JP2003254779A - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置Info
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易に絶対角を精度良く検出可能な回転角検
出装置を提供する。 【解決手段】 鋸波状の連続するパルスからなる第１の
検出信号Ｖａと、階段状に漸増する第２の検出信号Ｖｂ
とから絶対角Ａを検出し、Ｖｂは、Ｖａの各パルスに対
応して複数の平坦領域とこれらを連ねる複数の漸増領域
とからなると共に、各漸増領域はＶａの立ち下がる部分
に対応しており、Ｖｂの値が各平坦領域にある場合に
は、ＶａとＶｂの値から絶対角Ａを求め、Ｖｂの値が各
漸増領域にある場合には、Ｖａの値により、直前または
直後の平坦領域に対応するＶｂの値を基準として絶対角
Ａを求めるようにした。
出装置を提供する。 【解決手段】 鋸波状の連続するパルスからなる第１の
検出信号Ｖａと、階段状に漸増する第２の検出信号Ｖｂ
とから絶対角Ａを検出し、Ｖｂは、Ｖａの各パルスに対
応して複数の平坦領域とこれらを連ねる複数の漸増領域
とからなると共に、各漸増領域はＶａの立ち下がる部分
に対応しており、Ｖｂの値が各平坦領域にある場合に
は、ＶａとＶｂの値から絶対角Ａを求め、Ｖｂの値が各
漸増領域にある場合には、Ｖａの値により、直前または
直後の平坦領域に対応するＶｂの値を基準として絶対角
Ａを求めるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角検出装置に
係り、特に、回転体、例えば自動車のステアリングシャ
フトに連結され、ステアリングホィールの回転角度を正
確に検出する回転角検出装置に関する。
係り、特に、回転体、例えば自動車のステアリングシャ
フトに連結され、ステアリングホィールの回転角度を正
確に検出する回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転角検出装置について、図７に
基づいて説明する。図７は従来の回転角検出装置による
回転角度を測定するための説明図である。従来の回転角
検出装置において、回転角度を絶対角で検出するために
は、図７に示すように、徐々に立ち上がる部分と急激に
立ち下がる部分とからなる周期的な鋸波形である第１の
検出信号と、検出範囲内で直線的に漸増する第２の検出
信号が使われる。第２の検出信号は第１の検出信号の鋸
波形の各周期に対応してｎ個の領域に等分されており
（図７ではｎ＝４）、ある回転角を有する時に、第２の
検出信号がＶａ１であれば図７中「２」の領域に属し、
更にその時の第１の検出信号がＶａ２であれば、検出角
度は１８０°＋９０°で２７０°となる。また、第２の
検出信号がＶｂ１であれば、「３」の領域に属し、第１
の検出信号がＶａ２であっても検出角度は３６０°＋９
０°で４５０°となる。
基づいて説明する。図７は従来の回転角検出装置による
回転角度を測定するための説明図である。従来の回転角
検出装置において、回転角度を絶対角で検出するために
は、図７に示すように、徐々に立ち上がる部分と急激に
立ち下がる部分とからなる周期的な鋸波形である第１の
検出信号と、検出範囲内で直線的に漸増する第２の検出
信号が使われる。第２の検出信号は第１の検出信号の鋸
波形の各周期に対応してｎ個の領域に等分されており
（図７ではｎ＝４）、ある回転角を有する時に、第２の
検出信号がＶａ１であれば図７中「２」の領域に属し、
更にその時の第１の検出信号がＶａ２であれば、検出角
度は１８０°＋９０°で２７０°となる。また、第２の
検出信号がＶｂ１であれば、「３」の領域に属し、第１
の検出信号がＶａ２であっても検出角度は３６０°＋９
０°で４５０°となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第２の
検出信号におけるｎ等分された領域の境界部分では、測
定誤差や公差等によって１つ上の領域に属するか下の領
域に属するかが不安定となる（図７中、Ｘ点）。また、
この境界部分に対応する第１の検出信号は急激に立ち下
がる部分であり、場合によっては、１つ上の領域に属す
ることになっても第１の検出信号が高い値を取る場合が
生じ、本来は１８０°＋１７５°であるにも係わらず、
３６０°＋１７５°と誤検出してしまうことが想定され
る。これを防止するために、例えば、連続性をチェック
し本来は１８０°＋１７５°であるものを、３６０°＋
１７５°としてしまった場合には、急に前回の値から離
れた値になるために、これを誤検出と判定し再度検出を
やり直す方法があるが、このような誤検出のチェックは
複雑なフローを必要とし、計算時間も要する等問題があ
る。
検出信号におけるｎ等分された領域の境界部分では、測
定誤差や公差等によって１つ上の領域に属するか下の領
域に属するかが不安定となる（図７中、Ｘ点）。また、
この境界部分に対応する第１の検出信号は急激に立ち下
がる部分であり、場合によっては、１つ上の領域に属す
ることになっても第１の検出信号が高い値を取る場合が
生じ、本来は１８０°＋１７５°であるにも係わらず、
３６０°＋１７５°と誤検出してしまうことが想定され
る。これを防止するために、例えば、連続性をチェック
し本来は１８０°＋１７５°であるものを、３６０°＋
１７５°としてしまった場合には、急に前回の値から離
れた値になるために、これを誤検出と判定し再度検出を
やり直す方法があるが、このような誤検出のチェックは
複雑なフローを必要とし、計算時間も要する等問題があ
る。
【０００４】本発明の目的は、容易に絶対角を精度良く
検出可能な回転角検出装置を提供することにある。
検出可能な回転角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】本発明の回転角検出装置
は、検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分と急激
