４ 磁石 ５ 第２の検出手段 ６ 磁石 ７ 第３の回転体 ８ 軸 ９ ウォームギヤ １０ ケース １１ 軸受け １２ 軸受け １３ 軸受け １４ 磁石の磁極方向と垂直に交わる方向の長さ １５ 磁石の磁極方向の長さ １６ 磁石の磁極方向と垂直に交わる方向の長さ １７ 磁石の磁極方向の長さ １８ ヨーク １９ ヨーク ２０ａ〜２０ｄ 増幅部 ２１ マイクロコンピュータ ２２ ＥＥＰＲＯＭ ２３ ｃｏｓ信号 ２４ ｓｉｎ信号 ２５ ｔａｎ信号 ２６ ｃｏｓ信号レベル ２７ ｓｉｎ信号レベル ２８ 検出手段の出力 ２９ 検出手段の出力 ３０ 検出手段の出力 ３１ 特定位置決定用信号線 ３２ 信号出力線
フロントページの続き (72)発明者 牛原 正晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA02 BC06 CA08 CB04 DA01 DA05 DB07 DC08 GA52 KA03 LA19 NA06 2F077 AA11 AA25 CC10 JJ10 JJ23 NN18 PP15 QQ05 TT06 TT32 TT42 TT61 TT66 UU11
Claims (11)
- 【請求項１】 多回転可能な歯車を持った第１の回転体
と、前記第１の回転体の歯車に接続され第１の回転体よ
り高速に回転する第２の回転体と、前記第２の回転体の
回転角度を検出する第１の検出手段と、前記第２の回転
体に接続され前記第１の回転体より低速で回転する第３
の回転体と、前記第３の回転体の回転角を検出する第２
の検出手段とを備え、第１、第２の検出手段により前記
第１の回転体の回転角度を検出することを特徴とする回
転角度検出装置。 - 【請求項２】 多回転可能な歯車を持った第１の回転体
と、前記歯車に接続され前記第１の回転体より低速で回
転する第３の回転体と、前記第３の回転体の回転角を検
出する第２の検出手段と、前記第１の回転体の歯車に接
続され第１の回転体より高速に回転する第２の回転体
と、前記第２の回転体の回転角度を検出する第１の検出
手段とを備え、前記第１の検出手段と前記第２の検出手
段より前記第１の回転体の回転角度を検出することを特
徴とする回転角度検出装置。 - 【請求項３】 前記第１の検出手段と第２の検出手段が
異方性磁気検出素子であり、各異方性磁気検出素子が前
記第２、第３の回転体に結合された磁石を走査し、各磁
石の形状が磁極方向よりもこれと垂直に交わる方向の長
さを長くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の
回転角度検出装置。 - 【請求項４】 前記第１の検出手段と第２の検出手段が
異方性磁気検出素子であり、各異方性磁気検出素子が前
記第２、第３の回転体に結合された磁石を走査し、各磁
石に磁極方向と垂直に交わる方向にヨークを設置したこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装
置。 - 【請求項５】 前記第１、第２、第３の回転体とを組込
み後、前記各異方性磁気検出素子から出力されるｓｉｎ
信号とｃｏｓ信号の感度を記憶する不揮発性のメモリを
有し、電源投入時毎に前記メモリに記憶した各感度にて
前記ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の補正を行うことを特徴と
する請求項３又は４に記載の回転角度検出装置。 - 【請求項６】 前記各異方性磁気検出素子の感度を記憶
するときに感度が規定値内であるかを確認する手段を有
することを特徴とする請求項５に記載の回転角度検出装
置。 - 【請求項７】 前記各異方性磁気検出素子の感度を記憶
するときに信号出力の振幅の中心が規定値内であるかを
確認する手段を有することを特徴とする請求項５又は６
に記載の回転角度検出装置。 - 【請求項８】 前記各異方性磁気検出素子の感度を記憶
するときに前記ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を複数回数検出
する手段を有することを特徴とする請求項５，６，７の
いずれか１項に記載の回転角度検出装置。 - 【請求項９】 前記各異方性磁気検出素子の任意の特定
位置を判断する手段を有し、その位置でのｓｉｎ信号、
ｃｏｓ信号の値を記憶し、特定位置からの絶対角度を検
出することを特徴とする請求項５，６，７，８のいずれ
か１項に記載の回転角度検出装置。 - 【請求項１０】 前記各異方性磁気検出素子の特定位置
を判断する手段の電気信号入力を外部への信号出力との
場合により入出力を切り替え、同じ入出力線から入力す
ることを特徴とする請求項９に記載の回転角度検出装
置。 - 【請求項１１】 前記特定位置を判断する手段に誤入力
があったとき誤入力であることを判断する手段を有する
請求項９又は１０に記載の回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001150508A JP4759845B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001150508A JP4759845B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 回転角度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002340515A true JP2002340515A (ja) | 2002-11-27 |
| JP4759845B2 JP4759845B2 (ja) | 2011-08-31 |
Family
ID=18995509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001150508A Expired - Lifetime JP4759845B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4759845B2 (ja) |
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