に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパルスか
らなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段状に漸増す
るかまたは漸減する第２の検出信号とから絶対角を検出
し、前記第２の検出信号は、前記第１の検出信号の各パ
ルスに対応して複数の平坦領域と各平坦領域を連ねる複
数の漸増領域または漸減領域とからなると共に、前記各
漸増領域または漸減領域は前記第１の検出信号の立ち下
がる部分に対応しており、前記第２の検出信号の値が前
記各平坦領域にある場合には、前記第１の検出信号と前
記第２の検出信号の値から絶対角を求め、前記第２の検
出信号の値が前記各漸増領域または漸減領域にある場合
には、前記第１の検出信号の値により、直前または直後
の平坦領域に対応する前記第２の検出信号の値を基準と
して前記絶対角を求めるようにした。この構成により、
第２の検出信号を階段状に漸増する信号とすることによ
り、従来通り第１の検出信号の値に基づき絶対角を算出
できる領域と、判断が不確かとなる不安定領域とを区別
して絶対角を求めることができ、しかも、不安定とされ
る領域においては、第１の検出信号の値により直前の領
域を使って絶対角を求めるのか、直後の領域を使って求
めるのかを選択するようにしたので、不安定な領域にお
いても容易に精度良く絶対角を検出できる。
は、検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分と急激
に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパルスか
らなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段状に漸増す
るかまたは漸減する第２の検出信号とから絶対角を検出
し、前記第２の検出信号は、前記第１の検出信号の各パ
ルスに対応して複数の平坦領域と各平坦領域を連ねる複
数の漸増領域または漸減領域とからなると共に、前記各
漸増領域または漸減領域は前記第１の検出信号の立ち下
がる部分に対応しており、前記第２の検出信号の値が前
記各平坦領域にある場合には、前記第１の検出信号と前
記第２の検出信号の値から絶対角を求め、前記第２の検
出信号の値が前記各漸増領域または漸減領域にある場合
には、前記第１の検出信号の値により、直前または直後
の平坦領域に対応する前記第２の検出信号の値を基準と
して前記絶対角を求めるようにした。この構成により、
第２の検出信号を階段状に漸増する信号とすることによ
り、従来通り第１の検出信号の値に基づき絶対角を算出
できる領域と、判断が不確かとなる不安定領域とを区別
して絶対角を求めることができ、しかも、不安定とされ
る領域においては、第１の検出信号の値により直前の領
域を使って絶対角を求めるのか、直後の領域を使って求
めるのかを選択するようにしたので、不安定な領域にお
いても容易に精度良く絶対角を検出できる。
【０００６】また、前記第２の出力信号の値Ｖｂが、Ｎ
番目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸
増領域または漸減領域にある場合には、対応する第１の
検出信号値を検出し、その値Ｖａが所定の上側閾値より
大きい場合には、前記Ｎ番目の平坦領域に対応して設定
される角度と、前記第１の検出信号の値Ｖａに基づいて
設定される角度とから前記絶対角を求め、Ｖａが前記下
側閾値より小さい場合には、前記Ｎ＋１番目の平坦領域
に対応して設定される角度と、前記第１の検出信号の値
Ｖａに基づいて設定される角度とから前記絶対角を求
め、Ｖａが前記所定の上側閾値と下側閾値と等しいかそ
れらの間にある場合には、Ｖａに基づいて設定される角
度はゼロとして前記Ｎ＋１番目の平坦領域に対応して設
定される角度を前記絶対角とするようにした。この構成
により、Ｖａの値を場合分けして計算するだけなので、
容易に絶対角を精度良く検出可能な回転角検出装置を提
供することができる。
番目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸
増領域または漸減領域にある場合には、対応する第１の
検出信号値を検出し、その値Ｖａが所定の上側閾値より
大きい場合には、前記Ｎ番目の平坦領域に対応して設定
される角度と、前記第１の検出信号の値Ｖａに基づいて
設定される角度とから前記絶対角を求め、Ｖａが前記下
側閾値より小さい場合には、前記Ｎ＋１番目の平坦領域
に対応して設定される角度と、前記第１の検出信号の値
Ｖａに基づいて設定される角度とから前記絶対角を求
め、Ｖａが前記所定の上側閾値と下側閾値と等しいかそ
れらの間にある場合には、Ｖａに基づいて設定される角
度はゼロとして前記Ｎ＋１番目の平坦領域に対応して設
定される角度を前記絶対角とするようにした。この構成
により、Ｖａの値を場合分けして計算するだけなので、
容易に絶対角を精度良く検出可能な回転角検出装置を提
供することができる。
【０００７】また、前記第２の出力信号の値ＶｂがＮ番
目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸増
領域または漸減領域にある場合には、対応する第１の出
力信号値を検出しその値ＶａがＶａ＞ＶＨであれば前記
絶対角Ａ（°）はＡ＝Ｎ×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖａ＜
ＶＬであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖ
Ｌ≦Ｖａ≦ＶＨであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０と
することを特徴とする請求項１または２記載の回転角検
出装置。但し、Ｎは整数、ＢはＶａから算出される角
度、ＶＨは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号
Ｖｂの漸増領域または漸減領域の一端と対応する上側閾
値、ＶＬは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号
Ｖｂの漸増領域または漸減領域の他端と対応する下側閾
値、Θａは各平坦領域に対応して設定される回転角度範
囲（第１の検出信号の１周期に対応する回転角度範
囲）、Θ０は任意の回転角度である。この構成により、
Ｖａの値を場合分けして計算するだけなので、容易に絶
対角を精度良く検出可能な回転角検出装置を提供するこ
とができる。
目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸増
領域または漸減領域にある場合には、対応する第１の出
力信号値を検出しその値ＶａがＶａ＞ＶＨであれば前記
絶対角Ａ（°）はＡ＝Ｎ×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖａ＜
ＶＬであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖ
Ｌ≦Ｖａ≦ＶＨであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０と
することを特徴とする請求項１または２記載の回転角検
出装置。但し、Ｎは整数、ＢはＶａから算出される角
度、ＶＨは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号
Ｖｂの漸増領域または漸減領域の一端と対応する上側閾
値、ＶＬは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号
Ｖｂの漸増領域または漸減領域の他端と対応する下側閾
値、Θａは各平坦領域に対応して設定される回転角度範
囲（第１の検出信号の１周期に対応する回転角度範
囲）、Θ０は任意の回転角度である。この構成により、
Ｖａの値を場合分けして計算するだけなので、容易に絶
対角を精度良く検出可能な回転角検出装置を提供するこ
とができる。
【０００８】また、検出範囲内で徐々に直線状に立ち上
がる部分と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連
続するパルスからなる第１の検出信号と、検出範囲内で
階段状に漸増するかまたは漸減する第２の検出信号とか
ら絶対角を検出し、前記第２の検出信号は、前記第１の
検出信号の各パルスに対応して複数の平坦領域と各平坦
領域を連ねる複数の漸増領域または漸減領域とからなる
と共に、前記各漸増領域または漸減領域は前記第１の検
出信号の立ち下がる部分に対応しており、前記第２の検
出信号の値が前記各平坦領域にある場合には、前記第１
の検出信号と前記第２の検出信号の値から絶対角を求
め、前記第２の検出信号の値が前記各漸増領域または漸
減領域にある場合には、前記各漸増領域または漸減領域
の前記第２の検出信号の値を用いて前記絶対角を算出す
るようにした。この構成により、第２の検出信号の値が
各漸増領域にある場合には各漸増領域の第２の検出信号
の値を用いて前記絶対角を算出するので、容易に絶対角
を精度良く検出可能な回転角検出装置を提供することが
できる。
がる部分と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連
続するパルスからなる第１の検出信号と、検出範囲内で
階段状に漸増するかまたは漸減する第２の検出信号とか
ら絶対角を検出し、前記第２の検出信号は、前記第１の
検出信号の各パルスに対応して複数の平坦領域と各平坦
領域を連ねる複数の漸増領域または漸減領域とからなる
と共に、前記各漸増領域または漸減領域は前記第１の検
出信号の立ち下がる部分に対応しており、前記第２の検
出信号の値が前記各平坦領域にある場合には、前記第１
の検出信号と前記第２の検出信号の値から絶対角を求
め、前記第２の検出信号の値が前記各漸増領域または漸
減領域にある場合には、前記各漸増領域または漸減領域
の前記第２の検出信号の値を用いて前記絶対角を算出す
るようにした。この構成により、第２の検出信号の値が
各漸増領域にある場合には各漸増領域の第２の検出信号
の値を用いて前記絶対角を算出するので、容易に絶対角
を精度良く検出可能な回転角検出装置を提供することが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図６
に基づいて説明する。図１は本発明の回転角検出装置の
実施形態の斜視図、図２は本発明の回転角検出装置の実
施形態の平面図、図３は本発明の回転角検出装置の実施
形態の断面図、図４は本発明の回転角検出装置の実施形
態の要部断面図、図５は本発明の回転角検出装置の実施
形態の間欠歯と２段歯歯車の噛み合わせを説明する説明
図、図６は本発明の回転角検出装置の実施形態の第１及
び第２の検出信号と回転角の関係を示す図である。
に基づいて説明する。図１は本発明の回転角検出装置の
実施形態の斜視図、図２は本発明の回転角検出装置の実
施形態の平面図、図３は本発明の回転角検出装置の実施
形態の断面図、図４は本発明の回転角検出装置の実施形
態の要部断面図、図５は本発明の回転角検出装置の実施
形態の間欠歯と２段歯歯車の噛み合わせを説明する説明
図、図６は本発明の回転角検出装置の実施形態の第１及
び第２の検出信号と回転角の関係を示す図である。
【００１０】上ケース１は、絶縁樹脂製で中央に孔１ａ
を有する円板状の形状をなしている。上ケース１の外周
には段部１ｂが設けられている。上ケースの上面端部に
はリード線導出部４が設けられ、リード線５がここから
外部へ導出されている。
を有する円板状の形状をなしている。上ケース１の外周
には段部１ｂが設けられている。上ケースの上面端部に
はリード線導出部４が設けられ、リード線５がここから
外部へ導出されている。
【００１１】下ケース２は、中央に孔２ａを有する円盤
状の底板２ｂと側壁２ｄを有し、底板２ｂにはリング状
の突部２ｃを有している。また、側壁の上端には段部２
ｅを有し、上ケース１の段部１ｂと係合している。上ケ
ース１と下ケース２とは互いにネジ１ｃによって締結さ
れている。
状の底板２ｂと側壁２ｄを有し、底板２ｂにはリング状
の突部２ｃを有している。また、側壁の上端には段部２
ｅを有し、上ケース１の段部１ｂと係合している。上ケ
ース１と下ケース２とは互いにネジ１ｃによって締結さ
れている。
【００１２】ロータ部３は、絶縁樹脂製で、円筒形をな
しており、内周部には外部の回転軸と係合する突条３ａ
が設けられ、外周部には上側に１８０°対向して２個の
間欠歯３ｂが設けられ、下側には全周に渡って歯車の歯
３ｃが設けられている。ロータ部３は上ケース１と下ケ
ース２との間に挟持され、上ケース１と下ケース２に対
してＣＷ方向（時計回り方向）とＣＣＷ方向（反時計方
向）に回転可能に装着されている。
しており、内周部には外部の回転軸と係合する突条３ａ
が設けられ、外周部には上側に１８０°対向して２個の
間欠歯３ｂが設けられ、下側には全周に渡って歯車の歯
３ｃが設けられている。ロータ部３は上ケース１と下ケ
ース２との間に挟持され、上ケース１と下ケース２に対
してＣＷ方向（時計回り方向）とＣＣＷ方向（反時計方
向）に回転可能に装着されている。
【００１３】歯車６は、絶縁樹脂よりなり、全周に渡っ
て歯６ｃが設けられた通常の歯車であり、歯車６の一側
面の中央部には突起６ａが、他側面の中央部には円形の
凹部６ｂが設けられている。歯車６の歯６ｃはロータ部
３の外周部下側に設けられた歯３ｃと噛み合っている。
歯車６はロータ部３が１８０°回転する間に３６０°回
転するようになっている。
て歯６ｃが設けられた通常の歯車であり、歯車６の一側
面の中央部には突起６ａが、他側面の中央部には円形の
凹部６ｂが設けられている。歯車６の歯６ｃはロータ部
３の外周部下側に設けられた歯３ｃと噛み合っている。
歯車６はロータ部３が１８０°回転する間に３６０°回
転するようになっている。
【００１４】歯車７、は絶縁樹脂よりなり、軸方向上下
２段に交互に歯（上歯７ｃ、下歯７ｄ）が設けられた２
段歯の歯車であり、歯は全周に渡って設けられている。
歯車７の一側面の中央部には突起７ａが、他側面の中央
部には円形の凹部７ｂが設けられている。歯車７の上歯
７ｃ、下歯７ｄはロータ部３の外周部上側に設けられた
間欠歯３ｂと噛み合っている。
２段に交互に歯（上歯７ｃ、下歯７ｄ）が設けられた２
段歯の歯車であり、歯は全周に渡って設けられている。
歯車７の一側面の中央部には突起７ａが、他側面の中央
部には円形の凹部７ｂが設けられている。歯車７の上歯
７ｃ、下歯７ｄはロータ部３の外周部上側に設けられた
間欠歯３ｂと噛み合っている。
【００１５】２個のリング状磁石８は、１８０°対向し
た位置で逆極性の極が着磁されたものであり、歯車６，
歯車７の歯の内側にそれぞれ固定されている。
た位置で逆極性の極が着磁されたものであり、歯車６，
歯車７の歯の内側にそれぞれ固定されている。
【００１６】２個の支持部材９は、絶縁樹脂製で、板状
で長手方向両端が両肩下がりの形状をなし、その両端は
下ケース２に固定されており、下面側にはリング条の突
起９ａが設けられている。歯車６の一側面の突起６ａは
一方の支持部材９のリング状の突起９ａに嵌合してお
り、他側面の円形の凹部６ａは下ケース２の底板２ｂの
リング状の突部２ｃが嵌合し、歯車６は両側から抑えら
れて回転可能に軸支されることになる。歯車７の一側面
の突起７ａは他方の支持部材９のリング状の突起９ａに
嵌合しており、他側面の円形の凹部７ａは下ケース２の
底板２ｂのリング状の突部２ｃが嵌合し、歯車７も両側
から抑えられて回転可能に軸支されることになる。
で長手方向両端が両肩下がりの形状をなし、その両端は
下ケース２に固定されており、下面側にはリング条の突
起９ａが設けられている。歯車６の一側面の突起６ａは
一方の支持部材９のリング状の突起９ａに嵌合してお
り、他側面の円形の凹部６ａは下ケース２の底板２ｂの
リング状の突部２ｃが嵌合し、歯車６は両側から抑えら
れて回転可能に軸支されることになる。歯車７の一側面
の突起７ａは他方の支持部材９のリング状の突起９ａに
嵌合しており、他側面の円形の凹部７ａは下ケース２の
底板２ｂのリング状の突部２ｃが嵌合し、歯車７も両側
から抑えられて回転可能に軸支されることになる。
【００１７】プリント配線板１０は、中央部に円形の孔
１０ａを有する円板状で上ケース１の下側に固定されて
いる。プリント配線板１０の出力は、リード線５により
リード線導出部４を経て外部へ導出される。
１０ａを有する円板状で上ケース１の下側に固定されて
いる。プリント配線板１０の出力は、リード線５により
リード線導出部４を経て外部へ導出される。
【００１８】磁電変換部材１１は、複数のＧＭＲ素子
（巨大磁気抵抗効果素子）を集積したもので、各ＧＭＲ
素子はブリッジ回路を構成し（図示せず）ている。磁電
変換部材１１はプリント配線板１０の上に搭載され、歯
車６，７と共に回転するリング状の永久磁石８と対向し
ている。図６に示すように、歯車６に対応する磁電変換
部材１１からは鋸波形状の周期的な検出信号が得られ、
歯車７に対応する磁電変換部材１１からは階段状に増加
する検出信号が得られる。
（巨大磁気抵抗効果素子）を集積したもので、各ＧＭＲ
素子はブリッジ回路を構成し（図示せず）ている。磁電
変換部材１１はプリント配線板１０の上に搭載され、歯
車６，７と共に回転するリング状の永久磁石８と対向し
ている。図６に示すように、歯車６に対応する磁電変換
部材１１からは鋸波形状の周期的な検出信号が得られ、
歯車７に対応する磁電変換部材１１からは階段状に増加
する検出信号が得られる。
【００１９】次に、図５に基づいて、２段歯の歯車７と
ロータ部３の外周部の間欠歯３ｂとの噛み合わせの状態
を説明する。
ロータ部３の外周部の間欠歯３ｂとの噛み合わせの状態
を説明する。
【００２０】図５Ａにおいて、ロータ部３が反時計方向
（図の矢印方向）に回転すると間欠歯３ｂの先行する歯
３ｂの外側が２段歯の歯車７の上歯７ｄにぶつかり歯車
７は時計回り方向（図の矢印方向）に少し回転する。図
５Ｂにおいて、歯車７の下歯７ｄが間欠歯３ｂの間の溝
に入り溝の壁によって押され、歯車７は更に時計回り方
向に始める。図５Ｃ、図５Ｄにおいても溝の壁によって
歯車７の下歯７ｄは押され続け更に時計回り方向に回転
する。この回転に伴い下歯７ｄは間欠歯３ｂの間の溝か
ら抜け出つつある。図５Ｅにおいて下歯７ｄは間欠歯３
ｂの間の溝から完全に抜ける。この時、下歯７ｄは上記
回転方向で一つ手前の下歯７ｄと協同して、その先端が
前記間欠歯３ｂの間の溝につながるロータ部３の周面に
接し、歯車７のそれ以上の回転を阻止する。このように
して、歯車７は所定角度（上歯７ｃまたは、下歯７ｄの
１ピッチの角度）回転する。
（図の矢印方向）に回転すると間欠歯３ｂの先行する歯
３ｂの外側が２段歯の歯車７の上歯７ｄにぶつかり歯車
７は時計回り方向（図の矢印方向）に少し回転する。図
５Ｂにおいて、歯車７の下歯７ｄが間欠歯３ｂの間の溝
に入り溝の壁によって押され、歯車７は更に時計回り方
向に始める。図５Ｃ、図５Ｄにおいても溝の壁によって
歯車７の下歯７ｄは押され続け更に時計回り方向に回転
する。この回転に伴い下歯７ｄは間欠歯３ｂの間の溝か
ら抜け出つつある。図５Ｅにおいて下歯７ｄは間欠歯３
ｂの間の溝から完全に抜ける。この時、下歯７ｄは上記
回転方向で一つ手前の下歯７ｄと協同して、その先端が
前記間欠歯３ｂの間の溝につながるロータ部３の周面に
接し、歯車７のそれ以上の回転を阻止する。このように
して、歯車７は所定角度（上歯７ｃまたは、下歯７ｄの
１ピッチの角度）回転する。
【００２１】その後ロータ部３が約１８０°回転する迄
歯車７は回転せず、ロータ部３が約１８０°回転する
と、ロータ部３の１８０°反対側に設けられているもう
一方の間欠歯３ｂが歯車７の上歯７ｃに接触し、上記と
同じ回転動作を行う。従って、歯車７はロータ部の回転
の１８０°おきに所定角度（上歯７ｃまたは、下歯７ｄ
の１ピッチの角度）回転することとなる。
歯車７は回転せず、ロータ部３が約１８０°回転する
と、ロータ部３の１８０°反対側に設けられているもう
一方の間欠歯３ｂが歯車７の上歯７ｃに接触し、上記と
同じ回転動作を行う。従って、歯車７はロータ部の回転
の１８０°おきに所定角度（上歯７ｃまたは、下歯７ｄ
の１ピッチの角度）回転することとなる。
【００２２】次に、本発明の回転角検出装置の各検出信
号と各検出信号によって回転角度を測定する方法を説明
する。図６には、各検出信号が磁電変換部材１１への入
力電圧に対する出力信号の比の形で、回転角度がＣＣＷ
方向とＣＷ方向での値を示している。図６に示すよう
に、第１の検出信号Ｖａは１８０°の周期をもつ鋸波状
のパルスで各パルスは徐々に直線状に立ち上がる部分と
急激に立ち下がる部分とからなっている。徐々に直線状
に立ち上がる部分は、歯車６と共に回転するリング状の
永久磁石８により磁電変換部材１１のブリッジ回路から
出力されるサイン波出力とコサイン波出力をプリント配
線板１０に搭載された演算素子（図示しない）によって
演算し、歯車６の回転角度に対して直線状の出力に変換
したものである。急激に立ち下がる部分は第１の検出信
号Ｖａの１周期が終わり、始めの値に戻る部分である。
号と各検出信号によって回転角度を測定する方法を説明
する。図６には、各検出信号が磁電変換部材１１への入
力電圧に対する出力信号の比の形で、回転角度がＣＣＷ
方向とＣＷ方向での値を示している。図６に示すよう
に、第１の検出信号Ｖａは１８０°の周期をもつ鋸波状
のパルスで各パルスは徐々に直線状に立ち上がる部分と
急激に立ち下がる部分とからなっている。徐々に直線状
に立ち上がる部分は、歯車６と共に回転するリング状の
永久磁石８により磁電変換部材１１のブリッジ回路から
出力されるサイン波出力とコサイン波出力をプリント配
線板１０に搭載された演算素子（図示しない）によって
演算し、歯車６の回転角度に対して直線状の出力に変換
したものである。急激に立ち下がる部分は第１の検出信
号Ｖａの１周期が終わり、始めの値に戻る部分である。
【００２３】第２の検出信号Ｖｂは、１８０°毎に階段
状に漸増する波形を有している。ロータ部３の周囲に間
欠歯３ｂが１８０°回転方向に離れて形成されており、
ロータ部３の間欠歯３ｂと噛み合う２段歯の歯車７はロ
ータ部３が１８０°回転する毎に間欠歯３ｂによって所
定角度回転させられる。歯車７が所定角度回転させられ
ると歯車７と共に回転する永久磁石８により磁電変換部
材１１のブリッジ回路の出力が変わり、第２の検出信号
Ｖｂの階段状の部分の漸増分を演算により求める。階段
状の部分の漸増分は、ロータ部３の間欠歯３ｂと歯車７
が噛み合う１８０°毎に発生する。
状に漸増する波形を有している。ロータ部３の周囲に間
欠歯３ｂが１８０°回転方向に離れて形成されており、
ロータ部３の間欠歯３ｂと噛み合う２段歯の歯車７はロ
ータ部３が１８０°回転する毎に間欠歯３ｂによって所
定角度回転させられる。歯車７が所定角度回転させられ
ると歯車７と共に回転する永久磁石８により磁電変換部
材１１のブリッジ回路の出力が変わり、第２の検出信号
Ｖｂの階段状の部分の漸増分を演算により求める。階段
状の部分の漸増分は、ロータ部３の間欠歯３ｂと歯車７
が噛み合う１８０°毎に発生する。
【００２４】第２の検出信号Ｖｂの漸増領域の中心は第
１の検出信号Ｖａの急激に立ち下がる部分に対応してい
る。第２の検出信号Ｖｂの平坦領域は漸増領域をつなぐ
部分で、何番目の平坦領域であるかを図６の図中に数字
で示してある。また、０番目の平坦領域の中央は回転角
度の０°に対応している。
１の検出信号Ｖａの急激に立ち下がる部分に対応してい
る。第２の検出信号Ｖｂの平坦領域は漸増領域をつなぐ
部分で、何番目の平坦領域であるかを図６の図中に数字
で示してある。また、０番目の平坦領域の中央は回転角
度の０°に対応している。
【００２５】以下、絶対角Ａの算出方法を図６に基づい
て説明する。第２の検出信号Ｖｂの値が、０番目（Ｎ＝
０）の平坦領域にある場合には、まず、第１の検出信号
Ｖａの値（Ｖａ＝ａ）に基づく回転角度範囲ａ０を求め
る。次に、平坦領域に対応する回転角度範囲Θａと、任
意の回転角度（第１の検出信号の基準位置からのオフセ
ット量）Θ０を設定する。図６では、Θａは１８０°で
あり、Θ０は９０°であるので、絶対角Ａ（°）はＡ＝
１８０×０−９０＋ａ０＝ａ０−９０となる。第２の検
出信号Ｖｂの値が、１番目（Ｎ＝１）の平坦領域にある
場合には、まず、上記同様、第１の検出信号Ｖａの値
（Ｖａ＝ｂ）に基づき回転角度範囲ａ１を求め、次に平
坦領域に対応する回転角度範囲Θａと任意の回転角度Θ
０を設定する。そして、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×
１−９０＋ａ１＝９０＋ａ１となる。
て説明する。第２の検出信号Ｖｂの値が、０番目（Ｎ＝
０）の平坦領域にある場合には、まず、第１の検出信号
Ｖａの値（Ｖａ＝ａ）に基づく回転角度範囲ａ０を求め
る。次に、平坦領域に対応する回転角度範囲Θａと、任
意の回転角度（第１の検出信号の基準位置からのオフセ
ット量）Θ０を設定する。図６では、Θａは１８０°で
あり、Θ０は９０°であるので、絶対角Ａ（°）はＡ＝
１８０×０−９０＋ａ０＝ａ０−９０となる。第２の検
出信号Ｖｂの値が、１番目（Ｎ＝１）の平坦領域にある
場合には、まず、上記同様、第１の検出信号Ｖａの値
（Ｖａ＝ｂ）に基づき回転角度範囲ａ１を求め、次に平
坦領域に対応する回転角度範囲Θａと任意の回転角度Θ
０を設定する。そして、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×
１−９０＋ａ１＝９０＋ａ１となる。
【００２６】次に、第２の検出信号Ｖｂの値が、０番目
（Ｎ＝０）の平坦領域と１番目（Ｎ＝１）の平坦領域と
の間の漸増領域にある場合について説明する。該漸増領
域の下端に対応して設定される第１の検出信号Ｖａの値
をＶＨとし、該漸増領域の上端に対応して設定される第
１の検出信号Ｖａの値をＶＬとする。第１の検出信号Ｖ
ａの値がＶＨより大きい場合には、まずは、第１の検出
信号Ｖａの値に基づく回転角度範囲Ｂを求める。そし
て、上記同様、平坦領域に対応する回転角度範囲Θａと
任意の回転角度Θ０を設定し、０番目（Ｎ＝０）の領域
として絶対角Ａを求めると、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８
０×０−９０＋Ｂ＝Ｂ−９０となる。しかし、第１の検
出信号Ｖａの値がＶＬより小さい場合には、上記同様
に、第１の検出信号Ｖａの値に基づく回転角度範囲Ｂを
求めるのであるが、絶対角Ａは次の領域である１番目
（Ｎ＝１）の領域に対応して求められる。即ち、平坦領
域に対応する回転角度範囲Θａと任意の回転角度Θ０を
設定した後、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×１−９０＋
Ｂ＝Ｂ＋９０となる。また、第１の検出信号Ｖａの値
が、上記ＶＬ以上でＶＨ以下の場合には、第１の検出信
号Ｖａの値に基づき回転角度範囲Ｂは０とし、次の領域
である１番目（Ｎ＝１）の領域に対応して絶対角Ａを求
める。絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×１−９０＋０＝９
０となる。
（Ｎ＝０）の平坦領域と１番目（Ｎ＝１）の平坦領域と
の間の漸増領域にある場合について説明する。該漸増領
域の下端に対応して設定される第１の検出信号Ｖａの値
をＶＨとし、該漸増領域の上端に対応して設定される第
１の検出信号Ｖａの値をＶＬとする。第１の検出信号Ｖ
ａの値がＶＨより大きい場合には、まずは、第１の検出
信号Ｖａの値に基づく回転角度範囲Ｂを求める。そし
て、上記同様、平坦領域に対応する回転角度範囲Θａと
任意の回転角度Θ０を設定し、０番目（Ｎ＝０）の領域
として絶対角Ａを求めると、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８
０×０−９０＋Ｂ＝Ｂ−９０となる。しかし、第１の検
出信号Ｖａの値がＶＬより小さい場合には、上記同様
に、第１の検出信号Ｖａの値に基づく回転角度範囲Ｂを
求めるのであるが、絶対角Ａは次の領域である１番目
（Ｎ＝１）の領域に対応して求められる。即ち、平坦領
域に対応する回転角度範囲Θａと任意の回転角度Θ０を
設定した後、絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×１−９０＋
Ｂ＝Ｂ＋９０となる。また、第１の検出信号Ｖａの値
が、上記ＶＬ以上でＶＨ以下の場合には、第１の検出信
号Ｖａの値に基づき回転角度範囲Ｂは０とし、次の領域
である１番目（Ｎ＝１）の領域に対応して絶対角Ａを求
める。絶対角Ａ（°）はＡ＝１８０×１−９０＋０＝９
０となる。
【００２７】一般的には、第２の出力信号の値ＶｂがＮ
番目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる漸増領
域にある場合には、対応する第１の出力信号Ｖａの値を
検出しその値ＶａがＶａ＞ＶＨであれば前記絶対角Ａ
（°）はＡ＝Ｎ×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖａ＜ＶＬであ
ればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０＋Ｂとし、ＶＬ≦Ｖａ
≦ＶＨであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０である。但
し、Ｎは整数、Ｂは第１の検出信号Ｖａの徐々に直線状
に立ち上がる部分から算出される角度、ＶＨは第１の検
出信号Ｖａにおける第２の検出信号Ｖｂの漸増領域の下
端と対応する上側閾値、ＶＬは第１の検出信号Ｖａにお
ける第２の検出信号Ｖｂの漸増領域の上端と対応する下
側閾値、Θａは各平坦領域に対応して設定される回転角
度範囲（第１の検出信号の１周期に対応する回転角度範
囲：上記実施形態では１８０°）、Θ０は任意の回転角
度（上記実施形態では９０°）である。
番目の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる漸増領
域にある場合には、対応する第１の出力信号Ｖａの値を
検出しその値ＶａがＶａ＞ＶＨであれば前記絶対角Ａ
（°）はＡ＝Ｎ×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖａ＜ＶＬであ
ればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０＋Ｂとし、ＶＬ≦Ｖａ
≦ＶＨであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０である。但
し、Ｎは整数、Ｂは第１の検出信号Ｖａの徐々に直線状
に立ち上がる部分から算出される角度、ＶＨは第１の検
出信号Ｖａにおける第２の検出信号Ｖｂの漸増領域の下
端と対応する上側閾値、ＶＬは第１の検出信号Ｖａにお
ける第２の検出信号Ｖｂの漸増領域の上端と対応する下
側閾値、Θａは各平坦領域に対応して設定される回転角
度範囲（第１の検出信号の１周期に対応する回転角度範
囲：上記実施形態では１８０°）、Θ０は任意の回転角
度（上記実施形態では９０°）である。
【００２８】次に、上記実施形態とは別な方法で絶対角
Ａを測定する方法について説明する。第２の検出信号Ｖ
ｂが平坦領域にある場合には、上記した方法と同様に第
１の検出信号Ｖａと第２の検出信号Ｖｂとから回転角度
をの絶対角を求める。第２の検出信号Ｖｂが漸増領域に
ある場合には、第２の検出信号Ｖｂの値によって、この
値が漸増領域のどの位置にあるかを計算し、この計算値
を用いて絶対角Ａを求めるものである。
Ａを測定する方法について説明する。第２の検出信号Ｖ
ｂが平坦領域にある場合には、上記した方法と同様に第
１の検出信号Ｖａと第２の検出信号Ｖｂとから回転角度
をの絶対角を求める。第２の検出信号Ｖｂが漸増領域に
ある場合には、第２の検出信号Ｖｂの値によって、この
値が漸増領域のどの位置にあるかを計算し、この計算値
を用いて絶対角Ａを求めるものである。
【００２９】尚、上記実施形態においては、第１の検出
信号Ｖａは検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分
と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパ
ルスであり、第２の検出信号Ｖｂは階段状に漸増する信
号であるが、第１の検出信号Ｖａは、検出範囲内で徐々
に直線状に立ち下がる部分と急激に立ち上がる部分とか
らなる鋸波状の連続するパルスであってもよく、第２の
検出信号Ｖｂは、階段状に漸減する信号であってもよ
い。
信号Ｖａは検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分
と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパ
ルスであり、第２の検出信号Ｖｂは階段状に漸増する信
号であるが、第１の検出信号Ｖａは、検出範囲内で徐々
に直線状に立ち下がる部分と急激に立ち上がる部分とか
らなる鋸波状の連続するパルスであってもよく、第２の
検出信号Ｖｂは、階段状に漸減する信号であってもよ
い。
【００３０】
【発明の効果】上記したように、本発明の回転角検出装
置は、検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分と急
激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパルス
からなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段状に漸増
するかまたは漸減する第２の検出信号とから絶対角を検
出し、第２の検出信号は、第１の検出信号の各パルスに
対応して複数の平坦領域と各平坦領域を連ねる複数の漸
増領域または漸減領域とからなると共に、各漸増領域ま
たは漸減領域は第１の検出信号の立ち下がる部分に対応
しており、第２の検出信号の値が各平坦領域にある場合
には、第１の検出信号と第２の検出信号の値から絶対角
を求め、第２の検出信号の値が各漸増領域または漸減領
域にある場合には、第１の検出信号の値により、直前ま
たは直後の平坦領域に対応する第２の検出信号の値を基
準として絶対角を求めるようにした。
置は、検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる部分と急
激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続するパルス
からなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段状に漸増
するかまたは漸減する第２の検出信号とから絶対角を検
出し、第２の検出信号は、第１の検出信号の各パルスに
対応して複数の平坦領域と各平坦領域を連ねる複数の漸
増領域または漸減領域とからなると共に、各漸増領域ま
たは漸減領域は第１の検出信号の立ち下がる部分に対応
しており、第２の検出信号の値が各平坦領域にある場合
には、第１の検出信号と第２の検出信号の値から絶対角
を求め、第２の検出信号の値が各漸増領域または漸減領
域にある場合には、第１の検出信号の値により、直前ま
たは直後の平坦領域に対応する第２の検出信号の値を基
準として絶対角を求めるようにした。
【００３１】上記構成により、第２の検出信号を階段状
に漸増するかまたは漸減する信号とすることにより、従
来通り第１の検出信号の値に基づき絶対角を算出できる
領域と、判断が不確かとなる不安定領域とを区別して絶
対角を求めることができ、しかも、不安定とされる領域
においては、第１の検出信号の値により直前の領域を使
って絶対角を求めるのか、直後の領域を使って求めるの
かを選択するようにしたので、不安定な領域においても
容易に精度良く絶対角を検出できる。
に漸増するかまたは漸減する信号とすることにより、従
来通り第１の検出信号の値に基づき絶対角を算出できる
領域と、判断が不確かとなる不安定領域とを区別して絶
対角を求めることができ、しかも、不安定とされる領域
においては、第１の検出信号の値により直前の領域を使
って絶対角を求めるのか、直後の領域を使って求めるの
かを選択するようにしたので、不安定な領域においても
容易に精度良く絶対角を検出できる。
【図１】本発明の回転角検出装置の実施形態の斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の回転角検出装置の実施形態の平面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の回転角検出装置の実施形態の断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の回転角検出装置の実施形態の要部断面
図である。
図である。
【図５】本発明の回転角検出装置の実施形態の間欠歯と
２段歯歯車の噛み合わせを説明する説明図である。
２段歯歯車の噛み合わせを説明する説明図である。
【図６】本発明の回転角検出装置の実施形態の第１及び
第２の検出信号と回転角の関係を示す図である。
第２の検出信号と回転角の関係を示す図である。
【図７】従来の回転角検出装置による回転角度を測定す
るための説明図である。
るための説明図である。
１ 上ケース
２ 下ケース
３ ロータ部
３ｂ 間欠歯
６，７ 歯車
８ リング状磁石
９ 支持部材
１０ プリント配線板
１１ 磁電変換部材
Ａ 絶対角
Ｂ Ｖａから算出される角度
Ｎ 整数
Ｖａ 第１の検出信号
Ｖｂ 第２の検出信号
ＶＨ 上側閾値
ＶＬ 下側閾値
Claims (4)
- 【請求項１】 検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる
部分と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続す
るパルスからなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段
状に漸増するかまたは漸減する第２の検出信号とから絶
対角を検出し、前記第２の検出信号は、前記第１の検出
信号の各パルスに対応して複数の平坦領域と各平坦領域
を連ねる複数の漸増領域または漸減領域とからなると共
に、前記各漸増領域または漸減領域は前記第１の検出信
号の立ち下がる部分に対応しており、前記第２の検出信
号の値が前記各平坦領域にある場合には、前記第１の検
出信号と前記第２の検出信号の値から絶対角を求め、前
記第２の検出信号の値が前記各漸増領域または漸減領域
にある場合には、前記第１の検出信号の値により、直前
または直後の平坦領域に対応する前記第２の検出信号の
値を基準として前記絶対角を求めることを特徴とする回
転角検出装置。 - 【請求項２】 前記第２の出力信号の値Ｖｂが、Ｎ番目
の平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸増領
域または漸減領域にある場合には、対応する第１の検出
信号値を検出し、その値Ｖａが所定の上側閾値より大き
い場合には、前記Ｎ番目の平坦領域に対応して設定され
る角度と、前記第１の検出信号の値Ｖａに基づいて設定
される角度とから前記絶対角を求め、Ｖａが前記下側閾
値より小さい場合には、前記Ｎ＋１番目の平坦領域に対
応して設定される角度と、前記第１の検出信号の値Ｖａ
に基づいて設定される角度とから前記絶対角を求め、Ｖ
ａが前記所定の上側閾値と下側閾値と等しいかそれらの
間にある場合には、Ｖａに基づいて設定される角度はゼ
ロとして前記Ｎ＋１番目の平坦領域に対応して設定され
る角度を前記絶対角とすることを特徴とする請求項１記
載の回転角検出装置。 - 【請求項３】 前記第２の出力信号の値ＶｂがＮ番目の
平坦領域とＮ＋１番目の平坦領域を連ねる前記漸増領域
または漸減領域にある場合には、対応する第１の出力信
号値を検出しその値ＶａがＶａ＞ＶＨであれば前記絶対
角Ａ（°）はＡ＝Ｎ×Θａ−Θ０＋Ｂとし、Ｖａ＜ＶＬ
であればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０＋Ｂとし、ＶＬ≦
Ｖａ≦ＶＨであればＡ＝（Ｎ＋１）×Θａ−Θ０とする
ことを特徴とする請求項１または２記載の回転角検出装
置。（但し、Ｎは整数、ＢはＶａから算出される角度、
ＶＨは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号Ｖｂ
の漸増領域または漸減領域の一端と対応する上側閾値、
ＶＬは第１の検出信号Ｖａにおける第２の検出信号Ｖｂ
の漸増領域または漸減領域の他端と対応する下側閾値、
Θａは各平坦領域に対応して設定される回転角度範囲
（第１の検出信号の１周期に対応する回転角度範囲）、
Θ０は任意の回転角度である。） - 【請求項４】 検出範囲内で徐々に直線状に立ち上がる
部分と急激に立ち下がる部分とからなる鋸波状の連続す
るパルスからなる第１の検出信号と、検出範囲内で階段
状に漸増するかまたは漸減する第２の検出信号とから絶
対角を検出し、前記第２の検出信号は、前記第１の検出
信号の各パルスに対応して複数の平坦領域と各平坦領域
を連ねる複数の漸増領域または漸減領域とからなると共
に、前記各漸増領域または漸減領域は前記第１の検出信
号の立ち下がる部分に対応しており、前記第２の検出信
号の値が前記各平坦領域にある場合には、前記第１の検
出信号と前記第２の検出信号の値から絶対角を求め、前
記第２の検出信号の値が前記各漸増領域または漸減領域
にある場合には、前記各漸増領域または漸減領域の前記
第２の検出信号の値を用いて前記絶対角を算出すること
を特徴とする回転角検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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